Bij de bouw van een huis zijn er diverse manieren om het huis te isoleren en verwarmen. In deze blog hebben we de kosten van diverse alternatieven op een rij gezet en blijkt dat de keuze voor een warmtepomp aantrekkelijk wordt naarmate de energie prijzen stijgen. Vaak worden met een warmtepomp ook zonnepanelen geplaatst. In deze blog laten we zien dat het ook zonder kan.
Onder het motto voorkomen is beter dan genezen gaan we in het eerste deel van deze blog bekijken hoe we met lage kosten een huis zo goed mogelijk kunnen isoleren. Bij passief huizen is dat isoleren in extreme mate doorgevoerd en koelt het huis nauwelijks meer af. Je hebt dan het verwarmingssysteem alleen nog maar nodig voor het verwarmen van drinkwater. Voor huizen die minder goed geïsoleerd zijn gaan we in het tweede deel kijken we hoe je die tegen zo laag mogelijke kosten warm kunt houden.
1. Isolatie:
Isoleren tegen zo laag mogelijke kosten betekent dat we gaan isoleren met het materiaal dat per vierkante meter en eenheid van warmteweerstand (Rc) het minste kost. Warmte weerstand geeft aan hoe goed een materiaal weerstand biedt tegen het weglekken van warmte. Hoe slechter de warmteweerstand hoe dikker het materiaal moet zijn, om toch dezelfde weerstand te bieden tegen het weglekken van warmte. Hoe dik het materiaal is om een warmteweerstand van Rc=1 te halen wordt aangegeven door de lambda(λ) waarde van het materiaal. Voor een warmteweerstand van Rc=1 zijn de kosten van:
- Aerogel bluedec (isolatie materiaal in opkomst) circa 35€/m2 ( λ=0,016m)
- Resol hardschuim (Kingspan Kooltherm) circa 6,5€/m² ( λ=0,020m)
- PIR (Unilin/Kingspan Therma 5€/m2 (λ=0,023m)
- Steenwol (Rockwool) kost maar 4€/m² (λ=0,033m)
- Isolatiebeton / schuimbeton 16€/m² (λ=0,1m)
- EPS (Isobouw Slimfort Airpop) (λ=0,035m)
- XPS (λ=0,038m)
Aerogel isoleert het best en is bij een Rc van 1 maar 16 mm dik (λ=0,016m). Maar het is nogal duur dus praktisch is op dit moment alleen Resol hardschuim haalbaar. Ook vanwege de betere brandwerende eigenschappen t.o.v PIR is dit materiaal een goede keuze.
Om de huidige isolatienormen van de overheid te halen (EPC < 0,4) heb je in de praktijk voor de muren een Rc van circa 5 nodig dat betekend dat je met resol hardschuim een laag van d= Rc x λ = 5 x 2 = 10cm nodig hebt en met steenwol een laag van 16,5cm (5 x 3,3). Bij een spouwmuur gevuld met steenwol wordt de muur dus veel dikker. Met schuimbeton zou de muur zelfs 50cm dik worden.
Je zou kunnen zeggen waarom niet nog meer isoleren? Zeker bij nieuwbouw en als je lang in de woning blijft wonen verdien je die investering vanzelf weer terug. Dat heeft te maken met de ramen. Zelfs de nieuwste generatie vacuumglas heeft zulke lage isolatiewaardes (Rc=2) dat het niet veel zin heeft om de muren veel meer als Rc=6 te isoleren. De ramen werken dan voor warmte als een soort deur die open staat. Ook is vacuumglas heel duur terwijl driedubbele ramen weer 2x zo dik en zwaar zijn als dubbele ramen met alle complicaties van dien (kozijnen worden duurder, glas gaat door het zware gewicht makkelijker lek etc.). Daarom kiezen we vaak voor dubbel glas (Rc = 1,5) en voor de muren een Rc van 5. Mocht je toch voor een hogere isolatie waarde gaan (richting passief huis) neem dan zo min mogelijk beglazing op het noorden en als het dan toch echt moet op die kant driedubbele beglazing of vacuumglas.
