Warmtepompboiler

Intro:

Een warmtepompboiler is een innovatieve technologie die steeds populairder wordt als duurzame en energiezuinige oplossing voor het verwarmen van sanitair warm water (SWW) in huizen en gebouwen. Het is een apparaat dat gebruik maakt van de warmte in de omgevingslucht om water op te warmen, wat resulteert in een aanzienlijke vermindering van het energieverbruik en de CO2-uitstoot. De bron kan ventilatielucht, buitenlucht of een combinatie van deze zijn. 

De werking van een warmtepompboiler is vrij eenvoudig. Het apparaat haalt warmte uit de omgevingslucht en gebruikt deze warmte om het water in de boiler op te warmen. Dit proces is zeer efficiënt en kan tot wel 70% minder energie verbruiken dan een traditionele elektrische boiler.

Een van de grootste voordelen van een warmtepompboiler is dat het een zeer energiezuinige oplossing is. Omdat het apparaat gebruik maakt van natuurlijke warmtebronnen, is er geen sprake van schadelijke uitstoot van gassen of andere vervuilende stoffen. Dit maakt het een ideale oplossing voor mensen die zich zorgen maken over het milieu en hun ecologische voetafdruk willen verkleinen. Een ander voordeel van een warmtepompboiler is dat het een zeer betrouwbare en duurzame oplossing is. Het apparaat is ontworpen om lang mee te gaan en vereist weinig onderhoud. Dit betekent dat het een investering is die zichzelf op de lange termijn kan terugverdienen. Tot slot is een warmtepompboiler ook een zeer veelzijdige oplossing. Het kan worden gebruikt in combinatie met zonnepanelen om nog meer energie te besparen en kan worden aangepast aan de behoeften van verschillende huishoudens en gebouwen. Kortom, een warmtepompboiler is een slimme en duurzame oplossing voor het verwarmen van water in huizen en gebouwen. Het is een investering die niet alleen kan helpen om de energierekening te verlagen, maar ook om de ecologische voetafdruk te verkleinen en bij te dragen aan een betere toekomst voor onze planeet.

warmte uit (ventilatie)lucht, om warm tapwater / SWW te maken.

Wat zijn enkele alternatieven voor sanitair warm water als je de combiketel de deur uit wil doen ?

• Je kunt een elektrische boiler nemen.
• Je kunt een warmtepomp kiezen om zowel je woning als de boiler te verwarmen.
• Je kunt voor tapwater een eigen warmtepomp kiezen, zoals bijvoorbeeld een ventilatie-warmtepompboiler of warmtepompboiler.

Een warmtepomp(boiler) verbruikt ongeveer 2 tot 3x minder stroom dan een elektrische boiler voor tapwaterverwarming.

Een richtgetal uit monitoring en databases leert ons dat gemiddeld per persoon per jaar 100m³ gas voor tapwater nodig is.

Per persoon per jaar kun je stellen:

• Met aardgas 100 m³ x € (vul uw m³ gasprijs in)  =
• Met een elektrische boiler 880 kWh x € (vul uw kWh prijs in) =
• Met een (COP 2,5 = reëel) warmtepompboiler  350 kWh x € (vul uw kWh prijs in) =

Nemen we als voorbeeld de gemiddelde energieprijs september 2022:
1 m³ aardgas  € 1,75 en  1 kWh stroom € 0,40.  Dan volgt, per persoon per jaar:

• Met aardgas € 175, -
• Met een elektrische boiler € 352,-
• Met een warmtepompboiler € 140,-

Dit bedrag vermenigvuldigd u met het aantal personen in uw gezin.

Naast energie bespaart een warmtepompboiler ook aan CO2 uitstoot.

Het toepassen van een ventilatie-warmtepompboiler is dus een eenvoudige manier om het gasgebruik te reduceren. Er is een breed aanbod aan warmtepompboilers, maar de meeste zijn (helaas) niet inzetbaar als vervanger van de MV-box.  Slechts enkele fabrikanten bieden deze slimme mogelijkheid.  In Nederlandse woonhuizen staan namelijk miljoenen mechanische ventilatorboxen te draaien. Met deze mechanische vorm van ventileren voldoet het huis aan het bouwbesluit. Dat eist dat er een minimale afzuiging in badkamer (50 m³), toilet (25 m³) en keuken (75 m³) mogelijk moet zijn. Afzuiging hoefde tot 2006 niet per se met een ventilator, het mocht ook via natuurlijke trek. In het buitenland, waar wetgeving minder streng is, is mechanische afzuiging minder gangbaar dan bij ons.

