Het energieverbruik van diverse warmtepompen wordt uitgedrukt in de Coefficient of Performance, oftewel de COP. Ongeacht het type, zij het lucht-warmtepomp of aardwarmtepomp, wordt de efficiëntie gemeten aan de hand van de COP. Maar wat betekent deze COP eigenlijk?

Vaak wordt de fout gemaakt om warmtepompen te beoordelen op basis van slechts één COP-waarde. Een hoge COP impliceert niet per definitie dat een warmtepomp zuinig is. Om eerlijke vergelijkingen te maken, speelt de geïntegreerde waarde (SCOP) een cruciale rol. Tevens is het van belang te begrijpen hoe de warmtepomp presteert bij gedeeltelijke belasting.

Oorsprong van de warmtepomp

Een warmtepomp onttrekt warmte aan water of lucht, waarbij verschillende systemen worden onderscheiden op basis van de warmtebron. Praktisch elk warmtehoudend medium (al dan niet verkregen door zonne-energie) kan dienen als bron, zoals bodemwarmte, oppervlaktewater, buitenlucht, ventilatielucht, of restwarmte uit industriële processen. De warmte wordt geüpgraded en overgedragen aan lucht of water voor gebruik in ruimteverwarming of voor warm tapwater. Elektriciteit is vereist om dit proces te starten en in stand te houden.

Wat betekent de COP van een warmtepomp?

De COP is de verhouding tussen de afgegeven hoeveelheid warmte en het elektriciteitsverbruik (opgenomen vermogen) van de warmtepomp. Dit kan het beste worden uitgelegd aan de hand van een voorbeeld.

Bijvoorbeeld: van elke 5 kWh warmte die een warmtepomp produceert, komen er 4 kWh uit de bron (lucht of water) en 1 kWh uit elektriciteit. Met andere woorden, voor elke 5 kWh warmte bestaat de COP in dit voorbeeld uit 4 kWh warmte van de bron en 1 kWh elektriciteit. De COP is hier dus 5. In een rekensom ziet dit er als volgt uit:

Een hogere COP impliceert minder elektriciteitsverbruik en duidt op een zuinigere werking van de warmtepomp. Een warmtepomp met een hoge COP heeft een kortere terugverdientijd, en er zijn minder zonnepanelen nodig om het verbruik te compenseren. Dit maakt de COP tot een relevant cijfer.

Rendement van een warmtepomp

In het eerder genoemde voorbeeld is de COP 5, waarbij slechts 1 deel elektriciteit nodig is voor 5 delen warmte. Dit resulteert in een rendement van 500%, wat in de verwarmingssector buitengewoon is. Ter vergelijking, hieronder staan de rendementen van elektrische verwarming en een cv-ketel.

COP en rendement van elektrische cv-ketel of elektrische radiatoren

Bij volledig elektrische verwarming, zoals een elektrische cv-ketel of een elektrische radiator, is het rendement niet zo hoog. In het gunstigste geval produceert een volledig elektrische verwarming 1 kWh warmte voor elke kWh elektriciteit die het verbruikt. Dit wordt als volgt berekend:

De COP is dan 1 en het rendement bedraagt 100%. De energie-input is gelijk aan de output. Belangrijker nog, een warmtepomp is 5 keer zuiniger met elektriciteit dan een elektrische verwarming, mogelijk omdat een warmtepomp warmte uit een bron onttrekt en opwaardeert tot een bruikbaar niveau. Het merendeel van de energie komt niet uit elektriciteit, maar uit de warmte van lucht of water.

COP en rendement van een cv-ketel op gas
Een cv-ketel op gas heeft te maken met verliezen. De warmte die vrijkomt bij het verbranden van gas kan niet volledig worden overgedragen aan het te verwarmen water, wat resulteert in warmteverlies en een verlies aan rendement. Daarnaast ontstaat er tijdens het verwarmen van water in de cv-ketel waterdamp die samen met rookgassen uit de schoorsteen verdwijnt. In het geval van een HR-ketel wordt de waterdamp gecondenseerd, waardoor minder verlies en een hoger rendement ontstaat. Desondanks kan het rendement nooit 100% of hoger zijn. Het gemiddelde rendement van een cv-ketel ligt rond de 90%, wat resulteert in een COP van 0,9. Dit is meer dan 5 keer minder efficiënt dan een warmtepomp. Sommige ketelfabrikanten beweren een rendement tot wel 107%, maar deze bewering wordt echter betwist op de volgende website: https://cvketelkiezen.nl.

