Soorten warmtepompen

Warmtepompen onttrekken warmte aan de onmiddellijke omgeving: thermische warmte uit de lucht of geothermische warmte uit de grond of het grond- of oppervlaktewater. Ze geven die warmte af aan het water van je verwarmingssysteem of in de vorm van warme lucht.

Warmtepompen kunnen worden ingedeeld:

Al deze types warmtepompen kunnen op de klassieke manier werken (zie werking), maar kunnen ook gecombineerd worden met andere energiebronnen of -systemen. In dat laatste geval spreken we van hybride systemen.

I. Warmtepompen volgens energiebron en afgiftesysteem

1. Grond-waterwarmtepomp

Grond-waterwarmtepompen maken gebruik van geothermie ofwel de grondwarmte. Die temperatuur is constanter dan de luchttemperatuur omdat ze deels afhankelijk is van de temperatuur van de aardkern (magma). Door die stabielere temperaturen hebben grond-waterwarmtepompen hogere aanvoertemperaturen en kennen ze kleinere brontemperatuurschommelingen dan systemen op basis van lucht.

We onderscheiden warmtepompen met een verticaal en een horizontaal captatienetwerk. Dit netwerk bestaat uit een buizen- of slangenstelsel dat gevuld wordt met water en een antivriesmiddel. Deze vloeistof wordt over de verdamper van de warmtepomp geleid (zie werking van een warmtepomp).

Verticaal captatienet

Het verticale captatienetwerk (ook verticale warmtecollector genoemd) bestaat uit aardsondes die verticaal in de grond worden gebracht. De dimensionering (diepte) is afhankelijk van de samenstelling van de grond, de isolatiegraad van de woning en het vermogen van de warmtepomp. Afhankelijk van de ligging dient er gekeken worden of een vergunning nodig is of niet. Voor het grootste deel van Vlaanderen zullen voor boringen die minder diep zijn dan 150m niet langer vergunningsplichtig zijn. Indien je wilt weten of deze versoepeling in de wetgeving ook geldt voor jouw project raden we om deze database te raadplegen: https://www.dov.vlaanderen.be/rubriek55/. Je tikt er het adres in van waar de boringen moeten worden uitgevoerd en je krijgt het dieptecriterium te zien. De dimensionering van het captatiesysteem wordt berekend door specialisten. Grond-waterwarmtepompen met een verticaal netwerk hebben een ontzettend hoog rendement (de gemiddelde opbrengst is 50 watt per verticale meter) en er is minder oppervlakte voor nodig dan voor een horizontaal captatienet. Omdat ze de warmte van diep uit de grond capteren zijn ze ook minder onderhevig aan brontemperatuurschommelingen dan andere systemen. En een derde voordeel van een verticaal captatienet is dat het frisse water (+/- 10 °C) in de zomer kan worden gebruikt om aan 'free-cooling' te doen. Daartegenover staat dat de installatie duurder is.

Horizontaal captatienet

Het horizontale captatienetwerk (ook horizontale warmtecollector genoemd) wordt horizontaal op minstens 1 meter diepte geplaatst. Er is hiervoor een vrij grote oppervlakte nodig, afhankelijk van het vermogen van de warmtepomp, de isolatiegraad van de woning en het afgiftesysteem. Ook hier is een juiste dimensionering van het allerhoogste belang en speelt de samenstelling van de grond een rol bij de bepaling van de diepte en de dimensionering. Omdat de temperaturen aan de aardoppervlakte meer variëren, ligt het rendement lager dan bij een verticaal captatienet en zijn de brontemperatuurschommelingen groter. Maar een grond-waterwarmtepomp met horizontaal captatienetwerk heeft nog altijd een aanzienlijk hoger rendement en lager verbruik dan een warmtepompsysteem op basis van lucht. Ook worden er hogere afgiftetemperaturen bereikt, waardoor meestal ook aansluiting op bestaande verwarmingssystemen mogelijk is, hoewel de combinatie met een vloerverwarming of ventiloconvectoren de beste resultaten levert. De installatiekosten liggen wel hoger en bij renovaties of een reeds aangelegde tuin is het installeren van een horizontaal captatienetwerk niet altijd mogelijk.

2. Water-waterwarmtepomp

De werking van een (grond)water-waterwarmtepomp is vergelijkbaar met die van een grond-waterwarmtepomp met een verticaal netwerk. Veel warmtepompen zijn dan ook geschikt voor toepassingen met zowel grondwater als grond als warmtebron. Hier wordt het grondwater rechtstreeks opgepompt en naar de verdamper van de warmtepomp geleid waar het zijn temperatuur aan de verwarmingsinstallatie afgeeft. Grondwater heeft net als de grond door de geothermie een vrij stabiele temperatuur. Een water-waterwarmtepomp maakt gebruik van een dieptepomp om het grondwater uit de grond te pompen en een lozingsput om het gebruikte water terug te voeren naar de grond. Via de verdamper van de warmtepomp wordt warmte onttrokken aan het opgepompte water en overgezet op het water van het verwarmingssysteem (centrale verwarming, wand- of vloerverwarming) en de warmwaterproductie. Omdat de temperatuur van het grondwater vrij stabiel is, heeft dit soort pompen een erg hoog rendement. Wel dien je erover te waken dat het afkalven van de boorput na verloop van tijd kosten kan genereren en dat het debiet van de waterput voldoende moet zijn om er het nodige vermogen aan te kunnen onttrekken.

