Tapwaterverwarming bij een warmtepomp vergt een andere aanpak dan bij een cv-ketel.

Waarom is dit ?

Een cv-ketel wordt, om constant tapwater te kunnen leveren,  vaak gekozen met een groot vermogen. Voor het leveren van 12 liter tapwater per minuut van 40ºC is bijvoorbeeld een combiketel van circa 25,2 kW nodig  (bij een koudwater temperatuur van 10ºC).

Omdat een grotere combi-cv-ketel niet zo gek veel meer geld kost dan een kleinere combi-cv-ketel, wordt dus vaak om reden van het tapwater een grotere ketel gekozen. Terwijl voor verwarming bijvoorbeeld maar 10 kW nodig is (afhankelijk van de woning natuurlijk).

Bij een warmtepomp is dit nagenoeg niet mogelijk. Een warmtepomp wordt gekozen op basis van het verwarmingsvermogen met een beetje bijtelling voor tapwater.  De prijs van een veel grotere warmtepomp (en eventuele broninstallatie bij bodemenergie) is vele malen hoger, zodat het niet realistisch is om om reden van het tapwater een groot vermogen toestel te kiezen. En bij lucht/water-warmtepompen kom je dan al snel aan een opstelling van meerdere buiten-units, kortom dat is niet wenselijk.

Bij een warmtepomp opstelling wordt  daarom gekozen voor een boiler, dus een voorraad met tapwater. Deze voorraad kan met een klein vermogen rustig worden opgewarmd en gereed gehouden.

Hoeveel liter douchewater van 40 ºC komt er uit een (warmtepomp)  boiler van 200 liter ?

Het koud water komt binnen met ongeveer 10ºC.

En de boiler, aangesloten op een warmtepomp, staat op een temperatuur van 55ºC.

We kijken dan eerst hoeveel energie er in het vat is gebracht:

Q = m x c x Delta T

Q = 200 kg (1 liter water is ongeveer 1 kg)  x 4180 J/kgK (energie inhoud water) x 45ºC  (Delta T is verschil tussen koud en warm)
Dit geeft 37.620.000, Joule

Onze nieuw te bepalen delta T is 30ºC (verschil tussen koud water in 10ºC  in en 40ºC warm douche water uit)

We nemen opnieuw de formule, en kijken wat m (inhoud) wordt bij deze delta T.

37.620 Joule = m x 4180 J/kgK x 30ºC
is gelijk aan 37.620.000, = m x 125.400
Dit geeft dus 300 kg ,   Of wel 300 liter water van 40ºC douche water.

We hadden voor het gemak ook van kJ (kiloJoule) uit kunnen gaan, dat scheelt 3 nullen met rekenen.

Q in kJ = m x c in KJ/kgK x delta T
Q = 200 x 4,18 x 45 = 37620 kJ
en dan
37620 = m x 4,18 x 30   dit wordt dus  37620 : (4,18 x 30) = 300 liter.

We hadden, voor de echte snelle rekenaar,  ook dit kunnen doen:

(40 – 10) / (55 - 10) = 0,6666
200 liter : 0,666 = 300 liter 
Echter ...

Aftapbaarheid, nuttige inhoud, van een boiler

We vervolgen ons voorbeeld van boven; Een boiler is nooit 100% aftapbaar, onderin komt tijdens het tappen koudwater binnen wat zich mengt met het aanwezige warmwater. Volgens de ISSO is een boiler tussen de 80 en 85 % aftapbaar.  Stel nu dat de boiler 85% aftapbaar is, dan heb je dus 300 liter x 0,85 = 255 liter warmwater van 40ºC om te douchen.

Hoeveel energie is nodig om een boiler van 200 liter te verwarmen:

Stel dat 100 liter water moet worden opgewarmd van 10 ºC (inkomend) naar 55 ºC (delta T 45 k)
Q = m x c x delta T
Q = 200 x 4,18 x 45
Q =  37620 kiloJoule
Als we dit delen door 3600 seconden, geeft dit 10,45 kWh

Er is dus 10,45 kWh aan energie nodig om dit te kunnen doen.

Wat zijn de energiekosten voor deze boiler opwarming?

We blijven bovenstaand voorbeeld volgen.
Er is 10,45 kWh nodig om de boiler te verwarmen.  Stel dat het SCOP / SPF getal (rendement) van de warmtepomp voor tapwater 2,5 is.  Dan komt uit het net 10,45 kWh nodig  : SCOP 2,5 = 4,18 kWh.   (Dit geeft gratis uit de omgeving 10,45 - 4,18 = 6,27 kWh)

Hoelang duurt het voor de boiler weer warm is?