Dat warmte, door de mechanische ventilatie, verloren gaat, is natuurlijk zonde. Anderzijds, ventileren moet!

Daarom zijn installaties op de markt gebracht om deze warmte te benutten, zoals een ventilatiesysteem met WTW. Een ander voorbeeld is dus een ventilatie-warmtepompboiler, waarmee een paar fabrikanten al jaren in de weer zijn. Een kleine warmtepomp haalt ongeveer 1,5 kW aan warmte uit de ventilatielucht en warmt daarmee een boiler op. De ventilatiewarmtepomp heeft dus een ingebouwde ventilator. De bestaande mechanische afzuigbox – veelal nog voorzien van een onzuinige motor – komt dan te vervallen. O.a. NIBE, Stiebel Eltron, Nathan en Inventum hebben ventilatie-warmtepompboilers die de MV-box vervangen. De laatste jaren is de markt overspoeld met warmtepompboilers maar veel van deze zijn helaas niet geschikt om de MV-box te vervangen. Laat je dus goed informeren. 

1. Een Ventilatie-warmtepompboiler als vervanger van de  mechanische ventilatie-box.

In veel woningen zit op zolder een ventilatie-box welke ventilatielucht uit de woning aanzuigt en naar buiten afvoert (ventilatie type C).  Als de woning verwarmd is tot 20ºC  gaat er dus, tijdens ventileren, warme lucht naar buiten.  We kunnen deze lucht goed gebruiken om bijvoorbeeld tapwater mee te verwarmen.  En dat is nu precies wat een ventilatie-warmtepompboiler kan.

De ventilatie-warmtepompboiler heeft een eigen ventilator, als je deze wil gaan toepassen kan de Mechanische Ventilatie Box dus vervallen! Je gebruikt vanaf dat moment de ventilator van genoemde warmtepompboiler om de lucht in je woning af te zuigen. Bij voorkeur zit de 'dampkap / afzuigkap' van het koken niet op dit kanaal aangesloten. In veel woningen is dit standaard al zo, er zit een afzuigpunt in toilet, badkamer en keuken welke door de MV-box (mechanische ventilatie) wordt afgezogen. De afzuigkap heeft meestal een eigen uitlaat naar buiten, of de lucht wordt intern gehouden en goed gefilterd. 

Een goede ventilatie-warmtepompboiler heeft een functie voor constant ventileren en kan zo ingesteld worden dat, als er geen boiler vraag is, de ventilatie stand veranderd.

Een voorbeeld m.b.t. ventilatiestand zou kunnen zijn:
A. Bij het verwarmen van de boiler een afzuiging van 125 m³/uur (instelbaar).
B. Als de boiler op temperatuur is een afzuiging van 50 m³/uur (instelbaar naar wens, of gestuurd met CO² meting).
C. Bij gebruik van de badkamer, of door een schakelaar in de keuken, een afzuiging van 100 m³/uur (instelbaar) 

Een ventilatiewarmtepomp is bij een lucht debiet van 100 tot 200 m³/h in staat om zo’n 1,6 kW aan warmte op te wekken. Dat zou bij een doorstroomtoestel per minuut een halve liter warm water van 50 °C opleveren; per uur is dat 34 liter. Niet geschikt voor doorstroom dus. Daarom is er altijd voorraad nodig bij een warmtepomp boiler.  Per dag is een ventilatie-warmtepompboiler in staat om meer dan 600 liter water op te warmen van 10 naar 55 °C. Ventilatielucht is dus een prima warmtepompbron. Sterker nog, zelfs in woningen waar minimaal wordt afgezogen – laagstand, ongeveer 80 m³/u – is er vaak voldoende warm water beschikbaar. De warmtepomp moet dan wel in staat zijn om terug te moduleren. Dat is helaas ook niet altijd het geval. 

