WARMTEPOMPEN: TOTAALOPLOSSING VOOR DE HELE WONING
ALTERNATIEVE ENERGIE KAN VERWARMEN EN KOELEN
Warmtepompen zijn een flexibele en energiezuinige oplossing voor het hedendaagse wooncomfort. Naast verwarming en productie van sanitair warm water biedt een dergelijk verwarmingssysteem ook de mogelijkheid tot koelen. Deze technologie zorgt ervoor dat het energieverbruik en de CO2-emissies aanzienlijk dalen.
OMSCHRIJVING
Een warmtepomp kan warmte op relatief lage temperatuur benutten voor toepassingen op hogere temperatuur. Ze kan warmte uit de omgeving (lucht, water of bodem) op voldoende hoge temperatuur brengen voor de toepassing van onder andere de verwarming van woningen en sanitair warm water.
Ze gebruikt hiervoor weinig energie in vergelijking met de opbrengst. 65 tot 80% van de door de warmtepomp geleverde energie wordt gewonnen uit de omgeving. Bijgevolg zal dergelijke warmtepompinstallatie minder energie verbruiken dan een klassiek verwarmingssysteem. De CO2-uitstoot bij verwarming met een warmtepomp zal eveneens beduidend lager liggen dan bij een klassiek systeem.
Wist u trouwens dat bijna iedereen reeds een warmtepomp in huis heeft? De koelkast! Deze onttrekt warmte aan de binnenkant van de kast en geeft deze af aan de ruimte waarin de koelkast staat.
WERKING
Warmtetransport
Het warmtetransport van een warmtepomp gebeurt op dezelfde wijze als in de natuur. Het warmtetransport gebeurt door het onttrekken van energie van een medium naar het andere. Deze energie wordt gebruikt om vloeistof om te vormen naar een gastoestand. De vloeistof bevindt zich op een lagere temperatuur dan de buitenlucht, waardoor warmte opgenomen kan worden. Hierdoor wordt de vloeistof omgevormd naar gas. Dat gas komt via het binnentoestel in contact met de omgevingslucht. Hier is het gas op een hogere temperatuur dan de lucht en wordt de warmte afgegeven aan de lucht. Het gas wordt op dit moment weer vloeistof.
De warmtepomp pompt dus thermische energie van een lage temperatuur van de buitenlucht naar een hoog temperatuurniveau in de binnenlucht door omschakeling van het koelmiddel van gas naar vloeistof. Het warmtetransport gebeurt door middel van een vloeistof.
De werking is gebaseerd op drie fysische verschijnselen:
- Bij verdamping wordt warmte opgenomen en bij condensatie komt warmte vrij.
- Het kookpunt van een vloeistof: de temperatuur waarbij de vloeistof overgaat in dampvorm is afhankelijk van de druk van de vloeistof. Het kookpunt stijgt bij stijgende druk van de vloeistof.
- De temperatuur van een gas stijgt onder toenemende druk.
Het feit dat een warmtepomp zowel kan verwarmen als koelen via eenzelfde circuit maakt het tot een veelzijdig apparaat. Deze mogelijkheid biedt ook een economisch voordeel: er hoeft slechts één toestel geïnstalleerd te worden voor twee functies.
Om een warmtepompcyclus te doorlopen, zijn volgende elementen vereist:
- Verdamper: het warmtedragend medium verdampt op lage druk en neemt warmte op vanuit de 'koude' warmtebron
- Compressor: zuigt de gassen uit de verdamper en drukt de vloeistof samen, waardoor de temperatuur stijgt.
- Condensor: condenseert de gassen onder hoge druk en op hogere temperatuur en geeft weer warmte af.
- Ontspanner: is nodig om de cyclus te herstarten. Deze brengt het koelmiddel van de hoge naar de oorspronkelijke lage druk.
De compressor is het enige onderdeel dat elektriciteit verbruikt. Daardoor is het een belangrijke determinant voor het rendement van de pomp. Momenteel ligt de COP (Coefficient Of Performance) op waarden tussen 3 en 5 kW. Dat betekent dat de warmtepomp tussen 3 en 5 kW nuttige warmte oplevert voor elke kW verbruikte energie.
DIVERSE SYSTEMEN
Op basis van het medium waaruit de warmtepompboiler warmte haalt, kunnen verschillende types onderscheiden worden. De temperatuur is bepalend voor de winstfactor van de warmtepomp. De keuze van de warmtebron is daarom heel belangrijk.
