Hoeveel draaiuren maakt een warmtepomp per jaar ?
Dat is een simpele vraag die toch heel lastig is te beantwoorden.

Factoren m.b.t. aantal warmtepomp draaiuren per jaar:

• Het weer: hoe kouder de buitentemperatuur hoe meer draaiuren de warmtepomp zal maken.
• Tapwatercomfort: hoe meer warm (douche/bad) water u  gebruikt hoe meer draaiuren de warmtepomp zal maken.

Daarnaast zijn steeds meer toestellen tegenwoordig modulerend (invertertechniek) hoe minder starts en stops een warmtepomp moet maken hoe beter. Een modulerende machine die 3 uur op een derde van zijn vermogen draait dus 3 uur in plaats van een aan/uit machine die in 1 uur hetzelfde heeft afgeleverd.  Draaiuren zeggen daar dus eigenlijk niet zo veel meer.
Ook het vermogen van aan/uit machines kan in de praktijk verlopen. Zo levert een bodemenergie warmtepomp bij een bron temperatuur van 10 ºC vaak meer vermogen dan bij een bron van 0ºC.  Met een hoger vermogen hoeven minder uren te worden gemaakt om hetzelfde te kunnen afgeven. Bij lucht/water machines zijn er veel types op de markt welke naar gelang de buitentemperatuur een ander vermogen leveren. Helaas is het vaak zo dat hoe kouder de buitentemperatuur is, des te lager het afgegeven vermogen van de machine is. Natuurlijk kan het elektronisch zo geregeld worden dat het vermogen wordt beperkt als de buitentemperatuur hoger wordt. Het vermogen van een lucht/water machine wordt vaak afgegeven voor een buitentemperatuur van +7ºC.  Daarbij is het dus uitkijken, want je warmtepomp is geselecteerd om het bij -10ºC toch nog warm te kunnen maken.

Vollast draaiuren warmtepomp

Om het simpeler te maken spreken we daarom in berekeningen niet over normale draaiuren die de compressor echt draait maar over ‘Vollast draaiuren’.  We rekenen uit hoeveel uur de compressor zou moeten draaien als deze altijd hetzelfde vollastvermogen zou leveren.
Onder het vollastvermogen verstaan we het vermogen wat berekend is middels de warmteverliesberekening welke ons toont hoeveel vermogen nodig is om het gebouw warm te kunnen houden bij een buitentemperatuur van -10ºC (in de toekomst wellicht bij -7ºC).

Een warmteverliesberekening bestaat uit:

1.Transmissie: hoeveel energie verliest een woning door overdracht aan de omgeving / hoe goed is het gebouw geïsoleerd.
2.Ventilatie en infiltratie: hoe en op wat voor manier wordt er geventileerd.
3.Opwarmtoeslag: Deze wordt bij een warmtepomp niet meegeteld omdat we het gebouw dag en nacht op temperatuur houden c.q. geen nachtverlaging toepassen.

Daaruit volgt dus een vermogen wat nodig is om het gebouw bij -10ºC toch warm te kunnen houden.
Normaliter gebruiken we dit vermogen als ‘vollast vermogen’ en is het dus het vermogen waarop het toestel wordt gekozen als we hiermee monovalent de vraag 100% willen dekken.

Bij het begrip vollast draaiuren bedoelen we dus hoeveel uur het toestel theoretisch per jaar zou draaien als het vermogen uit de warmteverliesberekening precies zo is ingezet.

In de warmteverliesberekening is ‘de schil’ van de woning al helemaal doorgerekend. Bij een goed geïsoleerd huis kan dus een lager warmtepomp vermogen worden geïnstalleerd dan in een minder goed geïsoleerde woning.  Daarnaast zal het ook nog zo zijn dat in een goed geïsoleerde woning per jaar minder ‘vollasturen’ voor verwarming nodig zijn dan in een minder goed geïsoleerde woning.  

