Grond-water warmtepomp: werking, toepassing en voordelen in detail

De transitie naar duurzame energie in de woningbouw en renovatiebreedte is een van de belangrijkste uitdagingen van de huidige tijden. Voor duurzame verwarming zijn er meerdere opties beschikbaar, waaronder de grond-water warmtepomp. Deze warmtepomp maakt gebruik van de natuurlijke warmte die in de aarde aanwezig is, en wordt daarom ook wel een geothermische warmtepomp genoemd. In dit artikel wordt uitgebreid ingegaan op de werking van de grond-water warmtepomp, de technische aspecten, de toepassing in nieuwbouw en renovatieprojecten, en de voordelen en nadelen van het systeem. Op basis van de beschikbare informatie uit betrouwbare bronnen worden relevante conclusies getrokken.

Wat is een grond-water warmtepomp?

Een grond-water warmtepomp is een duurzamere alternatief voor traditionele verwarmingssystemen. Het systeem maakt gebruik van de constante temperatuur die in de bodem aanwezig is. Deze warmte wordt opgevangen door buizen die in de grond zijn aangebracht en vervolgens geconverteerd naar bruikbare warmte via een warmtepomp in de woning. De grond-water warmtepomp is een efficiënte oplossing, met name voor nieuwbouwwoningen of grondige renovaties.

De werking van het systeem is gebaseerd op de principes van geothermie, waarbij de natuurlijke warmte van de aarde wordt benut. De grond-water warmtepomp is geschikt voor zowel verwarming als koeling van een woning. In de zomer kan het systeem worden omgekeerd om overtollige warmte af te voeren naar de aarde.

Werking van een grond-water warmtepomp

De werking van een grond-water warmtepomp kan worden ingedeeld in meerdere stappen:

1. Warmteonttrekking aan de grond

De warmte die in de aarde aanwezig is, wordt opgepakt door middel van buizen of aardsondes. Deze buizen bevatten een mengsel van water en antivries, wat voorkomt dat het mengsel bevriest bij lage temperaturen. De buizen worden in de grond geplaatst, op een diepte van meestal 0,8 tot 1 meter bij een horizontale aanleg, of tot wel 200 meter bij een verticale aanleg via putboringen.

In de winter neemt het mengsel de warmte op uit de grond en transporteert deze naar de warmtepomp in de woning. In de zomer wordt het proces omgekeerd: warme lucht of water uit de woning wordt afgevoerd naar de aarde, waar de warmte aan de koelere grond wordt afgegeven.

2. Warmteopwaardering in de warmtepomp

De warmtepomp in de woning verwerkt de warmte die uit de grond is opgehaald. Deze warmtepomp bestaat uit een compressor, een verdamper en een condensor. De temperatuur van de warmte uit de aarde is meestal niet hoog genoeg om direct bruikbaar te zijn. De compressor verhoogt de temperatuur tot het niveau dat nodig is voor verwarming of voor het aanmaken van sanitair warm water.

De warmtepomp maakt gebruik van een warmtewisselaar om de warmte over te brengen op het verwarmingssysteem van de woning. Het proces verbruikt een relatief kleine hoeveelheid elektriciteit, wat het rendement van het systeem verhoogt.

3. Cyclus herhalen

Na het afgeven van de opgewarmde lucht of water begint het proces opnieuw. De koelvloeistof in de buizen wordt afgekoeld en stroomt terug naar de grond, waar het opnieuw warmte opneemt. Deze cyclus maakt het systeem duurzaam en efficiënt.

Verticale versus horizontale systemen

De keuze voor een verticale of horizontale aanleg van de buizen in de grond hangt af van het beschikbare terrein en de omstandigheden van de woning.

Verticale systemen

Bij een verticale aanleg worden putten geboord op een diepte van meestal 100 tot 200 meter. Deze methode is geschikt voor woningen met een klein tuinoppervlak, omdat de buizen in een verticale richting lopen en dus minder oppervlakte innemen. De verticale systemen hebben echter een hogere investering, vanwege de putboringen.

Horizontale systemen

Bij een horizontale aanleg worden de buizen op een diepte van 0,8 tot 1 meter in de grond gelegd. Dit vereist wel een groot tuinoppervlak, meestal minstens 100 tot 200 vierkante meter. Horizontale systemen zijn meestal goedkoper dan verticale systemen, maar ze zijn minder geschikt voor bestaande woningen, omdat de grond niet aangepast kan worden zonder een ingrijpende ingreep.

