Van het gas af met heteluchtverwarming.

Kan een warmtepomp met heteluchtverwarming?

Stappenplan voor een duurzame heteluchtverwarming.

Er zijn in Nederland veel woningen met (hete-) luchtverwarming. Vaak zijn dit nog gasgestookte ketels. De binnenlucht wordt door de luchtverwarmer aangezogen uit het huis en vaak ook vermengd met verse lucht van buiten, vervolgens wordt de lucht verhit in de luchtverwarmer, wordt dan via kanalen door de woning geleid en komt ten slotte via roosters in de diverse kamers. Een bekende Nederlandse fabrikant van luchtverwarmers is Brink met gasgestookte modellen zoals de Alure en indirect gestookte modellen zoals de Elan. Een andere bekende fabrikant is het Amerikaanse Lennox.
woning met luchtverwarming en warmtepomp
Enkele veel voorkomende vragen vooraf:

Vraag: Kan heteluchtverwarming ook met een warmtepomp?
Antwoord: Als je een indirect gestookte luchtverwarmer hebt, met voldoende vernogen bij een aanvoer temperatuur van 50 graden, kun je de CV-ketel volledig vervangen voor een warmtepomp. Kijk hier voor het stappenplan.

Vraag: Kan je een gas gestookte luchtverwarmer vervangen voor een warmtepomp?
Antwoord: Als je een gas gestookte luchtverwarmer hebt, kun je deze vervangen door een indirectgestookte luchtverwarmer die verwarmt wordt door een warmtepomp. Ga naar het stappenplan.

Vraag: Welke luchtverwarmer met warmtepomp?
Antwoord: Als je een indirect gestookte luchtverwarmer aansluit op een warmtepomp, dan moet de luchtverwarmer bij een aanvoer temperatuur van 50 graden het vermogen hebben om bij strenge vorst de woning goed te kunnen verwarmen. Kijk hier hoe je het vermogen kunt berekenen.

Vraag: Welke warmtepomp voor luchtverwarming?
Antwoord: Als je een indirect gestookte luchtverwarmer aansluit op een warmtepomp, dan moet de warmtepomp het vermogen hebben om bij strenge vorst de woning goed te kunnen verwarmen, en moet de SCOP van de warmtepomp boven de 3,5 liggen. Kijk hier hoe je het verbruik kunt berekenen.

Vraag: Hoeveel verbruikt luchtverwarming met warmtepomp?
Antwoord: In het Nederlanse klimaat verbruikt een indirect gestookte luchtverwarmer met warmtepomp veel minder energie dan een gas gestookte luchtverwarmer. Kijk hier hoe je het verbruik kunt berekenen.

Ook een woning met luchtverwarming kan dus duurzaam, zonder gas, en met behulp van een warmtepomp verwarmd worden.

Het is dan noodzakelijk dat de gasgestookte luchtverwarmer vervangen wordt door een indirect gestookte luchtverwarmer, zoals de Elan serie van Brink. Bij deze met heet water gestookte luchtverwarmer stroomt de te verwarmen lucht door een warmtewisselaar waar de lucht met het hete water verwarmd wordt. Het warme water kan gemaakt worden door een gasgestookte CV ketel, maar ook door een warmtepomp. Tussen de warmtepomp en de luchtverwarmer moet wel een groot buffervat zitten. Hierover later meer.
Het is voor het behoud van comfort en voor een energie efficiënt systeem belangrijk dat één en ander goed gedimensioneerd wordt. Hier volgen 7 belangrijke ontwerp stappen.

1. Isoleer de woning waar mogelijk.
2. Keuze van de indirect gestookte luchtverwarmer.
3. Keuze van de warmtepomp.
4. Keuze van het buffervat.
5. De stooklijn van de warmtepomp instellen.
6. Instellen uitblaas temperatuur en luchthoeveelheid van de luchtverwarmer
7. De instellingen van de dag en nacht temperatuur van de thermostaat.

