In het Heatpump Application Center (HPAC) van onderzoeksinstituut TNO wordt onderzoek gedaan naar het optimaliseren van de prestaties van warmtepompen in de praktijk. Hoe een warmtepomp in een woning presteert kan namelijk nogal eens verschillen met de testresultaten van deze warmtepomp. Onderzoeker Andries van Wijhe en propositiemanager Rob Kotte geven Warmte365 een rondleiding door het lab.

In het Heatpump Application Center ligt de focus niet op het testen of warmtepompen voldoen aan Europese standaarden, maar op onderzoek hoe warmtepompinstallaties in de praktijk presteren en hoe die prestaties verbeterd kunnen worden. De focus ligt hierbij op de bestaande bouw omdat bouwkundige kwaliteit, thermische massa en type afgiftesystemen heel bepalend zijn voor de prestaties van het warmtepompsysteem.

Het lab bestaat uit vier klimaatkamers waar verschillende typen warmtepompen worden getest in verschillende nagebootste woningen en omstandigheden. Dat wordt gedaan door een fysieke warmtepomp te koppelen aan een ‘virtueel gebouw’. Dat kan gaan om een tussenwoning, vrijstaande woning of appartement, met verschillende isolatiegraden en afgiftesystemen.

Vervolgens kan het warmtepompsysteem aan verschillende klimaat- en gebruiksscenario’s worden blootgesteld, vertelt Kotte. “In de klimaatkamers kunnen we eigenlijk elk klimaat creëren zoals het voorkomt in Europa. Van -20 graden Celsius tot plus 45 graden Celsius, maar vooral ook een hoge luchtvochtigheid en dat is best wel kenmerkend voor een Nederlandse situatie.”

Zo kunnen de échte prestaties van de warmtepomp worden gemeten onder verschillende omstandigheden. In zes dagen testen kan zo een heel stookseizoen worden gesimuleerd. Zelfs in het midden van de zomer kan op die manier een winterscenario worden nagebootst. Daardoor kan het innovatieproces worden versneld, legt Kotte uit, want er hoeft niet gewacht te worden op een volgend seizoen, maar er kan gelijk verder worden getest.

Er zijn andere instellingen waar ook warmtepompen worden getest in klimaatkamers, zegt Kotte. Het belangrijke verschil is dat hier dus niet wordt getest of de specificaties kloppen, maar dat door middel van de tests wordt bekeken hoe producten verbeterd kunnen worden.

Een ander belangrijk verschil is dat de standaardtests puur naar de warmtepomp kijken, maar in de tests van het HPAC worden ook de interactie met de software, het gebouw en het afgiftesysteem meegenomen, legt Van Wijhe uit. “Voor fabrikanten is dit eigenlijk de stap voor de veldtest, je kan de eerste kinderziektes eruit halen zonder dat je daarmee mensen lastigvalt”, zegt hij. “Dus je vervangt niet per se de veldtest, maar je vergroot de kans van slagen van de veldtest”, vult Kotte aan.

Kotte: “We testen niet de warmtepomp als apparaat, maar we testen de installatie als woninginstallatie. En dat is een wezenlijk verschil, want je kan een hele goede warmtepomp hebben, maar als je een heel slecht functionerend afgiftesysteem hebt, heb je per saldo een slecht warmtesysteem en zit je misschien wel in de kou. Door goed te kijken naar hoe het hele systeem eruit moet zien kan je ook goed presterende installaties maken.”

Zelfregulerende warmtepomp
Kotte laat een grafiek zien uit een onderzoek dat eerder is voltooid. Het gaat om vier warmtepompen die volgens de specificaties helemaal vergelijkbaar zijn, maar in de tests heel andere uitkomsten geven. “Er zitten sommigen bij die bij een graad of 7 echt al echt heel veel minder warmte gaan produceren, terwijl anderen gewoon tot -5 graden, 70 procent van de warmte leveren.”

“Bij dezelfde warmtepomp die met gewijzigde instellingen twee keer is getest, zie je dat er op bepaalde temperaturen gewoon een COP punt verschil zit in de prestatie die die levert.” Dit soort onderzoeken laten zien hoe dezelfde warmtepomp met gewijzigde instellingen, ander gebruik of een andere omgeving heel andere prestaties kan leveren.

