Aan/uit-regeling en hysterese bij CV-warmtepompen: Optimalisering van comfort en efficiëntie

Bij verwarmingssystemen met een aan/uit-regeling speelt de hysterese een belangrijke rol. Wat betekent dit begrip precies, en hoe beïnvloedt het de prestaties van een CV-warmtepomp? In dit artikel leggen we de principes van hysterese en aan/uit-regelingen uit, en geven we een overzicht van de praktische invloeden op het comfort in huis, energiegebruik en levensduur van een warmtepompinstallatie. Het artikel richt zich in de eerste plaats op de technische werking van de hysterese in combinatie met aan/uit-regelingen, evenals de toepassing in CV-warmtepompen en de eventuele handhaving van de invoerwaarden. Hierbij worden eventuele varianten op het concept, zoals de "graadminuten"-aanpak, behandeld. Op deze manier kun je als eigenaar, installateur of bouwprofessional goed inschatten wat beter aansluit bij jouw situatie en aan welke parameters bijgesteld moet worden voor optimale werking.

Wat is hysterese bij een aan/uit-regeling?

Hysterese is een gecontroleerd temperatuurverschil dat ingevoerd wordt in een temperatuurregeling met een aan/uit-schakeling. De thermostaat – of in combinatie met een CV-warmtepomp het regelmodule ontwerp – stelt dat het verwarmingssysteem of koelingssysteem schakelt binnen een vaste temperatuurband. Bijvoorbeeld: wordt een sturing gegeven bij een ingestelde kamertemperatuur van 21°C met een hysterese van 2°C, dan zal het verwarmingssysteem zich inschakelen bij 19°C en uitschakelen bij 23°C. Dit betekent dat de daadwerkelijke temperatuur zich tussen die grenzen kan bewegen zonder actie van het systeem.

De doelstelling van deze aanpak is te voorkomen dat het systeem te frequent in- en uitschakelt. In de bouwindustrie spreekt men vaak over "schakelijkte" (de frequentie van inschakelen per tijdseenheid), die de slijtage van technische componenten beïnvloedt. Aan de ene kant wil je zo’n systeem wel in staat zijn om snel reacties te leveren op afkoeling (bij verwarming), maar aan de andere kant zul je moeten beperken hoeveel keren het systeem per dag in- en uitschakelt – zowel uit kostenoverwegingen (energiegebruik) als beperking van de levensduur van het apparaat.

Technische werking van hysterese: Hoe een thermostaat op temperatuurvariaties reageert

Bij een standaard aan/uit-thermostaat werkt de hysterese als een buffer om het voortschakelen en tegelijkertijd over- of ondertemperaturen in de ruimte te beperken. Als de thermostaat bijvoorbeeld een hysteresisgevoeligheid van 0,5°C heeft, betekent dat dat de verwarming pas teruggeactiveerd wordt bij 0,5°C onder de ingestelde temperatuur en pas opnieuw uitschakelt wanneer de temperatuur 0,5°C boven de ingestelde waarde is.

Een concreet voorbeeld helpt het inzicht te verhelderen:

• Ingestelde kamertemperatuur: 20°C.
• Hysteresis: 0,5°C.
• De verwarming schakelt aan op 19,5°C.
• De verwarming schakelt uit op 20,5°C.

Daarmee varieert de werkelijke temperatuur nooit meer dan 0,5°C van de gewenste waarde. Deze controle zorgt ervoor dat het systeem betrouwbaar en comfortabel werkt met een beperkt aantal inschakelmomenten.

In andere contexten – zoals een CV-warmtepompinstallatie – wordt de invloed van hysterese verder beïnvloed door de aard van het afgiftesysteem.

Invloed van afgiftesysteem en aard van verwarmingssysteem

De keuze voor de groottes en instellingen van de hysterese hangt sterk af van het type afgiftesysteem dat is opgenomen in de verwarming. Afgiftesystemen in Nederland zijn dikwijls:

• Vloerverwarming: een trage opwarming, langere warmteopbouw tijd nodig.
• Radiatoren of convectors: snel reagerend systeem met geluid en directe gevolgen van het inschakelen.
• Boiler (CV-warmtepomp): een apart systeem dat verwarmt specifiek om warm water te leveren.