Ik leg één en ander uit aan de hand van een voorbeeld.
Stel een woning is gebouwd in 1975, ligt in midden Nederland, verbruikt in oorspronkelijke staat 3020 m3 gas voor de verwarming van de woning en voor het warme water en wordt bewoond door een gezin van 4 personen. Een gezin van 4 personen gebruikt voor warm tapwater ongeveer 4x80=320 m3 gas per jaar (80 m3 gas per persoon per jaar). Uit deze gegevens is te herleiden dat de woning, in oorspronkelijke staat, ongeveer 3020 - 320 = 2700 m3 gas verbruikt per jaar voor verwarmen. Met de klimaatzone van midden Nederland kun je dit herleiden tot een verlies waarde van de woning van ongeveer 465 W/K. Deze woning heeft/had in oorspronkelijke staat een luchtverwarmer nodig met een vermogen van 26 x 465 W = 12kW. Verderop in dit artikel vind je meer informatie over dit rekenmodel.

STAP-1: Isoleer de woning waar mogelijk:

De eerste stap is isoleren, het verlagen van het thermische verlies van de woning. Daardoor bereik je 3 belangrijke zaken.
* Je verlaagt het warmteverlies van de woning, en daarmee het energieverbruik van de woning.
* Je verlaagt het maximale vermogen van de warmtepomp, en daarmee verlaag je de investeringskosten van de warmtepomp.
* Je verlaagt de maximale temperatuur van het CV water dat de warmtepomp moet maken, waardoor de warmtepomp minder energie zal verbruiken.

Benut de mogelijkheden voor spouwisolatie, dakisolatie, isolatie van vliering, HR++ glas en/of vloerisolatie. Isoleren heeft qua investering meestal het hoogste rendement.
Stel dat de verlieswaarde na isoleren gedaald is met 30%, dus van 465 W/K naar 326 W/k. Dit zorgt ervoor dat er minder energie nodig is om de woning te verwarmen (in dit voorbeeld gaat het verbruik terug naar 70% * 2700 = 1890 m3 gas, en dus ook 30% lagere energiekosten). Tevens zorgt het ervoor dat de capaciteit van de luchtverwarmer en van de warmtepomp lager kan (dus veel lagere investering) en dat de uitblaastemperatuur lager kan (dus hogere efficiëntie van de warmtepomp, lager energieverbruik en lagere energiekosten). Op isolatie zitten vaak nog interessante subsidiemogelijkheden.
Kortom, isoleren waar het redelijkerwijs mogelijk is, is stap-1.

Tip:
Je kunt de thermische verlieswaarde van je woning op de volgende manier zelf berekenen.
* Op het maandoverzicht van jouw energieleverancier staat het verbruik van elke maand. Zoek het aantal m3 gasverbruik van de maand december of januari.
* Ga naar https://www.knmi.nl/nederland-nu/klimatologie/maandgegevens , selecteer een meetstation bij jou in de buurt, en zoek de gemiddelde maandtemperatuur van de betreffende maand (let op, knmi geeft de temperatuur in tiende graden, dus 56 is 5,6 graden).
* Voer de volgende berekening uit:
Verlieswaarde [in W/K] = ((m3 gasverbruik - aantal personen in huishouden * 7) * 9000) / ((16 - gemiddelde maandtemperatuur)*24*31).

STAP-2: Keuze van de indirect gestookte luchtverwarmer:

We hebben een indirect gestookte luchtverwarmer nodig die bij een watertemperatuur van 50 graden het maximaal benodigde vermogen kan leveren.

