Hoe werkt een warmtepomp: drukveranderingen en koelmiddelwater in actie

Published by Redactie on september 30, 2025 | Category warmtepomp

Een warmtepomp is een technologisch geavanceerd systeem dat gebruikt maakt van natuurkundige principes om warmte uit de omgeving op te wekken en deze te gebruiken voor verwarming en warm water. In dit artikel wordt dieper ingegaan op de werking van een warmtepomp, met een focus op de rol van drukveranderingen en het gebruik van koelmiddelwater. Op basis van diverse betrouwbare bronnen wordt uitgelegd hoe het systeem werkt, welke componenten betrokken zijn en welke voordelen het biedt.

Werking van een warmtepomp: drukveranderingen en koelmiddel

Een warmtepomp maakt gebruik van een koelmiddel dat in cycli verdampt en condenseert om warmte op te nemen en af te geven. Dit proces is afhankelijk van de druk in het systeem. Wanneer het koelmiddel onder lage druk staat, verdampt het bij een lage temperatuur, waardoor het warmte kan opnemen uit de omgeving. Bij een hogere druk condenseert het koelmiddel en geeft het de opgenomen warmte af.

1. Verdamper

Het proces begint in de verdamper, waar het koelmiddel door middel van een expansieventiel in drukverlaging terechtkomt. Hierdoor verdampt het koelmiddel bij een lage temperatuur. De verdamper is meestal geplaatst in een omgeving die warmte bevat, zoals de buitenlucht, grondwater of de aardbodem. Het koelmiddel opneemt deze warmte en verandert van vloeistof in gas. In een CO2-warmtepomp is het koelmiddel CO2.

2. Compressor

Het gasvormige koelmiddel stroomt vervolgens naar de compressor. Deze verhoogt de druk van het gas, wat leidt tot een temperatuurstijging. Het is hier dat het grootste deel van de elektriciteit wordt verbruikt. De compressor speelt dus een essentiële rol in het opweken van warmte.

3. Condensor

De warme damp stroomt vervolgens naar de condensor, waar het koelmiddel door middel van drukverhoging weer vloeibaar wordt. Tijdens dit proces wordt de opgenomen warmte afgegeven aan het verwarmingssysteem of warm water. De condensor is daarmee verantwoordelijk voor de warmteoverdracht naar het doel van de verwarming.

4. Expansieventiel

Het vloeistofvormige koelmiddel passeert het expansieventiel, waarbij de druk en temperatuur verlaagd worden. Dit zorgt ervoor dat het koelmiddel weer in staat is om warmte op te nemen in de volgende cyclus. Het expansieventiel speelt dus een rol in het herstarten van het proces.

Het rol van koelmiddelwater in een warmtepomp

In sommige warmtepompsystemen wordt gebruikgemaakt van koelmiddelwater. Dit is een vloeistof die verantwoordelijk is voor de warmteoverdracht tussen de omgeving en het koelmiddel. Het koelmiddelwater stroomt door een buizensysteem dat blootgesteld is aan een warmtebron zoals de buitenlucht of grondwater. Omdat het koelmiddelwater warmer is dan het koelmiddel, kan het warmte afgeven, waardoor het koelmiddel verdampt.

Het koelmiddelwater kan ook verantwoordelijk zijn voor het opwarmen van het verwarmingssysteem. In een hybride warmtepomp wordt het koelmiddelwater gebruikt om het verwarmingssysteem te versterken, terwijl een conventionele cv-ketel als back-up dienst doet bij extreme koudte of hoge vraag naar warm water.

Soorten warmtepompen en hun werking

Er zijn verschillende soorten warmtepompen die elk op een iets andere manier werken, afhankelijk van de warmtebron. In dit deel wordt ingegaan op de werking van enkele veelvoorkomende typen.

Lucht-water warmtepomp

De meest voorkomende warmtepomp is de lucht-water warmtepomp. Deze haalt warmte uit de buitenlucht, onttrekt deze met behulp van een buizensysteem en een verdamper en leidt deze door het proces van drukveranderingen naar het verwarmingssysteem van het huis. Het voordeel van deze warmtepomp is dat het relatief eenvoudig te installeren is en weinig ruimte inneemt.

Bodem-water warmtepomp

De bodem-water warmtepomp maakt gebruik van de warmte die in de aarde is opgeslagen. Dit is een betrouwbaardere oplossing, omdat de temperatuur in de aarde relatief constant is. De warmte wordt opgehaald via geothermische collectoren of sondes die horizontaal of verticaal in de grond zijn aangelegd. Het koelmiddelwater neemt de warmte op en leidt deze door het proces naar de condensor, waar het verwarmingssysteem wordt opgewarmd.

Lucht-lucht warmtepomp

De lucht-lucht warmtepomp werkt vergelijkbaar met een airconditioningssysteem. In de winter haalt deze warmte uit de lucht en verspreidt verwarmde lucht door het huis. In de zomer wordt de warmte uit de lucht opgenomen en afgevoerd, waardoor de ruimte gekoeld wordt. Deze warmtepomp is ideaal voor ruimteverwarming en -koeling, maar minder geschikt voor het verwarmen van sanitair water.

