Hoe werkt een warmtepomp op lucht: principes, werking en toepassingen

Een warmtepomp op lucht is een technologie die steeds populairder wordt bij het verwarmen, koelen en voorzien van warm water in huizen en gebouwen. Deze systemen halen warmte uit de buitenlucht, verwerken deze met behulp van een compressor en koudemiddel, en gebruiken de opgewekte warmte voor het verwarmingssysteem. In dit artikel leggen we de werking van een luchtwarmtepomp uit in detail, met aandacht voor de technische principes, de verschillende typen en hun toepassingen in de praktijk.

Wat is een luchtwarmtepomp?

Een luchtwarmtepomp is een type warmtepomp dat warmte onttrekt aan de buitenlucht en deze gebruikt om een woning te verwarmen, te koelen of warm water te leveren. Het principe werkt vergelijkbaar met een koelkast, maar dan omgekeerd. In plaats van warmte af te voeren naar de omgeving, haalt de warmtepomp warmte op uit de lucht en brengt deze op een hoger temperatuurniveau, zodat het bruikbaar wordt voor het verwarmingssysteem.

Er zijn verschillende varianten van luchtwarmtepompen, waarbij het verschil voornamelijk ligt in de manier waarop de warmte uiteindelijk wordt gebruikt. De meest voorkomende typen zijn:

• Lucht-water warmtepomp: haalt warmte uit de lucht en gebruikt deze om water te verwarmen voor radiatoren, vloerverwarming of warm water.
• Lucht-lucht warmtepomp: verwarmt of koelt direct de lucht in een woning, zonder via een waterkringloop.
• Hybride warmtepomp: combineert een lucht-water warmtepomp met een traditionele cv-ketel voor extra warmte op koude dagen.

In de volgende hoofdstukken bespreken we de werking van deze systemen, de technische processen en de voordelen die ze bieden.

Hoe werkt een lucht-water warmtepomp?

Een lucht-water warmtepomp bestaat uit een buitenunit en een binnenunit. De buitenunit is verantwoordelijk voor het opnemen van warmte uit de lucht, terwijl de binnenunit de warmte afgeeft aan het verwarmingssysteem van het huis.

1. Warmteopname

De buitenunit bevat een ventilator die lucht uit de omgeving zuigt. Deze lucht stroomt door een warmtewisselaar, ook wel aangeduid als de verdamper. In de verdamper bevindt zich een koudemiddel dat bij lage temperaturen verdampt. Door de warmte uit de lucht neemt het koudemiddel in gasvorm aan. Dit proces kan zelfs plaatsvinden bij lage buitentemperaturen, zoals -20°C, waardoor een lucht-water warmtepomp effectief blijft werken in de winter.

2. Compressie

De verdampte koudemiddeldamp wordt aangezogen door een compressor. Tijdens de compressie wordt de druk en daarmee de temperatuur van de damp sterk verhoogd. Hoe efficiënt deze stap is, heeft een directe invloed op het energieverbruik van de warmtepomp. Een goed ontworpen compressor en koudemiddelcircuit zorgen voor een hoge COP (Coefficient of Performance), wat betekent dat de warmtepomp een groot deel van de opgenomen energie omzet in nuttige warmte.

3. Warmteafgifte

De warme damp verlaat de compressor en stroomt naar een tweede warmtewisselaar in de binnenunit. Hier geeft het koudemiddel zijn warmte af aan het water in het verwarmingssysteem. Dit water kan vervolgens gebruikt worden voor radiatoren, vloerverwarming of warm water. Deze warmtewisselaar is ontworpen om een efficiënt warmtetransport te garanderen.

4. Expansie en herhaling

Na afgifte van de warmte verandert het koudemiddel in vloeistofvorm. Het passeert een expansieklep, waarbij de druk en temperatuur dalen, waarna het opnieuw begint aan het cyclusproces. Dit herhaalt zich continu, waardoor de warmtepomp een constante warmtevoorziening biedt.

COP en rendement

Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in de COP, oftewel de verhouding tussen het afgegeven warmtevermogen (in kW) en het toegevoegde elektriciteitsverbruik (in kW). Bijvoorbeeld een COP van 4 betekent dat de warmtepomp voor elke 1 kW elektriciteit 4 kW aan warmte afgeeft. De COP van een lucht-water warmtepomp is afhankelijk van de buitentemperatuur en de gewenste afgiftetemperatuur. Bij een buitentemperatuur van 7°C en een afgiftetemperatuur van 35°C kan de COP rond de 4,4 liggen. Bij hogere afgiftetemperaturen, zoals 45°C, daalt de COP naar ongeveer 3,6.

Werking van een lucht-lucht warmtepomp

In tegenstelling tot een lucht-water warmtepomp, onttrekt een lucht-lucht warmtepomp warmte uit de buitenlucht en blust deze direct in de woning. Dit type warmtepomp is vergelijkbaar met een airconditioning, maar kan zowel verwarmen als koelen, afhankelijk van de omstandigheden.

