Hoe kan je het benodigde vermogen bepalen van een warmtepomp?

In dit artikel doen we uit de doeken hoe je het vermogen kan bepalen van een aan te schaffen cv-warmtepomp.

In tegenstelling tot de cv-ketels, waarbij vaak het adagium was "groter is beter", is dit bij de cv-warmtepomp juist niet van toepassing. Een cv-warmtepomp met een te klein vermogen is niet echt gewenst, tenzij hiervoor bewust is gekozen. Maar een te groot vermogen is zéér ongewenst.

Introductie

Wanneer je een warmtepomp, wij noemen het zelf liever een cv-warmtepomp, wil gaan kopen moet je eerst een keuze maken voor het type warmtepomp. Dat is al lastig. Maar daarna moet je ook nog een beslissing nemen hoeveel vermogen de cv-warmtepomp moet kunnen leveren. Het vermogen van je huidige cv-ketel is daarbij als uitgangspunt totaal onbruikbaar.

Maar gelukkig is het bepalen van het benodigde vermogen kinderlijk eenvoudig en we raden dan ook iedereen aan om zelf dit berekenen ook al heeft de installateur al een advies gegeven. Want veel installateurs hebben de neiging om je "een maatje grotere cv-warmtepomp" te verkopen. Beter iets te veel dan te weinig is het argument. Dat was bij gebruik van een cv-ketel al discutabel, maar bij een cv-warmtepomp moet je dat juist niet hebben.

Hieronder geven je een methode om het gewenste vermogen van een cv-warmtepomp te berekenen. Daarna beschrijven we wat de consequenties zijn als het vermogen van de cv-warmtepomp te groot of te klein is.

Benodigd vermogen berekenen op basis van gasverbruik

Bij deze berekening gaan we er van uit dat in de woning een cv-ketel hangt. Die cv-ketel gebruikt aardgas. De hoeveelheid aardgas dat in één jaar gebruikt wordt geeft exact weer hoeveel energie nodig is geweest voor het verwarmen van de woning én het verwarmen van het bad/douchewater. Een kubieke meter gas bevat namelijk 9,77 kWu^[1].

Maar een cv-ketel heeft geen rendement van 100% maar kent verliezen. In de praktijk ligt het rendement een stuk lager en rekenen we met een rendement van 80%^[2]. Die cv-ketel staat, omgerekend, 1650 uur per jaar op vollast te branden (de cv-ketel maakt meer uren, maar we rekenen het om naar vollast uren; als voorbeeld: als de cv-ketel twee uur op 50% vermogen brandt is dan gelijk aan 1 vollast uur).

Met deze kennis op zak is eenvoudig het vermogen van de cv-warmtepomp te berekenen met de formule: gasverbruik in één jaar in m³ x 8 / 1650 = vermogen cv-warmtepomp (afgerond naar boven) in kW.

Een voorbeeld: stel je gasverbruik was de afgelopen 12 maanden 1400 m³ aardgas. Daarmee vullen we de formule in: 1400 x 8 / 1650 = 6,78 kW. Die waarde ronden we af naar boven en komen dan op 7 kW. De cv-warmtepomp die geschikt is om je woning te verwarmen moet dus een vermogen hebben van 7 kW.

Dit vermogen is geschikt voor het verwarmen van je woning én het opwarmen van de boiler.

Met dank aan koevlaas die deze formule bedacht.

Benodigd vermogen berekenen op basis van een warmteverliesberekening

Een alternatief op bovenstaande methode is om een zogenaamde "warmteverliesberekening" te laten maken (dat is prijzig). Het resultaat van die berekening is het vermogen dat je woning verliest bij een buitentemperatuur van -10° C. En dat zelfde vermogen heb je dus nodig om het warm te houden.

Op zich is dat een goede methode. Maar het is een theoretische methode. Maar de uitkomst verschilt meestal (enigszins) met de praktijk. Het nadeel is ook dat je zelf achter veel gegevens aan moet en deze moet overhandigen aan degene die de berekening moet uitvoeren. Denk aan de isolatiewaarden van alle ruiten, ramen, muren, vloeren en daken en mogelijk ook wat voor ventilatie je hebt.