De mate van isolatie bepaald namelijk vanaf welke buitentemperatuur het nodig is dat je gaat verwarmen. Hoe beter de isolatie hoe minder de transmissie (overdracht) van de warmte in de woning naar buiten de woning en omgekeerd.
In de transmissie berekening is bijvoorbeeld ingevuld dat men de woonkamer, keuken en badkamer op 22ºC wil hebben in de winter en de slaapkamers en overige op 15ºC. Om dit iets te versimpelen kunnen we stellen dat we de gehele woning op 20ºC willen houden.

De indicatie tabel warmtepomp vollast draaiuren per jaar -N-

  (getallen in de tabel zijn afgerond naar minder cijfers achter de komma)

Uitleg van de Tabel / Legenda:

• -A en B-  We nemen de jaar-weergegevens van 5 NL weerstations NO, NW, M, ZO en ZW van de afgelopen 10 jaar en middelen deze naar een tabel met temperaturen per uur per jaar. Dus hoeveel uur per jaar welke temperatuur heeft voorgekomen. Een jaar heeft 365 dagen x 24 uur = 8760 uren.
• -C-D-  Bij een oude slecht geïsoleerde woning gingen we verwarmen onder 18 ºC buitentemperatuur
  Let op: U ziet hier als 'richtgetal'  100 Watt per m² staan. Bij deze oude woningen zien we in de praktijk dat dit soms zelfs wel eens 200 Watt per m² is.  Veel ' naoorlogse productie bouw'  is destijds slecht tot niet geïsoleerd.
• -E- Bij een woning gebouwd 1975 – 1980 onder 17ºC buitentemperatuur.
• -F- Bij een woning gebouwd 1981 – 1989 onder 16ºC buitentemperatuur.
• -G- Bij een woning gebouwd 1990 – 1999 onder 15ºC buitentemperatuur.
• -H- Bij een woning gebouwd 2000 – 2009 onder 14ºC buitentemperatuur.
• -i- Bij een woning (2010-2015) gebouwd met waarde Rc 5 onder 13ºC buitentemperatuur.
• -J- Bij een nieuwbouw met waarde Rc 6 onder 12ºC buitentemperatuur.
• -K- En bij een nieuwbouw met waarde Rc 7 onder 11ºC buitentemperatuur.
• -L- 2020:  Een woning gebouwd onder BENG
• -P-  Middels een warmteverlies berekening is bepaald welk verwarmingsvermogen nodig is om bij -10ºC buitentemperatuur deze woning, voorzien van mechanische ventilatie, met een GebruiksOppervlak van 150 m² warm te kunnen houden.
• -O- Uit diezelfde warmteverliesberekening (is transmissie + ventilatieverliezen) is ook een richtgetal te bepalen, namelijk hoeveel Watt per m² gebruiksoppervlak dit geeft.

We kunnen hierbij kiezen uit Mechanische Ventilatie, welke wij hebben gekozen voor  van het E-verbruik en equivalent gasverbruik, Ventilatie met CO2 sturing of met gebalanceerde ventilatie met warmteterugwinning (WTW).

• -M-  (M gaat over de voorbeeld woning / niet van belang voor algemeen gebruik van de tabel) Het warmteverlies veranderd natuurlijk naar gelang de buitentemperatuur warmer wordt dan -10ºC, we verdelen dat verlies over het te verwarmen gedeelte zodat we voor elke buitentemperatuur een eigen warmteverliesvermogen hebben. We kunnen dit vermogen dan vermenigvuldigen met het aantal uur dat dit per jaar voorkomt. Vervolgens tellen we al deze op en weten hoeveel kWh af te geven verwarmingsvermogen per jaar nodig is.
• -N- Uit de warmteverliesberekening per type woning was vast komen te staan welk verwarmingsvermogen nodig was bij -10 ºC, dat vermogen warmtepomp hebben we dan theoretisch ook precies zo geïnstalleerd in de woning, dat vermogen is dus meteen ook het ‘vollastvermogen’ van de warmtepomp. Door nu de totaal benodigde af te geven kW-uren per jaar te delen door het vollastvermogen weten we dus het aantal vollast draaiuren per jaar.
• -Q-R-  Aanpassing van het richtgetal indien het een tussenwoning of vrijstaandewoning is.
• LET OP, S en T GAAT OVER EEN GEKOZEN VOORBEELD WONING.
• -S-  Als we het aantal af te geven kW-uur per jaar voor verwarming weten per type woning en we weten dat een Hr-ketel theoretisch 8,8 kWh netto per m³ (Gronings) aardgas af kan geven, kunnen we dus deze op elkaar delen en we krijgen dan het theoretisch gasverbruik wat we zouden hebben bij toepassing van een HR aardgas ketel.  
• -T- Als we het aantal af te geven kW-uur per jaar voor verwarming weten per type woning en we passen bijvoorbeeld een warmtepomp toe met een SCOP / SPF van 4,5 dan kunnen we het af te geven vermogen delen door de SPF en we weten het theoretisch jaar verbruik in kWh Elektra per jaar voor verwarming bij toepassing van een warmtepomp.

