Waar zijn we met het verduurzamen van onze woningen in Nederland? We hebben veelal nog verouderde woningen waarbij ongeveer een kwart van de huiseigenaren een hypotheekschuld heeft boven de huidige marktwaarde. Daarbij hebben we nieuwbouwprojecten gehad waarbij is gebouwd net of net niet onder de EPC grens, waar niet de woningen maar de projectontwikkelaars als winnaars uit de bus kwamen. Van de meeste huizenbezitters is het geld inmiddels wel op, en de energieprijzen blijven voorlopig nog fors stijgen. Samengevat: de komende 30 jaar zullen we het met deze woningen en een laag budget voor investeringen het moeten doen. Investeren in schil isolatie is het beste om te doen. Als dat gedaan is, is het aanpassen van het verwarmingssysteem evenals het toepassen van PV panelen de volgende logische stap. Als je een woning bekijkt bestaat het energiegebruik grofweg uit: elektrische apparatuur, verlichting, koken, tapwater en verwarming. Het grootste aandeel van het energie gebruik ca. 60% is voor rekening van de verwarming. Het meest zinvolle is dan ook om daar iets aan te doen, het maken van een hybride (bi-valent) verwarmingssysteem in bestaande woningen is de oplossing. Dit systeem kan eenvoudig aan de bestaande installatie worden toegevoegd. Het afgiftesysteem, veelal radiatoren al dan niet aangevuld met vloerverwarming kan gewoon blijven bestaan.
voorbeeld energiegebruik woning
Een woning verliest in een koude periode de warmte voor het grootste gedeelte aan de buitenlucht, als je deze warmte uit de buitenlucht met een luchtwater warmtepomp onttrekt is er sprake van een gesloten kringloop, om deze kringloop in gang te houden moet er slechts een klein gedeelte elektra toegevoegd worden. Bovenstaande is de theorie waar op zich niets mis mee is, maar waar komen we in de praktijk op uit? Sommige fabrikanten van luchtwater warmtepompen doen leuke berekeningen bij hun verkooppraatje, gaan uit van een gunstig klimaatjaar en vergelijken het systeem met stookolie of elektrische verwarming. Zo komen er interessante terugverdientijden naar voren.
Echter dit is niet de volledige waarheid, als je een luchtwater warmtepomp niet goed toepast of verkeerd instelt zal dit financieel een negatieve resultaat hebben. Veelal wordt dit duidelijk bij de jaarafrekening, waarbij het kwaad al is geschied. Hierdoor komt het systeem nogal eens negatief in de media, met een goed uitgelegde installatie en de juiste besturing is dit niet nodig. Ik neem als voorbeeld een woning uit de jaren 60 deze hoekwoning is recentelijk geheel gerenoveerd en geïsoleerd, waarbij de achterzijde fors is uitgebouwd met een bed & breakfast. De warmteverliesberekening laat een transmissieverlies zonder opwarmtoeslag zien van 14kW bij een buitentemperatuur van -10°C. De begane grond is geheel voorzien van vloerverwarming, de verdieping heeft radiatoren. De klant wil graag duurzaam verwarmen, het liefst met een warmtepomp maar een volledig laag temperatuursysteem met bodembron en warmtepomp wordt voor hun simpelweg te duur, daarbovenop komt nog dat de terugverdientijd (nog) niet interessant is. Koeling vinden ze vooralsnog minder belangrijk. Voor bovenstaande klant is een hybride installatie met een luchtwater warmtepomp met buitenlucht als bron zeer geschikt, maar hoe bepaal je dit? Als eerste gaan we het financiële omschakelpunt bepalen. De eigenaar betaald € 0,70 per m3 gas (incl. opslag duurzame energie) en € 0,22 per kW elektra. Ik ga er vanuit dat een m3 gas gelijk is aan 8,79kW elektra. 1kW gas kost dan € 0,08 deel ik dit door € 0,22 de prijs van een kW elektra dan kom ik uit op een factor 2,75 dit is dus het COP (Coëfficiënt Of Performance) wat minimaal door de warmtepomp behaald moet worden om geen financieel verlies te leiden. In situaties waar het getal lager is wordt het dus financieel aantrekkelijker om gas te gebruiken. Een warmtepomp dus ook een luchtwater warmtepomp heeft een rendement welke steeds lager wordt naarmate de brontemperatuur daalt en/of de uitgangstemperatuur hoger wordt (totale ∆T groter wordt). Ik neem in dit voorbeeld een luchtwater warmtepomp van Fuji Electric waterstage monobloc WMB 30L ik ga voor de rendementgetallen uit van een te leveren watertemperatuur van 45°C. Bij + 7°C is de COP 3.50 en bij -7°C is de COP 2.18 in onderstaande grafiek geef ik deze COP waarde aan en bepaal bij welke buitentemperatuur er een COP van 2.75 is, het financiële omschakelpunt dus.
