5.0 Buurtteam Energiek rondom de Middenweg - Duurzame warmte in bestaande woningbouw.pdf

292 € 6 167 € 5 597 € 5 304 € 5 061 Investeringen conform EN € 4 519 € 14 894 € 16 053 € 19 219 € 23 021 € 17 902 € 19 060 € 22 227 € 26 029 € 43 977 € 40 807 € 43 914 € 44 372 All electric All electricGasnet voor tapwater en piekbelasting in de WP+ elektr.boilerHR combitap HR ketel Hybride WP Lucht WP Elektra Bodem WP - WP+ elektr.boiler Tabel-8 Specificatie investeringen . Ing. H.M. van der Vegt Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 26/69 11.2 Jaarkosten met een HR ketel In fig. 7 worden de totale jaarkosten getoond voor duurzame warmte voor ruimteverwarming, tapwater en koken en elektra bij gebruik van een HR ketel voor ruimteverwarming, met het gastarief als parameter. Uit deze fig. blijkt dat de jaarkosten in hoge mate bepaald zijn door de warmtevraag en de gasprijs. Voor een HR ketel op waterstof of aardgas zijn de kosten vrijwel gelijk zijn is indien de waterstof wordt geleverd voor dezelfde prijs per kWh als het aardgas. Fig. 7 Jaarkosten HR ketel In fig-8 is de kostenverdeling voor een woning met een gemiddelde warmtevraag gegeven bij gebruik van een HR ketel en een gasprijs van € 0.08/ kWh. De jaarkosten zijn vooral bepaald zijn door het verbruik aan gas en elektra en de netwerkkosten. De kosten voor afschrijving, rente en onderhoud zijn betrekkelijk klein. Fig-8 Kostenopbouw bestaande situatie

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 27/69 In fig. 9 is de kostenverdeling voor duurzame warmte gegeven bij een gasprijs voor waterstof van € 0.18 /kWh, inclusief de situaties waarbij de woning voldoet aan de eisen voor BENG-3 en Energie Neutraal. Als deze woning ook nog Energie Neutraal wordt gemaakt, blijven de jaarkosten vrijwel gelijk. Fig-9 Kostenopbouw waterstof ketel met goedkope waterstof 11.3 Jaarkosten met een warmtepomp In fig.10 worden de totale jaarkosten voor duurzame warmte voor alle varianten getoond voor een woning met een gemiddelde warmtevraag en een gasprijs variërend van € 0.08 - € 0.28 /kWh. Als referentie worden in deze grafiek ook de kosten getoond voor de huidige situatie met aardgas. (Bij de elektrische luchtwarmtepomp en de bodemwarmtepomp wordt geen gas verbruikt en wordt slechts 1 staaf in het diagram getoond.) Fig. 10 Jaarkosten bij variërend gastarief Uit deze fig. blijkt dat bij een gemiddelde warmtevraag de kostenverschillen tussen de varianten sterk afhankelijk zijn van de prijs van waterstof (of biogas) Als dat beschikbaar komt voor huidige prijs van aardgas (€ 0.08 / kWh), zullen de kosten met een warmtepomp beduidend hoger zijn dan met een HR ketel. Bij een hogere gasprijs wordt de warmtepomp voordeliger.

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 28/69 In fig. 11 worden deze jaarkosten bij de huidige gasprijs getoond voor de situaties Duurzaam, BENG-3 en Energie Neutraal. Hierbij is aangenomen dat er geen saldering voor opgewekte duurzame elektra plaats kan plaats vinden. Fig.11 Jaarkosten voor Duurzaam, BENG-3 en Energie Neutraal Volgens fig.6 zijn bij alle varianten voor een energie neutrale woning extra investeringen in PV panelen nodig, maar dat leidt volgens fig. 11 niet tot extra jaarkosten. Om aan BENG-3 te voldoen moet men alleen voor de variant met de H2 ketel nog extra investeren, maar die investering veroorzaakt volgens fig.11 ook vrijwel geen lastenstijging. 11.4 Kostenoptimalisatie warmtepompen 11.4.1 Hybride warmtepomp Fig. 12-16 tonen de benodigde investeringen voor duurzame warmte als functie van de omschakeltemperatuur van de hulpverwarming bij een warmtevraag voor ruimteverwarming van 6 000 - 14 000 kWh/jaar. Fig. 12 Investering bij 14 000 KWh Fig. 13 Investering bij 12 000 KWh

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 29/69 Fig. 14 Investering bij 14 000 KWh Fig. 15 Investering bij 8 000 KWh Fig. 16 Investering bij 6 000 KWh De verschillen zijn vooral bepaald door de methode van warmteopwekking en warmte-distributie en in mindere mate door de warmtevraag. De duurste variant 4 met vloerverwarming (Ta=35 oC) vergt een investering van € 19 100,- Bij handhaving van het bestaande warmtedistributiesysteem met Ta = 70 oC zijn de benodigde investeringen voor de hybride warmtepomp aanzienlijk minder, maar bedragen nog altijd € 10 300,- . Door de temperatuur waarbij de hulpverwarming wordt ingeschakeld te verhogen kon in een aantal gevallen een lichtere warmtepomp worden geselecteerd. Dat leidt tot een lagere investering. Bij de jaarkosten wordt dit verder toegelicht. Fig. 17-31 tonen de jaarlijkse kosten voor duurzame warmte bij een waterstofprijs van € 0.08 - € 0.28 per kWh en een warmtevraag van 6000 - 14 000 kWh.

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 30/69 Jaarkosten bij warmtevraag voor ruimteververwarming = 14 000 kWh Fig. 17 Fig. 18 Fig. 19

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 31/69 Jaarkosten bij warmtevraag voor ruimteververwarming = 12 000 kWh Fig. 20 Fig. 21 Fig. 22

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 32/69 Jaarkosten bij warmtevraag voor ruimteververwarming = 10 000 kWh Fig. 23 Fig. 24 Fig. 25

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 33/69 Jaarkosten bij warmtevraag voor ruimteververwarming = 8 000 kWh Fig. 26 Fig. 27 Fig. 28

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 34/69 Jaarkosten bij warmtevraag voor ruimteververwarming = 6 000 KWh Fig. 29 Fig. 30 Fig. 31

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 35/69 In deze grafieken is te zien dat bij een inschakeltemp van de hulpverwarming hoger dan 0 oC de jaarkosten gaan stijgen: Er wordt dan substantieel meer gas verbruikt, zie fig.32 Fig. 32 Gasverbruik bij warmtevraag ruimteverwarming 10 000 kWh Ook is te zien dat vloerverwarming in de bestaande woningbouw financieel niet aantrekkelijk is. Dit leidt in alle gevallen tot de hoogste jaarkosten. Verder zijn de verschillen in jaarkosten tussen de warmtedistributiesystemen vrij klein. Bij een warmtevraag tot 8 000 kWh kan men het best de bestaande radiatoren (70 oC) blijven gebruiken, maar bij een hogere warmtevraag loont het om te investeren in een Lage Temperatuur verwarming: Boosters (55 oC) of Lage temperatuur Radiatoren (45 oC). In een aantal situaties is een kleine stapsgewijze daling van de jaarkosten mogelijk als de warmtepomp zo wordt gedimensioneerd dat bij een hogere temperatuur dan -10 oC de hulpverwarming moet worden ingeschakeld. Dit omslagpunt is niet afhankelijk van de gasprijs. Bij een hogere warmtevraag verschuift dit omslagpunt naar een hogere inschakeltemperatuur. In de fig. 33 en 34 wordt de kostenopbouw voor deze situaties bij een warmtevraag van 10 000 kWh getoond.