2. Verwarming installaties:
Als het huis geïsoleerd is maar toch nog energie verliest, moeten we dat energieverlies door de ramen, wanden en het dak compenseren met een verwarmingssysteem. Dit verwarmen willen we natuurlijk tegen zo laag mogelijke kosten doen.
Als eerste stap bepalen we hoe zwaar het verwarmingssysteem moet zijn om het huis ook in de winter bij -10°C, warm te kunnen houden. Dit wordt gedaan middels een warmte verlies (transmissie) berekening. Maar we kunnen het ook met een ezelsbruggetje doen. Het ezelsbruggetje is dat voor EPC=0,4 woningen de maximale energiebehoefte (afgiftevermogen van het apparaat) bij -10°C, ca 40W x het totale vloeroppervlak is (bij huizen met WTW (balansventilatie) mag je zelfs met 32W rekenen). Dus voor onze woning met 250m2 woonoppervlak betekend dat 250×32=8kW. Uit gebruikers statistieken/gemiddelden is voor het Nederlandse klimaat vast gesteld dat een installatie circa 1650 ‘vollast uren’ per jaar nodig heeft om aan de 100% warmte behoefte te kunnen voldoen. Deze woning heeft dus een theoretisch jaarlijkse warmte behoefte van 1650 uur x 8 kW = 13200 kWh energie. Deze 13200 kWh is dus de benodigde jaarlijkse hoeveelheid energie die het verwarmingssysteem af zal geven aan de woning.
De vraag is nu hoe je die hoeveelheid energie het goedkoopst op kunt wekken. Er zijn oneindig veel mogelijkheden en combinaties om deze warmte op te wekken. Het kan met een:
- CV waarbij je huis opwarmt met gas
- Zonnecollectoren waarbij je het huis opwarmt m.b.v de zon
- Warmtepomp waarbij je met warmte uit de grond of de lucht je huis opwarmt
- Kachel of palletkachel, waarbij je huis opwarmt met het verbranden van hout
Warmtepompen zijn zo populair omdat een groot deel van de warmte voor je woning uit de grond/lucht wordt gehaald en er maar een klein deel uit het stopcontact komt. De stookkosten v.e. warmtepomp zijn dus laag maar door de hoge aanschafkosten verdien je pas na een aantal jaren je investering terug.
Voor een verwarming systeem met een warmtepomp bestaan er grofweg drie mogelijkheden:
- Monovalent. Dit is een verwarmingssysteem met alleen een warmtepomp zonder verdere verwarmings apparaten. Het is dus puur alleen de compressor die de woning verwarmt en tapwater bereid
- Mono energetisch. Dit is een warmtepomp met elektrisch element (gloeidraad) die de pomp helpt tijdens de koude dagen. De mate waarin de de warmtepomp voorziet in de totale energiebehoefte wordt de betafactor genoemd. Een monovalent systeem komt overeen met een betafactor van 1 mono energetisch systeem. Als de betafactor 0,9 is voorziet de pomp in 90% van de totale energiebehoefte. De compressor verbruikt net als het elektrisch element alleen stroom dus vandaar de term mono energetisch.
- Bivalent/hybride. Een warmtepomp met daarnaast een conventioneel systeem zoals een gas CV ketel. Dit systeem wordt wel eens toegepast bij renovatie als het huis nog niet zo goed geïsoleerd is. De gas CV warmt het huis op als het huis veel warmte verliest (buiten echt koud is)
Hieronder zullen we vier opties op totale kosten (totale kosten is investeringskosten plus stookkosten) per jaar met elkaar vergelijken. Allereerst de optie met een traditionele CV, als tweede de optie met een brine water warmtepomp als derde de optie met brine water warmtepomp ondersteund met een elektrisch element en als laatste de optie met een monovalent luchtwarmtepomp.
Optie A: HR++ CV ketel:
Allereerst heb je de investering in de ketel van 1500€ zelf die we eens in de 10 jaar moeten vervangen. De ketel kost dus per jaar 150€
Verder moet je vastrecht betalen voor de gasaansluiting dit is ongeveer 100€ per jaar
Voor warm tapwater heb je met een 5 persoonsgezin indicatief circa 4200kWh nodig. Samen met de 13200kWh voor het verwarmen van het huis hebben we (13200+4200)/9,7/0,9=1993m3 gas nodig. Gas kost circa 0,65€ per kuub dus dat wordt voor dit gezin per jaar 1295€.
