Geothermische warmtepomp: de invloed van diepte op efficiëntie en toepassing

Published by Redactie on september 25, 2025 | Category warmtepomp

De keuze voor een geothermische warmtepomp is voor velen een aantrekkelijke oplossing om duurzaam en efficiënt te wonen. Het verwerken van aardwarmte is een technologie die steeds meer aandacht krijgt in de woningbouw en renovatiebranche. Centraal bij een geothermische warmtepompinstallatie staat de diepte waarop de warmtebron wordt geplaatst. Afhankelijk van de diepte van de geothermische bron kan het systeem op verschillende manieren werken: horizontaal of verticaal, en dit heeft directe gevolgen voor de efficiëntie, kosten en toepassing in de praktijk.

In dit artikel bespreken we de technische en praktische aspecten van geothermische warmtepompen, met een nadruk op de invloed van diepte op het functioneren van het systeem. We kijken naar horizontale geothermische collectoren, verticale geothermische sondes, en de toepassing in woning- en utiliteitsbouw. Bovendien geven we een overzicht van de voordelen en beperkingen van beide systemen, evenals de vereisten voor vergunningen en het thermische gedrag van de ondergrond.

Horizontale geothermische collectoren: toepassing op ondiepe dieptes

Een horizontale geothermische collector is een buizensysteem dat op ondiepe dieptes – tussen 1 en 1,5 meter – wordt ingegraven. De collectoren halen warmte uit de bovenste lagen van de grond, waar de aarde nog direct wordt beïnvloed door de zon. Deze vorm van geothermie is geschikt voor woonomgevingen waar wettelijke beperkingen gelden die het niet toelaten om diep in de bodem te boren.

De collectoren bestaan uit langgerekte buizen die in patronen zoals een spiraal, een korf of in parallel worden gelegd. Deze leidingen bevatten een koelvloeistof die de warmte uit de grond opneemt en deze doorleidt naar een warmtepomp. Deze warmtepomp verwerkt de warmte tot de gewenste temperatuur om een woning te verwarmen of te koelen.

Bij het aanleggen van horizontale geothermische collectoren is het belangrijk om voldoende afstand te houden tussen de verschillende leidingen. Als de leidingen te dicht bij elkaar liggen, kan het systeem op bepaalde plekken te veel warmte uit de grond halen, waardoor de omringende grond kan bevriezen. Dit effect kan negatief uitwerken op de efficiëntie en levensduur van het systeem. Daarom wordt vaak geadviseerd om per m² woning een bepaalde oppervlakte grond aan te leggen, afhankelijk van de soort collector en de verwarmingsbehoeften.

Horizontale collectoren zijn het meest geschikt voor woningen met een klein verbruik en goede isolatie. Voor grotere woningen of gebouwen is het vaak niet haalbaar om voldoende grondoppervlakte vrij te maken voor de collectoren. In dichtbebouwde woonomgevingen is een horizontale oplossing daarom vaak niet haalbaar.

Verticale geothermische sondes: toepassing op grotere dieptes

Wanneer de beschikbare grondoppervlakte beperkt is, is een verticale geothermische sonde een betere oplossing. Dit systeem bestaat uit een buis die verticaal wordt geboord op een diepte van 40 tot 160 meter, en soms zelfs tot wel 500 meter. De buis bevat een koelvloeistof die warmte opneemt uit de diepere grondlagen en deze doorleidt naar een warmtepomp.

In tegenstelling tot horizontale collectoren, die warmte opnemen uit de bovenste grondlagen die sterk zijn beïnvloed door de buitentemperatuur, halen verticale sondes warmte uit diepere lagen waar de temperatuur het hele jaar door vrij constant blijft. Vanaf ongeveer 10 meter diepte is de grondtemperatuur namelijk relatief stabiel, ongeacht de buitentemperatuur. Dit maakt het systeem efficiënter, zowel in de winter als in de zomer.

De diepte van het boorgat is afhankelijk van verschillende factoren, waaronder de warmtebehoefte van het gebouw en het thermische geleidingsvermogen van de bodem. In de praktijk varieert de benodigde diepte per project. Voor een woning met een gemiddeld verbruik zijn boorgaten van 60 tot 100 meter diep meestal voldoende. Voor grotere woningen of complexen kan de diepte aanzienlijk hoger liggen.

Een groot voordeel van verticale sondes is dat ze minder grondruimte innemen dan horizontale collectoren. Dit maakt het systeem geschikt voor woningen in dichtbebouwde omgevingen of voor projecten waar de beschikbare grond beperkt is. Daarnaast is een verticaal systeem in staat om in de zomer ook te koelen, door de warmte af te voeren naar de diepe grondlagen.

Toepassing in woning- en utiliteitsbouw

Zowel horizontale collectoren als verticale sondes kunnen worden ingezet in woningbouwprojecten en utiliteitsgebouwen. De keuze voor een horizontaal of verticaal systeem hangt af van de beschikbare grondruimte, de verwarmingsbehoeften en de thermische eigenschappen van de ondergrond.

In woningbouwprojecten met individuele woningen is een verticaal systeem vaak de meest haalbare oplossing, vooral in dichtbebouwde woonwijken of op locaties met beperkte grondruimte. Voor utiliteitsgebouwen of woningcomplexen kan men overwegen om een collectief warmtepompstation aan te leggen, dat meerdere woningen bedient en eventueel is verbonden aan een warmtenet.

In combinatie met een geothermische warmtepomp kan het systeem ook gebruikt worden voor ventilatie en koeling. Zoals beschreven in de bronnen, is het mogelijk om een geothermische ventilatiewarmtepomp te koppelen aan een geboorde sonde. Het systeem pompt warm water uit de grond, dat vervolgens wordt gebruikt voor verwarming in de winter en voor passieve koeling in de zomer. Daarnaast zorgt het systeem ook voor warm tapwater, wat het systeem nog efficiënter maakt.

