H1 Inleiding instructie warmtepompen
H1.1 Werken met Wikiwijs
Wikiwijs is een digitaal platvorm waar docenten lessen kunnen maken en klaarzetten voor de leerlingen.
Open de hooftstukken door op de zwarte pijl links te drukken.
Daardoor open je het hooftstuk en kun je de deelstukken zien.
Begin bovenaan met lezen en werk de hooftstukken van boven naar beneden door.
Tussendoor krijg je filmpjes bekijken, moet je een opdracht of een kleine toets maken.
Wat elk stuk inhoud kun je zien aan de afbeelding die voor de tekst staat.
H1.2 Doel van deze les.
Tijdens deze les gaan we kijken waaruit lucht bestaat en waarom de temperatuur zo belangrijk is.
Deze temperatuur willen we kunnen regelen. Vroeger ging dat vaak met kachels maar tegenwoordig gebruiken we duurzame manieren om dit te regelen. Een daarvan is de warmtepomp.
De les is opgebouwd uit 3 hooftstukken.
In Hooftstuk 1 (H1) leggen we uit hoe je met Wikiwijs moet werken, wat het doel is van deze les en hoe de hooftstukken zijn ingedeeld.
Hooftstuk 2 (H2) gaat over lucht. Waar bestaat lucht uit, wat kunnen we er mee, waarom is de temperatuur zo belangrijk en hoe kunnen we die duurzaam behagelijk houden.
Hooftstuk 3 (H3) gaat over de warmtepomp. Hoe werkt hij, wat kan ik er mee en wanneer gebruik ik hem.
Filmpjes bij dit lesmateriaal zijn afkomstig van Youtube en Wikikids
De informatie en afbeeldingen van de warmtepompen zijn afkomstig van Daikin. Meer informatie over warmtepompen vind je op https://www.hetnieuweverwarmen.nl/consument/alles-over-onze-warmtepompen/
H2 Lucht
H2.1 Wat is lucht?
Lucht is een mengsel van gassen.
Lucht bestaat uit de volgende gassen:
- stikstof,
- zuurstof,
- waterdamp,
- koolstofdioxide.
Achtenzeventig procent van de lucht bestaat uit stikstof.
Eenentwintig procent van de lucht bestaat uit zuurstof.
Voor nog éen procent bestaat lucht uit waterdamp en koolstofdioxide.
H2.2 Lucht-weetjes
Waar hebben we lucht voor nodig?
Mensen en dieren, die op het land of in de grond leven, hebben lucht nodig om te kunnen ademen en daarmee te kunnen leven. De zuurstof uit de lucht wordt opgenomen in je lichaam.
Waar is lucht?
Lucht vind je overal in en om de aarde. Om de aarde heen heb je een luchtlaag. Die luchtlaag noem je atmosfeer.
Is alle lucht hetzelfde?
Nee. De lucht is niet overal even warm en de luchtdruk is niet overal even hoog.
Wat is luchtdruk?
Luchtdruk is de kracht waarmee de lucht op de aarde drukt. Je meet luchtdruk met een barometer. Je hebt hogedrukgebieden en lagedrukgebieden. Gebieden dus waar de luchtdruk hoog is en waar de luchtdruk laag is.
Wat is een hogedrukgebied?
Een hogedrukgebied is een gebied waar de lucht daalt. De lucht drukt harder op de aarde. In een hogedrukgebied is het mooi weer. Dit komt omdat de lucht meer waterdamp kan vasthouden. Het regent dus minder.
Wat is een lagedrukgebied?
Een lagedrukgebied is een gebied waar de lucht stijgt. De lucht drukt minder op de aarde. In een lagedruk gebied is het weer niet mooi. Een lagedrukgebied noem je ook wel een depressie.
Lucht en wind
Wind is lucht in beweging. Wind waait van een gebied met hoge luchtdruk naar een gebied met lage luchtdruk.
Blauwe lucht
De lucht is blauw als er bijna geen wolken aan de hemel te zien zijn. Het licht van de zon kleurt de lucht blauw. Het licht van de zon is wit maar wordt in de lucht alle kanten op gekaatst. Het witte licht van de zon bestaat uit de volgende kleuren: rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. De regenboog bestaat ook uit deze kleuren. Van al deze kleuren heeft blauw licht veel moeite om door de atmosfeer te schijnen. Het verspreid zich naar alle kanten. Daardoor lijkt de lucht overdag blauw.