Het vermogen om de woning goed te kunnen verwarmen is
Maximaal benodigde vermogen [W] = 26 [K] * de verlieswaarde van de woning [W/K]

In dit voorbeeld kan na isolatie de capaciteit van de luchtverwarmer worden verlaagd naar 26 K *326 W/K = 8476 W, oftewel 8,5 kW. Een indirect gestookte luchtverwarmer is nominaal gespecificeerd op een water aanvoertemperatuur van 70 graden. Een warmtepomp is dan echter heel inefficiënt en verbruikt dan veel energie. We willen de maximale aanvoertemperatuur dus beperken tot ongeveer 50 graden. Onder de 50 graden kunnen moderne warmtepompen wel efficiënt werken.
Een Brink Elan 16 geeft 11 kW bij een aanvoertemperatuur van 70 graden. Bij een aanvoertemperatuur van 50 graden geeft de Brink Elan16 nog 57% van zijn vermogen, dus 6,3 kW. Omdat we 8,5 kW nodig hebben, is dat onvoldoende. Een Brink Elan25 geeft 22 kW bij een aanvoertemperatuur van 70 graden. Bij een aanvoertemperatuur van 50 graden geeft hij nog 55% van zijn vermogen, dus 12 kW. Dat is (ruim) voldoende. We kiezen in dit voorbeeld dus de Elan25.

STAP-3: Keuze van de warmtepomp:

Bij de keuze van de warmtepomp moeten we met deze twee zaken rekening houden:
* het maximale vermogen van de warmtepomp:
In ons voorbeeld hebben we een lucht-water warmtepomp nodig die bij een buitentemperatuur van -10 graden nog altijd 8,5 kW levert. Omdat in het Nederlandse klimaat buitentemperaturen van -10 graden zelden voorkomen, kun je er ook voor kiezen om de warmtepomp te dimensioneren op 80% van het maximale vermogen (in dit voorbeeld dus 80% van 8,5 kW is 6,8 kW. Een warmtepomp met een lager vermogen is namelijk weer een stuk goedkoper. De ontbrekende 20% van het benodigde maximale vermogen (in ons voorbeeld dus 8,5 kW - 6,8 kW = 1,7 kW) kan via een electrisch verwarmingselement in het buffervat. Een electrisch verwarmingselement is niet efficiënt en heeft een SCOP van 1 (1 kW electrische energie produceert 1 kW thermische energie). Echter, het aantal uren per jaar dat het electrisch element nodig is (dus alleen bij strenge vorst) is heel laag. Daarmee is ook de hoeveelheid stroom die het electrisch element op jaarbasis verbruikt heel laag.
* de efficiëntie van de warmtepomp (oftewel de Seasonal Coëfficient of Performance, SCOP):
Voor meer achtergrondinformatie over de efficiëntie van een warmtepomp, lees eerst COP en SCOP .
We zoeken een warmtepomp die bij een maximale aanvoertemperatuur van het CV water van 50 graden en in het Nederlandse klimaat een hoge SCOP heeft. Daarvoor kun je het beste kijken naar de SCOP specificatie volgens de Europese norm EN14825. Fabrikanten moeten namelijk het maximale afgegeven vermogen en de efficiëntie (SCOP) publiceren volgens de Europese norm EN14825. Het kan ook zijn dat in plaats van de SCOP er men de Seizoensgebonden energie- efficiëntie voor ruimteverwarming (gemiddelde klimaatomstandigheden) specificeerd. Dat is 0,4 * de SCOP.

Let op: SCOP versus η
De Seizoensgebonden energie- efficiëntie voor ruimteverwarming (gemiddelde klimaatomstandigheden, hoog temperatuursysteem)
η = 0,4 * SCOP

Kies een warmtepomp die volgens deze norm een SCOP heeft van 3,5 of hoger (of een η van 140%), gespecificeerd bij een gemiddeld klimaat en bij een hoog temperatuursysteem van 55 graden (dit staat meestal op het label aangegeven met een icoontje van een radiator). Voorbeelden zijn de reeks F2120 monoblock toestellen van NIBE of de Enviline monoblock warmtepompen van Nefit-Bosch, maar er zijn veel andere geschikte warmtepompen. Verderop in dit artikel kun je meer lezen over het te verwachten stroomverbruik van de warmtepomp voor deze toepassing.

STAP-4: Keuze van het buffervat:

Het buffervat is een zeer belangrijke component in het systeem. Het buffervat zit tussen de warmtepomp en de luchtverwarmer, en buffert het warme water van de centrale verwarming.

