Van het gas af: warmtepomp, radiatoren en een krappe aansluiting
Een vrijstaande woning uit 1974 (inhoud 480 m³, energielabel D) wordt verwarmd met een hr-ketel en radiatoren die zijn ontworpen voor 90/70 °C. Bij een buitentemperatuur van −7 °C is de warmtebehoefte berekend op 9,0 kW; precies bij die waarde leveren de radiatoren 9,0 kW bij een gemiddelde watertemperatuur van 80 °C en 20 °C kamertemperatuur. De bewoner wil van het gas af en overweegt een lucht-waterwarmtepomp. Die haalt bij 0 °C buiten en 50 °C aanvoer een COP van 2,4; bij 35 °C aanvoer is dat 3,6. Het elektriciteitsverbruik is nu 3.500 kWh per jaar, het gasverbruik 2.100 m³. De aansluiting is eenfasig 1×35 A en de netbeheerder geeft voorlopig geen zwaardere aansluiting. Vloerverwarming op de begane grond zou de aanvoertemperatuur op 35 °C brengen en kost € 14.000; de warmtebehoefte zelf verandert daar niet door. De bewoner heeft een budget van € 20.000 en wil in 2035 aardgasvrij zijn.
1. Laat met een berekening zien of de bestaande radiatoren bij een aanvoertemperatuur van 50 °C (50/40) nog voldoen bij −7 °C. Gebruik dat het afgegeven vermogen schaalt met (ΔT)^1,3, waarbij ΔT het verschil is tussen de gemiddelde watertemperatuur en de kamertemperatuur.
Read the worked answer
Bij het ontwerppunt 90/70 is de gemiddelde watertemperatuur 80 °C, dus ΔT = 80 − 20 = 60 K. Daarbij hoort 9,0 kW.
Bij 50/40 is de gemiddelde watertemperatuur 45 °C, dus ΔT = 45 − 20 = 25 K.
P(50/40) = 9,0 × (25/60)^1,3 = 9,0 × 0,32 ≈ 2,9 kW.
Bij −7 °C is 9,0 kW nodig, dus er ontstaat een tekort van ruim 6 kW: de woning koelt bij strenge vorst ver onder de 20 °C uit. Wil de warmtepomp met 50 °C toe, dan moet het warmteverlies bij −7 °C terug naar ongeveer 2,9 kW, een reductie van circa 68% - dat haal je alleen met ingrijpende isolatie (dak, vloer, glas, kierdichting).
Een tweede route is het afgiftesysteem vergroten: grotere radiatoren of ventilatoren met convectoren, zodat bij 50/40 wél 9,0 kW wordt gehaald. Dat is meestal een fractie van de prijs van vloerverwarming en hoeft niet de hele woning te beslaan. Zonder een van beide is een warmtepomp met 50 °C aanvoer in deze woning geen werkende oplossing.
2. Bereken het jaarlijkse elektriciteitsverbruik en de CO2-uitstoot van de warmtepompvariant (seizoens-COP 3,0) en beoordeel of de eenfasige aansluiting van 1×35 A een belemmering vormt.
Read the worked answer
Gas naar nuttige warmte: 2.100 m³ × 9,8 kWh/m³ ≈ 20.600 kWh (bovenwaarde). Met een hr-ketel met 90% rendement op bovenwaarde blijft daar circa 18.500 kWh nuttige warmte van over.
Warmtepomp: 18.500/3,0 ≈ 6.200 kWh elektriciteit. Plus het bestaande verbruik van 3.500 kWh komt de woning op ongeveer 9.700 kWh per jaar, gemiddeld 1,1 kW. Een 1×35 A-aansluiting levert 35 A × 230 V ≈ 8,0 kW, dus op jaarbasis is er ruimte genoeg.
Het knelpunt zit in de piek, niet in het gemiddelde. Bij −7 °C vraagt 9,0 kW warmte bij COP 2,4 ongeveer 3,75 kW elektrisch. Komt daar warm tapwater of een inductiekookplaat bij, dan nadert de woning de 8 kW en slaat de hoofdzekering eruit. Oplossing: load management (de boiler niet tegelijk met koken laten opwarmen), een boilervat dat buiten de piek wordt opgeladen, of een hybride opstelling waarin de ketel de koudste uren bijspringt.
CO2: 9.700 kWh × 0,3 kg/kWh ≈ 2.900 kg per jaar, tegen 2.100 × 1,8 ≈ 3.800 kg voor gas. De winst is dus bescheiden; isoleren levert meer op dan de ketel vervangen.
3. De installateur adviseert direct vloerverwarming voor € 14.000 om zo op 35 °C aanvoer te kunnen werken. Beoordeel dit advies op basis van de terugverdientijd en de volgorde van maatregelen, en geef een onderbouwd alternatief binnen het budget van € 20.000.
Read the worked answer
Bij gelijke buitentemperaturen: 18.500/2,4 ≈ 7.700 kWh bij 50 °C aanvoer tegen 18.500/3,6 ≈ 5.140 kWh bij 35 °C. Dat scheelt circa 2.570 kWh per jaar, bij € 0,30/kWh ongeveer € 770 per jaar. De terugverdientijd van € 14.000 is dan ruim 18 jaar, nog zonder rente, onderhoud en afschrijving. Als eerste maatregel is dat niet verdedigbaar.
Bovendien lost vloerverwarming het capaciteitsprobleem niet op: bij 35/30 is ΔT = 12,5 K en levert het huidige radiatorennet (12,5/60)^1,3 ≈ 0,13, dus ongeveer 1,2 kW. De vloer moet het dan alleen doen, terwijl de warmtebehoefte nog steeds 9,0 kW bij −7 °C is. Eerst moet de vraag omlaag.
Alternatief binnen € 20.000, in deze volgorde:
- Isoleren en kierdichten (dak, vloer, glas), zodat de warmtebehoefte bij −7 °C daalt naar ongeveer 5 kW.
- Het afgiftesysteem vergroten (grotere radiatoren of convectoren) zodat 50/40 volstaat; dat kost een fractie van vloerverwarming.
- Een lucht-waterwarmtepomp met load management en een boilervat installeren. Vloerverwarming wordt pas aantrekkelijk als de schil op orde is en de begane grond toch wordt verbouwd; de COP van 3,6 is een einddoel, geen startpunt.