Waarom worden warmtepompen geprezen als een topoptie voor klimaatbeheersing in huis?

Warmtepompen combineren een hoge energie-efficiëntie met de mogelijkheid om kosten en uitstoot te verminderen. Ze werken ook bij vorst. Sommige modellen voor koude klimaten kunnen verwarmen bij temperaturen tot −25 °C (−13 °F). Het beschikbare vermogen en het rendement hangen daarbij af van het model en de installatie.

Wat is een warmtepomp?

Een warmtepomp is een apparaat dat warmte van de ene plaats naar de andere verplaatst. In plaats van warmte hoofdzakelijk met brandstof of elektrische weerstand te produceren, benut het systeem bestaande omgevingswarmte. In de winter haalt het warmte uit buitenlucht, bodem of water. Een omkeerbaar systeem keert de kringloop in de zomer om voor koeling.

De aantrekkingskracht van warmtepompen

De voordelen gaan verder dan het milieu. Een hoog rendement kan de energierekening verlagen, terwijl verwarmen en koelen met één systeem het hele jaar comfort biedt. De werkelijke besparing hangt af van woning, klimaat en energietarieven.

Efficiëntie

Het rendement wordt vaak uitgedrukt met de prestatiecoëfficiënt COP. Bij een COP van 2 tot 4 levert een warmtepomp per eenheid elektriciteit twee tot vier eenheden warmte, doordat ook omgevingswarmte wordt verplaatst. De COP kan hoger zijn en verandert met de omstandigheden.
Elektrische weerstandverwarming heeft een COP van ongeveer 1. De jaarlijkse brandstofbenutting AFUE van een gastoestel blijft daarentegen onder 100%. Gebruikelijke waarden liggen rond 80–95%, met circa 98,5% voor sommige zeer efficiënte toestellen.

Kosten van energiebronnen

De kostenbesparingen hangen ook af van de prijs van elektriciteit, aardgas of andere brandstoffen in uw regio.  In gebieden waar elektriciteit relatief goedkoop is en aardgas duurder, kunnen warmtepompen aanzienlijke kostenbesparingen opleveren.  Echter, in gebieden waar aardgas goedkoop is, kan het kostenvoordeel van warmtepompen minder uitgesproken zijn.  Het is belangrijk om de kosten per eenheid geproduceerde warmte te vergelijken (bijv. per BTU of kWh).

Klimaat

Oudere luchtwarmtepompen presteerden vooral goed in gematigde klimaten. Moderne koudklimaatmodellen met bijvoorbeeld een compressor met variabel toerental werken ook bij zeer lage temperaturen. Of bijverwarming nodig is, hangt af van het warmteverlies van de woning, de dimensionering en het vermogen van het gekozen toestel bij de laagste plaatselijke temperatuur.

Verwarmen en koelen met één systeem

Omkeerbare warmtepompen kunnen ook koelen. Als ze afzonderlijke verwarmings- en koelinstallaties vervangen, combineren ze beide functies in één systeem. De mogelijke besparing hangt af van de vergeleken installaties.

Langetermijnbesparingen

Warmtepompen hebben doorgaans hogere initiële kosten dan traditionele verwarmings- of koelsystemen.  Hun hogere efficiëntie kan echter na verloop van tijd leiden tot aanzienlijke besparingen op energierekeningen, waardoor ze op de lange termijn een kosteneffectieve keuze zijn.

Kostbesparingen

Een laag energieverbruik kan de rekening verlagen, vooral bij vervanging van elektrische weerstandverwarming of dure brandstoffen. Subsidies en belastingvoordelen kunnen de investering aantrekkelijker maken wanneer aan de voorwaarden wordt voldaan.

Milieueffecten

Elektrische warmtepompen kunnen het brandstofverbruik in huis verminderen. De totale uitstoot hangt af van de elektriciteitsproductie, het rendement, de fabricage en eventuele koudemiddellekkage. Alleen het energieverbruik bekijken is dus niet voldoende.
Het Internationaal Energieagentschap raamde in 2022 dat een grotere inzet van warmtepompen binnen het onderzochte beleidsscenario de jaarlijkse mondiale uitstoot in 2030 met minstens 500 miljoen ton CO₂ kon verminderen. Dit was een scenariopotentieel, geen reeds gerealiseerde daling.

Verdere technologische verbetering

Onderzoekers gebruiken ook kunstmatige intelligentie voor het ontwerpen en aansturen van warmtepompen. Een voorbeeld is het Fraunhofer ISE-project AI4HP, dat zich richtte op:

De ontwikkeling van slimme warmtepompen die zich aanpassen aan veranderende omstandigheden, het comfort en rendement verbeteren en onderhoud ondersteunen met foutdetectie en diagnose.

Het onderzoeksdoel was tot 20% energiebesparing en minder uitstoot zonder verlies van comfort. Dat was geen gegarandeerd resultaat voor iedere installatie.

Hoe werken warmtepompen?

Warmtepompen gebruiken warmteoverdracht en een koelkringloop. Een koudemiddel verandert binnen een gesloten circuit van druk, temperatuur en fase om warmte tussen twee omgevingen te verplaatsen.
https://youtu.be/-wTRGbDY7Kk

Bij verwarming comprimeert de compressor gasvormig koudemiddel, waardoor druk en temperatuur stijgen. Het hete gas stroomt door de condensor, een warmtewisselaar die warmte afgeeft aan de binnenlucht of het verwarmingswater. Daarbij condenseert het tot vloeistof.