Voor moderne woningen is, wettelijk verplicht, om een warmteverliesberekening te overhandigen aan de eerste bewoners en dat geeft veel houvast.

Toch blijft de berekening op basis van het gasverbruik van de afgelopen 12 maanden de perfecte benadering omdat deze met de isolatie, ventilatie en ook het douche/badgebruik rekening houdt. Dus een praktische waarde als dat is niet mogelijk.

Benodigd vermogen berekenen op basis van koudste dag verbruik

Stel je hebt een cv-ketel. En je hebt het geluk dat het winter is. Je wilt het vermogen van je cv-warmtepomp berekenen. Maar geen van de vorige mogelijkheden zijn bruikbaar. Dan is er een nog een derde methode.

Wanneer het buiten flink vriest hou je dagelijks de stand van de gasmeter bij. Achteraf ga je bij het KNMI het etmaalgemiddelde ophalen voor een meetstation bij jou in de buurt. Want het is belangrijk dat je het etmaalgemiddelde gebruikt.

Die KNMI gegevens met etmaalgemiddelden kan je makkelijk downloaden.

Stel op een dag was het etmaalgemiddelde -4°C en je gasverbruik was voor die dag m³ gas (het is maar een fictieve waarde). Dan kan je met de volgende berekening het verbruik bij -10°C goed inschatten. Het gaat om het verschil tussen binnen en buiten tijdens die dag en het verschil tussen binnen en buiten als het -10 zou zijn geweest.

We gaan uit dat de woonkamertemperatuur 21°C moet zijn. Bij -4°C was je gasverbruik 15 m³ gas. Het gasverbruik zal bij -10 met de volgende factor hoger zijn: (21 - -4) / (21 - -10) en dat is 17 / 11 = 1,55.

Dus bij -10°C is het gasverbruik (bij benadering) 15 m³ x 1,55 = 23,25 m³ gas. Dit gasverbruik kan je omrekenen naar thermische energie (dus in kWu) omdat we, als vuistregel, er van uitgaan dat in de praktijk je cv-ketel uit één m³ aardgas 8 kWu thermische warmte beschikbaar stelt^[2]. Dus dat wordt dan 23,25 x 8 = 186 kWu.

Dat is de thermische energie die je gedurende 24 uur nodig hebt om de woning op 21°C te houden. Wanneer je tijdfactor (24 uur) daar uit haalt dan krijg je het benodigde thermische vermogen. Dat wordt in dit voorbeeld 186/24=7,75 kW. Dus de "warmtebron" of dat nou een cv-ketel, of cv-warmtepomp is, moet tijdens die -10 graden Celsius 7,75 kW thermisch vermogen leveren. Nou, je hoeft dan "alleen" maar een cv-warmtepomp te zoeken die bij -10 deze 7,75 kW kan leveren.

NB: het is beter om het verbruik/benodigd vermogen over meerdere dagen uit te rekenen om een betrouwbaarder beeld te krijgen. Dit komt omdat bij dalende buitentemperaturen de warmtebehoefte van een woning met veel thermische massa (beton) naijlt en bij stijgende buitentemperaturen is dat net andersom. Wanneer het buiten kouder wordt, zie je dat de thermische behoefte pas na zo'n 12 uur toeneemt. Bij houtskeletbouw is dit, logischerwijs, vrijwel niet of in veel sterkere mate, van toepassing.

Benodigd vermogen bereken op basis van gegevens van de buren of het energiebedrijf

Een ander alternatief, als je het gasverbruik van de afgelopen 12 maanden niet kan achterhalen, is om dit op te vragen bij de energiemaatschappij. Meestal zijn ze zeer welwillend om het gasverbruik van de vorige bewoners te geven.

