Drie verschillende soorten warmtepompen

Warmtepompen worden tegenwoordig vaak genoemd als alternatief voor een cv-ketel. Er zijn verschillende warmtepompen. Die kunnen in drie grote groepen worden ingedeeld. Men maakt een onderverdeling tussen een volledige elektrische warmtepomp, een hybridewarmtepomp en een ventilatiewarmtepomp.

Volledige elektrische warmtepomp
Een volledige elektrische warmtepomp is de meest duurzame oplossing als je gebruik maakt van duurzame ‘groene’ elektrische stroom. Een volledige elektrische warmtepomp kan een woning compleet verwarmen maar kan in tegenstelling tot een cv-ketel vaak maar een lage verwarmingstemperatuur realiseren. Daarom moet een woning uitstekend geïsoleerd zijn als men een volledige elektrische warmtepomp wil gaan gebruiken. Wel is een volledige elektrische warmtepomp de oplossing als men volledig aardgasvrij wil gaan wonen. Dan zal men overigens ook aardgasvrij moeten gaan koken op een elektrische kookplaat of inductiekookplaat bijvoorbeeld. Een dergelijke oplossing wordt ook wel all-electric genoemd.

Hybride warmtepomp
Een hybride warmtepomp is een zogenaamde hybride-oplossing. Dat betekent dat deze warmtepomp wordt gecombineerd met een ander verwarmingssysteem. In dit geval werkt een hybridewarmtepomp samen met een cv-ketel (hr-ketel). In eerste instantie zal de warmtepomp de warmte produceren voor de woning. Pas als de warmtevraag heel hoog is zal ook de cv ketel worden ingeschakeld. Ook als er warm water in bijvoorbeeld de keuken of badkamer wordt afgetapt zal de cv-ketel worden ingeschakeld. Een hybride warmtepomp is een hybrideoplossing die voor veel organisaties als een tijdelijke oplossing wordt beschouwd in de overstap naar aardgasvrij wonen.

Ventilatiewarmtepomp
Een ventilatiewarmtepomp is een warmtepomp die de warmte uit de ventilatielucht haalt. Door hier warmte uit te halen kan de warmte als het ware opnieuw worden gebruikt.

Hybride warmtepompen: een warmtepomp en een cv-installatie gecombineerd

Hybride warmtepompen zijn een vorm van hybride verwarmingstechniek. Meestal denkt men bij hybride aan een gecombineerd systeem waarbij een duurzame technologie en een minder duurzame technologie worden samengevoegd. Dat is ook het geval met hybride warmtepompen. Een hybride warmtepomp wordt namelijk verbonden aan een centrale verwarmingsinstallatie met een cv-ketel. Dat betekent dat een hybride warmtepomp kan worden toegepast in woningen die op aardgas zijn aangesloten en met aardgas worden verwarmd. Het probleem met aardgas is echter dat aardgas een fossiele brandstof is die op kan raken en bovendien komt bij het verbranden van aardgas ook CO2 en andere uitstoot vrij.

Een warmtepomp heeft deze nadelen niet omdat een warmtepomp warmte uit de lucht haalt en eventueel ook uit de aardbodem. Uit de lucht en aardbodem kan echter niet heel veel warmte worden gewonnen. Daarvoor is de temperatuur in de lucht en de aardbodem te laag. Een warmtepomp wordt daarom gebruikt als lagetemperatuurverwarming. Een aardgasgestookte cv-installatie kan echter wel hoge temperaturen produceren. Een conventionele cv-ketel kan het cv-leidingwater wel opstoken tot 80 graden Celsius terwijl een warmtepomp gemiddeld een aanvoerwarmte van 30 tot 35 graden Celsius kan produceren, al zijn er warmtepompen die ook tien graden hoger kunnen produceren.

