HBO scriptie over de lucht/water warmtepomp.

1. Lucht/water
warmtepompen
voor Almere Hout Noord
door Edwin van Noort
in opdracht van Ymere, in samenwerking met de Hogeschool Utrecht, januari 2011

2. Ymere
Onderzoek naar lucht/water
warmtepompen voor de woonwijk
Almere hout Noord
3 januari 2011, Amsterdam
J.H.E. (Edwin) van Noort
i

3. Auteursrechten:
Het bestuur van de Stichting Hogeschool Utrecht te Utrecht aanvaardt geen
enkele aansprakelijkheid voor schade voortvloeiende uit het gebruik van enig
gegeven, hulpmiddel, werkwijze of procedure in dit verslag beschreven.
Vermenigvuldiging zonder toestemming van de auteur(s) en de school is niet
toegestaan. Indien het afstudeerwerk in een bedrijf is verricht, is voor
vermenigvuldiging of overname van tekst uit dit verslag eveneens toestemming
van het bedrijf vereist.
ii

4. Voorwoord
Duurzaamheid is een actueel thema. Inmiddels is het wel een containerbegrip geworden
waar van alles onder valt te scharen. Het is dus zaak om duurzaamheid betekenis te
geven. Het Engelse begrip “sustainability” dekt het best de lading want wat ons betreft
gaat duurzaamheid over kwaliteit. We willen duurzaamheid niet verengen tot een
milieudiscussie die zich focust op energie en CO2. Het motto van Ymere is: wonen,
leven, groeien. Wij kiezen in onze visie dus nadrukkelijk voor de sociale component
We doen in woningen, maar zijn er voor mensen. De kern van sociale duurzaamheid is
dat mensen zelf samen de wijk maken. Samen iets bereiken levert hechte relaties op,
betrokkenheid en energie. Tijdens het onderzoek dat Edwin van Noord voor Ymere heeft
uitgevoerd is deze energie al voelbaar geweest. Ymere en de Hogeschool Utrecht
trokken in dit onderzoek samen op met invloedrijke marktpartijen en kennisinstituten.
Samen worden de juiste vragen gesteld en de juiste inzichten gecreëerd. Door samen te
werken, kennis te ontwikkelen en kennis te delen ontstaat vooruitgang.
Vanzelfsprekend zijn sociaal duurzame wijken ook duurzaam in de klassieke betekenis
van het woord. Van een maatschappelijk ondernemer mag worden verwacht dat hij of zij
meer dan gemiddeld op de lange termijn is gericht. Dat geldt zeker voor Ymere, omdat
wij ons voor lange tijd committeren aan onze huurwoningen en wijken. Het is van groot
belang dat de woningen en wijken die we nu realiseren ook na jaren nog aansluiten bij de
wensen en de woonlasten van onze doelgroep. Dat vraagt nadrukkelijk aandacht voor
onderwerpen als energie, materiaalgebruik, programmering, gebiedsexploitatie,
beheersbaarheid, gebruiksgemak en stedenbouwkundig ontwerp.
Kennis is macht.
Kennis delen brengt vooruitgang.
Deelt u dit rapport met zo veel mensen als u wilt. Stel vooral alle vragen die bij het lezen
van dit rapport bij u opkomen. Ik zal mijn best doen uw vragen te beantwoorden of u uit te
nodigen om samen een antwoordt te vinden.
Met vriendelijke groet,
Ymere
ing Y (Yuri) Pelser
Energie- en installatietechnisch adviseur
Postbus 2961, 1000 CZ Amsterdam
T: 088 000 89 00
E: y.pelser@ymere.nl
I: www.ymere.nl
Please consider the environment before printing this document.
iii

5. Dankwoord
De oorspronkelijke scriptie is in het Engels geschreven. Op aanvraag is een digitaal
Engels exemplaar beschikbaar.
The digital English version of the original document is available on request.
I would like to offer thanks to the following for their contribution during the course of the
project. Roelant Zoete and Rob Plas of Hogeschool Utrecht for supervising the study and
offering advice and guidance. To Ymere, Yuri Pelser for the assignment, advice and
guidance during the project. Al the people that are not specifically mention bud were off
great help ant support (You know, if you’re one of them). To the following companies
which contributed in providing information and answering my questions:
• Centercon (LG)
• Daikin
• Duwaco
• JAGA
• Mitsubishi
• Nathan (Alpha Innotec)
• NIBE - Nederlands Instituut voor Bouwbiologie en Ecologie
• Thercon (General)
• ISSO
Ing. J.H.E. (Edwin) van Noort
iv

6. Summary
Ymere and the city Almere will in the next ten years develop the residential area
Almere Hout Noord. The ambitious targets of this area is a CO2 neutral and
energy independent neighborhood with an EPC demand of 0,4. Because of the
area’s limitations an investigation into air source heat pumps was needed to
establish if air source heat pump concepts are worth to consider as a residential
heating option.
Air source heat pumps have the potential to reduce CO2 emissions associated
with domestic space and hot water requirements. The energy cost and CO2
emissions reduction potential of these systems will only be achieved if they are
designed properly. Efficient and reliable operation is required, not damaging
fragile costumer confidence.
Air source heat pumps have a carbon dioxide reduction potential of about 67%
compared to natural gas boilers. However, the margins for saving annual energy
costs are thin; approximately 10% compared to high efficiency natural gas
heaters. Because of these thin margins, a proper optimal dimensioned heat
pump system is needed. The highest potential is an inverter controlled air source
heat pump with an electric auxiliary heater, extended with a solar collector and/or
photo voltaic to further increase the reduction potential. The distribution system
should consist of a floor heating systems with additional low temperature
convectors.
The heat pumps market is still at the beginning of its potential. Further research
and development of air source heat pumps is needed to reduce the risks involved
with air source heat pump systems.
v

7. Samenvatting
Ymere en de stad Almere ontwikkelen de komende tien jaar de woonwijk Almere
hout Noord. Het doel is een CO2 neutrale en energie onafhankelijke woonwijk te
creëren met op woningniveau een EPC van 0,4. Door de beperkingen van het
gebied is een onderzoek nodig om te bepalen of lucht/water warmtepompen een
reële optie zijn voor het verwarmen van de woningen in de woonwijk.
Lucht/water warmtepompen hebben het potentieel om de CO2 emissies die
geassocieerd worden met ruimteverwarming en tapwater verwarming te
reduceren. De energiekosten en CO2 emissie besparing zal echter alleen
behaald worden als de lucht/water warmtepompen op de juiste manier worden
ontworpen. Een efficiënte en betrouwbare werking is nodig om het
consumentenvertrouwen niet te beschadigen.
Het is mogelijk om de CO2 emissie met circa 67% terug te dringen als wordt
vergeleken met traditionele HR gasketels. De marge voor het besparen op
energiekosten is echter klein; ongeveer 10 – 20% ten opzichten van HR
gasketels. Door deze kleine marge is het belangrijk dat er een degelijk goed
ontworpen warmtepomp systeem wordt geïnstalleerd. Het hoogste potentieel kan
worden behaald door het toepassen van een frequentiegeregelde lucht/water
warmtepomp met een elektrische heater, aangevuld met een zonnecollector en
eventueel PV panelen. Het afgifte systeem moet bestaan uit een
vloerverwarming aangevuld met LT radiatoren.
De warmtepompmarkt staat nog aan het begin van zijn ontwikkeling. Verder
onderzoek en ontwikkeling is nodig om de risico’s geassocieerd met lucht/water
warmtepompen te beperken.
vi

8. Inhoudsopgave
Auteursrechten:....................................................................................................... ii
Voorwoord.............................................................................................................. iii
Dankwoord............................................................................................................. iv
Summary.................................................................................................................v
Samenvatting ......................................................................................................... vi
Figuurlijst.................................................................................................................9
Tabellijst..................................................................................................................9
Inleiding.................................................................................................................10
Inleiding.................................................................................................................10
Leeswijzer .............................................................................................................11
1 Lucht water warmtepomp technologie ............................................................12
1.1 Wat is een lucht water warmtepomp?......................................................12
1.2 Het verschil tussen COP en SPF ............................................................13
1.3 Type bedrijfswijzen voor warmteopwekking.............................................14
1.4 Frequentie geregelde warmtepompen.....................................................14
1.5 Voordelen van een lucht-water warmtepomp ..........................................14
2 Overige onderdelen van het energieconcept ..................................................17
2.1 Trias energetica als leidraad voor energieverbruik reductie.....................17
2.2 SenterNovem referentie huis...................................................................17
2.2 Zonnecollector ........................................................................................18
2.3 Zonnepanelen .........................................................................................20
2.4 Afgifte systeem .......................................................................................21
2.4.1 Oppervlakverwarming ........................................................................21
2.3.2 Laag temperatuur radiatoren..............................................................23
2.3.3 Combinatie van vloerverwarming met LT radiatoren ..........................23
2.4 Warmte opslag ........................................................................................24
2.4.1 Warm water buffer .............................................................................24
2.4.2 Warm water buffer laad schema.........................................................25
3 Variabelen voor vergelijken van warmtepompen ............................................27
3.1 Systeem overzicht...................................................................................27
3.1 Buitenlucht temperatuur ..........................................................................27
3.2 Belastingduurkromme .............................................................................28
3.2 Cop curve................................................................................................29
3.3 Energie gebruik tijdens ontdooicyclus .....................................................29
3.4 Afnemende COP door aan en uit schakelen............................................30
3.5 Dimensionering .......................................................................................30
7

9. 3.5 Vergelijking tussen verschillende warmtepompen......................................32
4 Risico’s ..........................................................................................................34
4.1 Dimensionering van de warmtepomp ......................................................34
4.2 Fluctuerende energierekeningen.............................................................34
4.3 Onderhoud ..............................................................................................35
4.4 Garanderen van de warmtepomp kwaliteit ..............................................35
4.5 Geluid .....................................................................................................36
4.6 Elektrische aansluiting.............................................................................37
5 Ontwerpvoorwaarden .....................................................................................39
5.1 Ontwikkelaar ...........................................................................................39
5.2 Architectuur.............................................................................................39
5.3 Energie adviseur .....................................................................................40
5.4 Installateurs.............................................................................................41
5.5 Fabrikanten .............................................................................................41
6 Conclusies en aanbevelingen.........................................................................42
Persoonlijke informatie ..........................................................................................43
Referenties............................................................................................................44
Annex....................................................................................................................45
Annex I Mindmap ............................................................................................46
Annex II Insulation values Ymere.....................................................................47
Annex III ISSO 59 – Paragraph 3.4.2.3 .............................................................49
Annex IV Solar collector profit versus cost.........................................................51
Annex V Photo Voltaic profit versus cost ..........................................................52
Annex VI Senter Novem Reference House Layout ............................................53
Annex VII Senter Novem reference appartement layout .....................................54
Annex VIII COP curves for average heat pumps 35 °C....................................55
Annex IX COP curves for average heat pumps 55 ° .......................................56
C
Annex X KNMI temperature files ......................................................................57
Annex XI COP curves heat pumps during heating 35 °C...................................59
8

