Warmtepomp voor koeling

Samenvatting

Een elektrische warmtepomp (met buitenlucht, bodem of grondwater als bron) kan naast verwarming ook zorgen voor de koeling van gebouwen.

Wat is het?

Deze factsheet beschrijft het systeem van de elektrische warmtepomp en de bron samen. Mogelijke bronnen zijn buitenlucht, bodem (gesloten bron) of grondwater (open bron). In woningen is een warmtepomp vooral bedoeld voor verwarming en warm tapwater. In kantoren en andere utiliteitsbouw (fabrieken, scholen en opslagruimtes) is koeling vaak belangrijker. Daarom is er ook een groot raakvlak met airconditioning/koelinstallaties, die kunnen in utiliteitsbouw vaak verwarmen en koelen.

Per bron wordt de koude op een andere manier opgewekt:

• Bij warmtepompen met buitenlucht als bron (lucht/water warmtepompen) wekt de warmtepomp actief koude op. De warmtepomp onttrekt warmte aan het gebouw (via radiatoren en/of vloerverwarming) en geeft die warmte af aan de buitenlucht. Het rendement (opbrengst) bij deze koelmethode is te vergelijken met wat een airco oplevert.
• Bij warmtepompen met bodem of grondwater (WKO) als bron, wordt de koude direct uit de bron gebruikt. Dat heet in de warmtepompsector ook wel passieve koeling (maar binnen de eisen voor TOjuli valt het wel onder de noemer 'actieve koeling'). De warmtepomp zelf komt dan niet in actie, alleen één of meer circulatiepompen om het bronwater rond te pompen. Dat levert een veel hoger koelrendement. De temperatuur van de bron is laag genoeg om mee te koelen (minder dan 10-12°C, ook wel HT-koeling of hoge temperatuur koeling). Het rendement is een factor 3 of meer hoger dan wat een airco oplevert. Bij bodembronnen en open bronnen is koeling ook nodig voor regeneratie (herstel) van de bron: 's winters wordt er warmte uit de bodem gehaald, 's zomers wordt warmte vanuit het gebouw terug de bodem ingevoerd.
• In (bestaande) utiliteitsbouw kan het voorkomen dat koude van een lagere temperatuur nodig is (ongeveer 5°C, ook wel LT-koeling of lage temperatuur koeling). Dan is ook bij bronnen als bodem of grondwater de warmtepomp nodig om deze lagere temperaturen te bereiken.

In woningen wordt deze koude afgegeven via de vloer- of wandverwarming, lage temperatuurradiatoren of -convectoren. Bij vloer- of wandverwarming en radiatoren mag de temperatuur niet lager worden dan ongeveer 18°C, om condensatie te voorkomen. Daarvoor wordt gebruik gemaakt van een dauwpuntregeling. Het gaat hier om 'topkoeling' (pieken worden afgevlakt): de ruimte wordt ongeveer 3°C afgekoeld. In utiliteitsgebouwen wordt koude vaak (ook) direct aan de lucht afgegeven, zoals via een luchtbehandelingskast of inductie-units. Daarmee is sterkere koeling mogelijk, gelijk aan gewone koelsystemen.

Waar is het geschikt?

Warmtepompen worden per woning of gebouw gebruikt maar ook collectief op blok- of wijkniveau.

Deze koudebron is beschikbaar waar een elektrische warmtepomp een geschikte techniek is:

• In gebouwen met een voldoende lage energiebehoefte: energielabel B of beter. Om koude te kunnen afgeven moet de warmteafgifte een dauwpuntregeling hebben om condensatie op de vloer te voorkomen.
• Waar een bron beschikbaar is: de beschikbaarheid van de bodem of grondwater als bron verschilt per plaats. Lucht als bron is overal beschikbaar, maar vraagt aandacht om geluidsoverlast te voorkomen.
• Waar een geschikt elektriciteitsnet en -aansluiting is: woningen met een elektrische warmtepomp hebben hogere pieken in de elektriciteitsvraag. Zowel de aansluiting op het net van de woning als het elektriciteitsnet in de straat moeten daarop zijn berekend. Een woningaansluiting van 3x25 Ampère is voldoende voor de meeste woningen. De capaciteit van het elektriciteitsnet is vooral van belang als er veel warmtepompen in een straat of gebied zijn.

Bij warmtepompen met bodem of grondwater als bron is in principe altijd koude beschikbaar. Bij collectieve warmtepompen in de bestaande woningbouw wordt niet altijd koude geleverd, omdat de koudebehoefte klein is. Bij lucht/water warmtepompen voor woningen is koeling vaak een optie.

Hoe duurzaam is het?

Met koeling vanuit een open of gesloten bron zijn koelrendementen van 20 tot wel 80 mogelijk, omdat er alleen koud water rondgepompt hoeft te worden. Koeling met een lucht/water warmtepomp heeft een rendement van 3 à 4 voor woningen tot 8 voor grotere installaties in de utiliteitsbouw. Een rendement van 8 betekent dat er met 1 kWh elektriciteit 8 kWh koude wordt opgewekt.

