Warmtepomp en hergebruik van warmte binnen een zwembad

Om circulair te worden moet zuiniger met de opgewekte energie worden omgesprongen. Zuinige installaties zijn immers kleiner in omvang en leggen daardoor minder beslag op schaarse grondstoffen (en op middelen!). In de vorige artikelen is in dit verband uitgebreid gewezen op het effect van thermische isolatie. Verder lijkt de warmtepomp een onmisbare schakel. Dat komt omdat het een soort van energieversterker is: er komt meer warmte uit dan dat je er instopt (meestal als elektriciteit).

Hoe werkt de warmtepomp?

Eerst een stukje begrip vooraf: Warmte verplaatst zich -net als water- van hoog naar laag: de bron moet een hogere temperatuur hebben dan de plaats waar je warmte nodig hebt.

warmtepomp als warmteversterker

Warmtepomp als warmteversterker: de blauwe energietoevoer is voldoende om alle processen gaande te houden

Een warmtepomp verpompt “warmte” echter van een laag naar een hogere temperatuur. Vergelijk het met de zwembadpomp die zwembadwater -letterlijk- uit de retourwater- verzamelkelder omhoog pompt, zodat het via een behandelingsinstallatie gereinigd en ontsmet naar het zwembad kan “terugstromen”.

De bekendste warmtepomp is een koelkast. Die pompt warmte uit de voedingswaren in de kast naar het zwarte rooster aan de achterzijde van de koelkast. De voedingswaren in de koelkast worden koud en het rooster aan de achterzijde wordt warm.
Belangrijk om te weten is dat een warmtepomp veel minder -elektrische- nodig heeft om warmte in temperatuur omhoog te pompen dan bijvoorbeeld een elektrische kachel of een gasketel:

  • Een elektrische kachel heeft een rendement van 100%: de hoeveelheid energie die je er als elekticiteit in stopt komt er 100% als warmte weer uit.
  • En gasketel haalt 90 voor een oude tot maximaal 107% (hoogrendements gasketel)
  • Het rendement van de warmtepomp is bijvoorbeeld wel 300 tot 600% (anders gezegd: de COP= 3 tot 6. Hij “vermenigvuldigt” de hoeveelheid elektrische energie die je erin stopt dus met een factor 3 tot 6!

Voor een warmtepomp is wel een warmtebron nodig. Dat kan de bodem zijn (grondwater of grond) maar omgevingslucht (afgezogen binnenlucht of buitenlucht) is ook geschikt. Hoe “hoger” de temperatuur van de bron, des te efficiënter kan de warmtebron de warmte naar een nog hogere temperatuur pompen. Bij een koelkast wordt warmte van 7 ºC naar een temperatuur van ca 45 ºC gepompt.

De omgeving als warmtebron voor gebouwverwarming

Voor een goed begrip is het nodig om te beseffen dat alle warmte in gebouw (een  zwembad) naar de -koudere- omgeving weglekt. De schil (buitenkant) is te vergelijken met een warme theemuts die de thee warm houdt: hoe dikker des te langer de thee warm blijft. Andersom werkt ook. Als het buiten warmer is lekt de warmte naar binnen. In zuidelijke landen is dit vaak het geval. De airco is daar is net zo gewoon als de cv-ketel hier. En laat die airco nou gewoon een warmtepomp zijn die warmte van binnen naar buiten pompt zodat het daar koeler wordt.

Kijken we naar de verwarmingsfunctie dan kan een warmtepomp dus gemakkelijk buitenlucht van 7 ºC  verwarmen en omzetten in cv-water van 35 ºC dat door een vloerverwarmingspiraal stroomt. Om zo 5 eenheden warmte in de vloer te stoppen heb je maar 1 eenheid elektriciteit nodig (COP=5). De 4 eenheden worden uit de buitenlucht gehaald (die inderdaad afkoelt).
Als de benodigde elektriciteit voor de warmtepomp verder groen is opgewekt heb je zomaar een circulaire verwarming van je zwembad. Ten opzichte van een gasketel voor 5 eenheden warmte voorkom je met een warmtepomp 4 delen warmte die anders uit de verbranding van aardgas moeten komen.

Aandachtspunten bij inzet van een warmtepomp

Een warmtepomp mag gezien worden als een veelbelovend alternatief van de aardgasketel. Inzet ervan vraagt echter wel specifieke kennis van het apparaat:

  • de temperatuursprong kan niet onbeperkt groot zijn (met aardgas naar temperaturen boven 500 ºC is geen probleem)
  • hoe groter de temperatuursprong hoe slechter het rendement (bij buitenlucht van 7 ºC  en cv-water van 55 ºC is de COP bijv. nog maar 3)
  • radiatoren doen het bij lage temperaturen niet goed meer: het grootste effect heb je met vloer- (en wand of plafond-) verwarming (lage temperatuur verwarming LTV).
  • douchewater maken (65 ºC) is met een warmtepomp mogelijk maar door de grote temperatuursprong “duur”
  • om helemaal circulair te zijn (100 % CO2-vrij) heb je groene stroom voor de warmtepomp nodig (zonnepanelen, windmolen). Heb je dit niet (“grijze stroom”) dan verduurzaam je natuurlijk wel een heel stuk (je voorkomt die “4 delen” warmte uit aardgas – zie hierboven). Je bent dan ca 60% CO2-vrij.

In een volgend artikel zal worden ingegaan op een paar grote “voordelen” die zwembaden hebben als ze voor verwarming gebruik gaan maken van een warmtepomp.

(Dit is het vijfde artikel in een serie over het circulaire zwembad en wordt vervolgd)


Foto:  vrij bewerkt pictogram van Energymatters.nl

bronnen:
Lees vorig artikel in de serie ” Het circulaire zwembad”`
Bekijk een plaatje van koelkast als voorbeeld van warmtepomp (warmteweetjes.nl)