10. Figuurlijst
Figure 1 - Location of Almere Hout Noord (marked yellow) ...................................10
Figure 2 - Principle of a heat pump........................................................................12
Figure 3 - Pressure enthalpy diagram with compression cycle ..............................13
Figure 4 - Bivalent mono-energy (left) and monovalent (right) operation ...............14
Figure 5 - Energy prices historical (solid lines) and forecast (marked) ...................16
Figure 6 - Trias Energetica ....................................................................................17
Figure 7 - Heating curve for the corner house and apartment................................18
Figure 8 - Typical solar collector installation ..........................................................19
Figure 9 - Sun orientation and inclination ..............................................................21
Figure 10 - Hydronic radiant floor ..........................................................................22
Figure 11 - Vertical temperature gradient ..............................................................22
Figure 12 - Reaction of LT convectors...................................................................23
Figure 13 - Reaction of radiant heating..................................................................23
Figure 14 - Combination of floor heating with LT convectors .................................24
Figure 15 - System lay-out used for simulation......................................................27
Figure 16 - Temperature frequency De Bilt (Netherlands) for 2003 and 2007........28
Figure 17 - Load duration curve corner house versus apartment...........................28
Figure 18 - Ice at a Carrier air source heat pump ..................................................29
Figure 19 - Annual energy cost for various capacity heat pumps...........................30
Figure 20 - Total cost of ownership for various capacity air source heat pums .....31
Figure 21 - Bivalent selection based on capacity in relation to heating curve ........32
Figure 22 – Corner house annual energy cost.......................................................33
Figure 23 – Corner house total cost of ownership .................................................33
Figure 24 - Product life cycle curve ......................................................................35
Figure 25 - Sound level perception........................................................................36
Figure 26 - Reduction of noise in relation to distance ............................................37
Figure 27 - Daikin Q11 in silent mode....................................................................37
Figure 28 - Simultaneity demand for average household and 10kW heat pump ....37
Figure 29 - The effect of thermal mass on annual heating demand .......................40
Figure 30 - Cost versus profit for solar collector (4% electricity indexation) ...........51
Figure 31 - Cost versus profit for solar collector (8% electricity indexation) ...........51
Figure 32 - Cost versus profit for solar collector (8% electricity indexation) ...........51
Figure 33 - Cost versus profit for photo voltaic (4% electricity indexation) .............52
Figure 34 - Cost versus profit for photo voltaic (4% electricity indexation) .............52
Tabellijst
Table 1 - Emission factors used in EPC calculation using NEN 5128 ....................15
Table 2 - Heat loss SenterNovem reference houses .............................................18
Table 3 - Cost for solar collector installation ..........................................................19
Table 4 - Actual reduction factor for air source heat pumps...................................20
Table 5 - Cost per reduced kWh and tons CO2 with a solar collector.....................20
Table 6 - Cost per reduced kWh and tons CO2 with photo voltaic .........................21
Table 7 - Underfloor heating power .......................................................................22
Table 8 - Dutch hot tap water comfort classes.......................................................24
Table 9 - Volume of boiler needed for number of person living in the dwelling
(ISSO-72)..............................................................................................................25
Table 10 - Hot tap water demand for dwelling occupancy (ISSO-72).....................25
Table 11 - Energy used for hot water supply with a 10 kW air source heat pump ..25
Table 12 - Energy cost for day and night operation and single and double tariff ....26
Table 13 - Investment needed...............................................................................32
Table 14 - Fluctuation of energy bills in the period 2003-2009...............................35
Table 15 - Price of normal and heat pump ready network. (Source: Stedin) ..........37
9

11. Inleiding
Voordat de VN-klimaattop van start ging in Cancun op 29 november 2010,
publiceerde het gerenommeerde onderzoeksinstituut Maplecroft een studie naar de
CO2 emissies van 183 landen. De studie identificeerde Nederland als nummer vijf
van slechtst presterende landen als het gaat om de CO2 uitstoot per inwoner.
Nederland is het enige Europese land dat wordt gezien als ‘extreem risicovol’. Er is
dus nog een hoop werk te doen om de energie efficiëntie en CO2 uitstoot van
Nederland te verbeteren.
Het verwarmen en tapwater verbruik heeft een aandeel van 19% in Nederlands
totale CO2 emissie. Om aan het Europese verdrag op CO2 te kunnen voldoen heeft
de Nederlandse overheid in 1995 de EPC (Energie Prestatie Coëfficiënt ) voor
nieuwbouwwoningen geïntroduceerd. Deze EPC indexeert het energiegebruik van
nieuwbouwwoningen, gelet op energie voor verwarming, tap water en verlichting, in
relatie tot het gebruiksoppervlak. In 2006 is de EPC eis aangescherpt naar 0,8, aan
de volgende EPC eisen moet er nu en de komende tijd worden voldaan.
Standaard Excellent gebied
- 2006 EPC = 0,8 EPC = 0,6
- 2011, EPC = 0,6 EPC = 0,4
- 2015, EPC = 0,4 EPC = 0,3
- 2020, Energy neutraal Energy neutraal
In de komende tien jaar zal Ymere samen met de gemeente Almere het
woongebied Almere Hout Noord ontwikkelen (figuur 1). Het doel is een CO2
neutrale en energie onafhankelijke wijk. Verder is het gebied door minister Eimert
van Middelkoop (Wonen, Wijken en integratie) aangewezen als excellent gebied,
hierdoor moet er nu al een EPC eis van 0,4 gerealiseerd moeten worden. Deze
ambitieuze doelstellingen vergen het toepassen van duurzame maatregelen, het
gebied heeft echter enkele beperkingen:
- De bodem van het gebied is bedoeld voor drinkwaterontginning, er mag
daarom niet geboord worden;
- Vanwege de energie onafhankelijke doelstelling zal er geen gasnetwerk
worden aangelegd;
Door deze beperkingen kunnen er geen op aardgas gestookte gasketels of bodem
warmtepompen worden toegepast. Om toch aan de duurzame doelstellingen te
kunnen voldoen is een energie concept met lucht/water warmtepompen
onderzocht. Dit rapport tracht te bepalen of een lucht water warmtepomp een
waardig alternatief is voor de verwarming van een woning. Verder is onderzocht
hoe het potentieel maximaal kan worden benut, wat de do’s en don’ts zijn en welke
risico’s bij lucht water warmtepompen gewogen moeten worden.
Figure 1 - Location of Almere Hout Noord (marked yellow)
10

12. De afdeling “Gebied en Projectontwikkeling” van Ymere heeft opdracht gegeven
om met dit rapport de kans op onverwachte kosten en problemen bij het toepassen
van lucht/water warmtepompen te onderzoeken. Er is een samenwerking met de
Hogeschool Utrecht aangegaan om een student de gelegenheid te geven zich te
verdiepen in het onderwerp. Om structuur aan te brengen in het onderzoek is er
een mindmap (Bijlage I) en planning (Bijlage 2) gemaakt.
Leeswijzer
In hoofdstuk 1 wordt de achterliggende theorie van warmtepompen besproken. De
werking van een warmtepomp wordt besproken en de begrippen COP en SPF
worden geïntroduceerd. Verder is een algemene beschrijving gegeven van het
potentieel op CO2 uitstoot vermindering en besparing op de energierekening.
Hoofdstuk 2 behandeld de overige onderdelen van een energieconcept met
lucht/water warmtepompen die van invloed kunnen zijn op het energieverbruik van
een woning. De “trias energetica” wordt geïntroduceerd als gids voor
energiebesparing en een beschrijving van het model huis met isolatie waarden is
gegeven. Verder worden de mogelijkheden voor het gebruik van zonne-energie
besproken.
De variabelen voor het vergelijken van warmtepompen worden behandeld in
hoofdstuk 3. Het hoofdstuk begint met klimaat bestanden die worden gebruikt en
hoe variabelen als COP curven, stooklijnen en start/stop zijn gebruikt in de
simulatie. Daarna wordt door verschillende verwarmingscapaciteiten van
warmtepompen te simuleren de het optimum bepaald in relatie tot de kosten.
Uitgaande van de optimale capaciteit wordt tenslotte een vergelijking gemaakt
tussen verschillende merken warmtepompen.
Hoofdstuk 4 behandeld de risico’s die in overweging genomen moeten worden bij
het toepassen van lucht/water warmtepompen. Het risico van een fluctuerende
energie rekening wordt beschreven en hoe verkeerd gebruik kan leiden tot een
hoge energierekening. Verder wordt de geluidsproductie behandeld, en opties
gegeven om deze risico’s te bepreken. Ook is de invloed op de elektrische
aansluiting per huis en voor de wijk behandeld.
In hoofdstuk 5 worden er ontwerp aanwijzingen gegeven voor ontwikkelaars,
architecten, adviseurs, installateurs en fabrikanten. Er wordt benadrukt dat het
belangrijk is om integraal te ontwerpen om de werken en kwaliteit van lucht/water
warmtepomp systemen te garanderen.
Ten slotte behandeld hoofdstuk 6 de belangrijkste conclusie die getrokken kunnen
worden aan de hand van de informatie uit de voorgaande hoofdstukken. Verder
worden er aanbevelingen gegeven voor verder onderzoek naar lucht/water
warmtepompen.
11

13. 1 Lucht water warmtepomp technologie
1.1 Wat is een lucht water warmtepomp?
Ondanks dat lucht van -10 ° koud aanvoelt, bevat het nog steeds warmte. Alles
C
boven het absolute minimum van -273,15 ° (0 Kelvin) bevat energie die ontrokken
C
kan worden. Een warmtepomp is een apparaat dat warmte verplaats van een laag
temperatuur bron naar een afgifte systeem met een hogere temperatuur. Dit afgifte
systeem kan vloerverwarming, een radiator of warm tap water zijn. De lucht/water
warmtepomp gebruikt buitenlucht of ventilatielucht als bron.
Afhankelijk van de druk verandert een koelmiddel van fase bij verschillende
temperaturen. Dit principe maakt het mogelijk om te verdampen op een lage
temperatuur en een lage druk en te condenseren op een hoge temperatuur en
hoge druk. Verdampen onttrekt energie van een lagere temperatuur warmtebron en
condenseren geeft het af aan een hogere temperatuur afgifte systeem. Figuur 2
hieronder geeft het basisprincipe weer van een warmtepomp.
Figure 2 - Principle of a heat pump
Het gas wordt door de compressor (1) gecomprimeerd, wat de druk en de
temperatuur van het gas doet verhogen. Dan gaat het hete gas door een
warmtewisselaar, de condensor (2), waar het zijn warmte afgeeft aan het koudere
afgifte systeem. Hierdoor condenseert het hete gas tot een vloeistof. De vloeistof
gaat dan door het expantie ventiel (3) waar de druk wordt gereduceerd, hierdoor
wordt de temperatuur en het kookpunt van het koelmiddel verlaagd. In de
verdamper (4) absorbeert het koude koelmiddel energie van de warmere bron
waardoor het koelmiddel verdampt. Hierna begint de cyclus opnieuw door het
comprimeren van het gas door de compressor. Het verwarmingvermogen van de
warmtepomp is het onttrokken vermogen van de warmtebron plus de energie die in
het koelmiddel is gestopt door de compressor.
12

