Warmtapwaterbereiding: Directe en indirecte systemen zonder voorraadvat met warmtepompen

Inleiding

Warmtapwaterbereiding is een essentieel onderdeel van het energiegebruik in woningen en gebouwen. Met de overgang van gas naar elektrische verwarmingssystemen zoals warmtepompen, is het belangrijk om de beschikbare opties voor warmtapwater goed te begrijpen. Er zijn twee hoofdvormen van warmtapwaterbereiding: directe en indirecte systemen. In dit artikel bespreken we deze systemen, met een nadruk op oplossingen zonder voorraadvat, met name de toepassing van warmtepompen.

De voorraadvrije warmtapwaterbereiding met een warmtepomp biedt interessante voordelen in termen van efficiëntie, ruimtebesparing en duurzaamheid. Aan de hand van de beschikbare informatie uit de gegeven contextdocumenten wordt ingegaan op de technische aspecten, prijzen, toepassingen en regelgeving rondom warmtepompgebaseerde warmtapwaterbereiding zonder voorraadvat. Ook wordt aandacht besteed aan specifieke situaties zoals combi-warmtepompen versus aparte systemen, en de rol van boosterwarmtepompen in collectieve systemen.

Directe en indirecte warmtapwaterbereiding

Bij warmtapwaterbereiding onderscheiden we in de technische sector twee hoofdvormen: directe en indirecte bereiding. Deze benamingen verwijzen naar hoe het water wordt verwarmd.

Directe warmtapwaterbereiding

Een direct gestookt warmtapwatersysteem verwarmt het water direct door middel van een boiler of warmtepomp die het water in één keer opwarmt tot de gewenste temperatuur. Denk aan een gasboiler of een elektrische warmtepomp die direct het tapwater verwarmt. Voor gasboilers zijn er drie vermogensklassen gedefinieerd: ≤70 kW, 71-150 kW en >150 kW. Voor de eerste klasse (≤70 kW) kan een kwaliteitsverklaring op basis van meetgegevens uit EN 13203 worden gebruikt. Voor grotere vermogens moet alleen het rendement worden opgegeven, wat een beperking is voor de meetmethoden.

Bij elektrische warmtepompen in een directe opstelling is het rendement vaak afhankelijk van de temperatuur die nodig is om het water op te warmen. Dit type systeem is eenvoudiger opgebouwd en vereist geen extra opslag in een voorraadvat.

Indirecte warmtapwaterbereiding

Indirecte bereiding houdt in dat het water wordt verwarmd via een warmtewisselaar, waarbij een ander medium (zoals verwarmingswater) warmte afstaat aan het tapwater. Dit gebeurt vaak in voorraadvaten, zoals bij de I-WPV 270L, een indirect gestookt warmtepomp voorraadvat. Dit product levert warm water door het behouden van gelaagdheid en heeft een hoge isolatiegraad voor minimaal stilstandsverlies. Het is ontworpen om warm water te leveren op basis van voorverwarming via een warmtepomp, gevolgd door eventuele temperatuurverhoging in het vat.

Deze indirecte systemen zijn vaak gevoelig voor rendementsverliezen, vooral als het warmtepompsysteem zelf ook verantwoordelijk is voor zowel verwarming als warmtapwaterbereiding. Een aparte warmtepomp-boiler kan in dat geval efficiënter zijn.

Warmtapwaterbereiding zonder voorraadvat

Voor de bereiding van warm tapwater zonder gebruik van een voorraadvat zijn er meerdere opties, afhankelijk van het type warmtepomp en de aanwezige verwarmingsinfrastructuur.

Solo-warmtepomp voor verwarming

Een solo-warmtepomp is een toestel dat uitsluitend dienstdoet voor de verwarming van een woning. In sommige gevallen is het mogelijk om, afhankelijk van de temperatuur van het verwarmingssysteem, warmtapwater indirect op te warmen. Dit kan bijvoorbeeld via een boosterwarmtepomp.

