Natuurlijke koudemiddelen in warmtepompen: veiligheid, efficiëntie en toekomstperspectieven

Published by Redactie on oktober 2, 2025 | Category warmtepomp

De overstap van synthetische naar natuurlijke koudemiddelen in warmtepompen vormt momenteel een belangrijk onderdeel van de duurzaamheidsdoelstellingen in de bouwsector. Natuurlijke koudemiddelen zoals propaan (R290), isobutaan (R600a), CO₂ (R744) en ammoniak (R717) bieden een lage milieuimpact, maar stellen tegelijkertijd nieuwe eisen aan veiligheid en regelgeving. Deze artikelen geeft een overzicht van de technische eigenschappen, uitdagingen en voordelen van natuurlijke koudemiddelen in warmtepompen, met een focus op relevante toepassingen in woningen en utiliteit. De informatie is gebaseerd op concrete voorbeelden uit de markt en huidige ontwikkelingen op het gebied van veiligheid en certificering.

Wat zijn natuurlijke koudemiddelen?

Natuurlijke koudemiddelen zijn stoffen die van nature aanwezig zijn in het milieu en worden ingezet in koelsystemen en warmtepompen. Ze worden vaak geïdentificeerd met een nummeringssysteem, bijvoorbeeld R744 voor CO₂ of R290 voor propaan. In tegenstelling tot synthetische koudemiddelen zoals HFK’s (gefluoreerde broeikasgassen), hebben natuurlijke koudemiddelen een lage of nul GWP (Global Warming Potential), wat betekent dat ze weinig of geen bijdrage leveren aan de opwarming van de aarde bij lekkage.

Volgens de bronnen zijn de belangrijkste natuurlijke koudemiddelen:

CO₂ (R744): Niet-brandbaar, veilig en met een GWP van 1. Vooral geschikt bij zeer lage verdampingstemperaturen.
Propaan (R290): Brandbaar, maar met een GWP van 3. Goede thermodynamische eigenschappen.
Isobutaan (R600a): Brandbaar, GWP van 3. Vaak gebruikt in kleine koelsystemen.
Ammoniak (R717): Nul GWP, maar giftig. Vaak in industriële toepassingen.
Water (R718): Niet-brandbaar, niet-toxisch, GWP van 0. Beperkt toepasbaar vanwege thermodynamische eigenschappen.
Koolwaterstoffen zoals butaan en propeen: Brandbaar, maar met gunstige thermodynamische eigenschappen.

Synthetische koudemiddelen zoals HFK’s worden langzaam uitgefaseerd vanwege hun hoge GWP en negatieve impact op het klimaat. In de toekomst wordt verwacht dat ook HFO’s, zoals genoemd in één van de bronnen, een rol zullen spelen, aangezien deze koudemiddelen een zeer lage GWP hebben.

Voordelen van natuurlijke koudemiddelen in warmtepompen

Het gebruik van natuurlijke koudemiddelen biedt meerdere voordelen:

1. Lage milieuimpact

Natuurlijke koudemiddelen hebben een zeer lage of nul GWP. Dit betekent dat ze minder bijdragen aan klimaatverandering dan synthetische koudemiddelen. CO₂, bijvoorbeeld, heeft een GWP van 1, wat het een van de milieuvriendelijkste opties maakt. Propaan en isobutaan hebben een GWP van 3, wat verder ligt onder de GWP’s van synthetische koudemiddelen, die vaak in de orde van duizenden liggen.

2. Toekomstbestendigheid

De regelgeving rond F-gassen is steeds strenger aan het worden, en op termijn is het gebruik van deze gassen niet langer economisch verantwoord. Natuurlijke koudemiddelen zijn niet onderhevig aan uitfaseringen, wat ze een aantrekkelijke keuze maakt voor investeringen in duurzame warmtepompen.

3. Goede thermodynamische eigenschappen

Natuurlijke koudemiddelen zoals propaan en isobutaan combineren gunstige thermodynamische eigenschappen met brede toepasbaarheid. Hoewel brandbaarheid een uitdaging is, blijken deze koudemiddelen efficiënter te zijn dan vele synthetische alternatieven, zeker bij bepaalde toepassingen.

