Hoe laag mag de temperatuur van een warmtepomp zijn?

Een warmtepomp is tegenwoordig een veelgebruikte oplossing voor duurzame verwarming en koeling in huizen en woningen. Het principe is gebaseerd op het onttrekken van warmte uit de omgeving – zoals lucht, water of grond – en het afgeven van die warmte in het woninginterieur. Dit proces is efficiënt, maar het rendement is sterk afhankelijk van de temperatuurwaarden waarbinnen de warmtepomp werkt. Veel gebruikers vragen zich af: hoe laag mag de temperatuur van een warmtepomp zijn? En wat zijn de gevolgen van te lage of te hoge temperaturen?

In deze artikel wordt dieper ingegaan op de temperatuurparameters van warmtepompen, met aandacht voor het rendement, het afgiftesysteem, de isolatie van het huis, en de technische werking van zowel lagetemperatuur- als hogetemperatuurwarmtepompen. Het artikel richt zich op eigendomseigenaren, woningbouwbedrijven en installateurs, en geeft concrete informatie uit de beschikbare bronnen.

Hoe werkt een warmtepomp?

Een warmtepomp werkt volgens een cyclus waarbij warmte wordt onttrokken aan een bron (zoals lucht of water), wordt opgeslagen in een koelvloeistof, en daarna wordt afgegeven aan het verwarmingssysteem. Deze cyclus is vergelijkbaar met die van een koelkast of airconditioning, maar dan in omgekeerde richting.

Werking van lagetemperatuurwarmtepompen (tot 55°C)

Volgens bron [2], werkt een lagetemperatuurwarmtepomp in het volgende proces:

1. Een vorstvrije vloeistof stroomt door een buizensysteem en opneemt warmte uit de omgeving (lucht, water of zon).
2. Deze warmte wordt overgedragen aan een koelvloeistof in de verdamper, die kookt en damp vormt.
3. De damp wordt gecomprimeerd, wat zorgt voor een stijging van druk en temperatuur (tot ongeveer 55°C).
4. De hete damp geeft zijn warmte af aan de condensor, die op zijn beurt warmte afgeeft aan het verwarmingssysteem (zoals een CV-systeem).
5. Het koelvloeistof wordt via een expansieventiel afgekoeld, waarna de cyclus zich herhaalt.

De temperatuurwaarden van de bron (zoals lucht of water) bepalen de efficiëntie van de warmtepomp. Hoe kouder de bron, hoe moeilijker het is om warmte te onttrekken, en hoe lager het rendement.

Hoe laag mag de temperatuur van een warmtepomp zijn?

Een belangrijke vraag is: hoe laag mag de temperatuur van de bron zijn die een warmtepomp gebruikt?

1. Temperatuur van de bron (buitenlucht of grond)

Bron [4] geeft aan dat bij de eerste opstart van een water/water- of brinewater/waterwarmtepomp, de zuiggastemperatuur (de temperatuur van de koude kant van de cyclus) zich normaal stabiliseert tussen de 4 en 12 graden Celsius. Als deze temperatuur direct onder 0°C komt, moet de installateur de warmtepomp stopzetten en controleren of de bronleidingen goed zijn gevuld, ontlucht en dat voldoende flow aanwezig is.

Bij het bedrijf van de compressor moet de delta T (temperatuurverschil tussen bron in en bron uit) tussen 4 en 5 graden liggen. De oververhitting van de zuiggas moet tussen 2 en 8 graden zijn. Als deze parameters niet worden gehaald, kan dit wijzen op problemen met het koelvloeistofcircuit of de warmtewisselaar.

De heetgastemperatuur (de kant waarop de warmte wordt afgegeven) moet minimaal 25 K hoger zijn dan de aanvoertemperatuur van het verwarmingssysteem. Normaal ligt deze tussen de 70 en 125 graden Celsius, afhankelijk van het type warmtepomp en de gewenste ruimtetemperatuur.

2. Aanvoertemperatuur van het verwarmingssysteem

Het rendement van een warmtepomp wordt beïnvloed door de aanvoertemperatuur van het verwarmingssysteem. Bron [2] benadrukt dat een huis geschikt moet zijn voor lagetemperatuurverwarming (LTV). Dit betekent dat de aanvoertemperatuur in de CV maximaal 50-55°C is, en voor optimale efficiëntie zelfs 35°C of lager.

Bij hogere aanvoertemperaturen dan 45°C stijgt het elektriciteitsverbruik van de warmtepomp aanzienlijk en daalt het rendement (SCOP). Dit komt doordat de warmtepomp harder moet werken om hogere temperaturen te bereiken, wat energie kost.

3. Lagetemperatuur- versus hogetemperatuurwarmtepompen

Er zijn twee hoofdtypen warmtepompen:

• Lagetemperatuurwarmtepompen (tot maximaal 55°C): Deze zijn efficiënt, maar vereisen een goed geïsoleerd huis met een geschikt afgiftesysteem (zoals vloerverwarming of plafondverwarming).
• Hogetemperatuurwarmtepompen (tot 70°C of zelfs 80°C): Deze kunnen worden gebruikt in huizen die niet voorzien zijn van lagetemperatuurverwarming. Ze zijn echter duurder in aanschaf en verbruiken meer stroom.

Bron [1] legt uit dat lagetemperatuurwarmtepompen optimale rendementen leveren als het huis goed geïsoleerd is (energielabel B of beter). Dit betekent dat er goede dak-, vloer- en gevelisolatie moet zijn, en het gebruik van HR++ glas wordt aanbevolen.

Wat bepaalt het rendement van een warmtepomp?

Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in de COP (Coefficient of Performance) en de SCOP (Seasonal Coefficient of Performance). COP geeft het rendement op een moment weer, terwijl SCOP het gemiddelde rendement over een gehele winterperiode weergeeft.

