Wat zijn de voor- en nadelen van een circualtieluchtwarmtepompboiler?

een circulatieluchtwarmtepompboiler

De circulatieluchtwarmtepompboiler ook bekend onder de naam omgevingsluchtwarmtepompboiler of binnen/binnen warmtepompboiler, maakt gebruik van de warmte van de binnenhuislucht en heeft daarom geen buitenunit nodig.

Deze warmtepompboiler kan in principe overal in de woning geplaatst worden. Dit type boiler wordt vaak ingezet als vervanger van de cv-ketel die op dat moment alleen nog maar gebruik wordt voor het verwarmen van tapwater zoals voor de douche, omdat de verwarming van de woning plaatsvindt met bijvoorbeeld airco's.

Het water in de boiler wordt opgewarmd met de warmte die zich in de binnenhuislucht bevindt. En dat is gelijk het nadeel van dit type warmtepompboiler.

Buiten het stookseizoen maakt deze gebruik van "gratis" warmte in het huis, want warmte is er dan in overvloed. Maar gedurende het stookseizoen is het een dief in de nacht.

Zonder dat je ziet "steelt" de warmtepompboiler energie uit je verwarmingssysteem, die moet dus niet alleen warmte leveren om je woning te verwarmen, maar ook de warmte voor de boiler. Dat zou op zich niet erg zijn, maar om die warmte uit de lucht te halen is ook nog eens elektriciteit benodigd. Een soort negatieve reclame "één voor de prijs van twee".

In het kort

Dit type warmtepompboiler wordt aangeprezen met superlatieven als "haalt gratis warmte uit uw binnenlucht", "bespaart tot 80% ten opzichte van een elektrische boiler" en "verbruik is tot vijf keer minder dan een cv-ketel of elektrische boiler".

Nou, wie wil niet zo'n apparaat? Koop hem en het grote besparen kan beginnen! Maar helaas blijken dit marketingpraat te zijn. Die claims worden niet onderbouwd hoe ze tot die conclusie zijn gekomen.

In dit artikel rekenen we wel de besparing voor je uit en onderbouwen dit waardoor je het zelf kan narekenen en dan zal je zien dat de besparingen minder zijn dan men claimt.

Een warmtepompboiler die binnenhuislucht gebruikt zal alleen maar buiten het stookseizoen energie besparen ten opzichte van een cv-ketel. Maar gedurende het stookseizoen bespaart hij niet, dank kost het zelfs meer energie dan als je alleen de cv-ketel had gebruikt. Dat geldt ook in combinatie met een cv-warmtepomp. Hoe het komt dat de beloofde besparingen niet behaald kunnen worden doen we in dit artikel uit de doeken.

Een warmtepompboiler die in plaats van binnenhuislucht gebruik maakt van buitenlucht zoals de split-warmtepompboiler of een buiten/buiten warmtepompboiler zal het hele jaar door besparen en zal lijkt een slimmere keuze.

onderwerpen

Naamgeving

De markt lijkt nog niet eensgezind over naamgeving over dit type warmtepompboiler. We zien de algemene benaming "warmtepompboiler", "circulatieluchtwarmtepompboiler" (de lucht wordt immers in de ruimte waar hij staat gecirculeerd), "omgevingslucht­warmtepompboiler" (hij maakt gebruik van de lucht in de omgeving) en technische mensen noemen dit type vaak een "binnen/binnen warmtepompboiler" om aan te geven dat hij de binnenhuislucht aanzuigt en de afgekoelde lucht in dezelfde ruimte uitblaast.

Werking

een opengewerkte circulatieluchtwarmtepompboiler waarbij de warmtepomp zichtbaar is die bovenop de boiler is geïnstalleerd
warmtepomp bevindt zich bovenop het boilervat

Dit circulatieluchtwarmtepompboiler heeft bovenop het boilervat een (kleine) warmtepomp met doorgaans rechts en links een luchtrooster. Door het ene rooster wordt de binnenhuislucht aangezogen, de warmtepomp onttrekt warmte (dus wordt de lucht koeler) en de afgekoelde lucht wordt door het andere rooster weer uitgeblazen.

In de zomer is die koele lucht zeer welkom, want feitelijk werkt deze warmtepompboiler als kleine airco, maar in het stookseizoen zet je toch geen airco aan om de woning te koelen terwijl de cv-ketel juist de woning probeert te verwarmen?