2. Een warmtepompboiler die lucht uit de omgeving aanzuigt.

Er zijn best ook veel warmtepompboilers die geen voorziening hebben om ook als mechanische ventilatie gebruikt te kunnen worden (een gemiste kans).  Deze ventileren enkel en alleen tijdens het verwarmen van de boiler. Ze zuigen lucht aan uit de nabije omgeving en blazen deze koud naar buiten uit. Op dat moment wordt je woning natuurlijk wel 'extra' geventileerd. Waar lucht uit een woning wordt afgezogen komt ook lucht naar binnen, die zal in de winter koud zijn waardoor de verwarming iets meer moet bijwarmen om de woning op temperatuur te houden.  Je kunt er ook voor kiezen om de mechanische ventilatie op dat moment wat lager in te stellen. Een enkele keer zien we wel eens een opstelling waarbij bijvoorbeeld links van het toestel lucht wordt aangezogen en rechts van het toestel de lucht, met een koudere temperatuur, in dezelfde ruimte weer wordt uitgeblazen. De temperatuur in deze ruimte wordt dan eigenlijk gekoeld. Wellicht kan dat soms handig zijn (wijnkelder) maar waak ervoor dat de temperatuur niet te laag wordt. Als er geen lucht  vanuit andere ruimtes wordt toegevoegd, wordt het al snel te koud. En als het te koud is, en er is verwarming aanwezig, zal die aangaan om de ruimte temperatuur naar een gewenst niveau te krijgen.

Veel warmtepompboilers gebruiken nog het koudemiddel R134a, dat vrij gemakkelijk een hoge tapwatertemperatuur van 60 °C haalt, dit koudemiddel heeft een hoge GWP-waarde (1.430) en is minder goed voor het milieu.  Sommige gebruiken het natuurlijk koudemiddel Propaan (R290) met een GWP-getal van 3.  (Hoe lager het Global Warming Potential getal, hoe beter voor het milieu). In de toekomst zal R134a waarschijnlijk verboden worden. Om die reden is een toestel met R290 een betere keuze. Overigens kan een toestel met propaan als koudemiddel de boiler tot 65 °C verwarmen, zonder hulp van een element.

Er zijn warmtepompboilers met een kleine waterinhoud,  80, 100 of 120 liter, maar de meeste warmtepompboilers hebben meer waterinhoud, zo tussen de 150 liter en 300 liter.  In de handleiding van een warmtepompboiler staat meestal genoteerd hoe groot de opstellingsruimte minimaal moet zijn bij vrije aan- en afzuig.  Dat kan bijvoorbeeld 10 m² zijn.  Dit is omdat de opstellingsruimte anders veel te koud word. Als je het toestel in een kast wil plaatsen, kan dat vaak ook, dan maak je kanalen naar een ruimte die groot genoeg is. 

Een warmtepompboiler die de warmte uit de opstellingsruimte haalt, zorgt, zoals al gezegd, voor afkoeling van die ruimte. Het betekent dat in de winter de hr-ketel meer gas verbruikt. Eigenlijk is een warmtepompboiler zonder ventilatie-aansluiting dus niet het handigst om te doen.  Sommige warmtepompboilers lijken met een kleine aanpassing geschikt te kunnen worden gemaakt voor aansluiting op het ventilatiesysteem. Zelfs voor warmtepompboilers van 300 liter is de warmte uit ventilatielucht vaak meer dan voldoende.  De eerste aanpassing zit ‘m in de aansturing van de ventilator. Die gaat uit zodra de boiler op temperatuur is, maar bij een ventilatie-warmtepompboiler blijft deze continu draaien, eventueel wel op een andere stand.

Bij de Auer Edel, als voorbeeld, kun je met een doorverbinding er voor zorgen dat de ventilator blijft draaien, ook na boiler vraag. Deze is dus geschikt te maken voor ventilatielucht.

Aan/uit of modulerende warmtepompboiler.

Over het algemeen is een modulerende warmtepompboiler, een warmtepompboiler waarbij het toerental van de compressor aangepast wordt naar vraag, het zuinigst in gebruik. Ook het 'luchtdebiet' kan dan vaak variabel worden ingesteld. Je kan dan met minder lucht verplaatsing, op een lager vermogen de boiler opwarmen. Uiteraard duurt het dan wat langer voor de boiler op temperatuur is, maar vaak is het rendement dan gunstiger en het geluid van de ventilator wat stiller. En waarom zou je de boiler niet de tijd gunnen om gedurende de dag, als er ook nog zon van de PV panelen komt, langzaam op te warmen. 

Een modulerende heeft dus de voorkeur.  Een aan/uit toestel werkt met een vast toerental van de compressor en zal ook een grotere minimale luchthoeveelheid nodig hebben.

