Bivalente temperatuur: tot welke buitentemperatuur is het voordelig om te verwarmen met een hybride warmtepomp?

Introductie

Een hybride warmtepomp (of een all-electric warmtepomp) gebruik je omdat de kosten voor het verwarmen van je woning lager zijn dan wanneer je verwarmt met een cv-ketel.

Hoeveel voordeliger dit is hangt af van het verschil tussen de gas- en elektriciteitsprijs. Maar ook speelt het rendement van de warmtepomp een rol, de zogenaamde COP waarde.

Die COP waarde is niet een vaste waarde maar is afhankelijk van het verschil tussen de cv-watertemperatuur en de buitentemperatuur. Het is van belang dat je die afhankelijkheid met de buitentemperatuur doorgrond want dat is essentieel in dit artikel. In het artikel over die COP-waarde staat ook een grafiek waarin je een indruk krijgt hoe die COP waarde veranderd met de buitentemperatuur.

Om je een idee te geven dat de warmtepomp stukken goedkoper kán verwarmen dan een cv-ketel geven we een voorbeeld. Dat doen we ook omdat je beter zal begrijpen hoe je kan uitrekenen wanneer het goedkoper of juist duurder is om met de hybride warmtepomp te verwarmen. We gebruiken de volgende (realistische) uitgangspunten:

• Gebruik van een lucht/water hybride warmtepomp
• Prijs van één m³ aardgas: 135 eurocent^[1]
• Prijs van één kWu elektriciteit: 27 eurocent^[1]
• De COP van de warmtepomp: 3.1
• Thermische warmte die ontstaat bij verbranding van één m³ aardgas: 9.77 kWu^[2]
• Rendement cv-ketel in de verwarmingsstand: 94.2%^[3]
• Dus een cv-ketel geeft met één m³ aardgas: 9.77 x 94.2 = 9.2 kWu aan warmte

Stel op een bepaalde dag heeft je woning 10 kWu thermische energie (warmte) nodig. Als de cv-ketel deze 10 kWu aan warmte moet produceren dan kost dat: 10 / 9.2 = 1.09 m³ aardgas en dat kost dan 1.09 x 135 = 147 eurocent.

Om diezelfde 10 kWu warmte te laten maken door de warmtepomp kost dit 10 / 3.1 = 3.23 kWu, en de kosten daarvan zijn: 3.23 x 27 = 87 eurocent

Je begrijpt nu meteen waarom een warmtepomp zuiniger kán verwarmen dan een cv-ketel. Alleen geldt deze COP waarde van 3.1 als het buiten niet zo koud is. Zodra de buitentemperatuur rond het nulpunt komt of daar zelfs onder, dan daalt de COP van een warmtepomp.

Stel dat de COP van de warmtepomp bij -5°C bijvoorbeeld 1.5 is (we doen hier aanname, want dit verschilt per warmtepomp, maar de COP waarde van 1.5 is onwaarschijnlijk laag), dan zouden de warmtepomp om dezelfde 10 kWu warmte te maken 10 / 1.5 = 6.67 kWu elektriciteit nodig hebben en de kosten daarvan zijn: 6.67 x 27 = 180 eurocent.

Omdat bovenstaande berekeningen automatisch aangepast worden als we de op de gehele site toegepaste gas- en elektriciteitsprijzen aanpassen, kunnen we niet schrijven of het verwarmen bij deze buitentemperatuur verwarmen met een warmtepomp of cv-ketel goedkoper is. Maar je ziet wel dat de kosten voor het verwarmen met een warmtepomp flink stijgen bij streng vriesweer.

Bedenk overigens dat als het in de nacht -5°C vriest, dit niet voor de hele dag geldt. Vaak is het dan op de dag rond het vriespunt. Je moet in dit geval dan ook naar de "dagtemperatuur" en dat is het gemiddelde over de 24 uur.

Waar het dus om gaat is dat je ziet dat bij lagere buitentemperaturen de kosten voor het verwarmen met een warmtepomp stijgen. De invloed van de buitentemperatuur op de cv-ketel is vrijwel verwaarloosbaar.

Bij een bepaalde buitentemperatuur ligt dus het kantelpunt waarbij verwarmen met de warmtepomp of met de cv-ketel gunstig is. En dat is wat met de bivalente temperatuur wordt bedoeld.

Onderstaand hebben we de kosten in een tabel gezet. Let op: de prijzen zijn berekend op basis van de uitgangspunten hierboven. De kosten van de warmtepomp bij -5°C zijn dus niet realistisch omdat we een erg ongunstige COP waarde van 1.5 hebben gebruikt bij een buitentemperatuur van -5°C, alleen maar de invloed van de COP waarde duidelijk te maken.

Bivalente temperatuur in de praktijk

In die hybride warmtepomp is de bivalente temperatuur ingesteld door de installateur. Je vraagt je wellicht af, is die waarde wel goed ingesteld, zou het optimaler kunnen? Want als die bivalente temperatuur te hoog is ingesteld, dan zal de cv-ketel té snel bijspringen en dat kost je onnodig veel gasverbruik.

Die vraag kan je zelf beantwoorden door je even te verplaatsten in de installateur. Stel dat jij hybride warmtepompen zou installeren, dan wil je achteraf niet constant telefoontjes krijgen van klanten waarbij je een hybride warmtepomp hebt geïnstalleerd met de melding "het huis wordt niet meer warm". Die telefoontjes wil je dus voorkomen.

Dus zal je zal bij het instellen van de bivalente temperatuur een, voor jou, positieve marge hanteren. Dus zet je de bivalente temperatuur bewust iets hoger dan noodzakelijk. Daardoor zal de cv-ketel eerder bijspringen dan noodzakelijk. En de cv-ketel zal je woning altijd warm kunnen krijgen.