Maar dus wel bij dit type warmtepompboiler, want hij blaast afgekoelde lucht uit, de binnenhuislucht koelt dus (een beetje) af, en dat lijkt ons niet heel slim gedurende het stookseizoen.

Deel 1 van 2

We hebben de informatie over deze warmtepompboiler gesplitst in twee delen. Dit deel behandeld specifieke informatie over deze warmtepompboiler en in deel twee behandelen we de algemene informatie die van toepassing is op alle warmtepompboilers, maar daardoor niet minder belangrijk. In dat tweede deel gaan we in op zaken als subsidie, hoe lang het opwarmen van de boiler duurt, het elektriciteitsgebruik, welke installatievoorwaarden van toepassing zijn, wat de mogelijkheden zijn in combinatie met een zonnecollector en/of zonnepanelen en nog veel meer. Al die informatie tref je aan in het artikel warmtepompboiler wetenswaardigheden.

Misverstanden

Mogelijk ben je het niet met ons eens dat dit type warmtepompboiler niet de besparingen oplevert die men claimt. Je denkt bijvoorbeeld dat als je deze warmtepompboiler in een onverwarmde ruimte plaatst zoals een bijkeuken of zolder, dat deze dan niet "warmte steelt" uit de centrale verwarming en daarom wél veel zuiniger is dan een cv-ketel die warm water maakt.

Die gedachte is heel logisch, maar is pertinent onjuist, en dat leggen we graag uit.

Wellicht heb je er nooit bij stilgestaan, maar vraag je zelf het volgende eens af. Waarom is de temperatuur op een onverwarmde zolder bijvoorbeeld 13°C en niet 5°C, de temperatuur van de buitenlucht op dat moment?

Want als het op zolder 13°C is en buiten 5°C een verschil van 8°C, zal per definitie (het is binnen warmer dan buiten) warmte weglekken naar buiten (door de isolatie heen).

En als die warmte weglekt, dan zou het in die ruimte dus steeds kouder worden totdat het even koud is als buiten. Maar dat gebeurt dus niet. Het blijft in dit voorbeeld 13°C.

Als het daar niet kouder wordt, móet er dus sprake zijn van een warmtetransport vanuit andere ruimtes naar de zolder. En dat is precies wat er gebeurd. Onverwarmde ruimtes in je woning worden indirect verwarmd door aangrenzende of onderliggende ruimte met een hogere temperatuur.

Ook onverwarmde ruimtes worden dus (onbedoeld) verwarmd alleen hebben die een lagere temperatuur. En ook voor die verwarming (van die onverwarmde ruimtes) betaal je dit via je energierekening.

Draai het maar eens om: stel dat je de zolder voorziet van extra isolatie. Dan zullen de kosten voor het verwarmen van je woning dalen. Door de extra isolatie zal de warmte op de zolder minder snel weglekken en is minder warmtetransport van de verwarmde ruimtes naar de onverwarmde zolder. Hiermee hebben we dus indirect een bewijs geleverd dat onverwarmde ruimtes wel degelijk indirect verwarmd worden en die verwarming moet je echt betalen via je energierekening

Stel dat je op zolder een circulatieluchtwarmtepompboiler zou plaatsen. Die onttrekt warmte uit de zolder, het wordt daar dus tijdelijk kouder. Maar daardoor stroomt er nog meer warmte van onderliggende ruimten naar de zolder en zullen de kosten voor het verwarmen stijgen.

Binnen je thermische schil, alle ruimtes die zich binnen de isolerende schil van je woning vallen, is er geen ruimte waar je "gratis" warmte uit kan onttrekken tijdens het stookseizoen. Onttrek je ergens warmte, dan moet je dat betalen via je energierekening omdat de centrale verwarming die onttrokken thermische energie moet leveren.

Hoewel het over een totaal ander onderwerp gaat, maar het artikel "energie besparen door alle kamers te verwarmen bij gebruik van een cv-warmtepomp" maakt heel inzichtelijk dat enorm veel warmte "naar boven" lekt. De uitkomst kunnen we alvast verklappen: je raakt circa 50% van alle warmte van de benedenverdieping kwijt aan onverwarmde ruimtes op de eerste verdieping.