Deze kostendaling blijkt te worden veroorzaakt doordat een iets kleinere warmtepomp kon worden geselecteerd, zie fig.35, resulterend in een wat lagere investering, rente en afschrijving. Fig. 36 toont de benodigde netaansluiting voor een energie neutrale woning. Deze ligt voor alle onderzochte situaties tussen de 16 en 18 kW.

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 36/69 Fig. 33 Jaarkosten bij inschakeltemp -6 oC Fig. 34 Jaarkosten bij inschakeltemp -4 oC Fig. 35 Benodigd vermogen luchtwarmtepomp Fig. 36 Aansluitwaarde elektra met hybride warmtepomp

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 37/69 De investeringen en jaarkosten met de optimale instellingen staan vermeld in tabel-9 en fig. 37 en 38 Warmte- opwekking Warmtevraag ruimteverwarming T-aanvoer optimaal T hulpverwarming Variant Investering kWh oC oC nr € € 0.08 € 0.18 € 0.28 6 000 70 -10 1 € 9 129 € 2 702 € 2 996 € 3 289 8 000 70 -10 1 € 10 129 € 2 899 € 3 192 € 3 486 10 000 45 -4 3 € 14 129 € 2 994 € 3 293 € 3 591 12 000 45 -2 3 € 14 129 € 3 091 € 3 398 € 3 705 14 000 55 -10 2 € 11 729 € 3 268 € 3 562 € 3 856 Hybride warmtepomp Jaarkosten bij gasprijs Tabel 9 Fig. 37 Jaarkosten bij optimale instellingen hybride warmtepomp

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 38/69 Fig. 38 Investering duurzame warmte met hybride warmtepomp Opmerkelijk is dat bij een warmtevraag voor ruimteverwarming van 14 000 kWh de benodigde investering afneemt De oorzaak hiervan is dat bij 14 000 kWh een zwaardere pomp nodig was. Hierdoor waren geen Lage Temperatuur radiatoren meer nodig, maar kon worden volstaan met het plaatsen van boosters. 11.4.1.1 Elektrische luchtwarmtepomp De varianten met een elektrische luchtwarmtepompen verbruiken geen gas. De prijs van waterstof speelt dus geen rol. In fig. 39-48 worden de jaarkosten en de benodigde investeringen als functie van de inschakeltemperatuur van de hulverwarming getoond voor een warmtevraag van 6 000 - 14 000 kWh.

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 39/69 Fig. 39 Fig. 40 Fig. 41 Fig. 42

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 40/69 Fig. 43 Fig. 44 Fig. 45 Fig. 46

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 41/69 Fig. 47 Fig. 48 De grafieken vertonen veel overeenkomst met de grafieken in fig. 17-31 voor de hybride warmtepomp. De sterke kostenstijging bij inschakeltemperaturen boven de 0 oC blijft achterwege omdat bij het inschakelen van de hulpverwarming bij de hybride warmtepomp de HR ketel alle warmtelevering overneemt en bij de elektrische luchtwarmtepomp de elektrische spiraal alleen als hulpverwarming wordt gebruikt om de tekorten van de warmtepomp op te vangen. Dit leidt tot een lager verbruik van hulpenergie. De optimale aanvoertemperaturen zijn bij de elektrische luchtwarmtepomp vrijwel hetzelfde als bij de hybride warmtepomp. De investeringen en jaarkosten met de optimale instellingen staan vermeld in tabel-10 en fig. 49 en 50 Warmte- opwekking Warmtevraag ruimteverwarming T-aanvoer optimaal T hulpverwarming Variant Investering kWh oC oC nr € € 0.08 € 0.18 € 0.28 6 000 70 -10 5 € 11 737 € 2 983 € 2 983 € 2 983 8 000 70 -10 5 € 12 737 € 3 180 € 3 180 € 3 180 10 000 45 -4 7 € 16 737 € 3 274 € 3 274 € 3 274 12 000 45 -2 7 € 16 737 € 3 368 € 3 368 € 3 368 14 000 55 -10 6 € 14 337 € 3 550 € 3 550 € 3 550 Elektrische Lucht- warmtepomp Jaarkosten bij gasprijs Tabel 10

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 42/69 Fig. 49 Jaarkosten bij optimale instellingen elektrische luchtwarmtepomp Fig. 50 Investeringen elektrische luchtwarmtepomp

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 43/69 11.4.2 Bodemwarmtepomp In fig. 51 worden de jaarkosten voor de varianten met de bodemwarmtepomp weergegeven bij een warmtevraag voor ruimteverwarming van 6 000 – 14 000 kWh/jaar. In de grafiek is af te lezen dat de optimale aanvoertemperatuur van het warmtedistributiesysteem 45 oC is. De benodigde investeringen en jaarkosten als functie van de warmtevraag bij deze aanvoertemperatuur zijn afgebeeld in fig. 52 en 53 Fig. 51 Jaarkosten bodemwarmtepomp Fig. 52 Jaarkosten bij optimale instelling bodemwarmtepomp Fig. 53 Investeringen bodemwarmtepomp

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 44/69 11.5 Netwerkkosten De netwerkkosten als functie van de warmtevraag, bij een optimaal warmtedistributiesysteem en een optimale inschakeling van de hulpenergie bij luchtwarmtepompen, zijn weergegeven in fig.54. Op de rechter y-as zijn de kosten af te lezen als de tarieven 40% zouden stijgen. De grafiek is gebaseerd op een benodigde aansluitcapaciteit voor eigen verbruik elektra + inductiekoken van 15 kW. Bij de elektrische luchtwarmtepomp zijn de netwerkkosten het hoogst en is men het meest gevoelig voor een toekomstige stijging van de netwerktarieven. De laagste netwerkkosten hebben de variant met een HR ketel en de variant met een hybride warmtepomp. Deze netwerkkosten zijn even hoog en op de grafiek niet te onderscheiden. Fig. 54 Netwerkkosten 11.6 Saldering en Energie Neutraal Bij de scenario’s waarin alleen Duurzame Warmte wordt opgewekt heeft de salderingsregeling geen invloed op de jaarkosten, maar bij een Energie Neutrale woning is dat wel het geval. Omdat deze regeling in 8 jaar wordt afgebouwd is dit tijdelijke voordeel bij een Energie Neutrale woning, tenzij anders vermeld, niet meegenomen. In dit hoofdstuk wordt berekend wat de invloed van de salderingsregeling op de berekende jaarkosten is. Fig.