Let op:
Een buffervat is iets anders dan een boiler. Het buffervat is enkel en alleen voor de centrale verwarming. Een boiler is voor warm tapwater. Verderop in dit artikel lees je over opties voor warm tapwater.

Een groot buffervat is van belang voor een constant binnenklimaat alsook voor de levensduur van de warmtepomp. Om met dat laatste te beginnen, een warmtepomp slijt van elke keer dat de compressor in de warmtepomp aan slaat. Je moet er dus voor zorgen dat je het aantal start-stops van de warmtepomp minimaliseert. Omdat er bij indirectverwarmde luchtverwarmers heel weinig water in het centrale verwarmingssysteem zit (vaak minder dan 10 liter), heb je een extra groot buffervat nodig. Een groter buffervat zorgt voor minder start-stops van de warmtepomp waardoor deze zo lang mogelijk aan één stuk door blijft werken en dus minder snel slijt.
De andere factor waarvoor een groot buffervat van belang is, is een constant binnenklimaat. Een warmtepomp haalt zijn energie uit de buitenlucht. De lucht die de warmtepomp uitblaast is dus kouder dan de lucht die de warmtepomp aanzuigt. Als de buitentemperatuur onder de 7 graden komt, is de temperatuur van de lucht die de warmtepomp uitblaast onder de nul graden. Dit zorgt ervoor dat de verdamper van de warmtepomp bevriest. Als die is dichtgevroren kan er geen energie meer aan de buitenlucht onttrokken worden. Dan moet de verdamper eerst ontdooid worden. Dat doet de warmtepomp door zijn werking om te draaien. Het warme water uit het buffervat wordt gebruikt om de verdamper te ontdooien. Daardoor koelt het water in het buffervat enigszins af. Een klein buffervat koelt meer af dan een groot buffervat. Als het water in het buffervat tijdens de ontdooicyclus teveel afkoelt, kan de luchtverwarmer, die op datzelfde moment ook warm water uit het buffervat aan het gebruiken is, de binnenlucht onvoldoende opwarmen. Daardoor kan er onvoldoende opgewarmde lucht de woning ingeblazen worden, en dat zorgt voor een onaangenaam gevoel. Om te voorkomen dat dit kan gebeuren moet je dus een groot buffervat kiezen. Je moet de afkoeling tijdens de ontdooicyclus beperken tot niet meer dan 4 graden.

Tip:
Houd minimaal 20 liter per kW aan die de warmtepomp maximaal kan leveren, en bij voorkeur 30 liter per kW. Dus een warmtepomp die maximaal 8 kW kan leveren moet een buffervat van minimaal 160 liter hebben. Maar 240 liter is beter.

STAP-5: De stooklijn van de warmtepomp instellen:

Een warmtepomp heeft een stooklijn. De stooklijn geeft aan bij welke buitentemperatuur welke watertemperatuur gemaakt wordt. Als de buitentemperatuur lager wordt, wordt de watertemperatuur hoger, omdat er meer warmte in de woning nodig is.
stooklijn luchtverwarming
We hebben hierboven een indirect gestookte luchtverwarmer gekozen die bij 50 graden aanvoertemperatuur voldoende capaciteit heeft om de woning bij -10 graden te kunnen verwarmen. Dus één punt van de stooklijn is 50 graden aanvoertemperatuur bij -10 graden buiten temperatuur. Het andere punt is een buitentemperatuur van 16 graden. Als de buitentemperatuur boven de 16 graden komt slaat de verwarming over het algemeen niet aan. Het andere punt van de stooklijn is dus bij 16 graden buitentemperatuur. Kies daarbij een aanvoertemperatuur van 40 graden. Als je lager dan 40 graden kiest kan het voorkomen dat er relatief koudere lucht in de woning komt, wat ten koste kan gaan van comfort.

