Rendement van een warmtepomp in COP of SCOP?

COP is de Engelse afkorting voor ‘Coefficient Of Performance’, eenvoudig te vertalen als ‘prestatiecoëfficiënt’ of, eenvoudig gezegd, het ‘rendement’. Hoe hoger de COP, hoe hoger het rendement en dus hoe zuiniger de warmtepomp. In feite gaat het hier om het technisch rendement, want het gaat om de verbruikte energie. Het financieel rendement komt later in dit artikel aan bod. De COP is de verhouding tussen de geleverde energie, dat is de afgegeven warmte, en de gebruikte energie, namelijk elektriciteit. De formule waarmee de COP van de warmtepomp berekend wordt, is heel eenvoudig:

COP = Geleverde energie (warmte) / verbruikte energie (elektriciteit)

Een rekenvoorbeeld: een warmtepomp die 6 kWh warmte aflevert en daar maar 1 kWh aan elektriciteit voor nodig heeft, heeft dus een COP van 6, wat eigenlijk gelijkstaat aan een rendement van 600%. Belangrijk om daarbij te vermelden is dat die COP-waarde van de warmtepomp altijd geldt onder welbepaalde omstandigheden, namelijk bij een bepaalde temperatuur van de bron van de warmtepomp en van het cv-water in het afgiftesysteem.

Een warmtepomp haalt energie uit de omgeving, bijvoorbeeld de grond of de buitenlucht. Die energie benut ze voor de verwarming van een huis of een boilervat. Om dit voor elkaar te krijgen, maakt een warmtepomp gebruik van een koudemiddel, dat wordt rondgepompt en samengedrukt door een compressor. Om warmte aan de bron te onttrekken wordt aan de kant van de bron het koudemiddel kouder gemaakt dan de temperatuur van de bron zelf en zo wordt warmte uit de bron gehaald. Door de druk in de compressor wordt de koudemiddeltemperatuur verhoogd. Die hoge temperatuur wordt overgedragen aan het water in het afgiftesysteem dat de warmte afgeeft in huis, of aan het sanitair water in de boiler. De warmte-energie die zo uit de omgeving, de bron, wordt gehaald, kost niets. Er is alleen – betaalde – elektrische energie nodig voor de compressor. Zo komt het dat in bovenstaand voorbeeld met 1 kWh elektrische energie en met 5 kWh energie uit de bron, 6 kWh warmte wordt geleverd. Omdat die 5 kWh of meer uit de omgeving in feite ‘gratis’ is, kunt u bij een warmtepomp komen op rendementen tot boven de 600% (= COP van 6).

Nee, dat is niet zo, want de COP hangt van meerdere factoren af. De belangrijkste 2 invloeden op de COP zijn de gebruikte technieken en componenten in de warmtepomp enerzijds en twee temperaturen anderzijds: de temperatuur aan de bronkant en de temperatuur aan de afgiftekant van de warmtepomp. Daarom worden bij een warmtepomp vaak meerdere COP’s genoemd, om aan te geven wat bijvoorbeeld het rendement is bij een cv-temperatuur van 35 °C of van 45 °C. Om aan betrouwbare COP-waarden te komen, worden warmtepompen volgens gestandaardiseerde normen getest. In een laboratorium wordt hiervoor, onder vastgestelde brontemperaturen en afgiftetemperaturen, nauwkeurig gemeten hoeveel elektriciteit een warmtepomp gebruikt en hoeveel warmte ze levert. Kijk daarom altijd bij een opgegeven COP naar de bijhorende temperaturen. Als de COP van een warmtepomp bij dezelfde condities (o.a. dus dezelfde temperaturen) hoger is dan bij een andere warmtepomp, zijn het ontwerp van de warmtepomp en de gebruikte onderdelen beter dan de andere. Meestal is een kwalitatief betere warmtepomp ook iets duurder, maar u hebt dan wel een hoger rendement en dus een lagere energiefactuur gedurende de hele levensduur van de warmtepomp.

