Verwarming koolstofvrij maken … een beetje, veel, heel veel?

Energietransitie, warmwaterproductie en verwarming: tussen beperkingen en technologische evolutie

Van het duel tussen gas en stookolie tot technologische inflatie.

Tot halverwege de jaren 2010 was het thema verwarming zelden aanleiding voor debat. Voor een bouwheer of ontwerper bleef de beslissing vaak beperkt tot kiezen tussen een verwarmingsketel op aardgas of op stookolie; gewoonlijk viel de keuze op gas voor zover het beschikbaar was. Zich verwarmen met elektriciteit was geen keuze die de overheid aanmoedigde, behalve dan bij onze Franse buren die waren bevoordeeld door hun nucleaire park.
De grootste technologische vooruitgang van de laatste twintig jaar was de overgang naar condensatieketels waarmee enkele percentages extra rendement werden gewonnen, voor zover de mogelijkheid bestond om te condenseren met terugkeer bij lage temperatuur.

Vandaag is alles veranderd en wordt verwarmen met elektriciteit niet langer in even grote mate afgeraden, integendeel. Of het nu gaat om de aankoop van een wagen of de verwarming van een gebouw, de druk om te kiezen voor koolstofvrij laat zich voelen op alle niveaus: op het vlak van regelgeving, economie en ook op maatschappelijk vlak. In het domein van verwarming vertaalt deze evolutie zich in de komst van een waaier van ofwel nieuwe technologieën ofwel technologieën die opnieuw naar voren worden geschoven, stuk voor stuk met eigen troeven en beperkingen. Dat alles maakt de denkoefening veel ingewikkelder.

Warmtepompen: de ster van het moment

In recente gebouwen — passiefgebouwen of gebouwen met laag energieverbruik — is de integratie van een warmtepomp (WP) al sinds enkele jaren vrij gemakkelijk te realiseren. De afgiftesystemen werken op lage temperatuur, de behoeften zijn beperkt en regelmatig en de prestatiecoëfficiënten (COP) laten verleidelijke waarden zien, tot een verhouding van 5 tussen de geproduceerde en de verbruikte energie voor een SCOP van WP lucht-water voor thuisgebruik (berekend volgens norm EN 14825, vertrektemperatuur 35°C).

In het bestaande gebouwenbestand echter, i.e. de meeste gebouwen in Brussel, oogt de situatie complexer. De radiatoren die gedimensioneerd waren voor vertrektemperaturen van meer dan 50°C, hebben gedurende lange tijd de integratie van standaard WP vertraagd als gevolg van hun technologische beperkingen, tenzij ze konden worden aangevuld met verwarmingsketels. Hetzelfde gold voor de productie van sanitair warm water. Onderstaande grafiek toont de fysieke beperkingen van WP: hoe hoger de vertrektemperatuur, hoe lager de COP. Bovendien is het ook zo dat hoe lager de buitentemperatuur is, hoe lager ook de COP en het geleverde vermogen.

De nieuwe generaties warmtepompen — meer bepaald de pompen die werken op propaan (R290) of CO₂ — bieden eindelijk oplossingen voor deze meer veeleisende toepassingen. Deze natuurlijke fluïda laten toe hoge vertrektemperaturen te bereiken en toch een goed rendement te behouden. Anderzijds brengen ze ook nieuwe technische beperkingen met zich mee: beheer van ontploffingsrisico’s, grotere veiligheid, specifieke opleiding voor installateurs, aanpassing van de randapparatuur.

Een brede waaier aan oplossingen … en meer nood aan advies

Vandaag lijkt het technologische landschap wel op een kaart met een heleboel opties:

• WP lucht-lucht, lucht-water, water-water, grond-water, VRV, 6 sporen …;
• Individueel of collectief;
• Systemen met gemeenschappelijke lus en WP’s als eindstation;
• Gemeenschappelijke WP’s en gedecentraliseerde onderstations;
• Open of gesloten geothermie;
• Warmtenetten;
• Digitale verwarmingsketels;
• Hybride productie …

Elk scenario beantwoordt aan een verschillend evenwicht tussen energie-efficiëntie, temperatuurlimieten, stevigheid, architecturale integratie, akoestische voorwaarden, budget, operationele kosten en onderhoud.