Als dat geen soelaas biedt, dan zou je eens met buren kunnen praten die een vergelijkbare woning hebben (bouwjaar/grootte), voorwaarde is dat de isolatiegraad vrijwel gelijk moet zijn. Wanneer jouw huis of die van de buren achteraf verder is geïsoleerd dan is dit niet bruikbaar.

Stel dat je een vergelijkbare woning in de buurt vindt waarbij men al een cv-warmtepomp heeft, dan is dat ook een bruikbaar uitgangspunt, maar wel iets gevaarlijker. Dat komt omdat het rendement van een cv-ketel vrijwel een vast gegeven is (vrijwel onafhankelijk van de buiten en cv-watertemperatuur), maar van een cv-warmtepomp is dit rendement sterk afhankelijk van (in dit geval belangrijke) cv-watertemperatuur. Wanneer die buren vloerverwarming gebruiken en jij hebt radiatoren, dan is het vermogen van hun cv-warmtepomp geen goede indicatie voor hetgeen jij nodig hebt.

Vermogen berekenen op basis van verbruik stadsverwarming

Wanneer je over wil schakelen van stadsverwarming naar een warmtepomp is het verbruik over een jaar van de stadsverwarming een goede houvast. Dat verbruik wordt uitgedrukt in GJ (Giga Joule), een miljard Joule. Eén Joule is Wattseconde. Als je die waarde deelt door 3600 (aantal secondes in een uur) krijg je het energieverbruik in Wu. Wanneer je die waarde deelt door 1000, krijg je kWu. En wanneer je dit door 1650 vollasturen deelt, krijg je het vermogen van de warmtepomp, dat moet je afronden naar boven.

Een voorbeeld: in een woning is he verbruik van de stadsverwarming 35 GJ. Dat is dus 35.000.000.000 Joule. 35.000.000.000 / 3.600 = 9722222 Wu (Watt uur). Daarna delen we door 1000: 9722222 / 1000 = 9722 kWu

Wanneer we het aantal kWu delen door het aantal vollasturen, dan volgt daar het vermogen van de warmtepomp uit. 9722 kWu / 1650 uur = 5,89 kW afgerond 6 kW. Die 1650 vollasturen is een "vuistregel", een benadering.

Consequenties van een te groot vermogen warmtepomp

Met de rekenmethodes die we hierboven geven kan je het benodigde vermogen van je toekomstige cv-warmtepomp berekenen. Mogelijk denk je, laat ik een cv-warmtepomp kopen met iets meer vermogen, dat geeft een veilig gevoel. Dat is niet echt nodig, koud zal je het niet krijgen, zie later bij "te klein vermogen".

Een té groot vermogen heeft een voordeel en een nadeel. Maar eerst de "verkeerde argumenten" om een cv-warmtepomp te kopen met meer vermogen dan noodzakelijk.

Met een groter vermogen kan je de woning sneller verwarmen: als een cv-warmtepomp nou nét iets niet kan, dan is het de woning snel opwarmen. Dat komt omdat het vermogen van de cv-warmtepomp maar nét voldoende is om de woning op temperatuur te houden. Even snel opwarmen is er totaal niet bij. Ook niet als het vermogen "iets groter is". Ook dan gaat het nog steeds erg langzaam. Een cv-warmtepomp laat je dan ook niet, zoals dit bij een cv-ketel wel gebruikelijk was, op bepaalde tijden de woning op/verwarmen. Als je verstandig bent én wil besparen op de energierekening, laat je de cv-warmtepomp 24/7 verwarmen. Stel dat het vermogen zo groot zou zijn dat hij inderdaad "redelijk snel de woning kan opwarmen" dan kost dan onevenredig veel energie omdat dit alleen maar mogelijk is als de cv-watertemperatuur hoger dan normaal wordt tijdens het "opstoken" en een onnodige verhoging kost circa 2% rendement per graad Celsius. Even "opstoken" is dus heel inefficient en kost je veel energie, dus geld.