Boosterwarmtepomp

Een boosterwarmtepomp is een individuele warmtepomp die specifiek is ontworpen voor warmtapwaterbereiding in combinatie met een bestaand verwarmingssysteem. Volgens de NTA 8800 par. 13.8.4.4 wordt dit systeem toegepast in woningen met een collectief verwarmingssysteem, waarbij de warmtepomp gebruikmaakt van warmte uit het verwarmingssysteem zelf, mogelijk aangevuld met warmte onttrokken aan de woning of het gebouw.

Belangrijk om te weten is dat bij gebruik van forfaitaire rekenwaarden in de software, geen rekening kan worden gehouden met koeling via het koelsysteem. Bovendien wordt de hernieuwbare energie die via de boosterwarmtepomp wordt geleverd, op 0 kWh gesteld, omdat deze al is berekend bij het verwarmingssysteem dat de warmte aanlevert. De boosterwarmtepomp wordt dus gerekend onder hulpenergie.

De aanvoertemperatuur van de boosterwarmtepomp wordt automatisch overgenomen uit het collectieve verwarmingssysteem en hoeft dus niet apart worden ingevoerd. Dit vereenvoudigt de energieprestatieberekening in software zoals die van Vabi.

Combi-warmtepomp versus aparte warmtepompen

Een veelvoorkomende keuzevraag is of men een combi-warmtepomp (die zowel ruimteverwarming als warmtapwater verzorgt) moet kiezen of twee aparte systemen. De contextdocumenten geven aan dat in veel gevallen het loskoppelen van deze functies technisch gunstiger is.

Nadelen van combi-warmtepompen

Combi-warmtepompen zijn vaak verkocht als een efficiënte alles-in-één oplossing, maar de realiteit is anders. In de eerste plaats wordt het rendement (COP) van de warmtepomp meestal alleen voor de verwarmingsfunctie opgegeven, terwijl het rendement voor warmtapwater vaak lager is. Dit is een belangrijk punt, omdat het warmtapwaterverbruik een aanzienlijk deel van het totale energieverbruik in een huishouden uitmaakt.

Bovendien is een combi-warmtepomp technisch complexer. Het moet wisselen tussen laagtemperatuurverwarming (voor vloerverwarming of radiatoren) en hogetemperatuurverwarming (voor het warm maken van tapwater), wat extra belasting legt op het systeem en mogelijk het onderhoud vergroot.

Voordelen van aparte warmtepompen

Volgens de gegevens van [2] biedt een aparte warmtepomp-boiler zoals de Varme warmtepomp-boiler belangrijke voordelen. Deze systemen zijn technisch eenvoudiger opgebouwd, hebben een beter rendement en kunnen langer meegaan. Bovendien zijn ze vaak goedkoper in aanschaf dan combisystemen.

Een Varme warmtepomp-boiler is bijvoorbeeld verkrijgbaar vanaf € 1.600. Met een subsidie via het ISDE-regeling (tussen € 1.100 en € 1.250), kan de nettoprijs aanzienlijk lager liggen. Dit maakt het systeem ook voor particuliere huishoudens interessant.

De keuze voor een apart systeem is in veel gevallen logisch als het verwarmingssysteem al draait op een laagtemperatuurniveau, wat vaak het geval is bij lucht/water- of bodemwarmtepompen. In die situatie is het niet efficiënt om de warmtepomp tussentijds op te toeren naar een hogere temperatuur voor warm tapwater. Een aparte warmtepomp-boiler lost dit probleem op.

Systeemopties in combinatie met collectieve verwarming

In gebouwen met een collectief verwarmingssysteem is de warmtapwaterbereiding vaak afhankelijk van aanvullende systemen. De toepassing van een boosterwarmtepomp is hier een geschikte oplossing. Dit systeem werkt met een warmtebron die een temperatuur boven de 12°C heeft. Denk aan warmte afkomstig van een collectieve warmtekringel of een warmtepomp die wordt aangevuld met warmte uit de woning.

Technische beperkingen en rekenregels

Een belangrijke beperking bij de toepassing van een boosterwarmtepomp is dat, volgens de NTA 8800, geen gebruik kan worden gemaakt van forfaitaire rekenwaarden als koeling via het koelsysteem wordt toegepast. Dit betekent dat dergelijke systemen gedetailleerd moeten worden berekend, wat de energieprestatieberekening complexer maakt.

