Werking, geschiedenis, voor en nadelen van de warmtepomp.

Geschiedenis van de warmtepomp

De warmtepomp zoals we die nu kennen is voort gekomen uit de compressor koelmachine zoals die reeds sinds rond 1834 bestaat. Het idee om de koelmachine in te zetten als warmtebron voor verwarming van gebouwen werd voor het eerst in 1852 door Lord Kelvin geopperd. Belangstelling voor het idee was er toen niet.  De reeds bestaande koelmachines werkten goed, vooral in de door de koelmachines nieuw ontstane industrietak van de koelhuizen voor vlees en andere levensmiddelen. 

Natuurlijk was bekend dat de koelmachine naast koeling ook warmte produceerde, maar dat werd als een afvalproduct beschouwd.

Warmtepomp uit 1877
Warmtepomp uit 1877

Pas in 1877 werd in Zwitserland de eerste koelmachine als warmtebron toegepast om een gebouw te verwarmen.  Maar daarbij bleef het toen. Want pas in 1930 kwamen er in de USA koelmachines in omloop die ook als warmtebron konden dienen. En tijdens de 2e wereldoorlog werden er in Zwitserland dan nog eens totaal 35 machines gebouwd.  Speciaal bedoeld om er een een even groot aantal gebouwen mee te kunnen verwarmen. Daaronder ook het raadhuis van Zürich. Die bewuste warmtepomp, gebouwd door Escher Wyss, is daar tot 2001 in bedrijf geweest!

Werking van de warmtepomp

(De koelmachine/koelkast/vriezer/airco werken allemaal op precies dezelfde manier.)

Feitelijk bestaat de warmtepomp uit 2 gescheiden processen die aan elkaar gekoppeld worden.

Compressie-condensor proces

Het ene proces is het onder druk brengen (comprimeren) van een gas middels een compressor. Daarbij wordt het gas zo ver gecomprimeerd dat het vloeibaar wordt. Bij dat comprimeren komt warmte vrij (vergelijk een fietspomp, die warm wordt als je de band oppompt). Om die warmte te kunnen gebruiken wordt het vloeibare gas door een warmtewisselaar geleid waar het een deel van de warmte kan afstaan aan b.v. een andere vloeistof, meestal water, dat dan weer voor verwarming wordt gebruikt. Nadat het vloeibare gas door deze warmtewisselaar (condensor) is gelopen, wordt het 2e proces begonnen. 

Verdamper proces

Het vloeibare gas wordt door een nauwe opening (venturie, sproeier) geperst en komt vervolgens in een veel grotere ruimte. Eigenlijk in een veel wijdere buis. Het vloeibare gas verdampt hier heel snel en wordt weer een gas. Hiervoor is warmte nodig, de verdampingswarmte. Die is nodig is om de vloeistof weer in gas om te zetten. Dat proces gaat héél snel, en daarom wordt de warmte feitelijk aan de nog warme vloeistof zelf onttrokken, die dan sterk afkoelt. (Vergelijk een spuitbus met b.v. aanstekergas, die als je een aansteker vult, zelf steenkoud wordt).

Werking warmtepomp
Werking warmtepomp

Het resulterende  gas is nu ijskoud en wordt door een 2e warmtewisselaar (verdamper) geleid, waar het weer warmte kan opnemen uit b.v. de lucht, uit grondwater of uit de grond zelf. Nadat het gas die verdamper is gepasseerd wordt het weer wat opgewarmde gas naar de compressor gebracht en wordt het opnieuw onder druk vloeibaar gemaakt. Enzovoorts.

Voor de compressor is energie (stroom) nodig, die de elektromotor van de compressor aandrijft. Omdat het koude gas warmte opneemt uit de 2e warmtewisselaar (verdamper), is de in de eerste warmtewisselaar (condensor) afgegeven warmte dus de optel-som van de warmte uit de compressor en van de opgenomen warmte uit de verdamper. Daarmee “pomp” je dus als het ware de warmte van buiten naar een hogere temperatuur binnen. Vandaar de naam warmtepomp.

Op die manier gebruik je dus een beetje energie (compressor) om méér energie van buiten te halen en binnen op een hogere temperatuur te kunnen gebruiken. 

Daarmee lijkt dit een energiezuinige methode om je huis te kunnen verwarmen. 

Maar…

“Elk voordeel heb z’n nadeel” Dat geldt zeker voor de warmtepomp. 

