Wat is een warmtepomp?
De warmtepomp neemt enorm toe in populariteit. In steeds meer huizen wordt de cv-ketel vervangen of geassisteerd door een warmtepomp. Maar wat is een warmtepomp eigenlijk? In dit artikel doen we dat uit de doeken.
Introductie
In dit artikel leggen we, zo eenvoudig als mogelijk, uit wat een warmtepomp is. Ben je technisch en wil je ook de werking van een warmtepomp doorgronden, dan leggen we dat uit in het artikel hoe werkt een warmtepomp.
Een warmtepomp is...
Als je in de koelkast een pak vruchtensap zet van bijvoorbeeld 10°C, onttrekt de koelkast thermische energie (warmte) uit dat pak en zorgt dat dit bijvoorbeeld 4°C wordt. Die onttrokken thermische energie (warmte) komt aan de achterkant van de koelkast, bij het zwarte rooster, weer vrij. Daar is het behoorlijk warm. Je kan daar temperaturen aantreffen van circa 35°C. In je koelkast zit een warmtepomp die dit mogelijk maakt. De warmtepomp kan dus koude dingen (kouder dan de kamertemperatuur) nog kouder maken en geeft dit af als warmte met een hoge(re) temperatuur.
Bij een vriezer werkt het exact hetzelfde, daar zorgt een warmtepomp voor het invriezen van producten. Daar leg je bijvoorbeeld vlees in, dat heeft een temperatuur van 4°C en de vriezer onttrekt daar thermische energie (warmte) uit waardoor het vlees na enige tijd bijvoorbeeld -18°C wordt. Die onttrokken energie komt ook als warmte vrij achter de vriezer (bij het zwarte rooster). Iets wat koud is nog kouder maken levert dus warmte op[1].
Een koelkast en een vriezer, en later zal je lezen ook een airco, zijn allemaal warmtepompen alleen hebben die een specifieke naam als: koelkast, vriezer en airco. De warmtepomp die je huis kan verwarmen noemen ze gewoon "warmtepomp", dat vinden wij verwarrend. Vandaar dat wij daarvoor de naam "cv-warmtepomp" hebben bedacht. Daarmee wordt duidelijk waarvoor die warmtepomp dient, als warmtebron voor een cv (centraal verwarmingsysteem).
Vriezer als verwarming?
Tijd voor een gedacht experiment. Stel je doet de voordeur van je woning open en in de deuropening plaats je de vriezer en die blijkt precies sluitend te passen (waardoor het niet tocht). De achterkant van de vriezer (waar dat zwarte rooster zit) wijst naar binnen en de deur van de vriezer die dus buiten de voordeur steekt, zet je wagenwijd open. Zodra je de vriezer aanzet gaat deze als zeer zuinige verwarming werken.
De vriezer zal namelijk de buitenlucht afkoelen en onttrekt dus thermische energie (warmte) uit de buitenlucht. Die onttrokken energie komt als warmte vrij achterop het zwarte rooster van de vriezer en omdat die binnen hangt zal het binnen dus warmer worden.
Natuurlijk kost dit elektriciteit, bijvoorbeeld 1 kWu per dag. Maar nu komt het interessante, hoewel de vriezer 1 kWu per dag verbruikt, levert hij aan de achterkant (bij het zwarte rooster) wel 4 kWu aan warmte. Je krijgt dus vier keer zoveel warmte terug als dat je er aan elektriciteit instopt. Dat is nou precies wat een warmtepomp (die dus ook in een vriezer zit) zo interessant maakt.
Ter referentie, bij een ventilatorkacheltje of elektrisch convectorkacheltje, stop je er bijvoorbeeld 1 kiloWatt (kW) elektriciteit in en komt er ook 1 kW aan warmte vrij. Een cv-warmtepomp is dus vier keer zo zuinig met verwarmen dan een elektrische kachel.
De verhouding tussen de opgewekte thermische energie (warmte) en de daarvoor gebruikte elektrische energie wordt de COP-waarde of kortweg COP genoemd. Bij elektrische verwarming is die COP-waarde altijd 1 (je krijgt evenveel warmte als dat het je elektriciteit kost) maar in het voorbeeld van de vriezer als verwarming is de COP-waarde 4. Je krijgt dus vier keer meer warmte dan dat het elektriciteit kost.
De warmtepomp die in een vriezer zit levert maar 4 kWu aan warmte op per dag terwijl je huis wellicht 40 kWu aan warmte nodig heeft. Je zou dus tien vriezers nodig hebben om je huis te verwarmen. Daarom maken fabrikanten speciale warmtepompen die meer warmte kunnen leveren. Maar het principe van de warmtepomp is gelijk aan de warmtepomp in koelkast of vriezer.
