Warmtepompen op Ammoniak: Toepassingen, Voordelen en Technische Aandachtspunten

Published by Redactie on oktober 7, 2025 | Category warmtepomp

Inleiding

Een warmtepomp is een technologische oplossing die steeds relevanter wordt in de context van energiebesparing en duurzame opwarming. In dit artikel richten we ons specifiek op warmtepompen die gebruikmaken van ammoniak (NH₃) als koudemiddel. Ammoniak wordt al jaren toegepast in grote industriële koelsystemen, maar ook in warmtepompen biedt het een aantal aantrekkelijke voordelen.

De bronnen tonen aan dat ammoniak een koudemiddel is met een laag kookpunt (-33,5°C bij 1 bar), een hoge thermische efficiëntie en weinig CO₂-uitstoot. Daarnaast zijn er technische en installatietechnische aandachtspunten die bij de toepassing van een ammoniakwarmtepomp moeten worden overwogen.

In dit artikel worden de technische principes van warmtepompen, de kenmerken van ammoniak als koudemiddel, de toepassingen in de praktijk en de aandachtspunten bij installatie en onderhoud besproken. Het doel is om een objectief en feitgericht overzicht te geven dat zowel voor constructieprofessionals als voor particuliere gebruikers relevant is.

Technische werking van een warmtepomp

Het kringloopprincipe

Een warmtepomp werkt volgens het principe van een kringloop. Dit betekent dat een koudemiddel door verschillende componenten stroomt en in elk stadium zijn toestand verandert, wat leidt tot warmteopname of -afgifte. De kerncomponenten van een warmtepomp zijn:

Verdamper: Hier neemt het koudemiddel warmte op van de omgeving. De temperatuur van het koudemiddel in de verdamper moet lager zijn dan de omgevingstemperatuur.
Compressor: De compressor verhoogt de druk en dus ook de temperatuur van het gasvormige koudemiddel. Dit maakt het mogelijk om warmte af te geven aan een warmere omgeving.
Condensor: In de condensor geeft het koudemiddel warmte af aan het afgiftesysteem, bijvoorbeeld een verwarmingsinstallatie. Het gas condenseert hier bij hogere druk en temperatuur.
Expansieventiel: Het vloeistofvormige koudemiddel verlaagt zijn druk, wat leidt tot verdamping in de volgende cyclus.

Deze kringloop is essentieel voor het functioneren van een warmtepomp en wordt opnieuw en opnieuw doorlopen om continue warmte te leveren.

Latente warmte en verdamping

Een belangrijk technisch aspect van warmtepompen is de latente warmte. Bij verdamping neemt een koudemiddel warmte op, maar zonder dat de temperatuur stijgt. Deze warmte is niet voelbaar als temperatuurverandering, maar wordt gebruikt om de faseovergang van vloeistof naar gas te bewerkstelligen. Deze warmteopname is cruciaal voor de efficiëntie van een warmtepomp.

Ammoniak als koudemiddel

Eigenschappen van ammoniak

Ammoniak wordt vaak aangeduid met de chemische formule NH₃ en het kookpunt is -33,5°C bij 1 bar. Dit maakt het ideaal voor toepassing in koelsystemen en warmtepompen, waarbij een lage verdampingstemperatuur gewenst is.

Een belangrijk voordeel van ammoniak is dat het een natuurlijk koudemiddel is en geen schadelijke effecten heeft op de ozonlaag of een hoge GWP (Global Warming Potential). In tegenstelling tot veel kunstmatige koudemiddelen zoals R407C of R410A, is ammoniak bijgevolg een duurzamere keuze.

Toepassingen van ammoniak in warmtepompen

Ammoniak wordt vooral gebruikt in grote industriële installaties, zoals in de voedingsindustrie, chemie en groene energie. Het is bijvoorbeeld al langer in gebruik in groeimiddelen in de glastuinbouw, waarbij ammoniak in vloeibare vorm wordt toegepast.

De toepassing in warmtepompen is minder breedbekend, maar de technische eigenschappen maken het geschikt voor industriële toepassingen. De voordelen zijn:

Hoge efficiëntie: Vanwege het lage kookpunt en de goede thermische eigenschappen.
Duurzaamheid: Geen schadelijke emissies bij correcte hantering.
Laag onderhoud: Het koudemiddel is chemisch stabiel.

Aandachtspunten bij gebruik

Hoewel ammoniak voordelen biedt, zijn er ook aandachtspunten:

Brandbaarheid en toxiciteit: Ammoniak is niet brandbaar, maar het is giftig bij inademing. Dit vereist een zorgvuldige installatie en een goed beveiligd systeem.
Compatibiliteit met materialen: Niet alle materialen zijn geschikt voor gebruik met ammoniak. Het koudemiddel reageert bijvoorbeeld met koper en zilver. Daarom worden in ammoniaksystemen vaak stalen of nikkelgelegeerd buizen gebruikt.
Onderhoud: Het koudemiddel moet regelmatig worden gecontroleerd op lekken en verontreiniging. De luchtafsluiting in het systeem is cruciaal om lekkage te voorkomen.