COP

Bron [3] legt uit dat:

• COP = Afgegeven vermogen / Toegevoegd vermogen
• Bij een COP van 5 betekent dit dat voor elke 1 kWh elektriciteit die wordt verbruikt, er 5 kWh warmte wordt afgegeven (4 kWh uit de omgeving + 1 kWh uit het elektriciteitsnet).

De temperatuurwaarden van de bron en het afgiftesysteem bepalen het COP. Hoe groter het temperatuurverschil, hoe lager het COP.

SCOP

Sinds 2016 heeft elke warmtepomp die in Nederland wordt verkocht een energielabel gebaseerd op het SCOP. Dit is het seizoenale rendement, dat rekening houdt met de variabele buitentemperaturen en het werkelijk benodigde vermogen van het huis.

Bron [3] benadrukt dat het vermogen van een warmtepomp vaak lager is dan het benodigde vermogen van het huis. In Nederland kiest men vaak voor een warmtepomp met 80% van het benodigde vermogen (de zogenaamde Bètafactor). Dit zorgt ervoor dat de warmtepomp niet continu op vol vermogen moet draaien, wat het rendement en de levensduur vergroot.

Wat zijn de temperatuurbeperkingen?

De temperatuurwaarden die een warmtepomp kan bereiken, zijn beperkt door het type systeem en de koudemiddelen die gebruikt worden.

1. Maximum temperatuur

• Lagetemperatuurwarmtepompen leveren maximaal 55°C aanvoertemperatuur.
• Hogetemperatuurwarmtepompen kunnen tot 70°C of zelfs 80°C bereiken, maar dit vereist een tweestaps systeem of een andere koudemiddel.
• Een tweestaps systeem gebruikt twee compressoren en twee koudemiddelen om de temperatuur van 35°C verder op te voeren naar 70°C. Dit kan een COP van 2,7 opleveren.

2. Minimum temperatuur

• De minimum temperatuur van de bron hangt af van de opzet van het systeem. Bij luchtbronwarmtepompen kan de bron temperatuur zelfs onder 0°C liggen, maar dit zorgt voor een aanzienlijke daling van het rendement.
• Bij water- of brinewaterbronnen ligt de bron temperatuur hoger, wat betere COP-waarden oplevert.

Wat zijn de gevolgen van te lage temperaturen?

Als de bron temperatuur te laag is, heeft dit de volgende gevolgen:

• Lager rendement (COP): De warmtepomp moet harder werken om warmte te onttrekken.
• Hoger elektriciteitsverbruik: De warmtepomp verbruikt meer stroom om dezelfde hoeveelheid warmte te genereren.
• Sneller slijtage: Het toestel moet harder werken, wat de levensduur verkort.
• Lagere comforttemperatuur: Het huis wordt langzaam opgewarmd, wat ongemak kan veroorzaken.

Bron [1] benadrukt dat bij het gebruik van een hogetemperatuurwarmtepomp het huis niet noodzakelijk goed geïsoleerd hoeft te zijn. Dit is een voordeel als het huis niet voorzien is van lagetemperatuurverwarming, maar het nadeel is dat het rendement lager is en het elektriciteitsverbruik hoger.

Wat zijn de gevolgen van te hoge temperaturen?

Als de aanvoertemperatuur te hoog is:

• Rendement daalt: De warmtepomp verbruikt meer stroom.
• Kortere levensduur: De compressoren en koelvloeistof ondergaan meer stress.
• Hoger elektriciteitsfactuur: De warmtepomp moet harder werken.

Bron [2] legt uit dat het aanbevolen is om de aanvoertemperatuur zo laag mogelijk te houden (idealerwijs 35°C of lager), om het rendement en het elektriciteitsverbruik te optimaliseren.

Wat is het ideale temperatuurverloop?

Bij een correct ingestelde warmtepomp is het volgende temperatuurverloop ideaal:

• Zuiggastemperatuur: ligt tussen de 4 en 12 graden (bij eerste opstart).
• Delta T: 4 tot 5 graden (verschil tussen bron in en bron uit).
• Oververhitting: 2 tot 8 graden (verschil tussen zuiggas- en verdampertemperatuur).
• Heetgastemperatuur: minimaal 25 K hoger dan de aanvoertemperatuur.
• Vloeistoftemperatuur: ongeveer gelijk aan de retourtemperatuur.

Bron [4] benadrukt dat deze parameters belangrijk zijn bij de eerste opstart van een warmtepomp en tijdens de bedrijfsperiode. Het is aan te raden deze waarden te controleren met een thermometer of digitale meter.

Conclusie

De temperatuurwaarden van een warmtepomp zijn cruciaal voor het rendement, het elektriciteitsverbruik en de levensduur van het systeem. Een lagetemperatuurwarmtepomp is efficiënt, maar vereist een goed geïsoleerd huis en een geschikt afgiftesysteem. Een hogetemperatuurwarmtepomp is minder efficiënt, maar kan worden gebruikt in huizen die niet voorzien zijn van lagetemperatuurverwarming.

De temperatuurwaarden van de bron en het afgiftesysteem bepalen het COP en het SCOP van de warmtepomp. Het is belangrijk om deze waarden te kennen en te monitoren, zowel bij de installatie als tijdens het bedrijf.

Bronnen

1. Volledig elektrische warmtepomp – Heuvelrug Energie
2. Warmtepomp algemeen – Duurzame Monumenten Brabant
3. Technische info warmtepomp – Warmtepomp-info.nl
4. Installatie tips warmtepomp – Warmtepomp-weetjes.nl
5. Warmtepomp duurzaam elektrisch verwarmen – Milieucentraal.nl