Studiebureaus vervullen een cruciale rol om tijdens de studiefase de juiste keuzes te maken.
Als gevolg van deze grote diversiteit kan een klant — ook wanneer hij de nodige kennis van zaken heeft — al snel de weg kwijtraken. De technische keuzes die vanaf de ontwerpfase worden gemaakt, hebben een doorslaggevende impact op de integratie, de totale kostprijs en de werkelijke prestaties.

Belangrijk om de eigen behoeften te bepalen

Moet je kiezen voor een 100% elektrisch systeem, en alles inzetten op de warmtepomp, of voor een hybride oplossing die WP en condensatieketel combineert?

Moet je zorgen voor meer isolatie en sobere technieken of voor meer vermogen maar sturing op aanvraag?

Ook de stevigheid speelt een rol: moet je voorzien in redundantie, gelet op de kostprijs van de machines? Moet de thermische inertie van de installatie worden verhoogd met buffervaten? Of moet je zorgen voor de mogelijkheid om tijdelijk te depanneren via een back-up van elektrische weerstand of een machine die je huurt?

Daarbij komt nog een andere uitdaging: kan de productie van warmte hand in hand gaan met de productie van koude? Een warmtepomp kan voor afkoeling zorgen — hebben we die echt nodig? Gaat het om een behoefte die er in de toekomst waarschijnlijk zal komen, of is het gewoonweg noodzakelijk om het herladen van de koudebron in bepaalde systemen te verzekeren?

Natuurlijk bestaat er geen universeel antwoord op deze vragen.
Elk project vereist dat onderstaande aspecten nauwkeurig worden bepaald:

• het energieprofiel van het gebouw,
• de regelgevende beperkingen,
• de prioriteiten van de bouwheer,
• en, steeds vaker, de energie- en geopolitieke context.

Het ontwerp kan voorrang geven aan eenvoud op het vlak van werking en aan stevigheid en tegelijk steunen op intelligente regulering die de werking van de installatie continu kan optimaliseren naargelang de weersomstandigheden, het reële gebruik en de kansen die het net biedt.

Een kader dat voortdurend evolueert

Ontwerpers moeten voortaan jongleren met een hele reeks verplichtingen die continu evolueren:

• EPB en emissiedoelstellingen op nationaal en gewestelijk vlak: steeds meer eisen inzake efficiëntie evenals hernieuwbaar en koolstofvrij aandeel. Vanaf 1 januari 2027 moeten alle nieuwe gebouwen die eigendom zijn van of worden ingenomen door overheidsinstanties, voldoen aan EPB-eisen van nuluitstoot en voorzien zijn van systemen voor de productie van zonne-energie, i.e. 3 jaar eerder dan nieuwe gebouwen in de privésector.

Er wordt nog bestudeerd of de EPB-regelgeving moet worden bijgewerkt en de factor voor omzetting van elektriciteit in primaire energie zou nog kunnen dalen, wat bevorderlijk zou zijn op het vlak van elektrificatie.

• Reglement F-Gas: geleidelijke reductie van koelvloeistoffen met een groot aardopwarmingspotentieel (GWP).
• Technische normen: veiligheid in verband met gas, nieuwe protocollen inzake installatie voor natuurlijke fluïda.
• Mentaliteitswijziging: voortaan willen klanten 100% koolstofvrij, ook al blijven ze gevoelig voor budget en betrouwbaarheid.

Bovendien kunnen oplossingen die gisteren nog als deugdzaam werden voorgesteld, ook weer in vraag worden gesteld als gevolg van de evolutie van het bewustzijn rond milieu. Dit geldt bijvoorbeeld voor hydrofluorolefinen (HFO), die werden aangeprezen als ecologische substituten met een laag GWP, maar intussen met de vinger worden gewezen omdat ze behoren tot de familie van de PFAS, die ‘eeuwige chemicaliën’ die moeilijk uit het milieu te verwijderen zijn.

In de familie van de gassen met een lage GWP-impact maken natuurlijke koelvloeistoffen een opmerkelijke comeback in moderne warmtepompen.

• Propaan (R290): uitstekend rendement, hoge productietemperaturen (>75°C), GWP dicht bij nul, maar ingedeeld in klasse A3 (zeer ontvlambaar) → significante veiligheidsvoorwaarden.

