Aard- en lucht-water warmtepompen: vergelijking, werking en toepassing in woningbouw

De keuze voor een warmtepomp als duurzame verwarmingsoplossing wordt steeds populairder in het Nederlandse woningbouwlandschap. Vooral in de context van energiebesparing en klimaatdoelstellingen zijn warmtepompen een betrouwbare en efficiënte technologie geworden. In dit artikel leggen we de werking, voordelen en nadelen van twee veelgebruikte warmtepompsoorten uit: de lucht-water warmtepomp en de aard- of grond-water warmtepomp. Binnen deze context worden ook de toepassingen in nieuwbouw en renovatie besproken, evenals de belangrijkste kenmerken die bij de keuze van het juiste systeem een rol spelen.

Wat zijn aard- en lucht-water warmtepompen?

Een aard-water warmtepomp, ook wel grond-water warmtepomp genoemd, haalt de benodigde warmte uit de ondergrond. Hierbij wordt gebruikgemaakt van een buisnetwerk of aardsondes die in de bodem zijn geplaatst. In deze buizen stroomt een koelvloeistof, die warmte uit de aarde opneemt. Deze warmte wordt vervolgens via de warmtepomp omgezet in nuttig warme energie voor verwarming en tapwater.

Een lucht-water warmtepomp daarentegen haalt warmte uit de buitenlucht. Deze warmtepomp bestaat meestal uit een buitenunit die de lucht opneemt en een binnenunit die de warmte verwerkt. Deze vorm van warmtepomp is vaak eenvoudiger in opzet en minder ingrijpend in de installatie.

Beide systemen werken op basis van het principe van warmteoverdracht en zijn geschikt voor zowel verwarming als koeling in de zomer. De keuze tussen de twee hangt af van factoren zoals beschikbare ruimte, bouwtype, budget en energie-efficiëntie-eisen.

Werking van aard-water warmtepompen

De aarde ontvangt warmte van de zon en slaat deze op in de bodem. In de winter is de temperatuur op een diepte van ongeveer 50 meter ongeveer 10°C, ondanks de koude luchttemperaturen boven de grond. Dit constante warmtegehalte maakt de aard-water warmtepomp een betrouwbare bron van energie.

De werking van een aard-water warmtepomp is als volgt:

1. Warmteonttrekking uit de aarde: Een gesloten buisnetwerk of aardsondes zijn geïnstalleerd in de grond. Hierin stroomt een koelvloeistof die warmte onttrekt.
2. Verwerking door de warmtepomp: De koelvloeistof stroomt naar een verdamper in de warmtepomp, waar de warmte wordt geabsorbeerd.
3. Compressie en verhitting: Een compressor verhoogt de temperatuur van de koelvloeistof tot een niveau dat geschikt is voor verwarming.
4. Afgifte van warmte: De warmte wordt afgestaan aan het verwarmingssysteem (zoals radiatoren of vloerverwarming) of gebruikt om sanitair warm water te maken.
5. Cyclus herhalen: De koelvloeistof koelt af en keert terug naar de aarde om opnieuw warmte op te nemen.

Omdat de aardtemperatuur het hele jaar door vrijwel constant is, levert een aard-water warmtepomp in koude weersomstandigheden beter op dan een lucht-water warmtepomp. Dit maakt deze optie vooral geschikt voor winters met lage buitentemperaturen.

Werking van lucht-water warmtepompen

Lucht-water warmtepompen functioneren op een vergelijkbare manier als aard-water warmtepompen, maar gebruiken de buitenlucht als warmtebron. De werking van deze warmtepomp is als volgt:

1. Lucht opnemen: De buitenunit van de warmtepomp zuigt lucht aan en onttrekt warmte.
2. Verwerking in de warmtepomp: De opgenomen warmte wordt verwerkt in een verdamper, waarbij de koelvloeistof de warmte opneemt.
3. Compressie en opwarming: De koelvloeistof wordt verhit door een compressor tot een temperatuur die geschikt is voor verwarming of warm water.
4. Afgifte via verwarmingssysteem: De warmte wordt afgestaan aan het verwarmingssysteem of het sanitair water.
5. Cyclus herhalen: De koelvloeistof koelt af en keert terug naar de buitenunit om opnieuw warmte uit de lucht te onttrekken.

Lucht-water warmtepompen zijn in het algemeen goedkoper in aanschaf en installatie dan aard-water warmtepompen. Echter, omdat de buitentemperatuur niet constant is, is de efficiëntie lager in koude winters. Op lage temperaturen is de energiebesparing dus minder dan bij aard-water warmtepompen.

