Hoe werkt een warmtepomp precies?

De eerste werkende warmtepomp werd geplaatst in 1948, en zo'n 75 jaar later kan je er bijna niet meer omheen. De techniek werd toen al gebruikt, terwijl voor veel mensen de warmtepomp nog iets heel nieuws is. In dit blog leggen wij je de interessante techniek uit!

De techniek

Er zijn verschillende soorten warmtepompen en eigenlijk werken ze allemaal met hetzelfde principe. Warmtepompen onttrekken warmte uit de lucht, bodem of grondwater en deze opgenomen warmte gebruiken ze voor jouw verwarming. De onderstaande uitleg geeft aan hoe een warmtepomp in principe werkt, dit is eigenlijk voor alle soorten warmtepompen gelijk. 

Het proces start wanneer de warmtepomp energie onttrekt uit de bron, de energie die een warmtepomp onttrekt is voornamelijk warmte. De warmtepomp neemt warmte op door een zogeheten verdamper, hierbij wordt koudemiddel verwarmd met de warmte in de buitenlucht, warmte uit de bodem of met water uit de grond (grondwater).

Bij het verwarmen van het koudemiddel vindt er een transformatieproces plaats van vloeibaar naar damp, hier heeft de verdamper zijn naam aan te danken. Het koudemiddel heeft als eigenschap dat het al heel snel verdampt en dat is ook nodig aangezien het vrijwel direct nodig is, deze damp wordt namelijk later in een compressor samengedrukt.

Doordat het koudemiddel al bij een lage temperatuur verdampt kan een warmtepomp bij temperaturen onder de 0ºC nog blijven werken. De meeste lucht/water warmtepompen die we bij Woon op Stroom aanbieden vallen in het high-end segment en kunnen zelfs bij -25ºC nog warmte opnemen uit de lucht!

Als het koudemiddel al bij een lage temperatuur is verdampt is het nog niet geschikt om je woning hiermee te verwarmen, daarvoor moet de damp nog verder worden verwarmd. Een warmtepomp doet dit met een speciale compressor, wanneer de damp gecomprimeerd wordt stijgt de temperatuur erg snel. Moderne warmtepompen kunnen met de compressor de damp verwarmen tot wel 60-70ºC, dit is voldoende om je woning en eventueel je warmwaterboiler te verwarmen.

Om uiteindelijk je woning en eventueel je warmwaterboiler te verwarmen moet de damp zijn warmte afgeven aan het water. Dit proces gebeurd in een condensor, dit is een speciale warmtewisselaar die gemaakt is om met de hete damp het water te verwarmen en de afgekoelde damp als vloeibaar koudemiddel weer weg te voeren.

Dit is eigenlijk alweer de laatste stap van het proces, het koudemiddel wat nog een erg hoge druk heeft zal langs een expansieventiel gaan. Dit expansieventiel neemt de druk weg zodat het koudemiddel weer geschikt is om opnieuw gebruikt te worden. De cyclus zal dan weer opnieuw beginnen.

Welk type warmtepomp voor welke situatie

Er zijn verschillende soorten warmtepompen en het verschil zit hem vooral in de bron die ze gebruiken om warmte op te nemen. Voor renovatieprojecten bij bestaande gebouwen worden er het vaakst lucht/water warmtepompen geplaatst aangezien dit relatief eenvoudig is. De lucht/water warmtepomp neemt zijn warmte op uit de buitenlucht en verwarmt daarmee het water. Dit is de meest voorkomende warmtepomp in Nederland en is voor vrijwel iedere situatie een oplossing. 

Er zijn ook water/water en brine/water warmtepompen, deze systemen halen warmte uit de grond. Veel van deze systemen hebben als vereiste dat er een grote lus met koudemiddel door de grond gaat en haalt op die manier opgeslagen warmte uit de grond. Dit kan in de bodem zitten of in grondwater. Dit is voor nieuwbouw woningen een erg mooie oplossing aangezien dit systeem weinig te maken heeft met temperatuurverschillen en vrijwel bij alle weersomstandigheden warmte kan opnemen. Echter zijn er wel speciale werkzaamheden nodig om deze grote lus met koudemiddel in de grond te krijgen, bij bestaande woningen doe je dit niet heel gauw aangezien de hele voor- of achtertuin dan op de schop moet. Woningen die nog in de bouw zijn kunnen deze lus nog wel gemonteerd krijgen waardoor dit vooral voor nieuwbouwprojecten erg interessant is. Deze speciale werkzaamheden maken een bodem warmtepomp wel wat kostbaarder, echter is het rendement ook weer hoger waardoor het zichzelf zeker terugverdient!

Verschillen monobloc en split

De meest voorkomende warmtepomp is dus de lucht/water variant. De lucht/water warmtepompen zijn ook weer in twee verschillende soorten te krijgen. Monobloc en Split zijn de verschillende varianten die te koop zijn, de verschillen zijn klein maar toch belangrijk om naar te kijken als je een nieuwe warmtepomp wilt kopen. Bij een monobloc warmtepomp zit de condensor in de buitenunit gebouwd, dit zorgt ervoor dat de leidingen van de buitenunit naar de binnenunit gevuld zijn met water. Dit heeft bepaalde voordelen en nadelen.