CO₂ (R744): niet ontvlambaar, productietemperaturen hoger dan 85°C, milieuvriendelijk, maar vereist zeer hoge waarden inzake werkingsdruk (100 tot 140 bar tegenover 8 tot 18 bar voor R290).
Deze technologieën zetten de deur open voor warmtepompen op hoge temperatuur die geschikt zijn bij renovatie op voorwaarde dat ontwerp en uitvoering goed worden beheerst.

Correct dimensioneren, een economische en technische uitdaging

De dimensionering van een installatie blijft een uiterst belangrijk element.
Hoewel de NBN EN 12831 de referentie is voor de berekening van verliezen aan de basis, houdt haar stationaire benadering geen rekening met de inertie van het gebouw, de input van zon of interne input noch met de dynamische bezettingsvoorwaarden; dit kan leiden tot een overdimensionering (sommigen spreken van een conservatieve dimensionering) van de verwarmingssystemen. Het kwalijke nadeel van warmtepompen is dat hun vermogen met 25 tot 40% afneemt bij grote koude. Resultaat: een te krachtige warmtepomp in het tussenseizoen die bovendien duur is bij aankoop.

Omgekeerd laat een dynamische dimensionering, gebaseerd op realistische werkingshypothesen en gekoppeld aan de ervaring van de ontwerper, toe om het geïnstalleerde vermogen te optimaliseren en op die manier de kosten te beheersen.
Het is een veeleisender benadering die echter onmisbaar is om een evenwicht te bereiken tussen efficiëntie, comfort en economische leefbaarheid.

Naar sobere en slimme verwarming

Verwarming koolstofvrij maken bestaat er niet enkel in om van machine te veranderen.
Het komt erop neer grondig na te denken over de relatie tussen een gebouw en zijn energiesysteem. Er bestaan oplossingen, maar hun relevantie is in de eerste plaats afhankelijk van de kwaliteit van het ontwerp, de nauwkeurige dimensionering en de coördinatie tussen actoren.

Tijdens de komende jaren zullen er steeds slimmere en geconnecteerde verwarmingssystemen verschijnen die zullen worden ontworpen in samenhang met de smart grids. Het doel zal er niet langer in bestaan alleen maar warmte te produceren, maar ze te gebruiken wanneer de hernieuwbare energie beschikbaar is, dankzij dynamische sturing, geoptimaliseerde buffervaten, strategieën van voorverwarming en een nauwkeurige modulering van de vraag.

Parallel worden nieuwe warmtebronnen ontwikkeld: valorisatie van afvalwarmte — waaronder die van data centers via de ‘digitale verwarmingsketels’ —, warmtenetten met lage temperatuur of industriële terugwinning op lokaal niveau.

De evolutie van de energiemarkten met variabele prijzen versnelt deze transitie. In Brussel mogen leveranciers sinds 1 juni 2025 dynamische contracten voorstellen waarbij de elektriciteitsprijs schommelt van uur tot uur in functie van de markt. Deze tarieven maken de weg vrij voor geavanceerde strategieën van sturing: de werking van de installaties in reële tijd aanpassen om de kosten te verlagen, de koolstofvoetafdruk te optimaliseren en bij te dragen tot de stabiliteit van het net.

Daarnaast maakt de ontwikkeling van energiegemeenschappen lokale uitwisselingen mogelijk — elektriciteit geproduceerd door zonnepanelen, gedeelde opslag, thermische synergieën — die de synchronisatie tussen productie en verbruik verbeteren op het niveau van de wijken.

De technologieën even buiten beschouwing gelaten mogen we echter niet wijken voor wat ’technosolutionisme’ wordt genoemd.
In een toekomst waarin de beschikbare energie — zelfs hernieuwbare energie — beperkt zal blijven, zal soberheid niet alleen wenselijk maar ook noodzakelijk zijn. De praktijken van energiesoberheid — meer bepaald geïllustreerd door het project SlowHeat (UCLouvain, ULB, Habitat & Participation, Communa) — in combinatie met een architectuur die de behoeften vermindert en gratis input maximaliseert, blijven de meest directe en ook meest doeltreffende weg naar decarbonisering.

De context is zeker en vast veeleisend maar biedt tegelijk ook een enorme kans: warmtecomfort heruitvinden in een coöperatief, flexibel en resoluut koolstofarm energiesysteem.

Artikel geschreven door: Flow Transfer International SA