Bij vloerverwarming is het belangrijk om de hysterese lager aan te houden – meestal tussen 0,5°C en 1,5°C – omdat anders de temperatuur erg sterk fluctueert tussen uitschakelen en “aanstijgen voordat het systeem weer invloed heeft”. Bij vloeropstelling is het dus afgestemd op een snellere respons dan bij radiatoren, waar juist snelle warmte-aftakking het normale werken van het systeem stelt tot een hoge drempelwaarde, waardoor de systeemstabiliteit groter kan worden.

Van de CV-warmtepomp zijn er vaak meerdere hysterese-instellingen beschikbaar: bij verwarming en bij de boiler. De boiler kan bijvoorbeeld een aparte instelling van 5°C hebben, wat betekent dat het systeem pas opnieuw actief wordt als de temperatuur daalt met 5°C omlaag ten opzichte van de gewenste doeltemperatuur (bijvoorbeeld 52°C wordt dan actief bij 47°C voor opwarming).

Hysterese en levensduur van de warmtepomp: Impulsbeperking en schakeldichtheid

Een aan/uit-thermostaat of regelmodule met een slecht gestelde hysterese kan al snel leiden tot het te vroeg verslijten van de warmtepomp. Een voorbeeld: als de warmtepomp iedere vijf minuten is ingeschakeld, kan de levensduur lager zijn – mogelijk minder dan drie jaar – vanwege het aantal "impulsbeperkte momenten", waarbij het systeem van toestand verandert. In gegeven tekst (source [1]) wordt verwezen naar het idee dat vandaag de dag warmtepompen een verwachte levensduur hebben van meer dan 15 jaar wanneer de inschakeldichtheid (of schakeldichtheid) effectief wordt beheerst.

De toevoeging van hysterese beperkt deze frequentie. Zonder hysterese zou het systeem vele malen dagelijks in- en uitschakelen – soms meer dan eens per uren – wat een negatief effect heeft op het energiegebruik, prestaties en slijtage van het systeem.

Invloed op energiegebruik en rendement

De invloed van hysterese is verder van betekenis in kader van het rendement (of COP, coefficient of performance) van een warmtepomp. Naast het omschakelen, beperken, beïnvloedt de tijd dat het systeem actief is ook de energieopbrengst. Een warmtepomp bereikt zijn maximale rendement na ongeveer 15 minuten actief zijn. Als het te snel wordt uitgeschakeld, doet het onvoldoende om de gewenste optimale prestaties te geven. Daarom helpt het inschakelen binnen een vaste band – zoals eerder beschreven – om het systeem lang genoeg aan te sturen tot volledig efficiënt werken.

In praktijkbeelden, zoals bij een ingestelde hysteresis van 0,5°C versus 2°C, is er dus sprake van:

• 0,5°C hysteresis: het systeem schakelt bij elke kleinste variatie aan of uit – meerdere keren per dag – maar zorg voor minstens gemerkt temperatuurvariaties.
• 2°C hysteresis: minder schakelen, maar grotere toegelaten varianten in het kamertemperatuurniveau – vooral merkbaar bij langzaam opwarmende systemen als vloerverwarming.

Instelbaarheid en beheer van hysterese: Eigenaar of installateur?

In de meeste verwarmingsystemen –尤其是 bij kamerthermostaten of aanlegthermostaten – is de hysteresis een vaste waarde, wat betekent dat de eigenaar deze in de meeste gevallen niet onafhankelijk kan wijzigen. Daarentegen zijn de hysteresiswaarden bij CV-ketels of CV-warmtepompen meestal via beveiligde of installateurscodes instelbaar.

