Lucht/water-warmtepomp

• Luchtwater/warmtepomp
• Verschil tussen monoblock en split uitvoering
• Rendement voor verwarmen bij een lucht/water warmtepomp
• Het plaatsen, opstelling, van de lucht/water buitenunit
• Koelen met een lucht/water warmtepomp
• Rendement voor koelen bij een lucht/water warmtepomp
• Ontdooien van een luchtwater-warmtepomp.
• Een nieuwbouwhuis met luchtwater-warmtepomp opleveren in de winter kan tot problemen leiden.
• Passief en actief ontdooien luchtwater warmtepomp

De buitenlucht zit vol met energie en ook die energie kun je gebruiken als bron voor een warmtepomp.
Het rendement is dan iets lager als bij bodemenergie, en als je wil koelen doe je dat actief in plaats van passief.  Dus met koelen erbij zijn de energiekosten voor lucht/water t.o.v. bodem energie een stuk hoger.  Aan de andere kant een cv-ketel kan niet koelen, en vergelijk je hem alleen maar voor verwarmen, dan is de lucht/water warmtepomp, bij juist gebruik en toepassing, voordeliger met de energierekening dan een cv-ketel.  Sommige lucht/water warmtepompen kunnen zelfs tot een buitentemperatuur van -20ºC nog energie leveren.

Verschil tussen monoblock en split L/W - warmtepomp

Werking monoblock-uitvoering

Een monoblock lucht/water warmtepomp bestaat uit een buitenunit waarin alle zogeheten koudemiddelzijdige componenten – de compressor, de condensor, het expansieventiel en de verdamper – zijn geplaatst. Daarom mag een monoblock lucht/water warmtepomp door iedere vakbekwame installateur worden geïnstalleerd. In de buitenunit circuleert een speciale vloeistof  (koudemiddel genoemd) in een gesloten circuit door de koudemiddelzijdige componenten. De warmte uit de buitenlucht wordt hierbij omgezet in bruikbare energie en via de condensor afgegeven aan de cv-leiding die de buitenunit met de binneninstallatie van je huis verbindt. In je huis zorgt een binnenunit met geïntegreerde boiler of een regelunit met een losse boiler voor het energiezuinig verwarmen van je huis en/of het bereiden van warmtapwater voor je keuken en badkamer.

Werking split-uitvoering

Een lucht/water warmtepomp in split-uitvoering bestaat uit een buitenunit en een binnenunit die door middel van een koudemiddelleiding met elkaar zijn verbonden. De compressor, de verdamper en het expansieventiel zijn in de buitenunit geplaatst, maar de condensor bevindt zich in de binnenunit. De koudemiddelleiding vormt een gesloten circuit waarin een speciale vloeistof – koudemiddel genoemd – door de koudemiddelzijdige componenten circuleert. Hierbij wordt de warmte uit de buitenlucht omgezet in bruikbare energie voor het verwarmen van je huis of het bereiden van warmtapwater voor je keuken en badkamer. Bij installatie van een split-uitvoering dient je installateur over een F-gassencertificaat te beschikken.

Beide modellen zijn goed toepasbaar.
In de praktijk kiest een installateur/loodgieter meestal een monoblock, en de 'airco installateur' voor de split-uitvoering om te plaatsen: gewoon omdat ze gewend zijn om in hun vakgebied daar mee te werken.  Omdat het monoblock in de winter volop draait voor verwarming is de kans op bevriezing van het cv water buiten nihil, de leidingen zijn natuurlijk buiten ook goed geïsoleerd.  Alleen in een vakantiewoning, waar in de winter niemand is, is de keuze voor een Split-uitvoering wellicht handiger. Als daar, om wat voor reden ook, een paar dagen de stroom uitvalt, kan er dan buiten niets bevriezen. Immers bij een split zit tussen buiten en binnen het koudemiddel en geen water.

COP en SPF van een luchtwater monoblock of split toestel

Het rendement van een split opstelling t.o.v. een monoblock verschilt haast niet.
Immers het enigste verschil is dat de condensor van buiten naar binnen is verplaatst.

Toch kan tijdens het vaststellen van de SPF de een net beter dan de ander uit de bus zijn gekomen.  Gek genoeg zien we in de praktijk dat de ene keer de Split wint en de andere keer het Monoblock. Bij gelijkwaardige toestellen.

Natuurlijk is het rendement per type, en per merk (fabrikant) ook steeds verschillend.