55 toont de kostenverdeling voor Duurzame warmte, BENG-3 en Energie Neutral voor de geoptimaliseerde variant-3 zonder toepassing van de huidige salderingsregeling. In fig. 56 worden deze kosten getoond zonder toepassing van deze salderingsregeling.

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 45/69 Fig. 55 Kostenopbouw bij Ta = 55 oC, Geen saldering Fig. 56 Kostenopbouw bij Ta = 55 oC, Met saldering Zonder salderingsregeling stijgen de jaarkosten van € 2994- voor Duurzame Warmte naar € 3043,- voor een Energie Neutrale woning. Bij toepassing van de salderingsregeling dalen deze voor een Energieneutrale woning naar € 2489,-. Bij deze berekeningen is aangenomen dat de opbrengst van het directe verbruik verwaarloosbaar klein is ten opzichte de totale jaarkosten. Er is daarom nog een kostencorrectie nodig voor de jaarkosten van de energie neutrale woning zonder saldering. Deze is als volgt te bepalen: Elektra-verbruik voor deze variant-3: Gemiddelde reguliere verbruik 2800 kWh-e, waarvan 1200 kWh gebouw-gebonden Warmtepomp 2058 Elektrisch koken 175 Totaal verbruik 5033 kWh-e

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 46/69 NB Voor verbruik groene waterstof hoeft geen eigen duurzame elektra te worden opgewekt Benodigde opwekking voor energieneutraal: Gebouw gebonden regulier verbruik: 1200 kWh-e Warmtepomp 2058 Totaal op te wekken 3258 kWh-e De meeste elektra wordt in de zomer opgewekt en in de winter verbruikt. In geval 30 % van de opgewekte energie direct verbruikt kan worden (een hoge schatting) is een prijscorrectie nodig voor ca 1000 kWh-e. Voor direct verbruik elektra wordt ca. € 170.- op de kosten voor elektra bespaard, vanwege het prijsverschil tussen leveren en terug-leveren. Voor de jaarkosten van een Energie Neutrale woning volgens de geoptimaliseerde variant-3 geldt dus: Jaarkosten zonder saldering: € 3043 - € 170 = € 2873,- Jaarkosten met saldering : € 2489,- Totale kosten afschaffing salderingsregeling : € 384,- Dit is ruim 13% van alle kosten voor het leveren en opwekken van duurzame energie voor een energieneutrale woning. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 47/69 11.7 Koelen In Fig.57 zijn de meerkosten voor koelen voor weergegeven. Voor de varianten waarin met de luchtwarmtepomp gekoeld wordt, zijn deze gering en bedragen ca € 120,-/jaar. Bij gebruik van een elektrische luchtwarmtepomp zijn deze meerkosten vrijwel gelijk.

Het gebruik van een airco is aanzienlijk duurder. Ca € 650,- / jaar. Deze hoge kosten zijn vooral veroorzaakt door de afschrijving (€ 271,-) en onderhoudskosten (€ 270,-) van de airco. Als men wil koelen kan men beter vloerverwarming aanleggen. Fig. 57 Meerkosten koeling met hybride warmtepomp 11.8 Vergelijking geoptimaliseerde warmteopwekkings-systemen In tabel 11 staan de eigenschappen van de geoptimaliseerde warmteopwekking-systemen vermeld voor een warmtevraag voor ruimteverwarming van 6 000 tot 14 000 kWh-th . In de daarop volgende hoofdstukken word de tabel nader toegelicht.

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 48/69 Warmte- opwekking Warmtevraag ruimteverwarming T-aanvoer optimaal T hulpverwarming Variant Investering Netwerk-kosten SCOP Pompvermogen A7/W35 resp B0/W35 Verbruik elektra Verbruik H2 (aardgas bij referentie) CO2 emissie (gebouw gebonden) Verbruik Primaire Energie (gebouw gebonden) Zelf opgewekte Duurzame warmte Fractie hernieuwbare energie Netaansluiting Totaal benodigde duurzame elektra kWh oC oC nr € € 0.08 € 0.18 € 0.28 € - kW kWh-e kWh-th kg Kwh-p kWh-th % kW kWh-e m2 PV kWh-e 6 000 70 - ref - € 2 085 - - 351 - - 2800 9 834 2 208 11574 0 0 7 7733 8 000 70 - ref - € 2 263 - - 351 - - 2800 12066 2616 13806 0 0 7 9272 10 000 70 - ref - € 2 442 - - 351 - - 2800 14299 3025 16039 0 0 7 10812 12 000 70 - ref - € 2 621 - - 351 - - 2800 16531 3433 18271 0 0 7 12352 14 000 70 - ref - € 2 799 - - 351 - - 2800 18764 3842 20504 0 0 7 13891 6 000 70 - 0 € 2 800 € 2 188 € 3 173 € 4 159 351 - - 2975 9854 468 1994 - 0 15 1375 7 21083 8 000 70 - 0 € 2 800 € 2 373 € 3 588 € 4 804 351 - - 2975 12159 468 1994 - 0 15 1375 7 25694 10 000 70 - 0 € 2 800 € 2 557 € 4 003 € 5 450 351 - - 2975 14465 468 1994 - 0 15 1375 7 30304 12 000 70 - 0 € 2 800 € 2 741 € 4 418 € 6 095 351 - - 2975 16770 468 1994 - 0 15 1375 7 34915 14 000 70 - 0 € 2 800 € 2 926 € 4 833 € 6 741 351 - - 2975 19075 468 1994 - 0 15 1375 7 39525 6