Een aantal algemene codecombinaties wordt bij warmtepompen als onthulp gegeven, bijvoorbeeld door een installateurscode aan te passen om het hysteresisgevoeligheid te veranderen, maar als deze niet beschikbaar is, moet rekening gehouden worden met een professionele aanpassing. In dat geval raadt men aan om contact op te nemen met een gecertificeerde installateur voor een beheer of evaluatie van het systeem.

Bijvoorbeeld: bij CV-warmtepompen zijn er vaak twee of drie instellingen op dit vlak (verwarming- en boilermodus, eventueel ook koelmogelijkheid), waarbij elk verantwoordelijk is voor een specifiek aspect van het regelsysteem.

Hysteresis versus graadminuten: Wat zijn de verschillen?

Niet in alle CV-warmtepompen wordt de oplossing met hysterese toegepast. Soms kiezen fabrikanten voor het alternatief "graadminuten". Hoewel dit technisch iets anders werkt, bedient hetzelfde doel als hysterese: het beperken van het aantal inschakelmomenten en het verbeteren van het overall werkingsniveau van het systeem.

Hoewel de implementatie verschillend kan zijn (denk aan software-gebaseerde timing of het integreren van "bevriezingsperioden"), is de koppeling met het temperatuurverloop nog steeds een belangrijk criterium. In document [1] wordt opgemerkt dat dit een "interessante leesstof" is, maar dat de inhoud technisch overeenkomt met het uitgebreide gebruik van hysteresis in analoge en beveiligde systeemgebruik.

Praktische toepassing: Hoe pas je de hysteresis aan?

Bij smart-thermostaten, zoals moderne modellen die verbonden zijn met het internet of met een slimme centraleninstallatie, is de hysteresis soms direct instelbaar via softwaredashboards. In veel gevallen zijn de handelingen onderdeel van de standaardmenuopties. Zoeken naar termen als:

• Opties voor temperatuurdifferentie
• Snelheid of gevoeligheid van schakelen
• Hysteresisgevoeligheid of activering

…kan helpen in het aanpassen van de hysteresis. Bijvoorbeeld: meeste thermostaten laten het instellen van de hysteresis waarden van 0,2°C tot 1°C toe, afhankelijk van het model en de aard van het verwarmingssysteem. Voor huishoudsen is een waarde van 0,5°C vaak het beste compromis tussen comfort en rendement [bron 2].

Zodra de hysteresis is ingesteld, zorgt het voor een stabiel luchttemperatuurniveau en beperkt het het energieverbruik en het aantal schakelmomenten. Dit kan van betekenis zijn in maanden met fluctuerende temperatuurpatronen, waarin het systeem soms zowel vroeg als snel inschakelt.

Belangrijke aspecten van hysteresis: Een overzicht

Conclusie

De hysteresis bij een CV-warmtepomp of thermostaat blijkt van het formaat, de toegestelde waarde en de technische specificatie af te hangen. Het is een essentieel technisch concept dat het verschil maakt tussen comfort, rendement en levensduur van het verwarmingssysteem. De keuze van een passend hysteresiswaarde is afhankelijk van de soort verwarming, het type afgiftesysteem (vloer versus radiatoren), maar ook van de eventuele softwaregebruik of de automatische handelingen in de installatie.

Eigenaren van woningen kunnen er verantwoord over nadenken om de hysteresis-waarden te bepalen, of eventueel over te stappen naar andere vormen van regeltechniek (zoals graadminuten), mits dit rendabel is en passend. Installateurs en technische deskundigen moeten hier verantwoordelijker voor omschakelen, zeker bij het vermogen van het verwarmingssysteem tot koelsysteem of de combinatie met bijvoorbeeld warmtepompen en boilers.

Het is verder duidelijk dat een goed afgestelde aan/uit-thermostaat met een passende hysteresiswaarde niet alleen comfort brengt, maar ook energiebesparing en verminderde slijtage van het systeem.

Bronnen

1. Klimaatproductenkiezen.eu - Hysterese bij CV-warmtepompen
2. SmartLife Domotica - Wat is hysteresis bij een thermostaat