Bovendien moet bij een combinatie van meerdere warmtepompen in serie (getrapte temperatuurverhoging), het systeem als één geheel worden beschouwd. Het brontype wordt dan bepaald door het laatste toestel in de temperatuurverhoging.

Voorraadvrije warmtepomp versus conventionele opslagsystemen

De conventionele warmtapwaterbereiding maakt gebruik van een voorraadvat dat warm water opslaat. Voorraadvaten zijn verkrijgbaar in diverse maten en types, zoals het I-WPV 270L van Itho Daalderop.

Specificaties I-WPV 270L

  • Productnummer: 03-00628
  • Prijs: € 1.756,00 (bruto adviesprijs, exclusief BTW, installatie en materiaalkosten)
  • Inhoud: 270 liter, vergelijkbaar met een conventioneel vat van ca. 30% groter (door het ontbreken van een spiraal)
  • Ontwerp: Uniek ontwerp om gelaagdheid in het vat langer te behouden
  • Isolatie: Maximaal isolerend, met minimaal stilstandsverlies
  • Afmetingen: Slechts 0,36 m² vloeroppervlak nodig

Dit systeem is ontworpen om warm water langer beschikbaar te houden en is opgenomen in een esthetische omkasting. Het is verbonden met de Cloud-dienst van Itho Daalderop voor ondersteuning en levenscyclusbeheer.

Voordeel van voorraadvrije systemen

Voorraadvrije systemen, zoals de warmtepomp-boiler of directe verwarming via een boosterwarmtepomp, bieden ruimtewinst en verminderen de kans op stilstandsverlies. Dit is vooral belangrijk in woningen waar ruimte schaars is of waar het gebruik van warm water onregelmatig is. Daarnaast kan een warmtepomp-boiler sneller reageren op de warmtapwaterbehoefte, zonder dat het systeem eerst een voorraadvat moet bijwerken.

In combinatie met een lucht/water warmtepomp zonder binnenunit (monobloc), zoals beschreven in [2], kan een voorraadvrij systeem efficiënter zijn. De warmtepomp hoeft dan alleen laagtemperatuurverwarming te leveren, terwijl een aparte warmtepomp-boiler zorgt voor de warmtapwaterbereiding.

Integratie in energieprestatieberekeningen (NTA 8800)

Bij de opstelling van warmtapwatersystemen in een energieprestatieberekening (EPB) zijn er strikte regels, zoals vastgelegd in de NTA 8800. De opstelplaats van het voorraadvat is daarbij van invloed op het opwekkingsrendement. Als het vat binnen de thermische zone staat (meestal binnen de woning), dan wordt een hoger rendement aangenomen dan wanneer het buiten deze zone staat. Het opnameprotocol 7.1 (voor woningen) en 7.4 (voor utiliteitsgebouwen) bepalen hoe dit moet worden ingevuld.

Voor systemen waarbij meerdere warmtepompen in serie worden gebruikt (getrapte temperatuurverhoging), gelden er aanvullende regels:

  • Het eerste toestel moet ook voor verwarming worden gebruikt.
  • Het tweede toestel moet een kwaliteitsverklaring hebben die aantoont dat de werkelijke temperatuur overeenkomt met de meetcondities.
  • Bij gebruik van forfaitaire opwekrendementen moet het gehele systeem worden beschouwd als één warmtepomp.
  • Het brontype wordt bepaald door het toestel dat de laatste temperatuurverhoging levert.

Voor systemen waarbij dit niet opgaat of waarvoor geen rekenmethode beschikbaar is, biedt de NTA 8800 geen duidelijke bepalingswijze. In zulke gevallen is het aanbevolen om gedetailleerde meetgegevens te gebruiken of een alternatieve oplossing te overwegen.

Toepassing van warmtepompen zonder voorraadvat in de praktijk

Er zijn verschillende scenario’s waarin een warmtepomp zonder voorraadvat de voorkeur heeft.