De vloeistof onder hoge druk passeert het expansieventiel. Druk en temperatuur dalen en een deel van de vloeistof verdampt. Er ontstaat een koud mengsel van vloeistof en damp.

Dit mengsel stroomt door de verdamper en neemt warmte op uit de buitenlucht of een andere bron. De resterende vloeistof verdampt. Het gas keert terug naar de compressor en de kringloop herhaalt zich.

Het hoge rendement ontstaat doordat de warmtepomp warmte verplaatst in plaats van die uitsluitend uit de verbruikte elektriciteit te maken. Elektriciteit drijft de compressor, ventilatoren, eventuele circulatiepompen en hulpapparatuur aan. De geleverde warmte bevat ook omgevingsenergie, waardoor de COP groter dan 1 kan zijn.

Bij een omkeerbare warmtepomp wordt de kringloop voor koeling omgekeerd. Het systeem neemt warmte op uit de woning en geeft die buiten af. Zo kan dezelfde installatie verwarmen en koelen.

Verschillende soorten warmtepompen

Dezelfde natuurkundige principes worden in verschillende typen toegepast. Ze benutten andere warmtebronnen en installatiemethoden. De keuze hangt af van het klimaat, de woning en de beschikbare ruimte.

Warmtebronnen

• Bodem: Ook bekend als geothermische warmtepompen, benutten ze warmte uit de grond en staan ze bekend om hun hoge efficiëntie.
• Buitenlucht: Het meest voorkomende type, deze onttrekken warmte uit de lucht en zijn gemakkelijker te installeren dan grondbronpompen.
• Water: Deze gebruiken nabijgelegen waterbronnen zoals meren of putten voor warmte‑uitwisseling.

Installatie

• Met luchtkanalen: Geïntegreerd in het luchtkanalensysteem van een huis, bieden deze gecentraliseerde verwarming en koeling.
• Zonder luchtkanalen (mini-split): Ideaal voor huizen zonder kanalen, deze maken individuele regeling van kamertemperaturen mogelijk.

Klimaat

• Voor koude klimaten:Deze modellen gebruiken onder meer compressoren met variabel toerental om bij lage temperaturen te werken. Vermogen en rendement moeten voor de plaatselijke omstandigheden worden gecontroleerd.
• Voor gematigde klimaten:Standaardmodellen voor de gebruikelijke verwarmings- en koelbehoeften in regio’s met minder strenge winters.

Overheidsinitiatieven

In 2023 boden Canada en de Verenigde Staten steun voor energiebesparende woningverbeteringen. Canada kende de Canada Greener Homes Grant naast provinciale regelingen. In de VS bedroeg de relevante federale belastingkorting vanaf 2023 30% van de in aanmerking komende warmtepompkosten, tot 2.000 dollar, onder voorwaarden. ENERGY STAR hielp bij het beoordelen van energieprestaties en de geschiktheid van modellen.

Bedrijven in de sector

Met de snel toenemende populariteit van warmtepompen is het geen wonder dat de lijst van fabrikanten blijft groeien.  Hieronder staan enkele van de bekendste, beursgenoteerde bedrijven die dergelijke oplossingen bouwen.  Andere populaire fabrikanten omvatten internationale giganten zoals LG Electronics, Panasonic, Mitsubishi en meer.

*De onderstaande marktgegevens zijn een momentopname uit de oorspronkelijke publicatie in 2023, geen actuele koersen. Marktkapitalisatie en winst per aandeel zijn uitgedrukt in Amerikaanse dollars.*

1.  Carrier Global Corporation

CARR Prijsgrafiek

Carrier ontwikkelt en produceert verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsystemen, waaronder warmtepompen. Het bedrijf biedt producten voor woningen en bedrijfsgebouwen en richt zich onder meer op energie-efficiëntie en regeltechniek.

2.  Lennox International, Inc.

LII Prijsgrafiek

Lennox International (LII ) is een andere vooraanstaande fabrikant van HVAC‑systemen, inclusief zeer efficiënte warmtepompen.  Het bedrijf staat bekend om zijn geavanceerde technologie, betrouwbaarheid en energie‑efficiënte producten.  De productlijn van Lennox richt zich op zowel residentiële als commerciële markten, met de focus op het leveren van hoogwaardige, milieuvriendelijke verwarmings‑ en koelingsoplossingen.

3. Trane Technologies plc

TT Prijsgrafiek

Trane Technologies (TT ) is een wereldleider in de HVAC‑industrie, die een breed scala aan verwarmings‑, koel‑ en ventilatiesystemen aanbiedt, inclusief geavanceerde warmtepompen.  Net als de andere genoemde bedrijven staat Trane bekend om zijn duurzame en efficiënte producten, ontworpen om effectieve klimaatbeheersing te bieden in zowel residentiële als commerciële omgevingen.  Het bedrijf legt nadruk op duurzaamheid en innovatie in zijn productontwerp, met als doel de milieu‑impact te verminderen en het gebruikerscomfort te verbeteren.

Slotgedachten

Warmtepompen kunnen een efficiënte keuze zijn voor verwarming en koeling, vooral wanneer de kosten per geleverde eenheid warmte lager zijn dan bij alternatieven. De financiële en milieuprestaties hangen af van installatie, woning, klimaat en energietarieven. Technische verbeteringen voor koudere regio’s en passende steunregelingen kunnen de aantrekkelijkheid verder vergroten.

Naarmate de wereld zich meer richt op duurzaam leven, kunnen warmtepompen een belangrijke bijdrage aan die overgang leveren.