Deze tabel geeft een aardig beeld van wat een 150 m2 woning aan energie voor verwarming verbruikte per jaar in 1975 t.o.v. een woning die vandaag de dag met een isolatiewaarde van Rc 7 wordt gebouwd.  Je ziet dus meteen terug dat het goed isoleren van een woning zich snel terug verdiend.

Als je even door beredeneerd dan zal het theoretisch aantal vollasturen per jaar per type woning niet veranderen t.o.v. deze tabel naar gelang de woning groter of kleiner is. Immers uit de warmteverlies berekening komt een op te stellen vermogen dat min of meer gekoppeld is aan het aantal vierkante meter gebruiksoppervlak van de woning.

Let wel! We noemen het niet voor niets een INDICATIE tabel, het is dus een theoretische benadering uitgaande van kengetallen en een gemiddeld weerbeeld. Als de woning niet exact gebouwd is volgens norm, als de bewoner bij koud weer ramen open gaat zetten, als het jaar kouder uitpakt dan het gemiddelde .. enz.  Dan klopt het dus niet meer. Het gaat hier dus om een benadering.  Anderzijds is dat niet anders met de getallen in de Warmteverliesberekening en/of Beng/EPC  berekening.|
 

•  -U- Over BENG gesproken, het BENG 1 getal voor verwarming (koelen volgt nog) is hier bij de BENG woning (met toepassing van normale mechanische ventilatie) 33.6 kWh per m² GO per jaar  (5044 kWh : 150 m²).

Indicatie tabel voor koeluren op basis van buitentemperatuur per jaar:
 

We breiden deze BENG woning nu uit met passief koelen, als we een warmtepomp op bodem energie hebben kunnen we passief koelen: hiervoor hoeft alleen de bron-en cv pomp te draaien, stel dat deze samen 150 Watt vergen en ons koelvermogen 4 kW is (het vermogen dat we af kunnen geven aan de installatie) en we boven de 20 graden (vanaf 21ºC)  buitentemperatuur automatisch gaan koelen: We hebben dan 607 uur x 4 kW = 2432 kWh aan koelcapaciteit afgegeven aan de woning.  Vervolgens delen we deze 2432 kWh door het GO van de woning van 150m² = 16,2

Dat is dan het BENG 1 getal voor koelen, dit getal moeten we optellen bij het BENG 1 getal voor verwarmen, ons BENG 1 getal voor deze woning wordt dus 33,6 + 16,2 = 49,8 kWh/m² energiebehoefte,  welke voldoet en dat ondanks dat we gekozen hebben voor mechanische ventilatie.

