Hybride en traditionele warmtepompen: werking, toepassingen en rendement

Published by Redactie on oktober 7, 2025 | Category warmtepomp

Inleiding

Een warmtepomp is een energie-efficiënte oplossing voor ruimteverwarming en warm water. Het principe is simpel: energie wordt opgenomen uit de omgeving (lucht, grond of water) en omgezet in bruikbare warmte. In dit artikel worden de werking van warmtepompen, hun toepassing in diverse situaties, en de rol van de zogenaamde Bètafactor besproken. Daarnaast wordt aandacht besteed aan de hybride aanpak, waarbij een warmtepomp wordt aangevuld met een traditionele CV-ketel. Aan de hand van technische principes, installatie- en regeltechnieken, en energiebeheer, worden de voordelen en uitdagingen van warmtepompen verklaard.

Werking van een warmtepomp

Een warmtepomp maakt gebruik van een koudemiddel dat in een kringloop wordt aangezet. Dit koudemiddel heeft een lage kookpunt temperatuur, waardoor het gemakkelijk kan verdampen en condenseren. De kringloop bestaat uit vier hoofdstappen:

Warmteopname
Het koudemiddel neemt warmte op uit de omgeving. Dit kan zijn uit lucht, grond of water. In dit proces verdampt het koudemiddel.
Compressie
De verdampte stof wordt samengeperst door een compressor. Hierdoor stijgt zowel de druk als de temperatuur. Deze stap is cruciaal voor het verhogen van de energiedichtheid van het koudemiddel.
Warmteafgifte
Het warme gas geeft zijn energie af via een warmtewisselaar, bijvoorbeeld aan het verwarmingssysteem of aan het water in een boiler. Hierdoor condenseert het gas en wordt het vloeibaan.
Expansie en herhaling
Het vloeibare koudemiddel passeert een expansieventiel, waarbij de druk afneemt. Daardoor kan het opnieuw verdampen in de volgende cyclus. Dit proces herhaalt zich continu, vormend een kringloop die warmte transporteert van de bron naar de gebruikslocatie.

Een warmtepomp werkt dus niet door warmte te genereren, maar door energie te verplaatsen. Zelfs bij lage buitentemperaturen, zoals -20°C, kan een warmtepomp nog warmte uit de lucht halen. Het rendement van deze cyclus hangt sterk af van het ontwerp van het koelcircuit en de kwaliteit van de gebruikte componenten, zoals de compressor en de warmtewisselaar.

Hybride warmtepompsystemen

In sommige situaties is het verstandig om een warmtepomp aan te vullen met een traditionele CV-ketel. Dit hybridesysteem combineert de voordelen van zowel een warmtepomp als een ketel. Het is vooral nuttig in woningen met bestaande radiatoren die een hoge aanvoertemperatuur nodig hebben. In deze gevallen kan een warmtepomp alleen niet efficiënt genoeg zijn om voldoende warmte te leveren, vooral in de wintermaanden.

Een hybridesysteem werkt als volgt:
- In de winter kan de CV-ketel de warmtepomp ondersteunen met extra warmte wanneer de buitentemperatuur te laag is of wanneer de warmtebehoefte hoger is dan de warmtepomp kan leveren.
- In de zomer kan de warmtepomp gebruikt worden voor koeling, terwijl de ketel stil staat.
- In het voorjaar en herfst, wanneer de warmtebehoefte lager is, kan de warmtepomp onafhankelijk werken.

Een belangrijk voordeel van een hybridesysteem is dat het het rendement van de CV-ketel kan verbeteren. Als de warmte wordt gehaald uit de aanvoer van het CV-systeem in plaats van uit de retour, kan de ketel sneller warme water leveren. Aan de andere kant, als de badkamerradiator warm is, kan er warmte worden gehaald uit de retour, waardoor de temperatuur richting de ketel iets lager ligt en het rendement van de HR-ketel toeneemt.

De rol van de Bètafactor

In Nederland wordt vaak gekozen voor een warmtepomp die niet volledig het benodigde vermogen van de woning dekt. Dit wordt uitgedrukt in de zogenaamde Bètafactor. De Bètafactor geeft aan welk deel van het benodigde vermogen wordt gedekt door de warmtepomp.

Bijvoorbeeld:
- Als een transmissieberekening aangeeft dat 10 kW benodigd is, dan wordt vaak gekozen voor een warmtepomp met een vermogen van 8 kW (Bètafactor 0,8).
- Bij een Bètafactor van 0,8 draait de compressor theoretisch 2000 vollast uren per jaar en dekt zo 97% van de jaarbehoefte.

De keuze voor een Bètafactor van 0,8 is gebaseerd op statistieken en berekeningen die zijn vastgelegd in de ISSOnorm. Het doel van deze aanpak is om de warmtepomp niet te groot te maken, wat energieverspilling kan voorkomen en het rendement kan verbeteren. Een grotere warmtepomp zou namelijk te veel energie verbruiken bij lagere warmtebehoefte, terwijl een kleinere warmtepomp mogelijk niet voldoet bij hoge vraag.