Toepassing in nieuwbouw en renovatie

Een grond-water warmtepomp is doorgaans een aangewezen keuze bij nieuwbouwwoningen of bij grondige renovaties. De installatie is namelijk vrij ingrijpend, met putboringen of een uitgebreid buizennetwerk in de tuin. Daarom is een grond-water warmtepomp voornamelijk geschikt voor alleenstaande woningen met een grote tuin.

Voor bestaande woningen kan het systeem vaak niet geïnstalleerd worden, vanwege de ruimtebeperkingen en de noodzaak van een groot tuinoppervlak. In dergelijke gevallen zijn alternatieve warmtepompsystemen, zoals een hybride warmtepomp of een lucht-water warmtepomp, vaak beter aangewezen.

Een grond-water warmtepomp is vooral geschikt voor woningen met een vloerverwarmingssysteem of lage-temperatuurverwarming. De warmtepomp levert warmte op een lage temperatuur, wat beter werkt met systemen die langzaam warmte afgeven, zoals vloerverwarming.

Voordelen van een grond-water warmtepomp

1. Hoge efficiëntie

De grond-water warmtepomp is een uiterst efficiënt systeem. De warmte die uit de grond wordt opgehaald, is bijna constant aanwezig, wat het systeem stabiel maakt. De efficiëntie van de warmtepomp wordt vaak uitgedrukt in de COP (Coefficient of Performance), die bij een grond-water warmtepomp tussen de 4 en 5 ligt. Dit betekent dat voor elke kWh elektriciteit die wordt gebruikt, ongeveer 4 tot 5 kWh warmte wordt geleverd.

2. Duurzame verwarming

De grond-water warmtepomp maakt gebruik van een natuurlijke warmtebron, namelijk de aarde. Het systeem produceert dus geen CO2-uitstoot bij de verwarming van een woning, mits het systeem op groene elektriciteit werkt. Dit maakt het een duurzame en milieuvriendelijke oplossing.

3. Koelfunctie

Naast verwarming is een grond-water warmtepomp ook geschikt voor koeling. In de zomer kan het systeem worden omgekeerd om overtollige warmte af te voeren naar de aarde. Dit maakt het een allround oplossing voor zowel winters als zomers.

4. Lage verbruikskosten

Hoewel de aanschaf van een grond-water warmtepomp relatief hoog is, zijn de verbruikskosten over de levensduur van het systeem aanzienlijk lager dan bij traditionele verwarmingssystemen. Dit maakt het systeem over de lange termijn een rendabele investering.

5. Weinig onderhoud

Een grond-water warmtepomp vereist weinig onderhoud. De buizen in de grond zijn eenmalig geïnstalleerd en hebben een lange levensduur. De warmtepomp in de woning heeft ook een lange levensduur en vereist slechts periodieke inspecties.

Nadelen van een grond-water warmtepomp

1. Hoge investering

De aanschaf en installatie van een grond-water warmtepomp vereisen een aanzienlijke investering. De kosten variëren afhankelijk van de grootte van de woning, het type systeem (verticaal of horizontaal), en de ingrepen die nodig zijn. Voor een nieuwbouwproject kunnen de kosten snel oplopen tot 20.000 tot 40.000 euro.

2. Ruimtebeperkingen

Een grond-water warmtepomp vereist een groot tuinoppervlak, namelijk minstens 100 tot 200 vierkante meter. Voor bestaande woningen is dit vaak niet mogelijk, waardoor het systeem voornamelijk geschikt is voor nieuwbouwprojecten.

3. Ingrijpende installatie

De installatie van een grond-water warmtepomp is een ingrijpende ingreep. Voor een horizontale aanleg moet het tuinoppervlak worden uitgegraven en met buizen worden voorzien. Voor een verticale aanleg zijn putboringen nodig, wat gespecialiseerde apparatuur vereist. Dit heeft gevolgen voor de tuin en eventuele beplanting.

4. Afhankelijk van het klimaat

Hoewel de temperatuur in de grond vrij constant is, kan het rendement van een grond-water warmtepomp variëren afhankelijk van het klimaat. In extreme winters kan de temperatuur in de grond licht dalen, wat het rendement van het systeem beïnvloedt. Dit betekent dat het systeem eventueel moet worden aangevuld met een extra verwarmingssysteem, zoals een hybride warmtepomp.

Technische specificaties van grond-water warmtepompen

1. Thermisch vermogen

De thermische vermogenscapaciteit van een grond-water warmtepomp varieert afhankelijk van de grootte van de woning. Voor nieuwbouwprojecten worden thermische vermogens van 5,8 tot 17,4 kW gebruikt voor de grond/water-overdracht, en van 7,5 tot 22,6 kW voor water/water-overdracht.