Voordelen Monobloc:

• Geen minimale afstand nodig tussen binnen- en buitenunit.
• Minder geluid/trillingen over de verbindingsleidingen tussen de binnen- en buitenunit.
• Geen jaarlijkse koeltechnische controle vereist.

Nadelen Monobloc:

• Vorstgevaar in de verbindingsleidingen tussen de binnen- en buitenunit.
• De leidingen hebben een grotere diameter nodig. (28mm of 32mm)
• Grotere wanddoorvoer nodig dan bij een split-warmtepomp.

Bij Split-warmtepompen is het proces hetzelfde alleen zijn de leidingen van de binnenunit naar de buitenunit gevuld met koudemiddel. Met gevolg dat de condensor is ingebouwd in de binnenunit, dit systeem heeft ook zijn voordelen en nadelen.

Voordelen Split-warmtepomp:

• Geen vorstgevaar in de verbindingsleidingen tussen de binnen- en buitenunit.
• Verbindingsleidingen tussen de binnen- en buitenunit hebben een kleinere diameter nodig. (22 mm)
• Kleinere wanddoorvoer nodig dan bij monobloc-warmtepompen

Nadelen Split-warmtepomp:

• Minimale afstand tussen de binnen- en buitenunit is 3 meter en heeft een maximum van 30 meter.
• Meer geluidsoverdracht door de verbindingsleidingen tussen de binnen- en buitenunit, dit is soms binnen in huis te horen.
• Jaarlijks koeltechnisch onderhoud is vereist.

Levensduur van de installatie

Het is belangrijk dat je woning de juiste warmtepomp gemonteerd krijgt zodat de levensduur van de installatie zo lang mogelijk is. De levensduur van de installatie is eigenlijk afhankelijk van de compressor, het is dus belangrijk dat je woning de juiste warmtepomp krijgt waardoor de compressor eigenlijk comfortabel zijn werk kan doen zonder dat hij veel moet moduleren. In dit voorbeeld nemen we even de technische specificaties van een Viessmann warmtepomp, dit is een moderne en high-tech warmtepomp die vergelijkbaar is met merken zoals Nibe en Vaillant.

De compressor is bestand tegen 600.000 starts en zo’n 50.000 draaiuren, daarbij ook een maximum van 10 starts per uur. Afhankelijk van een heel aantal factoren heeft de warmtepomp een aantal draaiuren met een maximum van 2200 draaiuren per jaar. Daarmee kan de volgende berekening gemaakt worden:

50.000 / 2.200 (draaiuren per jaar) = levensduur 22,73 jaar

Bij 50.000 draaiuren mogen er maximaal 500.000 starts plaatsvinden. De compressor is geschikt voor 600.000 starts waardoor hij dit helemaal goed aankan. Maar zoals je ook kan berekenen met deze formule is des te minder draaiuren je warmtepomp hoeft te maken, des te langer de compressor het aankan. Het is ook nog zo dat een warmtepompsysteem in Nederland gemiddeld 1600-1800 draaiuren maakt op jaarbasis, dit maakt een warmtepomp ook erg duurzaam aangezien de machine vele jaren kan meegaan. Mits het systeem goed is ontworpen en er periodiek onderhoud plaatsvindt uiteraard. 

Problemen

Een probleem wat veel voorkomt bij situaties waar een té grote warmtepomp is geïnstalleerd is dat de warmtepomp gaat pendelen. De warmtepomp zal wanneer hij aangaat zo veel vermogen / energie hebben en deze niet direct kwijt kunnen of goed kunnen verdelen in de woning. Het gevolg hiervan is dat de warmtepomp weer uitgaat. Op deze manier komt het voor dat de warmtepomp gaat “pendelen” en steeds aan- en uitgaat. Dit is niet alleen super nadelig voor je energierekening, ook de levensduur van de compressor zal fors verminderen. 

Zoals in ons vorige blog "De beste warmtepomp kiezen, waar let je op?" te lezen is, geven we aan dat de warmtepomp het zuinigste werkt als hij aan één stuk door kan verwarmen zonder hoge pieken op te vangen. Dit komt omdat het opvangen van deze pieken erg veel energie kost wat weer nadelig is voor de compressor en je energierekening. Deze pieken zijn bijvoorbeeld dat de warmtepomp een groot temperatuurverschil heeft in de bron, waardoor hij veel harder moet werken om dezelfde watertemperatuur te maken. Maar het continu aanpassen van de thermostaat in huis kan ook een oorzaak hiervan zijn. Hierdoor zal de warmtepomp niet lekker in zijn ritme komen wat je vooral gaat merken in de starts van de compressor. Je kan het wellicht het beste vergelijken met als je gaat fietsen, het is veel eenvoudiger om één snelheid voor een langere periode vast te houden dan steeds sneller en zachter te gaan fietsen. Dit laatste zal je veel energie kosten en is eigenlijk te vergelijken met de compressor van je warmtepomp!

Ben jij ook benieuwd hoe een warmtepompinstallatie zou functioneren bij jouw situatie? Hiervoor kan je altijd contact met ons opnemen zodat een van onze specialisten je woonsituatie kan doornemen en een passende warmtepomp kan aanbieden.

Wanneer woon jij op stroom?