De totale kosten van een CV ketel komt daarmee uit op 1545€ per jaar.
Optie B: Monovalent brinewater warmtepomp:
Een warmtepomp haalt m.b.v. een compressor warmte uit de grond en pompt die warmte het huis in. De COP van een warmtepomp bepaald hoe goed die pomp dat kan. Een pomp met een COP van 5 kan met 1kW stroom die de compressor verbruikt, 4kW uit de grond halen. (COP = opbrengst/kosten = (4+1)/1=5) Echter de COP van een pomp is temperatuur afhankelijk en haalt deze hoge COP alleen bij een brontemperatuur van 10 en 35 graden voor de vloerverwarming. In de winter als de vloerverwarming naar de 40 graden gaat en de bron naar de 5 graden wordt de COP van de pomp slechter. Voor het verhitten van een boiler (55 graden) zal de COP nog veel slechter worden. Daarom wordt er voor een warmtepomp ook wel eens gemiddelde waarde gegeven de seasonal COP of ook wel SCOP, die zo ronde 4,5 zal zijn voor de gemiddelde warmtepomp. Voor het verhitten van de boiler valt de COP terug naar circa 3.
In ons geval voor de 13200kWh en de 4200kWh warm tapwater wordt het geschat stroomverbruik jaarlijks op (13200/4,5 + 4200/3) = 4333kWh wat neerkomt op 4333*0,2=866€/jr
De investeringen voor een warmtepomp zijn aanzienlijk. Om de 13200kWh te kunnen leveren hebben we een warmtepomp van 13200/1650 vollast uren is 8kW nodig. Zo’n pomp kost circa 8500€ de boiler 3000€ en de bron 7000€. totaal dus 18500€. Als je dat in 10 jaar afschrijft kost dat je 1850€/jaar. Echter de bron gaat niet na 10 jaar kapot; je hoeft niet een nieuwe bron te slaan. Dus laten we die in 20 jaar afschrijven. Ook krijg je nog 2500€ subsidie (ISDE) Dat geeft dan 11500/10 + 7000/20 – 2500/10= 1250€. de totale kosten worden daarmee 2116/jaar.
In het algemeen wordt in een warmtepompsysteem ook nog een buffervat opgenomen om het pendelen van het systeem te voorkomen maar als je een groot deel van de woning niet naregeld (vloerverwarming als buffer gebruiken) kun je zonder buffervat.
Optie C: Mono energetisch brinewater warmtepomp Betafactor 0,7
Een warmtepomp met een beta factor van 0,7 heeft 70% vermogen (70% van 8kW= 5,6kW) van een monovalent warmtepomp. Uit de Béta factor tabel (ISSO Publicatie 72) blijkt dat bij een warmtepomp inzet van 70% vermogen (beta factor 0,7), 95% van de jaar energie behoefte (13200kWh) wordt gedekt door de warmtepomp.
Dit heeft ermee te maken dat op de meeste dagen het buiten niet -10 is en de 8kW uit de grond gehaald moet worden. Op die dagen zal vanwege het lagere vermogen van de pomp dus gewoon wat langer draaien. Als het buiten toch heel koud is springt het elektrisch element bij.
Dus 5% van de jaar energie behoefte (5% van 13200 = 660kWh) wordt verwarmd met het elektrisch element. De efficiency van een elektrisch element is 1 dus de totale stookkosten worden hiermee:
(0,95*13200/4,5 + 0,05 *13200 + 4200/3)=4846kWh wat neerkomt op 4846*0,2=970€/jr
Naast de lagere kosten (8000€ i.p.v. 8500€) voor een kleinere pomp zal zo’n kleinere pomp ook minder snel pendelen. In de zomer als het buiten bijna 20 graden is zal een grote pomp maar heel even aan hoeven te slaan om het huis weer warm te krijgen en dan snel weer uit gaan. Voor de levensduur van een compressor is dit erg nadelig. Als we een lichtere warmtepomp toepassen zal de compressor minder snel weer uit gaan en daarmee gaan we dit zogenoemde pendel gedrag tegen. Dit gedrag kan ook voorkomen worden met een buffer tank maar dit is een elegante manier om zonder buffervat toe te kunnen. Nog een voordeel is dat we minder (70% van het totaal in de monovalent situatie) meters hoeven te boren. De totale investeringskosten worden:
Dat geeft dan (8000+3000)/10 + 0,7*7000/20 – 2500/10= 1095€/jr. de totale kosten worden daarmee 2065€/jaar.