Let op: alléén als je dit type warmtepompboiler buiten je thermische schil plaatst, bijvoorbeeld een losstaande garage, dan maak je wel gebruik van "gratis warmte", maar feitelijk gebruik je dan deze circulatieluchtwarmtepompboiler als buiten/buiten warmtepompboiler. Dan zal de besparing wél groot zijn. Dat hebben we hieronder berekend.

Echter, het is niet toegestaan om deze boiler in een onverwarmde ruimte, zoals een garage op te stellen. Dan vervalt namelijk je garantie. Dat komt omdat de temperatuur in de winter onder het vriespunt kan zakken, en bij een langdurige stroomuitval kan het water in de boiler bevriezen. Het zet dan uit en dat zal zorgen dat de boiler onherstelbaar beschadigd wordt. Vandaar de ontbindende voorwaarde in de garantie van de fabrikant.

Daarnaast zal het stilstandverlies ook toenemen omdat het verschil tussen de boilertemperatuur en de omgevingstemperatuur hoger is.

Geluid

Naast het geluid dat iedere warmtepomp maakt, maakt dit type warmtepomp ook nog "ventilatieluchtgeluid". De warmtepomp zuigt immers lucht aan uit de ruimte waar hij opgesteld staat én blaast dit ook weer uit. Beiden leveren een "geluidsbijdrage". Slapen naast dit type warmtepompboiler is, laten we het voorzichtig stellen "niet voor iedereen weggelegd".

Alternatieve uitvoeringen

warmtepomp aangesloten op twee luchtkanalen

Wat we tot nu toe beschreven hebben is van toepassing als je deze warmtepompboiler als binnen/binnen warmtepompboiler gebruikt. Maar dit type kan vaak (maar niet altijd) besteld worden met en "luchtkanaalaansluitingen" (bij sommige modellen wordt dit zelfs standaard bijgeleverd). Hierdoor is het mogelijk om via een luchtkanaal (buis van circa 125 mm) de lucht van buiten aan te zuigen en/of naar buiten weg te blazen.

Hierdoor is de warmtepompboiler te gebruiken in de configuraties: binnen/binnen, binnen/buiten, buiten/binnen en binnen/binnen. Als voorbeeld, bij een buiten/buiten configuratie zuigt de warmtepompboiler buitenlucht aan via een buis, onttrekt warmte uit die lucht (ook als het buiten vriest) en blaast de lucht via een buis naar buiten.

De buis / buizen zullen dan via een dakdoorvoer of gaten in de buitenmuur op de warmtepompboiler aangesloten worden

Doordat deze buizen, zowel de aanzuigende maar ook de uitblazende buis, behoorlijk koud kunnen worden, is het mogelijk dat condenswater op de buis ontstaat. Daarom moeten deze buizen voorzien worden van dampdichte isolatie.

Minimale ruimtegrootte

Bij gebruik als circulatieluchtwarmtepompboiler (binnen/binnen) moet de ruimte waar de boiler opgesteld wordt een bepaalde minimale inhoud moeten hebben. Een bezemkast of oude toiletruimte is dan niet voldoende. De fabrikant zal een minimale inhoud van opstelruimte specificeren (in kubieke meters).

Werking bij temperaturen onder het vriespunt

Wanneer je gebruik maakt van buienlucht als bron, dus in de configuraties buiten/binnen of buiten/buiten, dan werkt de warmtepomp ook bij temperaturen onder het vriespunt, maar dat beperkt zich tot een bepaalde temperatuur. De fabrikant heeft in de specificaties opgenomen tot welke buitentemperatuur de warmtepomp van de boiler nog zal werken. Denk hierbij aan een temperatuur tot bijvoorbeeld -8°C.

Wanneer het buiten kouder is wil je tóch warm water. Daarvoor heeft de warmtepompboiler (normaal gesproken) een elektrisch verwarmingselement waarbij het vermogen van het element ongeveer gelijk is aan het vermogen van de warmtepomp. Denk hierbij aan bijvoorbeeld 1500 Watt.

Dus als het buiten enorm koud is zal het elektrisch verwarmingselement zorgen dat de boiler opgewarmd wordt. Dat kost flink meer energie dan de warmtepomp, maar gelukkig zal dit maar heel af en toe per jaar voorkomen.

