Vloerverwarming kan aanzienlijk bijdragen aan het comfort van een woning, met name wanneer deze wordt gecombineerd met vloerkoeling. Bij verwarming via vloerverwarming is het mogelijk om tot 80 Watt per vierkante meter aan vermogen over te dragen voor het verwarmen van een ruimte. Echter, bij warmtepompinstallaties wordt doorgaans uitgegaan van ongeveer 40 Watt per vierkante meter vloerverwarming. Dit lagere vermogen is essentieel om de aanvoertemperatuur zo laag mogelijk te houden, wat resulteert in een hoger rendement (COP) van de warmtepomp.
Om dit te realiseren, wordt vaak gekozen voor een hart-op-hart afstand van de vloerverwarmingsbuizen van 10 cm, met leidingen van 16 mm of 20 mm dikte. Een groter oppervlak van het materiaal (de slang) maakt een lagere aanvoertemperatuur tijdens het verwarmen mogelijk. Bijvoorbeeld, met een aanvoertemperatuur van 35°C kan, zelfs bij een buitentemperatuur van -10°C, de kamertemperatuur naar 22°C worden gebracht. Het temperatuurverschil tussen de bron (35°C) en het doel (21°C kamertemperatuur, resulterend in 14°C verschil) is goed te overbruggen met een 16mm buis met 10 cm hart-op-hart afstand.
Het principe van warmteoverdracht is gebaseerd op natuurkunde: warmte stroomt altijd van een warmer naar een kouder gebied. Hoe groter het temperatuurverschil, hoe gemakkelijker deze warmteoverdracht plaatsvindt.
Vloerkoeling met Vloerbuizensystemen
Bij vloerkoeling wordt met een aanvoertemperatuur van bijvoorbeeld 18°C water door de vloerbuizen geleid, met als doel de kamertemperatuur te verlagen naar 24°C. Het temperatuurverschil tussen de bron (18°C) en het doel (24°C kamertemperatuur) is dan 6°C. Een aanvoertemperatuur lager dan 18°C brengt het risico op condensvorming met zich mee, wat de werking van het systeem kan belemmeren. Dit beperkt het koelvermogen van een puur vloerbuizensysteem.
Om het koelvermogen te vergroten, kan gebruik worden gemaakt van plafondkoeling. Hierbij worden buizen in het plafond aangebracht, eveneens met een hart-op-hart afstand van 10 cm. Dit vergroot het totale overdrachtsvermogen in de ruimte. Met 20 Watt per vierkante meter in de vloer en 21 Watt per vierkante meter in het plafond wordt een gecombineerd koelvermogen van 41 Watt per vierkante meter gerealiseerd, wat aanzienlijk is.
Delta T bij Koelen
Bij koeling wordt doorgaans gewerkt met een delta T van 3°C, wat betekent dat het verschil tussen de aanvoer- (18°C) en retourtemperatuur (21°C) beperkt is. Het is belangrijk om te beseffen dat het terugkoelen van de woning naar 20°C, vooral tijdens warme periodes, veel energie kan kosten. Een comfortabele binnentemperatuur van 24°C voelt al aangenaam aan ten opzichte van de buitentemperatuur. Om deze temperatuur te handhaven, is het cruciaal om tijdig te beginnen met koelen en effectieve buitenzonwering te implementeren. Direct zonlicht op de vloer kan namelijk de koelingsinspanningen tenietdoen.
Warmtepompen en Koeling
Warmtepompen op bodemenergie bieden een kosteneffectieve en probleemloze manier om een woning te koelen. Het haalbare koelvermogen bedraagt hierbij ongeveer 20 Watt per vierkante meter vloeroppervlak. Het koele grondwater (rond de 10°C) wordt via een warmtewisselaar geleid, waar het cv-water van 18°C doorheen stroomt. Een mengklep regelt de retourtemperatuur van het vloerwater met het koudere water uit de wisselaar om de gewenste aanvoertemperatuur van 18°C te garanderen. Dit passieve koelproces vereist geen compressor, wat de koeling zeer energiezuinig maakt.
Tijdens het koelen wordt warmte uit de woning afgevoerd naar de bodem, een proces dat bekend staat als 'regenereren'. Deze in de zomer opgeslagen warmte kan in de winter worden teruggewonnen, wat resulteert in een hoger rendement voor verwarming. Warmtepompen op bodemenergie verplichten in feite tot koelen in de zomer, aangezien dit proces nauwelijks energie kost.
Verwarmen, koelen en warm water dankzij een bodemwarmtepomp: zo werkt het!
Lucht/water warmtepompen zijn eveneens geschikt voor koeling, mits ze beschikken over een 'omkeerfunctie' (een 4-wegklep die verdamper en condensor kan wisselen). Het koelvermogen van een lucht/water warmtepomp wordt vaak bepaald door het verwarmingsvermogen bij lage buitentemperaturen. Een typische warmtepomp voor een goed geïsoleerde nieuwbouwwoning van 150 m² kan een modulatiebereik hebben van 1,5 tot 6 kW. Het minimaal koelvermogen is doorgaans gelijk aan of hoger dan het minimaal verwarmingsvermogen.