Je kan beter iets te veel vermogen hebben dan te weinig. Dit is een argument zonder onderbouwing, maar het klinkt vanuit de mond van een installateur wel zeer aannemelijk. Maar aannemelijk kan deze het niet maken als we om een onderbouwing vragen. Ja, het argument wat hierboven staat. Maar "sneller opstoken", als het al iets zou uitmaken, kost je veel extra en onnodig veel energie. En raad eens wie die rekening betaalt? Niet de installateur, maar jij. Een cv-warmtepomp met meer vermogen is ook iets duurder. Het zal bij de de installateur toch niet om meer omzet gaan?

Het voordeel van wat meer vermogen valt uiteen in twee aspecten. Mocht je een boiler hebben die verwarmd wordt door de cv-warmtepomp, dan kán het prettig zijn. Hoe meer vermogen, hoe sneller de boiler weer op temperatuur is. Maar je moet het ook relativeren. Stel dat het vermogen van de cv-warmtepomp 8 kW zou moeten zijn en je koopt een 9 kW model, dat is dus 12,5% meer vermogen. Dat betekent dat het boilerwater circa 12,5% sneller op temperatuur is. Dus niet na bijvoorbeeld 2 uur (120 minuten) is de boiler opgewarmd (even als aanname), maar "al" na 1 uur 45 minuten (105 minuten). Dat zet dus geen zoden aan de dijk.

Daarnaast is het de vraag of de SWW-spiraal (een spiraal waar het hete cv-water doorheen stroomt in de boiler) wel dit grotere vermogen kán afstaan. Dat is maar de vraag (en die is zeer reëel). Zo niet, dan moet de cv-warmtepomp zijn vermogen terug regelen en dan heb je dus, in deze, niets aan iets meer vermogen.

Het tweede aspect van een groter vermogen is dat de kans bestaat op minder ontdooicycli. Dat is het aangroeien van rijp/ijs op de verdamper van het buitendeel van de cv-warmtepomp waarbij regelmatig het rijp/ijs ontdooit moet worden (zie hoofdstuk hieronder).

Een cv-warmtepomp met een groter vermogen zal doorgaans een grotere verdamper oppervlakte hebben. Als je de cv-warmtepomp niet op zijn tenen laat lopen omdat je toch voldoende vermogen hebt, bestaat de kans dat je minder ontdooicycli hebt en dat is prettig.

Sommige fabrikanten hebben een cv-warmtepomp "lijn" waarbij verschillende vermogens beschikbaar zijn, maar de hardware van al die modellen gelijk is. In de software is het vermogen bij de kleinere modellen "geknepen". Het minimum vermogen van al die modellen is doorgaans gelijk. Koop je dan een groter model dan strikt noodzakelijk dan heb je geen last van pendelen (zie later) omdat het minimum vermogen van alle modellen toch even laag is. Maar je hebt wel het voordeel van een grotere verdamper, dus kans op minder ontdooicycli.

Het grootste nadeel, naast het feit dat een model met meer vermogen ook duurder is, dat het minimum vermogen (mogelijk) hoger ligt dan een model met wel het juiste vermogen.

CV-warmtepompen kunnen moduleren, doorgaans tot circa 33% van het maximum vermogen. Een 9 kW model kan dan terugmoduleren naar bijvoorbeeld 3 kW. Maar koop je een 11 kW model dan moduleert deze maar tot circa 3,6 kW (even uitgaand van modulatie tot 33%).

Dat lijkt een onbenulligheid, maar dat is het geenszins. De kans bestaat dat de cv-warmtepomp gaat pendelen. Pendelen is het schrikbeeld van een cv-warmtepomp. In het kort (maar lees het artikelen over pendelen): pendelen is als de cv-warmtepomp zich uitschakelt terwijl de woning nog niet op temperatuur is en daarna frequent in- en uitschakelt. Dit komt "omdat hij de warmte niet kwijt kan". Het ontstaat omdat het (minimum)vermogen van de cv-warmtepomp groter is dan het vermogen dat het afgiftesysteem, bij een bepaalde cv-watertemperatuur, kan afstaan. Pendelen zorgt dat het rendement van de cv-warmtepomp daalt, dus meer energie verbruikt, dus het kost je geld. Daarnaast kan het de levensduur van de cv-warmtepomp ernstig beperken.

