Hoe werkt een warmtepomp het meest energie-efficiënt?

Er wordt er vaak gekritiseerd dat een warmtepomp gepaard gaat met hoge elektriciteitskosten, waardoor het geen geldig alternatief zou zijn voor een condensatieketel. Om er het meeste voordeel uit te halen, is het dan ook van groot belang om de warmtepomp zo energiezuinig mogelijk te laten functioneren. Maar wat bepaalt het energieverbruik en hoe kan dat zoveel mogelijk worden beperkt? En hoe haal je er het meeste voordeel uit in functie van het Vlaamse capaciteitstarief?

 

Oorzaken van het verbruik

Welke onderdelen verbruiken energie?

Er zijn verschillende soorten elektrische warmtepompen. In dit artikel gaan we vooral in op de klassieke lucht-waterwarmtepomp en de bodem-waterwarmtepomp of geothermische warmtepomp. 

De compressor

De compressor is de grootste verbruiker in een warmtepomp. Deze perst de dampen van de koelvloeistof samen, waardoor de druk stijgt en de temperatuur stijgt. Hoe groter het temperatuurverschil is tussen de bron en de afgiftetemperatuur, hoe harder de compressor moet werken en hoe meer elektriciteit de warmtepomp verbruikt.

Een warmtepomp met een stabiele brontemperatuur, zoals een geothermische warmtepomp, heeft een beter rendement. Voor warmtepompen met een variabele brontemperatuur, zoals lucht-waterwarmtepompen, is het rendement uiteraard afhankelijk van de buitentemperatuur.

De circulatiepomp

Daarnaast heeft ook de circulatiepomp een impact op het totale energieverbruik. Ingebouwde circulatiepompen moeten, conform EU-richtlijnen, een bepaald rendement halen. Naast dat rendement worden ook zaken als sluipverbruik in rekening gebracht bij het bepalen van een energielabel voor de warmtepomp.

De elektrische weerstand

In veel warmtepompen zit een extra back-up, de elektrische weerstand. Die zorgt ervoor dat de warmtepomp toch voldoende warmte kan voorzien op momenten dat het kwik buiten onder de ontwerptemperatuur (bijvoorbeeld -5 °C) duikt. 

Een weerstand kan tevens worden ingezet om de temperatuur van het sanitair warm water te verhogen. Met behulp van de weerstand kan de watertemperatuur worden verhoogd tot 58 à 60 °C. Het is duidelijk dat de elektrische weerstand een aanzienlijke invloed kan hebben op de efficiëntie als geheel. Het is daarom belangrijk om de warmtepomp zorgvuldig te dimensioneren en programmeren, om zo min mogelijk gebruik te hoeven maken van de weerstand.

E-peil
Vroeger werd een warmtepomp met een elektrische weerstand onverbiddelijk afgestraft in de berekening van het E-peil van de woning. Tegenwoordig is dat niet meer het geval. Als de warmtepomp correct geselecteerd wordt in functie van het warmteverlies, dan blijft het extra verbruik van die elektrische weerstand binnen de perken. De elektrische weerstand wordt echter wel nog afgestraft als volgens de berekening blijkt dat het vermogen van de warmtepomp niet voldoende is om de woning op te warmen.

 

Externe factoren

Afgiftesysteem en isolatie

Het spreekt voor zich dat een warmtepomp het meest efficiënt werkt met lagetemperatuurafgiftesystemen, zoals vloerverwarming. Uiteraard kan ook het belang van een grondige isolatie van je woning niet onderschat worden. Lagetemperatuurafgiftesystemen werken immers pas optimaal als er weinig warmte verloren kan gaan.

Temperatuur

We hadden het al over de compressor die harder moet werken als het verschil tussen de brontemperatuur en de afgiftetemperatuur hoog is. Het is dus van groot belang om dat temperatuurverschil zo laag mogelijk te houden.

Bij een geothermische warmtepomp is het belangrijk dat de putten correct gedimensioneerd zijn. Afhankelijk van de streek zit er veel of weinig beschikbare energie in de ondergrond. De putboorder weet waar en op welke diepte die energie beschikbaar is. Het stromen van grondwater en de samenstelling van de ondergrond zijn belangrijk. Bij lucht-waterwarmtepompen is de opstelling van de buitenunit van groot belang. Recirculatie van lucht is daarbij te vermijden.

Afstand tussen binnen- en buitenunit

Een andere omgevingsfactor die de efficiënte van een lucht-waterwarmtepomp beïnvloedt, is de afstand tussen de binnen- en buitenunit (bij een splitsysteem). Hoe dichter ze bij elkaar staan, hoe minder leidingafstand en hoe minder warmte er verloren gaat. Tot zo’n 5 m leidinglengte is dat warmteverlies verwaarloosbaar. Daarna stijgt het wel snel.

Het is aan de installateur om die afstand zo gering mogelijk te houden, naargelang esthetische kwesties of praktische knooppunten zoals het geluid dat een buitenunit kan produceren. Daarnaast moet de vakman goed geïsoleerde koelleidingen gebruiken. Een aanbevolen maximumafstand tussen beide units is 30 m, rekening houdend met een rendementsverlies van ongeveer 10%. 

