HET RENDEMENT VAN EEN WARMTEPOMP.

COP

Afgegeven energie : toegevoegde energie = rendement in COP.

Rendement van een warmtepomp druk je uit in COP (Coëfficiënt Of Performance).

Het COP is een 'momentopname' die steeds verandert gedurende de werking.

Een warmtepomp die 10 kW afgeeft op een moment, en waarvan de compressor 2 kW verbruikt, heeft dus een COP van 10 kW : 2 KW = 5! De 'gratis' energie uit de bron is op dat moment: afgegeven energie - toegevoegde = 10 kW - 2 kW = 8 kW.

Je zou het COP ook anders kunnen omschrijven:
Een COP van 5 betekent dat er voor elke 1 kW uit het stopcontact (de compressor) 5 kW wordt afgegeven.

Een COP van 4 betekent dat er voor elke 1 kW uit het stopcontact (de compressor) 4 kW wordt afgegeven.
Immers, als een warmtepomp 10 kW levert bij een COP van 4, dan is Afgegeven: rendement = 10 : 4 = toegevoegd 2,5 kW.
Voor elke 1 kW uit het net wordt dan 4 afgegeven. 2,5 uit het net x 4 = 10 kW.

Als er (bij COP 4) voor elke 1 kW uit het stopcontact 4 kW wordt afgegeven, dan kun je dus ook stellen dat je bij een COP van 4, voor elke kW uit het stopcontact, er 3 kW 'gratis' bij krijgt uit de omgeving.

Met betrekking tot het rendement van een warmtepomp kun je stellen dat, hoe dichter de brontemperatuur en de gewenste aanvoertemperatuur bij elkaar zijn, hoe hoger het rendement.

COP bij aanvoertemperaturen warmtepomp

Bovenstaande afbeelding geeft wat COP-getallen van enkele lucht/water-warmtepompen. Getest bij een buitentemperatuur van 7 ºC. Je ziet duidelijk dat hoe lager de aanvoertemperatuur voor verwarming kan blijven, hoe hoger het mogelijke rendement van het toestel is. Kijken we naar het toestel met de paarse lijn, dan geeft dit een COP van 4,5 als de buitenlucht 7ºC is en de benodigde aanvoertemperatuur 35ºC is (vloerverwarming). Stel dat je geen vloerverwarming hebt, maar radiatoren die een aanvoertemperatuur nodig hebben (bij buiten 7 ºC) van 50 ºC, dan is het rendement, uitgedrukt in COP, maar 3 meer. Dat is meteen de reden dat je met een warmtepomp het liefst werkt met een laagtemperatuursysteem.

SCOP

Als we gedurende het hele jaar elk moment monitoren/meten, dan is op het eind van het jaar:

Afgegeven jaar energie : toegevoegde jaar energie = SCOP (Seasonal Coëfficiënt Of Performance).

Stel, er is 1000 kWh energie afgegeven aan de installatie en er is 217 kWh verbruikt, dan is het SCOP:

1000 kWh : 217 kWh = 4,6!

SPF

SPF (Seasonal Performance Factor) is hetzelfde als SCOP, alleen wordt SPF vaak uitgedrukt in % in plaats van een getal.

Het rendement van de elektriciteitscentrale (daar waar stroom wordt gemaakt) in Europa wordt beoordeeld met 40%. (factor 2,5) Om het rendement te vergelijken met bijvoorbeeld aardgas, werd deze 40% meegewogen.

De formule IS SCOP x 40 = rendement in procent. Als het SCOP-getal bijvoorbeeld 4,6 was, dan is het SPF uitgedrukt in % = 4,6 x 40 = 184 %

Toekomst? Het rendement van de elektriciteitscentrale (PEF, Primaire Energie Factor), doordat deels ook gebruik wordt gemaakt van wind en zon voor de productie van elektriciteit, is opnieuw vastgesteld en is nu 69% (factor 1,45)

Als het SCOP-getal bijvoorbeeld 4,6 is, dan is het SPF uitgedrukt in % nu = 4,6 x 69 = 317,4%

Het jaarrendement van een warmtepomp in een goed geïsoleerde woning is vaak lager dan het rendement in een oudere woning.

Het zou zomaar een titel van een artikel kunnen zijn... en ook nog de waarheid.

Hoe kan dit?

De verklaring:

NIEUWBOUW WONING 2020:

We nemen een nieuwbouwhoekwoning uit 2020 van 100 m² (GO) (totaal) vloeroppervlak en mechanische ventilatie.
Het kengetal van deze Rc 7-woning is 40 Watt per m² en de te verwachten vollastdraaiuren per jaar zijn 1237 uur.
Voor 3 personen warm tapwater is er een 180 liter boiler aanwezig.

Het op te stellen warmtepompvermogen is hier dus 100 m² x 40 Watt = 4000 Watt (= 4 kW)
Voor tapwater moet, met een 180 liter boiler, 0,78 kW worden bijgeteld (ISSO).

De warmtepomp moet dus 4,78 kW zijn in deze woning. Voor tapwater is per jaar 2626 kWh af te geven energie nodig (3 personen / ISSO-tabel). Voor tapwater moet de warmtepomp dus 2626 kWh : 4,78 kW is 549,4 uur draaien. Voor verwarming draait de warmtepomp in deze woning volgens de indicatietabel 1237 vollasturen.

