Warmtepomp en accumulatie: Optimalisatie van energiegebruik in woningen en industrie

Published by Redactie on oktober 7, 2025 | Category warmtepomp

De toepassing van warmtepompen in zowel woningen als industriële omgevingen biedt aanzienlijke voordelen in termen van energiebesparing en CO₂-reductie. Echter, om deze systemen volledig te benutten, is het essentieel om rekening te houden met de opslag en accumulatie van warmte. In dit artikel wordt een gedetailleerde inzicht gegeven in de rol van accumulatie in warmtepompinstallaties, de technische aspecten van buffers en de toepassing ervan in verschillende contexten. De nadruk ligt op feiten en berekeningen uit betrouwbare bronnen, met een focus op praktische toepassingen voor eigenaren, woningbouwers en professionals in de bouwsector.

Inleiding

Een warmtepomp is een technologie die elektriciteit gebruikt om warmte uit de omgeving (zoals de buitenlucht, grond of oppervlaktewater) te halen en op te heffen tot een hoger temperatuurniveau. Dit maakt het mogelijk om deze warmte te gebruiken voor verwarming van woningen of industriële processen. De efficiëntie van een warmtepomp wordt vaak uitgedrukt in de COP (Coefficient of Performance), die aangeeft hoeveel warmte wordt geleverd per kWh elektriciteit. In veel gevallen ligt deze COP tussen de 1,5 en 5, afhankelijk van de omstandigheden zoals buitentemperatuur en het gewenste verbruikstemperatuurniveau.

Een van de belangrijkste beperkingen bij het gebruik van warmtepompen is echter hun afhankelijkheid van een stabiel elektriciteitsvoorziening en het feit dat ze continu moeten draaien om een voldoende warmtevoorziening te garanderen. Dit is waar accumulatie, of het opslaan van warmte in een buffer, een essentiële rol speelt. Een buffer kan het warmtegebruik tijdens pieken beheersen, de efficiëntie van de warmtepomp verbeteren en de installatie besparen op kosten en slijtage.

In de context van woningen en industriële toepassingen wordt accumulatie niet alleen gebruikt voor de opslag van warmte, maar ook voor het reguleren van stromen in de installatie en het verbeteren van het hydraulisch ontwerp. In dit artikel worden deze aspecten uitvoerig besproken, met aandacht voor zowel technische details als praktische voorbeelden.

Technische principes van accumulatie in warmtepompinstallaties

Wat is accumulatie?

Accumulatie verwijst naar het opslaan van warmte in een medium, zoals water, om deze op een later moment te gebruiken. Dit kan worden gedaan met behulp van een buffer of opslagtank. In een warmtepompinstallatie is accumulatie belangrijk om de variabiliteit in de warmtevoorziening te compenseren. Een warmtepomp werkt meestal efficiënter bij constante belasting dan bij pieken, dus het opslaan van warmte tijdens periodes van lage vraag en het afleveren tijdens pieken helpt bij het optimaliseren van de prestaties van de warmtepomp.

De rol van een buffer

Een buffer is een soort opslagtank die dient als tussenlaag tussen de warmtepomp en het afgiftesysteem (zoals het verwarmingsnetwerk of het tapwaterstelsel). Het doel van een buffer is om de warmte die de warmtepomp levert, tijdelijk op te slaan en zo de hydraulische en thermische spanningen in het systeem te verminderen. Bovendien zorgt een buffer voor een hydraulische ontkoppeling, wat betekent dat de pomp van de warmtepomp en de pomp van het afgiftesysteem onafhankelijk van elkaar kunnen werken.

In de praktijk betekent dit dat het afgiftesysteem zijn eigen stromen kan reguleren zonder direct afhankelijk te zijn van de warmtepomp. Dit is vooral nuttig bij systemen waarin meerdere warmtebronnen aanwezig zijn, zoals een gasketel en een warmtepomp, of bij systemen met fluctuerende warmtevraag.

Een buffer kan ook helpen bij het verlagen van de energiekosten. Als bijvoorbeeld een goedkope elektriciteitsprijs beschikbaar is, kan een warmtepomp extra warmte genereren en deze in de buffer opslaan. Deze opgeslagen warmte kan vervolgens worden gebruikt wanneer de vraag stijgt of de elektriciteitsprijs hoger is.