000 70 -10 1 € 9 129 € 2 702 € 2 996 € 3 289 351 3.8 8.2 4542 2938 1000 4013 5608 58% 17 2767 14 8643 8 000 70 -10 1 € 10 129 € 2 899 € 3 192 € 3 486 351 3.8 10.8 5065 2938 1178 4770 7204 60% 18 3290 16 9166 10 000 45 -4 3 € 14 129 € 2 994 € 3 293 € 3 591 351 4.8 9.0 5033 2989 1167 4724 8799 65% 17 3258 16 9236 12 000 45 -2 3 € 14 129 € 3 091 € 3 398 € 3 705 351 4.8 9.0 5429 3070 1302 5298 10395 66% 17 3654 18 9794 14 000 55 -10 2 € 11 729 € 3 268 € 3 562 € 3 856 351 4.4 11.7 6138 2938 1543 6326 11990 65% 18 4363 22 10239 6 000 70 -10 5 € 11 737 € 2 983 € 2 983 € 2 983 774 3.8 8.2 4862 - 1109 4476 5608 56% 23 3087 15 3087 8 000 70 -10 5 € 12 737 € 3 180 € 3 180 € 3 180 774 3.8 10.8 5384 - 1287 5234 7204 58% 26 3609 18 3609 10 000 45 -4 7 € 16 737 € 3 274 € 3 274 € 3 274 774 4.8 9.0 5363 - 1279 5202 8799 63% 24 3588 18 3588 12 000 45 -2 7 € 16 737 € 3 368 € 3 368 € 3 368 774 4.8 9.0 5774 - 1419 5799 10395 64% 24 3999 20 3999 14 000 55 -10 6 € 14 337 € 3 550 € 3 550 € 3 550 774 4.4 11.7 6457 - 1651 6789 11990 64% 27 4682 23 4682 6 000 45 - 11 € 34 310 € 3 318 € 3 318 € 3 318 220 4.5 5.5 5069 - 1179 4776 5608 54% 16 3294 16 3294 8 000 45 - 11 € 38 610 € 3 639 € 3 639 € 3 639 220 4.5 7.2 5530 - 1336 5445 7204 57% 17 3755 19 3755 10 000 45 - 11 € 38 610 € 3 751 € 3 751 € 3 751 220 4.5 7.6 6018 - 1502 6153 8799 59% 17 4243 21 4243 12 000 45 - 11 € 38 610 € 3 864 € 3 864 € 3 864 220

4.5 7.7 6509 - 1669 6865 10395 60% 17 4734 24 4734 14 000 45 - 11 € 42 810 € 4 180 € 4 180 € 4 180 220 4.5 9.0 6969 - 1826 7531 11990 61% 17 5194 26 5194 Bestaande methode Geen PV in referentie situatie Bodem- warmtepomp HR ketel Hybride warmtepomp Elektrische Lucht- warmtepomp Jaarkosten bij gasprijs Elektra opwekking door bewoner Methode Duurzame warmte (excl koelen, geen saldering) Energie Neutraal Tabel 11 Kenmerken geoptimaliseerde warmteopwekkingsmethoden in bestaande woningen. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 49/69 11.8.1 Kosten Fig. 58 toont de benodigde investeringen als functie van de warmtevraag voor ruimteverwarming bij optimale instellingen. Bij een warmtevraag van 14 000 kWh is bij de elektrische - en de hybride- lucht/water warmtepompen een warmtedistributiesysteem met een maximale aanvoertemperatuur van 55 oC optimaal. Daardoor zijn de benodigde investeringen bij die warmtevraag wat lager. Fig. 58 Investeringen bij optimale instellingen Fig. 59-63 tonen de jaarkosten als functie van de gasprijs voor de diverse warmteopwekkings- methoden bij optimale instellingen en een warmtevraag voor ruimteverwarming van 6000 - 14000 kWh.

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 50/69 Fig. 59 Fig. 60 Fig. 61 Fig. 62 Fig.63

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 51/69 Fig. 64 - 67 tonen de jaarkosten als functie van de warmtevraag met de gasprijs als parameter voor de diverse warmteopwekkingsmethoden. Uit deze grafieken zijn de besparingen bij woningisolatie af te lezen Fig. 64 Fig. 65 Fig. 66 Fig. 67 Uit deze grafieken blijkt dat bij de huidige gasprijs van € 0.08 / kWh bij alle varianten de jaarkosten zullen toenemen bij omschakeling naar een duurzame warmteopwekking met een warmtepomp. De benodigde investeringen worden niet worden terugverdientijd binnen de technische levensduur van de installaties. Bij een zeer goed geïsoleerde woning met een warmtevraag voor ruimteverwarming van nog maar 6 000 kWh is de HR ketel de goedkoopste oplossing tot een gasprijs van € 0.155 / kWh. Bij een gastarief boven de € 0.18 / kWh wordt de elektrische lucht-water warmtepomp de meest voordelige methode.

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 52/69 Bij een grote woning of een slecht geïsoleerde woning met een warmtevraag van 14 000 kWh wordt de variant met de hybride warmtepomp al voordeliger bij een gasprijs van € 0.10 /kWh. De bodemwarmtepomp is in alle gevallen duurder dan een elektrische lucht-water warmtepomp. Deze resultaten zijn samengevat in een diagram, zie fig.68. Dit diagram moet als volgt gelezen worden: Op de x-as en de y-as zijn de variabelen gasprijs en jaarlijkse gasverbruik uitgezet. Elk punt in het x-y vlak is bepaald door een bepaalde warmtevraag en een bepaalde gasprijs. De blauwe lijn HR/Hybride geeft de gasprijs weer waarbij de kosten voor warmteopwekking met een HR ketel even hoog zijn is als met een hybride warmtepomp. Voor elk punt onder de blauwe lijn in dit diagram is de HR-kerel voordeliger. Daarboven is een luchtwarmtepomp voordeliger. In het gebied tussen de blauwe lijn en de groene lijn is de hybride luchtwarmtepomp het meest voordelig. Boven de groene lijn is de elektrische luchtwarmtepomp voordeliger. Een gemiddelde woning in de woonwijk heeft een warmtevraag van 10 000 kWh en een gasprijs 0.08 / kWh. Deze is in het diagram weergegeven met een rode stip. Deze stip ligt onder de blauwe lijn, dus is het gebruik van een hybride warmtepomp op dit moment nog duurder dan een HR ketel Fig.

68 Keuze diagram voor opwekken duurzame warmte Uit dit diagram is af te lezen: 1 Zolang de gasprijs onder de € 0.10 / kWh blijft is de HR ketel (op aardgas, waterstof of biogas) het voordeligst. Bij een gasprijs tussen € 0.10 en € 0.18 /kWh is dit afhankelijk van de warmtevraag van de woning. 2 Bij een gasprijs boven € 0.18 / kWh wordt een elektrische luchtwarmtepomp voordeliger. Dat is vrijwel onafhankelijk van de warmtevraag. In fig-69 is dit diagram weergegeven op basis van aardgasverbruik en aardgasprijs (voor een gezin van 2,5 personen).

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 53/69 Fig.69 Keuze diagram voor opwekken duurzame warmte Wil men het bestaande gasnet gebruiken om via levering van waterstof het elektriciteitsnet in de winter te ontlasten, dan geeft dit diagram de prijstechnische randvoorwaarden (voor biogas of waterstof) om de aanschaf van de benodigde hybride warmtepompen succesvol te stimuleren. Is er geen zekerheid dat biogas of waterstof langdurig onder de € 0.18 / kWh geleverd zal worden, dan wordt de aanschaf van een elektrische luchtwaterwarmtepomp aantrekkelijker en zal de gasprijs de uitrol van hybride warmtepompen belemmeren.

