Warmtepomp

De beta-factor en wat kun je er mee.

Wat is nou toch die beta-factor die bij het dimensioneren van een warmtepomp een rol speelt?

De beta-factor geeft het deel (een waarde tussen 0 en 1) aan dat een warmtepomp levert ten opzichte van de totaal benodigde warmte (het transmissieverlies) om bij een buitentemperatuur van 10°C onder nul in huis een temperatuur van 20 graden te behouden. Voor het berekenen van het transmissieverlies, zie het item ‘Berekenen van het benodigde vermogen van een warmtepomp’.

Zie de grafiek hieronder (met dank aan de Vereniging Warmtepompen).

De som van het rode en het groene vlak is de totale warmtebehoefte voor een heel jaar.

Stel dat je gekozen hebt voor een beta-factor van 0,5 dan levert de warmtepomp de energie weergegeven door het groene vlak. Het rode vlak geeft de warmte aan die door een tweede bron wordt geleverd, bijvoorbeeld een gasketel of een elektrisch verwarmingselement. Het rode vlak is klein ten opzichte van het groene vlak. In de tabel hieronder staat aangegeven dat bij een beta-factor van 0,5 de warmtepomp 95% van de vraag naar warmte levert.

Op de horizontale as staat de temperatuur per dag voor de die dagen dat er verwarming nodig is, gesorteerd van laag naar hoog. Het bereik loopt van 10 graden onder nul tot 16 graden boven nul, omdat een warmtepomp in het algemeen stopt bij de laatste temperatuur. Op de verticale as staat het percentage van het vermogen dat nodig is om het huis op de gewenste binnentemperatuur te houden. Bij 10 graden onder nul is benodigde vermogen dus 100%.

In bovenstaande tabel vind je bij de verschillende beta-factoren het percentage van de totale warmtebehoefte per jaar dat een warmtepomp levert.

Voor een hybride warmtepomp wordt een beta-factor van maximaal 0,6 geadviseerd; de warmtepomp levert in dat geval al 98% van de benodigde warmte op jaarbasis. De gasketel levert de rest.

Voor all-electric oplossingen wordt een beta-factor van minstens 0,6 geadviseerd. De warmtepomp levert dan al praktisch 98% van de jaarlijkse warmtebehoefte. In uitzonderlijke gevallen zal elektrische bijverwarming nodig zijn.

Van 2013 tot en met 2022 zijn er in Zuidoost-Brabant vijf dagen geweest waarop de minimum temperatuur 10 graden onder nul of lager was, waarvan drie in 2021. De gemiddelde dagtemperatuur was op die dagen zo’n 6 graden onder nul.

Zoals beschreven in het item ‘COP’, is de COP van een warmtepomp niet constant, maar hangt af van de buitentemperatuur en de te leveren temperatuur van het water voor verwarming.

Voorbeeld: Stel dat je bij 10 graden onder nul 6kW nodig hebt om een binnentemperatuur van 20 graden te handhaven. Als je dan een lucht/water warmtepomp hebt met een COP van 5,0 bij A7/W35, dan is die bij 10 graden onder nul nog maar 2,7. De warmtepomp moet dan een vermogen hebben van 11kW (5/2,7 maal 6kW). Als je in dit geval kiest voor een beta-factor van 0,7, dan heb je geen 11kW nodig, maar 8.

Doordat de COP van een bodem/water warmtepomp niet afhankelijk is van de temperatuur van de buitenlucht maar van de bodem, daalt de COP slechts minimaal. Dus stel dat je een warmtepomp hebt met een COP van 4,5 bij B0/W35, dan is de COP bij 10 graden onder nul nog 4,3. De warmtepomp moet dan een vermogen hebben van 6,3 kW, hetgeen afgerond 6 kW is.

Je zou kunnen concluderen dat de beta-factor alleen een rol speelt bij lucht/water warmtepompen.

Om overbelasting van het elektriciteitsnet te voorkomen, is het dan verstandig om te kiezen voor een hybride systeem of voor een all-electric systeem met voldoende vermogen.

heeft u na het lezen van de informatie over dit onderwerp nog vragen, klik dan op onderstaande link en kunt u de vragen direct voorleggen aan onze deskundigen

https://veldhovenduurzaam.nl/forums/warmtepompen

Berekenen van het benodigde vermogen van een warmtepomp

Voordat je kunt bepalen wat het vermogen van de warmtepomp moet zijn, moet je eerst weten welk vermogen nodig is om het huis op een aangename binnentemperatuur te houden bij 10 graden onder nul. Wat een aangename binnentemperatuur is, bepaal je natuurlijk zelf. De een vindt een temperatuur van 19 graden lekker, de ander zit er graag wat warmer bij. Standaard wordt bij het berekenen uitgegaan van een binnentemperatuur van 20 graden.