Scenario 1: Solo warmtepomp + warmtepomp-boiler

In dit geval levert een solo warmtepomp laagtemperatuurverwarming voor het woningcomfort, terwijl een aparte warmtepomp-boiler specifiek voor de warmtapwaterbereiding zorgt. Dit systeem vermijdt temperatuurschommelingen en vermindert het technische onderhoud van het hoofdsysteem. De warmtepomp-boiler kan worden geplaatst in een keuken of badkamer en biedt warm water op aanvraag, zonder voorverwarming in een grote tank.

Scenario 2: Lucht/lucht warmtepomp + elektrische boiler

Een lucht/lucht warmtepomp (ook wel bekend als een airco-systeem) levert verwarming via lucht, maar heeft geen aansluiting op het leidingwater. In dat geval moet de warmtapwaterbereiding op een andere manier worden geregeld. De optie van een aparte elektrische boiler of een warmtepomp-boiler is dan noodzakelijk.

Scenario 3: Collectieve verwarming + boosterwarmtepomp

In appartementencomplexen of utiliteitsgebouwen met een collectief verwarmingssysteem is een boosterwarmtepomp een geschikte keuze voor warmtapwaterbereiding. De warmtepomp gebruikt warmte uit het collectieve systeem om het water verder op te warmen. Belangrijk is dat de bron een temperatuur boven de 12°C heeft, wat een voorwaarde is voor de toepassing van een boosterwarmtepomp.

Prijsvergelijking en subsidies

De aanschafkosten van warmtepompgebaseerde warmtapwaterbereidingssystemen variëren afhankelijk van het type en de installatiecomplexiteit.

Varme warmtepomp-boiler

  • Prijs: vanaf € 1.600
  • ISDE-subsidie: tussen € 1.100 en € 1.250
  • Nettoprijs na subsidie: tussen € 350 en € 500

Itho Daalderop I-WPV 270L

  • Prijs: € 1.756 (bruto adviesprijs)
  • Subsidie: Niet vermeld, maar mogelijk geldt een vergelijkbare subsidie als bij andere warmtepompinstallaties.

Deze prijzen geven aan dat een warmtepomp-boiler een betaalbare en duurzame oplossing is, vooral als er gebruik wordt gemaakt van overheidssteun via ISDE. De Itho Daalderop oplossing biedt meer opslagcapaciteit, maar vraagt ook meer ruimte en onderhoud. Voor woningen met beperkte ruimte of met een focus op efficiëntie kan de warmtepomp-boiler de voorkeur hebben.

Technische overwegingen bij warmtepompkeuze

Bij de keuze voor een warmtepomp voor warmtapwaterbereiding zijn er verschillende technische aspecten die bepalend zijn voor de efficiëntie, rendement en bruikbaarheid.

COP en rendement

Het rendement van een warmtepomp wordt vaak aangegeven met de COP (Coefficient of Performance). Hoe hoger de COP, hoe efficiënter het systeem werkt. Bij combi-warmtepompen wordt de COP vaak alleen vermeld voor de verwarmingsfunctie. Voor warmtapwater is het rendement vaak lager, wat in de praktijk kan leiden tot hogere stroomverbruiken.

Een aparte warmtepomp-boiler werkt bij een constante belasting en kan dus een hogere en stabielere COP behouden. Dit levert een beter geheel op qua energieverbruik.

Systeemtemperatuur

Voor warmtapwater is een temperatuur van minimaal 50°C nodig om bacteriegroei (zoals legionella) te voorkomen. Warmtepompen die in combinatie met een verwarmingssysteem werken, moeten dus in staat zijn om dit temperatuurniveau te bereiken. In sommige gevallen kan een boosterwarmtepomp dit doen via een hogere temperatuurverhoging, mits de bron temperatuur boven 12°C ligt.

Regelgeving en softwarebehandeling

Bij de berekening van de energieprestatie van een gebouw (EPB) is het belangrijk hoe het warmtapwatersysteem wordt ingevoerd in de software. Voor combinaties van meerdere warmtepompen of voorraadvrije systemen gelden er specifieke regelgeving en beperkingen.

Opstelplaats en thermische zone

De opstelplaats van het voorraadvat (binnen of buiten de thermische zone) beïnvloedt het rendement in de EPB-berekening. Voorraadvaten die buiten de thermische zone zijn geplaatst leveren een lagere COP op, omdat er meer warmteverlies is.