2. Geluidsniveau

Grond-water warmtepompen zijn ontworpen voor fluisterstille werking. Dankzij innovatieve geluidsisolatie is het systeem geschikt voor installatie in de buurt van leefruimtes.

3. Koelfunctie

De meeste grond-water warmtepompen zijn uitgerust met een koelfunctie. Dit maakt het mogelijk om de woning niet alleen in de winter te verwarmen, maar ook in de zomer te koelen.

4. Regelbaarheid en gebruiksvriendelijkheid

Moderne grond-water warmtepompen zijn uitgerust met ingebouwde regeleenheden met tekst- en grafische schermen. Deze systemen zijn gebruiksvriendelijk en kunnen worden afgestemd op de specifieke behoeften van de woning.

5. Energieverbruik en rendement

De efficiëntie van een grond-water warmtepomp wordt uitgedrukt in de SCOP (Seasonal Coefficient of Performance). Deze waarde kan tot 5,3 bereiken bij gemiddelde klimaatomstandigheden. Dit betekent dat het systeem een hoge energie-efficiëntie biedt.

Kosten en subsidie

De aanschaf van een grond-water warmtepomp is een aanzienlijke investering. De totale kosten hangen af van meerdere factoren, waaronder de grootte van de woning, het type systeem, en de benodigde ingrepen in de grond. Voor een nieuwbouwproject liggen de kosten meestal tussen de 20.000 en 40.000 euro.

Ondanks de hoge aanschafkosten zijn er vaak subsidies beschikbaar om de investering te vergroten. Deze subsidies worden vaak aangeboden door de overheid of via energiebedrijven. Het is aan te raden om een vrijblijvend offerteaanvraag te doen bij meerdere installateurs om de exacte kosten en subsidieopties te verkennen.

Kiezen voor de juiste warmtepomp

De keuze voor een grond-water warmtepomp hangt af van meerdere factoren, waaronder het type woning, het beschikbare terrein, en het budget. Voor bestaande woningen met een klein tuinoppervlak is een lucht-water warmtepomp of een hybride warmtepomp vaak een betere keuze. Deze systemen vereisen minder ingrepen in de grond en zijn makkelijker te installeren.

Voor nieuwbouwprojecten met een groot tuinoppervlak is een grond-water warmtepomp echter een efficiënte en duurzame oplossing. Het systeem biedt stabiele verwarming, lage verbruikskosten, en een lange levensduur.

Het is aan te raden om een ervaren installateur te raadplegen bij de keuze van een warmtepomp. Een professionele adviseur kan helpen bij het bepalen van de meest geschikte oplossing, afhankelijk van de omstandigheden van de woning.

Conclusie

Een grond-water warmtepomp is een duurzame en efficiënte oplossing voor de verwarming van nieuwbouwwoningen en grondige renovaties. Het systeem maakt gebruik van de natuurlijke warmte die in de aarde aanwezig is, en kan zowel verwarming als koeling leveren. De werking is gebaseerd op een cyclus waarbij warmte wordt opgehaald uit de grond, opgewaardeerd in de warmtepomp, en vervolgens afgegeven aan het verwarmingssysteem van de woning.

De keuze voor een verticale of horizontale aanleg van de buizen in de grond hangt af van het beschikbare terrein en de omstandigheden van de woning. Hoewel de investering hoog is, zijn de verbruikskosten over de levensduur van het systeem aanzienlijk lager dan bij traditionele verwarmingssystemen.

De grond-water warmtepomp is een toekomstbestendige oplossing die bijdraagt aan de energietransitie in de woningbouw. Het systeem is geschikt voor zowel winters als zomers, en biedt een stabiele en milieuvriendelijke verwarming. Voor bestaande woningen zijn alternatieve systemen, zoals een lucht-water warmtepomp of een hybride warmtepomp, vaak een betere keuze. Het is aan te raden om een ervaren installateur te raadplegen bij de keuze van een warmtepomp, om de meest geschikte oplossing te bepalen op basis van de omstandigheden van de woning.

Bronnen

1. Bobex – Grond-water warmtepomp
2. Verwarminginfo.nl – Grond-water warmtepomp
3. Stiebel Eltron – Hoe werkt een warmtepomp op grondwater?
4. Eliteklimaat.nl – Grond-water warmtepomp
5. Viessmann.nl – Vitocal 200-G
6. Slimster.nl – Grond-water warmtepomp kosten