Een hybrideverwarming in de vorm van een hybride warmtepomp en een hybride ketel combineert te voordelen van de warmtepomp met de voordelen van een aardgasgestookte cv-installatie. In eerste instantie wordt de warmtepomp aangesproken om de basiswarmte te leveren. Bij een piekvraag wanneer het bijvoorbeeld erg koud is en de installatie hoger wordt gezet zal de cv-ketel aardgas gaan verstoken. Dat is ook het geval als men warm water aftapt. Omdat in de meeste gevallen niet hele hoge temperaturen zijn vereist is de warmtepomp als eerste verwarmingsinstallatie voldoende.

Doordat de warmtepomp als eerste wordt aangeslagen zal de CO2 emissie aanzienlijk verlaagd worden. Voor een optimaal rendement is het echter wel van belang dat de woning of het pand goed geïsoleerd is anders gaat er alsnog veel warmte verloren. Met name bij de lagetemperatuursverwarming is een goede isolatie van belang omdat anders alsnog extra moet worden bijgestookt de woning op de gewenste temperatuur te brengen.

Wat is een veiligheidsventiel of veiligheidsklep?

Een veiligheidsventiel of veiligheidsklep is een beveiligingssysteem dat wordt aangebracht in een toevoerleiding van een apparaat en automatisch opent of sluit wanneer er in het systeem een bepaalde maximumwaarde van temperatuur of druk wordt overschreden. Het veiligheidsventiel zorgt er voor dat het (leiding)systeem niet beschadigd wordt door de opgebouwde druk door de druk (voor een deel) te laten ontsnappen. Het veiligheidsventiel zal bij een te grote druk een deel van het gas of de vloeistof laten ontsnappen uit het systeem. Men heeft het dan over het laten ontsnappen van het ‘drukopbouwende medium’. Ook kan het veiligheidsventiel er voor zorgen dat de toevoer van het medium wordt beperkt waardoor de druk afneemt.
Er worden in systemen verschillende soorten veiligheidskleppen. Deze worden in twee hoofdgroepen ingedeeld namelijk de automatische en gestuurde veiligheidskleppen. Het verschil tussen deze veiligheidskleppen wordt kort toegelicht:

  • Gestuurde veiligheidsventielen worden doormiddel van een alarm in een elektronische besturing geschakeld.
  • Automatische ventielen kunnen zelf de grootheid van een medium meten. Wanneer er sprake is van een overschrijding van de ingestelde grenswaarde zal de klep zich automatisch gaan sluiten. Een voorbeeld van een automatisch ventiel is het overdrukventiel.

Overdrukventiel
Een overdrukventiel is een automatisch ventiel dat zich opent wanneer er een drukverschil tussen een ingang en uitgang wordt gemeten die boven de ingestelde waarde komt. Er is dan sprake van een ‘over’ druk oftewel een teveel aan druk. Een overdrukventiel wordt vaak aangebracht om een systeem te beschermen. Wanneer er teveel druk ontstaat in bijvoorbeeld leidingsystemen bestaat de kans dat gedeelten van het systeem openbarsten of losbreken wanneer de druk niet weg kan komen. Dit is ook het geval bij drukvaten die aangebracht zijn in leidingsystemen. Uiteraard is het belangrijk dat er duidelijke regels worden gehanteerd voor het plaatsen en fabriceren van drukapparatuur. Hiervoor zijn Europese regels opgesteld in de PED-richtlijn (Richtlijn 97/23/EG) en de richtlijn m.b.t. drukvaten van eenvoudige vorm in Richtlijn 87/404/EEG.