Invloed van bodemstructuur en thermisch geleidingsvermogen

De efficiëntie van een geothermische warmtepompinstallatie hangt sterk af van de eigenschappen van de ondergrond. Factoren zoals de structuur van de bodemlagen, de aanwezigheid van grondwater en het thermische geleidingsvermogen bepalen de hoeveelheid warmte die kan worden opgehaald uit de grond.

Grondlagen die rijk zijn aan zand of gesteente en goed doorlatend zijn voor grondwater, zijn meestal gunstig voor geothermische installaties. Deze lagen kunnen namelijk beter warmte opslaan en afgeven. In tegenstelling daarom zijn zachte, kleiige bodems vaak minder geschikt, omdat deze minder thermisch geleidend zijn en de warmte minder efficiënt kunnen doorgeven.

Voor een geothermische warmtepompinstallatie is het daarom belangrijk om eerst een grondonderzoek te doen. Dit onderzoek bepaalt de thermische eigenschappen van de ondergrond en helpt bij de bepaling van de benodigde diepte en het aantal boorgaten. Het onderzoek is ook nodig voor het verkrijgen van de benodigde vergunningen, die vaak vereist zijn bij het boren in de ondergrond.

Vergunningen en regelgeving

Het boren voor een geothermische warmtepompinstallatie is vaak onderworpen aan lokale en nationale regelgeving. De vereisten kunnen per regio verschillen, maar in de meeste gevallen is een vergunning nodig om boorgaten aan te leggen in de ondergrond. Deze vergunning is meestal vereist wanneer het boorgat een diepte bereikt die bepaalde grondwaterlagen doordringt.

Daarnaast gelden er beperkingen op het gebruik van grondwater. In sommige regio’s is het niet toegestaan om grondwater op te pompen of te gebruiken voor warmteopwekking. In dat geval is het nodig om een geothermische sonde of collector te gebruiken die niet afhankelijk is van grondwater, maar die warmte uit de grond opneemt via een koelemiddel dat door de leidingen wordt gepompt.

De regelgeving en vergunningen zijn belangrijk om ervoor te zorgen dat geothermische installaties op een duurzame en veilige manier worden toegepast. Het is daarom raadzaam om bij het ontwerp en de uitvoering van een geothermische warmtepompinstallatie te werken met ervaren professionals en consultants die bekwaam zijn in het opstellen van de benodigde dossiers en het verkrijgen van vergunningen.

Voordelen en beperkingen van geothermische warmtepompen

Geothermische warmtepompen hebben verschillende voordelen boven andere verwarmingssystemen. Het meest opvallende voordeel is de hoge efficiëntie. Omdat het systeem gebruikmaakt van de constante warmte van de aarde, is het minder afhankelijk van de buitentemperatuur en werkt het het hele jaar door efficiënt. Dit maakt het systeem geschikt voor zowel verwarming als koeling.

Een ander voordeel is de duurzaamheid. Geothermische warmtepompen gebruiken geen fossiele brandstoffen en produceren geen CO₂-uitstoot. Het gebruik van aardwarmte maakt het systeem daarom een duurzame oplossing voor duurzame woningbouw en renovatieprojecten.

Naast de voordelen zijn er ook beperkingen. De installatie van een geothermische warmtepomp is vaak kostbaar, vooral bij verticale sondes. De kosten van het boren en het aanleggen van de leidingen kunnen aanzienlijk zijn, en het is daarom belangrijk om een goed ontwerp en een efficiënt systeem te kiezen.

Een andere beperking is de afhankelijkheid van de ondergrond. Niet elke locatie is geschikt voor een geothermische warmtepompinstallatie. De thermische eigenschappen van de ondergrond en de beschikbare grondruimte bepalen of een horizontale of verticale oplossing haalbaar is.

Toekomstperspectieven en ontwikkelingen

De toepassing van geothermische warmtepompen is een snel groeiend domein, zowel in de woningbouw als in de utiliteitsbouw. De groei wordt voortgedreven door de toenemende aandacht voor duurzame energieoplossingen en de stijgende eisen rondom energieefficiëntie in de bouwsector.

In de toekomst is te verwachten dat geothermische warmtepompen een steeds groter aandeel gaan krijgen in het energiebeleid van gemeenten en regio’s. Het gebruik van collectieve warmtepompinstallaties en warmtenetten maakt het mogelijk om grotere woningcomplexen of woonwijken te voorzien van duurzame warmte.

Bovendien is er een groeiende interesse in het combineren van geothermische warmtepompen met andere duurzame energiebronnen, zoals zonnepanelen en warmteopslagsystemen. Deze systemen werken samen om het energieverbruik te optimaliseren en het gebruik van fossiele brandstoffen verder terug te dringen.

Conclusie

Geothermische warmtepompen zijn een duurzame en efficiënte oplossing voor verwarming en koeling van woningen en gebouwen. De keuze voor een horizontale of verticale installatie hangt af van de beschikbare grondruimte, de thermische eigenschappen van de ondergrond en de verwarmingsbehoeften van het gebouw. Beide systemen hebben hun eigen voordelen en beperkingen, en het is belangrijk om bij het ontwerp en de uitvoering van een geothermische warmtepompinstallatie rekening te houden met deze factoren.

Het boren en aanleggen van een geothermische warmtepompinstallatie is vaak kostbaar, maar de langdurige besparing op energiekosten en de duurzame voordeelen maken het systeem een aantrekkelijke investering. Met de juiste planning, een grondonderzoek en de hulp van ervaren professionals is het mogelijk om een geothermische warmtepompinstallatie succesvol in te zetten in woningbouw- en renovatieprojecten.