Thermosfles

Naast de warmteverliesberekening is in de doorrekening van draaiuren, en vanaf welke buitentemperatuur verwarming nodig is, ook rekening gehouden met ‘houdbaarheid’. Als een woning eenmaal op temperatuur is gebracht en er is nagenoeg geen warmteverlies dan zal deze temperatuur best een tijd kunnen blijven staan zonder dat de verwarming weer aan hoeft.  Dat speelt bij moderne goed geïsoleerde woningen natuurlijk meer dan bij de oude slecht geïsoleerde.  Denk hierbij aan een goede of slechte thermoskan: in een goede thermoskan blijft de koffie/thee langer warm. Daarnaast speelt bij een woning natuurlijk ook nog de interne warmtelast, elk aanwezig persoon geeft warmte af. Veel toestellen geven ook warmte af: TV, PC en beeldscherm, inverter van PV panelen, voedingen van laadbare toestellen, enz.  Verlichting geeft, door de komst van LED, steeds minder warmte af.  Die interne warmtelast helpt natuurlijk bij het vasthouden van de temperatuur in de woning, sterker deze kan de temperatuur zelfs verhogen.  Dit is ook de reden dat bij een bodemwarmtepomp passief koelen vanaf 20 graden buitentemperatuur (soms zelfs nog lager) een goed idee is.  Door op tijd met koelen te beginnen voorkom je een te hoge temperatuur in de woning en koelen bij een bodem warmtepomp betekend meteen dat je de bron aan het regenereren bent door warmte uit de woning in de bodem te brengen, hierdoor ga je beter de komende winter in en zal de bron temperatuur iets hoger zijn en dus per saldo het rendement van de warmtepomp beter worden. Bij een lucht/water warmtepomp dien je iets voorzichtiger te zijn met koelen, immers je koelt dan actief waarbij het nodig is dat de compressor draait. Koelen kost dan meer energie dan bij een bodemwarmtepomp. 

Een BENG woning is zo goed geïsoleerd dat koelen in de zomer nodig zal zijn voor een aangenaam comfort, echter de BENG wetgeving dwingt je om dit beperkt te doen (aantal afgegeven kWh per m² gebruiksoppervlak per jaar voor verwarmen en koelen samen).

Monitoring van de warmtepomp is aan te bevelen!

Naast weerkundige cijfers en theoretische warmteverliesberekeningen is de praktijk natuurlijk de beste leermeester voor het vaststellen van de jaarlijkse ‘vollast draaiuren’.  De meeste warmtepompen zijn voorzien van een ‘urenteller’ voor het aantal draaiuren van de compressor, maar bij een INVERTER gestuurde (modulerende) zegt dat natuurlijk op het eind van het jaar niet zo veel.  Immers 100 uur draaien op 50% kracht is gelijk aan 50 uur draaien op volle kracht.  Het is daarom handig als zowel het energieverbruik (kWh meter in de voeding van de warmtepomp) als de afgegeven energie (energiemeter ingebouwd in het toestel, flow + delta T) ons jaarlijks aan deze cijfers helpt.

• Afgegeven energie per jaar : opgenomen energie per jaar = SCOP of SPF.
• Afgegeven energie : vollastvermogen (uit warmteverliesberekening) = vollast draaiuren.

Tapwater indicatie verbruik warmtepomp per jaar

Ook voor tapwatergebruik per jaar hebben we een indicatie tabel gemaakt. Uiteraard is het zo dat hoe meer er gedoucht wordt, hoe groter de douche kop (liters/min), hoe langer er gedoucht wordt en hoe meer baden er worden genomen.. des te meer kost het aan energie.  Per gezin verschilt het tapwatergebruik in de praktijk. Toch willen we soms van te voren enigszins een voorspelling kunnen doen, temeer omdat dit soms nodig is om bijvoorbeeld de bron voor een bodemwarmtepomp te kunnen berekenen.  Veelal kan hiervoor het indicatie rekengetal worden gebruikt, maar is tevoren bekend dat er veel tapwaterverbruik zal zijn, ga daar dan vanuit. In de tabel ziet u meerder verbruikspatronen terug.

Laat ons nog een rekenvoorbeeld nemen met behulp van de indicatie tabellen.

