Wat houdt de 2% vuistregel in bij warmtepompen?

afgebeeld is: 2% per graad Celsius

Een warmtepomp is enorm efficiënt, verbruikt ten opzichte van een cv-ketel weinig energie. Maar dat geldt alleen maar als je de cv-watertemperatuur zeer laag houdt.

Hoe lager de cv-watertemperatuur is, hoe zuiniger de warmtepomp werkt. In de branche hanteert men de 2% vuistregel. Voor iedere graad Celsius stijging van het cv-water zal het rendement met circa 2% dalen. En andersom werkt het natuurlijk ook. Als je de temperatuur laat dalen, dan stijgt het rendement. In dit artikel leggen we uit waar die vuistregel op gebaseerd is.

Tlift

Het rendement van een cv-warmtepomp is primair afhankelijk van de zogenaamde Tlift. Dat is het verschil in temperatuur tussen de bron en het afgiftesysteem.

Een voorbeeld maakt het duidelijk. Bij een lucht/water warmtepomp waarbij de buitentemperatuur 5°C en de aanvoertemperatuur van het cv-water van 35°C is, zal de Tlift: 35-5=30°C zijn. Hoe groter de Tlift is, hoe lager het rendement, en hoe lager de Tlift is, hoe hoger het rendement van de cv-warmtepomp wordt.

Als bij een lucht/water warmtepompen het buiten kouder wordt, of bij een water/water warmtepompen als de temperatuur van bodem in de loop van het stookseizoen daalt, zal de Tlift dus groter worden. En dáárom daalt het rendement van de cv-warmtepomp, dus verbruikt deze meer elektriciteit. Dat is goed te zien in onderstaande grafiek. Deze grafiek is puur illustratief en de waarden geven een algemene indicatie van het rendement van een cv-warmtepomp in relatie tot de buitentemperatuur.

grafiek cop-waarde warmtepomp buitentemperatuur versus watertemperatuur
voorbeeld ter illustratie van het effect van Tlift op de COP
(voor iedere warmtepomp is deze grafiek anders, maar de tendens is altijd hetzelfde: Tlift omhoog, COP omlaag)

Hoewel je geen invloed hebt op de buitentemperatuur of de bodemtemperatuur, heb je wel invloed op de afgiftetemperatuur. De temperatuur van het cv-water. Want de Tlift is niet alleen afhankelijk van de temperatuur van de bron, maar de temperatuur aan de andere kant van de cv-warmtepomp, bij het afgiftesysteem, speelt een evengrote rol.

Twee identieke woningen, flink verschil energierekening

Stel je hebt twee identieke rijtjeswoningen (die in hetzelfde project zijn gebouwd). Alles in die twee woningen is identiek, isolatie, afgiftesysteem, dezelfde cv-warmtepomp en voor dit (fictieve) voorbeeld staat de binnenhuistemperatuur in beide woningen ingesteld op 21°C. We noemen die woningen A en B.

Alles is dus in die twee woningen gelijk, maar één ding verschilt. In woning A staat de cv-watertemperatuur ingesteld op 30°C en in woning B staat de cv-watertemperatuur ingesteld op 40°C. Stel dat de brontemperatuur van beide woningen 12°C is, dan is de Tlift bij woning A: 30-12=18°C en bij woning B is de Tlift: 40-12=28°C.

Het Tlift verschil tussen de twee woningen is 10°C en dat heeft grote gevolgen. Stel dat de eigenaren van woning A 1600 euro per jaar betalen voor de elektriciteit van de cv-warmtepomp, dan is dat voor de eigenaren van woning B circa 1920 euro.

Hoewel het comfort voor beide huizen gelijk is, moeten de eigenaren van woning B 20% meer voor hun verwarmingskosten betalen. En de enige reden is dat de cv-watertemperatuur 10°C hoger staat ingesteld, terwijl ze dat wellicht niet weten, want dat is doorgaans een instelling die de installateur maakt.

2% vuistregel

In bovenstaand voorbeeld waarbij woning B een Tlift had die 10 graden hoger was, hebben we de extra kosten voor woning B berekend op basis van een vuistregel die toegepast wordt in de warmtepomp branche.

Die 2% vuistregel zegt dat bij iedere graad verhoging van de cv-watertemperatuur het rendement van de cv-warmtepomp met 2% daalt, dus de de energiekosten met 2% stijgen. Andersom is natuurlijk ook waar, voor iedere graad daling van de cv-watertemperatuur geldt dat de cv-warmtepomp 2% zuiniger is.

Die 2% is natuurlijk maar een vuistregel. In de praktijk kan deze afwijken. Maar het kan met een korte berekening je snel inzicht geven wat het effect is op het rendement van de cv-warmtepomp wanneer je de watertemperatuur verhoogt of verlaagt.