We blijven bovenstaand voorbeeld van de 200 liter boiler volgen.

Stel dat we een warmtepomp van 5 kW hebben, hoelang duurt het dan voor de boiler weer warm is?

Nodig is 10,45 kWh : 5 kW = 2,09 uur ! 

Een praktijk voorbeeld om de inhoud van een boiler te bepalen

We nemen, als voorbeeld, nu een gezin van 3 personen, de woning heeft een ligbad en douche.

Na een gesprek met het gezin komen we tot het volgende:

Maximaal verwachten we dat per dag 1 x het bad wordt gebruikt en 3 x de douche.

1 x ligbad vulling a 150 liter = 150 liter
2 x douche 8 liter/minuut (normale douche kop) x 7 minuten (16 x7) = 112 liter
1 x douche 8 liter/minuut van 3 minuten (afspoelen na bad) = 24 liter
De piek voor 1 dag in dit voorbeeld = 150 + 112 + 24 = 286 liter van 40ºC
Verder weten we dat de boiler niet volledig af te tappen is dus verwerken we ook die 85% voor de inhoud bepaling.
286 liter nodig : 0,85 aftapbaarheid = netto 336 liter van 40ºC moet op voorraad staan om deze piek te dekken.

Stel dat we de boiler op 55 graden hebben staan.
We kunnen dan met de Delta T na en voor snel rekenen. (Delta T is het verschil van ... ºC naar ... ºC)
(40ºC – 10ºC) / (55ºC - 10ºC) =  30 / 45 = 0,666

We hebben 336 liter voorraad nodig van 40ºC  dit geeft dus 224 liter van 55ºC  (336 x .666)

Onze boiler moet dus minimaal 224 liter zijn in dit voorbeeld, als de berekende hoeveelheid echt de piek is en dus binnen die 2,1 uur voorkomt.   Als dat niet zo is ronden we, in overleg met de klant, af naar 200 liter.

Stilstand verlies van een boiler.

Tegenwoordig zit er ook op een indirect-gestookte boiler een ERP label.  (Energielabel).

Bovenstaand voorbeeld van een 200 liter boiler heeft een C label, en geeft 66 Watt aan.

Per 24 uur is er dus een stilstandverlies van 24 uur x 66 Watt = 1584 Watt/uur,  of wel 1,584 kWh

Met een warmtepomp van een SCOP van 2,5 voor tapwater geeft dit per dag een verbruik van:
1,548 kWh : SCOP 2,5 = afgerond 0,62 kWh per dag verbruik uit het net. 

Stel dat 1 kWh elektra € 0,22 kost, dan geeft dit aan energiekosten 0,62 kWh x  € 0,22 = € 0,13 per dag.

Minimaal boilerinhoud bij een warmtepomp:

De temperatuur van het water aan de tappunten in een woninginstallatie moet ten minste 55ºC kunnen bereiken.

Het leidingwatersysteem moet voldoen aan NEN 1006, conform het Bouwbesluit. De norm geeft eisen waaraan een leidingwaterinstallatie moet voldoen uit het oogpunt van volksgezondheid, veiligheid en doelmatigheid. De eisen zijn beperkt tot het gebruiksdoel van huishoudelijke aard. Een van deze eisen betreft de temperatuurregeling en temperatuurinstelling. De temperatuur aan de tappunten in een woninginstallatie zonder circulatie moet ten minste 55ºC kunnen zijn. Met circulatie moet deze ten minste 60ºC zijn op de retourleiding.

Minimaal volume van een boiler volgens SWK.
(voldoet tevens aan ISSO (72) en Woningborg.

De inhouden zijn gebaseerd op:

• Dagelijks te behalen temperatuur van 55°C.
• Wanneer een voorraadvat wordt ingesteld op een andere temperatuur moeten bovenstaande waarden worden gecorrigeerd, rekening houdend met 10 graden koudwateraanvoer.
• Bij een instelling van bijvoorbeeld 60 graden geldt dan een correctiefactor van (55-10) / (60-10) = 0,9
• Een nuttige inhoud (aftapbaarheid) van de boiler van 80%.
• In het geval er door de leverancier een hogere nuttige inhoud dan 80% wordt geclaimd, dient deze door een genormeerde bepaling te worden aangetoond.
• De nuttige inhoud wordt in dit geval bepaald door een aaneensluitende tapping uit te voeren met een mengtemperatuur van 40°C, bij een koud watertemperatuur van 10°C en een minimale taphoeveelheid van 5 ltr/min. Door de getapte hoeveelheid boven de 40°C te vermenigvuldigen met 30/45 (omrekening naar 55°C) en vervolgens te vermenigvuldigen met 100/80 (omrekening nuttige inhoud) kan de uitkomst worden getoetst aan de bruto inhoud in de tabel.
• Het aantal personen gelijkstellen aan het aantal slaapvertrekken in de woning +1.
• Uitgangspunt voor de tabel is een opwarmtijd van de boiler tussen de 1 en 8 uur (ofwel de dagvoorraad). Voor elke minuut dat het opladen korter dan 1 uur duurt, mag de inhoud van de boiler eenmalig 1% kleiner worden. Als oplaadtijd moet het opwarmen van 10°C naar 55°C worden gehanteerd (bij warmtepomp excl. elektrisch element). De opwarmtijd is maximaal 8 uur tot 55°C.
• Bij een opwarmtijd langer dan 8 uur moet de inhoud van de boiler 50% groter zijn.