STAP-6: Instellen uitblaas temperatuur en luchthoeveelheid van de luchtverwarmer:

Bij de Brink Elan kun je de uitblaastemperatuur en de luchthoeveelheid instellen. De uitblaastemperatuur is de temperatuur van de uitgeblazen lucht, waarbij de ventilator de nominale hoeveelheid lucht gaat blazen.
instelling uitblaastemperatuur luchtverwarming met warmtepomp
Stel de uitblaastemperatuur in op 38 graden en de luchthoeveelheid op het nominale volume, in dit voorbeeld van de Elan16 is dat 800 m3/uur. Als de uitblaastemperatuur 38 graden is zal de luchtverwarmer 800 m3 per uur blazen. Echter, als de aanvoertemperatuur lager is, zal de luchtverwarmer minder hard blazen, waardoor er geen koude luchtstromen ervaren worden in de woning, en het comfort dus hoog blijft.

STAP-7: De instellingen van de dag en nacht temperatuur van de thermostaat:

Een gasgestookte luchtverwarmer heeft over het algemeen een zeer hoog vermogen, waardoor een woning in korte tijd opgewarmd kan worden, bijvoorbeeld van 15 naar 20 graden. Een warmtepomp heeft over het algemeen een lager vermogen en is niet in staat om een woning heel snel op te warmen. Een warmtepomp moet dus langer aan één stuk doorwerken om dezelfde hoeveelheid energie in de woning te krijgen. Daardoor is het van belang de temperatuurverschillen over een etmaal klein te houden.
thermostaat instelling luchtverwarming met warmtepomp
Zorg ervoor dat op de kamerthermostaat de verschillen tussen dagtemperatuur en nachttemperatuur niet meer dan één á twee graden is, dus bijvoorbeeld, dagtemperatuur van 20 graden en nacht temperatuur van 19 graden.

Heb je alle bovenstaande stappen doorlopen, dan kan de woning comfortabel, duurzaam, gasloos en met (veel) lagere energiekosten verwarmd worden.

Hieronder nog antwoorden op enkele veel voorkomende vragen.



Hoeveel energie ga ik verbruiken?

De energie efficiëntie van warmtepompen (Seasonal Coëfficient of Performance, SCOP) is gespecificeerd volgens de europese norm EN14825. Zoek voor de betreffende warmtepomp de SCOP voor gemiddelde klimaat (average climate). Men geeft dan de energie efficiëntie voor een laag temperatuursysteem (35 graden aanvoertemperatuur bij -10 graden buitentemperatuur, denk aan vloerverwarming) en voor een hoog temperatuursysteem (55 graden aanvoertemperatuur bij -10 graden buitentemperatuur, denk aan radiatoren). Neem de SCOP voor average climate en het hoge temperatuursysteem. Er zijn nu vier verschillen ten opzichte van de situatie bij EN14825.
Ten eerste, het average climate van EN14825 is gebaseerd op een korter stookseizoen dan het Nederlandse seizoen, maar wel met veel meer vorst uren dan in het Nederlandse stookseizoen. Over het algemeen is de SCOP In Nederland daardoor hoger dan die van het average climate volgens EN14825.
Ten tweede, in deze toepassing met indirect gestookte luchtverwarmer, hebben we bij hogere buitentemperaturen een hogere (en dus minder gunstige) stooklijn dan die waar de norm EN14825 mee rekent, wat zorgt voor een lagere SCOP.
Ten derde, in deze toepassing dimensioneren we de maximale aanvoertemperatuur op 50 graden bij -10 C buitentemperatuur, terwijl de EN14825 norm voor hoge temperatuur systemen is gespecificeerd voor 55 graden bij -10 C buitentemperatuur. Dat levert in onze situatie een betere SCOP op.
Ten vierde zal in de warmtepomp situatie de ventilator van de luchtverwarmer langer draaien in vergelijking met de situatie dat de luchtverwarmer werkt met bijvoorbeeld 70 graden. Dat zorgt weer voor extra stroomgebruik en dus een lagere overal SCOP.

