Richard Mooi30 aug. 2024Laatste update: 08 jul. 2025DelenOpslaan
Hoe haal je het hoogste rendement uit een warmtepomp tijdens het opwarmen van de boiler? Dat doe je door de spiraal zo laag mogelijk in de warmwateropslag te plaatsen en niet door te laten lopen tot helemaal naar boven. En dan liefst een dubbele spiraal te gebruiken, om toch voldoende afgevende oppervlakte te realiseren. Het lukte Duklitech om zo’n efficiënte boiler te ontwikkelen.
Wat is een goede boiler voor een warmtepomp? Het antwoord is meestal: een boiler met een spiraal met een zo groot mogelijke warmteafgevende oppervlakte waar het warme cv-water doorheen stroomt. En liefst helemaal van boven naar beneden, zodat het drinkwater goed om de spiraal kan opstijgen. Fout, zegt Rimme van der Ree van adviesbureau Klimaatexpert, dat sinds januari dit jaar onder de naam Duklitech componenten voor duurzame techniek aan installateurs levert.
Grens tussen warm en koud
Waarom een spiraal helemaal tot bovenin niet goed is voor de efficiency van een warmtepomp, verduidelijkt Van der Ree aan de hand van plaatjes. Zie figuur 1 en 2, hieronder. “We gaan uit van een boiler die bijna volledig is gevuld met warm water van 53 °C”, vertelt Van der Ree. “Na een flinke douchebeurt is hij voor bijna de helft thermisch leeg. Onderin is er koud leidingwater van 10 °C ingestroomd, terwijl de bovenste helft nog tapwater van 53 °C bevat. De meeste boilers bouwen een keurige gelaagdheid op.” Er is een scherpe grens tussen het warme en koude leidingwater.
Tapwater verwarmt warmtepomp
Wat gebeurt er nu als de warmtepomp gaat draaien om de boiler weer op te warmen? Uit de spiraal onderin komt systeemwater van ongeveer 20 °C. De warmtepomp draait op een delta-T van maximaal 10 K. Het verwarmingswater – in eerste instantie van maximaal 30 °C – wordt door de circulatiepomp van de warmtepomp van boven naar beneden door de spiraal gepompt. Maar in het voorbeeld hierboven is het tapwater bovenin nog zo’n 53 °C graden, zelfs tot halverwege de boiler. Het gevolg is dat niet de warmtepomp het tapwater opwarmt, maar precies andersom.
‘Beter kortere spiraal’
Van der Ree: “Je tapwater verwarmt het cv-water. De spiraal die meestal een warmteafgevende oppervlakte heeft van zo’n 2 m² functioneert hierdoor de eerste meter helemaal niet als afgiftebron, maar neemt juist warmte op uit het warme tapwater. Pas de onderste m² geeft warmte af aan het tapwater. Kortom, de helft van de spiraal is nutteloos.” Zonde, vindt hij. “Je had net zo goed een kortere spiraal onderin kunnen plaatsen.”
Andere specificaties
Ondanks deze opmerkelijke constatering loopt bij het merendeel van de losse boilers bij warmtepompen de spiraal helemaal van boven naar beneden. Het gevoel dat hier iets niet klopt, heeft Van der Ree al een jaar of zes. Hij kon boilerfabrikanten er niet toe zetten om het systeem aan te passen, dus een afgiftespiraal met voldoende oppervlakte, zo’n 2 m², zo laag mogelijk in de boiler te monteren. Pas deze winter was een Europese fabrikant bereid om een boiler volgens de specificaties van Van der Ree in elkaar te zetten.
Verbeterde COP
In het eigen testcentrum van Klimaatexpert in Deventer werd volgens de Europese testnorm EN16147 de efficiency van de boiler gemeten, in combinatie met een lucht/water-monoblockwarmtepomp. Bij een standaard A-label boiler komt de COP bij +7 °C buitentemperatuur uit op ongeveer 2,0, vertelt Van der Ree. Maar onder dezelfde testcondities – de buitenunit van de lucht/water-warmtepomp staat in een koelcel die permanent op 7 °C wordt gehouden – scoorde de nieuwe boiler met twee spiralen onderin een COP van 2,6. “Dat is een verbetering van 30 procent.”
