Inleiding: De ster van de moderne verwarmings­techniek

Warmtepompen komen de laatste jaren voortdurend in het nieuws en zijn vooral interessant voor (toekomstige) huiseigenaars. Moderne warmtepompen gelden als efficiënt, stil en vooral duurzaam.

Indrukwekkende cijfers

• In Nederland wordt bij meer dan de helft van de nieuwbouwwoningen (BENG-eisen, sinds 2021) een warmtepomp als hoofdverwarming toegepast; in Vlaanderen stijgt het aandeel warmtepompen in nieuwbouw eveneens sterk door de BEN-/S‑peil-eisen
• De wereldwijde omzet met warmtepompen zal in 2024 naar verwachting ongeveer 70 miljard US-dollar bedragen
• Het werkingsprincipe werd al in de 17e eeuw ontdekt
• De eerste vloerverwarming met warmtepomp werd in 1968 geïnstalleerd

Waarom die sterke groei?

Belangrijke drijfveren voor warmtepompen zijn:

• Hoge energieprijzen voor fossiele brandstoffen
• Groeiende aandacht voor klimaat en milieu
• Technische vooruitgang
• Combinatie met zonne-energie maakt nagenoeg CO₂-neutraal verwarmen mogelijk

Warmtepomp en koelkast: nauwe verwanten

Warmtepompen en koelkasten zijn in feite nauw verwant – bijna als broers. Waarom lijken deze toestellen zo sterk op elkaar, terwijl ze voor ogenschijnlijk tegengestelde taken zijn ontwikkeld?

Op het eerste gezicht lijken beide apparaten het tegenovergestelde te doen – maar onder de kap blijken de overeenkomsten groot:

Toestel	Neemt warmte op uit	Geeft warmte af aan
Koelkast	Binnenruimte	Omgeving (achterzijde)
Warmtepomp	Omgeving	Binnenruimte (verwarming)

Het werkingsprincipe is identiek – alleen het doel is omgekeerd.

Natuurkundige basis

Om warmtepompen te begrijpen, moeten we eerst twee begrippen verduidelijken:

1. Aggregatietoestanden
2. Warmteoverdracht

De fysica van aggregatietoestanden

Vast, vloeibaar en gasvormig – deze drie aggregatietoestanden komen overal voor. Maar wat is een aggregatietoestand precies?

Definitie: De actuele toestand of verschijningsvorm van materie, bepaald door de beweging van de deeltjes.

Fundamentele natuurwet: Bij stijgende temperatuur bewegen deeltjes sneller en sterker.

De eigenschappen van de drie aggregatietoestanden verschillen wezenlijk:

Aggregatietoestand	Deeltjesbeweging	Structuur
Vast	Trillen op hun plaats	Geordende structuur
Vloeibaar	Bewegen, maar blijven bij elkaar	Gedeeltelijk geordend
Gasvormig	Bewegen vrij	Geen vaste structuur

Belangrijk: De overgang van de ene naar de andere toestand vereist opname of afgifte van energie. Precies dat principe benut de warmtepomp.

De twee hoofdwetten van de thermodynamica

De wetenschap van warmte – de thermodynamica – kent twee fundamentele regels:

1e hoofdwet: Behoud van energie

Energie kan niet uit het niets ontstaan of verdwijnen. Ze kan alleen worden omgezet.

Voorbeelden:

• Elektrische energie → warmte (elektrische verwarming)
• Chemische energie → warmte (verbranding, vuur)

2e hoofdwet: Stroomrichting van warmte

Warmte stroomt altijd van warm naar koud.

De natuur streeft altijd naar een energetisch evenwicht.

Voorbeeld open haard: Warmte verlaat de hete haard en verwarmt de koelere kamer – nooit andersom.

De drie vormen van warmteoverdracht

Warmte kan op verschillende manieren van de ene plaats naar de andere worden getransporteerd:

Vorm	Beschrijving	Voorbeeld
Conductie (geleiding)	Direct contact tussen twee materialen	Hand op de radiator
Convectie (stroming)	Warmtetransport door bewegende gassen/vloeistoffen	Warme lucht die opstijgt
Straling	Elektromagnetische golven	Warmte van de zon

Conductie (warmtegeleiding)

De snelle deeltjes van het warmere materiaal botsen tegen de langzamere deeltjes van het koudere materiaal. Zo wordt warmte via direct contact doorgegeven.

Convectie (warmtestroming)

Warme lucht heeft een lagere dichtheid en stijgt op. Ze neemt warmte mee en transporteert die naar een andere plaats.

Circulatie:

1. Lucht wordt verwarmd → dichtheid daalt → stijgt op
2. Boven koelt de lucht af → dichtheid stijgt → zakt weer
3. Beneden wordt ze opnieuw verwarmd → kringloop sluit zich

Warmtestraling

Elektromagnetische golven in het infraroodgebied. Er is geen medium nodig – daarom bereikt zonnewarmte ons ook door het vacuüm van de ruimte.

Het werkingsprincipe van de warmtepomp

De warmtepomp “pompt” warmte van de ene plaats naar de andere – net zoals een waterpomp water verplaatst.

Het basisidee

De warmtepomp:

• Onttrekt warmte aan de omgeving (zelfs uit koude buitenlucht)
• Brengt die warmte via compressie op een hoger temperatuurniveau
• Geeft de warmte af aan het verwarmingssysteem

Maar hoe haal je warmte uit koude lucht?

Het geheim zit in het koudemiddel – een speciale vloeistof die al bij zeer lage temperaturen verdampt en daarbij warmte opneemt.