H2.3 Warmte van lucht.
Dat we lucht nodig hebben om te leven is bij iedereen wel bekend. Maar om in lucht te kunnen leven is niet alleen de zuurstof van belang, ook de temperatuur is heel belangrijk.
Denk maar eens hoe de Eskimo's leven. Ze hebben dikke jassen aan en proberen de lucht te verwarmen om niet te bevriezen.
Of aan de mensen in de woestijn die altijd in de schaduw proberen te blijven.
H2.4 Thermische behagelijkheid?
Wat is Thermische behaaglijkheid?
Bij de juiste luchttemperatuur spreken we over Thermische behaaglijkheid.
- Thermische behaaglijkheid wordt gezien als comfort.
- Om het thermische behaaglijk te krijgen dienen gebouwen in Nederland verwarmd, gekoeld en geventileerd te worden.
- De mens voelt zich behaaglijk als ze geen behoefte hebben aan een hogere of lagere temperatuur en dus niet gehinderd wordt in z´n functioneren.
Welke factoren bepalen de thermische behaaglijkheid?
- Luchttemperatuur
- Gemiddelde stralingstemperatuur van de wanden, vloer en plafond.
- Luchtvochtigheid
- Luchtbeweging (snelheid)
- Lucht samenstelling.
Om een behagelijke ruimte te krijgen moeten we 3 dingen doen:
- verwarmen,
- koelen,
- ventileren.
H2.5 Verwarmingen van nu.
We kunnen verwarmingscystemen onderscheid twee hooftgroepen:
- Lokale verwarming
- Centrale verwarming
1. Lokale verwarming is een warmtebron in de ruimte waar de warmte rechtstreeks de ruimte verwarmd, denk daarbij aan een open vuur of kachel.
Deze manier van verwarmen is simpel maar heeft als nadeel dat alleen de kamer verwarmd wordt waar de kachel in staat. Open vuur is heel gevaarlijk natuurlijk.
2. Centrale verwarming heeft één warmtebron (kachel) die 'n medium (bijvoorbeeld water) werwarmd en rondpomt zodat meerdere kamers verwarmd kunnen worden.
In de volgende 4 hoofdstukken gaan we dieper in op de Centrale verwarming:
1. Warmte- opwekking
2. Warmte- transport
3. Warmte- afgifte
4. Warmte- regeling
Een centrale verwarmingsinstallatie bestaat uit vier belangrijke aspecten.
1. Warmte-opwekking
Warmt-opwekking is het opwekken van warmte.
Dit kan op verschillende manieren bv:
• CV-ketel (Gaskachel die in vele huizen staat)
• Zonne-energie (zonnepanelen worden met zonne-warmte opgewarmt)
• Warmtepomp (De warmte wordt gehaald uit water dat uit de grond wordt gepompt)
• Brandstofcel (Door middel van een brandstofcel wordt warmte opgewekt)
2. Warmte-transport
Warmte-transport is het verplaatsen van het medium dat verwarmt is bij de "warmte-opwekking".
Bij verplaatsen hebben we te maken met drie begrippen nl:
• Aanvoer en retourleidingen (Leidingen waardoor de warmte stroomt)
• Natuurlijke circulatie (Warmte stijgt op, kou daalt. geen pomp nodig)
• Mechanische circulatie (warmte wordt met een pomp rondgepompt)
3. Warmte-afgifte
Warmte-afgifte is het afgeven van de wark=mte van het medium aan de omgeving zoals een kamer of lokaal.
Het afgeven van warmte kan in drie verschillende manieren gebeuren:
• Radiatoren (Grote plaaten tegen de muur waar de warmte uit komt)
• Convectoren (gaten in de vloer waar Radiatoren in hangen)
• Vloer, wand en plafondverwarming (weggewerkte slangen)
4. Warmte-regeling
Warmte-regeling is het systeem dat er voor zorgt dat de ruimte snel op de juiste temperatuur komt en blijft. De regeling (soort schakelkast) stuurt de kachel en andere componenten aan.