Dat geeft dus af te geven energie voor verwarming: 4 kW x 1237 uur = 4948 kWh.
De warmtepomp is echter geen 4 kW, maar door bijtelling voor tapwater 4,78 kW.
Het aantal werkelijke vollasturen voor verwarming moeten we dus bijstellen.
Nodig blijft 4948 kWh per jaar af te geven energie, maar dit gaan we nu delen door 4,78 kW (opstelvermogen) = 1035 uur voor verwarming.

De gekozen warmtepomp heeft bij 0/35 een SPF van 4,6 (jaarrendement verwarming)
De gekozen warmtepomp heeft voor tapwater een SPF van 2,5 (jaarrendement tapwater)

(1035 uur verwarmen: SPF 4,6) + (549,4 uur tapwater: SPF 2,5) = 225 + 219,76 = 444,76
Totaal aantal vollasturen is 1035 + 549,4 = 1584,4 uur
Vervolgens: 1584,4 uur : 444,76 =

JAAR SPF = 3,56 voor deze nieuwbouwwoning.

Laten we ook nog even het energieverbruik berekenen:
4948 kWh (nodig voor verwarming) : SPF 4,6 = 1075,652 kWh energieverbruik verwarming
2626 kWh (nodig voor tapwater) : SPF 2,5 = 1050,4 kWh energieverbruik tapwater
Totaal verbruik dus 1050,562 + 1050,4 = 2126,05 kWh per jaar
Bij een kWh-prijs van € 0,20 geeft dit per jaar € 425,21 energiekosten.

Controlesom voor jaar SPF:
Totaal afgegeven vermogen 4948 (verw) + 2626 (tapw) = 7574 kWh
Totaal opgenomen energie is 2126,05 kWh per jaar.
Afgegeven: toegevoegd = SPF
7574 : 2126,05 = SPF voor deze woning = afgerond 3,56

WONING UIT 2008

We nemen een oudere hoekwoning uit 2008 van ook 100 m² (GO) (totaal) vloeroppervlak met ook mechanische ventilatie.
Het kengetal van deze Rc 3,5-woning is 60 Watt per m² en de te verwachten vollastdraaiuren per jaar zijn 1745 uur.
Voor 3 personen warm tapwater is er een 180 liter boiler aanwezig.

Het op te stellen warmtepompenvermogen is hier dus 100 m² x 60 Watt = 6000 Watt (= 6 kW)
Voor tapwater moet, met een 180 liter boiler, 0,78 kW worden bijgeteld (ISSO).

De warmtepomp moet dus 6,78 kW zijn in deze woning. Voor tapwater is per jaar 2626 kWh af te geven energie nodig (3 personen / ISSO-tabel). Voor tapwater moet de warmtepomp dus 2626 kWh : 6,78 kW is 387,315 uur draaien. Voor verwarming draait de warmtepomp in deze woning volgens de indicatietabel 1745 vollasturen. Dat geeft dus af te geven energie voor verwarming: 6 kW x 1745 uur = 10.470 kWh.

De warmtepomp is echter geen 6 kW, maar door bijtelling voor tapwater 6,78 kW.
Het aantal werkelijke vollasturen voor verwarming moeten we dus bijstellen. Nodig blijft 10470 kWh per jaar af te geven energie, maar dit gaan we nu delen door 6,78 kW (opstelvermogen) = 1544,247 uur voor verwarming.

De gekozen warmtepomp heeft ook hier bij 0/35 een SPF van 4,6 (jaarrendement verwarming)
De gekozen warmtepomp heeft ook hier voor tapwater een SPF van 2,5 (jaarrendement tapwater)

(1544,247 uur verwarmen : SPF 4,6) + (387,315 uur tapwater : SPF 2,5) =
335,71 + 154,926 = 490,636
Totaal aantal vollasturen is 1544,247 + 387,315 = 1931,562 uur
Vervolgens: 1931,562 uur : 490,636 =

JAAR SPF = afgerond 3,93 voor deze nieuwbouwwoning.

Laten we ook nog even het energieverbruik berekenen:
10.470 kWh (nodig voor verwarming): SPF 4,6 = 2276,086 kWh energieverbruik verwarming
2626 kWh (nodig voor tapwater) : SPF 2,5 = 1050,4 kWh energieverbruik tapwater
Totaal verbruik dus 2276,086 + 1050,4 = 3326,486 kWh per jaar
Bij een kWh-prijs van € 0,20 geeft dit per jaar € 665,30 aan energiekosten.

Controlesom voor jaar SPF:
Totaal afgegeven vermogen 10470 (verw) + 2626 (tapw) = 13096 kWh
Totaal opgenomen energie is 3326,486 kWh per jaar.
Afgegeven: toegevoegd = SPF
13096 : 3326,486 = SPF voor deze woning = afgerond 3,93

RESUME:

Het jaar SPF is voor de nieuwbouwwoning = 3,56
En het jaar SPF voor de woning uit 2008 is 0,37 beter, namelijk 3,93!
De energiekosten zijn uiteraard goedkoper bij de nieuwbouwwoning:
Afgerond € 425,- t.o.v. € 665,- bij de oude woning.

Conclusie: Omdat het warmtapwater (lager SPF) voor beide woningen gelijk is, maar het verwarmingsvermogen bij nieuwbouw kleiner is, neemt procentueel gezien de verhouding warmtapwater ten opzichte van verwarming toe. Hierdoor zakt het werkelijke jaarrendement voor verwarming + tapwater samen, uitgedrukt in SPF, bij de nieuwbouwwoning.

Vandaar dat het jaarrendement bij de oudere woning, uitgedrukt in SPF, hoger is dan bij de nieuwbouwwoning.

De oudere woning moet natuurlijk wel geschikt zijn voor een warmtepomp!