Bij één type warmtepomp worden vaak verschillende COP’s aangegeven. Over het algemeen geldt: hoe kleiner het verschil in temperatuur tussen de bron van de warmtepomp en het afgiftesysteem, hoe hoger de COP, het rendement. Dat is logisch: als de warmtepomp een temperatuur van de bron maar 25 °C moet verhogen in temperatuur, kost dat minder moeite dan dat ze haar 50 °C moet verhogen. U zult dus zien dat een COP bij een brontemperatuur van 0 °C en een cv-temperatuur van 35 °C hoger is dan bij dezelfde brontemperatuur, maar een cv-temperatuur van 45 °C. Het hoogste rendement, dus de hoogste COP, kunt u bij een warmtepomp halen bij een zo laag mogelijke cv-temperatuur. Daarom is het heel gunstig om een warmtepomp te combineren met vloerverwarming, lagetemperatuurradiatoren of ventiloconvectoren. Wanneer uw woning enkel voorzien is van radiatoren, is een warmtepomp ook vaak mogelijk. Er moet dan wel goed gekeken worden of de maximale cv-temperatuur niet te hoog wordt, bijvoorbeeld boven de 50 °C, anders wordt het rendement te laag. Eventueel kunnen enkele radiatoren vervangen worden door grotere die op lagere temperatuur kunnen werken. Op de markt vindt u ook zogenaamde radiatorventilatoren, die u onder de radiatoren kunt plaatsen, waardoor u met een lagere cv-temperatuur een hoger vermogen kunt bekomen. Bij vloerverwarming kunt u het beste kijken naar de COP bij een cv-temperatuur van 35 °C en bij een systeem met radiatoren bijvoorbeeld van 45 °C. Ieder huis is uniek, dus het is per situatie verschillend hoe hoog het rendement in de praktijk precies zal zijn.

Een vergelijk met het rendement van een cv-ketel is iets ingewikkelder, omdat een cv-ketel gebruik maakt van gas of stookolie in plaats van elektriciteit. We leggen u in een paar stappen uit hoe u dit toch kunt vergelijken.

Het rendement van een cv-ketel zelf

Het rendement van een stookketel kunt u met dezelfde formule bepalen. Er wordt dan gekeken naar de energie die erin gaat, in dit geval gas in plaats van elektriciteit. Bij een cv-ketel wordt er overigens alleen van rendement gesproken, niet van COP.

Rendement (COP) = Geleverde energie (warmte) / verbruikte energie (gas)

Omdat er altijd wat warmte verloren gaat door de schoorsteen, is het rendement van een cv-ketel nooit 100%. Bij een moderne HR-ketel is dit ongeveer 95%. Waarom staat er dan bij een ketel wel eens een rendement van 105% genoteerd? Dat is omdat men het condenseren van rookgassen apart meetelt. Als u de warme rookgassen in de wisselaar bij een lage temperatuur laat condenseren, komt er in theorie 10% extra energie vrij, dat men dus optelt bij de 95% van de pure verbranding: 95% + 10% = 105%. Om de volledige 10% extra energie te krijgen, moet de cv-aanvoertemperatuur ca. 35 °C zijn, wat in de praktijk maar beperkt voorkomt.

Het rendement van een cv-ketel vergelijken met dat van een warmtepomp

Stel dat we een warmtepomp hebben met een COP van 5 en een gasketel van 107%, hoe kunt u dan vergelijken welk van de twee energiezuiniger is? Technisch gezien kunt u eigenlijk alleen het verbruik van een warmtepomp met dat van een andere warmtepomp vergelijken en dat van een cv-ketel met een andere cv-ketel. Anders is het een vergelijking tussen appels en peren. Dat komt omdat aardgas als bron simpelweg anders is dan elektriciteit. Wat wél kan, is de kosten vergelijken: wat kost eenzelfde hoeveelheid geleverde energie met een warmtepomp en met een cv-ketel?