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 54/69 11.8.2 Netbelasting Fig. 70 en 71 tonen verbruik aan gas en elektra in kWh . Fig. 72 toont de belasting van het elektriciteitsnet. Fig. 70 Gasverbruik Fig. 71 Elektraverbruik Fig. 72 Netbelasting

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 55/69 11.8.3 Duurzaamheid Fig. 73 toont de CO2 emissie en fig. 74 de fractie hernieuwbare energie. In deze grafieken is te zien dat de H2 ketel de minste CO2 uitstoot heeft, maar geen hernieuwbare energie produceert. Tevens zijn in deze fig. de 2 minimum- eisen voor nieuwbouw woningen (BENG-3) weergegeven. Met alle 3 warmtepompsystemen kunnen bestaande woningen ruimschoots aan de eis voor BENG-3 bij nieuwbouw woningen voldoen. Fig. 73 CO2 – emissie Fig. 74 Fractie hernieuwbare energie Fig.75 toont het aantal m2 PV cellen dat bewoners moeten plaatsen om een Energie Neutrale woning te realiseren. Bij gebruik van groene waterstof wordt door de gasleverancier ook duurzame elektra opgewekt. Fig. 76 toont daarom het totaal benodigde aantal kWh duurzame elektra dat bewoners en de waterstofleverancier samen moeten opwekken. Fig. 75 PV cellen door bewoners voor EN Fig. 76 Totale behoefte duurzame elektra voor EN

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 56/69 12. Keuzes voor de korte termijn De keuzediagrammen in fig. 68 en 69 voor de optimale duurzame warmteopwekkingsmethode zijn opgesteld voor alle kosten voor ruimteverwarming, tapwater en koken. Hierbij werd het koken op aardgas vervangen door inductiekoken. Het inductiekoken is een erg onrendabele investering, die voor de energietransitie wel noodzakelijk is. Voor een vermindering van het gasverbruik met ca 37 m3 gas moet de meterkast worden verzwaard en een inductiekookplaat plus pannenset worden aangeschaft. Dat vergt ca € 2600,- , ofwel een investering van € 70- per m3 gasbesparing. Omdat waterstof voorlopig nog niet beschikbaar komt en inductiekoken dus nog geen noodzaak is, rijst de vraag of het aantrekkelijk is, in geval aardgas wordt vervangen door biogas, nu al een hybride warmtepomp aan te schaffen. Als men geen inductiekooktoestel aanschaft, zijn de investeringen en de netwerkkosten minder hoog. Dit moet dus apart berekend worden. In tabel 12 worden voor een hybride warmtepomp de benodigde meerkosten, de besparingen en de terugverdientijden gegeven bij een jaarlijks gasverbruik variërend van 1000 – 2000 m3 aardgas of biogas. Hierbij is uitgegaan van een verbruik van 321 m3 gas voor tapwater en koken.

De groene kolommen hebben betrekking op het geadviseerde warmtedistributiesysteem en de blauwe kolommen op de situatie dat de bestaande radiatoren worden gebruikt. In bijlage-3 is een calculatievoorbeeld gegeven bij een gasverbruik van 1464 m3 gas. In fig. 77 zijn de besparingen grafisch weergegeven. De terugverdientijden zijn in alle gevallen aanzienlijk langer dan de technisch levensduur van de warmtepomp. Optimale temperatuur warmte- distributie Meerkosten warmtepomp met optimale instelling. Besparing WP met optimale instellingen Terugverdien- tijd WP met optimale instellingen Meerkosten warmtepomp met radiatoren Besparing WP met radiatoren Terugverdien- tijd WP met radiatoren m3 oC jaar € jaar jaar € jaar 1007 70 4500 € -155 4500 € -155 1235 70 5500 € -107 5500 € -107 1464 45 9500 € 34 279.4 4500 € -48 1692 45 9500 € 116 81.9 4500 € 10 450.0 1921 55 7100 € 165 43.0 5500 € 68 80.9 Warmtepomp met bestaande radiatorenOptimale instelling van warmteopwekkingssyteem Gasverbruik Tabel 12 Kostenvergelijking HR ketel en hybride warmtepomp. Fig.77 Besparing met hybride warmtepomp

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 57/69 13. Literatuur - Richtlijn 2010-31-EU Energieprestatie van gebouwen. - Bouwbesluit 2015: www.onlinebouwbesluit.nl/ - ISSO 82 Handleiding Energieprestatieadvies woningen. - NTA 8800:2020 Rekenmethode energieprestatie gebouwen - BENG Eindelijk, Hasselaar, Kuipers-van Galen, Huijbers, DGMR, VV+ jan 2020 - Royal HaskoningDHV Mogelijkheden Duurzame Warmte Steenwijk, 26-7-2019 - De prijs van energieconversie, Henk Tolsma, Technisch weekblad 9 sep 2005 - Maatschappelijk acceptabele kostenanalyse een eerste verkenning, Getallen achter de waterstofeconomie, W.D. Hazenberg -Stork, Presentatie op bijeenkomst Waterstofwijk Hoogeveen 6 februari 2020 - www.klimaatexpert.com/warmtepomp/technisch/cop-scop-en-rendement - www.milieucentraal.nl - www.warmtepompweetjes.nl - www.Nefit.nl - www.nibe.eu/nl-nl - www.triplesolar.eu/ - kamerbrief-over-kabinetsvisie-waterstof 30-3-2020: https://www.rijksoverheid.nl/binaries/rijksoverheid/documenten/kamerstukken/2020/03/30/kamer brief-over-kabinetsvisie-waterstof/kamerbrief-over-kabinetsvisie-waterstof.pdf - Voorontwerp Warmtenet Steenwijkerland, H.M.van der Vegt e.a.. 14-4-2020 - Gemeente Steenwijkerland, TEO potentie 3 wijken, Syntraal , 16-7-2020 - Aardgasvrije wijken in Steenwijk, DWA , 20-7-2020 Ing. H.M. van der Vegt.

Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 58/69 14. Bijlagen 14.1 Bijlage-1 Financiële kentallen Tenzij anders vermeld zijn de bedragen Basis 2020 en incl. BTW NB De gasprijs is een variabele in het uitgevoerde onderzoek. Rentetarief 2.0% Energiebelasting + ODE elektra 0.151€ Levertarief elektra 0.079€ Teruglevertarief 0.060€ Tarief elektra voor eigen verbruik 0.230€ Netwerktarieven/jaar vanaf eenheid Capaciteit Transport Vastrecht Meterhuur Totaal Gas G6 € 36.24 € 46.14 € 21.78 € 26.63 € 130.79 Elektra t/m 3*25 A 0 kW € 28.18 € 133.68 € 21.78 € 36.42 € 220.06 t/m 3*35 A 20 kW € 46.95 € 668.40 € 21.78 € 36.42 € 773.55 t/m 3*50 A 30 kW € 46.95 € 1 002.61 € 21.78 € 36.42 € 1 107.76 t/m 3*63 A 40 kW € 46.95 € 1 336.81 € 21.78 € 36.42 € 1 441.96 t/m 3*80 A 50 kW € 46.95 € 1 671.01 € 21.78 € 36.42 € 1 776.16 Aansluittarief Rendo installateur Totaal Gas G6 € 981.30 € 0 € 981.30 Verwijdertarief gas bij 15 m lengte Elektra t/m 3*25 A € 828.85 € 1 000 € 1 828.85 t/m 3*35 A € 955.90 € 1 000 € 1 955.90 t/m 3*50 A € 1 076.90 € 2 000 € 3 076.90 t/m 3*63 A € 1 137.40 € 2 000 € 3 137.40 t/m 3*80 A € 1 210.00 € 2 000 € 3 210.00 Prijzen Warmtepompen Vermogen (kW) Adviesprijs Montage Subsidie Totaal Adviesprijs Montage Subsidie Totaal 3 € 3 500 € 1 500 € 1 500 € 3 500 € 6 500 € 2 000 € 1 800 € 6 700 5 € 4 000 € 1 500 € 1 800 € 3 700 € 7 000 € 2 000 € 1 800 € 7 200 7 € 5 000 € 1

500 € 2 000 € 4 500 € 8 000 € 2 000 € 2 000 € 8 000 9 € 6 000 € 1 500 € 2 000 € 5 500 € 9 000 € 2 000 € 2 000 € 9 000 13 € 7 000 € 1 500 € 2 200 € 6 300 € 10 000 € 2 000 € 2 200 € 9 800 17 € 8 000 € 1 500 € 2 200 € 7 300 € 11 000 € 2 000 € 2 200 € 10 800 Hybride ex HR ketel El. Lucht WP met boiler Prijzen Warmtepompen Vermogen (kW) Adviesprijs Montage Bron Subsidie Tuinherstel Totaal 3 6500 2000 5000 € 2 800 6000 22300 5 7000 2000 7900 € 2 800 6000 25700 Bron: 1300,- /kW ex BTW 7 8000 2000 11000 € 3 000 6000 30000 9 9000 2000 14200 € 3 000 6000 34200 13 10000 2000 20500 € 3 200 6000 41700 17 11000 2000 26800 € 3 200 6000 49000 Bodem WP met boiler Ing. H.M. van der Vegt.

Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 59/69 Overige Investeringen Apparatuur Investering incl montage en subsidie Netto- Investering levensduur (jaar) Afschrijving /jaar Onderhouds- kosten HR combitap € 2 000 15 € 133 € 150 Lucht warmtepomp Zie tabel 15 € 270 Bodemwarmtepomp + bron Zie tabel 25 € 330 Inductiekoken incl.pannenset 200.- excl netverzwaring € 800 15 € 53 Verzwaren aansluiting elektra Zie tabel 40 Radiator-boosters € 1 600 15 € 107 LT radiatoren € 5 000 40 € 125 Vloer-verwarming € 10 000 40 € 250 Zonnepanelen per kWh/jaar € 1.25 25 € 0.05 1% Meerkosten koelen Regelunits 55 oC € 200 15 € 13 Regelunits en boosters 45 oC € 1 200 15 € 80 Regelunits en ventilatoren 35 oC € 300 15 € 20 Airco Split unit incl montage 3500 15 233 € 270 Luchtkanalen 1500 40 38 Airco totaal 5000 271 Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 60/69 14.2 Bijlage-2 Kenmerken warmtepomp 14.2.1 De werking van een warmtepomp. In fig. 14-1 is het principeschema van een warmtepomp aangegeven. In een warmtepomp bevindt zich een koudemiddel dat door de compressor wordt samengeperst, waardoor dat condenseert. Voor het samenpersen moet de pomp energie leveren en stijgt de temperatuur. Door condensatie komt condensatiewarmte vrij en stijgt de temperatuur van het koudemiddel verder naar de waarde Thoog (Th).

In de condensor wordt deze warmte afgegeven aan het medium (lucht of water) van het warmtedistributiesysteem met een aanvoertemperatuur Ta en een retourtemperatuur Tr. Bij het expansieventiel wordt de druk sterk verlaagd en verdampt het koudemiddel. Hierdoor daalt de temperatuur tot de waarde Tlaag.(Tl). In de verdamper wordt het koudemiddel vervolgens opgewarmd doordat warmte aan de bron (bodem, lucht) met temperatuur Tb onttrokken. Per saldo wordt de bron afgekoeld en het medium van het warmtedistributiesysteem opgewarmd. Fig 14-1 Principeschema van een warmtepomp volgens www.klimaatexpert.com/warmtepomp 14.2.2 De thermodynamische formule voor de COP Het rendement van een warmtepomp wordt uitgedrukt in een Coëfficiënt van Performance (COP). Dit is de verhouding tussen de afgegeven energie en de daarvoor benodigde elektrische energie. Bij gebruik van oC als temperatuurschaal is de COP volgens de thermodynamica te berekenen met de formule: COP = (273+Th) / (Th-Tl) (1) Over de condensor staat een temperatuurverschil ∆Tc = Th - Ta (2) Over de verdamper staat een temperatuurverschil ∆Tv = Tl - Tb (3) Uit (1), (2), en (3) volgt: COP = (273+Ta +∆Tc) / (Ta-Tb+∆Tc +∆Tv) (4) (4) is te herschrijven als Thoog Taanvoer Tlaag Tretour Tbron Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 61/69 COP = (273+Ta ) . {1+∆Tc / (273+Ta)} (Ta-Tb) .

{1+ (∆Tc+∆Tv) /(Ta-Tb)} (5) Nu is ∆Tc / (273+Ta) << (∆Tc+∆Tv) /(Ta-Tb), (6) Dus kan (5) vereenvoudigd worden tot COP = (273+Ta) (7) (Ta-Tb) . {1+ (∆Tc+∆Tv) /(Ta-Tb)} We definiëren ∆Tsys = ∆Tc+∆Tv (8) ∆Tsys is de som van de temperatuurval over de 2 warmtewisselaars van de warmtepomp.. Uit (7) en (8) volgt dan: COP = (273+Ta) (7) (Ta-Tb) . {1+ ∆Tsys /(Ta-Tb)} Deze formule geldt voor een verliesvrije situatie. Vanwege de verliezen in de compressor moet hieraan nog een verliesfactor f worden toegevoegd. (7) gaat dan over in: COP = f * (273+Ta) (8) (Ta-Tb) . {1+ ∆Tsys /(Ta-Tb)} (8) is te herschrijven als COP = α * (273+Ta) (9) (Ta-Tb) Met α = f / { 1+ ∆Tsys /(Ta-Tb)} (10) α is bepaald door de pompconstructie en wordt de pompconstante genoemd. 14.2.3 Seizoengemiddelde SCOP Als f en ∆Tsys bekend zijn, is met (9) en (10) voor elke Ta en Tb de COP van de warmtepomp te bepalen. Maar in de praktijk heeft dat weinig betekenis, omdat de warmtevraag in de woning niet constant is. Bij een warmtedistributiesysteem dat ontworpen is voor een maximale afgiftetemperatuur Ta-max, zal Ta afhangen van de momentane warmtevraag. De brontemperatuur Tb is tijdens het stookseizoen evenmin constant. Verder zal de regelaar van de ruimtetemperatuur de compressor laten moduleren of doen afslaan. Deze stops en starts van de compressor vergen ook extra energie.