We gaan een woning realiseren voor 2 personen met een GO van 200 m² , we bouwen deze conform Rc 7.  We kiezen voor mechanische ventilatie welke CO2 wordt gestuurd. We zien dan een richtgetal van 35 Watt per m².  (Natuurlijk moet later een echte warmteverliesberekening worden gemaakt) Met dit richtgetal komen we tot een warmtepomp van 200 m² x 35 Watt = 7000 Watt wat gelijk is aan 7kW.  We zien ook dat dit toestel naar verwachting 1012 vollast draaiuren per jaar gaat maken. Het benodigde af te geven vermogen per jaar is dus 1012 uur x 7 kW =  7084 kWh.

We kiezen (als voorbeeld) een warmtepomp met een SPF (SCOP) van 4,9 (0/35) het stroomverbruik per jaar voor verwarming is dan naar verwachting 7084 kWh : 4,9 = afgerond 1446 kWh.

Met deze bodem-warmtepomp willen we ook passief koelen in de zomer, het opgenomen vermogen van de cv- en bronpomp samen is (als voorbeeld) 150 Watt. We kiezen er voor om bij 21 °C en hogere buiten temperatuur te gaan koelen, dat geeft volgens de indicatie-koeltabel 607 uur. We kunnen nu dus de 607 uur x 150 Watt nemen wat uitkomt per jaar op een stroomverbruik van 91 kWh per jaar om 607 uur te kunnen koelen.

Vervolgens nemen we de tapwatertabel erbij en kiezen voor het ‘indicatie rekengetal voor 2 personen’ welke in de woning komen. Dit geeft ons een benodigd af te geven energie vermogen van 2000 kWh. Stel dat het SCOP voor tapwater van de gekozen warmtepomp 2,8 bedraagt dan verbruiken we aan energie voor tapwater per jaar: 2000 kWh : 2,8 = 714 kWh aan stroom.
Als we nu alles optellen:
1446 kWh verwarmen + 91 kWh per jaar passief koelen + 714 kWh tapwater = 2251 kWh per jaar totaal energie verbruik.

Berekenen van de SPF bes

Voor aanvraag van een bronboring, welke onder de BRL plicht valt, is het nodig dat aan de provincie/gemeente het rendement van de bron wordt opgegeven, ofwel " Seasonal Performance Factor Bodem Energie Systeem".

SPF bes = (Q w-bes + Q k-bes) : E bes

Waarbij:

SPF bes = SPF (Seizoensprestatiefactor) Bodem Energie Systeem
Q w-bes = Totale hoeveelheid nuttig geleverde warmte (MWh)
Q k-bes = Totale hoeveelheid nuttig geleverde koude (MWh)
E bes = Totale hoeveelheid verbruikte hulpenergie

Om de SPF te berekenen moeten we dus weten hoeveel kWh energie totaal uit de bron is onttrokken.

We nemen het voorgaande warmtepomp voorbeeld voor deze berekening:

• We hebben voor verwarming 7084 kWh nodig, met een warmtepomp SPF 4,9 waarvan dus (7084 : 4,9) 1446 kWh uit het 'stopcontact' komt.  Dit geeft dat 7084  – 1446 = 5638 kWh 'gratis' uit de bodem is gehaald.
• We hebben voor tapwater 2000 kWh nodig, met een warmtepomp SPF tapwater van 2,8  waarvan dus (2000 : 2,8) 714 kWh uit het 'stopcontact' komt. Dit geeft dat 2000 – 714 = 1286 kWh 'gratis' uit de bodem is gehaald.
• Passief koelen: Daarnaast hebben we 607 uur gekoeld, het koel vermogen hebben we vastgesteld op 4 kW, dit konden we kwijt over het gedeelte ' vloerverwarming'  wat tijdens koelen altijd open is (25 W per m² over dat gedeelte)  We hebben dus 607 uur x 4 kW is afgerond 2432 kWh aan koeling afgegeven aan de woning.

De opgenomen energie voor passief koelen =   607 uur x 150 Watt (cv pomp + bronpomp)  = 91 kWh

Het rendement voor passief koelen is dan 2432 :  91 = SCOP 26,7

De SPF bes:

Totaal geleverde energie uit de bron is 5638 kWh voor verwarmen, 1286 kWh voor tapwater, 2432 kWh voor passieve koeling, geeft opgeteld 9356 kWh.