Berekening van bufferinhoud

De benodigde bufferinhoud wordt bepaald op basis van het vermogen van de warmtepomp en de ontwerp-delta T (het temperatuurverschil tussen de ingaande en uitgaande warmte in het systeem). Volgens ISSO 72 dient een warmtepomp minimaal 10 minuten te kunnen draaien bij de ontwerp-delta T. Dit is het uitgangspunt voor de benodigde systeeminhoud.

Bijvoorbeeld, bij een warmtepomp met een vermogen van 10 kW en een delta T van 10°C, is de benodigde bufferinhoud ongeveer 143 liter. Bij een lagere delta T (zoals 5°C) is de benodigde bufferinhoud hoger, namelijk ongeveer 286 liter. Dit komt omdat bij een lagere delta T de hoeveelheid water die nodig is om hetzelfde vermogen af te geven, groter is.

Deze berekening is essentieel bij het ontwerp van een warmtepompinstallatie, omdat een onvoldoende bufferinhoud kan leiden tot een verlaagde efficiëntie en extra slijtage van de warmtepomp.

Warmtepomp en accumulatie in de woningbouw

In de woningbouw is accumulatie een belangrijk hulpmiddel om het energieverbruik te optimaliseren, vooral in combinatie met een goed geïsoleerde woning. Een warmtepomp kan niet alleen worden gebruikt voor de verwarming van het huis, maar ook voor het opwekken van warm water. In combinatie met een buffer kan het systeem extra warmte opslaan tijdens periodes van overschot, zoals bij windstroom, en deze gebruiken wanneer de vraag groter is.

Voorbeeld: Energieopslag in een goed geïsoleerde woning

In een goed geïsoleerde woning kan een warmtepomp flexibel werken. Bij een overschot aan windstroom kan de warmtepomp het huis extra verwarmen, wat leidt tot een toename van de opgeslagen warmte in de constructie zelf. Als de wind stopt, koelt het huis slechts langzaam af. Met een elektrische boiler kan het opslaan van warmte nog verder worden verbeterd.

Een voorbeeld van het gebruik van accumulatie in een woning is het opslaan van warmte voor de verwarming. Stel dat een woning een transmissie van 8 kW heeft. In januari, de koudste maand, draait een warmtepomp gemiddeld 218 vollasturen. Dit betekent dat er 1744 kWh warmte nodig is voor verwarming. Daarnaast is er ook warm water nodig, wat ongeveer 166 kWh per maand kost. In totaal is er dus ongeveer 1910 kWh warmte nodig per maand.

Als een warmtepomp deze warmte opwekt, wordt het elektriciteitsverbruik omgerekend in warmtegebruik. Aangezien de COP van een warmtepomp meestal rond de 3 ligt, betekent dit dat voor elke kWh elektriciteit die de warmtepomp verbruikt, ongeveer 3 kWh warmte wordt opgewekt. Dit maakt het systeem efficiënter dan een gasketel, zelfs als de elektriciteit nog steeds grotendeels uit aardgascentrales komt.

CO₂-reductie

Door accumulatie in te zetten, kan het gebruik van hernieuwbare energie worden vergroot. Als bijvoorbeeld de elektriciteit uit windstroom komt, leidt het opslaan van warmte tot een verder verlagen van de CO₂-uitstoot. In de toekomst, wanneer de elektriciteitsvoorziening steeds meer op hernieuwbare energie is gebaseerd, zal de CO₂-uitstoot van een warmtepomp verder dalen, tot uiteindelijk bijna nul.

Warmtepomp en accumulatie in industriële toepassingen

In industriële toepassingen zijn warmtepompen ook een krachtige tool om energie te besparen, vooral in combinatie met accumulatie. Industrieel bedrijf Waterman Onions, bijvoorbeeld, heeft succesvol een warmtepomp ingezet om het gasverbruik in een droogcel te verminderen. Door de warmtepomp te gebruiken, is het gasverbruik met bijna 90% gereduceerd. Hoewel het elektriciteitsverbruik toenam, is het totale energieverbruik gedaald door de hogere efficiëntie van de warmtepomp.

Voorbeeld: Industriële warmtepompinstallatie

In het geval van Waterman Onions is een geïntegreerde ammoniakgedreven warmtepomp gebruikt, die werkt op twee temperatuurniveaus. De koude wordt op 2°C gebracht, terwijl de warmte op 40°C en 77°C wordt geleverd. Deze warmtepomp is ontworpen om de energie die in de fabriek wordt gebruikt, volledig te recirculeren en te hergebruiken. Dit is mogelijk dankzij een aantal opslagtanks die water gebruiken als medium voor de energietransport.