COP van een warmtepomp is geen vast gegeven

De COP van een warmtepomp is afhankelijk van verschillende factoren:

• Allereerst is de efficiëntie van de warmtepomp zelf van invloed; hoe efficiënter de warmtepomp warm water of lucht produceert, hoe hoger de COP. Dit omvat bijvoorbeeld het gebruik van inverter compressoren en elektronisch gestuurde expansieventielen.
• Daarnaast heeft de temperatuur van de bron (lucht of water) invloed op de COP, evenals de temperatuur van het geproduceerde water/lucht. Hoe hoger de geproduceerde temperatuur, hoe hoger het verbruik en hoe lager de COP. Dit is logisch; het vergt meer energie om water te verwarmen van 15˚C naar 80˚C dan van 15˚C naar 35˚C.

COP van een lucht/water warmtepomp

Een lucht/water warmtepomp onttrekt letterlijk warmte uit de buitenlucht die is opgewarmd door de zon, ook als het vriest. Deze warmte wordt opgewaardeerd naar een bruikbaar niveau en afgegeven aan water voor het gebruik voor ruimteverwarming in vloerverwarming of radiatoren en/of het produceren van warm tapwater.

Deze warmtepomp bestaat (bijna) altijd uit een buitendeel en een binnendeel. Het buitendeel staat buiten en zuigt lucht aan en blaast deze lucht weer uit, maar dan kouder. Het temperatuurverschil daartussen is de opgenomen warmte van de warmtepomp.

Lucht Water Warmtepomp Binnen- en Buitendeel

U kunt zich voorstellen, dat wanneer het buiten kouder is, de warmtepomp harder moet werken om water te verwarmen, dan wanneer het warmer is. Er moet immers een groter verschil overbrugd worden. Dat betekent ook dat de COP fluctueert bij verschillende buitentemperaturen. Hoe kouder het buiten is, hoe lager de COP bij gelijke afgiftetemperaturen.

Dat betekent dat de COP van een luchtwarmtepomp weersafhankelijk is. Maar ook afhankelijk van het seizoen en locatie. In de winter is het kouder dan de zomer en moet de warmtepomp harder werken en datzelfde geldt ook in Scandinavië waar het buiten kouder is dan in Nederland.

Een luchtwarmtepomp heeft daarom nooit één COP (zie de grafiek hieronder). De linker as heeft twee waarden, namelijk de COP en buitentemperatuur lucht. En de onderste as laat de temperatuur van het water zien dat wordt geproduceerd.

SCOP Warmtepomp

Maar wat is dan een SCOP van een warmtepomp? De afkorting staat voor Seasonal Coefficient of Performance. Eigenlijk is het niets meer en niets minder dan een gemiddelde COP over een jaar, waarbij de seizoenen in een bepaalde regio zijn meegewogen.

De SCOP maakt het makkelijker om warmtepompen met elkaar te vergelijken en dan met name luchtwarmtepompen waarbij de seizoenen invloed hebben op het rendement. Wanneer het kouder is moet een warmtepomp immers harder werken en daalt de COP, dit zoals hierboven beschreven.

Om de SCOP van een lucht/water warmtepomp te berekenen wordt er in een bepaalde regio, zoals bijvoorbeeld regio Utrecht (of een ander deel van Europa), van alle COP waarden in een heel jaar het gemiddelde genomen. Dit wordt dan gedaan bij meerdere afgiftetemperaturen in stapjes van 5˚C. Dan weet u van die warmtepomp wat het SCOP is bij het produceren van 30˚C water, 35˚C, 40˚C, 45˚C enzovoorts.

De SCOP van een warmtepomp ligt in Scandinavië lager dan in Spanje, omdat het daar kouder is. Daarnaast kan het afgiftesysteem, zoals radiatoren of vloerverwarming, invloed hebben op de SCOP. Daarover in het volgende hoofdstuk meer.