PS: Als groepen dicht kunnen zitten als gevolg van een naregeling en de warmtepomp zijn afgeleverde hoeveelheid warmte niet kan terug regelen (niet modulerend) zal de pomp gaan pendelen (even aan en dan meteen weer uit). Om dat te voorkomen wordt wel een buffertank toegepast. Maar omdat erin een betonvloer veel meer buffervermogen zit en een naregeling met LTV niet functioneert (het duurt heel lang voordat een temperatuurwijziging merkbaar wordt) is de beste oplossing een modulerende warmtepomp en het huis op een vaste temperatuur houden waardoor de buffertank plus bijbehorende extra CV waterpomp en naregeling achterwege kan blijven.
PS2: Ik heb voor een 12kW warmtepomp gekozen omdat ik bang was dat de pomp het wellicht niet aan zou kunnen omdat deze berekeningen misschien wel niet zouden kloppen of er toch minder goed geïsoleerd zou zijn als gedacht. Maar achteraf had ik ook wel voor een 6kW pomp kunnen gaan is mijn indruk nu. Het elektrisch element heeft nog nooit bij hoeven springen!
Optie D Monovalent lucht warmtepomp.
Een luchtwarmtepomp doet het in de winter slecht. De lucht is dan zo koud dat je er slecht nog warmte (lage COP) uit kunt halen. Vaak worden luchtwarmtepompen gecombineerd met zonnepanelen, maar die doen het in de winter ook slecht en is vanuit technisch oogpunt deze combinatie slecht te begrijpen. Subsidies (salderingsregeling) zijn waarschijnlijk de reden voor de populariteit van deze combinatie.
Echter je kunt een luchtwarmtepomp ook prima gebruiken zonder zonnepanelen. Je moet dan een wat zwaardere warmtepomp kopen om ook bij min 10 graden buitentemperatuur de boel nog warm te kunnen houden. Om 8kW te kunnen leveren bij -10 (NIBE specificeert voor de F1120-16 bij -7 en 45 aanvoertemperatuur een max afgegeven vermogen van 12kW) heb je een 16kW warmtepomp nodig.
Voor de woning is nog steeds 13200 kWh energie aan verwarming nodig. De lucht/water warmtepomp doet dit met een jaar COP van bvb 3,5 (NIBE specificeert voor de F1120-16 een SCOP van 5). Voor het verhitten van de boiler zal de COP hetzelfde kunnen zijn als van een bronwarmtepomp (3 dus). De stookkosten worden voor de lucht warmtepomp daarmee:
(13200/3,5 + 4200/3) =5171kWh wat neerkomt op 5171*0,2=1034€/jr
De investeringskosten voor een NIBE 16kW warmtepomp F2120-16=8250€. De binnen unit (VVM500) kost nog eens 5250€. De totaalkosten bij een afschrijving in 10 jaar:
1034 + (8250 + 5250 – 2500)/10=2134€/jr
Er zijn twee nadelen t.o.v. een bron warmtepomp. Als eerste de buitenunit die ruimte in beslag neemt en bromt. Verder kun je met een luchtwarmtepomp ook koelen maar is dat veel duurder als met een bron warmtepomp. De aarde is in de zomer circa 12 graden en dus kun je met dat bronwater prima je huis koelen. De lucht is echter in de zomer 25 tot 30 graden dus wil een lucht warmtepomp dan koelen moet hij dat actief doen (met compressor) wat relatief veel stroom kost.