Deze installatie is niet alleen efficiënter dan een gasgestookte stoomketel, maar ook flexibel genoeg om de variabelen in het energieverbruik van de fabriek te kunnen aanpassen. Aangezien de processen in een fabriek elke dag en zelfs binnen de dag verschillen, is het belangrijk om het energiesysteem zodanig te ontwerpen dat het deze fluctuaties kan opvangen.

Investering en terugverdientijd

De investering in een warmtepompinstallatie met accumulatie is vaak aanzienlijk. In het geval van Waterman Onions is de hulp van RVO (Rijksdienst voor Wegverkeer) van essentieel belang geweest. Echter, de kosten zijn meestal terugverdiend binnen enkele jaren door de energiebesparing. De terugverdientijd hangt af van factoren zoals het energieverbruik van het bedrijf, de prijs van gas en elektriciteit en de efficiëntie van de warmtepompinstallatie.

Keuzes en overwegingen bij het ontwerp van een warmtepompinstallatie met accumulatie

Het ontwerp van een warmtepompinstallatie met accumulatie vereist een zorgvuldige analyse van de warmtevraag, de beschikbare energiebronnen en de technische mogelijkheden. In zowel woningen als industriële toepassingen zijn er een aantal belangrijke overwegingen.

Analyse van warmtevraag

Het eerste dat bij een warmtepompinstallatie moet worden bekeken, is de warmtevraag. Dit houdt in dat het warmtegebruik in het bedrijf of de woning moet worden gemeten en geanalyseerd. Belangrijke factoren zijn de temperatuurniveaus, het vermogen dat nodig is, de bedrijfstijden en eventuele toekomstige ontwikkelingen. Door deze informatie vast te leggen, kan een betere keuze worden gemaakt voor de juiste warmtepomp en buffer.

Technische haalbaarheid en veiligheid

Vervolgens is het belangrijk om de technische haalbaarheid en veiligheid van de installatie te beoordelen. Een warmtepomp moet niet alleen het gewenste vermogen kunnen leveren, maar ook veilig en betrouwbaar kunnen werken in de specifieke toepassing. Dit geldt ook voor de buffer, die zorg moet dragen voor een stabiele warmtevoorziening zonder oververhitting of hydraulische problemen.

Kosten en rendement

De investering in een warmtepompinstallatie met accumulatie moet worden afgezet tegen de verwachte kostenbesparing. Dit betreft niet alleen de aanschafkosten van de warmtepomp en de buffer, maar ook de kosten voor installatie, onderhoud en eventuele aanpassingen aan het bestaande energiesysteem. Het rendement van de investering wordt bepaald door factoren zoals het energieverbruik, de prijs van elektriciteit en het rendement van de warmtepomp.

Impact op milieu en productkwaliteit

Naast de financiële aspecten is het ook belangrijk om rekening te houden met de impact op het milieu en eventueel de productkwaliteit. In een industriële omgeving kan de keuze voor een warmtepomp bijvoorbeeld invloed hebben op de bedrijfszekerheid, de kwaliteit van het product en de tevredenheid van de klant. In woningen kan de keuze voor een warmtepomp ook invloed hebben op het comfort van de bewoners en de duurzaamheid van het woningbouwproject.

Conclusie

Accumulatie speelt een essentiële rol in de efficiëntie en het functioneren van warmtepompinstallaties, zowel in de woningbouw als in industriële toepassingen. Door het opslaan van warmte in een buffer kan het systeem flexibel werken en zich aanpassen aan variaties in de warmtevraag. Dit leidt tot een verlaagde energiekosten, een lager CO₂-gehalte en een hogere levensduur van de warmtepomp.

In de woningbouw is accumulatie een krachtige methode om het energieverbruik te optimaliseren, vooral in combinatie met een goed geïsoleerde woning en een elektrische boiler. In industriële toepassingen kan accumulatie helpen bij het verlagen van het gasverbruik en het verbeteren van de efficiëntie van het energiesysteem.

De keuze voor een warmtepompinstallatie met accumulatie vereist een zorgvuldige analyse van de warmtevraag, de technische haalbaarheid en de kosten-batenverhouding. In beide contexten is accumulatie een waardevolle technologie die kan bijdragen aan duurzame energieoplossingen en een lagere impact op het milieu.

Bronnen

accumulatie