14. 1.2 Het verschil tussen COP en SPF
The warmtepomp cyclus zoals beschreven in figuur 2 wordt vaak getekend in een
druk-enthalpie diagram (figuur 3) omdat het proces bestaat uit twee constante
drukken en een constante enthalpie.
Figure 3 - Pressure enthalpy diagram with compression cycle
Het grote voordeel kan eenvoudig aangetoond worden door een voorbeeld.
Tc = arbeid door compressie = h3 – h2 = 390 – 300 = 90 kJ/kg
Th= warmte afgifte van condensor = h3 – h4 = 390 – 140 = 250 kJ/kg
COP = bruikbare warmte (Th) / arbeid door compressor (Tc) = 250 / 90 = 2.77
Hierdoor kan door elke kW energie die door de compressor wordt gebruikt 2,77 kW
aan warmte door de condensor worden afgegeven. De efficiëntie van dit proces
wordt uitgedrukt als de “Coefficient of Performance” (COP). Een meer realistische
COP is echter de warmteafgifte gedeeld door de totale elektrische energie gebruikt
door de compressor en overige elektrische componenten.
: Warmte afgegeven
: Elektrische energie gebruikt
Voor het berekenen van de prestaties van een warmtepomp is het echter nog
belangrijker om de efficiëntie van het systeem over een langere periode te nemen,
ook wel de “Seasonal Performance Factor” (SPF) genoemd. Het bereken van deze
SPF vereist informatie over de verschillende vermogensvragen en
brontemperaturen.
13

15. 1.3 Type bedrijfswijzen voor warmteopwekking
Een lucht-water warmtepomp kan met verschillende bedrijfswijzen worden
uitgevoerd.
- Monovalent: The De totale benodigde warmte wordt geleverd door de
warmtepomp.
- Bivalent: De warmtepomp heeft een extra warmteopwekker zoals een
elektrisch verwarmingselement of een gasketel. De extra
warmteopwekker levert de warmte als de capaciteit van de warmtepomp
onvoldoende is of als de efficiëntie van de gasketel hoger is dan de
efficiëntie van de warmtepomp
Door de beperkingen in Almere Hout Noord, kan er alleen een monovalente (figuur
4 rechts) warmtepomp worden gebruikt of een bivalente warmtepomp (figuur 4
links) met een elektrisch element (bivalent mono energetisch).
Figure 4 - Bivalent mono-energy (left) and monovalent (right) operation
1.4 Frequentie geregelde warmtepompen
Het aan en uit schakelen van een warmtepomp heeft een grote invloed op het
rendement van een warmtepomp, als een warmtepomp inschakelt duurt het
namelijk even voordat de warmtepomp op zijn maximale efficiëntie (COP) in bedrijf
is. Sommige modellen hebben om dit effect te verminderen een extra buffer, de
laatste tijd wordt er door de grote merken echter veelal een frequentieregelaar
toegepast. Een warmtepomp met een frequentieregelaar kan de compressor
terugtoeren waardoor het opgenomen en afgenomen vermogen afneemt. Doordat
het af te geven vermogen afneemt kan de warmtepomp een kleiner
temperatuurverschil over de condensor en verdamper hanteren, het totale
temperatuurverschil over de compressor daalt hierdoor ook waardoor de COP
toeneemt.
De extra ruimte die nodig is voor een niet frequentie geregelde warmtepomp is een
groot nadeel. Deze ruimte kan anders worden verkocht of verhuurd, in de
Nederlandse huizenmarkt de ruimte beperkt is en de prijzen zijn hoog. Door dit
nadeel en de betere efficiëntie van een frequentiegeregelde warmtepomp zullen de
niet frequentiegeregelde warmtepompen niet verder in dit rapport behandeld
worden.
1.5 Voordelen van een lucht-water warmtepomp
Warmtepompen kunnen niet zondermeer als een duurzame technologie worden
beschouwd. De compressor en andere elektrische componenten gebruiken immers
elektriciteit die over het algemeen met fossiele brandstoffen worden opgewekt. Als
14

16. de elektriciteit echter wordt opgewekt met windmolens of zonne-energie, kan de
combinatie van technieken wel duurzaam worden genoemd.
De meest gebruikte gasketel in nieuwbouwwoningen op dit moment is de HR107
gasketel. Een typisch hoekhuis dat is goed geïsoleerd geeft een jaarlijks
energieverbruik van circa 27 GJ voor verwarming en warm tap water. Door gebruik
te maken van de CO2 emissie factoren die gebruikt worden in de EPC
berekeningen (tabel 1) kan de hoeveelheid uitgestoten CO2 worden berekend.
Fuel CO2-emission factor kg/MJ
Natural gas 0,0560
Electricity 0,0694
External heat delivery with 0,094
coals
External heat delivery with oil 0,0730
Waste incineration 0,0314
Table 1 - Emission factors used in EPC calculation using NEN 5128
Voor de gasketel (jaarlijkse efficiëntie van 85%) is de jaarlijks uitgestoten CO2:
Voor de lucht-water warmtepomp die wordt gebruikt voor verwarming en warm
water (SPF is ongeveer 3) is de hoeveelheid uitgestoten CO2:
De CO2 uitstoot vermindering in dit voorbeeld is ongeveer 67% vergeleken met een
HR107 gasketel. Als er groene elektriciteit wordt gebruikt kan de CO2 vermindering
zelfs 100% zijn. Een ander voordeel is de besparing op de jaarlijkse
energierekening.
Jaarlijkse energiekosten voor een gasketel:
Jaarlijkse energiekosten voor een lucht-water warmtepomp:
15

17. De kosten bespring in dit voorbeeld is ongeveer 10%. De verwachting is dat de
prijs van aardgas de komende jaren sneller zal stijgen (9%) dan de prijs van
elektriciteit (6%) (figuur 5) doordat de aardgas voorraad slinkt en het toenemende
gebruik van duurzame bronnen voor elektriciteitsopwekking. Dit maakt het
potentieel op besparing op de energierekening alleen maar groter. Politieke en
economische omstandigheden kunnen er toe leiden dat de koppeling tussen de
gasprijs en de olieprijs in de toekomst wordt losgelaten. Dit zou betekenen dat de
gasprijs een geheel eigen dynamiek krijgt waar geen historische trendgegevens
van bekend zijn. De benodigde investering voor een warmtepomp is echter hoger
dan voor een gasketel, omdat er in Almere Hout Noord geen gasketels toegepast
kunnen worden zal deze vergelijking niet verder in dit rapport worden gemaakt.
Figure 5 - Energy prices historical (solid lines) and forecast (marked)
16

18. 2 Overige onderdelen van het energieconcept
2.1 Trias energetica als leidraad voor energieverbruik reductie
In 1996 introduceerde SenterNovem (nu Agentschap NL) de Trias Energetica
(figuur 6) als een simpel driestappenplan om een duurzaam energie management
te realiseren.
De drie stappen zijn:
1. Reduceer onnodig energieverbruik, bijvoorbeeld betere isolatie;
2. Gebruik zoveel mogelijk duurzame energiebronnen, bijvoorbeeld wind en
zon;
3. Gebruik voor de resterende vraag fossiele brandstoffen zo efficiënt
mogelijk, door het gebruiken van apparatuur met hoge rendementen.;
Figure 6 - Trias Energetica
De gebouwen in Almere Hout Noord worden ontworpen en gebouwd volgens dit
concept. Het bepalen van de optimale kosten / energiereductie verhouding is niet
behandeld in dit rapport. De isolatiewaarden die Ymere gebruikt voor het behalen
van een EPC van 0,4 met een bodemwarmtepomp zijn ook toegepast op het
lucht/water warmtepomp energieconcept.
2.2 SenterNovem referentie huis
Het definitieve ontwerp van de gebouwen die de komende jaren in Almere Hout
Noord gebouwd zullen worden is nog onbekend. Hierdoor kan er geen
warmteverliesberekening worden gemaakt. Een veelgebruikte methode is om
gebruik te maken het ontwerp van de SenterNovem referentiehuizen. Dit ontwerp in
combinatie met Ymere isolatiewaarden (bijlage II) is de basis voor de
warmteverliesberekeningen.
De berekeningen zijn gemaakt volgens ISSO 51 met behulp van BINK software.
Het totale warmteverlies bij een buitentemperatuur van -10 ºC voor het hoekhuis is
ruim 9 kW, voor het appartement bijna 7 kW (tabel 2). In de toekomst kunnen deze
waarden verder dalen omdat de technische kwaliteit van onveranderde isolatie en
glas onder druk van de energiebesparingopgave snel verbeterd en ook goedkoper
wordt.
17

19. Heat transmission at -10 °C
Room SenterNovem corner house SenterNovem apartment
Living room / kitchen 4 kW 3,2 kW
Bathroom 0,9 kW 1,2 kW
Entry 0 -
Hall 0 -
Bedroom 1 1,1 kW 1,3 kW
Bedroom 2 0,6 kW 0,9 kW
Bedroom 3 0,7 kW -
Toilet 0,3 kW 0,2 kW
Loft 1,4 kW -
Total 9,0 kW 6,8 kW
Table 2 - Heat loss SenterNovem reference houses
De stooklijn (figuur 7) geeft de benodigde warmte bij een bepaalde temperatuur.
Deze stooklijn wordt in hoofdstuk 3 gebruikt voor warmteverlies simulaties.
Figure 7 - Heating curve for the corner house and apartment
2.2 Zonnecollector
Het voordeel van een zonnecollector is afhankelijk van de grootte (capaciteit) van
een collector in verhouding tot de tapwater behoefte. Naarmate de afmeting van
een zonnecollector toeneemt, zal een groter gedeelte van de warmwater behoefte
met behulp van zonne-energie worden opgewekt. Deze relatie wordt uitgedrukt als
de reductiefactor. De groei van de reductiefactor neemt af naarmate de afmeting
van de zonnecollector toeneemt. Om een grotere bijdrage aan de jaarlijkse
warmwater behoefte te kunnen leveren moet er meer warmte worden geleverd in
de donkere tijden van het jaar (winter en herfst), wanneer het rendement van de
zonnecollector lager is. Het totale rendement van het systeem neemt dus af
naarmate het oppervlak van de collector toeneemt.
18