Voor een goede vergelijking, moeten we de cv-temperaturen van beide systemen op ca. 35 °C aanvoertemperatuur nemen. Hoewel een cv-ketel meestal (veel) hogere temperaturen levert, is dat voor een technisch vergelijk het eerlijkste. Als u het condenseren van aardgas meetelt, moet gerekend worden met de calorische bovenwaarde van aardgas: het verbranden van 1 m3 aardgas levert 35,17 MJ op, dat is gelijk aan 9,76 kWh. Als u dus 1 m3 gas verbrandt komt er 9,76 kWh warmte vrij. Als u bij een HR-ketel rekent met enige verliezen, bijv. van 5%, blijf er 0,95 x 9,76 = 9,27 kWh aan nuttige warmte over.
Op het moment van schrijven kost gas in België gemiddeld 5,621 eurocent per kWh. Met 5% verlies van de ketel kost het gas dus 5,90 eurocent per kWh geleverde warmte. Als bij een warmtepomp, met een COP van 5, met behulp van 1 kWh elektrische energie, 5 kWh warmte wordt geproduceerd, ziet de som er als volgt uit: Als 1 kWh elektriciteit in België € 0,25 kost (gemiddelde november 2023), is de prijs van geleverde kWh warmte € 0,25 / 5 = € 0,05 per kWh. Een warmtepomp met een COP van 5 kan dus voordeliger verwarmen dan een gasketel.
U zult zich afvragen: niet iedere warmtepomp heeft toch een COP van 5, hoe zit het dan met het omslagpunt? Bij welke COP wordt een warmtepomp voordeliger dan een cv-ketel?
Met een stroomprijs van € 0,25/kWh en een gasprijs van € 0,059/kWh wordt het financiële omslagpunt als volgt: € 0,25/0,059 = 4,2. Dus als de COP van een warmtepomp hoger is dan 4,2, is het financieel voordeliger om te verwarmen met een warmtepomp dan met een gasketel.

Bovenstaande berekening is een momentopname, afhankelijk van de schommelende prijzen van gas en elektriciteit. Als de gasprijs sterker stijgt dan de stroomprijs, zal het omslagpunt nog lager liggen. Ook belangrijk om te melden: gas kunt u nooit zelf opwekken, elektriciteit wel, met pv-panelen. Op de momenten dat u genoeg zelf opgewekte stroom hebt voor uw warmtepomp, verwarmt ze uw huis gratis, en dat is onmogelijk bij een cv-ketel.

Invloed van isolatie op de COP

De isolatie van uw woning is niet direct van invloed op de COP. Het rendement van een warmtepomp is namelijk afhankelijk van de bron- en cv-temperatuur en dus niet van de isolatie van uw huis. De isolatie is heeft wel invloed op het werkelijk verbruik van uw warmtepomp. Hoe minder goed een huis namelijk is geïsoleerd, hoe hoger de benodigde cv-temperatuur en dus ook het benodigde vermogen van een warmtepomp, en hoe meer energie ze zal verbruiken. Als de isolatie van een woning verbeterd of goed is, kunt u meestal een kleinere warmtepomp installeren en met lagere temperaturen verwarmen, bijvoorbeeld met vloerverwarming. Het is ook niet altijd gezegd dat een (zeer) goed geïsoleerd huis altijd een geschikte cv-installatie heeft voor een warmtepomp. Als er in zo’n huis namelijk kleine radiatoren zijn geplaatst, die in de winter net genoeg warmte leveren bij een cv-temperatuur van 80 graden, is dit weer ongunstig voor toepassing van een warmtepomp. Kortom, bij de toepassing van een warmtepomp is het belangrijk om het hele plaatje goed te bekijken, zowel de woningisolatie, het benodigde vermogen van de warmtepomp (het aantal kW) en het cv-afgiftesysteem.

En wat is dan SCOP?

De COP wordt bepaald bij een vaste bron- en afgiftetemperatuur. Met deze COP-waarden kunt u heel goed warmtepompen onderling vergelijken. In de praktijk werkt een warmtepomp echter nooit precies met dezelfde bron- en cv-temperaturen, waardoor zo’n COP-getal het ‘theoretisch’ rendement aangeeft, maar geen precieze indicatie geeft over het rendement in de realiteit. Omdat de cv-temperatuur en de brontemperatuur, bijvoorbeeld bij lucht/water warmtepompen, variëren gedurende het stookseizoen, heeft men de SCOP bedacht.