Hybride warmtepomp

Een hybride warmtepomp combineert de voordelen van een lucht-water warmtepomp met een conventionele cv-ketel. Dit maakt het een duurzame oplossing voor bestaande woningen die niet goed geïsoleerd zijn. Bij lage temperaturen of hoge vraag naar warm water springt de cv-ketel automatisch in. Dit zorgt voor een betere prestatie in extreme omstandigheden en vermindert het risico op temperatuurverlies.

Warmtepomp en warm water

Wil je met een warmtepomp ook warm sanitair water beschikbaar hebben, dan is het nodig om een voorraadvat te installeren. In dit vat wordt het water opgevoerd tot minstens 60 graden Celsius om legionella te voorkomen. Het opnieuw verwarmen van het water kost extra stroom, maar is noodzakelijk voor de veiligheid. De warmtepomp levert het warmte, maar het voorraadvat zorgt ervoor dat het water op temperatuur blijft.

Voordelen van een warmtepomp

Een warmtepomp biedt verschillende voordelen, zowel qua duurzaamheid als qua efficiëntie.

Duurzaamheid

Een warmtepomp maakt gebruik van gratis energie uit de omgeving, zoals lucht, grondwater of aardwarmte. Dit maakt het een duurzamere oplossing dan een conventionele cv-ketel die fossiele brandstoffen gebruikt. Een warmtepomp produceert minder CO2 en draagt zo bij aan een lagere CO2-uitstoot.

Efficiëntie

Warmtepompen zijn erg efficiënt, omdat ze meer warmte kunnen opwekken dan het elektriciteitsverbruik dat nodig is. De efficiëntie wordt uitgedrukt in de COP (Coefficient of Performance), die aangeeft hoeveel warmte de warmtepomp levert per eenheid elektriciteit. Een COP van 4 betekent bijvoorbeeld dat de warmtepomp vier keer zoveel warmte levert als het elektriciteitsverbruik.

Lage kosten

Hoewel de aanschaf van een warmtepomp relatief hoog kan zijn, leiden de lagere energiekosten na installatie tot een snelle terugverdientijd. Ook zijn er subsidies beschikbaar voor duurzame verwarmingsinstallaties, wat de aanschafkosten verder kan verlagen.

Nadeel van een warmtepomp

Hoewel een warmtepomp veel voordelen biedt, zijn er ook enkele nadelen die in overweging genomen moeten worden.

Aanschafkosten

De aanschaf van een warmtepomp kan relatief hoog zijn, vooral bij grondwater- of bodemwarmtepompen die extra werk in de grond vereisen. Deze investering moet worden afgeschaft tegen de besparing op energiekosten en eventuele subsidies.

Installatie

De installatie van een warmtepomp vereist een professionele installateur. In het geval van grondwater- of bodemwarmtepompen is het ook nodig om geothermische collectoren of sondes te plaatsen, wat extra werk en tijd kost. In bestaande woningen kan het soms moeilijk zijn om voldoende ruimte te creëren voor een warmtepomp.

Weersafhankelijkheid

Een lucht-water warmtepomp is afhankelijk van de omgeomstandigheden, zoals de buitentemperatuur. In extreme koudte kan de efficiëntie van de warmtepomp dalen, wat kan leiden tot het gebruik van een back-up verwarmingssysteem zoals een hybride warmtepomp.

Samenvatting van het proces

Om het proces van een warmtepomp te begrijpen, is het handig om het te beschouwen als een cyclisch proces dat bestaat uit vier stappen:

Verdamper: Het koelmiddel verdampt bij lage druk en neemt warmte op uit de omgeving.
Compressor: Het gasvormige koelmiddel wordt samengeperst, wat leidt tot een temperatuurstijging.
Condensor: Het warme gas condenseert en geeft de warmte af aan het verwarmingssysteem.
Expansieventiel: De druk en temperatuur van het koelmiddel worden verlaagd, waardoor het weer in staat is om warmte op te nemen.

Dit proces herhaalt zich continu, waardoor een warmtepomp in staat is om efficiënt warmte op te wekken.

Conclusie

Een warmtepomp is een duurzame en efficiënte oplossing voor verwarming en warm water. Het maakt gebruik van natuurkundige processen zoals verdamping en condensatie om warmte op te nemen uit de omgeving. Door de drukveranderingen in het systeem kan het koelmiddel warmte opnemen en afgeven, waardoor het verwarmingssysteem wordt opgewarmd. Afhankelijk van de warmtebron kan een warmtepomp werken met lucht, grondwater of aardwarmte. Er zijn verschillende soorten warmtepompen beschikbaar, waaronder lucht-water, bodem-water en hybride warmtepompen. Elke warmtepomp heeft zijn eigen voordelen en nadelen, afhankelijk van de situatie van de woning. Het is belangrijk om zorgvuldig te overwegen welk type warmtepomp het beste past bij de behoeften van de woning en de omgeving.