Hoe bereken je de juiste grootte van je warmtepomp op basis van energiebehoefte voor verwarming?

Bij de overstap naar duurzame verwarmingsoplossingen speelt de warmtepomp een steeds grotere rol in Nederland. Deze technologie biedt een efficiënte manier om woningen te verwarmen, mits goed afgestemd op de energiebehoefte van de woning. Een essentieel aspect van een succesvolle installatie is het bepalen van de juiste grootte van de warmtepomp. Te weinig vermogen resulteert in onvoldoende verwarming, terwijl te veel vermogen leidt tot onnodig verbruik en hogere kosten. In dit artikel leggen we uit hoe je de energiebehoefte voor verwarming kunt berekenen en hoe je op basis daarvan de juiste warmtepomp kunt kiezen.

Inleiding: De invloed van energiebehoefte op de keuze van de warmtepomp

Een warmtepomp levert warmte door energie uit de omgeving (zoals lucht, water of grond) te gebruiken en te versterken met elektriciteit. De hoeveelheid warmte die een warmtepomp kan leveren, wordt uitgedrukt in watt (W) per graad (K) temperatuurverschil tussen het verwarmingssysteem en de omgevingstemperatuur. Dit vermogen moet aansluiten bij de energiebehoefte van de woning. De energiebehoefte bepalen betekent dus het berekenen van het warmteverlies van de woning en het rekenen met eventuele extra vereisten zoals het verwarmen van warm tapwater.

Daarnaast speelt het type verwarmingssysteem een rol. Vloerverwarming, bijvoorbeeld, werkt efficiënter met warmtepompen dan radiatoren, doordat het werkt met lagere aanvoertemperaturen. Ook het klimaat in Nederland beïnvloedt de keuze, omdat het seizoensafhankelijk is en warmtepompen bij koudere temperaturen minder efficiënt werken.

Het bepalen van de juiste grootte van een warmtepomp is dus een proces dat meerdere stappen en berekeningen omvat. In de volgende secties gaan we stap voor stap in op de methoden en gegevens die je kunt gebruiken.

Stap 1: Berekening van het warmteverlies van de woning

Het warmteverlies is het aantal watt dat nodig is om een woning op de gewenste temperatuur te houden, rekening houdend met de omgevingstemperatuur. Dit kan worden berekend op basis van een transmissieberekening. Transmissieverlies treedt op via muren, ramen, vloeren en daken. Dit is essentieel om de energiebehoefte van een woning in kaart te brengen.

Methode 1: Warmteverlies in W/K

Het warmteverlies wordt vaak uitgedrukt in [W/K], wat staat voor watt per graad Kelvin (of Celsius). Dit betekent dat de warmtepomp per graad verschil tussen de binnentemperatuur en de buitentemperatuur een bepaald vermogen moet leveren.

Bijvoorbeeld: een woning heeft een warmteverlies van 220 W/K. Als de gewenste binnentemperatuur 20°C is en de buitentemperatuur -6°C, is het temperatuurverschil 26 K. Het benodigde vermogen is dan:

$$ \text{Vermogen} = 220 \, \text{W/K} \times 26 \, \text{K} = 5720 \, \text{W} $$

Methode 2: Op basis van jaarlijks gasverbruik

Een alternatieve methode is het rekenen met het jaarlijks gasverbruik. In Nederland is er een standaard conversiefactor van 4 W/m³ gasverbruik. Dit is gebaseerd op het feit dat 1 m³ gas ongeveer 10 kWh aan energie bevat, en een warmtepomp gebruikt een COP van ongeveel 3 tot 4, afhankelijk van de omstandigheden.

Bijvoorbeeld: een woning verbruikt 1500 m³ gas per jaar. Het benodigde vermogen is dan:

$$ \text{Vermogen} = 1500 \, \text{m³} \times 4 \, \text{W/m³} = 6000 \, \text{W} $$

Let op: deze methode is alleen geldig voor Nederland en is een benadering. Voor een nauwkeuriger berekening is een transmissieberekening aan te raden.