Getrapte temperatuurverhoging

Als er sprake is van getrapte temperatuurverhoging (meerdere toestellen die samen het water verhitten), dan moet het tweede toestel een kwaliteitsverklaring hebben. Anders kan het systeem niet worden meegeteld in de rekenregels volgens NTA 8800. Dit betekent dat bij een ontwerp waarbij een warmtepomp eerst laagtemperatuur verwarming levert en een tweede toestel het water verder verhitten, er gedetailleerde meetgegevens nodig zijn om de efficiëntie te kunnen toetsen.

Hulpenergie en hernieuwbare energie

Bij een boosterwarmtepomp wordt de hernieuwbare energie op 0 kWh gesteld, omdat de warmte al is berekend bij het hoofdverwarmingssysteem. Het verbruik van de warmtepomp wordt wel meegenomen, maar valt onder de hulpenergie. Dit is belangrijk voor de berekening van het totale energieverbruik van het gebouw.

Advies voor de praktijk

Voor particuliere huishoudens en utiliteitsbouw geldt dat er meerdere technische opties zijn voor warmtapwaterbereiding zonder voorraadvat. De keuze hangt af van de bestaande infrastructuur, ruimtebeschikbaarheid, verbruikspatroon en budget.

Voor woningen zonder collectieve verwarming

Voor woningen die geen gebruik maken van een collectief verwarmingssysteem, is een aparte warmtepomp-boiler zoals de Varme warmtepomp-boiler een efficiënte, betaalbare en ruimtebesparende oplossing. Dit systeem werkt onafhankelijk van het verwarmingssysteem en kan dus op een stabiele COP draaien. De subsidie via ISDE maakt het systeem extra aantrekkelijk.

Voor woningen met collectieve verwarming

In woningen met een collectief verwarmingssysteem is een boosterwarmtepomp een geschikte keuze. Dit systeem gebruikt de warmte uit het verwarmingsnet en verhoogt de temperatuur tot niveau geschikt voor gebruik in de keuken of badkamer. Het systeem vereist wel een bron met een temperatuur boven de 12°C en moet in combinatie worden berekend met het hoofdverwarmingssysteem.

Voor nieuwbouw en renovatie

Bij nieuwbouw of renovatie is het aanbevolen om te kiezen voor een losgekoppeld systeem, waarbij verwarming en warmtapwaterbereiding apart worden geregeld. Dit voorkomt efficiëntieverliezen en vermindert het risico op technische storingen in het gehele systeem. De warmtepomp-boiler is dan een uitstekende aanvulling op een bestaand verwarmingssysteem, of als enige warmtepomp in een woning met lucht/lucht verwarming.

Conclusie

Warmtapwaterbereiding zonder voorraadvat met behulp van warmtepompen is een steeds relevantere optie in de overgang van gas naar elektriciteit. De keuze tussen directe en indirecte systemen hangt af van de bestaande infrastructuur, het verbruikspatroon en de ruimtebeschikbaarheid. Combi-warmtepompen lijken op het eerste gezicht efficiënt, maar de realiteit toont aan dat aparte systemen zoals een warmtepomp-boiler of een boosterwarmtepomp vaak technisch beter presteren.

Bij de toepassing van boosterwarmtepompen in collectieve systemen zijn er specifieke regelgevingseisen zoals vermeld in NTA 8800. Deze vereisen dat de bron een temperatuur boven de 12°C heeft en dat het systeem als hulpenergie wordt gerekend.

Voor particuliere huishoudens is een warmtepomp-boiler een aantrekkelijke optie: compact, efficiënt en met aanmerkelijke subsidie. De keuze voor een voorraadvrij systeem vereist wel overleg met installateurs en duidelijke inpassing in de energieprestatieberekening, vooral als meerdere toestellen in serie worden toegepast.

Bronnen

  1. Itho Daalderop - Indirect gestookt warmtepomp voorraadvat 270L
  2. Varme.nl - Een aparte warmtepomp voor verwarming en warmtapwater
  3. Vabi Software - EPA Online Help: Tapwater

Related Posts