Je zal wellicht denken, maar kost dat niet veel elektriciteit? Jazeker, een warmtepomp verbruikt veel elektriciteit, maar zoals je hebt kunnen lezen levert hij er circa vier keer zoveel warmte er voor terug. Als je wil weten hoeveel je met een cv-warmtepomp kan besparen in vergelijking met een cv-ketel op aardgas, dan moet je het artikel lezen wat maakt een cv-warmtepomp zo interessant? Dat je met een warmtepomp veel geld op je energierekening kan besparen, staat totaal niet ter discussie. Maar iedere medaille heeft een keerzijde en dat geldt ook voor een cv-warmtepomp en die lichten we op deze site ook ruimschoots toe.
Airco als verwarming
Een airco is óók een warmtepomp. Die gebruik je echter precies andersom dan een verwarming. De airco koelt je huis en die warmte komt in de buitenunit vrij en verwarmt daarmee de buitenlucht. Stel nou eens voor dat je de airco zou "omdraaien", de buiteneenheid -die normaal de warmte af geeft- koelt nu de buitenlucht en de energie die daarbij onttrokken wordt komt bij de binnenunit van de airco als warmte weer vrij. Op dat moment kan je een huis verwarmen "met een omgekeerde airco".
De meeste airco's die tegenwoordig verkocht worden kunnen met een knopje op de afstandbediening "omgedraaid worden". Je kan de airco dan gebruiken om je huis te koelen maar ook voor verwarmen. Het meest interessante is, dat een warmtepomp (dus ook een airco die in de verwarmingstand staat), zeer energiezuinig is. Verwarmen met een warmtepomp kost veel minder energie/geld dan een cv-ketel met gas. De COP-waarde van een airco (die als verwarming werkt) is circa 4.
Wat is het verschil tussen een airco-als-verwarming en een cv-warmtepomp?
Vooropgesteld, een airco kan prima dienst doen als verwarming, en vele huiseigenaren hebben daarvoor gekozen. Maar er zijn een paar puntjes waar je op moet letten en je wellicht doen besluiten om niet een airco-als-verwarming te kopen.
Ten eerste, een airco-als-verwarming blaast warme lucht in een kamer. Dit kan voor een minder prettige luchtstroming zorgen "tocht". Het blazen van de warme lucht levert ook een minder prettig geruis-geluid op. Daarnaast moet je in iedere kamer die je wil verwarmen een binnenunit aan de muur laten plaatsen. De radiatoren of vloerverwarming zit er nog wel maar heeft geen functie meer.
Ten tweede, als je de airco uitzet, in de koelstand, of de verwarmingstand, dan zal het effect van koelen of verwarmen snel verdwijnen, de temperatuur loopt sneller op (of daalt bij verwarmen) veel sneller dan bij gebruik van verwarmen met een cv-ketel met radiatoren.
Ten derde, en dat is waarschijnlijk nog veel belangrijker, de overheid geeft géén ISDE subsidie op een airco-als-verwarming, ondanks dat deze zéér zuinig met energie omgaat en niet onderdoet voor cv-warmtepompen waar wel subsidie op gegeven wordt.
Een variant van de airco-als-verwarming is de zogenaamde lucht/water warmtepomp. Die werkt precies als een airco-als-verwarming alleen wordt de warmte afgegeven aan het cv-water in je vloerverwarming en/of radiatoren. De overheid geeft op deze warmtepomp wél een flinke subsidie, en ook op de water/water warmtepomp die gebruik maakt van bodemwarmte.
Bij een lucht/water- of water/water warmtepomp wordt de warmte afgegeven door de bestaande radiatoren en/of vloerverwarming, dat is wel zo prettig.
Waar haalt een warmtepomp zijn energie (warmte) vandaan?
- Buitenlucht (ook al is het onder het vriespunt): dit wordt gebruikt bij een airco (lucht/lucht warmtepomp) die als verwarming werkt of bij de lucht/water warmtepomp.
- Aardwarmte: men boort een diep gat van bijvoorbeeld 100 meter en laat daar een dubbele slang in zakken die een lus vormt. De warmtepomp pompt het water in de slang op, die door de aardwarmte is verwarmd tot circa 10-15°C. In de warmtepomp wordt warmte uit het water onttrokken en wordt dus koeler. Dat koele water gaat via de andere slang naar beneden en als het weer boven komt is het onderweg weer opgewarmd.