Stap 2: Rekening houden met warm tapwater

Als de warmtepomp ook voor het verwarmen van warm tapwater wordt gebruikt in combinatie met een indirect gestookte boiler, moet extra vermogen worden toegevoegd. De aanbevolen regel is om 10 watt per liter boilerinhoud toe te voegen aan het benodigde vermogen.

Bijvoorbeeld: een woning heeft een warmteverlies van 220 W/K en een 200 liter boiler. Het totale vermogen is dan:

$$ \text{Vermogen} = 5720 \, \text{W} + (200 \, \text{liter} \times 10 \, \text{W/liter}) = 7720 \, \text{W} $$

Stap 3: Keuze van het verwarmingssysteem

De keuze van het verwarmingssysteem heeft grote invloed op de efficiëntie van de warmtepomp. Vloerverwarming is aan te raden, omdat deze werkt met lagere aanvoertemperaturen (ongeveer 35°C) en daardoor het rendement van de warmtepomp verhoogt. Radiatorsystemen, daarentegen, vereisen hogere temperaturen (tot 70°C), wat betekent dat de warmtepomp minder efficiënt werkt.

Voor oudere gebouwen of woningen met radiatoren is een hybride warmtepomp een populaire keuze. Deze combineert een warmtepomp met een traditionele CV-ketel, waarbij de warmtepomp het grootste deel van de verwarming verzorgt en de CV-ketel bijspringt op koude dagen. Deze oplossing biedt flexibiliteit en is geschikt voor woningen die niet direct volledig van gas af kunnen.

Stap 4: Overweeg een hybride warmtepomp

Hybride warmtepompen zijn een populaire keuze voor woningen met huidige radiatoren of in oude woningen met een hoge warmtebehoefte. In dit systeem levert de warmtepomp het grootste deel van de warmte, terwijl een CV-ketel bijspringt bij koude buitentemperaturen. Dit zorgt voor een betere warmteopbrengst en een lagere stroomverbruik in extreme weersomstandigheden.

Bij een hybride installatie is het essentieel om te bepalen hoeveel vermogen nodig is om zowel de verwarming als eventueel warm tapwater te leveren. Een warmtepomp met een vermogen van minstens 7000 W is vaak nodig voor een gemiddelde woning.

Stap 5: COP en SPF – Kies een efficiënte warmtepomp

Om te bepalen hoe efficiënt een warmtepomp werkt, zijn twee belangrijke parameters: de COP (Coefficient of Performance) en de SPF (Seasonal Performance Factor).

COP: De efficiëntie op korte termijn

De COP geeft het rendement van de warmtepomp op een bepaald moment. Het is de verhouding tussen de afgegeven warmte (in kWh) en het elektrische vermogen dat nodig is (in kWh).

Bijvoorbeeld: een warmtepomp levert 5 kWh warmte per 1 kWh stroom. De COP is dan 5. Hoe hoger de COP, hoe efficiënter de warmtepomp werkt. Een COP van 4 is al behoorlijk goed, terwijl een COP van 5 of hoger zeer efficiënt is.

SPF: De efficiëntie over het hele jaar

De SPF is een geretourneerde waarde die het rendement van de warmtepomp over het hele jaar weergeeft. Het is een theoretische waarde, gebaseerd op standaardwaarden voor kamertemperatuur, warmwaterverbruik, klimaatzones en ventilatie. In de praktijk kan de SPF variëren, afhankelijk van de werkelijke omstandigheden in de woning.

Een SPF van 4 betekent dat de warmtepomp 4 kWh warmte levert per 1 kWh stroom over het hele jaar. Hoe hoger de SPF, hoe zuiniger de warmtepomp is. In Nederland is het aan te raden om warmtepompen met een SPF van minstens 3,5 te kiezen.