Bij ongeveer 4°C buitentemperatuur is het financieel omschakelpunt bereikt, het vermogen wat de warmtepomp dan nog kan leveren is ongeveer 7,5kW. Voor de woning maak ik een jaar belastingskromme, vermogen 14kW dit doe ik met een veel gebruikt Nederlands klimaatjaar. Wanneer de buitentemperatuur lager is dan 15°C is er pas verwarmingsbehoefte in de woning. Interne warmte en zontoetreding zijn daarmee dus grofweg meegenomen.
Situatie 1
In bovenstaande grafiek zien we een afgiftesysteem wat uitgelegd is op een aanvoertemperatuur van 90°C er kan dus 18% van het jaarlijks vermogen gebruik worden gemaakt van de warmtepomp, als we de aanvoertemperatuur van de warmtepomp niet hoger dan 45°C willen hebben. Is het afgiftesysteem uitleggen op een aanvoertemperatuur van 70°C dan krijgen we het volgende beeld.
Situatie 2
Nu kan de warmtepomp 50% van het jaarlijks vermogen leveren. Echter het financiële omslagpunt is vooralsnog niet meegenomen wordt dit gedaan dan komen we uit op onderstaande grafiek.
Sit uatie 3
De begrenzing is nu niet meer het vermogen of aanvoertemperatuur maar het financiële omschakelpunt. Deze situatie is voor nu dus de juiste. Bij de meeste woningen is er nog geïsoleerd nadat de verwarmingsinstallatie al gemonteerd was. De kans is dan groot dat de radiatoren zijn over gedimensioneerd. Ook kan in de ontwerpfase al rekening zijn gehouden met een laagtemperatuur afgiftesysteem zodat het transmissieverlies toch gedekt kan worden. In de voorbeeld woning kunnen we dit eenvoudig testen als we de aanvoer temperatuur van de cv ketel 1 stookseizoen op 80°C te zetten, zijn er geen klachten dan kun je zeggen dat hier dit hybride systeem zonder problemen kan worden toegepast. Duur dit te lang dan moet er worden gekeken wat voor een radiatoren er nu aanwezig zijn. Zo kan bekeken worden of deze radiatoren met een lagere aanvoertemperatuur het berekende transmissieverlies kunnen dekken. Zoals uit bovenstaande situatie naar voren komt is bij een luchtwater warmtepomp niet alleen het vermogen, temperatuur en COP belangrijk, maar ook het financiële omschakelpunt. In de besturing moet in dit voorbeeld dus worden opgegeven wanneer de buitentemperatuur onder de 4°C komt de cv ketel de verwarming voor zijn rekening neemt. Wel moet in dit geval een voorziening worden meegenomen om bevriezing van het buitendeel te voorkomen. Bij het ontwerpen van nieuwe woningen waarbij nog radiatoren worden toegepast is het dus zinvol om het afgifte systeem b.v. op A/R 70/50°C te ontwerpen. Hiermee kan de 2e situatie in de toekomst waarbij het financiële omschakelpunt nog lager wordt, (de gasprijs stijgt immers harder dan elektra) gerealiseerd worden. Het is dan nog mogelijk om een hybride verwarmingssysteem goed te kunnen toepassen. Als bovenstaand systeem geschikt wordt gemaakt voor warm tapwater zal dit enkele euro’s per jaar voordeel opleveren, echter de meerinvestering in een normale gezin situatie zal nooit terugverdient worden. Wat is het financieel voordeel?, de waterstage incl. door deren geleverde regeling, buffer en montage kost grofweg € 5.000,- incl. BTW De gemiddelde seizoen COP van de warmtepomp is ca. 3,50. Met deze installatie bespaar je ongeveer 10% op je stookkosten. De terugverdientijd komt uit op 25 jaar, met een relatief lage investering waarbij de eventuele energiestijgingen in de toekomst niet is meegenomen. Een bijkomend voordeel is dat de cv ketel minder branduren maakt en daarmee een langere te verwachten levensduur krijgt. Een warmtepomp met bodembron heeft een soortgelijke terugverdientijd maar het te inverteren bedrag is fors hoger, in dit geval ca. € 30.000,. Dit komt door de grondboring en afgifte systeem in de woning welke ook aangepast moet worden. De financiële besparing is dan wel ca. 35 / 40%.
De CO2 emissie reductie van het hybride systeem in dit voorbeeld is 1.706kg, indien men gebruik maakt van groene stroom. Het ombouwen van een bestaand verwarmingssysteem naar een hybride verwarmingssysteem met een luchtwater warmtepomp is een goed begin in de verduurzaming van verwarmingssystemen. Echter is dit niet plug en play, voor elke woning zal er goed gekeken moeten worden wat de juiste warmtepomp is en welke instellingen er van toepassing zijn.
Niels Snijders Adviseur installatietechniek E, W en HVAC
Foto: Nibe