Er zijn verschillende soorten regelingen:
• Centraal (Op één plek worden alle kamers geregeld)
• Lokaal (Elk lokaal heeft een eigen regeling)
• Weersafhankelijk (weersomstandigheden bepalen de regeling)
H3 De warmte-pomp
H3.1 Waarom een warmtepomp.
De fosile brandstoffen beginnen op te raken, de CO2 uitstoot is te hoog en we moeten van het gas af. Allemaal belangrijke redenen om over te stappen naar duurzame energie om je huis warm te krijgen. Één manier is een warmtepomp.
Een warmtepomp verwarmt je woning en zorgt voor warm tapwater. De warmtepompinstallatie vervangt de CV-ketel, of werkt ermee samen, en kan aangesloten worden op het centrale verwarmingssysteem. Door warmte uit de lucht, de bodem of het grondwater te halen maakt de installatie gebruik van herbruikbare energie. Duurzaam dus! En de meeste warmtepompen kunnen ook koelen.
Om een warmtepomp te laten werken is stroom nodig. Bij het gebruik ervan neemt het elektriciteitsverbruik dus toe. Het gasverbruik neemt flink af, of daalt zelfs tot nul. Daardoor daalt ook de CO₂-uitstoot van de woning. En de kosten? Daarover zijn veel misverstanden. De investering is erg afhankelijk van je woonsitatie en je wensen ten aanzien van comfort. En nee, warmtepompen maken echt niet zoveel geluid.
Hoe werkt een warmtepomp?
Denk aan een omgekeerde koelkast.
Waar een koelkast de warmte onttrekt aan producten in de binnenkant en afgeeft aan de buitenkant van de koelkast, werkt het bij een warmtepomp net andersom. Een warmtepomp wint warmte uit de lucht, de bodem of het grondwater en zet dit om in bruikbare energie om het huis te verwarmen en wordt meestal direct aangesloten op het cv-systeem. Een warmtepompsysteem bestaat grof gezegd 3 delen: een bron, warmtepomp en afgiftesysteem. De bron kan de bodem of buitenlucht zijn, waaraan warmte wordt onttrokken. Vervolgens verhoogt de warmtepomp de temperatuur naar een comfortabel niveau (meestal tot 65 graden Celsius). Het afgiftesysteem is de wijze waarop de warmte wordt afgegeven in huis; vloerverwarming, radiatoren etc.
Een warmtepomp draait op stroom: het stroomverbruik in huis neemt dus zeker toe, het gasverbruik neemt af. Wanneer u de benodigde stroom zelf opwekt, bijvoorbeeld met zonnepanelen, wordt de CO₂-uitstoot en de energierekening uiteraard nog lager.
Hoe werkt een warmtepomp?
Soorten warmtepompen
5 SOORTEN WARMTEPOMPEN
Afhankelijk van de warmtebron, kan in de praktijk een warmtepomp er op verschillende manieren uitzien. Er is bijna altijd een binnendeel. Deze oogt vaak niet veel anders dan een HR-ketel en kan bij bepaalde types net als de HR-ketel aan de wand gehangen worden of op de grond worden geplaatst.
De vijf meest voorkomende soorten warmtepompen zijn:
1) Lucht/lucht warmtepompen
Bij warmtepompen is er altijd sprake van een zogenaamd binnendeel. Een lucht-lucht warmtepomp heeft ook een buitendeel. Dat ziet eruit als een airco-unit die je ook regelmatig in het buitenland (warme landen) terug ziet.
Airconditioning
Lucht-lucht warmtepompen maken gebruik van lucht als energiebron, gehaald uit de buitenlucht of uit de ventilatielucht. Dit is in feite een soort airconditioning systeem. In het buitendeel wordt warmte uit de buitenlucht gewonnen en via een koudemiddel verplaatst naar binnen. Het binnendeel haalt vervolgens de warmte uit het koudemiddel en geeft dit af aan de lucht in de ruimte, en circuleert deze. Met deze warme lucht wordt de ruimte vervolgens verwarmd. De binnendelen hangen aan het plafond of aan de muur. Ook bij buitentemperaturen onder 0 graden Celsius is er nog voldoende energie in de lucht om met een warmtepomp je huis te verwarmen.