20. Figure 8 - Typical solar collector installation
Voor een hoekhuis met vier kamers is de dagelijkse warmwater behoefte ongeveer
100 liter (tabel 10). Dit is een jaarlijkse warmwater behoefte van ongeveer 36,5 m³.
Met de formule van ISSO 59 (bijlage III) kan het optimale collector oppervlak
worden bepaald per reductiefactor. Hierbij is aangenomen dat de warmwater
behoefte gedurende de winter en zomer gelijk is.
20% = 20 x 36,5/1000 = 0,73 m²
30% = 40 x 36,5/1000 = 1,46 m²
40% = 60 x 36,5/1000 = 2,19 m²
50% = 95 x 36/1000 = 3,5 m²
De kosten van een collector is hoofdzakelijk afhankelijk van het collector oppervlak,
de installatiekosten en kosten voor extra componenten verschillen weinig (tabel 3).
Omdat de warmtepomp standaard al voorzien is van een buffer voor warm water is
er geen extra buffer nodig.
Collector Pump and
size Installing piping Collector Total
0,73 m² € 300,- € 300,- € 300,- € 900,-
1,46 m² € 300,- € 300,- € 500,- € 1.100,-
2,19 m² € 400,- € 300,- € 700,- € 1.400,-
3,5 m² € 500,- € 300,- € 1000,- € 1.800,-
Table 3 - Cost for solar collector installation
Een zonnecollector systeem met een reductiefactor van 50% betekent een
halvering van de jaarlijkse warmwatervraag. In de zomerperiode kan de reductie
80% zijn, terwijl dit in de winter 20% is. Een lucht/water warmtepomp gebruikt met
lagere temperaturen (winter) meer energie gebruikt voor dezelfde hoeveelheid
warmwater als met hogere temperaturen (zomer). Hierdoor kan een reductiefactor
niet direct worden vertaald naar een vermindering van het elektriciteitsverbruik.
Omdat de maandelijkse reductiefactoren niet beschikbaar zijn is het effect op het
energieverbruik gesimuleerd met het slechtst dankbaarste scenario (tabel 4).
Wanneer een jaarlijkse besparing op de warmwater behoefte gerealiseerd kan
worden van 50%, is dit in het slechtste geval 100% tijdens zes warme maanden
(hoge COP) en 0% tijdens zes koude maanden (lage COP).
19

21. Annual hot Annual energy
water reduction Cold months Warm months demand
factor reduction factor reduction factor reduction factor Difference
50% 0% 100% 45% 10%
50% 20% 80% 47% 6%
50% 50% 50% 50% 0%
40% 0% 80% 36% 10%
30% 0% 60% 27% 10%
20% 0% 40% 18% 10%
Table 4 - Actual reduction factor for air source heat pumps
Aan bovenstaande tabel is te zien dat de reductiefactor maximaal 10% afwijkt als
van het slechtste scenario wordt uitgegaan. Wanneer rekening wordt gehouden
met een levensduur van 20 jaar en een rentevoet van 5% kunnen de kosten per
gereduceerde kWh worden berekend.
- Looptijd van hypotheek is 30 jaar;
- CO2 emissie is gebaseed op tabel 1;
- Prijsstijging elektriciteit is 4% per jaar;
- Elektriciteitsprijs in 2010 is € 0,21;
- Duur van SDE (Subsidie Duurzame Energie) is 15 jaar;
Collector Total Reduced €/tons CO2
Reduction size mortgage MWh €/kWh
18% 0,73 m² € 1.598,- 4,1 MWh € 0,39 € 1,56
27% 1,46 m² € 1.953,- 6,1 MWh € 0,32 € 1,28
36% 2,19 m² € 2.485,- 8,2 MWh € 0,30 € 1,21
45% 3,5 m² € 3.195,- 10,2 MWh € 0,31 € 1,25
Table 5 - Cost per reduced kWh and tons CO2 with a solar collector
Wanneer een stijging van de elektriciteitsprijs wordt gebruikt van 4% per jaar zal de
kleinste collector (0,73 m²) niet terugverdienen. De overige formaten verdienen zich
ongeveer terug in circa 10 – 12 jaar. Wanneer echter een prijsstijging van 8% per
jaar wordt gebruikt zal de 0,73 m² collector zich terugverdienen in 11 jaar. De
overige collectoren verdienen zich terug in circa 6 jaar (bijlage V).
2.3 Zonnepanelen
De prestatie van zonnepanelen is grotendeels afhankelijk van de oriëntatie en
inclinatie (hoek ten opzichte van een horizontaal vlak) van het systeem. Voor
Nederland is het meest effectief een systeem georiënteerd op het zuiden met een
inclinatie van circa 35º (figuur 9). Maar ook onder minder dan ideale
omstandigheden kunnen zonnepanelen een flinke hoeveelheid elektriciteit
produceren. De dakoriëntatie van de eerste bouwfase van Almere Hout Noord is
voornamelijk zuidoost (bijlage XII), als de inclinatie van de daken tussen de 10º en
50º wordt gebouwd zal er ongeveer 95% van optimaal aan zonnestraling
beschikbaar zijn.
20

22. Figure 9 - Sun orientation and inclination
De capaciteit van de zonnepanelen wordt uitgedrukt als Watt Peak (WP). Dit is de
nominale capaciteit onder laboratorium condities. De jaarlijkse
elektriciteitsproductie bij 100 WP in Nederland is ongeveer 90 kWh bij optimale
oriëntatie en inclinatie. Voor Almere Hout Noord (95% van optimaal) betekent dit
85,5 kWh voor 100 WP.
De totale kosten en opbrengsten gedurende de levensduur van de zonnepanelen
kunnen worden berekend als dezelfde aannames worden gebruikt als in paragraaf
2.2, de levensduur van een zonnepaneel is echter 25 jaar.
PV capacity Investment Total Reduced €/tons
(Watt peak) (Excl. BTW) mortgage MWh €/kWh CO2
570 € 2.200 € 3.905 12,1 MWh € 0,32 € 1,29
1.140 € 4.400 € 7.810 24,4 MWh € 0,32 € 1,28
1.900 € 6.520 € 11.573 40,6 MWh € 0,28 € 1,14
2.850 € 9.775 € 17.351 60,9 MWh € 0,28 € 1,14
3.800 € 12.463 € 22.122 81,2 MWh € 0,27 € 1,09
Table 6 - Cost per reduced kWh and tons CO2 with photo voltaic
Als een elektriciteitsstijging wordt gehanteerd van 4% per jaar zullen de
zonnepanelen niet terugverdienen. Als er echter een prijsstijging van 8% wordt
gebruikt zullen de zonnepanelen zich na 18 to 21 jaar terugverdienen (bijlage V).
2.4 Afgifte systeem
Een conventioneel verwarmingssysteem voor Nederlandse woongebouwen
bestaat uit een HR gasketel met 80-60 ºC radiatoren. Wanneer gebruik wordt
gemaakt van een warmtepomp zijn er laag temperatuur (LT)
verwarmingselementen nodig die met een temperatuur van 35 ºC genoeg warmte
kunnen afgeven. Hiervoor zijn twee typen afgifte systemen geschikt,
oppervlakverwarming en LT convectors. Het is ook mogelijk om deze twee
systemen te combineren.
2.4.1 Oppervlakverwarming
Systemen die gebruik maken van oppervlakverwarming gebruiken de vloer, wand
of plafond als verwarmingselement. Vloerverwarming wordt het meest toegepast
en is ook het goedkoopst om uit te voeren.
21

23. Er zijn drie verschillende typen vloerverwarming; hete lucht vloerverwarming,
elektrische vloerverwarming en hydraulische vloerverwarming. Hydraulische is de
meest toegepaste techniek en ook goed geschikt om te gebruiken in combinatie
met de lage temperatuur afgifte van warmtepompen. De slangen van
vloerverwarming worden meestal in beton gegoten (figuur 10).
Figure 10 - Hydronic radiant floor Figure 11 - Vertical temperature gradient
Het grootste voordeel van vloerverwarming is de verbeterde comfort ervaring en
het beperkte ruimtegebruik. Het thermische comfort wordt beïnvloed door de
luchttemperatuur, gemiddelde stralingstemperatuur, luchtsnelheid, relatieve
vochtigheid, conductie, kleding en metabolisme. Vloerverwarming heeft een
positief effect op de stralingstemperatuur (stralingssymmetrie), lucht temperatuur
(stabieler) en conductie (voeten op vloer).
Een nadeel van vloerverwarming is de langzame reactie op temperatuur
veranderingen. Dit wordt veroorzaakt door de grote hoeveelheid water in de
slangen en de thermische massa van de betonnen vloer. Deze langzame reactie
maakt vloerverwarming minder geschikt voor toepassing in studeerkamers en
slaapkamers, een aantal uren wachten totdat de kamer de gewenste temperatuur
heeft bereikt is onacceptabel.
De capaciteit van vloerverwarming is afhankelijk van de kamertemperatuur en de
afstand tussen de slangen. De maximale capaciteit bij een watertemperatuur van
35 ºC en een kamertemperatuur van 20 ºC is 97 Watt per vierkant meter (tabel
7).
Water Room Piping distance
temperature temperature 300 mm 250 mm 200 mm 150 mm 100 mm
35 ºC 15 ºC 73 84 97 112 129 W/m²
35 ºC 18 ºC 62 71 83 95 110 W/m²
35 ºC 20 ºC 55 63 73 84 97 W/m²
35 ºC 22 ºC 48 55 63 73 84 W/m²
35 ºC 24 ºC 41 46 54 62 71 W/m²
Table 7 - Underfloor heating power
Voordelen - Vrije indeelbaarheid van
- Thermisch comfort; de woning.
- Lucht kwaliteit;
- Geen ruimte gebruik;
- Geen onderhoud;
- Algemeen bekend; Nadelen
- Wordt gezien als luxe; - Langzame reactie;
22

