Het benodigde vermogen van een warmtepomp berekenen

Als je overweegt een warmtepomp aan te schaffen, is het belangrijk om goed te berekenen hoeveel vermogen je precies nodig hebt. Het vermogen, uitgedrukt in kilowatt (kW), geeft aan hoeveel energie de warmtepomp maximaal kan leveren om je huis te verwarmen. Hoe groter de woning en hoe groter de warmtevraag, hoe meer vermogen nodig is. Stel dat je woning bijvoorbeeld jaarlijks 3.200 kWh aan energie verbruikt voor verwarming en warm water. De warmtepomp moet dit verbruik kunnen dekken, en voor de piekmomenten tijdens koude dagen, zoals bij -7°C, moet het vermogen toereikend zijn. Indien het vermogen te laag is, moet het tekort worden aangevuld, bijvoorbeeld via het elektriciteitsnet of zonne-energie.

Een warmtepomp heeft geen opslagmogelijkheid voor energie. Dit betekent dat het vermogen ook op de koudste momenten van de dag voldoende moet zijn om de woning comfortabel te houden.

Het vereiste vermogen speelt ook een rol bij de keuze van het type warmtepomp. Als je niet veel vermogen nodig hebt, kun je gerust kiezen voor een lucht/waterwarmtepomp of een lucht/luchtwarmtepomp. Voor hogere vermogens (meer dan 10 kW) is een degelijke lucht/waterwarmtepomp, of bij voorkeur een bodem/waterwarmtepomp, aan te bevelen. Dit laatste type is echter duurder.

Wil je het vermogen van een warmtepomp berekenen, dan is een transmissieanalyse een nuttige stap. Dit klinkt misschien ingewikkeld, maar het komt er simpelweg op neer op hoeveel warmte er weglekt in je huis. Warmte verdwijnt vaak via ventilatie, warmteverlies door het dak, de ramen en de muren, en door koude buitenlucht die langs ramen en deuren binnendringt. Dit proces wordt ook wel warmteverliesanalyse genoemd. Om een grove schatting van dit verlies te maken, volg je de volgende stappen.

Eerst bereken je de totale bewoonbare oppervlakte, waarbij de garage, kelder en zolder niet worden meegeteld. Een gemiddeld huis heeft al snel een bewoonbare oppervlakte van zo'n 200m². Vervolgens vermenigvuldig je deze oppervlakte met een isolatiefactor. De isolatiewaarden zijn in de loop der jaren verbeterd. Om een inschatting te maken, kun je teruggrijpen naar het bouwjaar van de woning.

Voor huizen gebouwd vóór 2000 hanteer je een isolatiefactor van 80. Voor huizen gebouwd tussen 2000 en 2010, een factor van 60. Voor huizen gebouwd tussen 2010 en 2017, een factor van 50 en voor huizen gebouwd na 2017, een factor van 40. Het resultaat van deze warmteverliesberekening voor een huis met een bewoonbare oppervlakte van 200m² ziet er als volgt uit:

Gebouwd vóór 2000: 200x80= 16.000 Watt of 16 kW Gebouwd tussen 2000 en 2010: 200x60= 12.000 Watt of 12 kW Gebouwd tussen 2010 en 2017: 200x50= 10.000 Watt of 10 kW Gebouwd na 2017: 200x40= 8.000 Watt of 8 kW Dus, het vermogen van de warmtepomp voor een huis gebouwd na 2017 moet ongeveer de helft zijn van dat van een huis gebouwd vóór 2000.

Is het warmteverlies niet bekend? Bereken het met onze selectietool

Een alternatieve methode om het benodigde vermogen te bepalen, is door te kijken naar het gasverbruik. Het aantal kubieke meters aardgas dat in één jaar wordt verbruikt, geeft precies weer hoeveel energie nodig was voor verwarming en warm water. Bovendien houdt deze aanpak al rekening met de huidige ventilatie, de actuele isolatiewaarde en het gebruik van douche en bad door de bewoners.

Toch kun je het vermogen van een cv-ketel niet simpelweg vertalen naar dat van een warmtepomp. Een warmtepomp heeft namelijk een gemiddeld rendement van 400 procent, terwijl een cv-ketel nooit een rendement van 100 procent bereikt. In de praktijk ligt het rendement van een gasketel rond de 80 procent.

Een veelgebruikte formule om op basis van het gasverbruik het vereiste vermogen voor de warmtepomp te berekenen is: kW warmtepomp = (aantal m³ gas/jaar) x 8 : 1650. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat de ketel gemiddeld 1.650 uur op volle capaciteit draait. Als de cv-ketel bijvoorbeeld twee uur op 50 procent van zijn vermogen brandt, staat dat gelijk aan één uur op volle capaciteit.

Een voorbeeld: het gasverbruik was het afgelopen jaar 1.400 m³ aardgas. Volgens de formule komt dit neer op 1400 x 8 : 1650 = 6,78 kW. Dus, om deze woning te verwarmen, moet de warmtepomp een vermogen hebben van ongeveer 7 kW.

