Op het gebied van verwarmings- en koeltechnologieën zijn warmtepompen uitgegroeid tot een zeer efficiënte en milieuvriendelijke oplossing. Ze worden veel gebruikt in woningen, bedrijven en industriële omgevingen voor zowel verwarming als koeling. Om de waarde en werking van warmtepompen echt te begrijpen, is het essentieel om ons te verdiepen in hun werkingsprincipes en het concept van de prestatiecoëfficiënt (COP).
De werkprincipes van warmtepompen
Basisconcept
Een warmtepomp is in wezen een apparaat dat warmte van de ene naar de andere plaats overbrengt. In tegenstelling tot traditionele verwarmingssystemen die warmte opwekken door verbranding of elektrische weerstand, verplaatsen warmtepompen bestaande warmte van een koelere naar een warmere ruimte. Dit proces is vergelijkbaar met de werking van een koelkast, maar dan omgekeerd. Een koelkast onttrekt warmte aan de binnenkant en geeft deze af aan de omgeving, terwijl een warmtepomp warmte onttrekt aan de buitenomgeving en deze binnen afgeeft.
De koelcyclus
De werking van een warmtepomp is gebaseerd op de koelcyclus, die bestaat uit vier hoofdonderdelen: de verdamper, de compressor, de condensor en het expansieventiel. Hieronder volgt een stapsgewijze uitleg van hoe deze onderdelen samenwerken:
- Verdamper: Het proces begint bij de verdamper, die zich in een koelere omgeving bevindt (bijvoorbeeld buiten het huis). Het koelmiddel, een stof met een laag kookpunt, neemt warmte op uit de omringende lucht of grond. Door deze warmteopname verandert het koelmiddel van vloeistof in gas. Deze faseverandering is cruciaal omdat het koelmiddel hierdoor een aanzienlijke hoeveelheid warmte kan transporteren.
- Compressor: Het gasvormige koelmiddel stroomt vervolgens naar de compressor. De compressor verhoogt de druk en temperatuur van het koelmiddel door het te comprimeren. Deze stap is essentieel omdat het de temperatuur van het koelmiddel verhoogt tot een niveau dat hoger is dan de gewenste binnentemperatuur. Het hogedruk- en hogetemperatuurkoelmiddel is nu klaar om zijn warmte af te geven.
- CondensatorDe volgende stap betreft de condensor, die zich in een warmere omgeving bevindt (bijvoorbeeld in huis). Hier geeft het hete, onder hoge druk staande koelmiddel zijn warmte af aan de omringende lucht of het water. Terwijl het koelmiddel warmte afgeeft, koelt het af en verandert het weer van gasvormig in vloeibaar. Deze faseverandering geeft een grote hoeveelheid warmte af, die wordt gebruikt om de binnenruimte te verwarmen.
- Expansieventiel: Ten slotte stroomt het vloeibare koelmiddel door het expansieventiel, waardoor de druk en temperatuur dalen. Deze stap bereidt het koelmiddel voor om opnieuw warmte op te nemen in de verdamper, waarna de cyclus zich herhaalt.
De prestatiecoëfficiënt (COP)
Definitie
De prestatiecoëfficiënt (COP) is een maatstaf voor de efficiëntie van een warmtepomp. Deze wordt gedefinieerd als de verhouding tussen de hoeveelheid geleverde (of afgevoerde) warmte en de hoeveelheid verbruikte elektrische energie. Simpel gezegd geeft het aan hoeveel warmte een warmtepomp kan produceren voor elke eenheid elektriciteit die hij verbruikt.
Wiskundig wordt de COP als volgt uitgedrukt:
COP = Verbruikte elektrische energie (W) / Afgegeven warmte (Q)
Wanneer een warmtepomp een COP (Coefficient of Performance) van 5,0 heeft, kan deze de energierekening aanzienlijk verlagen ten opzichte van traditionele elektrische verwarming. Hier is een gedetailleerde analyse en berekening:
Energie-efficiëntievergelijking
Traditionele elektrische verwarming heeft een COP van 1,0, wat betekent dat er 1 eenheid warmte wordt geproduceerd voor elke 1 kWh verbruikte elektriciteit. Een warmtepomp daarentegen met een COP van 5,0 produceert 5 eenheden warmte voor elke 1 kWh verbruikte elektriciteit, wat deze aanzienlijk efficiënter maakt dan traditionele elektrische verwarming.