Voor het rendement geldt: Hoe hoger het SPF cijfer hoe beter !  De fabrikant is verplicht dit cijfer op te geven aan u.
Als je toestellen met elkaar gaat vergelijken, let dan wel op dat je steeds van dezelfde uitgangspunten uitgaat.

Bij voorbeeld het rendement bij een gemiddeldklimaat (daar valt ons land onder) en bij 7/35
Of bij 7/55,  en voor tapwater bij een gemiddeldklimaat.
Je ziet dan 3 verschillende SPF waarde. Vergelijk dus merken bij dezelfde uitgangspunten.

7/35 staat voor het rendement bij een buitentemperatuur van 7ºC  en een aanvoertemperatuur verwarming van 35ºC.
Je raad het al: 7/55 staat voor het rendement bij een buitentemperatuur van 7ºC  en een aanvoertemperatuur verwarming van 55ºC.   En het tapwaterrendement, voor het rendement wat zorgt voor warm douchewater.

Een voorbeeld:  U ziet bijvoorbeeld dit in het Europees energielabel;
Seasonal space heating energy efficiency, average climate: 7/35 = 189%
Seasonal space heating energy efficiency, average climate: 7/55 = 147%

Water heating energy efficiency, average climate = 101%

Dan is het rendement uitgedrukt in een  SPF cijfer:
SPF bij 7/35 in een gemiddeld klimaat (NL/BE/DE) 189%  : 40 = 4,72
SPF bij 7/55 in een gemiddeld klimaat (NL/BE/DE) 147% : 40 = 3,67
SPF voor tapwater in een gemiddeld klimaat (NL/BE/DE)  101% : 40 = 2,5

-40- is het Europees bepaald rendement voor de elektriciteitscentrale (bij grijze stroom) welke men verplicht in mindering moet brengen om het eindrendement te tonen.

Plaatsing van de lucht/water warmtepomp buiten-unit.

Bij het toepassen van een Monoblock lucht-water warmtepomp is de plaatsing van de buitenunit een belangrijk aandachtspunt voor de installateur.

De volgende zaken zijn van essentieel belang voor een optimale positie van de buitenunit:

1. Het minimaliseren van geluid (trillingsgeluid, ventilator-geluid).
2. Rekening houden met bouwkundige obstakels (zoals wanden, muurtjes, tuinbegroeiing) voor optimale werking van de buitenunit.
3. Het creëren van optimale bereikbaarheid van de buiten-unit t.b.v. service en onderhoud.
4. Het realiseren van een zo klein mogelijke afstand tussen binnen- en buitenunit voor optimaal rendement. In veel praktijksituaties is de ideale positie voor een buiten-unit lastig te realiseren. Het is dan een kwestie van zoeken naar het beste compromis tussen bovengenoemde aan-dachtspunten. Soms zijn ook aanvullende maatregelen nodig.

Allereerst de melding dat diverse fabrikanten zelf aanbevelingen en/of voorschriften hebben voor het opstellen van de buiten-unit.

Over het algemeen:

• Denk aan geluid: zet het toestel niet onder een slaapkamerraam.  Maar kies een gunstige plaats t.a.v. de bebouwing in de omgeving en denk hierbij ook aan de buren.  Ook al maakt het ene merk minder geluid dan het ander, denk toch na over de opstelling. Geluid is namelijk bijna voor iedereen een andere ervaring, terwijl de een helemaal geen last heeft van veel geluid, kan een ander al last hebben van weinig geluid.  
• Plaats de buitenunit bij voorkeur niet voor een glazen pui, in de koude periode, als het toestel moet ontdooien ontstaan vaak 'damp wolken' achter het toestel. Dit kan als vocht kan tegen de ramen slaan.
• Plaats het toestel met trillingdempers vast op onderliggende profielkokers. Zorg dat de aansluiting tussen het toestel en de vaste leidingen naar binnen van flexibel materiaal is zodat trillingen minimaal worden overgedragen. Plaats de unit op een stabiele, liefst massieve ondergrond. Voorbeeld: De lucht/water warmtepomp staat beter op een opstort / opstortingen, iets los van de woning, op de begane grond dan op een houten dak van een aanbouw of garage. Tegelijkertijd is op de begane grond de windbelasting vaak een stuk lager en dus gunstiger.  Wanneer het platte dak zich boven geluidsgevoelige ruimten bevindt, is eigenlijk een betonnen dak vereist. Voorbeelden van geluidsgevoelige ruimten zijn de woonkamer, de keuken, de slaapkamers en de badkamer (leef- en verblijfsruimtes).
  Is er sprake van een houten dak? Dan mag dit dak zich niet boven geluidsgevoelige ruimten bevinden, uitsluitend boven minder-geluidsgevoelige ruimten (bijvoorbeeld een (vrijstaande) garage, carport of schuur). Ook hier kan gebruik worden gemaakt van geluiddempende opstellingsbalken. Echter, onder deze opstellingsbalken moet extra massa worden gecreëerd, bijvoorbeeld met voldoende betontegels. Hoe groter de massa, des te beter de demping van trillingen. Breng tevens extra rubber aan tussen de tegels en het dakvlak. Let op: houd rekening met de sterkte van het dak, het moet constructief sterk genoeg zijn om het extra gewicht te kunnen dragen.
• Isoleer de leidingen buiten goed en probeer de afstand zo kort mogelijk te houden, dit laatste i.v.m. het rendement. Voorkom dus onnodig warmteverlies. Raadpleeg voor selectie van de juiste diameter de installatie-instructies van de fabrikant of gebruik onze leidingdiameter tabel. Anderzijds als 'de tuin' bij een woning de meest gunstigste plaats is voor het toestel, dan kan het ook gerust 15 meter vanaf de woning worden geplaatst. Isoleer de leidingen dan extra goed.
• Zorg dat er voldoende ruimte is voor het uitblazen van de ‘gebruikte’ lucht, dit is meestal aan de voorkant van het toestel, ook de fabrikant stelt hieraan eisen, bijvoorbeeld dat er 2, 3 of zelfs meer meter vrije uitblaas ruimte moet zijn.
• Zorg dat er geen recirculatie kan plaatsvinden, wij bedoelen hiermee dat het NIET zo moet zijn dat het toestel zijn eigen uitgeblazen koudere lucht opnieuw weer aanzuigt om opnieuw te gebruiken. Want dat gaat natuurlijk ten koste van het rendement.
• Plaats het toestel bij voorkeur zo, dat er geen directe wind door het toestel kan waaien.  Bij voorkeur zit aan de kant van de verdamper, op bijvoorbeeld 40 cm afstand, een gevel (muur). Er zijn ook lucht/water warmtepompen met een zgn. paddenstoel, die hebben dus zelf al een constructie waar de wind niet dwars doorheen kan blazen.  foto: warmtepomp met paddenstoel huis
  
• Plaats het toestel zo, dat ook onderhoud en service nog goed plaats kunnen vinden. Tegenwoordig zien we foto’s voorbijkomen van lucht/water warmtepompen die op het dak van de woning worden geplaatst, al dan niet met een schoorsteenachtige omkasting eroverheen.  Als daar onderhoud aan moet worden gedaan, is het bijna nodig om een hoogwerker in te schakelen. Er moet dus plaats zijn om het toestel heen, en de monteur moet veilig (VCA) zijn werk kunnen doen. Met betrekking tot geluid is op het dak een prima plaats, maar m.b.t. service en onderhoud niet lijkt ons.
• Vaak mag het toestel niet direct op de grond staan, maar schrijft de fabrikant een minimale afstand onder het toestel voor. Het toestel wordt dan op profielen of een beugel geplaatst. Dit heeft o.a. te maken met condensafvoer en sneeuwval.
• Plaats de buitenunit niet op een lagergelegen plek (kuil). Koude lucht zakt immers naar beneden en dat leidt tot onvoldoende luchtverversing voor het toestel.
• In de voeding van de buitenunit dient een werkschakelaar te komen, zodat bij onderhoud of onraad het toestel spanningsloos gemaakt kan worden.
• Zorg ervoor dat het condensaat goed en vorstvrij kan worden afgevoerd, vaak is voldoende vrije ruimte onder het toestel voldoende.  Als het toestel op 2 kokers of 2 opstortingen op de begane grond staat is het bijvoorbeeld handig om midden onder het toestel een 'grindbak' te hebben.  De grond wordt 30 cm diep uitgegraven en hier wordt grind in gestort. Het condens water kan dan goed worden afgevoerd. 
  Een PVC afvoer is dus niet verplicht en vaak ook onhandig. Als u om redenen toch kiest voor een afvoer zorg dan dat deze afvoer is voorzien van een vorstbeveiliging zodat deze niet dicht kan vriezen in de winter (verwarmingslint in de afvoer).

Sinds 1 januari 2021 zijn er nieuwe geluidsregels, op de erfgrens maximaal 45 dB(A) overdag en in de nacht 40 dB(A). 