Bij moderne luchtwarmtepompen in Nederland, is de SCOP zo’n 5,2 bij een afgiftetemperatuur van 35˚C.

COP en SCOP - Radiatoren of Vloerverwarming?

Het warmteafgiftesysteem, zoals radiatoren of vloerverwarming, heeft weldegelijk invloed op de COP en SCOP. Deze waarden zijn namelijk afhankelijk van de temperatuur van het water dat gemaakt wordt.

Een traditionele radiator is een zogenaamde hoog temperatuur verwarming. Voor een goede werking van de radiatoren, moet het water dat er doorheen stroomt tussen de 60˚C en 80˚C zijn. De radiator neemt de temperatuur van het water over en alleen vanaf deze temperatuur treedt er convectiewerking op. Dit houdt in dat de lucht opstijgt en in de ruimte gaat circuleren, waardoor er steeds lucht langs de radiator komt om zo de hele ruimte van warmte te voorzien. Indien dit niet gebeurt, ervaart men alleen stralingswarmte.

Vloerverwarming is zogenaamde laag temperatuur verwarming. Doordat de verwarmde oppervlakte veel groter is dan bij radiatoren, wordt de ruimte gelijkmatiger verwarmd. De temperatuur van het water die door de vloerverwarming stroomt is tussen de 20 en 35˚C, een stuk minder warm dan bij radiatoren. Een goede isolatie is bij laagtemperatuurverwarming wel een vereiste.

Vloerverwarming COP Lager

Doordat het water bij vloerverwarming minder hoog verwarmd hoeft te worden, kan de warmtepomp minder hard te werken. Dit resulteert in een hogere COP en SCOP. Laag temperatuurverwarming is dus aan te bevelen, omdat de warmtepomp dan minder elektriciteit verbruikt. Er bestaan overigens ook laag temperatuur radiatoren. Daarnaast kunnen traditionele radiatoren (mits geschikt qua dikte) worden voorzien van een Climatebooster, propellers onder de radiatoren, waarmee de afgiftetemperatuur tot wel 15˚C kan worden verlaagd. Het leidingwerk hier naartoe dient dan voldoende groot te zijn qua diameter om de grotere hoeveelheid water die nodig is hier naartoe te kunnen brengen.

Warmtepompen met Elkaar Vergelijken

In Europa ligt de meetmethode voor het berekenen van de COP vast als norm NEN14511 en NEN14825 bij Eurovent. Hierdoor zijn warmtepompen met elkaar te vergelijken. Maar toch kan het voorkomen dat de COP niet het complete beeld geeft.

Wanneer de peak load value (maximale waarde) van de warmtepomp is opgegeven, is dat de maximaal te leveren capaciteit waarbij er geen enkele aftrek is voor de omstandigheden waarin de warmtepomp draait.

Integrated value (geïntegreerde of gewogen waarde) is de waarde waarbij er rekening wordt gehouden met o.a. het warmteverlies tijdens het ontdooien van de lucht warmtepomp. Dit zijn werkelijke praktijkwaarden en is het daadwerkelijk geleverde vermogen bij opgegeven condities. Het buitendeel van de warmtepomp kan aanvriezen, vooral wanneer het buiten tussen de -2 en 5°C is. Eens in de zoveel tijd wordt het verwarmingsproces automatisch omgekeerd, om zo het buitendeel te ontdooien.

Dat betekent dat de integrated value een veel eerlijker beeld geeft over hoeveel een warmtepomp daadwerkelijk verbruikt. Lang niet elke fabrikant geeft deze waarde op.

Deellast en Vollast

Stel, u kunt kiezen tussen twee warmtepompen. De eerste scoort qua COP beter bij -10˚C (vollast) maar slechter bij 7˚C (deellast) buitentemperatuur. De tweede scoort qua COP precies andersom, dus slechter bij -10˚C maar beter bij 7˚C buitentemperatuur. Welke zou u kiezen?

De warmtepomp die wij u zouden aanbevelen, is de warmtepomp die het beste rendement heeft bij de temperatuur die het meeste voorkomt. In Nederland is dat de tweede warmtepomp.

