Lucht/water warmtepomp

De COP (rendement) van dit type warmtepomp is door nieuwe technieken aan het verbeteren. Op onze website richten wij ons voornamelijk tot Nederland en Vlaanderen.
In dit gebied is het jaar rendement (Seasonal Coefficient of Performance) van een warmtepomp die gebruik maakt van bodemenergie beter dan dat van een lucht/water warmtepomp.
Maar de aankoop investering van de lucht/water warmtepomp installatie is lager dan bij een bodemwarmtepomp. Echter door het betere rendement en het voordeel van passief kunnen koelen wordt de brine/water warmtepomp in Nederland meer verkocht dan de lucht/water warmtepomp (zie ook de pagina rekenen).

Toepassingen

Een lucht /water warmtepomp is in bijvoorbeeld zuid Frankrijk, Spanje en Italië beter toe te passen dan een bodem/water warmtepomp. Het is immers in die landen minder koud in de winter dan bij ons en zomers zo warm dat passief koelen daar te weinig koelenergie oplevert. In Scandinavische landen wordt de lucht/water warmtepomp ook meer verkocht dan de bodemwarmtepomp. Op veel plaatsen is daar geen aardgas aanwezig zoals bij ons en verwarmt men puur elektrisch. Als je dan ineens 2/3 deel energie uit de lucht kunt winnen zonder daarvoor dure bodemcollectoren te hoeven verzorgen is de keuze snel gemaakt om er beter van te worden.

Zo heeft ieder zijn/haar eigen argumenten om tot een product keuze te komen.

Hoe werkt het?

Ook de werking van een lucht/water warmtepomp is vergelijkbaar met de werking van een koelkast. Aan de producten die in de koelkast staan wordt warmte onttrokken, zodat ze worden gekoeld. De onttrokken warmte wordt, met behulp van een koudemiddel, aan de achterkant van de koelkast afgegeven aan de omgevingslucht. Bij een warmtepomp werkt dit precies andersom: er wordt warmte aan de buitenlucht onttrokken, die via vloerverwarming en/of convectoren de woning verwarmt.

luchtwater warmtepomp werking split

1. Het warmtepompbuitendeel onttrekt warmte aan de buitenlucht en verhoogt deze temperatuur via de compressor.
2. Het hete koelmiddel dat zich nu in gasvorm bevindt, verplaatst zich naar de binnenunit.
3. Het koelmiddel geeft zijn warmte af aan water dat vervolgens zorgt voor de distributie via het verwarmingssysteem.
4. Bij het afstaan van zijn warmte verandert de staat van het koelmiddel naar een vloeistofvorm. Vervolgens herhaalt het proces zich.

[1] Binnenunit
[2] Buitenunit
[3] Warmwaterboiler

(Deze afbeelding betreft een SPLIT unit)

SOORTEN WARMTEPOMPEN MET LUCHT ALS BRON:

1. Lucht/water warmtepomp van het type ‘SPLIT’ met een buiten- en een binnenunit, tussen het buiten- en binnendeel loopt het koelmiddelcircuit.
2. Luchtwater warmtepomp met alleen een buitendeel, daarbij wordt in de buitenunit meteen het water verwarmt en naar binnen getransporteerd. Eventueel staat binnen nog wel een boilervat voor tapwater en/of een buffervat voor het afgiftesysteem.
   Dit systeem wordt ook gebruikt voor buitenzwembad verwarming.
3. Een lucht/water warmtepomp die binnen wordt geplaatst. De buitenlucht wordt middels kanalen van buiten naar binnen gezogen en weer naar buiten teruggevoerd.
4. Een lucht/lucht warmtepomp systeem. Ook hier noemt men dit systeem ‘split’ omdat tussen het buitendeel en binnendeel(delen) het koelmiddel zit. Deze bespreken we hier verder niet, maar de werking is gelijk d.w.z. energie uit de buitenlucht wordt in dit geval afgegeven aan de lucht die binnen circuleert (denkt u aan een omgekeerde airco unit).
5. Ventilatielucht warmtepomp, deze haalt energie uit de afgezogen binnenlucht waarna de lucht naar buitengaat. Het hiermee te winnen vermogen is beperkt, immers het aantal m³ lucht wat aan een woning wordt afgezogen is beperkt. Meestal wordt met dit systeem tapwater verwarmt en dan krijgt het de naam warmtepompboiler.
6. Verder zijn er nog zogenaamde Hybride systemen op de markt, bij Hybride systemen wordt gebruik gemaakt van meerdere energiebronnen (denkt u aan een hybride auto die naast elektra van de accu ook nog op benzine kan lopen).

Op dit moment laten we op onze website de hybride systemen en lucht/lucht even buitenbeeld: zodra daar aanleiding toe is zullen we ook hierover nader berichten.

