Warmtepomp feitjes: Werking, soorten en toepassingen in de praktijk

In de huidige tijd waar duurzaamheid en energiebesparing centraal staan, speelt de warmtepomp een steeds belangrijkere rol in zowel het particuliere als industriële domein. In dit artikel geven we een overzicht van de werking van warmtepompen, de verschillende soorten, de voordelen en de toepassing in de praktijk. Alle informatie is gebaseerd op betrouwbare bronnen en technische specificaties uit de betreffende context.

Inleiding

De warmtepomp is een technologie die energie uit de omgeving haalt en deze omzet naar warme energie, die gebruikt kan worden voor verwarming, warm waterproductie of zelfs koeling. Het principe is vergelijkbaar met dat van een koelkast, maar dan omgekeerd: in plaats van warmte af te voeren naar buiten, haalt een warmtepomp die juist naar binnen. In Nederland wordt de warmtepomp steeds vaker toegepast, zowel in nieuwbouwprojecten als in renovaties en industriële toepassingen.

Het belang van de warmtepomp ligt vooral in de efficiëntie, het verminderen van CO₂-uitstoot en de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen. In dit artikel bespreken we de werking van de warmtepomp, de verschillende types, de voordelen, de kosten en de praktische toepassing in zowel particuliere woningen als industriële projecten.

Hoe werkt een warmtepomp?

De werking van een warmtepomp is gebaseerd op een kringloop die bestaat uit drie hoofdcomponenten: de bron, de koudemiddelkring en het afgifte-systeem. Deze componenten werken samen om warmte op te wekken en af te geven.

De drie kringen van een warmtepomp

1. De bron: Dit is de plek waar de warmtepomp energie uit haalt. De bron kan lucht, water of de bodem zijn. Afhankelijk van het type warmtepomp wordt de energie uit deze bron geëxtraheerd.

2. De koudemiddelkring: Deze kring bestaat uit een compressor, een verdamper, een condensor en een expansieventiel. Het koelmiddel in deze kring wordt verdampt, samengeperst, condenseert en expandeert, waardoor warmte wordt opgewekt.

3. Het afgifte-systeem: Dit is het systeem waarin de opgewekte warmte wordt afgegeven. Dit kan bijvoorbeeld vloerverwarming, een boiler of convectoren zijn.

Alle drie deze kringen moeten goed functioneren en op elkaar afgestemd zijn voor een optimale werking van de warmtepomp. De energie die uit de bron wordt gehaald en de energie die door de compressor wordt toegevoegd, vormen samen de energie die uiteindelijk wordt afgegeven aan het verwarmingssysteem.

Werking in 4 stappen

1. Warmteopname: Een ventilator of circulatiesysteem onttrekt warmte aan de omgeving, zoals de lucht, het water of de bodem. Zelfs bij lage temperaturen, zoals -20°C, kan een warmtepomp nog energie uit de lucht halen.

2. Compressie: Het koelmiddel verdampt bij lage temperatuur en wordt samengeperst door een compressor. Hierdoor stijgt de temperatuur van het koelmiddel.

3. Warmteafgifte: De verwarmde damp geeft via een warmtewisselaar energie af aan het verwarmingssysteem, zoals radiatoren, vloerverwarming of een buffervat.

4. Expansie en herhaling: De druk en temperatuur dalen in een expansieklep, waarna de cyclus zich herhaalt.

De efficiëntie van een warmtepomp wordt uitgedrukt in de COP (Coefficient of Performance), wat het verhoudinggetal is tussen de hoeveelheid stroom die nodig is om een bepaalde hoeveelheid warmte op te wekken. Een COP van 5 betekent dat voor elke 1 kWh elektriciteit, 5 kWh warmte wordt opgewekt.

Soorten warmtepompen

Er zijn verschillende soorten warmtepompen, afhankelijk van de bron waaruit de energie wordt gehaald. De keuze voor een specifiek type warmtepomp hangt af van factoren zoals de locatie, het type woning of bedrijf, de beschikbaarheid van energiebronnen en de wensen van de gebruiker.

Lucht-waterwarmtepomp

De lucht-waterwarmtepomp haalt warmte uit de lucht en geeft deze af via een verwarmingssysteem. Dit type warmtepomp is het meest bekend en het gemakkelijkst te installeren. Het is geschikt voor zowel particuliere woningen als kleinere bedrijven. Het voordeel is dat er geen diepe boorputten of grondwater nodig zijn, maar het nadeel is dat de efficiëntie afneemt bij lage buitentemperaturen.

Bodem-waterwarmtepomp (BWW)

De bodem-waterwarmtepomp haalt warmte uit de bodem via horizontale of verticale buizen. Deze warmtepomp is efficiënter dan de lucht-waterwarmtepomp, vooral in koude winters. Het voordeel is dat de bodem een stabiele temperatuur heeft, waardoor de warmtepomp efficiënter werkt. Het nadeel is dat de installatiecomplexer en duurder is, omdat boorputten of buizen in de bodem geplaatst moeten worden.

Water-waterwarmtepomp

De water-waterwarmtepomp maakt gebruik van een ‘open bron’, zoals grondwater. Het water wordt uit de bodem opgepompt, energie wordt eruit gehaald en het koudere water wordt op een andere plek weer in de bodem teruggebracht. De voordelen zijn een hoog jaarrendement en gratis passieve koeling. Het nadeel is dat deze warmtepomp alleen door gecertificeerde bedrijven mag worden geplaatst en dat niet overal bodemenergie mag worden ontrokken.