3. Een warmtepompboiler die lucht van buiten aanzuigt.

Sommige warmtepompboilers zijn gemaakt om gebruik te maken van buitenlucht. Deze functioneren tot bijvoorbeeld een buitentemperatuur van -10ºC, wordt het kouder dan kunnen de meeste toestellen verder met een elektrisch element. In Nederland wordt het niet zo vaak zo koud. Dus het element zal niet vaak nodig zijn. Om te voorkomen dat je zonder warm water komt te zitten is het element een prima aanvulling op een dergelijk toestel.  De lucht wordt vanaf buiten aangezogen en met een lagere temperatuur ook weer naar buiten uitgeblazen. 

Een warmtepompboiler vervangt niet de WTW ventilatie-unit

Een warmtepompboiler kan niet in de plaats komen van een WTW-unit (D). Het heeft ook niet zoveel zin om de afvoer van de WTW, die normaal naar buiten gaat, op een warmtepompboiler aan te sluiten. Immers bij een goede WTW-unit is de uitblaas-lucht nagenoeg gelijk aan de buitentemperatuur. Ook heeft het geen zin om de afvoer van je warmtepomp-boiler de WTW in te brengen. Die gebruikte lucht is veel te koud om nog iets mee te kunnen doen.

Een enkele keer zien we in de praktijk dat iemand toch probeert de uitblaas van de WTW aan te sluiten op de ingaande luchtkant van een warmtepomp-boiler. De temperatuur van de lucht is na de WTW (naargelang kwaliteit) ongeveer 2 graden hoger dan de buitentemperatuur.  Je zou dan net iets aan rendement kunnen winnen. Maar bijna altijd zien we dat de 'balans ventilatie'  van de woning dan in 'onbalans' wordt gebracht doordat er 2 ventilatoren achter elkaar worden geschakeld welke elkaar beïnvloeden.  Soms wordt er een zgn. 'trekonderbreker'  tussen geplaatst die naast lucht uit de WTW ook lucht uit de opstelruimte van het toestel gaat onttrekken. Maar ook dan ontstaat er onbalans in de luchtstromen. Met elektronisch gestuurde kleppen en zeer goed inregelen kun je dit wellicht goed krijgen. Maar dan weegt de winst van die extra 2 graden boven de buitentemperatuur weer niet op tegen de kosten. Je kan dan wellicht beter de buitenlucht gebruiken, dat houd aanschaf en inregelen eenvoudiger. 

Je kunt, als je een WTW hebt, beter een warmtepompboiler kiezen die werkt op buitenlucht. Dan kan de WTW gewoon zijn werk blijven doen en zorgen voor de balansventilatie met daarbij een zeer gering temperatuurverlies in de woning door het ventileren. 

Bypass in de WTW unit

Op de markt zijn ook WTW units die voorzien zijn van een bypass. Op gegeven momenten wordt de lucht die van buiten wordt gehaald dan tijdelijk niet over de kruiswisselaar gehaald.  Er vindt op dat moment dan geen warmteoverdracht plaats tussen de lucht die van binnen naar buiten gaat en van buiten naar binnen komt.  De reden hiervan is dat je in een bepaalde periode van het jaar met de buitenlucht in de nacht je woning kan verkoelen. Doordat de lucht niet door de kruiswisselaar gaat op dat moment wordt deze niet meer voorverwarmd door de lucht die vanuit de woning naar buiten gaat. Wat verkoelen mogelijk maakt.  Stel dat je deze combineert met een warmtepomp boiler, en je kan elektronisch een koppeling tussen de aparaten maken, dan stuur je tijdens het verwarmen van de boiler, de bypass open. Op die manier kan je de aanzuiglucht uit de woning door je warmtepompboiler halen, en koud naar buiten afblazen, zonder hierbij de inkomende lucht onnodig af te koelen. Op dat moment wordt dan natuurlijk ook niet in lucht die je binnenhaalt voorverwarmd naar binnen gebracht. Ideaal is deze situatie dus ook weer niet.  De WTW gewoon in tact laten en een losse warmtepompboiler er bij met eigen kanaal van buiten naar binnen en omgekeerd is het meest makkelijk om te doen. KISS is vaak het beste.  Keep It Simple  & Straightforward.

Principe van een warmtepompboiler

Bovenstaand een principetekening van de werking.