Om deze reden wordt de SCOP, het seizoengemiddelde van de COP, via een aantal metingen bepaald. In NTA 8800 is voorgeschreven dat de SCOP voor woningbouw moet worden bepaald volgens EN 14511 (vollast). Voor modulerende warmtepompen kan EN 14825 worden gebruikt. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 62/69 De SCOP moet hierbij worden bepaald voor warmtedistributiesystemen met maximale aanvoertemperaturen van 35 oC en 45 oC. Bij luchtwarmtepompen geldt hiervoor een brontemperatuur van 7 oC. Bij bodemwarmtepompen met een bodemwarmtewisselaar is deze 0 oC. Vanwege deze verschillen hebben bodemwarmtepompen veelal een lagere SCOP dan luchtwarmtepompen. Tot voor kort werd voor de bepaling van de SCOP de Nederlandse norm NEN 7120 gebruikt. Hierbij werd voor diverse warmtevragen van de woning de SCOP bepaald bij maximale aanvoertemperaturen van het warmtedistributiesystemen van 35, 45 en 60 oC . De daarmee berekende SCOP waarden kwamen volgens KOMO goed overeen met waarden die volgens EN 14825 worden vastgesteld. 14.2.4 Formule voor SCOP lucht/water warmtepomp De toe te passen formule voor de SCOP is in dit rapport gebaseerd op de specificaties van de Nefit Monoblock 5.0. Voor woningen met een hoge specifieke warmtevraag (> 41 kWh/m2), zijn de volgens NEN7120 gemeten SCOP-waarden vermeld in tabel-14.1. In fig.

14-2 zijn deze grafisch weergegeven voor 3 waarden van de maximale aanvoertemperatuur van het warmtedistributiesysteem bij een warmtevraag van 11 111 kWh /jaar. COP ruimteverwarming met Nefit monoblock 5 kW voor bestaande woningen ( (Q > 41 kWh/m2) Energiefractie ruimteverwarming Warmtevraag (MJ) 2 500 5 000 10 000 20 000 MJ = 5 556 kWh 40 000 MJ = 11 111 kWh 60 000 MJ = 16 667 kWh 80 000 100 000 Warmtevraag (kWh) 694 1 389 2 778 5 556 11 111 16 667 22 222 27 778 Taanvoer 35 5.24 5.24 5.24 5.238 5.215 5.176 5.142 5.142 45 4.828 4.828 4.828 4.823 4.827 4.832 4.842 4.855 60 4.195 4.195 4.195 4.193 4.244 4.296 4.342 4.381 Tabel-14.1 Uit deze grafiek is af te lezen dat de SCOP vooral bepaald wordt door de aanvoertemperatuur van het warmtedistributiesysteem en in veel minder mate door de warmtevraag. Formule (9) en (10) laten zien dat er een verband bestaat tussen de SCOP en het temperatuur - verschil van Ta en Tb. In fig. 14-3 is daarom de SCOP weergegeven als functie van dit temperatuurverschil voor deze woningen met een warmtevraag tussen ca 1300 en 17000 kWh. Op deze verzameling meetpunten is een lineaire regressieanalyse toegepast. Hieruit blijkt dat de SCOP voor lucht/water warmtepompen te berekenen is met de empirische formule SCOP = 6.3412 – 0.0399 * (Ta-Tb) (11) De variantie van het dit rekenmodel R2 = 0.9955.

De verschillen in deze verzameling COP waarden zijn dus voor 99.5 % met deze eenvoudige empirische formule te verklaren. Men kan terecht opmerken dat het afschakelen van de warmtepomp bij een hogere gemiddelde buitenluchttemperatuur in een hybride warmtepompsysteem tot relatief meer starts en stops zal leiden en daarmee de SCOP zal beïnvloeden. Maar bij een verlaagde warmtevraag van de woning treden ook meer stops en starts op. Dit leidt evenwel tot verwaarloosbare correcties op de SCOP, zie fig.14-2 en 14-3, zodat formule (11) voor deze woningen als algemeen geweldig kan worden beschouwd. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 63/69 Fig. 14-2 Opwekkingsrendementen volgens NEN 7120 Fig. 14-3 SCOP bij een Nefit Monoblock luchtwarmtepomp

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 64/69 14.2.5 Formule voor SCOP bodemwarmtepomp De toe te passen formule voor de SCOP is in dit rapport gebaseerd op de specificaties van een moderne modulerende bodemwarmtepomp: de NIBE bodemwarmtepomp S1255-06. De SCOP van deze warmtepomp is bepaald volgens EN14825. Omdat deze bij slechts 2 maximale aanvoertemperaturen van het warmtedistributiesysteem de COP is bepaald, kan niet worden onderzocht of er een lineair verband bestaat tussen de COP en de term Ta-Tb. Aangezien dit bij lucht/water warmtepompen wel het geval is, is het zeer onwaarschijnlijk dat dit hier niet het geval zou zijn. In fig. 14-4 is de SCOP als functie van Ta- Tb weergegeven. Voor deze bodemwarmtepomp is de SCOP te berekenen met de empirische formule SCOP = 6.475 – 0.067 * (Ta-Tb) (12) Fig. 14-4 SCOP bij een NIBE bodemwarmtepomp 14.2.6 Vermogen Het vermogen voor warmtepompen moet volgens NTA 8800 worden bepaald volgens EN14511 (vollast) bij een aanvoertemperatuur van maximaal 35 en een aanvoertemperatuur van 45 oC (gemiddeld). 14.2.7 Optimalisatie bivalent warmtepompsysteem 14.2.7.1 Optimale inschakelpunt. Bij het inschakelen van de hulpverwarming ingeschakeld worden 2 temperatuurtrajecten situaties te onderscheiden. A Buitenluchttemperatuur boven het inschakelpunt van de bijverwarming.