24. - Energieverspilling door - Niet geschikt voor
langzame reactie slaapkamers en
- Beperkte hoeveelheid studeerkamer.
warmte afgifte;
- Lastig om legionella veilig
te ontwerpen;
2.3.2 Laag temperatuur radiatoren
De meeste capaciteit van radiatoren of convectors is door convectie, slechts een
klein deel wordt veroorzaakt door radiatie. Doordat traditionele radiatoren worden
gebruikt met een 80/60 ºC water temperatuur zal de lucht in de buurt van de
radiatoren snel stijgen. Hierdoor wordt er een natuurlijk lucht circulatie gecreëerd
die grotendeels het vermogen van de radiator bepaald.
Wanneer lage temperaturen worden gebruikt (35 ºC) zal de lucht slechts
langzaam stijgen en de capaciteit van de radiator beperken. Omdat
warmtepompen het beste werken met een laag temperatuur afgifte systeem zijn
er radiatoren ontwikkeld die ook met lage temperaturen voldoende vermogen
kunnen afgeven. Veel van deze radiatoren gebruiken kleine ventilatoren om de
lucht geforceerd door de radiator te duwen.
Het voordeel van deze radiatoren kleine water inhoud. Hierdoor hoeft de
warmtepomp slechts weinig water op te warmen voordat de radiator op zijn
maximale capaciteit is, verder stopt de radiator ook vrij direct als er geen
warmtevraag meer is. Hierdoor is een snelle reactie op temperatuur setpoints
mogelijk, waardoor energie kan worden bespaard (figuur 12 en 13). De rode lijn
is de instelling van de thermostaat en de zwarte lijn is de werkelijk gemeten
ruimte temperatuur. De tijd dat de ruimtetemperatuur boven de ingestelde
temperatuur is betekend verspilde energie.
Figure 12 - Reaction of LT convectors Figure 13 - Reaction of radiant heating
Voordelen Nadelen
- Snelle reactie; - Ruimte gebruik;
- Weinig energie - Onderhoud nodig;
verspilling; - Geluid;
- Onbekende techniek;
2.3.3 Combinatie van vloerverwarming met LT radiatoren
Door de maximale capaciteit van de vloerverwarming bij 35 ºC heeft de
huiskamer nog een extra LT radiator nodig om voldoende warmte af te kunnen
afgeven. Door de twee afgifte systemen te combineren kan gebruik worden
gemaakt van de snelle reactie van de LT radiator en het comfort van de
vloerverwarming. De vloerverwarming krijgt een setpoint van 18 ºC, de LT
23

25. radiator zal de laatste 2 ºC tot 20 ºC regelen. Hierdoor kan er snel worden
gereageerd op zoninstraling of warmtevraag (zie figuur 14).
T (°C)
Energy
reduction
Underfloor heating
Energy reduction
Underfloor heating with low
temperature convectors
Figure 14 - Combination of floor heating with LT convectors
Over het algemeen wordt er maar weinig tijd gespendeerd in slaapkamers of
studeerkamers. Als er toch iemand aanwezig is moet het er snel warm kunnen
worden, hierdoor is een LT radiator meer geschikt dan vloerverwarming.
2.4 Warmte opslag
2.4.1 Warm water buffer
De warm water comfort klassering is uitgedrukt als CW klasse. De minimum CW
klasse die door Ymere wordt gehanteerd voor nieuwbouw woningen is CW4. Dit
betekent dat de warmtepomp 8 liter per minuut van 60 ºC kan leveren (tabel 8).
Het vermogen dat benodigd is om deze hoeveelheid warm water te leveren kan
als volgt worden berekend:
CW class Amount of hot water Needed capacity
CW3 6 l/m 60oC 21 kW
CW4 8 l/m 60oC 28 kW
CW5 10 l/m 60oC 35 kW
CW5+ 12 l/m 60oC 42 kW
o
CW 6 15 l/m 60 C 52,5 kW
Table 8 - Dutch hot tap water comfort classes
De capaciteit van een gemiddelde warmtepomp voor een huishouden heeft een
veel lagere dan nodig is voor warm water productie (bijlage 9). Hierdoor is er een
buffer nodig die langzaam geladen kan worden. Het formaat van deze buffer is
afhankelijk van het aantal personen dat gebruik maakt van de woning. Als de
samenstelling van het gezin niet bekend is moet worden uitgegaan van 4
personen.
Number of Volume standby boiler (55 ° [liter]
C)
persons in Load time < 1,5 hour 1,5 hour < Load time < 16 hour
dwelling Shower Bath Shower Bath
1 en 2 96 96 96 138
3 96 96 144 186
24

26. 4 96 117 192 234
5 120 141 240 282
Table 9 - Volume of boiler needed for number of person living in the dwelling (ISSO-72)
De laadduur wordt berekend aan de hand van de hoeveelheid water die wordt
gebruikt gedurende een dag. Ook hier moet worden uitgegaan van 4 personen
als de gezinssamenstelling onbekend is, verder moet er rekening worden
gehouden met een bad. Een gemiddelde 10 kW warmtepomp die in warm water
(55 ºC) bedrijf bij een buitentemperatuur van circa 0 ºC heeft een capaciteit van
circa 6 kW. De laadduur is in dit geval als volgt berekend:
In de praktijk zal de laadduur langer zijn aangezien er tijdens het laden ook
warmte nodig zal zijn voor het verwarmen van het huis.
Occupancy Hot tap water demand [liters of 55 ºC]
per dwelling [number of persons] Shower Bath
1 40 75
2 80 115
2,5 100 135
3 120 155
4 160 195
5 200 235
Table 10 - Hot tap water demand for dwelling occupancy (ISSO-72)
In dit geval moet de inhoud van de buffer minimaal 234 liter zijn. De
stilstandverliezen van een buffer van dit formaat is tussen de 50 en 80 Watt. Bij
een warmtepomp in warm water bedrijf met een SPF voor warm water van SPF =
2,8 betekent dit tussen de 150 en 250 kWh elektriciteitsgebruik per jaar.
2.4.2 Warm water buffer laad schema
Gedurende een dag zal de efficiëntie van de warmtepomp het hoogste zijn
tussen 13:00 en 16:00, wanneer de buitentemperatuur het hoogst is. Dit is de
slimste tijd om de buffer te gebruiken als er alleen wordt gelet op de hoeveelheid
energie die wordt gebruikt. De volgende tabel is de energie gebruikt door een 10
kW lucht/water warmtepomp in de periode 2003 – 2009 met nachtschema en een
dagschema. De data is gegenereerd doormiddel van een simulatie (zie voor
verdere uitleg van de simulatie hoofdstuk 3).
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Night schedule (03:00-07:00) 1178 1154 1147 1137 1126 1145 1140 kWh
Day schedule (13:00-16:00) 1041 1050 1048 1042 1026 1042 1056 kWh
Difference 137 104 99 95 100 103 84 kWh
Table 11 - Energy used for hot water supply with a 10 kW air source heat pump
Er zijn echter ook huishoudens die gebruik maken van een dubbel tarief voor
elektriciteit. Hierdoor betalen ze minder tussen 23:00 en 07:00 en iets meer
25

27. gedurende de overige uren, We gaan uit van een enkel tarief van € 0,21/kWh en
een dubbeltarief van € 0,19/kWh gedurende de nacht en € 0,23/kWh gedurende
de dag. De data gegenereerd met de simulatie (tabel 12) laat zien dat het laden
van de buffer gedurende de dag met een enkeltarief de beste strategie is voor
het laden van de buffer.
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 Aver
Single tariff (day operation) € 217 € 218 € 218 € 217 € 213 € 217 € 220 € 217
Double tariff (night operation) € 224 € 219 € 218 € 216 € 214 € 218 € 217 € 218
Double tariff (day operation) € 237 € 239 € 239 € 237 € 234 € 237 € 241 € 238
Table 12 - Energy cost for day and night operation and single and double tariff
26

28. 3 Variabelen voor vergelijken van warmtepompen
3.1 Systeem overzicht
Vanwege de voordelen van frequentie geregelde warmtepompen zoals
beschreven in paragraaf 1.3 en de noodzaak van een warm water buffer, het
principe schema voor de vergelijking is vastgelegd. Op basis van dit schema zijn
alle berekeningen en simulaties gebaseerd.
Figure 15 - System lay-out used for simulation
1 Inverter air source heat pump
2 Heat exchanger for separation between water and refrigerant
3 Circulation pump
4 Hot water boiler
5 Low temperature convectors
6 Floor heating
7 Controller
8 Thermostat
3.1 Buitenlucht temperatuur
De Nederlandse standaard voor vergelijking van energieprestaties van
woongebouwen en verschillende installaties gebruikt een referentiejaar
gebaseerd op maandelijks gemiddelde temperaturen. De middeling van
maandtemperaturen is voor het vergelijk van lucht/water warmtepompen niet
nauwkeurig genoeg. Dit komt doordat het rendement van een lucht/water
warmtepomp sterk afhankelijk is van de buitentemperatuur. De nieuwe
Nederlandse NEN 5060 heeft referentiejaren met de data per uur welke
geïmporteerd kunnen worden in Excel. Omdat deze data vrijwel hetzelfde is als
de gratis KNMI klimaatbestanden zijn de KNMI bestanden gebruikt.
27

29. Figure 16 - Temperature frequency De Bilt (Netherlands) for 2003 and 2007
Om de hoeveelheid data te beperken en daarmee de handelbaarheid van de
simulatie te bewaken is er gekozen voor de klimaatbestanden van 2003 tot en
met 2009. De figuur hierboven laat het verschil in temperatuurfrequentie zien
tussen het jaar 2003 en 2007. Het jaar 2003 had een koude herfst vergeleken
met 2007 wat duidelijk terugkomt als veel uren met een temperatuur tussen de -8
ºC en 6 ºC.
3.2 Belastingduurkromme
De hoeveelheid warmte die de warmtepomp moet leveren is afhankelijk van de
stooklijn gecombineerd met de buitentemperatuur. Door de stooklijn en de
klimaatbestanden met elkaar te koppelen en de thermische belasting te
simuleren (bezetting, verlichting en apparaten) kan de hoeveelheid warmte die
nodig is voor elk uur van het jaar worden berekend. De resultaten kunnen
worden weergegeven als een belastingduurkromme (figuur 17).
Figure 17 - Load duration curve corner house versus apartment
28

30. 3.2 Cop curve
Fabrikanten van warmtepompen geven veelal alleen de COP bij een
buitentemperatuur van 7 ºC en een condensor temperatuur van 35 ºC. Dit is
geen goede indicatie van de prestaties van de warmtepomp bij lagere en hogere
temperaturen. Om een eerlijke vergelijking te kunnen maken is het belangrijk om
de prestatie van de warmtepomp te weten over een buitentemperatuur van circa
– 10 ºC tot 35 ºC, de COP curve, bij verschillende condensor temperaturen. In dit
geval is er gekozen om de COP curve op te vragen bij een condensor
temperatuur van 35 ºC en 55 ºC. De volgende fabrikanten hebben de COP
curves van de warmtepompen vrijgegeven:
- Daikin;
- General;
- LG;
- Mitsubishi;
- Nathan;
- Stiebel Elton;
Omdat LG, Daikin, General en Mitsubishi frequentie geregelde warmtepompen
leveren zijn alleen deze vier merken meegenomen in dit onderzoek. In bijlage XI
zijn de COP curves van de warmtepompen geanonimiseerd gegeven.
3.3 Energie gebruik tijdens ontdooicyclus
Wanneer de temperatuur van buitenlucht daalt, zal ook de hoeveelheid vocht dat
de lucht kan opnemen dalen. Bij een hoge luchtvochtigheid en een dalende
temperatuur zal het vocht in de lucht gaan condenseren, het vocht zal zich
afzetten op de verdamper. Wanneer de verdamper temperatuur onder het
vriespunt komt zal de condens gaan aanvriezen. In eerste instantie is dit geen
probleem, hierdoor kan namelijk ook de latente warmte uit de lucht worden
gebruikt voor verwarming.
Wanneer de hoeveelheid ijs toeneemt (figuur 18) zal de ijslaag gaan werken als
een isolator en de efficiëntie van de warmtepomp dalen. Om dit effect tegen te
gaan is een warmtepomp uitgevoerd met een ontdooicyclus. De meeste
warmtepompen hebben een koelmiddelgas bypass, waardoor het hete van de
compressor direct naar de verdamper wordt geleid. Sommige warmtepompen
hebben echter een elektrische heater bij de verdamper om het ijs te doen
smelten. Het effect van deze ontdooicyclus is terug te vinden in de COP curve
als een snelle daling van de COP tussen ongeveer 6 ºC en 0 ºC (bijlage XI).
Figure 18 - Ice at a Carrier air source heat pump
29