Let bij de keuze van een warmtepompboiler zeker ook op dit punt. Als je twijfelt tussen twee modellen en het ene model werkt de warmtepomp maar tot -4°C en de ander tot -8°C dan heeft die laatste wel een pré. Bij -8°C is de COP van de warmtepomp zeker geen 3 maar flink lager, maar zal altijd meer zijn dan de COP 1 van het elektrisch verwarmingselement.

Kosten en besparingen berekend en vergeleken

We zullen, met een behoorlijke hoge mate van nauwkeurigheid uitrekenen wat het kost wanneer je dit type warmtepompboiler binnen je thermische schil gebruikt en dat vergelijken we met andere oplossingen. Daarvoor hebben we de volgende scenario's uitgewerkt:

  • bij gebruik van een elektrische boiler
  • bij gebruik van een cv-ketel
  • bij gebruik van een circulatieluchtwarmtepompboiler i.c.m. een cv-ketel
  • bij gebruik van een circulatieluchtwarmtepompboiler i.c.m. een cv-warmtepomp
  • bij gebruik van een buiten/buiten warmtepompboiler of split-warmtepompboiler

De uitgangspunten zijn voor deze berekeningen: een gezin met drie personen die ieder 10 minuten per dag douchen en 70 liter warm water per douchebeurt gebruiken. Dat is dus per dag 210 liter warm water en per jaar 210x365=76650 liter, dus circa 6388 liter per maand. De temperatuur van het koude leidingwater is 10°C en het warme water voor het douchen heeft een temperatuur van 39°C.

In de berekeningen hebben we vanwege de leesbaarheid de uitkomsten afgerond. Tevens is dit een theoretische benadering. In de praktijk zullen de kosten wat hoger zijn omdat we bijvoorbeeld geen rekening houden met bijvoorbeeld het stilstandverlies van de boiler, het hogere energiegebruik tijdens een anti-legionella cyclus, eventuele ontdooicycli van de warmtepomp (indien van toepassing) of verliezen die ontstaan doordat geen gebruik wordt gemaakt van een thermosifon.

Energieverbruik elektrische boiler

Weinigen zullen deze oplossing nog overwegen, maar het maakt het beeld wel compleet en mocht je nog een elektrische boiler gebruiken, dan zie je ook wat de besparingen kunnen zijn.

De elektrische boiler zal per jaar 76650 liter water moeten leveren van 39°C. Voor het verwarmen van één liter water van 10°C naar 39°C is 0,0337 kWu thermische energie benodigd[1]. Voor het verwarmen van 76650 liter is dus 76650 x 0,0337 = 2583 kWu thermische energie nodig. En daarvoor is bij een elektrische boiler 2583 kWu elektrische energie nodig.

Energieverbruik cv-ketel voor het verwarmen van tapwater

Wanneer we de cv-ketel gebruiken om het tapwater op te warmen, hebben we natuurlijk dezelfde hoeveelheid thermische warmte nodig die we hierboven hebben uitgerekend. Dat was 2583 kWu. De vraag is, hoeveel kubieke meter aardgas benodigd is om dat tapwater gedurende een jaar op te warmen. Belangrijk te weten dat het rendement van een cv-ketel die tapwater verwarmd 65% is[2]. Dus hebben we geen 2583 maar 2583 / 0,65 = 3974 kWu thermische energie nodig (het verschil 3974-2583=1391 kWu) gaat dus verloren (die warmte verdwijnt via de afvoergassen door de schoorsteen naar buiten).

in één kubieke meter aardgas bezit potentieel 9,77 kWu thermische energie[3]. Dus voor de productie van 3974 kWu thermische energie is dus 3974 / 9,77 = 407 m3 aardgas benodigd.

Circulatieluchtwarmtepompboiler i.c.m. cv-ketel

In dit scenario rekenen we uit hoeveel energie benodigd is bij gebruik van een circulatieluchtwarmtepompboiler en een cv-ketel gebruikt wordt voor de ruimteverwarming. Daarbij moeten we niet alleen berekenen hoeveel elektrische energie de warmtepompboiler gebruikt maar ook, in de periode van het stookseizoen (die duurt zeven maanden), hoeveel warmte (dus kubieke meter gas) "gestolen" wordt van de centrale verwarming, hier een cv-ketel.

