Hoe werkt een warmtepomp? De techniek simpel uitgelegd
Vraag de gratis checklist aanHoe werkt een warmtepomp
Wil je begrijpen hoe een warmtepomp uit koude buitenlucht toch je huis warm krijgt? Dat is een logische vraag, want het voelt als toveren. Het is het niet: een warmtepomp maakt geen warmte, hij verplaatst warmte die er al is, van buiten naar binnen. Het kernvoordeel zit in het rendement. Met 1 kWh stroom pompt een goed toestel 3 tot 4 kWh warmte je huis in, omdat de stroom alleen een compressor aandrijft en niet zelf de warmte hoeft te maken. In dit kennisartikel lees je hoe die kringloop met een koudemiddel werkt, wat de vier hoofddelen doen, waar de warmte vandaan komt en waarom het rendement daalt als het buiten kouder wordt.
Waarom 1 kWh stroom 3 tot 4 kWh warmte oplevert
Een cv-ketel of een elektrische kachel zet stroom of gas rechtstreeks om in warmte: 1 kWh erin, hooguit 1 kWh eruit. Een warmtepomp werkt anders. Hij gebruikt stroom om warmte op te pompen van een lage naar een hoge temperatuur, net zoals een koelkast warmte uit de binnenkant naar de achterkant pompt. Draai die koelkast om en je hebt het principe te pakken. Omdat de stroom alleen de pomp aandrijft en het overgrote deel van de warmte gratis uit de lucht of de bodem komt, krijg je er meer warmte uit dan je aan stroom erin stopt. Die verhouding heet de COP; bij een lucht-waterwarmtepomp ligt die op een normale dag rond de 3,5 tot 4,5.
De vier hoofddelen van de kringloop
Binnen in het toestel zit een gesloten leiding met een koudemiddel dat rondgepompt wordt. Op die ronde komt het langs vier onderdelen die samen het echte werk doen:
1. De verdamper. Hier neemt het koude koudemiddel warmte op uit de buitenlucht of de bodem en verdampt daardoor tot gas. 2. De compressor. Die perst het gas samen. Door de druk op te voeren stijgt de temperatuur van het gas fors, tot ver boven de temperatuur die je in je radiatoren wilt. 3. De condensor. Hier geeft het hete gas zijn warmte af aan het water van je verwarming en condenseert weer tot vloeistof. 4. Het expansieventiel. Dat laat de druk in één klap zakken, waardoor het koudemiddel sterk afkoelt en klaar is om in de verdamper opnieuw warmte op te nemen.
Daarna begint de ronde opnieuw. De compressor is het enige deel dat stroom vraagt; de rest is een slim spel met druk en temperatuur.
Wat het koudemiddel precies doet
De truc zit in de stof die rondgaat. Een koudemiddel kookt bij een heel lage temperatuur, sommige types al rond de min 40 graden. Daardoor kan het zelfs uit lucht van min 5 of min 10 graden nog warmte opnemen en verdampen. Het gaat om de faseovergang: als een vloeistof verdampt neemt hij veel warmte op, en als een gas condenseert geeft hij die warmte weer af. Een warmtepomp buit dat verschijnsel uit door het koudemiddel aan de koude kant te laten verdampen en aan de warme kant te laten condenseren. Moderne toestellen gebruiken vaak propaan (R290) of R32 als koudemiddel.
Waar de warmte vandaan komt
De warmte die je huis in gaat, wordt aan de buitenkant opgehaald. Daar zijn drie bronnen voor:
- Buitenlucht, bij een lucht-waterwarmtepomp. Dit is de meest voorkomende bron in Nederland; hoe dat toestel werkt staat op de sibling-pagina over de lucht-waterwarmtepomp. - De bodem, bij een grondgebonden warmtepomp. Op enkele meters diepte is de bodem het hele jaar rond de 10 graden, dus daar is de bron stabieler dan lucht. - Water of ventilatielucht, bij speciale uitvoeringen.
Hoe stabieler en warmer de bron, hoe minder de compressor hoeft te knijpen en hoe hoger het rendement.