Overstortventiel
In centrale verwarmingsinstallaties wordt ook gebruik gemaakt van een veiligheidsventiel. In die installaties heeft men het echter over een overstortventiel. In het overstortventiel is een veer geplaats die de klep gesloten houdt. Deze veer is afgesteld op een druk van drie bar. Wanneer de druk in de cv-leiding boven de drie bar uitkomt zal het overstortventiel er voor zorgen dat er een bepaalde hoeveelheid water uit de cv-leiding zal worden geloosd.
Als water wordt verwarmd zal het uitzetten. Zo zet water van 10 wanneer het verwarmt wordt tot 85 °C uit met ongeveer 3%. In eerste instantie zal de toegenomen druk in de cv-installatie worden opgevangen door een expansievat dat is aangebracht in de installatie. Wanneer het expansievat echter defect raakt dan zal de druk alsnog oplopen. Daarom is een overstortventiel als extra veiligheidsmaatregel aangebracht. Een overstortventiel kan op het riool wordt aangesloten zal men gebruik moeten maken van een trechter.

Wat is een expansievat van een centrale verwarming?

Een expansievat wordt gebruikt in een met vloeistof gevulde installatie om de drukveranderingen te beperken. Zo wordt een expansievat aangebracht in een centrale verwarmingsinstallatie. In een expansievat zijn twee compartimenten aanwezig. Deze compartimenten worden van elkaar gescheiden door een membraan. Van deze twee compartimenten staat één compartiment in contact met het systeem. Dit houdt in dat dit compartiment is gevuld met dezelfde vloeistof als in het systeem wordt gebruikt. In het geval van een centrale verwarming is één compartiment van het expansievat gevuld met cv-leidingwater. Het andere compartiment van het expansievat bevat een samengeperst gas.

Hoe werkt een expansievat?
Een expansievat is een drukvat. Het woord expansie maakt duidelijk dat er ook sprake is van het uitzetten van een stof. In dit geval kan een vloeistof uitzetten en zal dit uitzetten opgevangen moeten worden met een ander soort stof namelijk een gas. Een gas kan men namelijk comprimeren en een vloeistof niet. Het ene compartiment van het expansievat bevat daarom de vloeistof van het systeem en het andere compartiment een gecomprimeerd gas.
Als de druk in het systeem oploopt zal het membraam dat de twee compartimenten van elkaar scheid richting het gas verschuiven. Hierdoor neemt het volume in het systeem toe en wordt het gas samengeperst. Omdat het volume in het systeem toeneemt zal de druk in het systeem afnemen. De zogenaamde voordruk in het expansievat bedraagt 0,5 bar of 1 bar. Er zijn expansievaten met verschillende inhoud op de markt. De inhoud van een expansievat houdt verband met de waterinhoud of vloeistofinhoud van de installatie.

Waar worden expansievaten toegepast?
De meest bekende toepassing van expansievaten is de toepassing in cv-installaties. Een expansievat is een belangrijk onderdeel van een cv-installatie omdat het water in de centrale verwarmingsinstallatie regelmatig wordt verwarmd en vervolgens afkoelt door het in- en uitschakelen van de verwarming. De cv-ketel verwarmt het water van de cv-leidingen en is meestal gekoppeld aan een thermostaat of aan domotica.

Expansievat kapot
De wisselende temperaturen van het cv-leidingwater zorgt voor volumeverschillen en drukverschillen in de cv-installatie. Warm water zet namelijk uit. Het verschil in druk en volume wordt opgevangen door het expansievat. Als het drukverschil echter te sterk varieert door de veranderingen van de watertemperatuur dan kan het expansievat het drukverschil niet meer goed opvangen. Het is mogelijk dat het expansievat dan een kapot membraam krijgt. Dit kan men zelf controleren door met een hard voorwerp te tikken tegen de zijkanten van het vat. Als het goed is hoort men een verschil tussen het tikken tegen de bovenkant van het vat en de onderkant. Als dat niet het geval is zal er geen sprake zijn van twee gescheiden compartimenten. Overigens wordt er naast een expansievat meestal een tweede beveiliging aangebracht tegen overdruk. Dit is de ontlastklep oftewel het overstortventiel. Het overstortventiel is een veiligheidsventiel.