(Aantal m³ gas/jaar) x 8 : 1650 = kW warmtepomp

Het wordt niet aangeraden om een warmtepomp met te weinig vermogen te selecteren, maar het is net zozeer een vergissing om een aanzienlijk groter vermogen aan te schaffen. Dit vergroot namelijk het risico op wat we noemen 'pendelen' gedurende het stookseizoen. Het houdt in dat de warmtepomp zichzelf voortdurend in- en uitschakelt terwijl de woning nog niet op de gewenste temperatuur is. Dit frequente aan- en uitschakelen verlaagt het rendement van de warmtepomp waardoor de energiekosten stijgen. Bovendien heeft dit een negatief effect op de levensduur van de warmtepomp. Sommige installateurs suggereren het plaatsen van een buffervat als oplossing, maar dit is slechts symptoombestrijding. Hiermee wordt weliswaar een constantere temperatuur van het CV-water bereikt, maar het pendelen wordt niet verminderd.

Vooral in het voor- en naseizoen is de kans op pendelen aanzienlijk. Op dat moment is het buiten nog niet erg koud, bijvoorbeeld zo'n 10°C, en heeft de woning weinig warmteverlies.

Bovendien betekent een groter vermogen niet dat de woning sneller opwarmt. Een warmtepomp warmt doorgaans niet snel op. Het vermogen van de warmtepomp is ontworpen om de woning op een constante temperatuur te houden, en het streven naar een snelle opwarming is niet de bedoeling. Een plotselinge boost in temperatuur is namelijk zeer inefficiënt en kost zowel energie als geld.

Een ontoereikend vermogen op zichzelf vormt nog geen grote zorg. Sommige installateurs kiezen samen met de opdrachtgever bewust voor een lager vermogen. Het voornaamste nadeel hiervan is dat het tekort aan vermogen moet worden aangevuld. Meestal gebeurt dit door middel van een elektrisch verwarmingselement dat in bijna elke warmtepomp is ingebouwd. Dit hulpelement heeft een prestatiecoëfficiënt (COP) van 1. De prestatiecoëfficiënt is de verhouding tussen de hoeveelheid kW stroom die de warmtepomp verbruikt en het aantal kW energie dat hij produceert. Een COP van 1 betekent dat dit element 1 kW verbruikt om 1 kW aan warmte af te geven. Ter vergelijking, een warmtepomp zelf (met een COP van 4) verbruikt 1 kW om 4 kW aan warmte te produceren. Het bijschakelen van het hulpelement is echter slechts gedurende een korte periode nodig en dit kost relatief weinig.

Een tweede nadeel van een te laag vermogen is dat de buitenunit sneller last kan krijgen van bevriezing. De warmtepomp is hiervoor uitgerust en start dan een ontdooicyclus. Zo'n cyclus vereist energie en tijdens dit proces stroomt er tijdelijk koud water door het afgiftesysteem, waardoor de vloerverwarming, radiatoren of convectoren tijdens dit proces tijdelijk afkoelen.

Vermogensflexibiliteit bij warmtepompen

Het vermogen van een warmtepomp is een theoretische waarde onder ideale omstandigheden. In de praktijk wordt deze waarde zelden gehaald. Het vermogen van een warmtepomp is sterk afhankelijk van de brontemperatuur en de afgiftetemperatuur. Een groter verschil tussen deze twee resulteert in een lager thermisch vermogen van de warmtepomp. Als de documentatie van de warmtepomp bijvoorbeeld vermeldt: "thermisch vermogen bij A8/W37: 8,2 kW", betekent dit dat de warmtepomp een vermogen van 8,2 kW levert bij een buitentemperatuur van 8°C en een watertemperatuur van 37°C. Een andere vermelding kan bijvoorbeeld zijn: "A-8/W35: 7,0 kW", wat aangeeft dat het vermogen daalt naar 7,0 kW bij een buitentemperatuur van -8°C. Deze afname in vermogen is normaal bij warmtepompen die de buitenlucht als bron gebruiken.

De regel van 2%

Een ander belangrijk aspect van het vermogen is de temperatuur aan de afgiftezijde, waarbij we uitgaan van een cv- watertemperatuur van 35°C. Installateurs hanteren vaak de regel dat bij elke graad die de cv-watertemperatuur stijgt, het rendement van de cv-warmtepomp (de COP) met 2 procent afneemt, wat resulteert in een 2 procent hogere energiekosten. Omgekeerd geldt hetzelfde: voor elke graad daling van de cv-watertemperatuur wordt de warmtepomp 2 procent zuiniger. Hoewel de 2%-regel in de praktijk kan variëren, illustreert deze wel het effect van het verhogen of verlagen van de watertemperatuur.

Etmalige temperaturen

Ten slotte rijst de vraag of het nodig is om het vereiste thermische vermogen bij -10°C te behalen. De temperaturen die gebruikt worden voor warmtepompen zijn etmaaltemperaturen, het gemiddelde gedurende een periode van 24 uur. Een etmaaltemperatuur van -10°C kan betekenen dat het 's nachts -15°C is, maar overdag -5°C. In het verleden werden de vermogensberekeningen gebaseerd op een gemiddelde buitentemperatuur van -20°C, maar vandaag de dag is zelfs een etmaaltemperatuur van -10°C zeldzaam volgens het KNMI.