Wat je zeker niet moet doen, is het vermogen van je huidige gasketel als uitgangspunt nemen. Gasketels zijn namelijk berekend op het leveren van warm tapwater voor het douchen of het vullen van een bad op het moment van de vraag. Hiervoor is al gauw een vermogen nodig van 24 kW. Uitgangspunt moet zijn het vermogen dat de gasketel nodig heeft om het huis op temperatuur te houden. Hiervoor bestaan verschillende methodes. Het mooist is het om uit te gaan van het transmissieverlies. Helaas is dit niet voor elk huis bekend. Voor nieuwe huizen is een transmissieverliesberekening verplicht, maar voor een wat ouder huis kun je er een laten maken voor een paar honderd euro door een gespecialiseerd bureau. Maar je kunt ook zelf de berekening maken. Verder kun je ook het huidige gasverbruik als uitgangspunt nemen. Beide methodes worden uitgewerkt.

Berekenen van het transmissieverlies

Het gemakkelijkst is om uit te gaan van de buitenschil van het huis. Hiervoor heb je nodig:

• Het oppervlak en de Rc-waarde van de buitenmuren
• Het oppervlak en de Rc-waarde van de muren gemeenschappelijk met de buren
• Het glasoppervlak en de Ug-waarde van het glas
• Het oppervlak en de Rc-waarde van de kozijnen
• Het oppervlak en de Rc-waarde van de vloer
• Het oppervlak en de Rc-waarde van het dak

Als je deze gegevens hebt, kun je via de regel:

• warmteverlies = oppervlak * temperatuurverschil / Rc-waarde
• warmteverlies = oppervlak * temperatuurverschil * Ug-waarde; deze geldt voor het glasoppervlak

per item berekenen wat het warmteverlies is. Overigens, de Rc-waarde is de reciproke van de Ug-waarde.

De Rc-waarde wordt uitgedrukt in m2K/W en de Ug-waarde in W/m2K, waarbij de W staat voor Watt (Joule per seconde) en de K voor graden Kelvin.

Voor het temperatuurverschil voor buitenmuren neem je de binnentemperatuur van 20 graden Celsius en de buitentemperatuur van 10 graden Celsius onder nul. Voor het temperatuurverschil van gemeenschappelijke muren met de buren neem je weer de binnentemperatuur van 20 graden en de temperatuur van de binnenruimte bij de buren; het kan gaan om een ruimte die ook op 20 graden wordt gehouden, maar ook om een onverwarmde garage. Voor glas neem je hetzelfde temperatuurverschil als bij de buitenmuren; hetzelfde geldt voor de kozijnen en het dak. Bij de vloer mag je uitgaan van een temperatuur van 10 graden onder de vloer of als je in een appartement woont, neem je de temperatuur van de ruimte onder de vloer. Tel de warmteverliezen per item op en je hebt het statische warmteverlies. Dit moet nog gecorrigeerd worden voor verliezen door ventilatie (tocht). (De bijdrage door instraling van de zon is praktisch te verwaarlozen in de winter. Hetzelfde geldt voor de bijdrage van de bewoners; elke persoon levert zo’n 75W.)  Als het huis goed tochtdicht is, kun je volstaan met 10% extra verlies; anders neem je zo’n 25%, maar eigenlijk is het beter het huis eerst goed tochtdicht te maken en te zorgen voor een goede ventilatie. Per kubieke meter luchtverplaatsing per uur naar buiten kun je 10W rekenen; als je weet hoeveel kubieke meter lucht je per uur verliest, kun je dus berekenen hoeveel warmte je verliest. Je zit al gauw op 0,5kW.

Berekening op basis van het huidige gasverbruik

Bij deze methode neem je het gasverbruik van een jaar. Daar haal je dan het gas voor de bereiding van warm tapwater en koken vanaf. Reken per persoon op  125m3 voor warm tapwater. Koken kost zo’n 50 m3 gas per jaar. Met wat er dan overblijft kun je twee verschillende methodes gebruiken, te weten de Nefit-Bosch benadering en de graaddagenmethode. Hierbij hoef je niet meer te corrigeren voor ventilatieverliezen, omdat dit al in het gasverbruik zit.