Deze vier factoren compenseren elkaar bij benadering. Je kunt als richtgetal om je toekomstig energieverbruik te bepalen dus goed rekenen met de voor de betreffende warmtepomp gespecificeerde SCOP van EN14825 voor average climate en bij de hoge temperatuur toepassing. Bij veel moderne warmtepompen is deze heel goed, Een SCOP boven de 3,5 (oftewel een η boven de 140%). Als voorbeeld, de NIBE F2120-12 Monoblock heeft een EN14825 average climate high temperature SCOP van 3,7 (η van 148%), en de NEFIT-BOSCH Enviline Monoblock 13 ET heeft een EN14825 average climate high temperature SCOP van 3,6 (η van 144%).

In bovenstaand voorbeeld gebruikte de woning na isolatie 1890 m3 gas. Dat komt overeen met 9x1890 = 17010 kWu thermische energie. Met een Enviline 13ET SCOP van 3,6 kom je dan op een stroomverbruik van 17010/3,6 = 4725 kWu.

Hoe maak ik warm tapwater?

Dit is uitgewerkt in Stap-6 van het stappenplan 'handleiding verduurzamen'.

Is mijn elektriciteitsaansluiting en meterkast geschikt voor een warmtepomp?

De meeste woningen hebben een elektriciteitsaansluiting van 1x40A of 3x25A. Warmtepompen van meer dan 12 kW hebben doorgaans een 3 fase aansluiting nodig. En dus heb je een 3x25A aansluiting nodig. Met een warmtepomp onder de 6 kW volstaat doorgaans de 1x40A aansluiting. Zit je warmtepomp tussen de 6 en 12 kW, dan is het toch veilig om je aansluiting te laten verzwaren naar 3x25A. Je betaalt wel voor de wijzigingen in de meterkast, maar je maandelijkse kosten blijven hetzelfde.
Mocht je een eigen laadpaal hebben, of in de toekomst overwegen, ga dan direct voor een 3x25A aansluiting. Een laadpaal zal vaak met 3x16A laden (dat is 11 kW). En die 3x16A wordt tijdens het laden wel continu afgenomen. Om te voorkomen dat de warmtepomp samen met je laadpaal de 3x25A overschrijdt is het dan verstandig op de laadpaal load balancing toe te passen. Je laadpaal zal dan nooit méér stroom verbruiken dan binnen jouw aansluiting van 3x25A beschikbaar is. Het kan dan dus gebeuren dat je auto even minder laadstroom krijgt wanneer je (elektrisch) aan het koken bent en je warmtepomp aanslaat. Je hebt daar doorgaans geen last van, het is een mooie technisch oplossing die voorkomt dat je je elektrische aansluiting moet laten verzwaren.
Heb je toch een nog zwaardere aansluiting nodig, dan heb je wellicht een aansluiting van 3x35A of nog hoger nodig, maar dan ga je ook fors meer betalen aan de maandelijkse aansluitkosten, namelijk €1050 per jaar in plaats van €275 per jaar (prijspeil 2022). Zolang dit niet echt nodig is moet je dat dus zeker niet doen.

Welke thermostaat regeling heb ik nodig?

De thermostaatregeling voor een met een warmtepomp verwarmde indirect gestookte luchtverwarmer, zoals de Brink Elan, kan heel eenvoudig, met een simpele aan-uit thermostaat. Het aan-uit signaal bedient een open-dicht-klep in de leiding tussen het buffervat en de indirect gestookte luchtverwarmer. Je combineert dit met een automatische circulatiepomp in diezelfde leiding. Als de klep open gaat, gaat de pomp werken. Als de klep sluit, stopt de circulatiepomp. Er is geen complexe regeling nodig in dit deel van het circuit, omdat de Brink Elan zelf al moduleert (afhankelijk van de aanvoertemperatuur past hij de hoeveelheid luchtverplaatsing, het luchtdebiet, aan), en ook aan de andere kant van het buffervat, moduleert de warmtepomp zelf zijn vermogen.