Dat soort inzichten zijn belangrijk voor fabrikanten en installateurs, maar bijvoorbeeld ook voor beleidsmakers die willen weten waar de meeste energiebesparing te behalen valt. Kotte vertelt dat het onderzoekslab ook samenwerkt met zowel installateurs als producenten. “Het maakt natuurlijk ook het product richting installateur aantrekkelijker als het makkelijk te installeren is en weinig gedoe achteraf oplevert.”

Na een aantal jaar onderzoek is het HPAC gestart met het ontwikkelen van slimme algoritmes voor een zelfregulerende warmtepomp die zelfstandig zijn prestaties optimaliseert en finetunet, vertelt Kotte. “Want het is ook niet te doen voor een installateur om al die variabelen te kennen en op basis daarvan precies uit te vogelen wat dan zo’n juiste instelling is. Nee, we willen dat de installateur de warmtepomp kan ophangen, de stekker in het stopcontact steekt en dat het apparaat dan zelfstandig gaat kijken hoeveel warmteverlies die heeft, hoe snel hij het huis kan opwarmen, wat de gebruiker doet, wat de weersverwachtingen zijn en op basis daarvan de beste instellingen kiest.”

Eigenwijze gebruikers
Ook gebruikers hebben invloed op de prestaties van een warmtepomp. “Veel warmtepompbezitters zijn eigenlijk eerste keer warmtepompbezitters, dus die weten niet wat ze kunnen verwachten”, vertelt Van Wijhe. Een gebruiker kan tevreden zijn met de warmtepomp omdat deze werkt, maar dat hoeft niet te betekenen dat er geen winst meer te behalen is in de prestaties.

Het kan bijvoorbeeld zijn dat de installateur iets niet goed heeft ingesteld of dat een warmtepomp bijvoorbeeld te gevoelig reageert op bepaalde instellingen. Maar ook het gedrag van de gebruikers kan een belangrijke rol spelen. Collega’s van Kotte en Van Wijhe onderzoeken dan ook de hoe de interactie tussen installatie en gebruikers geoptimaliseerd kan worden. Dat betekent soms gedragsverandering maar soms ook dat de installatie aangepast moet worden zodat deze beter past bij de wens van de gebruiker of intuïtiever werkt.

Kotte: “Bij koeling is het bijvoorbeeld belangrijk of een gebruiker goed zijn zonwering gebruikt of goed zijn ramen open en dicht doet, dat is belangrijk voor wat uiteindelijke de temperatuur wordt.” Ook kunnen gebruikers bijvoorbeeld denken dat het afkoelt in huis door als het warm is een raam open te zetten, terwijl het dan per saldo juist zal opwarmen, vult van Wijhe aan.

Installatie-ambities
Onderliggend aan het werk dat TNO verricht in het HPAC is de doelstelling van het vorige kabinet om het tempo waarin warmtepompen worden geïnstalleerd op te schroeven. TNO is daarom samen met acht grote installateurs van Nederland het project TDI 500 gestart. Dit project heeft als doelstelling dat er binnen drie jaar tijd, vijfhonderd extra warmtepompen per dag geïnstalleerd kunnen worden.

Kotte: “Dat is de basis geworden van heel veel innovaties in het installatieproces die samen met de installateurs ontwikkeld worden. Hoe kunnen we ervoor zorgen dat een installateur sneller een warmtepomp kan installeren? Hoe kunnen we de installatie makkelijker maken zodat ook lager opgeleide installateurs ze kunnen installeren? Hoe kunnen we meer weten over de inregelinstelling, zodat installateurs makkelijker de goede instellingen kunnen kiezen?”

Ook nu de normering voor warmtepompen is afgeschaft door het nieuwe kabinet is het doel om de installatie van warmtepompen te versnellen en verbeteren blijven staan. De vraag is wel of dat nog haalbaar is binnen de gepland tijdspanne. Kotte: “De kern van wat wij doen, blijft om te kijken hoe we ervoor zorgen dat de opschaling van duurzame warmte- en koude-installaties sneller, beter en goedkoper kan verlopen.”