31. 3.4 Afnemende COP door aan en uit schakelen
Frequentiegeregelde warmtepompen hebben de mogelijkheid om hun capaciteit
terug te regelen tot ongeveer 25% van de maximale capaciteit. Als de
warmtevraag lager is dan 25% van de maximale capaciteit zal de warmtepomp
aan en uit gaan schakelen. Omdat een warmtepomp elke keer als hij aan wordt
gezet even nodig heeft om zijn maximale capaciteit en rendement te halen is dit
aan en uit schakelen nadelig voor het rendement van de warmtepomp. Het effect
van dit aan en uit schakelen is een daling van de COP met ongeveer 20%. Dit is
bevestigd door twee fabrikanten van warmtepompen.
3.5 Dimensionering
Een grotere warmtepomp in een serie zal over het algemeen iets slechter
presteren dan de kleinere versie in een serie (zie ook paragraaf 4.1). Echter, een
warmtepomp met een kleiner vermogen moet eerder de elektrische heater
inschakelen om aan de warmtevraag te voldoen als de buitentemperatuur daalt.
Deze factoren samen met het effect van aan en uit schakelen uit paragraaf 3.4
bepalen ondermeer hoe een warmtepomp energetisch zal presteren. Er moet
echter ook rekening worden gehouden met investeringskosten en
onderhoudskosten. De investeringskosten zijn hoger bij warmtepompen met een
groter vermogen, de onderhoudskosten zijn echter vrijwel gelijk.
- Bij grotere warmtepompen is de COP curve iets minder;
- Grotere warmtepompen zijn duurder;
- Kleinere warmtepompen hebben meer elektrische bijstook nodig;
- Onderhoudskosten blijven vrijwel gelijk
- Grotere warmtepompen hebben meer starts/stops, waardoor de prestatie
achteruit gaat bij hogere buitentemperaturen;
Om het optimum te kunnen bepalen tussen warmtepomp capaciteit en stooklijn is
een simulatiemodel gemaakt. Dit model is gebaseerd op de gemiddelde COP
curve’s en capaciteiten van verschillende warmtepompen in de range van 4 kW
t/m 16 kW bij een condensor temperatuur van 35 ºC en 55 ºC (Bijlage VIII en
Bijlage IX). Door deze data te combineren met de temperaturen per uur kan een
inschatting worden gemaakt van de jaarlijkse energiekosten bij verschillende
modellen.
Figure 19 - Annual energy cost for various capacity heat pumps
30

32. Het optimum op jaarlijkse energiekosten voor de periode 2003 – 2009 voor het
appartement is ongeveer een 6 kW model. Voor het hoekhuis is het optimum
ongeveer een 8 kW model. Het optimum is echter ook afhankelijk van de
investeringskosten, stijging van elektriciteitsprijs, rentekosten, etc. Al deze
factoren bij elkaar geeft de TCO (Total Cost of Ownership).
De volgende uitgangswaarden zijn gebruikt bij het berekenen van de optimale
warmtepomp capaciteit.
- Electricity indexation is 4% - Discount rate is 5%
- Electricity price in 2010 is € - Term of mortgage is 30 years
0,21 - Lifespan of heat pumps is 15
- Inflation is 2% years
Figure 20 - Total cost of ownership for various capacity air source heat pums
De totale kosten zijn ook gesimuleerd voor nog een aantal andere huizen met
andere stooklijnen. Het optimale bivalentiepunt (figuur 21) lag echter altijd ergens
tussen -1,5 ºC en -5 ºC. Dit is het punt waar ongeveer 95 – 97% van de jaarlijkse
benodigde warmte wordt gegenereerd door de warmtepomp, de overige 5 – 3%
is gegenereerd door elektrische heater.
31

33. Bivalent point corner house
Bivalent point apartment
Figure 21 - Bivalent selection based on capacity in relation to heating curve
3.5 Vergelijking tussen verschillende warmtepompen
Door de dimensionering en analyse uit paragraaf 3.4 kunnen een aantal
modellen van fabrikanten worden geselecteerd. Omdat dit onderzoek niet gericht
is op het beoordelen van de verschillende merken onderling is de data
geanonimiseerd. Aan de hand van de COP curves (annex XI) en de stooklijn van
het hoekhuis is het jaarlijkse energieverbruik gesimuleerd.
- Electricity indexation is 4%
- Electricity price in 2010 is € 0,21
- Inflation is 2%
- Discount rate is 5%
- Term of mortgage is 30 years
- Lifespan of heat pumps is 15 years
De gemiddelde energiekosten voor de periode 2003 – 2009 is te zien in figuur
22. Er zit een verschil in energiekosten van ongeveer € 100,- tussen merk B en
merk D. Wanneer er echter naar de totale kosten over de levensduur (TCO)
wordt gekeken is merk C de beste koop. Het verschil in TCO tussen merk C en
merk D is bijna € 4000.-, dit hoge verschil geeft aan dat het de moeite waard is
een goede vergelijking tussen de verschillende modellen te maken.
Investment
A € 6.500
B € 7.000
C € 5.730
D € 7.800
Gas boiler € 2.000
Table 13 - Investment needed
32

34. Figure 22 – Corner house annual energy cost
Figure 23 – Corner house total cost of ownership
33

35. 4 Risico’s
4.1 Dimensionering van de warmtepomp
Tijdens het ontwerp van een huis is het vaak niet te voorspellen wat voor type
familie daar gaat wonen. Een vijfpersoonshuishouden met drie kinderen in de
leeftijd van 12 – 18 jaar heeft een andere warmtebehoefte dan een
eenpersoonshuishouden. De warmteverliesberekening voor het hoekhuis is
bijvoorbeeld gebaseerd op een gemiddelde bezetting van 2,5 persoon. Als de
werkelijke warmtevraag veel hoger is dan berekend zal de lucht/water
warmtepomp veel elektrisch gaan bijstoken, dit zal leiden tot een hoge
energierekening.
Een lucht/water warmtepomp met een capaciteit hoger of lager dan optimaal zal
jaarlijks meer energie gebruiken dan nodig is (figuur 19). Echter, het negatieve
effect op de energierekening bij een te kleine warmtepomp is groter dan het
effect op de energierekening van een te grote warmtepomp. Hierdoor is het
verstandig om bij twijfel een iets te grote warmtepomp te kiezen. Voornamelijk
wanneer de gezinssamenstelling niet bekend is en veel kan fluctueren is het
verstandig om een iets te grote warmtepomp te selecteren. De fluctuatie ontstaat
voornamelijk onder invloed van de behoefte aan warm tapwater. Door toepassing
van een zonneboiler kan deze fluctuatie worden verkleind en het risico verder
beperkt.
De optimale capaciteit berekening (hoofdstuk 3, paragraaf 5) is indicatief. Het is
mogelijk dat een groter model warmtepomp toch beter presteert dan een kleiner
model warmtepomp. Dit komt door de manier waarop warmtepompen veelal
worden gefabriceerd; een serie bestaat uit een type condensor en verdamper
met een variërend vermogen compressor. Het kleinste compressor model uit een
serie zal hierdoor een iets overgedimensioneerd condensor en verdamper
hebben, dit betekent dat er een kleiner temperatuurverschil nodig is om de
warmte uit te wisselen. Omdat de efficiëntie van een warmtepomp afhankelijk is
van het temperatuurverschil tussen de verdamper en de compressor zal de COP
stijgen, voor de grotere modellen in een serie is dit effect tegengesteld. Zo kan
het dat een 8 kW model uit een serie (grootste model uit een serie) slechter
presteert dan een 10 kW model uit een andere serie (kleinste model uit een
serie).
4.2 Fluctuerende energierekeningen
Sommige jaren hebben een koude herfst of een warme lente, waardoor het
energieverbruik van een lucht/water warmtepomp varieert. Dit wordt niet alleen
veroorzaakt door de vermindering of vermeerdering in warmtevraag, ook de COP
varieert als de buitentemperatuur verandert, waardoor de warmtepomp bij een
lagere buitentemperaturen veel vermogen moet leveren met een lager
rendement. Beschouw figuur 11 uit hoofdstuk 3, 2003 had een koude herfst en
winter die is terug te vinden als veel uren tussen -8 ºC en 4 ºC. Het jaar 2007 had
een milde winter waardoor er weinig uren tussen -8 ºC en 4 ºC maar meer uren
tussen 4 ºC en 18 ºC. Het effect is een lage energierekening in 2007 en een
hoge energierekening in 2003. Deze variatie in energierekeningen kan voor
verwarring zorgen onder gebruikers van warmtepompen. Het is gebruikelijk dat
de energierekening enigszins kan variëren bij gasgestookte woningen, echter bij
warmtepompen is dit effect versterkt door de variabele COP (tabel 13).
34