De Nefit-Bosch benadering

Dit is een heel eenvoudige methode met een redelijk goed resultaat. Deel het overgebleven aantal kubieke meters gas door 200 en dan heb je het benodigde vermogen om bij 10 graden onder nul het binnen op 20 graden te houden. Omdat het gasverbruik door de jaren behoorlijk kan schommelen, is het verstandig om de berekening voor een paar verschillende jaren uit te voeren en het hoogst berekende vermogen te gebruiken.

De graaddagenmethode

Bij deze methode zoek je eerst het aantal graaddagen over dezelfde periode als van het gasverbruik. Bereken de gemiddelde binnentemperatuur van een dag; dit omdat veel mensen een dag- en nachtpatroon voor verwarming hebben ingesteld. Verder heb je de temperatuur nodig, waarboven het systeem stopt met verwarmen; standaard is 18 graden. Op de website www.mindergas.nl kies je de dichtstbijzijnde locatie en vul je de gegevens in. Het resultaat is het aantal graaddagen (G). Met onderstaande formule kun je dan het vermogen berekenen om de binnentemperatuur op 20 graden te houden, terwijl het buiten tien graden vriest.

• V staat voor het benodigde vermogen in kW
• x1 is het totaal aantal m3 gas dat je in een jaar verbruikt
• x2 is het aantal m3 gas voor warm tapwater
• x3 is het aantal m3 gas voor het koken
• E staat voor de efficiency van de gasketel; voor ketels jonger dan 10 jaar kun 95% nemen, voor oudere ketels 90%
• 9,76 is de omrekenfactor van m3 gas naar kWh
• T1 is de gewenste binnentemperatuur in graden Celsius; Kelvin is de standaard, maar omdat het in deze berekening om het verschil gaat, mag je Celsius gebruiken
• T2 is de buitentemperatuur; in dit geval 10 graden onder nul
• F is een correctiefactor. Mindergas.nl gebruikt voor de winter een weegfactor van 1,1, maar dat is niet genoeg bij 10 graden onder nul. De gemiddelde temperatuur in de winter is in Zuid-Oost Brabant 5,5 graden Celsius. 1,25 blijkt uit ervaring een beter waarde te zijn
• G is het aantal gevonden graaddagen op de site van mindergas.nl; deze waarde wordt uitgedrukt in graden per dag
• 24 is nodig om van graaddag naar graaduur te gaan en zo van kWh op kW te komen

De laatste stap

Je hebt nu een aantal verschillende maar redelijk bij elkaar in de buurt liggende waarden gevonden. Is het erg dat de waardes een beetje afwijken? Nee, probeer maar eens een warmtepomp te vinden die een vermogen levert dat exact met een van de gevonden waardes overeenkomt. Bovendien mag je niet zomaar een warmtepomp kiezen met een de berekende waardes.

In het stukje COPs van verschillende soorten warmtepompen is uitgelegd dat de COP van een warmtepomp bij 10 graden onder nul lager is dan opgegeven in de specificaties (A7/W35, A7/A20, W10/W35 of B0/W35). Een bodem/water warmtepomp, op voorwaarde dat die goed is gedimensioneerd, zit nog het best in de buurt van de waarde uit de specificaties. Voor een lucht/water warmtepomp is de COP nog maar 2,7 in plaats van 5.

Wat kun je dan doen? Je kiest een warmtepomp die een vermogen heeft van 5/2,7 maal het berekende vermogen. Maar je kunt ook gebruik maken van het feit dat praktisch alle warmtepompen voorzien zijn van elektrische bijverwarming. Het vermogen van de warmtepomp bij 10 graden onder nul plus het vermogen van de elektrische bijverwarming is voldoende om de gewenste binnentemperatuur te handhaven. (Bovendien, stel dat de compressor het begeeft, de elektrische bijverwarming zorgt er in dat geval voor dat de temperatuur op peil blijft.) Echter, elektrische bijverwarming betekent wel een extra belasting voor het elektriciteitsnet. Dit is de reden dat het soms lijkt dat lucht/water warmtepompen met een te groot vermogen worden aangeboden; elektrische bijverwarming is dan niet of veel minder nodig. Een groter vermogen dan wat volgt uit een van bovenstaande berekeningen is geen probleem, omdat moderne warmtepompen het vermogen aanpassen aan de vraag; met een mooi woord heet dit modulerend.

heeft u na het lezen van de informatie over dit onderwerp nog vragen, klik dan op onderstaande link en kunt u de vragen direct voorleggen aan onze deskundigen

https://veldhovenduurzaam.nl/forums/warmtepompen