1. Warmteopname

Net als bij een lucht-water warmtepomp, haalt de buitenunit warmte uit de lucht via een verdamper en koudemiddel. Het koudemiddel verdampt en wordt gecomprimeerd tot een hoge temperatuur.

2. Directe afgifte

In plaats van de warmte af te geven aan water, blust de binnenunit de verwarmde lucht direct in de woning. Dit gebeurt via meerdere units die verspreid zijn over de ruimte. Deze units kunnen los van elkaar worden bediend, wat de flexibiliteit in verwarming en koeling vergroot.

3. Koelmodus

Tijdens warme dagen kan de warmtepomp worden omgeschakeld naar koelmodus. In deze modus wordt warmte uit de woning onttrokken en afgevoerd naar buiten, wat het systeem functioneert als een airconditioning.

Kosten en installatie

De aanschafprijs van een lucht-lucht warmtepomp varieert tussen €3.000 en €7.000, afhankelijk van het vermogen en het aantal benodigde binnenunits. Installatiekosten liggen tussen €1.000 en €2.000. Deze warmtepomp is ideaal voor huizen waar vloerverwarming of een waterkringloop niet aanwezig is of niet gewenst.

Hybride warmtepompen

Een hybride warmtepomp combineert een lucht-water warmtepomp met een traditionele cv-ketel. Deze opstelling biedt het voordeel van een lage elektriciteitsafhankelijkheid, terwijl er toch voldoende warmte is op koude dagen of bij hoge warmtewensen.

Werking

Op normale dagen levert de warmtepomp de benodigde warmte voor het huis. Als de buitentemperatuur te laag is of als er veel warm water nodig is, springt de cv-ketel bij. Dit zorgt ervoor dat het huis altijd op temperatuur blijft, zelfs in extreme winteromstandigheden.

Voordelen

• Lage gasverbruik: De cv-ketel hoeft slechts bij te springen in uitzonderlijke gevallen.
• Flexibiliteit: Geschikt voor huizen met bestaande cv-installaties.
• Subsidies mogelijk: In sommige gevallen zijn er subsidies beschikbaar voor de installatie van een hybride warmtepomp.

Warmtepompen in de praktijk

De keuze voor een luchtwarmtepomp is niet alleen een kwestie van technische mogelijkheden, maar ook van de specifieke situatie van het huis. Factoren zoals de grootte van het woning, het type verwarmingssysteem, het isolatielevel en de energiebehoefte spelen een rol bij de keuze voor een lucht-water of lucht-lucht warmtepomp.

Voordeel: milieuvriendelijk en energiezuinig

Een warmtepomp op lucht is een duurzame oplossing voor verwarming en warm water. Het vermindert het gebruik van fossiele brandstoffen zoals gas of aardolie en draagt bij aan een lagere CO2-uitstoot. Daarnaast is de werking van een warmtepomp zeer efficiënt, waardoor het energieverbruik laag blijft.

Voordeel: lage onderhoudskosten

Een luchtwarmtepomp heeft relatief weinig bewegende onderdelen, wat het onderhoud eenvoudig en kostenefficiënt maakt. De meeste producten zijn ontworpen voor een lange levensduur van 15 tot 20 jaar, met regelmatige inspecties.

Voordeel: flexibiliteit in toepassing

Lucht-water warmtepompen zijn geschikt voor huizen met radiatoren of vloerverwarming, terwijl lucht-lucht warmtepompen ideaal zijn voor woningen zonder bestaande waterkringloop. Beide systemen kunnen ook gebruikt worden voor het opwekken van warm water, afhankelijk van de uitvoering.

Conclusie

Een luchtwarmtepomp is een betrouwbare, efficiënte en duurzame oplossing voor het verwarmen van een woning. Door warmte op te nemen uit de buitenlucht en deze om te zetten in bruikbare energie, biedt een warmtepomp een alternatief voor traditionele verwarmingssystemen. Zowel lucht-water als lucht-lucht warmtepompen hebben hun eigen voordelen en toepassingen, afhankelijk van de situatie van het huis en de energiebehoefte. Een goed ontworpen en geïnstalleerde warmtepomp kan jarenlang efficiënt en milieuvriendelijk werken, terwijl het draagt aan een lagere energierekening en een groenere toekomst.

Bronnen

1. Viessmann - Hoe werkt een warmtepomp
2. Massa Klimaat - Lucht-water warmtepomp
3. HomeDeal - Lucht-lucht warmtepomp
4. VentilatieLand - Hoe werkt een warmtepomp
5. Viessmann - Lucht-water warmtepompen
6. Duurzaamheidsvergelijker - Hoe werkt een warmtepomp
7. Warmtepomp Weetjes - Lucht-water warmtepomp