Technische voorzieningen en regeltechniek

Bij de installatie van een warmtepomp zijn een aantal technische voorzieningen van belang:

Open-verdeler
Een open-verdeler, ook wel een evenwichtsfles genoemd, is vaak gebruikt in hybridesystemen. Deze zorgt voor een beter warmteverloop in het systeem en helpt bij het balanceren van warmtevraag en -aanbod.
Mengventiel
In warm tapwaterinstallaties is vaak een mengventiel aanwezig. Dit zorgt ervoor dat in de zomer te heet water niet uit de kraan komt.
Back-up verwarming
Om te zorgen voor een betrouwbare warmtevoorziening, kan een back-up verwarming (zoals een elektrische boiler) worden aangebracht. Deze dient als reserve in geval van storing in het warmtepompsysteem.
Regeltechniek
Een warmtepomp regelt op een minimale temperatuur. Wanneer het water in het tapwatervat onder een bepaalde ingestelde waarde komt, activeert de warmtepomp de verwarming tot die temperatuur is bereikt. Vaak is dit ingesteld op 55°C, maar dit kan worden aangepast in overleg met de installateur.
Aansluiting en beveiliging
Het is belangrijk om de installateur te betrekken bij het bepalen van leidingdiameters, appendages, ontluchters en vuilafscheiders. Deze zorgen voor een veilige en efficiënte werking van het systeem.

Toepassing in renovatiewoningen

Hybridesystemen zijn vaak te vinden in renovatiewoningen waar bestaande radiatoren worden behouden. In dergelijke situaties is de aanvoertemperatuur vaak hoger dan wat een warmtepomp efficiënt kan leveren. Daarom wordt in de woonkamer en keuken vaak een nieuwe lage temperatuur vloerverwarming aangebracht die door de warmtepomp wordt aangedreven.

In de winter kan de ketel de warmtepomp ondersteunen met extra warmte, terwijl in de zomer het systeem eventueel gebruikt kan worden voor koeling. In de badkamer kan bijvoorbeeld de bestaande radiator blijven functioneren, waardoor warmte uit de retour kan worden gehaald als het systeem efficiënter werkt.

Voordelen en uitdagingen

Voordelen

Energie-efficiëntie
Warmtepompen zijn veel efficiënter dan traditionele verwarmingsmethoden. Ze halen warmte uit de omgeving en verbruiken minder energie om die warmte te genereren.
Duurzaamheid
Warmtepompen draaien op elektriciteit en kunnen dus gecombineerd worden met duurzame energiebronnen zoals zonnepanelen of windenergie. Dit maakt ze een toekomstbestendige oplossing.
Lange levensduur
Een warmtepomp heeft een levensduur van ongeveer 15 jaar, vergelijkbaar met die van een CV-ketel. Dit maakt het een betrouwbare investering.
Koelingsfunctie
In de zomer kan een warmtepomp automatisch overgeschakeld worden naar koelmodus, zodat de woning koeler wordt.
Gasloze oplossing
In vele gevallen is een warmtepomp een volledig gasloze oplossing, wat het een aantrekkelijke keuze maakt in gebieden waar de gasaansluiting wordt afgeschaft.

Uitdagingen

Initiële investering
De aanschaf en installatie van een warmtepomp kunnen relatief duur zijn. Hoewel de opbrengst aan energiebesparing na enkele jaren het rendement opweegt, is de initiële kost een belemmering voor sommige huiseigenaren.
Afhankelijkheid van omgevingstemperatuur
De efficiëntie van een warmtepomp hangt af van de buitentemperatuur. Bij extreme kou kan de warmteopname uit de lucht verminderen, wat het rendement negatief beïnvloedt.
Afstemming op bestaand systeem
In renovaties is het vaak nodig om de warmtepomp aan te passen aan bestaande verwarmingssystemen. Dit vereist vaak aanpassingen aan radiatoren of het verwarmingsnetwerk.
Technische complexiteit
Het installeren en regelen van een warmtepompsysteem vereist technische kennis en ervaring. Het is daarom belangrijk om een ervaren installateur in te schakelen.

Energiebeheer en optimalisatie

Een goed gepland en geïnstalleerd warmtepompsysteem draagt bij aan een optimale energiebeheerstrategie. Door de keuze van een passende Bètafactor en het gebruik van een hybridesysteem, kan de warmtepomp efficiënter werken en het rendement verbeteren.

Bijvoorbeeld: - Een warmtepomp met 2 compressoren kan beter reageren op variaties in warmtevraag. Elke compressor kan bijdraagen aan het voldoen van de vraag, terwijl de andere compressor stil kan staan wanneer de vraag lager is. - Een hybridesysteem kan de lage kookpunt van een warmtepomp combineren met de hoge kookpunt van een CV-ketel, zodat het systeem beter aansluit bij de specifieke behoeften van de woning.

Conclusie

Warmtepompen zijn een efficiënte en duurzame oplossing voor ruimteverwarming en warm water. Zij werken door warmte uit de omgeving te halen en deze te gebruiken in het verwarmingssysteem. In renovaties en woningen met bestaande radiatoren is een hybridesysteem vaak de meest efficiënte keuze, waarbij een warmtepomp wordt aangevuld met een CV-ketel. De keuze van de Bètafactor en het ontwerp van het systeem speelt een belangrijke rol in het rendement en het energiegebruik.

De technische voorzieningen zoals een open-verdeler, mengventiel en back-up verwarming zorgen voor een betrouwbare en veilige werking. Door een warmtepomp te combineren met duurzame energiebronnen, kan het systeem een belangrijke bijdrage leveren aan de energietransitie en de duurzame toekomst.

Bronnen

spiral