Door in het ontwerp rekening te houden met een aantal zaken zijn reducties tot 7dB(A) mogelijk:

• Plaats de buitenunit niet in een hoek of nis: zo verminder je de kans op geluidsreflectie.
• Zorg dat de uitblaasrichting naar de straat is, in plaats van naar bijvoorbeeld de woning van de buren, en voorkom dat de uitblaasrichting belemmerd wordt door objecten zoals struiken en schuttingen.
• Plaats eventueel een geluidsabsorberend scherm tussen de warmtepomp en de ontvanger van het geluid, denk hierbij ook aan weerkaatsing.

Afbeelding: Een opstelling van een lucht-water warmtepomp. Laat bij voorkeur het condenswater vrij weg lopen. Als je toch een PVC afvoer er aan wil maken moet daar een elektrisch warmtelint in worden aangebracht, om te voorkomen dat de afvoer in de winter (of bij nachtvorst) dicht vriest, deze zit immers buiten dan.  Onder een buitentemperatuur van 2 ºC moet het lint aangaan.  Je kunt dus beter een grindbak maken, dat scheelt weer energie. Voor het goed kunnen slagen van de ontdooi functie plaat je het toestel bij voorkeur (soms verplicht door de fabrikant) uit de wind. Bijvoorbeeld 15 tot 30 cm voor een gevel of schutting. Zorg bij vrije plaatsing altijd voor lange bevestigings balken / kokers /  bigfoots onder het toestel zodat het toestel bij storm niet om kan waaien. 

Koelen met een lucht/water warmtepomp, split of monoblock

De meeste Monoblock en Split toestellen kunnen tegenwoordig ook koelen.  Maar let op, de meeste betekend dus: niet allemaal. Als je wil koelen met het toestel kijk dan dus bij aankoop of het toestel kan koelen. 

Wat de warmtepomp doet bij koelen is, het proces omdraaien.  De verdamper wordt condensor en omgekeerd.

Uit de warmte van de binneninstallatie wordt energie onttrokken, daardoor wordt het cv water kouder en kun je ermee koelen, door bijvoorbeeld water van 18ºC door de vloerverwarmingsbuizen te pompen. De warmte die wordt ontrokken wordt dan buiten weggeblazen.  Het werkt dan min of meer net zo als bij een airco installatie.

Een lucht/water warmtepomp kan alleen maar ACTIEF koelen, dus met hulp van een compressor.

Het rendement bij koelen

Met betrekking tot het rendement:

Bij verwarmen is ontrokken energie + compressor energie = afgegeven energie.
Bij verwarmen komt dus de toegevoegde warmte van de compressor ten goede aan de afgegeven energie.
Bij koelen werkt het anders om en dan wordt dus de toegevoegde warmte van de compressor buiten weggeblazen.

Het rendement getal wordt dan EER genoemd. (energie-efficiëntieverhouding)

Je leest bijvoorbeeld in het technisch rendement energie verslag /  label : 

Capaciteit / Vermogensinvoer / EER  bij 18/35 : 5,10/1,37/3,73

Dit betekend dat dit toestel bij een gewenste aanvoer van 18ºC om te koelen, en een buitentemperatuur van 35ºC
5,1 kW aan koelvermogen heeft om af te geven en daarbij 1,37 kW uit het net nodig heeft, dat geeft een EER van 3,73

Immers afgegeven energie : toegevoegde energie = rendement (COP of bij koeling EER)
5,1 kW : 1,37 kW = 3,7

Ontdooien van de lucht/water warmtepomp , split en monoblock

In de buitenlucht zit vaak ook water: water verdampt en komt in de lucht terecht. Daar vormt het wolken, maar ook waterdamp. Hoeveel water lucht precies kan vasthouden hangt af meerdere factoren, een van de factoren is de temperatuur. Hoe warmer de lucht hoe meer vocht het kan bevatten. Als lucht afkoelt komt er vaak vocht vrij. Denk bijvoorbeeld aan de tijd dat een woning nog enkel glas had, als de lucht binnen warm was (20ºC bijvoorbeeld) en het was buiten koud dan kwam de warme lucht binnen in aanraking met de koude temperatuur van het raam. Hierdoor koelde de lucht binnen bij het raam af, omdat koude lucht minder water kan bevatten dan warme, kwam er dus water uit de lucht vrij en dat kon je waarnemen als condens op de ramen.  En als het buiten onder 0 ºC was kon het zelfs zo zijn dat dit condenswater dan ook nog bevroor tegen de ramen. Men sprak dan van ‘de bloemen stonden op het ramen’.