3. Lucht-waterwarmtepomp

Lucht-waterwarmtepompen recupereren de thermische warmte uit de lucht en zetten die over op het water van het verwarmingssysteem. De COP van dit type pompen is afhankelijk van de luchttemperatuur en het type lucht-waterwarmtepomp. Er zijn immers tal van soorten lucht-waterwarmtepompen op de markt beschikbaar met sterk variërende seizoenprestaties. Hun relatief lage installatiekost t.o.v. bv. grond-waterwarmtepompen danken ze aan het feit dat er bij lucht-waterwarmtepompen geen uitgebreid captatienetwerk aan te pas komt: de koelvloeistof in de warmtewisselaar of verdamper staat rechtstreeks in contact met de lucht. Rond de 0°C buitentemperatuur zal de waterdamp bevriezen, maar de warmtepomp draait zijn cyclus op geregelde tijdstippen om en maakt de verdamper zo ijsvrij. In renovaties wordt dit type warmtepomp vaak toegepast in combinatie met een hoogrendements- of condensatieketel als bijverwarming. In periodes waarin een hoger vermogen of een hogere afgifte-temperatuur nodig is of bij een specifieke buitentemperatuur, neemt de ketel het dan over. In lage-energiewoningen is geen combinatie met een ketel nodig. Ook systemen die de afgevoerde lucht van mechanische ventilatiesystemen recupereren werken volgens dit principe.

4. Lucht-luchtwarmtepomp

Dit soort warmtepompen werkt volgens hetzelfde systeem als lucht-waterwarmtepompen. Het verschil is dat ze de gewonnen warmte als warme lucht de te verwarmen ruimtes inblazen. Dit soort warmtepompen wordt dan ook gebruikt in situaties waar een verwarmingssysteem met circulerend water niet mogelijk of wenselijk is of als bijverwarming voor bijvoorbeeld onverwarmde ruimtes waar een uitbreiding van de centrale verwarming niet mogelijk is of te duur zou uitvallen.

5. Warmtepompboiler

Er zijn ook warmtepompen specifiek bedoeld voor de verwarming van sanitair water. Een warmtepompboiler is een systeem dat onverwarmde binnen- of buitenlucht met of zonder luchtkanalen recupereert als energiebron om het sanitair water te verwarmen. Men kan een warmtepompboiler opstellen in een kelder of koppelen aan een mechanisch ventilatiesysteem waar het de restwarmte uit de afgevoerde lucht recupereert. Op de markt zijn er ook warmtepompboiler- splitsystemen, waarbij men apart een buitentoestel en binnen een boiler plaatst. Als het rendement van de warmtepomp afneemt, kan er worden overgeschakeld op een bijverwarming met een gas- of stookolieketel. De combinatie van een warmtepompboiler met thermische zonnecollectoren kan een extra energiebesparing opleveren. Het verbruik van warmtepompboilers ligt ongeveer drie keer lager dan dat van klassieke elektrische boilers. Bij renovatie is dit een ideale manier om te besparen op de energiefactuur.

II. Warmtepompen op basis van hun toepassing

a. De primaire toepassing van klassieke warmtepompen is ruimteverwarming (rechtstreeks of via vloer- en/of wandverwarming.)

b. Daarnaast bestaan er warmtepompen die specifiek bedoeld zijn voor de verwarming van sanitair water. Een warmtepompboiler is een systeem dat in een onverwarmde ruimte met restwarmte, zoals een kelder, wordt opgesteld of gekoppeld wordt aan een mechanisch ventilatiesysteem waar het warmte uit de afgevoerde lucht recupereert en versterkt om het sanitair water te verwarmen. Als het rendement van de warmtepomp te zwak wordt, wordt overgeschakeld op een klassiek boilersysteem. Het verbruik van warmtepompboilers ligt ongeveer drie keer lager dan dat van klassieke elektrische boilers.

c. Veel modellen op de markt combineren de functie ruimteverwarming met de functie verwarming van sanitair warm water. We spreken in dit geval van combisystemen.

Voor meer info, zie toepassingen.

III. Hybride systemen

Hybride systemen combineren de technologie van de warmtepomp met andere energiebronnen of - systemen.

Vaak gaat het dan om de combinatie van een warmtepomp met een verwarmingsketel op basis van een klassieke fossiele brandstof (gas of mazout bv.) waarbij de ketel functioneert als bijverwarming wanneer het rendement van de warmtepomp te laag ligt of waar de gasketel de verwarming van het sanitair water voor zijn rekening neemt.

Er bestaan ook hybride systemen waarbij de warmtepomp gecombineerd wordt met andere hernieuwbare energiebronnen. Zo zijn er modellen die worden aangesloten op thermische zonnecollectoren en dus de werking van een warmtepomp en een zonneboiler combineren.

Nieuw is een warmtepompsysteem dat bestaat uit een ingegraven ijsreservoir gevuld met 10 kubieke meter water in combinatie met een op het dak geïnstalleerde zonnecollector. Wanneer het systeem warmte aan het water onttrekt, benut het eerst de warmte die de zonnecollector opvangt. Hoe kouder het buiten wordt, hoe meer gebruik wordt gemaakt van het water in het reservoir. Eén liter ijswater levert de hoeveelheid warmte die nodig is om 1 liter water op te warmen tot 80 °C.

Een andere nieuwigheid is dat de hybride warmtepomp kan aangestuurd worden op basis van de energieprijzen: bij een dalende gasprijs en een stijgende elektriciteitsprijs wordt er dan meer met gas verwarmd en vice versa.