Verder:

• De inhouden zijn erop gericht dat er aan een redelijke behoefte van warm water kan worden voldaan.
• De inhouden zijn gebaseerd op één douchebeurt per persoon per dag van circa 8 minuten met een hoeveelheid van 6 ltr/min van 38°C. Voor het bad is gerekend met een bad van 200 liter dat gevuld wordt met 114 liter mengwater.
• Indien vooraf bekend is dat de woning wordt uitgevoerd en opgeleverd met sanitair dat meer dan de algemeen gebruikelijke hoeveelheden warmwater verbruikt (bijv. grote baden, stortdouches e.d.), dient de capaciteit van de warmwatervoorziening daarop te worden aangepast.
• Een tweede badkamer heeft geen invloed op de minimale grootte van de boiler, de capaciteit is immers bepaald aan de hand van het aantal personen.

---

Woningborg stelt dus dat de boiler binnen 8 uur warm moet kunnen zijn.

Indien het een nieuwbouwwoning betreft en het aantal bewoners niet bekend is, dan is het uitgangspunt:
Aantal slaapkamers = aantal bewoners.   Stel dat er 3 slaapkamers zijn, dus 3 personen:
Als deze dan geen bad heeft maar alleen een douche, dan is de benodigde voorraad tapwater 148  liter van 55ºC.

Voor de berekening van tapwaterverbruik kun je dus uitgaan van de wens van de bewoners, maar eventueel ook van bovenstaande tabel, die dan meteen als minimum geldt.  Let op: Als u klant een regendouche wil installeren met veel comfort en veel liters per minuut, wat eigenlijk niet logisch is maar toch,  dan komt u met bovenstaande tabel niet uit.

Aanpassen SWK tabel / omrekenen naar uw nieuwe situatie:

In bovenstaande uitleg staat SWK toe om een correctiefactor toe te passen, een voorbeeld hiervan:
 

Stel dat de fabrikant van de door u gekozen boiler een aftapbaarheid van 85% opgeeft in haar documentatie (bij een tap van 8 liter/min). en u brengt de boiler niet naar 55º C maar houdt deze op 58º C. Wat wordt dan de minimaal boiler inhoud ?

Stel dat u een gezin heeft van 4 personen en u heeft een ligbad in uw woning. 
De SWK tabel geeft dan een boilerinhoud van 226 liter op. 

Eis van SWK = 226 liter, 55º C, 80% aftapbaar.   In NL rekenen we met koudwater in van 10º C.  
226 liter koud water van  10º C  is dus naar 55º C gebracht. Dat geeft een delta T (verschil temperatuur) van 45º C

Ofwel:  226 liter x 45 delta T  x 0,8 aftapbaarheid = 8136 nuttige energie inhoud is de eis!

(voor omrekenen hoeven we nu niet heel de formule q = m x c x delta T te nemen, immers de c komt in beide voor
dus kunnen we die nu wegstrepen)

Onze nieuwe situatie:
8136 =  ...liter x 48 delta T  (van 10 naar 58)  x 0,85 aftapbaarheid

8136 = ... liter x 40,8 
Dat geeft ons 8136 : 40,8 =  199,4 liter.  Een boiler van 200 liter en genoemde specificaties voldoet !

----

Nu nog eens dezelfde berekening maar dan wel met de bekende formule Q = m x c x Delta T

Bruto gewenst was 226 liter 
Q = m x c x Delta T 
Q = 226 x 4,18 x 45 = 42510,6 kiloJoule  Hiervan is 80% nuttig geeft (x 0,8) 34008,48 kJ welke de eis is van SWK. 