Bij een buitenlucht/water warmtepomp wordt dus energie gewonnen uit de buitenlucht.

Het rendement van een lucht-water warmtepomp wordt net zoals bij een bodem warmtepomp uitgedrukt in COP.
Afgegeven vermogen (in kW) : toegevoegd vermogen (in kW) = COP
Hoe hoger dit getal hoe beter het rendement.

De COP van een brine/water warmtepomp wordt normaliter weergegeven bij:
een bron temperatuur van 0 °C naar een afgifte temperatuur van 35 °C (EN 14511) en is dan bijvoorbeeld 4.5
En bij een brontemperatuur van 0 °C naar een afgifte temperatuur van 45 °C (EN14511) en is dan bijvoorbeeld 3,7.

De COP van een lucht/water warmtepomp wordt normaliter weergegeven bij:
een buitenlucht temperatuur van 7 °C naar 35 graden °C (EN14511) afgigte water en is dan bijvoorbeeld 4.4
en bij 7 °C buitenluchttemperatuur naar 45 °C aanvoer water (EN14511) en is dan bijvoorbeeld 3.6

**(EN 14511 is een genormeerde vastgestelde test procedure om de COP vast te stellen)

Maar nog meer zeggend is de SCOP Seasonal Coefficient of Performance
Kan bij een bodem/water warmtepomp de bron vrij constant zijn, bij een lucht/water warmtepomp is dat natuurlijk niet zo. Immers de buitenlucht temperatuur varieert gedurende jaar en dag.

Door fabrikanten en overheid is een formule bedacht om een theoretisch SCOP vast te stellen.
Sterker, men heeft voor verwarming 3 formules moeten vaststellen omdat Europa ingedeeld kan worden in 3 klimaat zones; Noord, midden en zuid. Nederland en België behoren tot midden Europa. Men heeft een aantal realistische temperatuur punten genomen met bijbehorende COP per warmtepomp en deze uitgemiddeld naar een seizoen beeld.

Hoewel dit SCOP getal al meer zegt dan het COP blijft het Theoretisch maar komt het wel dichter bij de praktijk.

Praktijk jaar COP (scop)

Rendement bepaling: ’n gemiddelde van ’n gemiddelde

Om een idee te geven van het praktische rendement:

De bovenste (blauwe) grafiek geeft het rendement van een bepaald type lucht/water warmtepomp weer: de COP bij een bepaalde aanvoer temperatuur en brontemperatuur (de bron is hier de buitenlucht)

De blauwe lijn is bij een afgifte/aanvoer temperatuur van 35 °C de rode lijn bij 40°C.
Je ziet dus meteen dat het loont om de aanvoertemperatuur zo laag mogelijk te selecteren.
In de praktijk houdt dat in dat je voldoende slang in de vloer moet leggen dus liever om de 10 cm dan om de 15 of 20 cm!

In de tabellen daarna zijn we uitgegaan van een aanvoertemperatuur van 35 °C om een woning te verwarmen.
In de linker tabel zie je het verloop van 3 verschillende dagen zoals die in ons land voor kunnen komen. Hierin doen we 24 keer per dag ’n rendementsbepaling. We tellen deze bij elkaar op en delen die vervolgens door 24 om op een benaderbaar rendement van die bewuste dag uit te komen. Zo ook met de temperatuur over die dag.

Als we dat doen dan wordt duidelijk dat je niet kan stellen ‘de gemiddelde temperatuur vandaag was … graden en daarbij hoort een COP van…’
Het COP verloop is immers niet vlak/lineair aan het temperatuurverloop.

In de rechter tabel hierboven zetten we het aantal draaiuren van de warmtepomp per maand, met de gemiddelde temperatuur van die maand en bijbehorend COP tegen elkaar af.
In Januari maakte de warmtepomp 263 uur bij een gemiddelde buitentemperatuur van 3,1 °C en een COP van 4. Vervolgens vermenigvuldigen wij de 263 x 4 om aan een factor (rekengetal) te komen.

Gaan we alleen uit van de gemiddelde COP per maand (zonder de uren factor) dan zien we over dit jaar een behaalde theoretische COP van 4,76 (geel). Maar gaan we de duur van de COP (tijd dat deze voorkwam) mee rekenen dan komen we in dit voorbeeld jaar (2012) uit op een behaalde jaar COP van 4,36 (oranje) .

Hoe verder we uitmiddelen, over steeds meerdere meetpunten en meetmomenten hoe dichter we de praktijk benaderen. Uiteindelijk : meten = weten. Als we gedurende het jaar het energieverbruik van de warmtepomp meten (kWh meter) en we zouden een goede energiemeter voor het afgifte systeem kunnen monteren (Delta T / Flow) dan komen we tot het werkelijke Jaar COP.

