Warmtepomp in de winter: werkt hij bij vorst, tot welke temperatuur, bij -20 en -25 °C?
Het is de vraag die elke winter terugkomt: werkt de warmtepomp als het buiten vriest? Ja. Onze lucht-water warmtepompen op propaan zijn gemaakt om onder nul te werken: propaan verdampt tot -30 °C, dus de machine werkt probleemloos tot -25 °C, en de gecertificeerde databladen van de Kita XS, SP en MP geven de waarden tot die temperatuur. Als het kouder is, verbruikt hij meer, zoals elke verwarming. Hier de cijfers: het rendement, het vermogen dat overblijft, hoeveel winteruren echt onder nul liggen en wat er gebeurt met rijp en sneeuw.
01
Waarom hij ook verwarmt als het vriest
Voor ons is -25 °C bitterkoud, maar lucht van die temperatuur heeft nog warmte af te geven: het echte nulpunt van de natuurkunde ligt bij -273 °C. Warmte gaat altijd van warmer naar kouder, dus het volstaat dat het koudemiddel in de buitenbatterij kouder is dan de lucht. Propaan verdampt tot -30 °C: bij buitenlucht van -25 °C is het nog 5 graden kouder, en de warmte gaat van de lucht naar het gas. Daarna comprimeert de compressor het, de temperatuur stijgt en de warmte gaat naar het water van de installatie, zoals we uitleggen in het artikel over hoe een warmtepomp werkt.
02
De compressor maakt het verschil
Niet elke machine die warmte uit de lucht haalt, is gemaakt voor de kou. Compressoren van airco’s werken meestal tot -10/-15 °C verdampingstemperatuur; die van warmtepompen zijn robuuster, liefst scroll, en halen -30/-35 °C. Onder nul moet de compressor een drukverschil aan dat ongeveer dubbel zo groot is als in een airco, en daarvoor is een steviger mechaniek nodig. We leggen het uit in het artikel airco of warmtepomp en in dat over compressoren.
03
Wat hij levert bij vorst: de cijfers uit het datablad
Neem de Kita SP 10 en zijn vollastdatablad volgens UNI EN 14511-2. Met water van 35 °C, de temperatuur van vloerverwarming, haalt hij COP 5,44 bij +7 °C, COP 3,52 bij -7 °C, COP 2,86 bij -15 °C en COP 2,12 bij -25 °C. Met water van 55 °C, de temperatuur van radiatoren, gaat hij van COP 3,53 bij +7 °C naar COP 1,53 bij -25 °C. Ook op de koudste dag levert elke kWh stroom dus 1,5 tot 2 kWh warmte; een elektrisch element levert 1. Hij verbruikt meer, maar blijft goedkoper dan een elektrisch kacheltje. Wat COP betekent, staat in het artikel over COP.
04
Het vermogen daalt: daarom telt de ontwerptemperatuur
Met koudere lucht verliest de machine niet alleen rendement, maar ook vermogen. Met water van 35 °C levert de SP 10 10,0 kW bij +7 °C, 7,36 kW bij -7 °C en 4,37 kW bij -25 °C: 44%. Hetzelfde geldt voor de MP 16, van 15,04 naar 6,68 kW, en voor de XS 9, van 9,00 naar 3,70 kW. Daarom kies je de machine op het vermogen bij de ontwerptemperatuur van de plek, niet op het nominale vermogen, zoals we uitleggen in het artikel over nuttig vermogen. De ontwerptemperatuur hangt af van de plek en staat in de nationale norm; in Italië ligt hij rond -5 °C in de vlakte en bereikt hij -15 °C en lager in de bergen. Hoe je dimensioneert, staat in het artikel over dimensionering.
05
Hoeveel winteruren echt onder nul liggen
De Europese energielabels gebruiken drie referentieklimaten, elk met de uren van een typische winter verdeeld per temperatuur (Verordening (EU) 811/2013). In het gemiddelde klimaat, Straatsburg, heeft de winter 4.910 stookuren: 686 liggen onder nul, 14%; die bij -7 °C of kouder zijn 73, 1,5%; onder -10 °C geen. In het koudere klimaat, Helsinki, zijn het er 6.446: 2.426 onder nul, 38%; 370 bij -10 °C of kouder, 5,7%; bij -20 °C of kouder 20 in het hele jaar. De jaarrekening wordt dus bepaald door de uren tussen 0 en +10 °C, als de COP hoog is. De uren bij -20 °C tellen voor het vermogen, niet voor de rekening.
06
Rijp: de vijand is nul, niet -20
Onder nul vormt zich rijp op de buitenbatterij, en de machine moet die af en toe ontdooien. Experimenteel onderzoek laat zien dat er de meeste rijp ontstaat als de lucht rond 0 °C ligt en vochtig is: een studie uit 2008 vindt het maximum rond 0 °C, een uit 2014, uitgevoerd tussen -18 en +6 °C bij 70-90% vochtigheid, tussen -3 en +3 °C. Bij lucht van -15 °C, veel droger, ontstaat er minder. Daarom tellen twee dingen: de afstand tussen de lamellen van de batterij, die groot moet zijn zodat de rijp hem niet snel dichtzet, zoals we uitleggen in het artikel over lamellen, en een ontdooiing die start als het nodig is en niet op tijd, zoals in het artikel over ontdooien.