In gesloten bodembronnen kan gebruik worden gemaakt van water, maar wordt ook wel gebruikgemaakt van 'brine': water vermengd met antivriesmiddel. Bij lekkage vormt dat een bedreiging voor de bodem en het grondwater.

Warmtepompen gebruiken koudemiddelen, met vaak een sterke broeikaswerking. Bij normaal gebruik en vakkundige installatie komt geen lekkage van koudemiddel voor. Ook wordt de regelgeving steeds strenger en worden koudemiddelen met een hoge broeikaswerking steeds minder gebruikt.

Gebruik

De koeling kan worden bediend via een ruimtethermostaat of de centrale thermostaat van de woning of het gebouw.

De mate van comfort die koeling oplevert is, in zeer afhankelijk van de manier waarop de koude wordt afgegeven. Afgifte door straling via vloer, wand of LT-convectoren wordt als comfortabel ervaren. Bij afgifte van koude via lucht bestaat de kans op tocht, al is die vaak klein bij modernere installaties. In woningen wordt in combinatie met warmtepompen altijd gebruikgemaakt van 'topkoeling': de temperatuur van de ruimte is ongeveer 3°C lager dan wanneer er geen koeling zou zijn. In utiliteitsbouw en (aanvullende) afgifte van koude via lucht is sterke koeling mogelijk, gelijk aan gewone koelsystemen.

De eis voor een maximale temperatuuroverschrijding (TO-juli) die vanaf 2021 geldt voor nieuwe woningen, kan een sterke motivatie zijn om koeling in woningen te gebruiken. (het TO-juli getal geeft de kans op oververhitting aan in nieuwe woningen). Als koeling beschikbaar is, wordt direct aan die eis voldaan. Daarbij bestaat de kans dat bewoners de (relatief dure) koeling met lucht/water warmtepompen in de praktijk niet vaak aanzetten, waardoor het beloofde zomercomfort (het binnenklimaat in de zomer) niet wordt behaald.

Stand van de techniek

De techniek van koeling met een warmtepomp en passieve koeling vanuit een bron (bodem of grondwater) is op de markt beschikbaar via vele aanbieders en wordt al meer dan tien jaar toegepast in woningen en gebouwen in Nederland.

Ontwikkelingen als verplicht aardgasvrij bouwen, steeds beter geïsoleerde woningen, de BENG-eisen en de TO-juli-eis leiden naar verwachting tot steeds meer gebruik van warmtepompen met koeling in nieuwbouwwoningen.

Het (koel)rendement van warmtepompen en circulatiepompen wordt steeds met kleine stapjes beter. Verder zit er (veel) ontwikkeling in het beperken van het geluid van buitenunits van lucht/water warmtepompen, en ook in het rendement voor verwarming en warm tapwater. Om het schadelijk effect van lekkende koudemiddelen te verkleinen (broeikaswerking), worden warmtepompen ontwikkeld die met andere koelmiddelen werken zoals propaan en CO2.

Aandachtspunten, voor- en nadelen

Voor een goed werkende warmtepompinstallatie zijn zorgvuldig en vakkundig ontwerp en installatie nodig van de bron, warmtepomp en afgifte. In samenhang met elkaar. Koude kan niet afgegeven worden via standaard radiatoren. Dat kan wel met vloer- of wandverwarming of met convectoren met ventilatoren.

Voorlichting aan gebruikers over het gebruik, de kosten en de eventuele voor- en nadelen van het gebruik van de beschikbare koeling, is belangrijk voor een optimaal gebruik van de koeling.

Er bestaan twijfels bij de effectiviteit van lucht/water warmtepompen met koeling in woningen: dit is op papier een middel om aan de aanstaande TOjuli eisen te voldoen. Het systeem dient vooral als topkoeling gezien te worden, dus wel geschikt om de temperatuur enkele graden te verlagen, niet geschikt om de woning op een lage, ingestelde, temperatuur te houden.

Het systeem werkt energetisch optimaal als de warmtepomp constant draait, zoals gebruikelijk bij koeling vanuit bodem of WKO.

Bewoners hebben soms weerstand er tegen vanwege de verwachte gebruikskosten en mogelijke geluidsoverlast die daarmee gepaard kan gaan. Metingen in een nieuwbouwproject met vergelijkbare techniek, lieten zelfs zien dat geen van de bewoners de koeling gebruikte vanwege die kosten. Recent hebben meerdere partijen aangegeven dat er een tekort is aan voldoende ervaren en gecertificeerde installateurs om aan de stijgende vraag naar warmtepompen te kunnen voldoen. Gecertificeerde installateurs zijn onder andere te vinden op www.qbis.nl.