4. Innovatie en ontwikkeling

Natuurlijke koudemiddelen stimuleren innovatie in de warmtepompsector. Bedrijven zoals Dutek hebben al warmtepompen ontwikkeld op basis van koolwaterstoffen, met een focus op veiligheid en efficiëntie.

Uitdagingen bij het gebruik van natuurlijke koudemiddelen

Hoewel natuurlijke koudemiddelen veel voordelen bieden, zijn er ook uitdagingen die moeten worden overwonnen om ze veilig en efficiënt in te zetten in warmtepompen.

1. Brandbaarheid

Een van de belangrijkste uitdagingen is de brandbaarheid van koolwaterstoffen zoals propaan en isobutaan. Deze koudemiddelen vereisen extra veiligheidsmaatregelen, zoals afgewerkte ventilatie en afblaasleidingen. Dutek heeft bijvoorbeeld ingezet op een zorgvuldig ontwerp waarbij alle veiligheidsvoorzieningen direct in de warmtepomp zijn geïntegreerd. Dit minimaliseert de noodzaak voor extra maatregelen op de projectlocatie.

2. Veiligheid bij installatie en onderhoud

Het werken met natuurlijke koudemiddelen vraagt om extra aandacht voor veiligheid, vooral bij installatie en onderhoud. In tegenstelling tot F-gassen, die relatief veilig zijn bij lekkage, kunnen brandbare koudemiddelen gevaarlijk zijn bij onjuiste handelingen. Daarom is er momenteel een ontwikkeling gaande om nieuwe regels en certificeringen vast te leggen voor werknemers die ermee werken.

3. Rendement bij hoge temperatuurtoepassingen

CO₂, bijvoorbeeld, presteert het beste bij zeer lage verdampingstemperaturen. Bij hoge temperatuurtoepassingen, zoals in huishoudelijke warmtepompen waar water van 60 tot 80 graden Celsius nodig is, vraagt het gebruik van CO₂ om extreem hoge drukken. Dit maakt de technologie complex en soms minder rendabel in vergelijking met alternatieven.

4. Prijs en kostenefficiëntie

Hoewel natuurlijke koudemiddelen milieuvriendelijker zijn, kunnen ze in sommige gevallen duurder zijn om in te zetten. Volgens een van de bronnen is het rendement van een warmtepomp met CO₂ bijvoorbeeld 30% lager dan bij een synthetisch koudemiddel, terwijl de aankoopkosten ongeveer twee keer zo hoog zijn. Dit betekent dat het kostenefficiëntieprofiel moet worden goed beoordeeld bij het kiezen voor een bepaalde warmtepomp.

Toepassing in woningen en utiliteit

Natuurlijke koudemiddelen worden steeds vaker toegepast in warmtepompen voor woningen en utiliteit. De keuze voor een bepaalde koudemiddel hangt af van de specifieke toepassing, de gewenste temperatuur van het aangevoerde water, en de veiligheidseisen.

1. Nieuwbouwprojecten

In nieuwbouwprojecten is het gebruik van lage temperatuur warmteafgiftesystemen van belang. Deze systemen vereisen goede isolatie en het vermijden van koudebruggen om de warmtebehoefte te beperken. Warmtepompen met natuurlijke koudemiddelen kunnen efficiënt werken in combinatie met moderne bouwtechnieken, zoals dubbele spouwmuurisolatie, kierafdichting en hoge vloerisolatie.

2. Renovatieprojecten

Bij renovatieprojecten is het vaak nodig om bestaande radiatoren of warmtetechnologie in stand te houden. Warmtepompen die hogetemperatuurwater leveren (60-80 graden) vereisen dan een koudemiddel dat efficiënt werkt bij deze temperaturen. In dergelijke gevallen kunnen synthetische koudemiddelen, of in sommige gevallen zelfs HFO’s, beter geschikt zijn dan CO₂ of ammoniak.