Het COP omslagpunt voor particuliere woningen is thans ongeveer 2.8.
Als uw COP lager is dan deze 2.8 dan is een HR –aardgasketel voordeliger in gebruik dan een warmtepomp
(gerekend met de energie prijs voor consumenten).

Over het jaar genomen heeft een brine/water warmtepomp in Nederland meestal een hogere jaar COP dan de lucht/water machine.

De temperatuur van de bron van een brine/water warmtepomp blijft namelijk bij een koude buitentemperatuur hoger dan de buitenlucht temperatuur.
In de winter zal bijvoorbeeld de bodem warmtepomp van een bron van 5 °C naar een aanvoer temperatuur van 40 °C moeten en een lucht/water warmtepomp van een bron van -7 °C (de buitenlucht) naar diezelfde 40 °C aanvoer.

Een ander verschil t.o.v. een brine/water warmtepomp is dat de brine/water warmtepomp in de zomer ‘passief koelt’ dat wil zeggen het koudere bron water wordt via een platenwisselaar overgebracht naar uw vloerverwarming en zodoende kunt u heel goedkoop passief koelen.

Als u wilt koelen met een lucht/water warmtepomp gebeurt dit actief. Immers als u wilt koelen is de bron van deze machine hoog (de buitenluchttemperatuur) dus daar kunt u niet rechtstreeks mee koelen.

De warmtepomp zal dus dan ACTIEF gaan koelen, hiervoor moet de compressor draaien en dit kost dus behoorlijk meer energie dan passief koelen.
(In feite wordt de machine omgedraaid m.b.t. werking, hij onttrekt binnen warmte en geeft deze buiten af).

Waar moet u verder op letten bij aankoop?

Vraag tot welke buitentemperatuur de lucht/water warmtepomp nog kan functioneren. Tot -15 a -20 graden Celsius is normaal. Wordt het toch kouder buiten dan kan een elektrisch element (of andere bijstook) uitkomst bieden. (Vraag of dit is voorzien / normaal zult u het niet nodig hebben maar stel het wordt ooit eens zo koud, dan heeft u het nog warm)

Als u actief wil koelen met de lucht/water warmtepomp vraag dan of het model dat u op het oog heeft dat ook kan. Niet elke lucht/water-warmtepomp op de markt is thans omkeerbaar.

Het vermogen van een lucht/water warmtepomp wordt meestal opgegeven bij een temperatuur van +7 °C, let op !!! want het benodigd transmissie vermogen om uw huis te verwarmen is berekend bij -10°C.

Een lucht/water warmtepomp moet zich zelf zo nu en dan ook ontdooien. Als de lucht buiten koud is en de warmtepomp haalt daar bovendien nog energie (temperatuur) uit dan kan de wisselaar (verdamper) aan de buitenkant langzaam dicht vriezen. Als dit zo is gaat de warmtepomp meestal zichzelf ontdooien door warmte die eerder naar binnen is gebracht even hiervoor terug te halen.

En bij een lucht/water warmtepomp dient natuurlijk buiten een ‘apparaat’ te staan met een ventilator (of binnen met luchtleidingen naar buiten):
vraag om de geluidsbelasting van het toestel.

Een zomer- buitenzwembad verwarmen gaat met een lucht/water warmtepomp perfect! Omdat de buitentemperatuur in het zwemseizoen hoger is dan de bodemwater temperatuur is het rendement om zo’n buitenbad in de zomer te verwarmen beter dan dat je dit doet met een bodemwater/warmtepomp.

Op de pagina animaties treft een animatie waarin u ziet hoe een lucht/water warmtepomp werkt.

Warmtepomp-boiler

Behalve ‘buitenlucht’ zijn er ook warmtepompen die gebruik maken van de ventilatielucht in uw woning. De warmte/energie uit de afgezogen lucht uit uw huis wordt door de warmtepomp ‘gebruikt’ voordat deze naar buiten wordt geblazen. Het beschikbaar vermogen is hierbij gering.

Een goede toepassing voor dit soort warmtepompen is het verwarmen van tapwater. U kunt bijvoorbeeld in een dag een boiler van 300 liter verwarmen met een gering toegevoegd elektrisch vermogen. (zie afbeelding)

Voorbeeld afbeelding waarbij uit de ventilatielucht ook warmte wordt gewonnen welke bijdraagt aan de verwarming van de woning door een ventilatieluchtwarmtepomp.

Een lucht/water warmtepomp welke buiten al het water opwarmt.

Het warme water komt in een binnenunit waar het de boiler op warmt, of wordt richting de cv-installatie gestuurd voor verwarming van de woning.