En wat biedt daarom de installateur vrijwel altijd aan? Een buffervat met het argument "dat is tegen het eventuele pendelen". De rillingen lopen over onze rug. Een buffervat in deze is symptoombestrijding. Het werkelijke probleem wordt niet opgelost. De oplossing is: 1. zorg dat het vermogen van de cv-warmtepomp minder is (maar dat is een gegeven en het kan niet lager dan laag), dus mogelijk heb je een cv-warmtepomp met een té groot vermogen. Of je vergroot het warmteafgevendvermogen af van je afgiftesysteem (dat is niet altijd makkelijk en gewenst).

Pendelen is wat je dus te allen tijde moet zien te voorkomen. De kans op pendelen is vooral groot in het voor- en naseizoen van het stookseizoen. Dan is het buiten nog niet echt koud, bijvoorbeeld boven de negen graden, en dan heeft je woning weinig warmteverlies. Dus dan is ook maar weinig vermogen nodig om de woning warm te houden. Is het minimum vermogen van de cv-warmtepomp aan de ruime kant, dan is het logisch dat pendelen langdurig zal plaatsvinden.

Een groter vermogen dan strikt noodzakelijk is aantrekkelijk maar dan moet deze wel hetzelfde (lage) minimum vermogen kunnen leveren als de cv-warmtepomp die wél het vermogen heeft wat geschikt is voor je woning. Als je slim bent zoek je naar de eigenschappen van verschillende cv-warmtepompen en laat je het minimum vermogen een belangrijke rol spelen in de keuze. Let er dan op dat je het minimum vermogen bekijkt bij een hoge buitentemperatuur zoals bij 7° C. In de folder staat dan vaak het minimum vermogen vermeld bij A7°/W35° (Air (buiten)temperatuur 7, Watertemperatuur 35).

Consequenties van een te klein vermogen warmtepomp

Het zal je verbazen, maar een te klein vermogen is op zich geen ramp. Soms wordt bewust gekozen voor een te klein vermogen.

Een te klein vermogen kiezen heeft wel twee nadelen. Ten eerste zal het vermogen dat je te kort komt aangevuld moeten worden en doorgaans zal een elektrisch verwarmingselement", dat heel toepasselijk ook wel hulpelement wordt genoemd, geheel automatisch ingeschakeld worden. Dat hulpelement zit in vrijwel iedere cv-warmtepomp.

Het nadeel is dat dit hulpelement een COP heeft van 1. Dus iedere kWu aan warmte die aangevuld moet worden omdat je warmtepomp dit te kort komt, kost ook 1 kWu elektriciteit. Terwijl een warmtepomp juist zo zuinig kan werken en met 1 kW elektrisch vermogen bijvoorbeeld 4 kW warmtevermogen kan maken (dat is een COP van 4).

Realiseer dat het bijschakelen van een hulpelement alleen maar tijdens een zeer korte periode in het stookseizoen nodig is. Daarom gaat het om betrekkelijk kleine bedragen. Lees hier meer over in het artikel over de bètafactor.

Ten tweede, een te kleine warmtepomp zal sneller last kunnen krijgen van het dichtvriezen van de buitenunit die dan een ontdooicyclus moet starten. In de periode dat rijpaangroei snel plaats vindt, zal een warmtepomp met een groter in het voordeel kunnen zijn. Een cv-warmtepomp met een ruim vermogen zal doorgaans nooit het maximum vermogen maken (tenzij het boilerwater opgewarmd moet worden). Daardoor zal de verdamper in de buitenunit minder koud worden (omdat het oppervlakte van de verdamper van een cv-warmtepomp met een groot vermogen groter is). En daardoor zal minder snel rijpaangroei plaatsvinden (in vergelijking met de warmtepomp met een te klein vermogen die doorgaans een kleiner oppervlakte heeft van de verdamper).