36. * = η gas heater 90% Average Minimum Maximum Variation Min % Max % Variation
Heat pump G € 361 € 307 € 399 € 92 -14,9% 10,6% 25,50%
Heat pump H € 365 € 315 € 402 € 87 -13,7% 10,2% 23,90%
Heat pump I € 415 € 350 € 460 € 110 -15,7% 10,9% 26,60%
Heat pump J € 354 € 307 € 391 € 84 -13,3% 10,4% 23,70%
Heat pump K € 376 € 326 € 415 € 89 -13,2% 10,6% 23,80%
Heat pump L € 360 € 306 € 399 € 93 -15,0% 11,0% 26,00%
Natural gas heater* € 470 € 423 € 505 € 82 -9,9% 7,5% 17,40%
Table 14 - Fluctuation of energy bills in the period 2003-2009
De jaarlijkse energierekening in de periode 2003 – 2009 voor warmtepompen
heeft een variatie van +/- 15% ten opzichte van het gemiddelde, voor een
gasketel is dit ongeveer +/-10%. Als een goed jaar echter wordt gevolgd door
een slecht jaar kan de energierekening toenemen met 25 %, voor een gasketel is
deze toename circa 15%.
4.3 Onderhoud
De lucht/water warmtepomp industrie is nog volop in ontwikkeling (figuur 24).
Ondanks dat warmtepompen al veelvuldig worden gebruikt in de utiliteit zijn er
nog weinig individuele woning installaties te vinden in Nederland. Hierdoor is er
nog geen volledig ontwikkelde en competitieve warmtepomp markt die service,
onderhoud en reparaties verzorgt. Veel van de huidige bedrijven die zijn gericht
op de gasketel markt weten nog niet om te gaan met warmtepompen. De
afwezigheid van een goed gereguleerde onderhoud en reparatie markt verhoogt
het risico indien problemen met de warmtepompen voordoen. Hier ligt misschien
een kans voor airconditioning onderhoudsbedrijven om zicht te positioneren in de
verwarmingsmarkt.
Figure 24 - Product life cycle curve
Een warmtepomp heeft weinig onderhoud nodig; SenterNovem geeft aan dat de
onderhoudskosten ongeveer 2% bedragen van de investeringsprijs. In ieder
geval moet er 1 x per jaar een STEK controle plaatsvinden indien er meer dan
3kg koelmiddel in het apparaat bevindt. Voornamelijk het schoonhouden van de
buitenunit en het vrijhouden van bladeren en sneeuw is van groot belang. Een
vervuilde buitenunit zal meer energie gaan gebruiken doordat de warmtepomp
meer moeite moet doen om de energie aan de omgeving te onttrekken.
4.4 Garanderen van de warmtepomp kwaliteit
Bij de aanscherping van de EPC eis naar 0,8 in 2006 was balansventilatie met
WTW de oplossing om eenvoudig en redelijk goedkoop aan de nieuwe EPC eis
te kunnen voldoen. Ontwikkelaars en installateurs waren veelal op zoek naar de
goedkoopst mogelijke systemen waardoor een prijzenoorlog ontstond tussen
fabrikanten van WTW systemen. Deze ontwikkeling kwam de kwaliteit van de
35

37. WTW systemen en zijn componenten niet ten goede. In de laatste jaren zijn er
veel klachten geweest (bijvoorbeeld Vathorst) over dergelijke ventilatie systemen,
waardoor het systeem een slechte naam heeft gekregen. Het effect is een
verminderde verkoop van WTW systemen, terwijl het systeem theoretisch een
groot potentieel heeft.
Om hetzelfde te voorkomen bij lucht/water warmtepompen moet de installatie en
kwaliteit worden gecoördineerd. Recent is project “de Teuge” in Zutphen in het
nieuws gekomen door veel hogere energierekeningen dan beloofd, de eerste
negatieve publiciteit is er al. De systemen in “de Teuge” maken weliswaar
gebruik van een grondbron, de meeste mensen zullen het begrip warmtepomp
gaan associëren met risico en hoge energierekeningen.
De installateurs en fabrikanten van warmtepompen moeten in een vroeg stadium
worden betrokken bij het ontwerp en bouwproces om de kwaliteit en juistheid van
het systeem te kunnen garanderen. Een onafhankelijke organisatie moet de
prestatie en kwaliteit van lucht/water warmtepompen systemen inspecteren en
controleren. Ook de gebruikers moet worden geïnformeerd over de werking van
het warmtepompsysteem en de voor- en nadelen van het systeem. Voorkom het
creëren van verwachtingen die niet waargemaakt kunnen worden.
4.5 Geluid
De warmtepomp wordt meestal buitenshuis gesitueerd, vaak gemonteerd tegen
een muur waar eenvoudig aan het verwarmingssysteem kan worden gekoppeld.
Alle buitenunits met een ventilator produceren geluid, dit komt een klein beetje
door de compressor, maar voornamelijk door de krachtige ventilator die de
buitenlucht langs de verdamper blaast. In figuur 25 is een voorbeeld te zien van
een Daikin Q11 warmtepomp in fluistermodus, de geluidsproductie in nog steeds
42 dB(A).
Source of sound Sound level in dB(A) Perception
Watch ticking 10 Very quiet
Airco in theater 30 Very quiet
Airco in office 40 Quiet
River, quiet restaurant 50 Medium
Conversation 60 Loud
Loud music 80 Very loud
Figure 25 - Sound level perception
Om geluidsoverlast te beperken moet het volgende worden overwogen:
- Voorkom installatie van een warmtepomp direct onder of tegen een raam;
- Installatie in hoeken, tussen twee muren of in een nis verhogen het
geluidsniveau door reflectie;
- De afstand tot een woning moet zo worden gekozen dat er ’s nachts
maximaal 30 dB(A) wordt ervaren bij de dichtstbijzijnde woning (NEN
5077);
- Het plaatsen van meerder buitenunits vlakbij elkaar verhoogt het
geluidsniveau. Het effect op de geluidsproductie is ongeveer 3 dB(A) voor
elke extra geïnstalleerde buitenunit.
36

38. Figure 26 - Reduction of noise in relation
to distance Figure 27 - Daikin Q11 in silent mode
4.6 Elektrische aansluiting
Warmtepompen kunnen problemen veroorzaken op het elektriciteitsnetwerk door
hoge belasting bij opstart en de piek capaciteit van de elektrische heater.
Voornamelijk bij meerdere geïnstalleerde warmtepompen in een wijk kan het
gelijktijdig operationeel zijn problemen geven met het distributienet. Tijdens
koude winter dagen waarbij de buitentemperatuur onder de -5 ºC komt kan de
gelijktijdigheid van lucht/water warmtepompen circa 90% zijn. Hierdoor moet er
met een veel grotere gelijktijdigheid rekening worden gehouden als bij normale
woningen (figuur 28).
Figure 28 - Simultaneity demand for average household and 10kW heat pump
Door deze hogere gelijktijdigheid moet het elektrische netwerk zwaarder worden
uitgevoerd. De kosten voor deze netwerkverzwaring is circa € 2000,- per
huishouden (tabel 14, onderzoek door Stedin).
Normal electricity network Heat pump ready network
Per 1400
dwelling 1400 dwellings Per dwelling dwellings
Low voltage net € 1.000 € 1.400.000 € 2.000 € 2.800.000
Middle voltage net - - € 1.000 € 1.400.000
Table 15 - Price of normal and heat pump ready network. (Source: Stedin)
De meeste lucht/water warmtepompen in de woningmarkt hebben elektrische
heater voor legionella preventie. Sinds het incident bij een bloemenbeurs in
37

39. Bovencarspel zijn er strenge preventiemaatregelen tegen legionella in
Nederland. Bij de installatie van meerdere warmtepompen in een woonwijk moet
rekening worden gehouden met de hoge gelijktijdigheid die kan voorkomen, er
moet getracht worden de legionella preventie op verschillende tijden te laten
plaatsvinden. Ook het tapwater bedrijf, vullen van de buffer, moet worden
gecoördineerd om grote gelijktijdigheden te voorkomen. Er zijn al fabrikanten die
speciale software hebben ontwikkeld om dit te coördineren. De ontwikkeling van
een smartgrit wordt hierdoor steeds belangrijker.
Om hoge gelijktijdigheid en voltage fluctuatie te voorkomen moet het volgende
worden overwogen:
- Softstarters om de startstroom te verdelen;
- Lage koppel compressoren;
- Drie fase aansluiting;
- Speciale software voor gelijktijdigheid coördinatie (smardgrit);
- Ga bij de start van het bouwproces het gesprek aan met de
netwerkbeheerder;
38

40. 5 Ontwerpvoorwaarden
Het ontwerp en de bouw van een huis start met het kopen van de bouwgrond. De
locatie van een gebouw heeft al invloed op het energiegebruik. Vrijwel elke kleine
wijziging in een gebouwontwerp heeft invloed op de energie die het zal
gebruiken. Dit hoofdstuk geeft enkele aanwijzingen die in overweging genomen
moeten worden bij het bouwen van een gebouw/woning met lucht/water
warmtepompen.
5.1 Ontwikkelaar
Beslis in een vroeg stadium van een project welke energieprestaties er gehaald
dienen te worden. Vraag een adviseur en architect om zo vroeg mogelijk in het
ontwerp proces te gaan samenwerken om tot een zo optimaal mogelijk
betrouwbare energie voorziening te komen. Hierdoor verbeterd de prestatie en
kwaliteit van moderne technieken die gebruikt worden in energie efficiënte
woningen. In moderne bouwprocessen wordt ketenintegratie steeds belangrijker
om de complexe opgave op een goede manier met zo minmogelijk risico’s te
kunnen managen.
Bepaal hoe de energieprestatie gemeten gaat worden. Overweeg het
samenstellen van een gespecialiseerd inspectieteam dat kan bepalen of woning
volgens ontwerp zijn gebouwd en voldoen aan de energetische eisen. Blik terug
op het ontwerp en bepaal de impact van veranderingen op het ontwerp zoveel
mogelijk. Een lucht/water warmtepomp in een woning die slechter is geïsoleerd
dan vooraf gespecificeerd zal meer zijn elektrische heater moeten gebruiken,
waardoor het jaarrendement van de warmtepomp afneemt. Een lager rendement
betekent hogere energierekeningen.
De oriëntatie van een woning heeft effect op het energiegebruik en het potentieel
voor het gebruik van zonne-energie. Laat een adviseur de optimale oriëntatie van
de woningen bepalen, waarbij rekening wordt gehouden met warmtelast, koellast
en zonne-energie.
Werk samen met ervaren bouwpartners die hun leergeld al hebben betaald in
andere projecten. Stel zo vroeg mogelijk een team samen om integraal te kunnen
ontwerpen, hierdoor kan de bouwtijd en bouwkosten worden verminderd.
5.2 Architectuur
Het gebruik van betonnen tunnelbouw of hout skeletbouw beïnvloedt het
energiegebruik van een woning (figuur 29). Een zwaar gebouw gebruikt meer
energie tijdens de winter en zomer, maar minder energie tijdens de lente en
herfst. Een meer gelijkmatig verdeelde warmtelast gedurende een jaar voor lichte
bouw heeft een positief effect op het rendement van een lucht/water
warmtepomp vergeleken tot zware bouw. Dit wordt veroorzaakt door de hogere
temperaturen tijdens de lente en herfst (hoge COP) dan in de winter. Een
verschuiving van de warmtevraag van de winter naar de lente en herfst betekent
een vermindering van de energierekening. Bij het gebruik van lucht/water
warmtepompen is het verstandig om licht te bouwen zoals hout skelet bouw.
39