Koelen in de zomer
In de zomer kan het proces van de lucht-lucht warmtepomp omgedraaid worden en kan de installatie functioneren als airconditioning. De warmte van binnen wordt naar buiten afgevoerd en de koelvloeistof in het circuit stroomt dan in de andere richting.
Voor- en nadelen lucht-lucht warmtepomp
Een groot pluspunt van een lucht-lucht warmtepomp is dat het systeem gemakkelijk te plaatsen is en weinig installatiekosten heeft. Daarnaast zijn de ruimtes relatief snel verwarmd en biedt het een oplossing voor ruimtes die je niet continu hoeft te verwarmen, zoals bijvoorbeeld slaap- of studeerkamers. Jammer genoeg zijn er ook nadelen aan een lucht-lucht warmtepomp.
Op zeer koude dagen zal het rendement van dit systeem namelijk lager liggen in vergelijking met andere warmtepompen. Daarnaast is een lucht-lucht warmtepomp niet geschikt voor vloerverwarming of radiatoren en kan het alleen gebruikt worden voor een luchtverwarmingsinstallatie. Als je het systeem uitschakelt voelt het daarom om snel weer koud aan.
2) Lucht/water warmtepompen
Bij warmtepompen is er altijd sprake van een zogenaamd binnendeel. Een lucht-water warmtepomp heeft ook een buitendeel. Dat ziet eruit als een airco-unit die je ook regelmatig in het buitenland (warme landen) terug ziet. De lucht-water warmtepomp onttrekt warmte aan de buitenlucht en voert die lucht via een watercircuit naar binnen. Die warmte kan je gebruiken voor tapwater voor keuken en badkamer of voor de centrale verwarming. Dit systeem kan bovendien toegepast worden in combinatie met vloerverwarming.
Verkoeling in de zomer
De lucht-water warmtepomp technologie en is een volledig uitgerust systeem om je woning te verwarmen en sanitair warm water te produceren. Het is een flexibel en kostenbesparend alternatief voor CV-ketels op gas en biedt eveneens verkoeling in de zomer.
Waarom kiezen voor een lucht-water warmtepomp?
De lucht-water warmtepomp wordt veelal gekozen om bestaande huizen bij een grote renovatie van een milieubewust energiesysteem te voorzien. Bij renovatie is het immers vaak niet mogelijk om een geothermische (grond)warmtepomp te installeren. Een warmtepomp die warmte onttrekt aan de buitenlucht is dan een goede oplossing, omdat er voor dit systeem geen ingrijpende aanpassingen dienen te gebeuren, zoals bijvoorbeeld een grondboring. Het is ook een stuk voordeliger in aanschaf.
Rendement
Minder voordelig aan een lucht-water warmtepomp is dat het rendement op zeer koude dagen (dagen waarbij de temperatuur lager is dan 5°C) gevoelig lager zal liggen in vergelijking met andere warmtepompsystemen. Dat zegt niets over de capaciteit overigens. Je kunt je huis gewoon ook bij zeer lage temperaturen verwarmen, alleen kost het de warmtepomp dan relatief meer energie om hetzelfde comfort te bereiken.
3) Bodem/water warmtepomp
Bij warmtepompen is er altijd sprake van een zogenaamd binnendeel. De bodem-water warmtepomp onttrekt warmte uit de aardbodem via een systeem van buizen, horizontaal of verticaal geplaatst. Door dat buizensysteem wordt een vloeistof gepompt die de warmte verplaatst naar de woning, waar het wordt omgezet in warmte voor verwarming of voor warm tapwater. Je ziet dit vaak bij nieuwbouw huizen. Voordeel is ook dat in de zomer het huis ook gekoeld kan worden met dit systeem.
Voordelen en nadelen
Het is de meest rendabele warmtepomp vorm die er is momenteel, maar ook meteen de duurste.
Het nadeel zit hem in het feit dat er altijd geboord dient te worden voor installatie. Dat neemt meerdere dagen in beslag en leidt tot hogere kosten.