Bewijs uit de praktijk

Die 2% is niet uit de lucht vallen, die wordt door professionals gehanteerd. En die gebruiken dat omdat daar ooit onderzoek naar gedaan is.

Maar wij nemen nooit iets klakkeloos aan, en willen daarvan overtuigend bewijs zien. Dus zijn we op zoek gegaan naar gegevens waarmee wij ons konden overtuigen. We troffen in een forum over warmtepompen, waarbij technische onderlegde hobbyisten hun performance van hun lucht/water warmtepomp maandelijks bijhouden, gegevens aan waarmee we die 2% regel konden verifiëren.

Ieder forumlid dat meedeed heeft moeten doorgeven welke cv-watertemperatuur nodig was, bij een buitentemperatuur van 2°C, om de woning op temperatuur te houden. Dat is dus de nul-meting waardoor je de data van verschillende forumleden kan vergelijken. Ieder forumlid mat iedere dag de COP van de cv-warmtepomp en dat gedurende een jaar.

In onderstaande grafiek zie je punten in een grafiek. Ieder punt stelt de SCOP waarde van één woning (één forumlid) voor, en betreft het gemiddelde van een meetperiode van één jaar. Niet ieder forumlid gebruikt dezelfde cv-watertemperatuur omdat dit mede afhankelijk is van het gebruikte afgiftesysteem. En juist die verschillende gebruikte cv-watertemperaturen geven ons inzicht.

grafiek op y-as SCOP en op x-as de Ta (aanvoertemperatuur)
COP waarden versus cv-watertemperatuur (meetreeks over een geheel jaar)

In de grafiek staat de Ta (Temperatuur-aanvoer, de cv-watertemperatuur) afgezet tegen de gemiddelde COP in een heel jaar, ook wel SCOP genoemd.

Je ziet in de grafiek bij de datapunten die bij één Ta horen een spreiding. Die zijn vooral verklaarbaar doordat de prestatie van de ene cv-warmtepomp beter is bij die temperatuur (feitelijk de gerelateerde Tlift) dan bij een andere cv-warmtepomp. Daarnaast is de buitentemperatuur niet bij ieder forumlid gelijk, dus is de Tlift ook anders, dus zal de COP ook anders zijn. Ook zullen kleine meetfouten een rol spelen.

Maar één ding is duidelijk te herkennen en dat is dat een duidelijke correlatie aanwezig is (voorgesteld door de rechte lijn) tussen de gebruikte Ta (aanvoertemperatuur van het cv-water) en de SCOP (de gemiddelde jaarlijkse COP, noem het: jaarrendement).

Als we naar de het begin en eind van de lijn kijken dan vinden we de volgende twee waarden: bij 26°C een SCOP van 4,75 en bij 38°C een SCOP van 4.

Bij een Ta van 26°C levert de cv-warmtepomp voor 1 kWu elektrische energie gemiddeld in het jaar 4,75 kWu thermische energie. Bij 38°C krijg je voor dezelfde 1 kWu elektrische energie maar 4 kWu thermische energie. Dat is dus 18,75% minder. Hieruit volgt 18,75/12=1,5625 afgerond 1,6% rendementsverbetering voor iedere graad daling van de cv-watertemperatuur (of 1,6% daling van het rendement per graad stijging van de cv-watertemperatuur).

Was de grafiek hierboven het gemiddelde over een heel jaar, hieronder zie je de weergave van de maand november.

grafiek op y-as SCOP en op x-as de Ta (aanvoertemperatuur) gemeten met de meetwaarden over de maand november 2020
COP waarden versus cv-watertemperatuur (meetreeks over de maand november)

Op basis van een koudere maand, zoals in dit geval november, is de COP bij 26°C 4,6 en bij 40°C 3,6. Daaruit volgt een rendementsverbetering per graad Celsius van: ((4,6-3,6)/3,6)/(40-26)=0,01984, dus 1,98% en dat is met goed fatsoen af te ronden tot 2%.

Conclusie

De conclusie die we hier uit trekken is dus: de vuistregel is wat het is: een vuistregel, dus een benadering. De vuistregel zegt 2% en in de praktijk, weliswaar met een beperkt aantal metingen, blijkt dit afhankelijk van de meetperiode tussen de 1,6% en 1,98% te zijn. Dus de vuistregel benaderd de waarde in de praktijk heel aardig en is naar onze mening goed bruikbaar als vuistregel.


publicatie: 20230930

aanpassing/controle: 20230930

Foutje of aanvulling? Stuur ons een reactie

home­ >verwarming >warmtepomp