Vormgeving van het expansievat
Wanneer men denkt aan een expansievat dan denkt men meestal aan een rood cilindervormig vat dat naast een cv-ketel hangt. Dit vat is bevestigd aan een opvangsysteem dat aan de muur is vastgemaakt. Dit rode expansievat werd vlak na de Tweede Wereldoorlog ontwikkeld door Johan Wormmeester. Na de oorlog was er weinig geld beschikbaar en moesten technici goed nadenken over een goedkope en effectieve oplossing voor technische vraagstukken. Wormmeester dacht dat het ontwikkelen van een nieuwe mal behoorlijk veel geld zou kosten. Daarom had hij een goedkopere oplossing bedacht namelijk twee pannen op elkaar. Deze twee pannen werden tegen elkaar gehouden door een ring. In het midden van deze twee helften zit een rubberen membraan vastgeklemd. De bovenste helft van het expansievat is gevuld met het cv-leidingwater en de onderste helft met stikstofgas. Het water bovenste helft van het expansievat kan uitzetten wanneer de cv-ketel in werking treed. Het stikstofgas wordt dan in elkaar gedrukt. Wanneer de cv-ketel afslaat zal het membraan langzaam weer naar boven bewegen en zal het stikstof gas gaan uitzetten.

Wat is een ontluchtingssleutel?

Een ontluchtingssleutel is een klein handgereedschap dat wordt gebruikt om een radiator van een cv-installatie te ontluchten. Ontluchtingsleutels hebben verschillende vormen. De basisvorm is bevat een klein vleugeltje aan de bovenkant met een kleine vierkante uitsparing aan de onderkant. Er zijn echter ook varianten waarbij de ontluchtingssleutel is verbonden aan andere sleutels bijvoorbeeld een radiatorsleutel.

Toepassing van een ontluchtingssleutel
Door een radiator te ontluchten kan de lucht uit de radiator ontsnappen zodat er meer verwarmd water in de radiator kan stromen en de radiator meer warmte kan afgeven aan de omgeving. Als een radiator niet volledig warm wordt kan het dus betekenen dat er lucht in de radiator zit. In dat geval is een ontluchtingssleutel een handig gereedschap waarmee de lucht uit de radiator kan worden gehaald.

Een ontluchtingssleutel plaatst men op een ontluchtingsknop en vervolgens draait men deze open. Dit moet echter pas gedaan worden wanneer de kraan van elke radiator is dichtgedraaid. Het ontluchten van een radiator moet men echter voorzichtig doen. De radiatorsleutel moet langzaam een klein stukje linksom gedraaid worden totdat je de lucht hoort ontsnappen. Dit gaat meestal gepaard met een sissend geluid. Het is overigens verstandig om alle radiatoren te ontluchten wanneer men bijvoorbeeld een borrelende radiator heeft in de cv-installatie. Deze installatie is namelijk een gesloten systeem. Dat houdt in dat wanneer er in één radiator lucht zit er een grote kans is dat ook in andere radiatoren lucht zit. Deze zou men dan ook met een radiatorsleutel moeten ontluchten.

Door deze ontluchtingsknop open te draaien verdwijnt de lucht en wordt de radiator weer warm. Het laten ontsnappen van de lucht uit meerdere radiatoren zorgt er vaak wel voor dat de cv-ketel moet worden bijgevuld. De lucht moet namelijk wel vervangen worden door water en daarvoor is er vaak extra water nodig in de cv-leidingen en de radiatoren die hier op aangesloten zijn.

Wat is een hybride ketel?

Een hybride ketel, een hybride HR ketel of een hybride cv-ketel is een gecombineerde verwarmingsinstallatie waarbij naast een gasgestookte ketel ook gebruik wordt gemaakt van een duurzamere en minder milieubelastende warmtebron in de vorm van een hybride warmtepomp. Over het algemeen heeft men het over een hybride warmtepomp in plaats van een hybride ketel. Net als andere producten waarbij men het woord hybride hanteert is er sprake van gecombineerd systeem waarbij een systeem aanwezig is dat werkt op fossiele brandstoffen en een ander systeem dat geen of nauwelijks CO2 uitstoot heeft. Zo bevat een hybride auto een verbrandingsmotor die op benzine werkt en een elektromotor die aangedreven wordt vanuit oplaadbare accu’s.