Die ontdooicycli hebben twee nadelen. Het kost energie (die uit je woning getrokken wordt, het kost dus ook geld) en er stroomt tijdelijk koud water door het afgiftesysteem, bij vloerverwarming is dat niet erg, maar bij radiatoren of convectors zal je merken dat het dan iets kouder wordt in huis.

Overigens, stel je maakt extreem koude dagen mee. Mocht je een flink krap bemeten cv-warmtepomp hebben gekocht, dan zal het hulpelement je helpen. Maar stel dat dit nog niet voldoende is, dan is het binnen natuurlijk niet ineens 4° C of zo. Wellicht dat het twee of drie graden minder warm is dan gewenst.

Dit ongemak is heel makkelijk op te lossen. Koop een elektrische convectorkachel, die heeft geen ventilator, dus ook nog stil. Die kan je bijvoorbeeld bij de Action kopen en heeft drie standen: 750, 1250 en 2000 Watt. Wordt het niet voldoende warm dan zet je de convectorkachel aan. Dan is het in een mum van tijd (in de kamer waar de convectorkachel staat) warm.

Zo'n convectorkachel kost op het moment van schrijven 30 euro en is altijd wel handig om te hebben, ook als je warmtepomp voldoende vermogen heeft. Mocht ooit de verwarming uitvallen dan is dit een (beperkte) backup verwarming.

Nog een tip: als je het niet voldoende warm krijgt, overweeg dan om (als je een verdieping hebt) om de verwarming in de kamers boven allemaal open te zetten. Grote kans dat het beneden dan juist warmer wordt (ondanks dat je het tegengestelde verwacht). Meer hier over in dit artikel.

Een gaskachel op bijvoorbeeld flessengas of een houtkachel een prettig gevoel geven, want ook als het elektriciteitsnet uitgevallen is werken deze nog, in tegenstelling tot je warmtepomp. Warmtebronnen op basis bio-ethanol, gel of petroleum vallen dan in principe af omdat de afvalgassen in je woning komen en je flink moet luchten, maar buiten is het dan juist koud...

Gevolgen na-isolatie op benodigd vermogen warmtepomp

Mocht je woning nog niet optimaal geïsoleerd zijn en je denkt binnen een paar jaar de isolatie te verbeteren, dan is het wellicht beter om een "iets" kleiner vermogen cv-warmtepomp te kopen. Want de kans bestaat dat je na de extra isolatie "vermogen over hebt" en de kans op pendelen toeneemt.

Mocht je geen idee hebben hoeveel vermogen minder nodig is na de isolerende maatregelen, laat dit dan uitrekenen/schatten door degene die de isolerende maatregelen gaat uitvoeren. Zo moeilijk is dit namelijk niet; zes enkelglas ruiten vervangen voor HR++ reken je in één minuut uit hoeveel vermogen dat bespaart.

Mocht je toch niet over deze besparende informatie beschikken, kies dan voor een cv-warmtepomp met 10 of 20% minder vermogen. Dat is altijd wel met het hulpelement of elektrisch convectorkacheltje (tot de tijd van na-isolatie) op te vangen.

Alles wat je wil weten over de thuisbatterij

Een artikel over de thuisbatterij die de belangrijkste aspecten behandelt met verwijzingen naar verdiepingsartikelen. Wist je dat er twee totaal verschillende thuisbatterijen bestaan?

Wel of geen buffervat bij een cv-warmtepomp?

Een buffervat wordt vaak aangeboden door installateurs. Waar dient dat buffervat voor? En is het altijd wel noodzakelijk?

Wel of geen buffervat bij een cv-warmtepomp?

Een buffervat wordt vaak aangeboden door installateurs. Waar dient dat buffervat voor? En is het altijd wel noodzakelijk?

Welke aanpassingen zijn noodzakelijk bij een cv-warmtepomp?

Wanneer je de cv-ketel gaat vervangen voor een cv-warmtepomp moet je ook aandacht schenken aan de cv-leidingen en het afgiftesysteem, die hebben meestal aanpassingen nodig. Als je die niet uitvoert zal het energieverbruik onnodig hoog zijn.