4) Water/water warmtepomp
Bij warmtepompen is er altijd sprake van een zogenaamd binnendeel. De water-water warmtepomp onttrekt warmte uit het grondwater, dat ook in de winter nog een temperatuur tussen 7 en 12°C bereikt. De temperatuur van het grondwater blijft bovendien bijna altijd constant. Om van het grondwater gebruik te kunnen maken, heb je een dieptepomp nodig die het water uit de grond pompt, en een lozingsput waarin het gebruikte grondwater terecht komt.
Compact
Bovendien is water een middel met een zeer hoge opslagcapaciteit en een goede regeneratie. Je kan het zuiver bron water dat opgepompt wordt tevens gebruiken voor allerlei andere watertoepassingen zoals bijvoorbeeld de wc, wasmachine, tuinbesproeiing, etc. Tenslotte is een water-water warmtepomp-binnendeel vrij compact.
Nadeel en voordeel
Het nadeel van het water-water warmtepompsysteem is dat er twee diepe putten geboord moeten worden. Het vermogen van de onderwaterpomp bepaalt trouwens mee in hoeverre het warmtepompsysteem winstgevend zal zijn. Hou er tenslotte rekening mee dat hoe dieper het grondwater zich bevindt, hoe meer elektriciteit nodig zal zijn om het water op te pompen. Het is wel de meest rendabele warmtepomp die er is, omdat water de temperatuur goed constant weet te houden. Voor individuele woningen minder geschikt.
5) Hybride warmtepompen; deels warmtepomp, deels CV-ketel
Bij warmtepompen is er altijd sprake van een zogenaamd binnendeel. Een hybride warmtepomp heeft ook een buitendeel. Dat ziet eruit als een airco-unit die je ook regelmatig in het buitenland (warme landen) terug ziet. De hybride warmtepomp onttrekt warmte aan de buitenlucht en voert die lucht via een watercircuit naar binnen. Die warmte kan je gebruiken voor tapwater voor keuken en badkamer of voor de centrale verwarming. Dit systeem kan bovendien toegepast worden in combinatie met vloerverwarming. Op het moment dat de warmtepomp niet rendabel meer kan verwarmen -bijvoorbeeld bij temperaturen onder het vriespunt – springt de CV ketel bij. Hiermee bespaar je toch al tot 50% op je gasverbruik. Het is dus een combinatie van gasketel en warmtepomp die vooral voor bestaande woningen interessant is.
Warmte gratis uit de lucht
De hybride warmtepomp oplossing zou wel eens de meest populaire warmtepomp voor de Nederlandse woningen kunnen worden. Dat komt omdat het al snel het gasverbruik flink omlaag kan brengen, zonder direct volledig van het gas af te gaan. De warmtepomp haalt daarnaast, met behulp van goedkopere elektriciteit, de warmte gratis uit de lucht. Het beste van twee werelden en waarbij er minder grote aanpassingen nodig zijn aan het bestaande CV-systeem.
Waarom kiezen voor een hybride warmtepomp?
De hybride warmtepomp wordt veelal gekozen om bestaande huizen (van voor 2000) bij een grote renovatie van een milieubewust energiesysteem te voorzien. Het gasverbuik wordt er immers al flink door teruggebracht en er hoeven weinig aanpassingen aan de woning voor te gebeuren. Isolatie helpt altijd om het rendement van een warmtepomp te verbeteren.
Voordelen
Het belangrijkste voordeel van een hybride warmtepomp is dat het gemakkelijk ingezet kan worden om in bestaande woningen energie te besparen. De hybride warmtepomp kan immers geïnstalleerd worden in alle woningen waar een gasaansluiting aanwezig is. Ook de productie van warm water kan gebeuren via de gasketel, omdat warmtepompen voor temperaturen tussen 50 en 60°C minder goed presteren. Ook de huidige radiatoren blijven behouden, ook al kun je kiezen voor vloerverwarming of modernere (LT) radiatoren. Daarnaast is de hybride warmtepomp een zeer intelligent systeem, dat zelf weet welke bron de meest duurzame warmte levert. Daarom is de hybride warmtepomp één van de meest efficiënte warmtepompen op de markt.
Toets: Eindtoets lucht en warmtepomp
Start