Hybride ketel of hybride warmtepomp
Een hybride ketel of beter gezegd een hybride warmtepomp bestaat uit een warmtepomp en een gasgestookte hoogrendementsketel (cv-ketel). De centrale verwarming haalt het benodigde warme water daardoor vanuit de warmtepomp en/of de cv-ketel. Omdat voor de werking van een cv-ketel of HR-ketel aardgas moet worden verstookt is een dergelijke verwarming belastend voor het milieu en zorgt deze voor CO2 uitstoot. Om die reden zal een hybride warmtepomp zo worden ingeregeld dat in eerste instantie de warmte wordt gehaald uit de hybride warmtepomp en in tweede instantie pas de cv-ketel in werking zal treden. In de praktijk blijkt vaak dat de cv-ketel in werking treed in koude perioden en wanneer er heet tapwater nodig is.

Hybride warmtepomp ter aanvulling op cv-ketel
Een hybride warmtepomp is een milieubewuste aanvulling op een bestaande cv-installatie. Dit maakt een hybride warmtepomp tot een interessant product voor mensen die een woning hebben met een cv-installatie en toch hun verwarmingssysteem willen verduurzamen. De bestaande centrale verwarmingsinstallatie hoeft er dan namelijk niet uit maar kan gewoon behouden worden en in gebruik blijven. De hybride warmtepomp zal echter een deel van het water voor de cv-installatie gaan verwarmen. Alleen wanneer het heel koud is zal de cv-ketel of hr-ketel worden ingeschakeld om warm water te leveren voor de cv-leidingen.

Wat is een hybride warmtepomp?

Een hybride warmtepomp is een gecombineerd verwarmingssysteem waarbij gebruik wordt gemaakt van een lucht-water warmtepomp en een ander soort verwarmingssysteem meestal in de vorm van een gasgestookte hoogrendementsketel (cv-ketel). In gebouwen waarbij men werkt met hybride verwarmingssysteem is er sprake van een samenwerking tussen een warmtepomp en een cv-ketel of hr-ketel.

Deze installaties worden gezamenlijk gebruikt voor het verwarmen van het gebouw en het verwarmen van het sanitaire water. Een hybride warmtepomp en een cv-ketel vullen elkaar aan op het gebied van verwarming. De buitentemperatuur en de gevraagde hoeveelheid warmte zijn belangrijke factoren die bepalend zijn of de warmte wordt geleverd door de warmtepomp of door de cv-ketel/ hr-ketel.

Waaruit bestaat een hybride verwarmingssysteem?
Een Hybride installatie zal bestaan uit twee verschillende verwarmingssystemen waarbij het ene systeem over het algemeen milieubelastend is en het andere systeem niet of nauwelijks milieubelastend is. Meestal is er een combinatie tussen een gasgestookte cv-ketel of gasgestookte hr-ketel in combinatie met een warmtepomp. Er zijn verschillende soorten warmtepompen
• lucht/water warmtepomp
• brine/water warmtepomp
• ventilatielucht/water warmtepomp
• water/water warmtepomp
Het hybride verwarmingssysteem kan uit twee losse verwarmingstoestellen bestaan maar er zijn ook verwarmingssystemen waarbij de verschillende soorten verwarming gecombineerd zijn en in één behuizing zijn geplaatst. Een dergelijk gecombineerd systeem wordt ook wel een hybride toestel genoemd.