Twee spiralen
Opmerkelijk is dat de boiler onderin niet één spiraal bevat, maar twee. Van der Ree heeft daar bewust voor gekozen om met een kleine diameter de warmteoverdracht zo groot mogelijk te maken. Dat leverde de producent nog wel wat hoofdbrekens op. Hoe krijg je de spiralen zo opgerold dat ze beide onder in de boiler passen en dat de waterflow over beide spiralen gelijk is? Als materiaal is gekozen voor het meest hoogwaardige rvs, duplex 2205. Ook de fabrikant van de boiler vond de sterk gestegen efficiency van de warmtepomp schokkend.
Plaats van elektrisch element
De plaats van het elektrisch verwarmingselement, voor zover nog aanwezig, is ook een aandachtspunt, stelt Van der Ree. “Zit het element midden in de boiler, dan zal de temperatuur onder in de boiler nooit hoog genoeg worden om de legionellabacterie te elimineren. Daarvoor moet het elektrisch element echt onder in de boiler zitten.” Op die manier kan de boiler ook goed als warmte-accu dienen, als de salderingsregeling in 2027 waarschijnlijk verdwijnt. “Het is dan een prima thermische accu. Doordat het elektrisch element onder in de boiler zit, kan de gehele boiler worden gebruikt.”
Klaar voor marktintroductie
Nu de praktijktesten verrassend goede resultaten hebben opgeleverd, vindt Duklitech het tijd voor de marktintroductie. De producent van de boiler heeft de techniek om twee spiralen onder in de boiler te stoppen onder de knie. Niets staat massaproductie nog in de weg, zegt Van der Ree. Duklitech richt zich met name op installateurs die de besparing bij eindgebruikers willen en kunnen uitleggen. De boiler is zo’n driehonderd euro duurder dan een traditionele, maar heeft een terugverdientijd van zo’n twee jaar. De offerte zal dus wel iets hoger uitvallen. “Je moet het wel willen vertellen”. De boiler is leverbaar in varianten van 200, 300, 500 en 740 liter. Het energielabel is A. “Ook daar zit al een stukje energiewinst in.”
Meeste winst bij tapwater
De reden dat Van der Ree deze boiler ontwikkelde, zit ‘m in het relatief hoge verbruik voor tapwater. In goed geïsoleerde woningen is het elektriciteitsverbruik van de warmtepomp voor ruimteverwarming (veel) lager dan voor opwarming van tapwater. Door steeds betere isolatie wordt dat verschil steeds groter, terwijl het verbruik van warm tapwater niet verandert. Daarnaast draait de warmtepomp voor ruimteverwarming op een aanzienlijk hogere COP dan bij tapwaterbereiding. In een moderne woning verbruikt de warmtepomp zo’n 2.570 kWh aan elektriciteit: voor verwarming 850 kWh en voor tapwater 1720 kWh. “De energieconsumptie van de warmtepomp voor warm water is meer dan zestig procent van het totaalgebruik. Daarom loont het om het energiegebruik van de boiler terug te dringen”, besluit Van der Ree.
Warmteslot
De meetopstelling van Klimaatexpert in Deventer leverde nog enkele opmerkelijke resultaten op. Als de leidingen uit de boiler direct verticaal naar boven worden gemonteerd, ontstaat er thermosifonwerking. Warm water aan de buitenzijde van de buis koelt door convectie af en vloeit terug in de boiler, terwijl in het midden van de leiding warm water opstijgt. De impact op het standverlies van de boiler is enorm, zegt Van der Ree. “Als je bedenkt dat dit 24 uur per dag, 365 dagen per jaar plaatsvindt, heeft dit echt een impact op het energiegebruik en dus ook op de portemonnee.” De oplossing is eenvoudig. “Zowel de verwarmingaanvoer- en retourleidingen als de warmtapwaterleiding worden naar beneden afgebogen en vervolgens weer naar boven geleid. Op die manier ontstaat een warmteslot en stopt de thermosifonwerking.”