Uitdagingen bij Vloerkoeling
Wanneer de beschikbare vloeroppervlakte voor koeling beperkt is (bijvoorbeeld 42 m² vloerverwarming in een woning waar meer nodig is), kan de warmtepomp te maken krijgen met korte draaitijden en veel start-stops. Met 42 m² vloerkoeling wordt 840 Watt aan warmte onttrokken, wat tekortschiet indien 1500 Watt nodig is. In dergelijke gevallen is het noodzakelijk om aanvullende koelingsmethoden toe te passen, zoals koeling in andere ruimtes of het gebruik van plafondkoeling. Het is essentieel om de minimale draaitijd van de compressor (minimaal 10 minuten volgens de ISSO-richtlijnen) te waarborgen voor een optimale werking en levensduur van het toestel.
Een buffervat kan helpen bij het opslaan van energie, zowel bij verwarming als bij koeling. Bij verwarming kan de buffer warmte tijdelijk opslaan wanneer de afgiftesystemen gesloten zijn. Bij koeling wordt de buffer met een beperkte delta T (1°C) gekoeld om te voorkomen dat de aanvoertemperatuur in de vloer onder het dauwpunt komt. Zelfs wanneer de compressor even uitgeschakeld is, zorgt het circulatiepompje ervoor dat de temperatuur in het systeem stabiel blijft.
Delta T Verschillen tussen CV-ketel en Warmtepomp
Een cruciaal verschil tussen een cv-ketel en een warmtepomp is de optimale delta T. Een cv-ketel werkt doorgaans met een delta T van ongeveer 15 K, wat goed aansluit bij systemen zoals radiatoren of convectoren. Een warmtepomp daarentegen presteert optimaal bij een delta T van ongeveer 7 K. Om dit verschil te compenseren, vooral wanneer het bestaande afgiftesysteem niet vervangen kan worden, is een grotere waterstroom vereist.
Het toevoegen van een warmtebuffer is een effectieve oplossing. De warmtepomp vult dit voorraadvat met warm water, waardoor pieken en dalen in de warmtevraag beter worden opgevangen. Een verdere verbetering kan worden bereikt met een delta T-regeling aan de warmteaftakking. Deze regeling meet continu de aanvoer- en retourtemperaturen en past de snelheid van de warmtepomp aan om de delta T constant te houden.
Praktische Overwegingen en Installatie
Het correct afregelen van een vloerverwarmingssysteem is essentieel voor een optimale warmteoverdracht. Het meten van de aanvoer- en retourtemperaturen kan worden gedaan met een contactthermometer of infraroodthermometer. De vloertemperatuur mag idealiter niet hoger zijn dan 28°C. Een volledige opwarming van de vloer is cruciaal voor een efficiënte werking, wat met een 'wa regeling' niet altijd gegarandeerd wordt.
Voor een optimale werking van een warmtepomp is een correcte installatie, een geschikt afgiftesysteem met voldoende volume en debiet, en de juiste instellingen van groot belang. Het verwijderen van (thermostaat)kranen, met name in de referentieruimte, kan de warmteafgifte bevorderen. Het toepassen van een stooklijn (weersafhankelijk of met ruimtecompensatie) kan de efficiëntie verhogen. Het vermijden van nachtverlaging bij vloerverwarming, die een traag systeem is, kan energie besparen.
De hart-op-hart afstand van de leidingen in de vloer is bepalend voor de warmteafgifte. In woonkamers en keukens wordt vaak 10 cm aangehouden bij warmtepompen, terwijl op slaapkamers 15 cm of 20 cm volstaat. De maximale buislengtes in verwarmingskringen zijn afhankelijk van de slangdiameter en het benodigde vermogen. Bij een cv-ketel wordt een 'open verdeler' met menginrichting gebruikt, terwijl bij een warmtepomp een 'gesloten verdeler' zonder circulatiepomp volstaat.
Het inregelen van het systeem is noodzakelijk om een optimale waterstroom door alle groepen te garanderen. De slakkenhuisvormige legmethode verdient de voorkeur voor een gelijkmatige temperatuurverdeling over de vloer. Vloerverwarming, in combinatie met een warmtepomp, is een efficiënt laagtemperatuur afgiftesysteem dat comfortabel en nagenoeg onzichtbaar kan worden gemonteerd.
De leidingen van de vloerverwarming kunnen ook gebruikt worden voor koeling. Door water van 18°C door de vloer te laten circuleren, kan de kamertemperatuur met ongeveer 4°C worden verlaagd, zonder het risico op condens op de vloer. De kosten voor koeling met een bodemwarmtepomp zijn lager dan met een lucht/water warmtepomp, aangezien de bron bij de laatste warm is in de zomer.
Historisch was er enige twijfel over de gezondheidseffecten van vloerverwarming, maar de huidige normen voor oppervlaktetemperaturen (maximaal 29°C in woonruimtes en 33°C in badkamers) en de uitstekende isolatie van moderne woningen sluiten gezondheidsrisico's vrijwel uit. De menselijke behaaglijkheid wordt beter ervaren bij lagere oppervlaktetemperaturen van de vloer.
Tegelvloeren, in combinatie met cement, werken het best voor vloerverwarming vanwege hun uitstekende warmtegeleiding. Ook sommige hout- en tapijtvloeren kunnen geschikt zijn, mits ze voorzien zijn van het juiste symbool op het label. De 'overgangsweerstand' van deze materialen is echter groter dan die van een tegelvloer.