Hoe werkt een warmtepomp? Uitleg in gewone taal

Een warmtepomp lijkt ingewikkeld, maar het principe ken je al: het zit in elke koelkast. In dit artikel leggen we stap voor stap uit hoe een warmtepomp warmte maakt, waarom hij zo zuinig is, wat COP en SCOP betekenen en waarom de temperatuur van je verwarmingswater zo belangrijk is.

Het principe: een koelkast die andersom werkt

Een koelkast haalt warmte uit de lucht in de koelkast en geeft die af aan de keuken; daarom is de achterkant warm. Een warmtepomp doet hetzelfde, maar dan andersom: hij haalt warmte uit de buitenlucht, de bodem of het grondwater, maakt die met wat stroom warmer en geeft hem binnen af aan je verwarming. Die vergelijking komt van Milieu Centraal.

Ook koude buitenlucht bevat nog warmte. Een warmtepomp gebruikt die “gratis” warmte en heeft stroom alleen nodig om hem naar een bruikbare temperatuur te tillen. Daardoor maakt hij volgens Milieu Centraal van 1 kWh stroom 3 tot 5 kWh warmte. Een elektrisch kacheltje, een elektrische cv-ketel of elektrische vloerverwarming maakt van 1 kWh stroom maar 1 kWh warmte.

Vier stappen in de warmtepomp

Binnen in de warmtepomp stroomt een koudemiddel rond in een gesloten circuit. Dat is een stof die bij een heel lage temperatuur al verdampt. Het koudemiddel doorloopt steeds dezelfde vier stappen:

1. Verdampen. In de verdamper neemt het koude, vloeibare koudemiddel warmte op uit de buitenlucht of de bodem. Het koudemiddel verdampt, ook als het buiten koud is: propaan (R290) kookt bij normale druk al bij zo’n -42 °C.
2. Samenpersen. De compressor perst het gas samen. Daardoor stijgt de temperatuur flink. Dit is de stap die stroom kost.
3. Warmte afgeven. In de condensor geeft het hete gas zijn warmte af aan het water van je verwarming of je boiler. Het koudemiddel koelt af en wordt weer vloeibaar.
4. Druk eraf. Een expansieventiel laat de druk dalen. Het koudemiddel wordt weer koud en kan opnieuw warmte opnemen.

Bij een lucht-waterwarmtepomp zit de verdamper in de buitenunit, met een ventilator die buitenlucht langs de verdamper blaast. Bij een monoblock voor buiten zit het hele koudemiddelcircuit in de buitenunit en lopen er alleen waterleidingen naar binnen.

Lucht, bodem of water: waar komt de warmte vandaan?

Een warmtepomp heet naar de bron waar hij zijn warmte uithaalt en naar wat hij verwarmt. Een lucht-waterwarmtepomp haalt warmte uit de buitenlucht en verwarmt water; dat is volgens Milieu Centraal het meest gangbare type. Een bodem-waterwarmtepomp haalt warmte uit de bodem via een boring van tientallen meters diep. Daarnaast zijn er warmtepompen die de warmte uit PVT-panelen op het dak of uit de afgezogen ventilatielucht halen.

Wat het verschil is tussen lucht en bodem in kosten, geluid en rendement, lees je in lucht-water of bodemwarmtepomp.

COP en SCOP: hoe zuinig is een warmtepomp?

Hoe zuinig een warmtepomp is, druk je uit in de COP (coefficient of performance): de warmte die hij levert, gedeeld door de stroom die hij gebruikt. Een COP van 4 betekent 4 kWh warmte uit 1 kWh stroom. De COP wordt gemeten bij één vaste buitentemperatuur en watertemperatuur.

Omdat het buiten niet altijd even koud is, zegt de SCOP (seizoensgebonden COP) meer over je jaarverbruik: dat is het gemiddelde over het hele stookseizoen.