De VVM binnen units van NIBE hebben een elektrisch element in zich om een mono energetische setup te maken. Een F2120-12 zou dan ook kunnen. Het vermogen van de F2120-12 is 8kW bij -10 en van de F2120-16 is het 11,5kW volgens NIBE zelf. De VVM320 heeft een echte 180l boiler, deVVM310 en VVM500 hebben een tapspiraal die door een CV buffervat worden gehaald. Daardoor heb je meteen een buffer bij deze binnen units.
Conclusie
Als we de kosten in tabelvorm zetten zien we dat t.o.v. CV ketels, warmtepompen lagere stookkosten hebben maar de investering en de totale kosten veel hoger zijn.
| Optie | Investering kosten/jaar | Stookkosten/jaar | Totale kosten/jaar |
|---|---|---|---|
| HR++ CV ketel | 250€ | 1993m3=1295€ | 1545€ |
| Monovalent brine water warmtepomp | 1250€ | 4333kWh=866€ | 2116€ |
| Mono energetisch 0,7 brine water warmtepomp | 1095€ | 4846kWh=970€ | 2065€ |
| Monovalent lucht warmtepomp | 1150€ | 5171kWh=1034€ | 2134€ |
Een warmtepomp verdien je dus op deze manier niet zomaar terug. Echter de resultaten zijn sterk afhankelijk van de energieprijzen! Zo is deze tabel gebaseerd op 0,65€/m3 voor gas en 0,20€/kWh voor stroom. Maar met de energieprijzen van april 2023 (1,95€/m3 voor gas en 0,55€/kWh voor stroom) worden de stookkosten van een HR Ketel 3986€/jr en van een monovalent brine water warmtepomp 2383€/jr. Met deze prijzen is de warmtepomp voordeliger!
Vanwege zijn efficiency (COP) heeft een warmtepomp maar 4333kWh energie nodig om de totaal benodigde 17400kWh op te wekken. De rest van de energie komt uit de grond/buitenlucht. Dit is veel beter als een CV, die alle energie met gas moet opwekken (1993m3 gas =17400kWh). Vanwege deze gratis energie, de “gratis” koeling en daarmee de lage maandelijkse stookkosten hebben we uiteindelijk voor een brine water warmtepomp gekozen (Een luchtwarmtepomp maakt herrie en kan ook niet gratis koelen. Koelen is actief en dus kostbaar). Ook de wens tot CO2 reductie en de sluiting van het Groningen gasveld helpen mee bij dit besluit.
NB: Het geschatte stroomverbruik van onze monovalent warmtepomp 4333kWh blijkt nu we aantal in ons huis wonen perfect overeen te komen met ons werkelijk stroomverbruik van circa 8000kWh/jr. Inderdaad verbruikt een gezin van 5 volgens het Nibud circa 4000kWh aan overige zaken(koken, wasmachine etc.)
NB: Let op dat als een warmtepomp is geïnstalleerd die niet pendelt (het is slecht voor de levensduur van de compressor als die telkens aan en weer uit gaat). Dat zal vooral in de zomer een probleem zijn. Hij gaat dan aan maar doordat de woning dan zo weinig warmte nodig heeft ook meteen weer uit gaan. Oplossing is een flink buffervat in het LTV circuit op te nemen of wat ook kan de warmtepomp onderdimensioneren, dus een warmtepomp van 0,8×11,5kW=9,2kW te kopen. In de wintermaanden verwarm je dan meer bij met stroom.
Voor de lengte van de gesloten bron geldt dat je elke meter ca 40W opleverd dus heb je 9200/40=230meter pijp nodig. Elke meter kost 30€/m dus dat wordt ca 7000€ (let erop ouderwetse 40mm pijpen nemen)
Volgens EPG berekening heeft ons huis na correctie voor lengte 44573MJx18/17/3,6=13109kWh voor verwarming en 14421MJ/3,6=4005kWh voor tapwater nodig. We plaatsen dus een Warmtepomp van 13109/1650 vollasturen=8kW. De electriciteit rekening wordt dan (13109/4,5 (COP) + 4005/4,5) *0,2 = (2913+890)*0,2=760€/jr
Geef een reactie
Je moet ingelogd zijn op om een reactie te plaatsen.