Hiervoor was nodig uit het stopcontact: 1446 kWh  (verwarmen) + 714 kWh (tapwater) + 91 kWh (koelen) geeft opgeteld 2251 kWh verbruik.

9356 kWh door de bron afgegeven energie : 2251 kWh opgenomen energie = SPF bes = 4,15

Noot: De SPF bes moet (om vergunning te krijgen) 4 of groter zijn.  Deze installatie voldoet daar dus aan.

Betafactor Warmtepomp inzet.

In de tabel kolom 1 lees je de beta factor, als je die toepast is dit in kolom 2 het percentage  opstel vermogen t.o.v. het warmteverliesvermogen.  Dat geeft dan een jaardekking (kolom 3) van zoveel % van het totaal benodigde.  Dat betekend dus dat er een percentage overblijft dat niet door de warmtepomp wordt verwarmd, dat is kolom 4.
Tot slot geeft kolom 5 weer met welk getal je het oorspronkelijk aantal draaiuren moet vermenigvuldigen om de komen tot het nieuw aantal draaiuren wat je gaat maken met het lager gekozen vermogen.
 

Werken met een bètafactor wil dus zeggen dat we een kleiner warmtepomp vermogen gaan inzetten dan oorspronkelijk middels de warmteverliesberekening was berekend.  Met de komst van modulerende warmtepompen wordt deze keuze steeds minder gemaakt maar het is natuurlijk nog steeds mogelijk. Anderzijds als we een bivalent installatie (warmtepomp + andere warmte leverancier) maken hebben we dus een betafactor.

Laten we even een voorbeeld nemen:

Stel dat we een woning hebben welke tussen 2000 – 2010 is gebouwd met 200 m² GebruiksOppervlak waarbij we gewoon mechanische ventilatie hebben.
Volgens het richtgetal in de indicatietabel is dan 70 Watt per m² nodig. Dit zou een op te stellen vermogen geven van 200m² x 70 Watt = 14000 Watt of wel 14 kW.
In de indicatie tabel zien we ook dat er 1634 draaiuren worden verwacht.

Voor verwarming is dus voor deze woning per jaar nodig:
1634 draaiuren x 14 kW = 22876 kWh

Er wordt gekozen om hier een warmtepomp in te zetten die 80 % van het eigenlijk benodigde vermogen is.  Dus in plaats van een 14 kW machine een (14 x 0,8 =) een 11,2 kW warmtepomp.

De Betafactor tabel laat zien dat we hiermee 97% van de jaarbehoefte dekken.
Dus van de 22876 benodigde kWh afgegeven energie wordt 0,97 x 22876 = 22189,7kWh gedekt.
Dat betekent dat een andere energieopwekker (Elektrisch element of gasketel) 22876 – 22189,7 = 686.3 kWh per jaar moet doen.
In de Betafactor tabel zien we ook dat het aantal draaiuren per jaar van de kleiner gekozen warmtepomp nu toenemen. Namelijk met een factor 1,2125.  Deze warmtepomp gaat dus in plaats van 1634 uren nu 1634 x 1,2125 = 1998,2 uur draaien.

Ter controle kijken we nog even hoeveel energie dan is afgegeven door de te kleine warmtepomp:
1998,2 uur x de gekozen 11,2 kW warmtepomp = 22189,7 kWh.  Precies zoals eerder al ontdekt.

Bovenstaand de vollast draaiuren nog opgesplitst naar maand. (afgeronde getallen)

noot:  De indicatietabellen en richtgetallen zijn bedoeld om een indruk te geven van wat u ongeveer kunt verwachten aan draaiuren en opstel vermogen bij een bepaald type woning. Een erkende warmteverlies en EPG / BENG berekening toont u nauwkeurigere waarde: als u een nieuwe woning gaat bouwen zijn die erkende documenten ook verplicht. Richtgetallen worden vaak gebruikt om vooraf een haalbaarheid te toetsen en een eerste idee te vormen m.b.t. energieverbruik zonder al te veel tijd te besteden aan uitgebreide berekeningen.