Lucht/water
Lucht/watersystemen onttrekken warmte-energie uit de buitenlucht om water op te warmen tot ongeveer 35 °C, ideaal voor vloer- en wandverwarming. De warmte uit de buitenlucht, aangevoerd door een ventilator, wordt via de verdamper afgegeven aan het warmtedragend medium en via de compressor getransporteerd naar de condensor. Men gaat over van lucht naar het warmtedragend medium, dan naar water en uiteindelijk naar de lucht.
Water/lucht
Water/luchtsystemen onttrekken warmte-energie uit kringloopwater dat als warmtebron fungeert. Met een ventilator wordt de onttrokken warmte onder de vorm van lucht in de te verwarmen ruimte geblazen.
Water/water
Water/watersystemen onttrekken warmte-energie uit water om ander water op te warmen. Dat biedt de mogelijkheid om warmte te recupereren of grondwater te onttrekken via waterkringen in grondlagen, boringen of oppervlaktewateren. Men gaat over van water naar warmtedragend medium en dan terug naar water.
Geothermie
Geothermische systemen gebruiken de aardwarmte. Er zijn twee soorten: diepe en ondiepe geothermie.
VERBRUIK
De warmtepomp is een elektrische verbruiker. Er is echter één groot verschil tussen een warmtepomp en elektrische verwarming. Een warmtepomp gebruikt de energie niet om warmte op te wekken, maar om warmte te transporteren. Dat levert heel andere rendementen op in vergelijking met elektrische verwarming. Een elektrische radiator of accumulatiekachel (op nachttarief) zet 1 kW elektriciteit om in 1 kW warmte. Een warmtepomp heeft echter een rendement van minimum factor 3 ten opzichte van deze verwarmingstypes. Met 1 kW elektriciteit behaalt een warmtepomp dus 3 kW warmte. Vandaag zijn er ook warmtepompen die gemakkelijk een factor 4 behalen. Ook in vergelijking met stookolie- of aardgasverwarming doet een warmtepomp het merkelijk beter in verbruik. Ondertussen kunnen we stellen dat in een goed geïsoleerde woning een warmtepomp in gebruik ongeveer 15% minder kost dan een stookketel.
TOTAALOPLOSSING
De warmtepomp is een totaaloplossing voor de verwarmingsbehoefte in iedere woning. De installatie staat probleemloos in voor de verwarming van de volledige woning. Daarnaast kan de warmtepomp ook de productie van het sanitair warm water voor haar rekening nemen.
Wanneer de warmtepomp wordt gebruikt voor de verwarming, kan gekozen worden tussen water-watersystemen of een comfortabele luchtverwarming (lucht-luchtprincipe) of verwarming via warmtelichamen op een lage watertemperatuur - zoals vloerverwarming, wandverwarming of convectoren (lucht-waterprincipe). De systemen op lucht zijn het eenvoudigst te plaatsen. Hierbij waardeert de warmtepomp de buitenlucht op tot een voldoende hoge temperatuur voor de binnenverwarming. Bij het lucht-luchtprincipe warmt het systeem de lucht op tot 35 à 40 °C, in geval van het lucht-waterprincipe worden watertemperaturen van om en bij de 30 °C bereikt. Deze temperaturen volstaan ruimschoots om de leef- en andere ruimtes op comforttemperatuur te brengen, op voorwaarde dat men een woning heeft met een isolatie van K45. Bij een lucht/luchtinstallatie kunnen woningen met een minder goede K-waarde, mits een correcte dimensionering, ook verwarmd worden.
Het is wel zo: hoe hoger de isolatiegraad, hoe lager het verbruik. Dit zonder bijkomende verwarming in te schakelen. De basisvoorwaarde voor een goede verwarming is net als bij iedere andere techniek een goede dimensionering van de installatie. Hierbij geldt: hoe beter de woning geïsoleerd is, des te kleiner de vereiste installatie. De warmtepomp levert niet alleen voldoende warmte om de volledige woning op te warmen, maar levert deze ook onmiddellijk na het opstarten. Men krijgt dus geen onaangename koude lucht, zoals bij andere installaties wel eens het geval is. Vooral in de tussenseizoenen kan dit een groot voordeel zijn. Om de kille avonden in de tussenseizoenen wat aangenamer te maken, kan de warmtepomp snel even opgezet worden en wordt in een mum van tijd een aangename warmte verkregen. Een klassieke verwarmingsinstallatie moet eerst het water in het volledige circuit opwarmen, voordat warmte in de ruimte kan worden gebracht.