41. Figure 29 - The effect of thermal mass on annual heating demand
Maak gebruik van de beschikbare zone-energie tijdens de winter (lage zon) en
houd de zon buiten tijdens de zomer (hoge zon) door gebruik te maken van
overhangende zonweringen, diepe negge en glas dat vooral horizontaal
oppervlak in de gevel heeft waar het nu vooral vertikaal in de gevel wordt
geprojecteerd. Als voorbeeld zou je het raam dat nu van vloer tot plafond staat
een kwartslag kunnen kantelen om de overmatige warmtelast in de zomer te
beperken.
Aanbevelingen voor de plaatsing en omgeving van de buitenunit
- De warmtepomp moet van minstens drie kanten vrij benaderbaar zijn voor
onderhoud;
- De lucht in- en uitlaat moet vrij zijn van obstakels. De lucht verlaat de
buitenunit ongeveer 5 ºC kouder dan de buitenlucht, voorkom daarom een
luchtuitlaat richting een muur;
- Installeer een warmtepomp niet in een gat of verlaging. Koude lucht zal
dalen en zich in de verlaging verzamelen. Hierdoor ontstaat een lucht
kortsluiting en zal de warmtepomp meer energie gaan gebruiken. Een
(kleine) verhoging voor de plaatsing van de warmtepomp is geadviseerd.
- Een condensafvoerleiding van de warmtepomp naar een hemel water
afvoer systeem kan klachten en problemen voorkomen. Tijdens de winter
kan opgevroren condens gevaarlijke gladde plekken vormen. In de herfst
en lente wordt de condens een voedingsbodem voor algen.
Aanbevelingen voor de installatie van een buitenunit
- Wanneer een buitenunit binnen wordt opgesteld moet deze worden
voorzien van ventilatieroosters om de lucht af en aan te kunnen voeren.
De plaatsing in een hoek van een technische ruimte is geadviseerd om
kortsluiting van de lucht te voorkomen De roosters komen dan in twee
haaks op elkaar geprojecteerde geveldelen;
- Wanneer de luchtroosters naar het dak wordt verplaatst moet rekening
worden gehouden met de maximale opvoerhoogte van de ventilator;
- Een condensatieleiding moet worden aangebracht naar de warmtepomp
unit.
5.3 Energie adviseur
Dimensioneer de warmtepomp op een degelijke warmteverliesberekening, een te
klein of te groot gedimensioneerde warmtepomp zal onnodig veel energie
gebruiken.
40

42. Het is voor de adviseur belangrijk om in een vroeg stadium betrokken te raken bij
het ontwerpen van de woning en de verwarmingsinstallatie, adviseer de architect
en de ontwikkelaar over de aanwijzingen in voorgaande paragrafen. Betrek de
verschillende fabrikanten en/of leveranciers van warmtepompen bij het
ontwerpproces, soms kunnen kleine specificatieverschillen samen met specifiek
ontwerp van een gebouw grote kwaliteitsverschillen veroorzaken.
Vloerverwarming kan er voor zorgen dat de drinkwaterleidingen niet zomaar
overal in de vloer kunnen liggen. Dit betekend dat in het ontwerp van de
woningplattegrond hier al rekening mee moet worden gehouden. De architect
kan samen met de installatie- en energieadviseur in het schetsontwerp al
rekening houden met deze aspecten van een energetisch zo zuinig mogelijk
ontworpen gebouw.
Ontwerp een gereedschap / software waarmee de selectie van de beste
warmtepomp voor het specifieke ontwerp van de woning vereenvoudigd wordt.
5.4 Installateurs
Monitor de kwaliteit van een system gedurende de bouw. Wanneer een
verandering wordt aangebracht in het gebouw ontwerp of verwarmingssysteem is
het verstandig om dit aan te geven bij het ontwerpteam. Betrek de fabrikant bij
het ontwerp van het verwarmingssysteem.
5.5 Fabrikanten
Het monitoren van warmtepomp systemen is de enige manier om de werkelijke
prestatie en efficiëntie van het systeem te bepalen. Als er problemen ontstaan
met onnodig veel energieverbruik kan eenvoudig de oorzaak van het probleem
worden bepaald.
Houd rekening met het energieverbruik tijdens stilstand en zomerperiodes,
voornamelijk de carterverwarming en de plaatverwarming kunnen een grote
invloed hebben op het rendement van het systeem. Er is nog veel energie te
winnen in het optimaliseren van deze systemen.
Raak betrokken in het ontwerpproces van het verwarmingssysteem voor de
woningen, adviseer installateurs en energie adviseurs. Maak
ontwerpvoorwaarden en communiceer dit met de branche verenigingen en
onderzoeksinstituten als ISSO, NEN en TNO.
Probeer de ontwerpers en adviseurs met het ontwikkelen van een
softwaregereedschap waardoor het mogelijk is een wel overwogen keuze te
maken voor het beste systeem in een bepaalde woning. Ook wanneer dit
betekent dat een concurrerend product misschien beter geschikt is voor een
bepaalde situatie, het vertrouwen van consumenten is makkelijk te verliezen. Een
beschadiging van consumenten vertrouwen zal de verkoop en ontwikkeling van
warmtepompen vertragen.
41

43. 6 Conclusies en aanbevelingen
Het doel van dit onderzoek was om te bepalen of lucht/water warmtepompen een
optie zijn voor de verwarming van woningen in Almere Hout Noord. Verder moest
worden uitgezocht hoe het potentieel maximaal kan worden benut en welke
dingen je vooral niet of wel moet doen. Enkele sleutelelementen waren het
onderzoek naar de werking van een lucht/water warmtepomp, het optimaliseren
van de prestatie van de warmtepomp en welke risico’s en ontwerpvoorwaarden
moeten worden overwogen.
Met lucht/water warmtepompen is het mogelijk om ten opzichte van gasketels
67% te besparen op de CO2 uitstoot. Het is ook mogelijk om te besparen op de
energierekening, de marges zijn echter klein.
Het beste warmtepomp system is een frequentiegeregelde warmtepomp die
zowel de verwarming van het huis verzorgt als het warme tap water.
Zonne-energie kan een bijdrage leveren aan het verlagen van de energievraag
van een woning. Rekening houdend met de terugverdientijd is een 2,19 m²
zonnecollector de beste optie voor een vierpersoonshuishouden. Wanneer er
investeringsruimte beschikbaar is kan worden overwogen PV panelen toe te
passen.
Het beste afgiftesysteem is vloerverwarming in de huiskamer met een extra LT
radiator voor snelle regeling. De slaapkamers en studeerkamers kunnen het
beste worden uitgevoerd met LT radiatoren. Met dit systeem heb je het voordel
van het thermische comfort van de vloerverwarming en de snelle reactie van LT
radiatoren.
Gebruik bij het dimensioneren van een warmtepomp systeem een bivalentiepunt
tussen de -1,5 ºC en – 5 ºC om een optimaal presterend systeem te krijgen. Op
deze manier wordt slechts 5 – 3% van de jaarlijkse warmtevraag door de
elektrische heater verzorgd.
Er is nog ontwikkeling en onderzoek nodig om de risico’s van lucht/water
warmtepompen te reduceren. Voornamelijk de geluidsproductie van de buitenunit
is een reden tot zorg.
Aanbevelingen
Gebruik de aanwijzingen uit dit onderzoek om op kleine schaal een aantal
woningen te voorzien van een warmtepomp systeem. Bijvoorbeeld 5 to 10
woningen met verschillende merken en systeemontwerpen. Monitor de prestatie
van de systemen en deel de informatie uit de test met fabrikanten, ontwikkelaars,
installateurs en adviseurs. Onderzoek hoe de bewoners het systeem ervaren en
bekijk mogelijkheden voor verbetering. Grootschalige uitrol van deze
warmtepompsystemen vergt optimale ketenintegratie en de bereidheid van
partijen om te investeren in de ontwikkeling die nodig is om de grootschalige
uitrol met minimale risico’s te kunnen doen.
Verder onderzoek
Er moet een software pakket worden ontwikkeld om de verschillende
warmtepomp merken en modellen met elkaar te kunnen vergelijken.
www.liveheatpump.be is een mooi voorbeeld van monitoren wat navolging van
andere fabrikanten verdiend.
42

44. Persoonlijke informatie
Executor
o Organization: Hogeschool Utrecht
o Name: Edwin van Noort
o Street: Valentijnkade 43-II
o Place: 1095JJ Amsterdam
o Tel: 0620401580
o e-mail: e.vannoort@gmail.com
Scientific guide
o Organization: Hogeschool Utrecht
o Name: Roelant Zoete
o Street: Oudenoord 700
o Place: 3513EX Utrecht
o Tel: 0653371021
o e-mail: Roelant.Zoete@hu.nl
Initiator
o Organization: Ymere – Technische Project Begeleiding
o Name: Yuri Pelser
o Street: Huys Azië, Jollemanhof 8
o Place: 1019 GW Amsterdam
o Tel: 0652493635
o e-mail: yuri.pelser@ymere.nl
43

45. Referenties
ARUP. (2010). The mythe thermische massa. Amsterdam
Blok. K. (2007) Introduction to Energy Analysis. Utrecht
Elling, R., Andeweg, B., de Jong, J., Swankhuisen, C., (2004)
Rapportagetechniek. Groningen
Feuvre, Le, P. (2007) An Investigation into Ground Source Heat Pump
Technology, its UK Market and Best Practice in System Design. University of
Strathclyde.
Grit, Roel. (2005). Project management. Groningen/Houten.
Karlsson, F. (2007) Capacity control of residential heat pump heating systems.
Göteborg, Sweden
Knoll, W.H. (2002). ISSO Handboek Installatie Techniek. Rotterdam.
Ross, C. (2008). Air Source Heat Pump Installation Performance Review, final
thesis. University of Strathclyde.
Smithmyer. G. (2009) Dedicated Outdoor Air and Ground Source Heat Pump
System Redesign Analysis. Morgantown, West Virginia
44

46. Annex
Annex I Mindmap ........................................................................................ 46
Annex II Insulation values Ymere................................................................. 47
Annex III ISSO 59 – Paragraph 3.4.2.3 ......................................................... 49
Annex IV Solar collector profit versus cost..................................................... 51
Annex V Photo Voltaic profit versus cost ...................................................... 52
Annex VI Senter Novem Reference House Layout ........................................ 53
Annex VII Senter Novem reference appartement layout ................................. 54
Annex VIII COP curves for average heat pumps 35 °C................................ 55
Annex IX COP curves for average heat pumps 55 ° ................................... 56
C
Annex X KNMI temperature files .................................................................. 57
Annex XI COP curves heat pumps during heating 35 °C............................... 59
45

47. Annex I

48. Annex II Insulation values Ymere
4

49. 48

50. Annex III ISSO 59 – Paragraph 3.4.2.3
49

51. 50

52. Annex IV Solar collector profit versus cost
Figure 30 - Cost versus profit for solar collector (4% electricity indexation)
Figure 31 - Cost versus profit for solar collector (8% electricity indexation)
Figure 32 - Cost versus profit for solar collector (8% electricity indexation)
51

53. Annex V Photo Voltaic profit versus cost
Figure 33 - Cost versus profit for photo voltaic (4% electricity indexation)
Figure 34 - Cost versus profit for photo voltaic (4% electricity indexation)
52

54. Annex VI Senter Novem Reference House Layout
53

55. Annex VII Senter Novem reference appartement layout
54

56. Annex VIII COP curves for average heat pumps 35 °C
55

57. Annex IX COP curves for average heat pumps 55 °C
56

58. Annex X KNMI temperature files
57

59. 58

60. Annex XI COP curves heat pumps during heating 35 °C
59