De samenstelling van het verwarmingssysteem is afhankelijk van een aantal factoren waaronder het type warmtepomp. Meestal bestaat het hybride systeem uit een binnenunit waarin de warmtepomp is geplaatst en een buitenunit. Deze units worden gekoppeld aan een hr-ketel of cv-ketel en een slimme thermostaat. Als men gebruikt maakt van een hybridetoestel dan is dit meestal een toestel waarin een lucht/water warmtepomp gecombineerd is met een hr-ketel. De warmtepomp kan dan zowel binnenlucht als buitenlucht gebruiken om warmte te onttrekken.

Werking hybride warmtepomp in combinatie met een hr-ketel
Een warmtepomp werkt op elektriciteit. De elektrische stroom zorgt er voor dat de ventilator in de warmtepomp de (buiten)lucht aanzuigt het systeem in. Uit deze lucht wordt warmte gewonnen. Met behulp van een compressor wordt deze lucht op een hogere temperatuur gebracht. Deze lucht wordt afgegeven op de condensor / wisselaar. Aan de andere kant van de condensor zorgt een circulatiepomp er voor dat het water in het verwarmingssysteem wordt rondgepompt. Aan de bovenkant stroomt het water het buffervat in en onderlangs het buffervat weer uit. Dan gaat het water na afgifte van de warmte weer terug naar de condensor. Met een hybride warmtepomp kan men warm water realiseren maar geen heet water. Als heet water nodig is zal men daarvoor de cv-ketel nodig hebben. Ook wanneer men snel heel warm water nodig heeft zal de cv-ketel in werking treden. Een controller of regelunit zorgt er in combinatie met een slimme thermostaat voor dat in eerste instantie de warmte van de hybride warmtepomp zal worden gebruikt voor de verwarming.

Energie besparen met hybride warmtepomp
Een hybride warmtepomp zorgt voor energiebesparing en minder CO2 uitstoot omdat een gedeelte van de verwarming niet uit de gasgestookte cv-ketel komt maar uit de warmtepomp. Dat maakt dat het kiezen voor een hybride warmtepomp een milieubewuste keuze is. Daarnaast zorgt het systeem er ook voor dat er minder gas wordt verstookt wat weer gunstig is voor het verlagen van de maandelijkse energielasten.

Waarom een hybride verwarmingssysteem?
Men zou zich af kunnen vragen waarom men niet gewoon de cv-ketel of hr-ketel vervangt voor een warmtepomp. Dit zou natuurlijk de meest ideale situatie zijn want dan hoeft men bijvoorbeeld geen gasgestookte cv-ketel of hr-ketel te gebruiken en kan men het gebouw misschien zelfs klimaatneutraal of CO2 neutraal verwarmen.

Helaas is dit echter niet eenvoudig. De meeste woningen in Nederland zijn aangesloten op aardgas en zijn niet zo energiezuinig als een nulwoning of een passiefhuis. In plaats daarvan maken ze nog gebruik van aardgas. Deze fossiele brandstof zal bij een hybride verwarming alleen in de koude wintermaanden worden aangesproken voor de verwarming van het tapwater bijvoorbeeld. Voor de warmere dagen zal de warmtepomp de gevraagde warmte uit de omgevingslucht kunnen onttrekken, dit kan de buitenlucht zijn maar ook de binnenlucht.

De hybride warmtepomp zorgt er overigens voor dat de bestaande verwarming niet geheel vervangen hoeft te worden. In plaats daarvan is de hybride warmtepomp een ideale combinatie waarbij een bestaand verwarmingssysteem energiezuiniger en milieubewuster wordt gemaakt. Hybride warmtepompen kunnen bovendien gebruikt worden in combinatie met de standaard radiatoren die aan centrale verwarmingssystemen zijn gekoppeld. Grote technische aanpassingen zijn meestal niet nodig bij de installatie van een warmtepomp in combinatie met een reeds bestaande cv-installatie. Daardoor hoeft voor de installatie van een hybride warmtepomp meestal geen enorme bedragen te worden betaald.