De eerste warmtepomp zal zwaarder zijn uitgevoerd om betere rendementen te halen bij lagere buitentemperaturen, bij vollast. Maar bij deellast zitten de zwaardere onderdelen juist in de weg (denk aan een grotere pomp/ventilator), waardoor deze warmtepomp meer verbruikt.

Vaak komt u daarom met een iets te kleine warmtepomp beter weg dan met een te grote warmtepomp. Ten eerste is het verbruik in de meeste gevallen lager, wat het onder aan de streep de zuinigste maakt. Daarnaast is de aanschaf ook lager. Een iets lagere COP bij vollast (strenge vorst) moet u dan op de koop toenemen. In uitzonderlijk koude gevallen en een klein geselecteerde warmtepomp, kan er gebruik worden gemaakt van een elektrisch back-up element dat alleen dan zorgt voor voldoende warmte. Ja, het elektriciteitsverbruik is dan kortstondig hoog. En ja, de rest van de tijd is het elektriciteitsverbruik juist veel lager.

COP Tapwater

In bijna alle gevallen, is de COP van tapwater anders dan de COP van de ruimteverwarming. Dat heeft te maken met het temperatuurverschil van de twee.

Het opwarmen van water met een warmtepomp kost meer tijd dan met een Cv-ketel (omdat deze vaak een lager vermogen heeft). Om te voorkomen dat u onder een koude douche staat wordt er een voorraad warm water gemaakt. Doorgaans is de temperatuur van het water in het buffervat 55˚C. Eens in de zoveel tijd wordt het water in het buffervat extra verwarmd, om legionellavorming te voorkomen.

Het water voor de ruimteverwarming is bij vloerverwarming 35˚C, minder warm dan het warme tapwater dus. In dat geval is de COP voor het tapwater lager dan het water voor de vloerverwarming.

Bij hoog temperatuur verwarming, is de COP van het tapwater juist hoger dan het water voor de radiatoren, die tussen de 60 en 80˚C water nodig hebben.

COP Aardwarmtepomp

Bij een aardwarmtepomp wordt er warmte onttrokken uit water. De warmtebron kan de grond zijn, oppervlaktewater of een waterbron onder de grond. Er wordt daarom ook vaak gesproken over een grondwarmtepomp, grondgebonden warmtepomp of bodemwarmte. Dit is allemaal hetzelfde.

Wanneer de warmtebron de grond is, loopt hier een gesloten circuit leidingen door met een mengsel van water en antivriesmiddel. Het watermengsel neemt de temperatuur over van de bron. Vervolgens wordt het verwarmde watermengsel langs de warmtepomp gepompt, die onttrekt er warmte uit en de warmtepomp waardeert de temperatuur op tot een bruikbaar niveau. Het koudere retourwater wordt terug de bron in gepompt, door de bron weer opgewarmd en dan is het cirkeltje rond. Bij een waterbron onder de grond en bij oppervlaktewater werkt dit net zo, of er kan gebruik gemaakt worden van een open bron. Dan is er een open haal- en retourleiding.

De temperatuur van een bron in de grond is constanter dan de buitenlucht. Dat betekent dat er minder seizoenschommelingen zijn bij een aardwarmtepomp ten opzichte van een luchtwarmtepomp. De SCOP is daarom bij een aardwarmtepomp niet van belang. Een grondgebonden warmtepomp heeft over het algemeen 0,5 tot 1 COP punt meer dan een luchtwarmtepomp. Bij hogere buitentemperaturen is de luchtwarmtepomp juist weer in het voordeel.

Luchtwarmtepomp of Aardwarmtepomp?

Als we deze verschillen in perspectief bekijken, ontstaat het volgende beeld. Het gemiddelde jaarlijkse gasverbruik van een doorsnee woning bedraagt ongeveer 1600 m3. Daarvan wordt gemiddeld 400 m3 gebruikt voor warm tapwater en 1200 m3 voor het verwarmen van de woning. In moderne, beter geïsoleerde woningen die voldoen aan strengere EPC-eisen, ligt het gemiddelde verbruik op 800 m3 gas per jaar. Hierbij wordt nog steeds 400 m3 gebruikt voor het verwarmen van tapwater en slechts 400 m3 voor het verwarmen van de woning. Met een lager energieverbruik valt er dus minder te besparen met een warmtepomp. Dit betekent dat het terugverdienen van 1 COP-punt minder haalbaar is in een moderne woning.