Want met alleen die warmtepomp ben je er nog lang niet. Er aan vast hangt nog een hele installatie, die ervoor moet zorgen dat die warmte eerst wordt opgeslagen (boiler/voorraadvat) en vervolgens wordt rondgepompt in de woning. Daar is ook weer energie voor nodig. Heb je een brine/water warmtepomp dan is er ook pomp-energie nodig om de brine rond te pompen tussen de grond/het grondwater en de condensor van de warmtepomp. Al die energie plus het voortdurende verlies van warmte uit het boilervat worden niet meegerekend in het mooie COP getal (rendementsgetal) van de warmtepomp die u heeft aangeschaft. Die energie levert niets op maar u betaalt het wel.

Daarbij komt dat een warmtepomp altijd het beste werkt als het temperatuurverschil tussen buiten en binnen (de afgegeven warmte) klein is. Naarmate het groter wordt, b.v. wanneer de boiler op 60 graden gehouden wordt i.p.v. 35 graden, maar ook als de buitentemperatuur lager wordt bij dezelfde binnentemperatuur, neemt de werkelijke COP/het rendement af. 

De warmtepompboiler

Daarbij is vooral de boiler een grote boosdoener. Door zijn formaat, heel vaak zelfs 500 liter, is het warmteverlies daar erg groot. Hoe groot vindt u b.v. hier. Dat er zo’n boiler/voorraadvat moet zijn komt omdat de warmtepomp zelf moeilijk regelbaar is. Je kunt de compressor eigenlijk alleen maar aan of uit zetten. Langzamer laten lopen heeft geen zin. De compressie is dan onvoldoende om het gas tot vloeisof te comprimeren. Sneller laten lopen heeft ook geen zin, omdat zelfs al wordt er meer vloeisof door de sproeier naar de verdamper geperst, die verdamper dan toch niet méér warmte van buiten kan opnemen en dus het rendement dan snel zakt. 

Flamco warmtepomp

Daar komt nog bij dat een warmtepomp na inschakelen niet onmiddellijk voldoende warmte ter beschikking heeft om uw huis te kunnen verwarmen. Die boiler is dus ook nodig om dat op te kunnen vangen. En in het winterseizoen bij hopelijk wat (gunstiger) hogere temperaturen overdag alvast genoeg warm water klaar te zetten om na invallen van de duisternis uw huis mee te kunnen verwarmen. 

Lucht-water warmtepomp

Heeft u een lucht/water warmtepomp, dan zit er een stevige ventilator in de buitenunit. Die vraagt ook om stroom. Tevens moet die buitenunit bij lagere temperaturen, onder 10 graden, regelmatig ontdooid worden. Eenvoudig omdat anders het vocht uit de lucht op de verdamper bevriest en deze dan niet meer werkt… Daarvoor worden verschillende methodes toegepast , die allemaal energie (extra stroom) kosten maar niets opleveren.

Al die facetten bij elkaar zorgen ervoor dat het rendement van zo’n warmtepomp uiteindelijk een stuk lager komt te liggen dan helaas al te vaak wordt voorgespiegeld.

De warmtepomp als CV

In bijna alle gevallen wordt de warmtepomp ingezet als centrale verwarming voor het hele huis. Meestal ook nog als centrale warm water voorziening voor badkamer en keuken. Dat laatste is sowieso geen goed idee omdat je dan altijd de boiler van de warmtepomp ook als boiler voor je warme douche gebruikt. De temperatuur van de boiler moet dan minimaal 60 graden zijn. En dus is het warmteverlies het hele jaar door, ook in de zomer, nog eens een stuk groter dan wanneer je hem alleen voor de vloerverwarming op 35 graden kunt houden. Want in de zomer kun je de warmtepomp dan uit zetten en het warm water bv. met een doorstromer bereiden.

Nu is het hele idee van centrale verwarming in termen van zuinig omgaan met energie eigenlijk helemaal niet zo’n goed idee. Want waarom zou je ruimtes die je in huis niet of nauwelijks gebruikt steeds warm willen houden? Natuurlijk, je kunt de verwarmingen van die ruimtes dicht draaien. Maar dat bespaart nauwelijks op stookkosten omdat die grote boiler dan gewoon nog meer verlies oplevert, dan als u het water daarin gebruikt wanneer het beschikbaar is. En dat is in een warmtepomp systeem nu eenmaal altijd beschikbaar. 

Kortom, een warmtepomp is altijd hele grote investering. Wilt u er voor kiezen? Dan is het belangrijk om te weten waarvoor u kiest.