Twee dingen bepalen hoe hoog de COP is:

• De temperatuur van de bron. Hoe kouder de buitenlucht, hoe meer de compressor moet doen en hoe lager de COP. Daarom gebruikt een warmtepomp in januari meer stroom per kWh warmte dan in oktober.
• De temperatuur van het water dat hij maakt. Hoe warmer het verwarmingswater moet worden, hoe lager de COP. Een warmtepomp levert daarom meestal 30 tot 55 °C, terwijl een cv-ketel volgens Milieu Centraal vaak op maximaal 60 of 80 °C staat.

Dat tweede punt verklaart waarom isolatie en het afgiftesysteem zo belangrijk zijn: met goede isolatie en vloerverwarming of grote radiatoren kan het water lauw blijven. Lees meer in warmtepomp met vloerverwarming of radiatoren.

Hybride of all-electric

Er zijn twee manieren om een warmtepomp in te zetten:

• Een hybride warmtepomp werkt samen met je cv-ketel. De warmtepomp verwarmt het huis op de meeste dagen; de cv-ketel springt bij als het erg koud is of als het huis snel warm moet worden, en blijft je warme water maken. Milieu Centraal rekent met zo’n 60% minder gas voor verwarming. Een hybride warmtepomp kan volgens Milieu Centraal in vrijwel elke woning.
• Een all-electric warmtepomp vervangt de cv-ketel helemaal en maakt ook je warme water. Daarvoor moet je huis volgens Milieu Centraal minstens redelijk geïsoleerd zijn.

Welke van de twee bij jou past, lees je in hybride of all-electric.

Warm water: het voorraadvat

Een combi-cv-ketel verwarmt tapwater op het moment dat je de kraan opendraait. Een warmtepomp heeft daar te weinig vermogen voor en verwarmt daarom vooraf water in een voorraadvat (boiler). Milieu Centraal geeft als vuistregel, bij gemiddeld douchegedrag: 80 liter voor 2 personen, 150 liter voor 4 personen en 220 liter voor 6 personen.

Tip van Milieu Centraal: stel een tijdklok in en verwarm het vat overdag tussen 10 en 16 uur of ’s nachts tussen 21 en 7 uur. Dan gebruik je meer groene stroom en ontlast je het stroomnet op het drukste moment van de dag. Waarom dat telt, lees je in netcongestie.

Het koudemiddel: waarom R290?

Het koudemiddel zit in een gesloten circuit, maar tijdens de levensduur kan er wat weglekken. Synthetische koudemiddelen zijn sterke broeikasgassen: volgens Milieu Centraal is de klimaatimpact van het veelgebruikte R32 ruim 200 keer zo groot als die van propaan (R290). Milieu Centraal raadt daarom een warmtepomp met een natuurlijk koudemiddel aan, bijvoorbeeld een monoblock voor buiten met propaan.

Alle warmtepompen die wij installeren werken met R290: de Vaillant aroTHERM plus en de warmtepompen van Weheat, zoals de Weheat Flint.

Werkt een warmtepomp ook als het vriest?

Ja. Een all-electric lucht-waterwarmtepomp wordt volgens Milieu Centraal meestal zo gekozen dat hij het huis tot -10 °C warm houdt. Is het kouder, dan helpt een elektrische naverwarmer in het apparaat mee, en die verbruikt aanzienlijk meer stroom. Daarom is een goed berekend vermogen belangrijk; met onze warmteverliesberekening krijg je een eerste indruk.

Net boven het vriespunt zit er veel vocht in de lucht, dat als rijp op de buitenunit kan aangroeien. De warmtepomp ontdooit zichzelf dan af en toe; het geluid kan tijdelijk anders zijn en het kost wat extra energie. Een bodemwarmtepomp heeft weinig last van vorst, omdat de bodem een vrij constante temperatuur boven nul heeft.

Wat betekent dit voor jouw huis?

Een warmtepomp werkt het best in een huis dat warmte goed vasthoudt, met een verwarming die genoeg warmte afgeeft bij een lage watertemperatuur. Twijfel je of je huis zover is? Begin met je energielabel en je isolatie, en kijk wat een warmtepomp aan stroom verbruikt. Tijdens een gratis huisbezoek rekenen wij het voor je woning uit en adviseren we welk type en vermogen past.