Toepassing in de praktijk: Industriële voorbeeld

Een concreet voorbeeld van een warmtepompinstallatie op ammoniak is te vinden bij Vreugdenhill, een melkverwerkend bedrijf. In dit geval is de warmtepomp gebruikt voor het pasteuriseren van melk. Het bedrijf wilde zijn gasverbruik verlagen en is daarom overgestapt op een warmtepompinstallatie.

De installatie bestaat niet alleen uit de warmtepomp zelf, maar ook uit een complexe infrastructuur van kabels, leidingwerk en warmtewisselaars. De totale investering bedroeg ongeveer 1,5 miljoen euro, wat duidt op de omvang van dergelijke projecten.

De keuze voor een ammoniakwarmtepomp in dit geval was gebaseerd op de efficiëntie en het vermogen om warmte te genereren zonder gas. Het project is gerealiseerd in samenwerking met een leverancier die ervaring heeft met zowel de bouw als de beheer van dergelijke systemen.

Installatie en aandachtspunten

Installatieprincipes

Bij het installeren van een warmtepomp zijn er verschillende technische aandachtspunten:

Ontluchten van het systeem: Het is belangrijk om het systeem goed te ontluchten om luchtbelletjes te voorkomen. Deze kunnen de efficiëntie van de warmtepomp verminderen.
Gebruik van glycol: In veel brinesystemen wordt glycol toegevoegd om vorstschade te voorkomen. Dit vereist echter extra aandacht bij de installatie van ontluchters en expansievaten.
Expansievat: Het expansievat is essentieel om de volumeverandering van de vloeistof bij verwarming op tevangen. Het moet op de juiste plaats worden geïnstalleerd, meestal aan de zuigzijde van de pomp.
Koepel- en driewegkleppen: Deze kunnen de stroom van het koudemiddel beïnvloeden en moeten daarom goed worden geïntegreerd in het systeem.

Onderhoud en efficiëntie

Na installatie is het belangrijk om het systeem regelmatig te onderhouden. Dit betreft:

Controle van zuiggastemperatuur: Deze dient tussen de 4 en 12 graden te liggen. Een daling onder 0°C is een signaal voor eventuele ontluchtproblemen of tekort aan glycol.
Delta T: De temperatuurverschil tussen bron in en bron uit moet tussen 4 en 5°C liggen. Dit geeft aan dat de warmteoverdracht goed verloopt.
Verdampertemperatuur en heetgastemperatuur: De heetgastemperatuur moet ten minste 25 K hoger zijn dan de aanvoertemperatuur.
Parameters aanpassen: Na het opstarten kan het warmtepompmenu worden gebruikt om parameters aan te passen, afhankelijk van het merk en type.

Energiebesparing en milieuaspecten

Energiebesparing

De toepassing van warmtepompen, en met name op ammoniak, leidt tot significante energiebesparing. Dit komt vooral tot uiting in industriële toepassingen, zoals bij Vreugdenhill. Door het gebruik van een warmtepomp in plaats van een gasgestookte stoomketel is het gasverbruik verminderd. Dit betekent niet alleen een lagere energiekosten, maar ook een verminderde CO₂-uitstoot.

Milieuvoordelen

Ammoniak is een natuurlijk koudemiddel dat geen schadelijke emissies produceert. Het heeft bovendien een GWP (Global Warming Potential) van 0, wat betekent dat het geen bijdrage levert aan de opwarming van de aarde via broeikaseffectgassen. Dit maakt het een aantrekkelijke keuze voor bedrijven die hun CO₂-voetafdruk willen verminderen.

Daarnaast is ammoniak herwinbaar en kan het in een gesloten kringloop worden gebruikt, wat bijdraagt aan een circulaire economie. Bij goede hantering is de omgeving daarom niet negatief beïnvloed.

Conclusie

Ammoniakwarmtepompen bieden een efficiënte en duurzame oplossing voor warmteproductie in zowel industriële als commerciële toepassingen. De technische eigenschappen van ammoniak maken het geschikt als koudemiddel in warmtepompen, met name vanwege het lage kookpunt en de hoge thermische efficiëntie. De toepassing in industriële omgevingen, zoals bij Vreugdenhill, toont aan dat ammoniak een waardevolle bijdrage kan leveren aan het verminderen van gasverbruik en CO₂-uitstoot.

Toch zijn er aandachtspunten bij de installatie en onderhoud. De giftigheid van ammoniak vereist een zorgvuldige installatie en beveiliging. Daarnaast moet rekening worden gehouden met de compatibiliteit van materialen en de nodige technische aandacht voor onderhoud en efficiëntie.

Voor zowel bedrijven als particulieren die op zoek zijn naar duurzame opwarmingsopties kan een ammoniakwarmtepomp een aantrekkelijke keuze zijn, mits de technische en veiligheidsaspecten goed worden afgehandeld.

Bronnen

ammoniak