Ontdooiing van de buitenunit

Bij splitwarmtepompen is er in een bepaalde periode van het jaar nog een extra verbruiksfactor, namelijk de ontdooiing van de buitenunit. Bij een buitentemperatuur van zo’n 2 °C zit er veel vocht in de lucht. Dat vocht slaat aan op die buitenunit en wanneer de temperatuur onder het vriespunt zakt, vriest de buitenunit dicht.

De warmtepomp kan die zelf ontdooien door zijn koelcircuit om te keren en warmte uit de woning te onttrekken. Deze warmte kan worden verkregen uit het boilervat of uit de vloerverwarming. De laatste optie is efficiënter, omdat het gaat om lagetemperatuurwarmte die eerder met een hoog rendement is opgewekt.

SCOP en SPF
Het rendement van een warmtepomp kan op verschillende manieren worden uitgedrukt, waarbij vooral de SCOP en de SPF relevant zijn. Daar lees je hier meer over.

 

De dimensionering van een warmtepomp

Bij de dimensionering van het warmtepompsysteem moeten dus de voorgaande factoren in rekening gebracht worden.

Warmteverliesberekening

Een warmteverliesberekening is een berekening die wordt uitgevoerd om het benodigde vermogen van de warmtepomp te bepalen aan de hand van verschillende bouwtechnische aspecten van de woning. Hierbij wordt vooral gekeken naar warmteverliezen door transmissie (via het dak, ramen, vloeren en muren) en ventilatie, inclusief opwarmingsvermogen wanneer van toepassing. Het doel is om het optimale formaat van het systeem te bepalen, zodat het efficiënt kan functioneren en voldoende warmte kan leveren om een ruimte op de gewenste temperatuur te houden.

Een warmteverliesberekening (uiteraard altijd uitgevoerd door een professional) gebeurt steeds met de meest extreme omstandigheden in gedachten, zoals een buitentemperatuur van -10 °C terwijl er maximaal warmte gevraagd wordt in elke ruimte van de woning. In ons klimaat is het niet aangewezen om de keuze van de warmtepomp daarvan te laten afhangen. Het grootste deel van de tijd is het immers meer dan 10 °C.

Het is raadzaam om een iets kleinere warmtepomp te kiezen, zodat het apparaat zo efficiënt mogelijk kan werken tijdens het tussenseizoen. Hoewel de elektrische weerstand in de winter wellicht vaker moet bijspringen, wegen de beperkte extra kosten vaak niet op tegen de winst aan efficiëntie tijdens het tussenseizoen.

Modulerende warmtepompen

Tegenwoordig zijn lucht-waterwarmtepompen – maar ook steeds vaker geothermische warmtepompen – vaak modulerend. Een modulerende warmtepomp heeft geen buffervat nodig en werkt veel constanter dan een warmtepomp die voortdurend in- en uitgeschakeld wordt. Zo wordt ook slijtage aan onderdelen beperkt. De dimensionering blijft dus belangrijk, maar de impact is kleiner geworden door moduleerbare warmtepompen.

Regeling van de warmtepomp

Slimme programmatie

Net zoals bij een klassieke verwarmingsketel is ook bij warmtepompen een slimme programmatie belangrijk om onnodig energieverbruik te voorkomen. Zeker in combinatie met zonnepanelen kan er heel wat bespaard worden door de warmtepomp te laten werken op het moment dat er veel elektriciteit wordt opgewekt door de panelen.

Afhankelijk van het weer

Daarnaast zijn er standaard weersafhankelijke regelingen waarbij een sensor de buitentemperatuur meet om de warmtepomp te laten werken. Een mogelijke volgende ontwikkeling is dat de temperatuur niet langer gemeten wordt met een externe sensor, maar online wordt doorgegeven vanaf de server van de fabrikant.

Koelmiddel
Te verwachten valt dat ook koelmiddelen nog efficiënter zullen worden. Ook dat zal bijdragen tot de algemene energie-efficiëntie van een warmtepomp. 

 

Gebruik van de warmtepomp

Een voor de hand liggende, maar toch vaak onderschatte factor in de energie-efficiëntie van een warmtepomp is hoe je die gebruikt. Het systeem mag nog zo efficiënt zijn als maar kan, als je jouw thermostaat instelt op 25 °C in plaats van 20 °C, of bij wijze van spreken vijf douches per dag neemt, dan zal het energieverbruik logischerwijs hoger liggen.

Slimme sturing voor je warmtepomp

We stipten het eerder reeds aan: een warmtepomp kan ook slim worden aangestuurd, hetzij via de warmtepomp zelf, via een app van de fabrikant of binnen een smarthomesysteem dat meerdere toestellen en sensoren met elkaar verbindt.

Automatisch in- en uitschakelen

Dankzij slimme sturing kan de warmtepomp automatisch in- en uitschakelen op de meest gunstige momenten. Zo wordt er minder energie verspild en werkt het toestel enkel wanneer dat echt nodig is. Denk bijvoorbeeld aan het tijdelijk verlagen van de verwarming tijdens afwezigheid, of het net op tijd terug verhogen voor je thuiskomt.

