Warmtepompen versus klassieke HVAC-systemen

De wereldwijde focus op koolstofarme verwarmingssystemen heeft geleid tot een groeiende belangstelling voor warmtepompen als duurzaam en energiezuinig alternatief voor klassieke HVAC-systemen. Het is belangrijk dat installateurs het verschil begrijpen tussen deze klassieke systemen en warmtepompsystemen, zodat ze goed onderbouwde aanbevelingen kunnen doen op basis van de behoeften van de klant, de klimaatomstandigheden en de lokale regelgeving. Maar wat zijn deze verschillen juist? 

De basisprincipes van traditionele en warmtepompsystemen
Conventionele HVAC-systemen maken doorgaans gebruik van verbrandingsgestuurde verwarmingsmethoden, zoals gas- en stookolieketels. De meest voorkomende opstelling is een watergedragen verwarmingssysteem waarbij een ketel verwarmd water door een netwerk van leidingen naar radiatoren of vloerverwarming stuurt. De werking van een conventioneel HVAC-systeem is gebaseerd op verbranding: brandstof wordt verbrand in een warmtewisselaar en de warmte wordt vervolgens overgedragen aan water. Condensatieketels recupereren warmte uit de rookgassen, wat hun efficiëntie verhoogt en resulteert in een typisch rendement (AFUE – Annual Fuel Utilization Efficiency) van 90 tot 95%. Oudere, niet-condenserende ketels hebben een lager rendement, met verlies van warmte via de rookgassen. Het rendement daalt dan naar ongeveer 70 tot 80%.

Warmtepompen daarentegen gebruiken een omkeerbaar koelcyclusproces om warmte te verplaatsen in plaats van deze op te wekken. In verwarmingsmodus werkt de buitenunit als verdamper, waarbij warmte uit de lucht, het water of de bodem wordt onttrokken. Het koelmiddel in de warmtepomp wordt gecomprimeerd, waardoor de temperatuur stijgt. De binnenunit werkt dan als condensor en geeft warmte af aan het verwarmingswater. Er bestaan verschillende types warmtepompen, waaronder hybride, lucht/water-, bodem/water- en water/water-warmtepompen. De meeste modellen zijn uitgerust met invertergestuurde compressoren, waardoor ze variabel kunnen draaien in functie van de warmtevraag. Hierdoor verbruiken ze minder energie dan traditionele systemen met aan/uit-compressoren. Technologische vooruitgang maakt ook integratie van slimme regelingen en sensoren mogelijk, zodat adaptieve algoritmes het rendement optimaliseren op basis van real-time omstandigheden.

Warmtepompen versus traditionele HVAC-systemen
De keuze tussen warmtepompen en traditionele HVAC-systemen vereist een grondig inzicht in hun energie-efficiëntie, kosteneffectiviteit, milieu-impact en geschiktheid voor verschillende klimaten. Hieronder vergelijken we beide systemen op basis van hun belangrijkste kenmerken:

1. Energie-efficiëntie
Zoals eerder vermeld hebben traditionele ketels een AFUE-rendement tussen 70 en 80% voor niet-condenserende ketels of tot 95% voor condensatieketels. Hierbij gaat nog steeds restwarmte verloren via de rookgassen. Warmtepompen halen echter doorgaans 3 à 4 eenheden warmte per verbruikte eenheid elektriciteit, wat neerkomt op een rendement van 300 à 400% (COP >3), afhankelijk van het type warmtepomp en de isolatie van het gebouw. Een goede isolatie is essentieel voor het maximale rendement van zowel traditionele HVAC- als warmtepompsystemen, maar speelt een nog grotere rol bij warmtepompen die meestal op lage temperatuur werken.

2. Milieu-impact
Warmtepompen stoten geen directe CO? uit, terwijl gasketels ongeveer 215 gram CO? per kWh geproduceerde warmte uitstoten. Omdat conventionele verwarmingssystemen fossiele brandstoffen gebruiken en bijdragen aan de CO?-uitstoot, worden ze steeds vaker bekritiseerd in het kader van klimaatdoelstellingen. Toch is het belangrijk het hele systeem in overweging te nemen. Zo kunnen slimme regelingen de ecologische voetafdruk van traditionele systemen al aanzienlijk verminderen.

Warmtepompen verbruiken wel elektriciteit, en hun ecologische impact hangt dus af van de herkomst van die stroom (wind, zon, waterkracht). Toch blijven warmtepompen een doeltreffende methode om uitstoot te verminderen. Volgens de Europese Warmtepompvereniging (EHPA) vermijden de 24 miljoen geïnstalleerde warmtepompen in Europa de uitstoot van evenveel broeikasgassen als 7,5 miljoen auto’s op fossiele brandstoffen.

3. Werkingskosten
Bij een ketelsysteem kan men profiteren van lagere gasprijzen, maar dit voordeel wordt kleiner door toenemende CO?-heffingen. Warmtepompen zijn efficiënter, maar hun werkingskosten kunnen gelijk of zelfs hoger uitvallen door de hogere elektriciteitsprijs. Dit hangt natuurlijk af van de nationale energieprijzen, eventuele zonnepanelen, batterijopslag en de isolatiegraad van het gebouw. Hoe beter geïsoleerd, hoe efficiënter het systeem werkt en hoe lager de kosten. Daarom is een energie-audit aan te raden voor de installatie van een nieuwe warmtebron.

4. Prestaties in koude klimaten
Een traditioneel HVAC-systeem levert constante prestaties, ongeacht de buitentemperatuur, en is dus betrouwbaar in koude klimaten. Het rendement van een warmtepomp daalt echter bij zeer lage temperaturen. Een extra warmtebron kan dan nodig zijn om voldoende comfort te garanderen tijdens de koudste dagen van het jaar.

5. Installatie
In tegenstelling tot een relatief eenvoudige ketelinstallatie is de plaatsing van een warmtepomp complexer. Ketels worden meestal binnen geïnstalleerd en nemen weinig plaats in, wat hen geschikt maakt voor woningen zonder buitenruimte. Warmtepompen vereisen vaak een vergunning en nemen meer tijd in beslag voor installatie vanwege het systeem met binnen- en buitenunit, muurdoorboringen, enz. Bovendien hebben warmtepompen meestal een buitenruimte nodig voor de buitenunit. Bodem/water-systemen vergen bovendien voldoende terrein voor grondlussen en graafwerken, wat impact heeft op de planning.

6. Onderhoud
Zowel traditionele HVAC-systemen als warmtepompen moeten regelmatig onderhouden worden door een professional om veilig en efficiënt te blijven functioneren.

Conclusie
Nu zowel technologie als het energielandschap evolueren, is het belangrijk elk project zorgvuldig te evalueren op basis van de behoeften van de bewoners, de specifieke kenmerken van het gebouw en het klimaat, en eventuele budgetbeperkingen. Voor klanten in gematigde klimaten of met een focus op duurzaamheid is een warmtepomp een uitstekende keuze. Traditionele HVAC-systemen blijven echter interessant in extreem koude regio’s of waar fossiele brandstoffen voordeliger zijn.