In dit geval levert de warmtepomp alle benodigde warmte. B Buitenluchttemperatuur beneden het inschakelpunt van de bijverwarming. Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 65/69 Bij een elektrische warmtepomp is er in dit temperatuurtraject sprake van een bivalent systeem. De hoeveelheid door de warmtepomp geproduceerde warmte is dan afhankelijk van de vermogensverhouding van de elektrische verwarming en de warmtepomp. Bij een warmtepomp van 5 kW en elektrische spiraal van 9 kW wordt door de warmtepomp dan nog ca 35 % van de gevraagde warmte produceert. Deze fractie is afhankelijk van de selectie van de warmtepomp en wordt in dit onderzoek als constant verondersteld. Geen rekening is gehouden met het feit dat het vermogen van de warmtepomp ook een functie van de term Ta - Tb is. De fractie warmte, geleverd door de warmtepomp is in werkelijkheid dus nog iets lager. Omdat dit slechts voor een zeer kleine fractie van de jaarlijkse warmtevraag een rol speelt, is de hiermee gemaakte rekenfout verwaarloosbaar klein. Bij een hybride warmtepomp neemt de HR ketel de warmteproductie dan geheel over. Hiermee wordt met een hybride warmtepomp het elektriciteitsnet ontlast. Qua investering en jaarkosten kan het aantrekkelijk zijn bij een wat hogere buitentemperatuur de hulpverwarming in te schakelen.

In dat geval stijgt de gemiddelde buitentemperatuur tijdens de bedrijfsuren. Voor beide temperatuurtrajecten moet zowel de warmtevraag per warmteopwekker als de opwekkingsrendement worden berekend. In NTA 8800, tabel Q17, is hiervoor een verdeling van de buitentemperatuur per uur gegeven. Hiermee is de fractie van de warmtevraag voor de bijverwarming als functie van het inschakelpunt van de bijverwarming berekend. Deze is weergegeven in fig.14-5. De y-as heeft een logaritmische schaal omwille van een goede afleesnauwkeurigheid. Uit dezelfde tabel is voor beide situaties eveneens de gemiddelde buitentemperatuur tijdens de bedrijfsuren van de lucht/water warmtepomp als functie van het inschakelpunt van de bijverwarming berekend. Deze resultaten zijn weergegeven in fig. 14-6. Met formule (11) is nu de SCOP als functie van deze inschakeltemperatuur te berekenen. Het resultaat is in fig. 14-7 is weergegeven. Fig. 14-5 Jaarfractie warmtevraag voor de bijverwarming bij een variabel omschakelpunt

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 66/69 Fig.14-6 Gemiddelde buitenluchttemperatuur tijdens bedrijfsuren als functie van de inschakeltemperatuur van de hulpverwarming bij een lucht/water warmtepomp. Fig. 14-7 SCOP van een lucht-water warmtepomp als functie van inschakeltemperatuur hulpverwarming

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 67/69 14.2.8 Kleinere pomp Omdat bij een luchtwarmtepomp altijd een hulpverwarming beschikbaar is, kan een kleinere warmtepomp worden geselecteerd. De hierbij toe te passen vermogensreductiefactor (β) staat vermeld in tabel 14-2. Deze indicatieve tabel is ontleend aan warmtepomp-weetjes.nl. Deze geeft voor warmtepompen een minder snelle reductie, dan tabel 9.23 uit NTA-8800, zie fig. 14-8. Dat is voor warmtepompen een meer betrouwbare tabel omdat deze tabel rekening houdt met het gegeven dat bij een hoge dekkingsgraad van de warmtepomp de hulpverwarming bij een lage buitenlucht- temperatuur wordt ingeschakeld, als de capaciteit van de luchtwarmtepomp al is afgenomen. Een reële vermogensreductie van ca 20% is mogelijk bij een dekkingsgraad van de warmtepomp van 97% of lager. Volgens fig. 14-5 is dat bij een inschakeltemperatuur van de hulpverwarming van +1 oC. Warmtepompinzet Warmtepomp- weetjes.nl Beta faktor (reductie vermogen) Dekkingsgraad 0.5000 92.00% 0.5250 92.50% 0.5500 93.00% 0.5750 93.50% 0.6000 94.00% 0.6250 94.25% 0.6500 94.50% 0.6750 94.75% 0.7000 95.00% 0.7250 95.50% 0.7500 96.00% 0.7750 96.50% 0.8000 97.00% 0.8250 97.25% 0.8500 97.50% 0.8750 97.75% 0.9900 100.00% Tabel 14-2 Vermogensreductiefactor Fig.

14-8 Grafiek Vermogensreductiefactor Draaiuren monovalente WP ruimteverwarming Warmtevraag Vollasturen WP kWh uur 2000 1000 5000 1000 6070 1012 8108 1201 10565 1409 17161 1634 22532 1878 27369 2147 32706 2423 Tabel 14-3 Vollasturen volgens www.warmtepomp-weetjes.nl

Ing. H.M. van der Vegt. Duurzame warmte in bestaande woningbouw.doc 30-12-2020 p 68/69 14.3 Bijlage -3 Kostencalculaties voor ruimteverwarming en tapwater Kostencalculatie voor ruimteverwarming en tapwater met hybride warmtepomp of HR ketel Uitgangspunten Opmerking Totale gasverbruik m3 1464 Gasverbruik koken en tapwater m3 321 Gasverbruik ruimteverwarming m3 1143.0 Warmtevraag ruimteverwarming kWh-th 10 004 Tarief aardgas € / m3 0.780 Tarief elektra € / kWh € 0.23 Rente % 2.0% Systeem instellingen Methode: HR Ketel Hybride warmtepomp WP met radiatoren Maximale aanvoertemperatuur oC 70 45 70 Omschakelpunt warmtepomp naar HR ketel oC - -4.0 -10.0 Verbruik ruimteverwarming COP (A7/W35): - 4.60 4.60 Opwekkingsrendement (SCOP) hoofdtoestel 0.95 4.83 3.83 Berekend uit metingen volgens NEN 7120 Opwekkingsrendement tijdens bijstook - - 0.92 0.92 Dekkingsgraad hoofdtoestel 100% 99.5% 100.0% Rendement warmtedistributie in de woning - 0.943 0.957 0.943 Elektra ruimte-verwarming kWh-e 60 2184 2734 Ketelpomp en distributie- pomp elk 60 kWh Gas ruimte-verwarming m3 1143 5 0 Totale gasverbruik 1464 326 321 Vermogen warmtepomp Vollasturen : uur 1201 1201 Benodigde capaciteit kW-th 8.3 8.3 Nominaal vermogen WP (A7/W35) kW-th 7.9 10.0 Investeringen HR- ketel € 2 000 € 2 000 € 2 000 Warmtepomp, incl subsidie € 4 500 € 5 500 Warmtedistributie: LT radiatoren € 5 000 - Investeringen € 2 000 € 11

500 € 7 500 Meerkosten € 9 500 € 5 500 Direkte kosten Duurzame warmte Elektra € 14 € 502 € 629 Gas € 1 142 € 255 € 250 Netwerkkosten gas en elektra € 351 € 351 € 351 Onderhoud € 150 € 420 € 420 Rente € 20 € 115 € 75 Totale kosten € 1 677 € 1 643 € 1 725 Besparing € 34 € -48 Terugverdientijd 280.5 -113.6