Zoektocht op het internet
Je hoort veel verhalen over warmtepompen. Zeker met de koude periode zijn de verhalen niet altijd positief. Ik was benieuwd waardoor dit komt, zijn het sprookjes, is het onbekendheid met nieuwe technieken. Ik ging op zoek.
Je vindt veel verhalen over warmtepompen op allerlei websites. Veel informatie is heel technisch, ook leuk maar daar was ik nu niet naar op zoek. Ik wil simpelweg weten hoe goed een warmtepomp werkt en waar die werking vanaf hangt.
Vaak vond ik een grafiekje (zie onder). Er stond nooit een bronvermelding bij, maar blijkbaar is dit de enige grafiek, dus iedereen neemt hem over. Als je naar die grafiek kijkt dan zie je iets geks. De afstanden tussen de lijnen zijn zeer onregelmatig. Je zou continuïteit verwachten. Het lijkt er op dat allerlei meetdata onder verschillende omstandigheden bij elkaar gezet is.
COP staat voor 'Coëfficiënt of Performance' en geeft de verhouding aan tussen het energieverbruik van de warmtepomp en het verwarmend vermogen daarvan. Een warmtepomp is een mooi stukje techniek waarmee meer warmte wordt opgewekt dan er elektrisch wordt ingestopt. Dit kan omdat, zelfs uit koude buitenlucht, ook nog warmte wordt gehaald. De COP is meestal een getal tussen 2 en 7. Je stopt 1 kWh elektrische energie in de warmtepomp en er komt tussen 2 en 7 kWh aan warmte uit!
Theoretische COP
Soms is wat natuurkunde wel fijn. Met die natuurkunde kun je uitrekenen wat voor een COP een ideale warmtepomp maximaal kan hebben. De formule is helemaal niet zo ingewikkeld:
COPmax = (Tw + 273)/(Tw - Tl)
waarbij:
- COPmax: de theoretisch maximaal haalbare COP;
- Tw: temperatuur van het water waarmee verwarmd wordt;
- Tl: temperatuur van de buitenlucht waar de warmte uitgehaald wordt.
Om de grafiek hierboven te beoordelen heb ik alle lijnen uit de grafiek ingevuld in de formule. Je ziet dan dat de COP in de grafiek lager is dan de COPmax uit de formule. Dat is logisch. Vervolgens bereken ik een rendement door de COP uit de grafiek te delen door de maximale COP. Je krijgt dan de volgende grafiek.
Uit deze grafiek lees ik dat een warmtepomp gemiddeld 38% van de werking heeft die hij theoretisch kan halen. Bij hele hoge COPmax-waarden wordt het rendement minder. Blijkbaar heeft ons technisch know-how het lastig om de mogelijkheden van de natuurkunde bij te houden.
Praktische COP
Hoewel de details van de op internet gevonden grafiek niet echt vertrouwen wekken, kun je toch zekerheid ontlenen aan het middelen over alle meetwaarden. Het is dan niet erg als er wat onnauwkeurigheden in zitten. Daarnaast heb ik de COP waarden van enige echte warmtepompen met de grafiek vergeleken en dat past best wel.
Mijn conclusie is dat warmtepomp op dit moment ca. 40% rendement halen van wat warmtepompen theoretisch (natuurkundig berekend) maximaal kunnen presteren. Ofwel de COP is 40% van wat onder die omstandigheden theoretisch mogelijk zou zijn.
Een andere conclusie moet dan ook zijn dat er nog steeds technische ontwikkelingen mogelijk zijn voor verdere verbetering. We zullen die verbeteringen uiteraard op deze website voor je volgen. Voor nu gaan we uit van die 40%.
Terug naar de praktijk
We kunnen nu voor alle omstandigheden (redelijk) betrouwbaar de COP van een moderne warmtepomp berekenen. Je hebt hiervoor alleen de buitentemperatuur en de temperatuur van het water in je verwarmingssysteem nodig.
Ik ga een grafiekje maken voor 3 situaties:
- vloerverwarming (Tw : 30 °C);
- lage temperatuur-radiatoren (Tw : 45 °C);
- normale radiatoren (Tw : 60 °C).
In de grafiek zie je de COP bij de buitentemperatuur (Tl °C).
De gemiddelde temperatuur in Nederland is ca. 10 °C. De gemiddelde COP is daarmee 6 bij vloerverwarming en 2,7 bij normale radiatoren.
Seizoensgemiddelde COP ofwel SCOP
De COP is afhankelijk van de buitenluchttemperatuur en je verwarmingssysteem. Dan nemen we ook de volgende stap. Ik heb bij het KNMI alle gemeten temperaturen opgevraagd voor elk meetstation. De temperaturen worden voor elk uur opgegeven. De waarden heb ik over alle meetstations gemiddeld per uur in het jaar. Vervolgens heb ik per temperatuurvak van 5°C geteld hoe vaak de temperatuur in dat tijdvak lag. Je krijgt dan de volgende tabel.
Het jaar 2020 was relatief zacht, 2021 zal wat meer uren onder nul te zien geven.
Nu kunnen we de rekenmachine er weer bij pakken en de gemiddelde COP berekenen over het gehele jaar: de SCOP. Dit doen we weer voor de drie verwarmingssystemen met het volgende resultaat.
Deze SCOP's zijn berekend voor een lucht/water-warmtepomp. Een water/water-warmtepomp heeft betere waarden omdat de temperatuur van het water, zelfs in de winter, ruim boven het vriespunt blijft.
Conclusie
- We kunnen met wat rekenwerk vooraf prima uitrekenen wat een warmtepomp gemiddeld aan rendement heeft. De verschillen tussen de leveranciers zorgen niet voor substantiële andere uitkomsten.
- Bij lage buitentemperaturen wordt het rendement van een warmtepomp snel minder. Dat is extra vervelend omdat je juist dan de meeste warmte nodig hebt. Als je op alleen een warmtepomp bent aangewezen dan moet je een relatief groot exemplaar aanschaffen wil je ook bij extreme kou er warmpjes bij zitten.
- Vloerverwarming is bij uitstek geschikt voor de warmtepomp omdat deze met lage temperaturen werkt. Je spaart dan al snel de helft van je stookkosten.
- Bij gebruik van normale radiatoren zul je geen besparing in geld realiseren. Gas is ongeveer 2,5 keer goedkoper en dat is vrijwel gelijk aan de SCOP (wat dit precies betekent is voor een andere blog). Maar het milieu help je wel ermee.
- Tegenwoordig worden vaak hybride warmtepompen aangeboden. De warmtepomp kan dan relatief klein blijven omdat voor de echt koude perioden een elektrische (of gasgestookte???) heater wordt meegeleverd. Ook dit is voor een volgende blog.