07
Elektrische elementen draaien nauwelijks
Veel mensen zijn bang dat in de winter het elektrisch element het werk doet in plaats van de warmtepomp. Metingen in de praktijk zeggen iets anders. Het Fraunhofer ISE, het Duitse instituut voor zonne-energiesystemen, heeft vier jaar lang 77 warmtepompen gemeten in woningen voor een tot drie gezinnen, ook oude: de lucht-water warmtepompen haalden gemiddeld een seizoensrendement van 3,4, tussen 2,6 en 4,9, en de elementen dekten maar 1,3% van de stroom. Het instituut wijst er zelf op dat de gemeten winters zacht waren. Met een machine van de juiste maat blijft het element een reserve en is een ketel ernaast niet nodig: we leggen het uit in het artikel over hybride.
08
In de koudste landen van Europa is de warmtepomp normaal
Als warmtepompen niet zouden werken bij kou, hadden de noordelijke landen ze niet gekozen. Noorwegen, Zweden en Finland hebben het koudste klimaat van Europa en ook de meeste warmtepompen per huishouden: meer dan 40 per 100 huishoudens in elk van de drie, en Noorwegen kwam in 2020 op 60 per 100. Veel zijn lucht-lucht, maar de conclusie blijft: waar de kou echt is, wordt al tientallen jaren met de warmtepomp verwarmd.
09
Sneeuw en ijs: zo installeer je
Bij sneeuw telt hoe de machine is geplaatst. Hij moet verhoogd van de grond staan, op een sokkel, zodat de sneeuw de batterij niet bereikt en het ontdooiwater kan weglopen: blijft het onder de machine staan, dan bevriest het tot een blok ijs. Voor en achter is vrije ruimte nodig zodat de lucht kan passeren. De machine wordt niet afgedekt, en rijp wordt niet met de hand verwijderd: die smelt vanzelf met het ontdooien.
10
Waar je op let als je woont waar het koud is
Drie dingen. De ontwerptemperatuur van je woonplaats en de warmteverliesberekening, die zeggen hoeveel kW er op de koudste dag nodig is. Het vermogen dat de machine bij die temperatuur levert, afgelezen in het datablad, niet het nominale. De watertemperatuur die de installatie nodig heeft: met vloerverwarming blijft de COP ook onder nul hoog, met radiatoren is een machine nodig die 70 °C haalt, zoals we uitleggen in het artikel over het oude huis. Woont u in de bergen of in een koud land en wilt u weten welke machine u nodig hebt en wat die verbruikt, vraag ons om informatie.
11
Veelgestelde vragen
Tot welke buitentemperatuur werkt een warmtepomp?
Dat hangt af van de machine. Onze lucht-water warmtepompen op propaan werken tot -25 °C: de gecertificeerde databladen van de Kita XS, SP en MP geven vermogen en COP tot die temperatuur. Propaan verdampt tot -30 °C.
Werkt een warmtepomp bij vorst?
Ja. Ook bij -25 °C heeft de lucht warmte af te geven, omdat het koudemiddel in de batterij kouder is. De Kita SP 10 met water van 35 °C haalt COP 3,52 bij -7 °C en COP 2,12 bij -25 °C.
Hoeveel verbruikt een warmtepomp als het erg koud is?
Meer, omdat de COP daalt: met water van 55 °C gaat de SP 10 van COP 3,53 bij +7 °C naar COP 1,53 bij -25 °C. Ook dan levert elke kWh stroom 1,5 kWh warmte, tegen 1 voor een elektrisch element.
Verliest een warmtepomp vermogen bij kou?
Ja: bij -25 °C levert hij ongeveer 41-44% van zijn vermogen bij +7 °C. Daarom kies je op het vermogen bij de ontwerptemperatuur van de plek, niet op het nominale vermogen.
Hoeveel uren per jaar liggen onder nul?
In het Europese gemiddelde referentieklimaat 14% van de stookuren, in het koudere klimaat van Helsinki 38%. Bij -20 °C of kouder, zelfs in Helsinki, 20 uur per jaar.
Is een elektrisch element of een reserveketel nodig?
Niet bij de juiste maat. In de metingen van het Fraunhofer ISE bij 77 installaties dekten de elementen 1,3% van de stroom. Hooguit een klein element als reserve.
Wat gebeurt er bij sneeuw en ijs?
De machine moet verhoogd van de grond staan, zodat sneeuw de batterij niet afsluit en het ontdooiwater kan weglopen. Rijp smelt vanzelf: die verwijder je niet met de hand en de machine wordt niet afgedekt.
Zie ook: Geluid van een warmtepomp: hoeveel decibel, hoe ver van de buren en waarom hij ‘s winters luider is · Warmtepomp met ijs, damp of water eronder: wat normaal is en wanneer je de service belt · Bodemwarmtepomp of luchtwarmtepomp: verbruik, kosten en levensduur vergeleken
Alle technische tips staan op de pagina van de rubriek.