- Ventilatie lucht: de mechanische ventilatie zuigt normaal gesproken warme lucht uit je huis en blaast die naar buiten en ben je de warmte kwijt. Maar bij een ventilatie warmtepomp wordt, vlak voordat de lucht naar buiten wordt geblazen, met een warmtepomp eerst de warmte uit de ventilatielucht gehaald en wordt benut voor de verwarming (radiatoren of vloerverwarming). Dit is alleen maar mogelijk bij huizen met een mechanische ventilatie ook wel ventilatiesysteem type-c genoemd. Gebruik je ventilatiesysteem type-d (balansventilatie) met ventilatie wtw dan is een ventilatiepomp niet mogelijk.
Meer informatie is te lezen in het artikel over de verschillende soorten warmtepompen voor het verwarmen van je huis.
- Voor een leek doet het allemaal vreemd aan. Hoe kan je nou uit een pak vruchtensap van 10°C warmte halen? Want 10°C is best al koud. Of hoe kan een warmtepomp die je huis moet verwarmen warmte uit de buitenlucht onttrekken terwijl het buiten wellicht -8°C vriest? We kunnen dit uit te leggen als we stilstaan wat eigenlijk "verwarmen" en "koelen" is.
Bij verwarmen voeg je thermische energie (warmte) toe aan een stof en daardoor stijgt de temperatuur van die stof. Bij koelen doe je precies het omgekeerde. Bij koelen onttrek je thermische energie (warmte) uit een stof en daardoor daalt de temperatuur.
Stel je zet een pannetje met water op je fornuis en de gasvlammen verwarmen het pannetje en daardoor het water. De gasvlammetjes zijn de bron van thermische energie. Die thermische energie (warmte) wordt verplaatst (via het pannetje) naar het water. Het water stijgt daardoor in temperatuur. Bijvoorbeeld van 20°C naar 80°C. Voeg je thermische energie toe aan een stof dan heet dat dus verwarmen (en stijgt de temperatuur van die stof). Koelen is precies andersom. Als je het pannetje met water van het vuur haalt en op de aanrecht zet, zal het zijn warmte afgeven aan je huis. Er vloeit dus, tijdens het afkoelen, thermische energie (warmte) van de warmere stof naar de koudere stof (van warm water dat afkoelt in het pannetje naar de lucht in je huis die iets warmer wordt). Het pannetje met water zal in je huis niet kouder worden dan de temperatuur in je huis en zal vanaf dat moment geen thermische energie (warmte) meer afstaan aan zijn omgeving. Maar als je het pannetje met water van 21°C buiten zet en het is daar -4°C dan zal opnieuw thermische energie (warmte) aan het water onttrokken worden en wordt warmte afgegeven aan de omgeving (buitenlucht). Ook hier geldt: tijdens afkoelen komt thermische energie vrij (warmte). Het ene wordt kouder, het ander wordt warmer. Als je dat pannetje, waarvan het water inmiddels ijs geworden is van -4°C in een vriezer plaatst, dan zal de vriezer het ijs verder afkoelen naar -18°C. Bij dat afkoelen onttrekt de vriezer opnieuw thermische energie (warmte) aan het bevroren water en komt die energie (warmte) vrij achter de vriezer (bij dat zwarte rooster) wat dus warm aanvoelt. Ook hier weer, als je iets wat koud is nog kouder maakt komt dit als warmte vrij.
Een warmtepomp is feitelijk niets anders dan een "thermische-energie (warmte) verplaatser" en je kan die warmteverplaatser gebruiken om iets koeler te maken (denk aan de koelkast of vriezer) of als je de warmtepomp precies andersom gebruikt om energie aan iets toe te voegen, denk aan de cv-warmtepomp die je huis verwarmt (en de koude buitenlucht nog kouder maakt waardoor er thermische energie, dus warmte, vrijkomt).
Hybride of all-electric warmtepomp?
Een warmtepomp kiezen is best lastig. Wanneer kies je voor een hybride warmtepomp en wanneer voor een all-electric warmtepomp? Wat zijn de voor- en nadelen van deze keuzes?
Boekje over warmtepompen
In het boekje "Lex, Leo en de warmtepomp" lees je vrijwel alle aspecten van een warmtepomp waardoor je beter voorbereid keuzes kan maken bij de aanschaf van een warmtepomp.
Wat is de terugverdientijd van een cv-warmtepomp?
De terugverdientijd is afhankelijk van meer dan tien factoren. Welke dit zijn en hoe je de terugverdientijd kan uitrekenen vertellen we je in dit artikel.
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, ieder met hun voor- en nadelen?
publicatie: 20220930
aanpassing/controle: 20230930
Foutje of aanvulling? Stuur ons een reactie