Ongeveer tien jaar geleden waren de COP's van lucht/water warmtepompen niet zo efficiënt als nu het geval is, waardoor de rendementen aanzienlijk lager waren dan die van grondgebonden warmtepompen. Tegenwoordig wordt onder andere slim gebruikgemaakt van invertercompressoren en elektronische expansieventielen, waardoor het rendement bijna vergelijkbaar is met dat van grondgebonden warmtepompen. Bij -10˚C is er nu voldoende verwarmingscapaciteit, wat vroeger niet altijd het geval was.

Financieel gezien is een grondgebonden warmtepomp € 3.000,- tot € 5.000,- duurder dan een lucht/water warmtepomp vanwege de benodigde bronaanleg. De besparing met een grondgebonden warmtepomp ten opzichte van een luchtwarmtepomp, dankzij een iets betere COP, bedraagt gemiddeld € 60,- per jaar. De terugverdientijd is daarmee onrealistisch lang; het duurt minimaal 50 jaar (3000/60 = 50 jaar) om de investering in een grondwarmtepomp terug te verdienen ten opzichte van een luchtwarmtepomp. Een beter alternatief is om het geld niet in de grond te investeren, maar op het dak te leggen. Door hetzelfde bedrag te besteden aan zonnepanelen, kunt u het verbruik van de lucht/water warmtepomp compenseren en genieten van gratis verwarming en koeling. Meer informatie is te vinden op de pagina over luchtwarmtepompen of aardwarmtepompen.

Omslagpunt COP versus Cv-ketel op gas

Een warmtepomp wordt aangedreven door elektriciteit (kosten voor particulieren of kleinverbruik: 1 kWh, € 0,214), terwijl een CV-ketel op gas werkt (1 m3, € 0,66). Hierbij vergelijken we eigenlijk appels met peren. Om een eerlijke vergelijking te maken, hebben we berekend dat er 9,7 kWh aan energie zit in een kubieke meter (m3) gas. Hiermee kunnen we het prijsverschil bepalen. Elektriciteit kost op dit moment € 0,214 per kWh, terwijl gas € 0,66 / 9,77 = € 0,068 per kWh kost. Dus, gas is aanzienlijk voordeliger dan elektriciteit! Desalniettemin verbruikt een warmtepomp veel minder elektriciteit dan een gasgestookte CV-ketel. De vraag is nu: wat moet de COP zijn om goedkoper te zijn dan gas?

Als de COP beter is dan 2,83, is een warmtepomp goedkoper dan een CV-ketel op gas. Met een SCOP van 5,2 bij een afgiftetemperatuur van 35˚C, is dit doel ruimschoots haalbaar. Sterker nog, dit leidt tot aanzienlijke besparingen met een warmtepomp. In het geval van zonnepanelen wekt u de benodigde elektriciteit voor de warmtepomp zelf op, wat uiteraard invloed heeft op de terugverdientijd, vooral wanneer het gasverbruik hoog is.

Financiële Besparing Duurzaam Conclusie

De COP geeft inzicht in het verbruik van een warmtepomp; hoe hoger het getal, hoe minder elektriciteit de warmtepomp verbruikt. Toch kan de COP een vertekend beeld geven, vooral bij een luchtwarmtepomp, omdat de omstandigheden allesbepalend zijn. Een SCOP is daarom nauwkeuriger, omdat dit een gewogen gemiddelde is over een heel jaar. Wanneer de SCOP wordt uitgedrukt als geïntegreerde waarde, worden alle variabelen meegenomen en is de uitkomst het meest waarheidsgetrouw. Ondanks dat gas goedkoper is per kWh dan elektriciteit, blijkt een warmtepomp vanwege zijn zuinigheid nog steeds voordeliger in verbruik. De betere warmtepompen hebben een SCOP van 5,2.