Als je bovenstaand verhaaltje begrijpt zal het verhaaltje van ontdooien makkelijker voor je worden.
De buitenlucht / water warmtepomp haalt energie uit de buitenlucht. Als de warmtepomp draait voor verwarming haalt het toestel lucht binnen, haalt hieruit energie, en blaast koudere lucht weer uit. De energie wordt onttrokken aan de buitenlucht in de verdamper, dat blok (wisselaar) met lamellen waar de lucht doorheen wordt gehaald. Omdat de lucht dus afkoelt dan komt er vaak water uit de lucht vrij. Dit water loopt gewoon onder het toestel weg. Als de buitenlucht onder de 7ºC komt dan kan het zijn dat de temperatuur in de verdamper onder de 0 ºC komt. Immers we trekken nog steeds energie uit de buitenlucht. Omdat de 7ºC afkoelt naar een lage temperatuut komt er water uit de lucht vrij op de verdamper en je voelt het al aan: Als de verdamper onder 0ºC is zal dat water bevriezen.

Uiteindelijk zal er ijs ontstaan op de buitenkant van de verdamper. Als er veel ijs op staat kan er minder lucht door de verdamper (omdat de openingen dicht zijn gevroren) hierdoor koelt de verdamper nog meer af. Bij een bepaalde lage verdamper temperatuur weet de warmtepomp dat de verdamper dicht moet zijn gevroren. Het warmtepomp principe keert zich dan even om, de verdamper wordt condensor en omgekeerd: met andere woorden er wordt ‘binnen’ even wat energie onttrokken en deze wordt afgegeven op de “verdamper” (die dan even condensor is) in de buiten unit. De ventilator staat op dat moment uiteraard stil in de buitenunit, zodat de lucht de gemaakte warmte niet meteen wegblaast. Doordat de “verdamper” warm wordt smelt het ijs en loopt het als water onder het toestel uit. Voor de duidelijkheid, als de buiten-unit is aangesloten op een pvc- afvoer die naar het riool gaat, dient er in de afvoer een verwarmingslint te zitten, zodat de afvoer buiten niet dicht kan vriezen. Maar vaak kan het toestel zonder PVC-afvoer worden geplaatst.

Op de foto zie je een dicht gevroren verdamper, op het moment dat het ontdooien net is gestart.
Het verschil tussen links en rechts is hier ongeveer 30 seconden, na 1 minuut was alle ijs ontdooit.

Het verdient sterk de aanbeveling om de buitenunit zo te plaatsen dat er geen directe wind doorheen kan waaien, immers harde en/of koude wind kan het ontdooien negatief beïnvloeden.  Daarom vind je vaak in de installatievoorschriften van de fabrikant eisen m.b.t. de opstelling van de buiten-unit.  Een ‘airco’ heeft hier geen last van, want die draait normaal gesproken in de winter niet en zal dus niet invriezen.

Overigens heb je het meeste last van het kunnen invriezen tussen een buitentemperatuur van 0 en 7ºC. Wordt het eenmaal kouder dan 0º C, dan bevat de lucht al veel minder water. 

Een nieuwe lucht/water warmtepomp installatie in de winter opleveren, kan tot problemen leiden

Als u bovenstaand verhaal over ontdooien heeft gelezen is het u duidelijk dat de warmte, om te kunnen ontdooien, tijdelijk even uit de woning wordt gehaald. Stel nu dat u bij een buitentemperatuur van 5ºC een nieuwbouw huis moet opleveren met een lucht/water warmtepomp. Dan kan het zo zijn dat de verdamper van het toestel binnen 20 minuten is dichtgevroren. Als de nieuwbouw woning, die bij een stenen woning ook nog eens veel vocht kan bevatten, niet eerder is verwarmd kan het zo zijn dat er binnen geen warmte te halen is. Dan stopt het proces en kunt u niet verder. Vandaar dat u in de principe schema's van dit soort warmtepompen ook altijd bij-verwarming ziet staan, veelal in de vorm van een elektrisch element. Het element kan dan tijdelijk warmte maken, in bijvoorbeeld een kleine buffer, om daarna warmte voor het ontdooi proces aan de warmtepomp te kunnen aanbieden.

Actief of passief ontdooien

Bovenstaand vertelde wij de werking van het actief ontdooien, het proces keert zich om en verdamper wordt condensor.  De compressor zorgt met energie uit de binneninstallatie voor het ontdooien.

Als de buiten temperatuur boven de 6º C is, kan er passief worden ontdooit.  Je zet de compressor stil en laat dan wel middels de  ventilator veel lucht over de verdamper zuigen. De lucht van 6º C kan dan het ijs ontdooien. Bij lagere temperaturen lukt dit haast niet meer.