We kiezen nu een boiler van 200 liter, 85% aftapbaar en houden die op 58ºC.  (delta T tussen 10 in en doel 58 = 48)

Q= m x c x Delta T
Q = 200 liter x 4,18 x 48 = 40148 kiloJoule.  x 0,85 (aftapbaarheid) = 34108,8 netto energie inhoud, dat is hoger dan de eis, dus dit kan. 

Of, weer uitgaande van de netto energie eis van 34008,48 kJ
34008,48 kJ = ... liter x 4,18 x 48
dat wordt 34008,48 kJ = ... liter x 200,64
En dan volgt 34008,48 kJ : 200,64 = 169,5 liter,   die we weer moeten delen door 0,85 om aan de bruto inhoud te komen:
169,5 : 0,85 = 199,4 liter. 
 

Wekelijkse desinfectie van de boiler:

In ISSO-publicatie 30.5 en 55.1 zijn richtlijnen gegeven voor wekelijkse desinfectie van tapwater voorraadvaten.

Verblijfsduur van 20 minuten op 60 ºC
of 10 minuten op 65ºC
of 5 minuten op 70ºC

De vereiste tijdsduur wordt geteld vanaf het moment waarop het gehele boilervolume de gewenste temperatuur heeft bereikt. Indien in het boilervat temperatuurgelaagdheid optreedt dient de temperatuur aan de onderzijde van het boilervat als referentietemperatuur te worden gehanteerd.

Vaak is het zo dat de warmtepomp met de compressor tot bijvoorbeeld 58ºC gaat en daarna wordt een elektrisch element ingeschakeld om de temperatuur verder te verhogen.  (Met sommige gebruikte koudemiddelen (R407C / R410a) kan namelijk geen hogere temperatuur worden verkregen door de compressor).

Lees hier meer informatie over desinfectie en legionella.

Je kunt niet elk type boiler voor een warmtepomp gebruiken !

Er zijn veel indirect gestookte boilers in de handel. Een indirecte gestookte boiler is een boiler waarbij de energie die nodig is om het tapwater te verwarmen, uit een ander systeem komt.

Je neemt een vat gevuld met tapwater, in het vat maak je een koperen spiraal waardoor je warmte (energie) rond gaat pompen. Het tapwater wordt daardoor verwarmt.  Een andere bron levert de warmte, in ons geval een warmtepomp.
Stel dat je een vat met tapwater hebt met daaronder een gasvlam, die gasvlam stookt dan direct het tapwater op.  Dat is direct gestookt.

We zoeken dus een indirect gestookte boiler, vele van deze boilers zijn ooit gemaakt voor voeding van een cv-ketel. Deze kun je niet zomaar op een warmtepomp aansluiten.  Je moet dus opletten dat de boiler die je kiest, geschikt is voor een warmtepomp.

Overdrachtsvermogen bij temperaturen.

Hoe groter het temperatuurverschil tussen bron en doel, hoe makkelijker de temperatuur wordt overgedragen van warm naar koud.
De indirect gestookte boiler voor een cv-ketel is zo ontworpen dat er 80ºC cv-water van de ketel door de spiraal van de boiler werd gepompt.  Hierdoor kan het tapwater makkelijk 65 ºC worden in de tank; Immers er een delta T tussen leverancier en doel van 15ºC. Bij een warmtepomp is het een stuk lastiger, want daar willen we met 58ºC cv-water van de warmtepomp, het tapwater op nagenoeg dezelfde temperatuur krijgen. De delta T tussen leverancier (warmtepomp) en doel (tapwater) is op het laatst van het proces nagenoeg gelijk. Als het temperatuurverschil tussen leverancier en doel klein is, dan is het enige wat je kunt doen het verwarmd oppervlak vergroten. Met andere woorden in een boiler die geschikt is voor een warmtepomp zit een veel langere, en eventueel ook dikkere of anders gevormde spiraal.

Denk ter vergelijking even aan de vloerverwarming, als je meer (kleinere hart op hart afstand) en dikkere slang gebruik in de vloer kan je makkelijker en met een lagere temperatuur warmte overbrengen naar de kamer toe.
Zo werkt dat dus in de boiler eigenlijk ook.  Als je een voor een ketel ontworpen boiler op de warmtepomp aansluit, kan de warmtepomp de gemaakte warmte niet overdragen op het tapwater, vanwege het kleiner temperatuurverschil tussen leverancier en doel.