De kringloop in vier fasen

Fase 1: Verdamping (warmteopname)

1. Het vloeibare koudemiddel stroomt door de verdamper (warmtewisselaar)
2. Buitenlucht wordt door een ventilator aangezogen
3. Zelfs koude lucht bevat warmte-energie
4. Het koudemiddel neemt deze warmte op en verdampt (wordt gasvormig)

Fase 2: Compressie (temperatuurverhoging)

1. Het gasvormige koudemiddel gaat naar de compressor
2. De compressor perst het gas mechanisch samen
3. Door de compressie stijgen druk en temperatuur
4. Het koudemiddel heeft nu een bruikbare, hoge temperatuur

Fase 3: Condensatie (warmteafgifte)

1. Het hete, samengeperste gas stroomt naar de condensor (tweede warmtewisselaar)
2. De warmte wordt overgedragen aan het cv-water
3. Het koudemiddel condenseert (wordt weer vloeibaar)
4. Het opgewarmde water gaat naar de vloerverwarming of lage-temperatuur­radiatoren

Fase 4: Expansie (drukverlaging)

1. Het vloeibare koudemiddel staat nog onder verhoogde druk
2. Het expansieventiel verlaagt de druk
3. Druk daalt → temperatuur daalt
4. Het koudemiddel is weer in de uitgangstoestand

Daarna begint de cyclus opnieuw.

Samenvatting van de fasen

De vier fasen van de warmtepompcyclus in één oogopslag:

Fase	Component	Proces	Aggregatietoestand
1	Verdamper	Warmteopname	Vloeibaar → gasvormig
2	Compressor	Drukverhoging	Gasvormig (heet)
3	Condensor	Warmteafgifte	Gasvormig → vloeibaar
4	Expansieventiel	Drukverlaging	Vloeibaar (koud)

Geen tegenspraak met de natuurkunde

Op het eerste gezicht lijkt de warmtepomp de tweede hoofdwet van de thermodynamica te schenden: warmte stroomt van koud (buitenlucht) naar warm (verwarmingssysteem).

De verklaring: Er wordt energie (elektrische stroom voor de compressor) toegevoegd om de natuurlijke warmtestroom om te keren. Het totale systeem gehoorzaamt volledig aan de natuurwetten.

De truc

1. Het koudemiddel is kouder dan de buitenlucht → warmte stroomt naar binnen (fysisch correct)
2. Door compressie wordt het koudemiddel warmer dan het cv-water → warmte stroomt naar het verwarmingssysteem (eveneens fysisch correct)

De warmtepomp creëert geen energie uit het niets – ze transporteert en transformeert energie op een slimme manier.

Voor- en nadelen van warmtepompen

Voordelen

Warmtepompen bieden ten opzichte van conventionele verwarmingssystemen tal van voordelen:

Voordeel	Toelichting
Hoge efficiëntie	Uit 1 kWh stroom wordt typisch 3–5 kWh warmte geproduceerd (COP/JAZ)
Milieuvriendelijk	Geen directe CO₂-uitstoot op locatie
Lage verbruikskosten	Meestal goedkoper in gebruik dan olie of gas
Lange levensduur	Ongeveer 15–25 jaar
Weinig onderhoud	Geen verbranding = minder slijtage
Geen brandstofopslag	Geen olietank of gasaansluiting nodig
Subsidies	In Nederland en Vlaanderen bestaan diverse steun- en subsidieregelingen

Nadelen

Ondanks de vele positieve eigenschappen zijn er ook aandachtspunten:

Nadeel	Toelichting
Hoge investeringskosten	Grofweg 10.000–25.000 € afhankelijk van type en bron
Afhankelijk van elektriciteit	Er is altijd stroom nodig voor compressor en pompen
Lagere efficiëntie bij strenge vorst	Bij zeer lage buitentemperaturen daalt het rendement
Geluid	De buitenunit van een lucht-water-warmtepomp is hoorbaar
Lage aanvoertemperaturen	Ideaal in combinatie met vloerverwarming of LT-radiatoren; minder geschikt voor oude hoge-temperatuur­systemen zonder aanpassing
Ruimtebeslag	Buitenunit of bodemwisselaars (boringen/collectoren) vergen ruimte en soms vergunningen

Conclusie

Welke onderdelen precies samenwerken, leest u in het artikel De componenten: warmtewisselaar, compressor en expansieventiel.

---

De volledige artikelenreeks “Warmtepompen”

1. De anti-koelkast: hoe werkt een warmtepomp? – U bent hier
2. De componenten: warmtewisselaar, compressor en expansieventiel – Onderdelen
3. Kengetallen en dimensionering van warmtepompen – COP, JAZ en meer
4. Bedrijfswijzen: monovalent, bivalent en hybride – Bedrijfsmodi
5. Warmtepomp­typen en het droomteam met zonne-installaties – Lucht-water, bodem-water & zonne-energie

Bronnen

• DESTATIS: Wärmepumpen in Neubauten 2023
• Mordor Intelligence: Heat Pumps Market
• Heizung.de: Geschichte der Wärmepumpe
• LEIFIphysik: Wärmetransport
• Chemie.de: Thermodynamik

---

Nu de JAZ berekenen

Met onze gratis warmtepomp-calculator berekent u de jaarprestatie­factor (JAZ) van uw warmtepomp – inclusief indicatie van verbruikskosten en CO₂-balans, op basis van de gangbare Europese testnormen (o.a. EN 14825).

→ Naar de warmtepomp-calculator