Brine-waterwarmtepomp

De brine-waterwarmtepomp onttrekt energie uit de bodem via een gesloten bron. In plaats van grondwater wordt een mengsel van water en antivries (glycol) door buizen in de bodem rondgepompt. Dit type warmtepomp biedt vaak ‘gratis’ koeling in de zomer en kan ook andere bronnen gebruiken, zoals oppervlakte water, PVT-panelen, warmtewinmuren, rioolbuizen, enzovoort.

Voordelen van warmtepompen

Energiebesparing en duurzaamheid

Een warmtepomp is efficiënter dan een traditionele cv-ketel, omdat het energie uit de omgeving gebruikt in plaats van fossiele brandstoffen. Dit leidt tot een verminderde CO₂-uitstoot en een lagere energierekening.

Multifunctionaliteit

Naast verwarming kan een warmtepomp ook gebruikt worden voor het opwekken van warm water en zelfs passieve koeling. Sommige modellen kunnen in de zomer koeling bieden, wat extra comfort biedt.

Subsidies en belastingvoordelen

In Nederland zijn er subsidies beschikbaar voor het installeren van een warmtepomp. Deze subsidies zijn bedoeld om het gebruik van duurzame energie te stimuleren en het aanschafkostprobleem te verlichten.

Lage onderhoudskosten

Omdat een warmtepomp geen brandstof gebruikt, zijn de onderhoudskosten lager dan bij een cv-ketel. Bovendien heeft een warmtepomp een langere levensduur.

Onafhankelijkheid van energiebronnen

Een warmtepomp maakt minder gebruik van aardgas en andere fossiele brandstoffen. Dit betekent dat de gebruiker minder afhankelijk is van energieprijzen op de markt.

Nadele

Hoge aanschafkosten

De aanschafkosten van een warmtepomp zijn aanzienlijk hoger dan die van een traditionele cv-ketel. De investering kan echter door de subsidie en de energiebesparing op de lange termijn worden terugverdiend.

Installatiecomplexiteit

De installatie van een warmtepomp vereist vaak professionele installatie. Voor bepaalde types, zoals de bodem-waterwarmtepomp, is boorwerk nodig, wat extra kosten en tijd in beslag neemt.

Afhankelijkheid van de omgeving

De efficiëntie van een warmtepomp kan afnemen bij extreme kou. Dit betekent dat extra maatregelen genomen moeten worden, zoals het gebruik van een buffer of een hulpverwarmingssysteem.

Toepassing in de praktijk

In particuliere woningen

In particuliere woningen zijn warmtepompen vooral geschikt voor nieuwbouwprojecten of renovaties waarbij het verwarmingssysteem volledig vernieuwd wordt. Ze zijn minder geschikt voor bestaande woningen met een oud verwarmingssysteem, omdat die vaak niet afgestemd zijn op de lage temperatuur van een warmtepomp.

In industriële toepassingen

In de industrie worden warmtepompen gebruikt om restwarmte uit productieprocessen te benutten. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren in melkfabrieken, waar de warmte uit het pasteuriseren van melk wordt hergebruikt. Industriële warmtepompen helpen bedrijven om energie te besparen en hun CO₂-uitstoot te verminderen.

Een voorbeeld is Vreugdenhill, een bedrijf dat melk verwerkt tot poeders. Het bedrijf heeft een warmtepomp ingezet voor het pasteurisatieproces, waardoor het geen gas meer nodig heeft vanuit de stoomketels. Dit project leverde een aanzienlijke besparing in energiegebruik op.

Een andere industriële toepassing is bij Deltamilk, een middelgrote kaasmakerij in Nederland. Hier wordt een warmtepomp gebruikt om warmte te recirculeren in het productieproces. Door het koppelen van koude en warme processen wordt de energieverbruik aanzienlijk verminderd.

Kosten van een warmtepompinstallatie

De aanschafkosten van een warmtepompinstallatie zijn afhankelijk van het type, de omvang van het project en de benodigde installatie. Hieronder volgt een overzicht van de gemiddelde kosten:

De prijs van een warmtepompinstallatie kan variëren afhankelijk van de complexiteit van het project en de benodigde toebehoren. Bij industriële toepassingen kunnen de kosten aanzienlijk hoger liggen, zoals bij Vreugdenhill, waar een warmtepompinstallatie ongeveer €1,5 miljoen kostte.

Conclusie

De warmtepomp is een efficiënte en duurzame technologie die steeds vaker wordt ingezet in zowel particuliere woningen als industriële toepassingen. Door de werking van de warmtepomp, waarbij energie uit de omgeving wordt gehaald en omgezet in warme energie, kan men aanzienlijk besparen op energiekosten en CO₂-uitstoot.

De keuze voor een specifiek type warmtepomp hangt af van de locatie, het type woning of bedrijf, de beschikbaarheid van energiebronnen en de wensen van de gebruiker. Hoewel de aanschafkosten hoog zijn, kunnen deze op de lange termijn terugverdiend worden door de energiebesparing en subsidies.

In de praktijk zijn warmtepompen al ingezet in verschillende industriële projecten, waarbij aanzienlijke energiebesparing is behaald. Voor particuliere woningen is de warmtepomp een goede optie, vooral in nieuwbouwprojecten of renovaties waarbij het verwarmingssysteem volledig vernieuwd wordt.

Bronnen

1. Warmtepomp-weetjes.nl
2. RVO.nl - Industriële warmtepompen
3. ANWB.nl - Welke warmtepomp kies ik
4. Viessmann.nl - Alles over warmtepompen