3. Utiliteit en industrie

In de utiliteit en industrie worden natuurlijke koudemiddelen vooral gebruikt in toepassingen waar brandbaarheid geen probleem is en waar efficiëntie en milieuvriendelijkheid centraal staan. Ammoniak is bijvoorbeeld vaak te vinden in grote koelsystemen vanwege zijn hoge efficiëntie, maar het is giftig, waardoor het meestal beperkt is tot beveiligde industriële omgevingen.

Certificering en regelgeving

Het werken met natuurlijke koudemiddelen vereist specifieke kennis en certificeringen. In Nederland zijn er diverse certificeringen nodig, afhankelijk van het type koudemiddel en de toepassing. Bijvoorbeeld:

CO₂, propaan, en ammoniak vallen onder de categorie van natuurlijke koudemiddelen en vereisen certificering voor installatie en onderhoud.
F-gassen zijn kunstmatige koudemiddelen en vereisen ook een persoonscertificaat. Deze certificeringen zijn uitgevaardigd door erkende instellingen zoals STEK, CIBV, en PBNA.
Natuurlijke koudemiddelen zijn momenteel niet onderhevig aan uitfasering, maar er zijn wel verwachtingen dat er in de toekomst duidelijkere regels komen rond veiligheid en gebruik.

Het is belangrijk om op te letten bij het kiezen van een warmtepomp met F-gassen, omdat dit niet langer verstandig is vanwege de hoge GWP en de toekomstige regelgeving. Natuurlijke koudemiddelen zijn daarentegen een langdurige en milieuvriendelijke keuze.

Innovatie in de markt

Innovatie op het gebied van natuurlijke koudemiddelen is in volle gang. Dutek, bijvoorbeeld, is sinds 2022 actief met de DWT-serie warmtepompen op koolwaterstoffen. De bedrijven investeren in veiligheidsvoorzieningen en efficiëntie om ervoor te zorgen dat deze warmtepompen geschikt zijn voor woningen en utiliteit. Het gebruik van koolwaterstoffen zoals propaan en isobutaan combineert gunstige thermodynamische eigenschappen met veiligheid door zorgvuldig ontwerp en integratie.

De toekomst van warmtepompen ligt bij duurzaamheid, en natuurlijke koudemiddelen vormen een belangrijk onderdeel daarvan. Ondanks de uitdagingen rond brandbaarheid en rendement zijn er concrete voorbeelden van bedrijven die deze technologie al succesvol inzetten. Het is te verwachten dat in de komende jaren ook meer producten op de markt komen met HFO’s, die nog lager GWP’s hebben dan CO₂.

Conclusie

Natuurlijke koudemiddelen in warmtepompen bieden een veelbelovende toekomst voor de duurzame bouwsector. Ze zijn milieuvriendelijker dan synthetische koudemiddelen, niet onderhevig aan uitfaseringen, en bieden in sommige gevallen goede thermodynamische eigenschappen. Er zijn echter ook uitdagingen, zoals brandbaarheid en rendement bij hoge temperatuurtoepassingen. De keuze voor het juiste koudemiddel hangt af van de specifieke toepassing, de gewenste temperatuur, en de veiligheidseisen.

In de woningbouwsector is het belangrijk om rekening te houden met de compatibiliteit van bestaande infrastructuur en warmtetechnologie. Nieuwbouwprojecten kunnen profiteren van moderne isolatie en lage temperatuur warmteafgiftesystemen, waardoor warmtepompen met natuurlijke koudemiddelen efficiënter kunnen werken. In renovatieprojecten is het soms noodzakelijk om synthetische koudemiddelen of HFO’s te overwegen om te voldoen aan de eisen van bestaande systemen.

De regelgeving en certificering rond natuurlijke koudemiddelen zijn momenteel nog in ontwikkeling. Het is daarom belangrijk om bij de aankoop van een warmtepomp rekening te houden met de toekomstige eisen en milieueffecten. Natuurlijke koudemiddelen zijn een verantwoorde en duurzame keuze voor de toekomst.