Als eerste rekenen we uit hoeveel elektrische energie de warmtepompboiler gebruikt gedurende één jaar, waarbij dus 76650 liter water verwarmd moet worden tot 39°C. Dat blijkt te zijn 861 kWu[4]. Voor de duidelijkheid, dit is de elektrische energie die de compressor in de warmtepomp nodig heeft om de warmte uit de lucht te halen. Niet om de warmte "te produceren", want die komt van de cv-ketel.

Vervolgens moeten we berekenen hoeveel warmte "gestolen" wordt van de verwarming. Want de warmte die gebruikt wordt voor het verwarmen van het tapwater komt uiteindelijk van de verwarming.

Het rendement van een HR cv-ketel tijdens het verwarmen van een woning heeft een praktijkwaarde van circa 94%, en voor de productie van 1 kWu warmte gebruikt de cv-ketel circa 0,11 m3 aardgas[5].

Per maand moet 6388 liter water verwarmd worden. Daarvoor is 215 kWu thermische energie voor benodigd[6]. Dus gedurende het stookseizoen van zeven maanden is dat 7 x 215 = 1505 kWu thermische energie. Voor 1 kWu thermische energie uit de verwarming van een cv-ketel is 0,11 m3 aardgas benodigd. Dus voor 1505 kWu is 1505 x 0,11 = 166 m3 aardgas benodigd.

Dus de warmtepompboiler gebruikt per jaar 861 kWu elektriciteit en daarnaast nog eens 166 m3 aardgas.

Circulatieluchtwarmtepompboiler i.c.m. cv-warmtepomp

De warmtepompboiler heeft, om 76650 liter tapwater op te warmen, net als in het scenario hiervoor, 861 kWu elektriciteit nodig[4].

Maar de warmte die gedurende het stookseizoen nodig is voor het opwarmen van het tapwater wordt in dit geval door de cv-warmtepomp geleverd. Die verwarmd eerst de binnenhuislucht en de warmtepompboiler haalt die thermische energie er weer uit.

Per maand moet 6388 liter water verwarmd worden. Daarvoor is 215 kWu thermische energie voor benodigd[6]. Dus gedurende het stookseizoen van zeven maanden is dat 7 x 215 = 1505 kWu thermische energie.

Doordat de cv-warmtepomp veel zuiniger warmte kan produceren vanwege een COP van 4 (rendement 400%) is voor die 1505 kWu thermische energie maar 1505 / 4 = 376 kWu elektrische energie nodig.

Dus de totale benodigde elektrische energie is 861 + 376 = 1237 kWu elektrische energie.

Buiten/buiten warmtepompboiler / split-warmtepompboiler

Als laatste berekenen hoeveel energie een buiten/buiten warmtepomp of een split-warmtepomp nodig heeft om gedurende het jaar 76650 liter tapwater van 39°C te leveren.

Zoals we al eerder hebben uitgerekend is daarvoor 76650 x 0,0337[1] = 2583 kWu thermische energie benodigd.

Dit type warmtepompboiler die de warmte uit de buitenlucht haalt zal een gemiddelde COP waarde hebben van circa 3. In de zomer is deze waarde wat hoger, in de winter wat lager, gemiddeld circa 3.

Dat betekent dat om 2583 kWu thermische energie te onttrekken aan de buitenlucht 2583 / 3 = 861 kWu elektrische energie benodigd is.

cv-warmtepomp die boilervat verwarmd

Eigenaren van een cv-warmtepomp kiezen er meestal voor om niet alleen de woning met de warmtepomp te verwarmen maar ook met een boilervat dat op de warmtepomp is aangesloten, warm tapwater te maken.

De COP van van een cv-warmtepomp die tijdens het verwarmen circa 4 is, zal tijdens het opwarmen van een boilervat gemiddeld circa 3 zijn.

De energiekosten van het opwarmen van een boilervat dat aangesloten is op een cv-warmtepomp zijn dus nagenoeg indentiek aan een buiten/buiten warmtebpompboiler of een split-warmtepompboiler en gebruikt dan ook 861 kWu elektrische energie (alleen voor de verwarming van 76650 liter tapwater) per jaar.

Energiekosten

Voor het berekenen van de energiekosten rekenen we met 1,24 euro per m3 aardgas, en voor elektriciteit rekenen we met 0.26 euro per kWu.