Dus door de bivalente temperatuur iets (of flink) hoger in te stellen dan nodig zou zijn, voorkomt de installateur klacht-telefoontjes. Dat is prettig voor de installateur, maar niet voor jouw portemonnee.

Dus de kans is zeer groot dat de bivalente temperatuur "te ruim" ingesteld staat. Om het anders te schrijven, de cv-ketel bij een hybride warmtepomp zal in de meeste installaties té snel bijspringen en dat kost onnodig veel gas voor de cv-ketel.

Hoe kan ik de bivalente temperatuur uitrekenen?

Als je het bovenstaande heb gelezen, dan wil je graag weten wat bij jou het kantelpunt, de bivalente temperatuur is en of die dus gunstiger ingesteld kan worden waardoor je geld op je energierekening kan besparen.

Helaas, die vraag is niet te beantwoorden, maar lees vooral door, want we hebben nog wel een interessante berekening in petto. Deze bivalente temperatuur is namelijk afhankelijk van de COP van je hybride warmtepomp bij diverse buitentemperaturen. En die COP-waarden weten wij niet omdat deze bij ieder model hybride warmtepomp anders zijn.

Daarnaast speelt niet alleen de buitentemperatuur een rol, maar is de COP ook afhankelijk van de cv-watertemperatuur. Omdat een warmtepomp haast altijd werkt op basis van een weersafhankelijke regeling, zal de cv-watertemperatuur constant aangepast wordt op basis van de buitentemperatuur.

Feitelijk is de COP afhankelijk van het temperatuurverschil tussen bron en afgifte, dus tussen de buitentemperatuur en de cv-watertemperatuur. Je zal dus de COP-waarden moeten weten bij diverse T_lift waarden. Lees hier verdiepingsstof over T_lift.

Wat je wel kunnen meegeven is wat de COP waarde is bij die bivalente temperatuur. Dus je kan berekenen hoe "slecht" de COP is bij de bivalente temperatuur. Dus als de COP (bij de dan heersende buitentemperatuur) hoger is Dat geeft je op zich ook al veel kennis. Op basis van de volgende formule kan je berekenen bij welke COP het verwarmen met de warmtepomp even duur is als met een cv-ketel.

COP_bvt = elektriciteitsprijs / (gasprijs / 9.2)

Zoals je hiervoor hebt kunnen lezen is de waarde van 9.2 het aantal kWu thermisch die vrijkomt in een cv-ketel bij het verbranden van één m³ aardgas. COP_bvt moet je lezen als de COP die hoort bij de bivalente temperatuur.

Als we de in dit artikel gebruikte prijzen gebruiken van gas een elektriciteits (zie hiervoor) dan is de COP bij de bivalente temperatuur: 27 / (135 / 9.2) en daar volgt uit een COP waarde van 1.84.

Om bij het voorbeeld in dit artikel te blijven, we gebruikten een COP van 3.1 bij "niet zou koud weer". Dan is het verwarmen met een warmtepomp erg gunstig. Het verwarmen met een warmtepomp blijft financieel gezien gunstig totdat de buitentemperatuur zodanig daalt onder nul dat de COP 1.84 heeft bereikt. Dan is verwaremen met de warmtepomp en cv-ketel even duur. Wordt het buiten nog kouder waardoor de COP nog verder daalt, dan is het slimmer om met de cv-ketel te verwarmen.

Overdenkingen en beperkingen

Het lijkt slim om die bivalente temperatuur te verlagen waardoor de cv-ketel minder snel bijspringt en de hybride warmtepomp langer lekker zuinig de woning kan verwarmen. Het ergste wat je kan gebeuren is dat je woning niet meer voldoende warm wordt, en dat weet je precies wat je dan moet doen: de bivalente temperatuur iets verhogen.

Defrost cycle / ontdooicyclus

De buitenunit van de warmtepomp zal bij temperaturen rond het vriespunt (meestal beginnend bij circa 4°C en vooral ook als de luchtvochtigheid hoog is, denk vooral aan mist) regelmatig "dichtvriezen", dat is een normaal verschijnsel. Zie foto in dit artikel.

Als de buitenunit dichtgevroren zit met rijp, dan zal hij zelf een ontdooicyclus starten. Daarbij wordt de buitenunit verwarmd waardoor het rijp/ijs smelt. Dit proces duurt een minuut of zes en na tien minuten werkt de warmtepomp weer normaal. Het is gebruikelijk dat dit maxiaal één keer per uur gebeurd, frequenter is ongebruikelijk en zou mogelijk op een probleem duiden.

De vraag is, waar haalt de buitenunit die warmte vandaan? Het antwoord is wellicht onthutsend, die komt uit je woning. De warmtepomp gebruikt de warmte die in het cv-water zit wat door je radiatoren/vloer stroomt.

Soms is die hoeveelheid warmte te gering om de buitenunit te ontdooien. Dan kunnen er twee mogelijke oplossingen ingezet worden. Bij een hybride warmtepomp wordt meestal de cv-ketel even ingeschakeld die heel snel enorm veel warmte kan produceren. Die geeft dat af aan het cv-water en die warmte wordt weer gebruikt om de buitenunit te ontdooien. Een tweede methode is om een elektrisch verwarmingselement in te schakelen.

Wat je dus zal zien dat tijdens een ontdooicyclus kortdurend (meestal) de cv-ketel aanspringt dus dat je gas verbruikt.

We schrijven dit omdat je een verschil moet zien tussen het gasverbruik dat komt omdat de cv-ketel de ontdooicyclus heelpt, of dat de cv-ketel ingeschakeld wordt omdat de bivalente temperatuur is overschreden.