Van de kringloop naar je radiatoren
De warmte die de condensor afgeeft, gaat naar het water van je afgiftesysteem: vloerverwarming, lage-temperatuurradiatoren of soms een buffervat. Hier zit een belangrijk verschil met een cv-ketel. Een ketel stookt je water moeiteloos naar 70 of 80 graden, maar een warmtepomp werkt het zuinigst bij een lage aanvoertemperatuur van 30 tot 40 graden. Hoe lager die temperatuur, hoe kleiner het verschil dat de compressor moet overbruggen en hoe hoger het rendement. Daarom hoort bij een warmtepomp bijna altijd een ruim afgiftesysteem. Hoeveel je met een lagere aanvoer wint, staat op de pagina over de aanvoertemperatuur.
Waarom het rendement daalt in de kou
Het rendement is geen vast getal. Hoe groter het verschil tussen de koude buitenbron en het warme cv-water, hoe harder de compressor moet werken. Op een zachte dag van 7 graden buiten en 35 graden aanvoer haalt een toestel makkelijk een COP van 4,5. Vriest het min 7 graden en vraag je 45 graden aanvoer, dan zakt diezelfde COP richting 2,5. Over een heel stookseizoen gemiddeld noemen we dat de SCOP; een moderne lucht-waterwarmtepomp haalt een SCOP van ongeveer 3,5 tot 4,5. Het verschil tussen die twee getallen leg ik uit op de pagina over de COP.
De kringloop in één tabel
Onderstaande tabel zet de vier stappen naast elkaar, zodat je ziet waar de temperatuur omhoog en omlaag gaat.
| Onderdeel | Wat gebeurt er | Toestand koudemiddel | Temperatuur |
|---|---|---|---|
| Verdamper | Neemt warmte op uit bron | Vloeistof wordt gas | Laag, ca. -10 tot 5 °C |
| Compressor | Perst gas samen | Gas onder hoge druk | Stijgt naar 60-90 °C |
| Condensor | Geeft warmte af aan cv-water | Gas wordt vloeistof | Hoog, 35-55 °C |
| Expansieventiel | Laat druk zakken | Vloeistof koelt af | Daalt weer sterk |
Een praktijkobservatie
In de praktijk zie ik dat mensen een warmtepomp beoordelen op de koudste week van het jaar, terwijl die week maar een klein deel van het seizoen is. Bij een tussenwoning van ongeveer 120 vierkante meter reken ik met een gemiddelde SCOP rond de 4. Dat betekent dat het huis over het jaar met een kwart van de energie wordt verwarmd die een gasketel aan primaire energie zou vragen. Een veelgemaakte fout is de aanvoertemperatuur te hoog instellen uit gewoonte; elke graad die je onnodig hoger stookt, kost je rendement.
Past een warmtepomp bij jóuw woning?
Of een warmtepomp geschikt is en welk vermogen je nodig hebt, blijkt uit een warmteverliesberekening van je woning. Dat doen we in een onafhankelijk energieadvies, met een concreet plan als resultaat.
Vraag je energieadvies aan · €250Veelgestelde vragen
Werkt een warmtepomp ook bij vorst?
Ja. Het koudemiddel verdampt al bij temperaturen ver onder nul, dus zelfs bij min 10 graden haalt een lucht-waterwarmtepomp nog warmte uit de lucht. Het rendement zakt dan wel, omdat de compressor een groter temperatuurverschil moet overbruggen.
Maakt een warmtepomp zelf warmte?
Nee, en dat is juist de kracht. Hij verplaatst bestaande warmte van buiten naar binnen en pompt die naar een bruikbaar niveau. Daardoor krijg je meer warmte uit je stroom dan bij een toestel dat warmte rechtstreeks opwekt.
Wat zijn de nadelen van een warmtepomp?
Hij werkt op lage temperatuur, dus je huis moet de warmte vasthouden en je afgiftesysteem moet groot genoeg zijn. De buitenunit maakt geluid en vraagt een plek die binnen de norm op de erfgrens blijft. En het rendement zakt als het buiten kouder wordt, precies wanneer de warmtevraag piekt. Geen van die punten is onoverkomelijk, maar ze vragen wel voorbereiding.
De complete warmtepomp-checklist
In elf punten zie je of jouw woning klaar is voor een warmtepomp: isolatie, afgifte, plek voor de unit, subsidie en meer. Laat je e-mail achter, dan sturen we de checklist toe.