Stap 6: Deellast versus vollast – Kies voor het meest efficiënte scenario

Een warmtepomp gedraagt zich anders bij vollast (bij zeer koude temperaturen) dan bij deellast (bij gematigde temperaturen). De COP kan bijvoorbeeld beter zijn bij -10°C dan bij 7°C.

Omdat in Nederland de meeste tijd wordt doorgebracht bij temperaturen rond 7°C, is het aangeraden om warmtepompen te kiezen die het beste COP bij deze temperaturen leveren. Dit zorgt voor een betere energiebesparing in de praktijk.

Bij de aankoop van een warmtepomp is het daarom belangrijk om niet alleen te kijken naar de COP bij vollast, maar ook naar de prestaties bij deellast. Sommige fabrikanten geven een "integrated value" op, wat een gewogen gemiddelde is dat rekening houdt met het daadwerkelijke gebruiksscenario, inclusief ontdooicycli.

Stap 7: Rekening houden met het klimaat in Nederland

Het klimaat in Nederland is mild, met korte perioden van zeer lage temperaturen. Dit maakt vloerverwarming ideaal, omdat warmtepompen bij lagere aanvoertemperaturen efficiënter werken. In de winter dagen met buitentemperaturen rond -2°C tot 5°C kan het buitendeel van een lucht/water warmtepomp aanvriezen. Tijdens ontdooicycli verlaagt dit het rendement van de warmtepomp tijdelijk.

Bij de berekening van de energiebehoefte moet rekening worden gehouden met deze factoren. Een warmtepomp die bij -5°C een COP van 3 levert, kan in de praktijk een SPF van 3,5 behalen. Dit is al behoorlijk efficiënt voor Nederlandse omstandigheden.

Stap 8: Deelname aan het energieopwekken – Zonnepanelen en warmtepompen

Om het stroomverbruik van de warmtepomp te compenseren, is het mogelijk om eigen elektriciteit op te wekken via zonnepanelen. Een warmtepomp met een COP van 5 gebruikt 1 kWh stroom om 5 kWh warmte te leveren. Dit betekent dat zonnepanelen met een vermogen van ongeveer 1 kW nodig zijn om 1 kW stroom te leveren voor de warmtepomp.

Het aantal benodigde zonnepanelen hangt af van het jaarlijkse stroomverbruik van de warmtepomp, de SPF, en de hoeveelheid zonlicht in de regio. In het algemeen is een zonnepaneelinstallatie van 3 tot 5 kW voldoende voor de meeste huishoudens met een warmtepomp van 7 kW of minder.

Stap 9: Samenvatten van de berekening

Na het uitvoeren van alle bovenstaande stappen is het mogelijk om een overzicht te maken van de energiebehoefte en het benodigde vermogen van de warmtepomp. Dit overzicht is essentieel om de juiste warmtepomp te kiezen. Een voorbeeld van zo’n overzicht is:

Conclusie

De keuze van de juiste warmtepomp is een proces dat goed moet worden afgestemd op de energiebehoefte van de woning. Dit begint bij het berekenen van het warmteverlies via een transmissieberekening of op basis van het jaarlijks gasverbruik. Daarnaast is het belangrijk om rekening te houden met het type verwarmingssysteem, het verwarmen van warm tapwater, de COP en SPF van de warmtepomp, en het klimaat in Nederland.

Een nauwkeurige berekening zorgt voor een warmtepomp die aansluit bij de energiebehoefte van de woning en zo zorgt voor een optimale balans tussen comfort en energiezuinigheid. In de praktijk kan dit leiden tot aanzienlijke besparingen op de energierekening en bijdraagt aan een duurzamere woning.

Bronnen

1. Duurzaamwarmwonen.nl – Warmtepomp berekenen
2. Viessmann.nl – Stroomverbruik van warmtepompen
3. Nordictec-shop.nl – Hoe bepaal je de grootte van de warmtepomp
4. Klimaatexpert.com – COP, SCOP en rendement