artikel

Uitvoeringsvormen van warmtepompen

klimaattechniek

Warmtepompen zijn in te delen naar hun type aandrijving en bron. De compressor van een warmtepomp kan elektrisch en met een gasmotor worden aangedreven. De energie voor de pomp kan worden gewonnen uit lucht, water of bodem.

Uitvoeringsvormen van warmtepompen

De compressor van een warmtepomp kan elektrisch en met een gasmotor worden aangedreven.

 

Opwekkingsrendement

In tabel 1 staan de opwekkingsrendementen, afhankelijk van:

  • het type bron;
  • de mediumtemperatuur;
  • de wijze van aandrijven.

 

In deze tabel zijn de mediumtemperaturen als volgt bepaald:

  • ZLT: zeer lage temperatuur: aanvoertemperatuur < 35 °C;
  • LT: lage temperatuur: 35 °C > aanvoertemperatuur < 45 °C;
  • MT: middentemperatuur: 45 °C > aanvoertemperatuur < 55 °C.

 

Warmtepompen Opwekkingsrendement
Bronnen [typebron] Temperatuurniveau van warmtevragers [typeafgifte]
ZLT LT MT
Type brandstof [typebrandstof]
Elektrisch Gas Elektrisch Gas Elektrisch Gas
Bodem/buitenlucht 3,4 · ηel 1,6 3,1 · ηel 1,5 2,8 · ηel 1,4
Warmte uit retour/afvoerlucht 6,1 · ηel 2,6 5,1 · ηel 2,2 4,4 · ηel 2,0
Grondwater/aquifer 4,7 · ηel 2,1 4,2 · ηel 1,9 3,6 · ηel 1,8
Oppervlaktewater 4,1 · ηel 1,9 3,7 · ηel 1,8 3,3 · ηel 1,7

Tabel 1: Opwekkingsrendementen van warmtepompen. Bron: ISSO-publicatie 75.1.

Landelijk elektrische rendement

Het landelijke elektrische rendement ηel bedraagt hierin 0,39. Als we de factor 0,39 toepassen voor de elektrisch aangedreven warmtepompen, dan scoren de met een gasmotor aangedreven warmtepompen gemiddeld 15% beter op het gebruik van fossiele (primaire) energie.

 

Indeling warmtepompen naar type bron

In de aanduiding van een warmtepomptype wordt steeds eerst het medium van de bron genoemd en daarna het medium van het afgiftesysteem:

We onderscheiden vier types:

  1. lucht-luchtwarmtepomp
  2. lucht-waterwarmtepomp
  3. water-waterwarmtepomp
  4. bodem-waterwarmtepomp

 

Lucht-luchtwarmtepomp

De lucht-luchtwarmtepomp onttrekt warmte aan de buitenlucht. Deze warmte wordt binnen afgestaan in een binnenunit (directe-expansie-unit) met een warmtewisselaar, een ventilator en een regeling, waarmee ventilatietoevoerlucht wordt gekoeld en/of verwarmd. Indien uitgevoerd als driepijpssysteem, kunnen ze binnen een gebouw tegelijkertijd koelen en verwarmen. Dit kan van toepassing zijn bij grote gebouwen met een uitgesproken noord-zuidoriëntatie, op basis van een VRF (variable refrigerant flow)-systeem. Hierbij kan de hoeveelheid koudemiddel binnen een systeem variëren.

 

Lucht-waterwarmtepomp

Bij een lucht-waterwarmtepomp is lucht de bron voor de warmtepomp. Meestal is dit buitenlucht, waarbij een condensor buiten moet worden opgesteld. Er zijn ook typen die warmte uit de afgezogen ventilatielucht halen, beter bekend als ventilatiewarmtepomp. Deze zijn geschikt voor woningen en utiliteit.

Een belangrijk aspect van de warmtepomp op buitenlucht is dat de COP sterk afhankelijk is van de buitenluchttemperatuur. Deze is over het algemeen lager dan de bodemtemperatuur. Een luchtwarmtepomp heeft daardoor een lagere COP dan een bodemwarmtepomp. Daar staat tegenover dat de luchtwarmtepomp veel goedkoper is, omdat we geen dure bron hoeven te maken.

Bij lage buitentemperaturen gaat waterdamp uit de lucht bevriezen op de condensor, waardoor we deze regelmatig moeten ontdooien. Dit kost elektrische energie, wat ten koste gaat van de COP. Dit type warmtepomp is wel heel geschikt voor het verwarmen of koelen van ventilatielucht, al dan niet gelijktijdig. Wanneer we de afgezogen lucht als bron gebruiken, is de COP hoger dan wanneer we de buitenlucht als bron gebruiken.

 

Water-waterwarmtepomp

Bij een water-waterwarmtepomp is water de bron voor de warmtepomp. Dit kan bijvoorbeeld oppervlaktewater zijn. Het oppervlaktewater wordt via een warmtewisselaar geleid. We kunnen het water niet rechtstreeks op de warmtepomp aansluiten, omdat oppervlaktewater zuurstofrijk is. Gebruik van oppervlaktewater is goed mogelijk, als er ruim voldoende water aanwezig is.

 

Bodem-waterwarmtepomp

Een bodem-waterwarmtepomp maakt gebruik van warmte uit de bodem. Hiervoor zijn verschillende typen bodemopslagsystemen voorhanden. In de praktijk spreken we dan van warmte-koudeopslagsystemen.

 

Warmte-afgiftesystemen bij warmtepompen

Warmtepompen kunnen een temperatuur tot ongeveer 55 °C produceren, maar in de praktijk levert een temperatuur van ongeveer 45 °C een hogere COP op. Bij gebruik van een warmtepomp zal dus altijd sprake zijn van LTV-systemen. LTV staat voor lagetemperatuurverwarming. Een LTV-systeem dient voor het:

  • voorverwarmen van lucht, meestal voor ventilatie;
  • verwarmen van cv-water, voor bijvoorbeeld vloer- en wandverwarming of LTV-systemen zoals extra grote radiatoren;
  • voorverwarmen van warm tapwater. Hieraan wordt meestal een hogere temperatuureis gesteld van ongeveer 60 °C. Daarom moeten we naverwarmen met een elektrisch element of cv-ketel.

 

Ontwerptemperatuur bij piekbelasting

Het is verstandig om bij het ontwerpen van een installatie uit te gaan van een ontwerptemperatuur van bijvoorbeeld 50/40 °C. Deze temperatuur zal de warmtepomp moeten leveren tijdens de piekbelasting. Het grootste gedeelte van het jaar zal de temperatuur in deellast lager liggen, zodat dan de hoogste COP wordt bereikt.

 

Meer kennisartikelen over klimaattechniek

Dit kennisartikel komt uit hoofdstuk 4: Warmtepompen en warmte-koudeopslagsystemen van de Vakbase W-installatie, het digitale naslagwerk van gawalo.nl over klimaattechniek

De Vakbase W-installatie bestaat uit twee onderdelen: Klimaatbeheersing 1 bevat informatie over de theorie en praktijktoepassingen van warmtetechnieken en Klimaatbeheersing 2 behandelt luchtbehandeling, ventilatie en koeling.

Abonnees van Gawalo kunnen gratis gebruikmaken van de Vakbase W-installatie.

Reageer op dit artikel