Berekening van de besparing op elektriciteitskosten
Ervan uitgaande dat er 100 eenheden warmte geproduceerd moeten worden:
- Traditionele elektrische verwarming: Vereist 100 kWh elektriciteit.
- Warmtepomp met COP van 5,0: Vereist slechts 20 kWh elektriciteit (100 eenheden warmte ÷ 5,0).
Als de elektriciteitsprijs 0,5€ per kWh bedraagt:
- Traditionele elektrische verwarming: De elektriciteitskosten bedragen 50€ (100 kWh × 0,5€/kWh).
- Warmtepomp met COP van 5,0: De elektriciteitskosten bedragen 10€ (20 kWh × 0,5€/kWh).
Spaarratio
Met een warmtepomp kunt u 80% besparen op uw energierekening ten opzichte van traditionele elektrische verwarming ((50 - 10) ÷ 50 = 80%).
Praktisch voorbeeld
In praktische toepassingen, zoals de levering van warm water voor huishoudelijk gebruik, wordt ervan uitgegaan dat dagelijks 200 liter water moet worden verwarmd van 15°C naar 55°C:
- Traditionele elektrische verwarming: Verbruikt ongeveer 38,77 kWh aan elektriciteit (uitgaande van een thermisch rendement van 90%).
- Warmtepomp met COP van 5,0: Verbruikt ongeveer 7,75 kWh aan elektriciteit (38,77 kWh ÷ 5,0).
Bij een elektriciteitsprijs van 0,5€ per kWh:
- Traditionele elektrische verwarming: De dagelijkse elektriciteitskosten bedragen ongeveer 19,39€ (38,77 kWh × 0,5€/kWh).
- Warmtepomp met COP van 5,0: De dagelijkse elektriciteitskosten bedragen ongeveer 3,88€ (7,75 kWh × 0,5€/kWh).
Geschatte besparingen voor gemiddelde huishoudens: warmtepompen versus verwarming op aardgas
Gebaseerd op sectorbrede schattingen en Europese energieprijstrends:
| Item | Verwarming met aardgas | Warmtepompverwarming | Geschat jaarlijks verschil |
| Gemiddelde jaarlijkse energiekosten | € 1.200–€ 1.500 | €600–€900 | Besparing van ca. € 300–€ 900 |
| CO₂-uitstoot (ton/jaar) | 3–5 ton | 1–2 ton | Vermindering van ca. 2–3 ton |
Opmerking:De werkelijke besparingen variëren afhankelijk van de nationale elektriciteits- en gasprijzen, de kwaliteit van de gebouwisolatie en de efficiëntie van de warmtepomp. Landen als Duitsland, Frankrijk en Italië laten doorgaans hogere besparingen zien, vooral wanneer er overheidssubsidies beschikbaar zijn.
Hien R290 EocForce Serie 6-16kW warmtepomp: Monobloc lucht-water warmtepomp
Belangrijkste kenmerken:
Alles-in-één functionaliteit: functies voor verwarming, koeling en warm water voor huishoudelijk gebruik
Flexibele spanningsopties: 220–240 V of 380–420 V
Compact ontwerp: compacte units van 6–16 kW
Milieuvriendelijk koelmiddel: Groen R290-koelmiddel
Fluisterstille werking: 40,5 dB(A) op 1 m
Energie-efficiëntie: SCOP tot 5,19
Extreme temperatuurprestaties: stabiele werking bij –20 °C
Superieure energie-efficiëntie: A+++
Slimme bediening en PV-ready
Anti-legionellafunctie: maximale uitlaatwatertemperatuur 75ºC
Plaatsingstijd: 10-09-2025