Deze prijzen zijn door ons op 20240601 gecontroleerd/bijgewerkt en zijn van toepassing op een contract bij Greenchoice met een variabel tarief (dus die een aantal keer per jaar gewijzigd kan worden).

De energiekosten voor het verwarmen van het tapwater met een cv-ketel zijn: 407 m3 x 1,24 = 505 euro.

De energiekosten voor het verwarmen van tapwater met een circulatieluchtwarmtepompboiler in combinatie met een cv-ketel als verwarming voor de woning zijn: 168 m3 aardgas x 1,24 + 861 kWu elektriciteit x 0.26 = 430 euro.

De energiekosten voor het verwarmen van tapwater met een circulatieluchtwarmtepompboiler in combinatie met een cv-warmtepomp als verwarming voor de woning zijn: 861 + 378 = 1242 kWu elektriciteit x 0.26 = 322 euro.

De energiekosten voor het verwarmen van tapwater met een buiten/buiten warmtepompboiler of split-warmtepompboiler zijn 861 kWu elektriciteit x 0.26 = 224 euro.

m3 aardgaskWu elektriciteiteuro energiekosten
elektrische boiler2583672
cv-ketel407-505
warmtepompboiler i.c.m. cv-ketel166861430
warmtepompboiler i.c.m. cv-warmtepomp-861+376=1237322
buiten/buiten warmtepompboiler of split-warmtepompboiler-861224
cv-warmtepomp met aangesloten boilervat-861224

Verder lezen

Lees verder in deel twee over algemene warmtepompboiler wetenswaardigheden.

  1. Voor het uitrekenen hoeveel thermische energie het verwarmen van 1 liter tapwater van 10 naar 39°C kost, gebruiken we de formule Q = m x c x delta-t. De uitkomst in de thermische energie in kiloJoule. 1 kiloJoule is gelijk aan 1 kiloWattseconde. Als je die uitkomst deelt door 3600, het aantal seconden in een uur, krijg je de waarde in kWu (kiloWattuur).
    In de formule staat de Q voor de thermische energie in kiloJoule, m is de massa in kg (1 liter water heeft een massa van 1 kg), c is de thermische warmte, en van water is dat 4.186 kJ/(kg/K) en delta-t is de temperatuurstijging, hier dus 39-10=29°C.
    We vullen nu de formule in: Q = 1 x 4,186 x 29 dus Q = 121,394 kiloWattseconden en dat is 121,394 / 3600 = 0,0337 kWu thermische energie. Voor één liter water, die met 29°C wordt opgewarmd, is dus 0,0337 kWu thermische energie benodigd.
  2. Dit is gebaseerd op dit veldonderzoek: https://duurzaamberggierslanden.nl/wp-content/uploads/2022/07/Rapportage-Rendement-HR-ketel.pdf
  3. Een kubieke meter aardgas uit Slochteren bevat 35,17 MJ thermische energie per kubieke meter gas. Dat is omgerekend 35170000 / 3600 = 9769 Wattuur en dat gedeeld door 1000 is afgerond 9,77 kWu thermische energie.
  4. Voor het opwarmen van 76650 liter tapwater is 76650 x 0.0337 kWu[1] = 2583 kWu thermische energie benodigd. Op basis van een COP van 3 van de warmtepompboiler is dus maar 2583 / 3 = 861 kWu elektrische energie benodigd.
  5. Uit één kubieke meter aardgas komt 9,77 kWu thermische energie beschikbaar[3]. Maar wanneer een cv-ketel de woning verwarmd is het rendement circa 94%[2]. Dus geeft de cv-ketel tijdens "verwarming woning" maar 9,77 x 0,94 = 9,18 kWu thermische energie ter beschikking uit één kubieke meter aardgas. Voor 1 kWu thermische energie is dus 1 / 9,18 = 0,1089 afgerond 0,11 kubieke meter aardgas nodig.
  6. Voor het verwarmen van 6388 liter tapwater van 10 naar 39°C is benodigd: Q = m x c x delta-t. Q = 6388 x 4,186 x 29 en daaruit volgt Q = 775464 kiloWattseconden en dat is 775464 / 3600 = 215 kWu thermische energie.

publicatie: 20240411

aanpassing/controle: 20240601

Foutje of aanvulling? Stuur ons een reactie

home­ >water >tapwaterverwarming