De SCOP is de ‘Seasonal Coefficient of Performance’ of ‘seizoensprestatiecoëfficiënt’. In feite hetzelfde als de COP, maar dan met de temperatuurinvloed van een seizoen erin verwerkt, waardoor er een soort gemiddelde COP over een jaar en op een bepaalde plek in Europa wordt weergegeven. Omdat de winters in Europa sterk verschillen, heeft men Europa verdeeld in 3 klimaatzones: het koude, het warme en het gemiddelde klimaat. Op de energielabels van de warmtepompen kunt u zien welk deel van Europa in welke klimaatzone valt.

België valt in het ‘gemiddelde klimaat’. In de norm en berekening die ervoor wordt gebruikt, is het stookseizoen opgedeeld in korte tijdvakken, waarbij er een aantal midden in de winter vallen die erg koud zijn, bijvoorbeeld -7 °C, maar er ook tijdvakken in het voor- en naseizoen zijn die niet zo koud zijn, bijvoorbeeld +7 °C. Bij opgave van de SCOP wordt het deel van Europa genoemd waarvoor hij geldt en daarbij de cv-aanvoertemperatuur die bij het gekozen afgiftesysteem hoort. Als u in België kiest voor vloerverwarming, kunt u het beste kijken naar de opgegeven SCOP gemiddeld klimaat bij 35 °C. Er wordt ook een SCOP opgegeven bij een tweede standaard temperatuur, van 55 °C. Die is eerder van tel als u met radiatoren verwarmt.

Factoren die de (S)COP beïnvloede

• De warmtepomp zelf. Hoe beter de warmtepomp is ontwikkeld, hoe hoger de (S)COP.
• Het verschil tussen bron- en cv-temperatuur: hoe kleiner het verschil, hoe hoger de (S)COP. Het is dus van belang om bij een warmtepomp de juiste afstemming tussen bron- en cv-afgiftesysteem te maken.
• Het type bron: als de bron een hogere temperatuur levert, bijvoorbeeld bij een bron in de grond in vergelijking met de buitenlucht als bron (in de winter), zal dit positief zijn voor de SCOP.
• Het type cv-systeem: als de warmtepomp op vloerverwarming, lagetemperatuurradiatoren of ventiloconvectoren wordt aangesloten, zorgt de lagere cv-temperatuur voor een hogere SCOP dan bij radiatoren waarbij vaak een hogere cv-aanvoertemperatuur nodig is, en de SCOP dus lager is.
• Als u warm water maakt met een warmtepomp, is de benodigde temperatuur hoger en is het moeilijker om een hoge SCOP te bekomen. Er zijn echter speciale warmtepompen voor sanitair warm water alleen ontwikkeld, namelijk warmtepompboilers, die met de buitenlucht of ventilatielucht als bron nog een fraaie COP halen van 3,8.
• Ook het juiste onderhoud en een goede regeling spelen mee. Het is belangrijk om regelmatig onderhoud of controle te laten uitvoeren. Vervuilde filters kunnen een SCOP bijvoorbeeld negatief beïnvloeden. Als gebruiker van een warmtepomp kunt u deze, bijvoorbeeld bij een ventilatielucht/water warmtepomp ook zelf in de gaten houden en op tijd vervangen.

Hoe weet ik hoeveel mijn geleverde en verbruikte energie is?

Als een warmtepomp is geplaatst, kunt u een aparte energiemeter plaatsen voor de geleverde energie (warmte) en een voor de verbruikte energie (elektriciteit). Als ze zijn geplaatst, is het mogelijk om precies te kijken hoe het zit met de energiestromen. Omdat warmtepompen vaak een combifunctie hebben, moet dit wel gesplitst worden in gebruik voor warm water en gebruik voor centrale verwarming. Voor de nauwkeurigheid en de gebruikte voltages bij een warmtepomp (vaak 3 x 400 V) zijn dit niet de huis-tuin-en-keuken-metertjes die bij bouwhandels te koop zijn, maar professionele meters. In BEN-woningen (bijna-energieneutraal) worden deze meters bijvoorbeeld toegepast[SD1] . Als u eerst geen warmtepomp had en ze later in uw woning is geïnstalleerd, zou u kunnen kijken naar het elektriciteitsverbruik voor- en nadat u de warmtepomp heeft gekocht, om een indicatie te krijgen van de verbruikte elektrische energie.