Kies daarom een boiler die speciaal gemaakt is voor een warmtepomp en hou daarbij ook het vermogen van de warmtepomp voor ogen.  Het boilervermogen moet zijn afgestemd op het vermogen van de warmtepomp.
Net zoals dat overigens bij een boiler voor een ketel ook is. Want ook daar kende we verhalen van een 60 kW ketel op een boiler met een spiraal van 25 kW, wat ervoor zorgde dat de ketel ging pendelen (steeds aan en uit ging) omdat deze zijn warmte niet kwijt kon.  Vandaar dus: Stem de keuze van boiler precies af op het toestel, warmtepomp en vermogen.

Comfort-klasse warm tapwater

Bij cv-ketels spreekt men over de CW waarde, bij warmtepompen over M,L,XL, of XXL.
Bij warmtepompen is altijd een voorraadvat met tapwater (boiler) nodig.
Bij ketels met een flink vermogen niet, daar kan de warmte bijvoorbeeld direct via een platenwisselaar worden overgedragen naar het tapwater.

Plaatje: Natuurlijk zijn er ook combitoestellen te koop, een warmtepomp met ingebouwde tapwaterboiler en passieve koeling aan boord.

Bijtelling warmtepomp vermogen voor een boiler

Omdat het verwarmen van de boiler energie vraagt, kun je bij 100% dekking wens, niet volstaan met een warmtepomp die precies op het warmteverlies van de woning is gekozen. Immers op de koudste dag van het jaar moet naast de woning ook de boiler nog warm kunnen worden. Dat geeft dus ' bijtelling' 

Stel dat het warmteverlies van de woning (transmissie) uit kwam op een warmtepomp van 4 kW. 
En stel dat er een boiler van 200 liter nodig is, dan is de bijtelling (onderstaande tabel) 0,87 kW.

Het op te stellen warmtepomp vermogen bedraagt dan 4,87 kW. 

(Noot: de bijtelling is volgens ISSO gebaseerd op een laadtijd van 12 uur)

Met betrekking tot een combitoestel of een solotoestel met indirect gestookte boiler is er een minimaal vermogenseis per inhoud van de boiler. Deze eis komt voort uit Woningborg gecombineerd met de ISSO.  
Voorbeeld:  Een combitoestel met een boiler van 200 liter mag dus niet kleiner in vermogen zijn dan 2,62 kW. 

Een toestel wat alleen tapwater doet, mag bij een boilerinhoud van 200 liter niet kleiner zijn dan 1,31 kW, anders is de boiler niet binnen 8 uur warm.  Is het aantal bewoners niet bekend dan is aantal slaapkamers + 1 het aantal personen in een woning. 

Tapwatereisen in een woning:

De tapwaterinstallatie (inclusief de kranen) dient per afzonderlijk tappunt voor zover aangebracht, te voldoen aan het volgende:

• Warmwatertemperatuur minimaal 55°C, te bereiken binnen 120 seconden.
• Wachttijd tussen het opendraaien van de warmwaterkraan en het bereiken van een warmwatertemperatuur van 45°C: maximaal 30 seconden.
• De absolute minimumwaarden voor de hoeveelheid te onttrekken warm water in liters per minuut en de minimumwaarde bij de vereiste 55°C, alsmede voor het product van de hoeveelheid in liters per minuut en de temperatuur in graden Celsius van het aan het tappunt onttrokken warm water, moeten bij afzonderlijk gebruik van de tappunten ten minste zijn:

Meting wachttijd warm tapwater

• Binnen 30 seconden na het opendraaien van de warmwaterkraan dient aan het tappunt een watertemperatuur bereikt te zijn van 70% van de maximum temperatuur-stijging met een minimum van 45°C.
• Voor warmwateraansluitingen voor (vaat)wasmachines en badmengkranen (zonder douchemogelijkheid) geldt deze wachttijdeis niet.

De wachttijden meten onder de volgende voorwaarden:

• Meten zonder perlators en waterbesparende douchekoppen.
• Meting uitvoeren nadat er tenminste 30 minuten geen warm water getapt is.
• Meting uitvoeren bij een, op ontwerptemperatuur verwarmde woning.
• Per afzonderlijk tappunt de wachttijd meten.
• Geen metingen uitvoeren aan thermostatische mengkranen.

Mogelijk vanaf 2023 plicht tot minimaal 60°C boiler temperatuur.

Naar aanleiding van Kamervragen zijn er onderzoeken geweest en rapporten opgesteld (2020 - 2022):

Een van de belangrijkste adviezen uit deze rapporten is:

Verander de wetgeving (NEN 1006) zodat ook in woninginstallaties  de warmtapwatertemperatuur in het warmtapwatertoestel (voorraad- en doorstroomstoestellen) op alle plekken minimaal 60 °C moet zijn.  Mogelijk wordt in januari 2023 dit al verplicht in nieuw te maken installaties.