• Lucht van (bijvoorbeeld) 20ºC wordt uit de woning aangezogen middels een ventilator.
• De lucht gaat eerst door een filterdoek, zodat 'stof' in dit filterdoek achterblijft. Een keer per 2 maanden kunt u het filterdoek reinigen of vervangen, net als in de afzuigkap zeg maar (2 maanden als voorbeeld: dit kan ook eerder of later zijn, naar gelang er stof is in de woning).
• Vervolgens gaat de lucht door de verdamper van de warmtepomp, daar wordt energie onttrokken uit de ventilatielucht.
• De onttrokken energie wordt afgegeven in de condensor, en vanuit de condensor naar de boiler getransporteerd. Waar op die manier het tapwater wordt verwarmd.
• De 'gebruikte' lucht gaat met een temperatuur van bijvoorbeeld 5ºC weer naar buiten. In dat geval hebben we dus 15ºC aan energie uit de lucht gehaald.

Warmtepompboiler met condensor om de tank

Dit type heeft de condensor om de tank, het voordeel daarvan is dat er geen circulatiepomp nodig is.
Tevens hoeft en dan ook geen expansievat, manometer en vulkraan in. Natuurlijk nog wel een inlaatcombinatie.

Warmtepompboiler tapwater-laadsysteem

Er zijn vele wegen die naar Rome leiden: deze warmtepompboiler werkt als laadsysteem. Als de boiler warmte vraagt start de compressor en de laad-circulatiepomp. Het tapwater wordt onderuit de tank door de condensor gevoerd en daar op gewarmd om boven in de tank te worden ingebracht. Van boven naar beneden laad de tank zich dan langzaam met warm water (SWW).

Een warmtepompboiler heeft meestal een klein vermogen.
 

Het vermogen van een warmtepompboiler is vaak 1,5 tot 2,5 kW.
Het rendement van een warmtepompboiler kan bijvoorbeeld een COP van 3 zijn
Voor elke 1,5 kWh afgegeven hoeveelheid energie hoeft dan maar 0,5 kWh uit het net te komen. Die extra 1 kWh wordt gewonnen uit de ventilatielucht.  Deze boiler verbruikt dus 3 x zo weinig als een gewone elektrische boiler.

Stel dat je per dag 120 liter warm water gebruikt van 60ºC  (gezin van 3 personen)
Dan moet per dag 120 liter water van 10ºC  naar 60ºC  worden opgewarmd.

Omdat het water is kunnen we de benodigde energie makkelijk berekenen:

120 liter x 50 graden = 6000
Als we nu de 6000 delen door 860 geeft dat de benodigde kWh energie die nodig is = afgerond 7 kWh.
(deze formule is afgeleid van Q = m x c x delta T en kan allen bij water worden toegepast)

Als de gekozen warmtepompboiler 1,5 kW afgegeven vermogen heeft, dan duurt het dus 7 kWh : 1,5 kW = 4,6 uur om de boiler warm te maken.  Het toestel draait dan dus 4,6 uur per dag.

De warmtepomp verbruikt daarvoor 7 kWh : COP 3 = 2,33 kWh uit het net.

 Alle in Nederland verkrijgbare warmtepomp-boilers moeten verplicht een energielabel voeren.
U kunt de fabrikant verzoeken om, naast het label van bijvoorbeeld A+, het rendement in SPF aan u op te geven.
Dat kan bijvoorbeeld 150% zijn bij een gemiddeld klimaat (= het Nederlands klimaat).  Als u dat getal deelt door 40 heeft u het rendement uitgedrukt in (S)COP.  150 : 40 = 3,75.   (Het getal 40 staat voor het Europees bepaald rendement van de energie centrale) .

Een willekeurig lijstje,  Ventilatiewarmtepompboilers:

• Inventum Optima (ingebouwde boiler van 80 en 120 liter)
• Inventum Modul-Air Aqua, met losse boiler (100, 150 of 180 liter)
• Nibe F130 met losse boiler van 126 of 263 liter
• Nibe MT-WH21, ingebouwde boiler van 190 liter
• Metro Therm Metroair Aqua met ingebouwde boiler van 201 of 301 liter
• Stiebel Eltron, LWA252 met boiler van 300 liter.

Warmtepompboilers:

Daikin, Atag/Ariston, Blue Solid, Ferroli, Metro Therm, Edel, Dimplex, Vaillant, Nibe, Inventum, Fujitsu, Nexus, Viessmann, Stiebel Eltron, Panasonic, Midea, Remko, Airwell.