Afstemmen op energietarieven

Met de opkomst van dynamische energietarieven (stroomprijzen die mee veranderen met de markt en per uur of zelfs per kwartier verschillen) is het interessant om de werking van de warmtepomp af te stemmen op momenten waarop de stroom goedkoper is. De sturing kan er dan voor zorgen dat er bijvoorbeeld extra warmte wordt geproduceerd tijdens daluren, of dat sanitair warm water net dan wordt opgewarmd. Zo verlaag je rechtstreeks je energiefactuur.

Integratie met zonnepanelen

Heb je zonnepanelen, dan kan een slimme sturing detecteren wanneer er een overschot aan zonne-energie beschikbaar is. In plaats van die stroom terug op het net te zetten, kan je die benutten om je boiler te verwarmen of een buffervat met warmte te vullen. Zo verhoog je je eigen verbruik en daalt je afhankelijkheid van het net.

Buffervat

Naast slimme sturing kan je het energieverbruik van een warmtepomp verder terugdringen door te kiezen voor een installatie met (goed geïsoleerd en gedimensioneerd) buffervat. Zo’n vat slaat warmte tijdelijk op, zodat de warmtepomp niet voortdurend hoeft in- en uit te schakelen. Dat zorgt niet alleen voor een stabielere werking en een lager verbruik, maar ook voor een langere levensduur van de installatie. Bovendien kan opgeslagen energie later worden benut op momenten dat de warmtevraag hoger ligt.

Voor sanitair warm water is het bovendien aangeraden om sowieso een voorraadvat met groter volume te voorzien, bijvoorbeeld 300 tot 400 liter. Door het water op een lagere temperatuur op te slaan, beperk je het verbruik van de warmtepomp en heb je toch voldoende voorraad voor piekmomenten, zoals ’s ochtends of ’s avonds wanneer meerdere gezinsleden tegelijk warm water gebruiken. Zo combineer je comfort met een energiezuinige werking.

Constante temperatuur

Een warmtepomp werkt het meest efficiënt wanneer ze in een stabiel regime kan draaien. Grote schommelingen in temperatuur zorgen ervoor dat de installatie telkens extra hard moet werken om de gewenste warmte opnieuw te bereiken, wat het energieverbruik opdrijft. Daarom is het belangrijk om temperatuurverschillen zoveel mogelijk te beperken en niet voortdurend handmatig de thermostaat te verstellen. Door de warmteafgifte gelijkmatig te houden, vermijd je piekbelastingen en verleng je bovendien de levensduur van je toestel.

Bij vloerverwarming is dit principe nog sterker van toepassing. Omdat de vloer traag opwarmt en afkoelt, is het minder zinvol om ’s nachts fors te verlagen en overdag weer hoog op te stoken. Het wordt dan ook aangeraden om het verschil tussen dag- en nachttemperatuur te beperken tot zo’n 2 °C. Bij strenge vorst is het zelfs beter om de temperatuur volledig constant te houden, zodat de warmtepomp niet telkens extra energie moet leveren om de ruimte terug op te warmen. Zo combineer je comfort met een lager energieverbruik.

Weerstand manueel bedienen

We haalden al eerder aan dat een warmtepomp meestal is uitgerust met een elektrische weerstand die automatisch bijspringt als back-up, wanneer de omgeving niet genoeg in warmte kan voorzien. Dat garandeert comfort, maar heeft als nadeel dat de weerstand relatief veel elektriciteit verbruikt, waardoor je energiefactuur kan oplopen.

Daarom kan het interessant zijn om deze functie niet automatisch te laten inschakelen, maar ze handmatig te activeren wanneer jij dat zelf nodig acht. Op die manier behoud je maximale controle: je beslist zelf in welke omstandigheden de weerstand mag bijspringen, en je vermijdt dat dit gebeurt op momenten waarop de warmtepomp eigenlijk nog voldoende efficiënt werkt.

Hoewel een technisch onderhoud van een warmtepomp niet wettelijk verplicht is, blijft het sterk aangeraden

Regelmatig onderhoud

Hoewel een technisch onderhoud van een warmtepomp momenteel niet wettelijk verplicht is, blijft het sterk aangeraden. Net zoals bij andere installaties zorgt regelmatig onderhoud ervoor dat de warmtepomp optimaal blijft presteren en minder energie verbruikt. Stof, vuil of slijtage van onderdelen kunnen de efficiëntie aantasten, waardoor het toestel harder moet werken en de energiekosten stijgen.

Een periodiek onderhoud – jaarlijks of halfjaarlijks, afhankelijk van het type en de intensiteit van het gebruik – verlengt bovendien de levensduur van de installatie en verkleint de kans op storingen. Heel wat fabrikanten of installateurs bieden hiervoor onderhoudscontracten aan, zodat je zeker bent van tijdige controles en kleine interventies nog vóór er grote problemen ontstaan.