Voordelen en nadelen van aard-water warmtepompen

Voordelen:

• Hoog rendement in koude winters: Omdat de aardtemperatuur vrijwel constant is, presteert de warmtepomp beter in koude omstandigheden.
• Duurzame oplossing: Geen gebruik van fossiele brandstoffen.
• Gesloten systeem: Geen uitlaat van verontreinigende stoffen.
• Meerdere toepassingen: Verwarming, warm tapwater en ook passieve koeling in de zomer.
• Langdurige levensduur van de grondinstallatie: De buizen of sondes in de grond kunnen meerdere decennia meegaan.

Nadelen:

• Hoge installatiekosten: Het aanleggen van buizen of aardsondes vereist aanzienlijke grondwerken.
• Ruimtebenodiging: Voor een horizontale opstelling is een grote tuin nodig. Bij verticale boringen is dit minder, maar het is wel een ingrijpende maatregel.
• Lange terugverdientijd: Hoewel het rendement hoog is, is de initieel hogere investering de terugverdientijd langer dan bij lucht-water warmtepompen.

Voordelen en nadelen van lucht-water warmtepompen

Voordelen:

• Lage aanschaf- en installatiekosten: Eenvoudige installatie en minder werk op de bouwplaats.
• Minimale grondwerken: Geen boringen of buizen in de grond nodig.
• Gesloten systeem: Net als bij aard-water warmtepompen geen uitlaat van verontreinigende stoffen.
• Meerdere toepassingen: Verwarming, warm tapwater en eventueel ook koeling.
• Rap in gebruik: Direct installatie en gebruik mogelijk.

Nadelen:

• Lager rendement in koude winters: De buitentemperatuur is variabel en kan onder nul graden dalen, waardoor de efficiëntie afneemt.
• Meer energieverbruik bij extreme temperaturen: Bij buitentemperaturen onder nul graden verbruikt de warmtepomp meer energie om dezelfde hoeveelheid warmte te leveren.
• Geluidsoverlast: De buitenunit produceert geluid, wat van invloed kan zijn op de omgeving.

Efficiëntie: aard-water vs lucht-water warmtepompen

De efficiëntie van een warmtepomp wordt vaak aangeduid met de Coefficient of Performance (COP), die aangeeft hoeveel warmte per kWh elektriciteit wordt geleverd. Een COP van 4 betekent bijvoorbeeld dat 4 kWh warmte wordt geleverd voor 1 kWh elektriciteit.

Over het algemeen heeft een aard-water warmtepomp een hogere COP dan een lucht-water warmtepomp, vooral in koude winters. Dit komt doordat de aardtemperatuur constanter is dan de luchttemperatuur. In koude weersomstandigheden kan een lucht-water warmtepomp een COP van 2 of lager hebben, terwijl een aard-water warmtepomp gemiddeld een COP van 4 tot 5 behaalt.

Toch is het belangrijk om ook de initiële investeringen in overweging te nemen. Lucht-water warmtepompen zijn goedkoper in aanschaf en installatie, wat de terugverdientijd verkort. Aard-water warmtepompen vereisen meer werk en kosten, maar bieden in de langere termijn een betere energiebesparing.

Toepassing in nieuwbouw en renovatie

Nieuwbouw

In nieuwbouwprojecten is de keuze voor een warmtepomp vaak gunstig, omdat het verwarmings- en sanitair systeem volledig kan worden ontworpen rond deze duurzame technologie. Aard-water warmtepompen zijn vooral geschikt in nieuwbouw als er voldoende ruimte is voor een horizontaal leidingnetwerk of verticale sondes. In grotere woningbouwprojecten of nieuwbouwwoningen met een duurzamheidsdoel is een aard-water warmtepomp vaak de voorkeur.

Lucht-water warmtepompen zijn daarentegen geschikt voor nieuwbouwprojecten waar minder ruimte beschikbaar is of waar snelle installatie belangrijk is. Deze warmtepompen zijn ook vaak een goede keuze in combinatie met een hybride systeem, waarbij de warmtepomp wordt ondersteund door een klassieke cv-ketel in koude weersomstandigheden.

Renovatie

Bij renovatieprojecten is het vaak de vraag of het huis geschikt is voor een warmtepomp. In bestaande woningen met een klein terrein kan het installeren van aardsondes lastig of onmogelijk zijn. In dergelijke gevallen is een lucht-water warmtepomp vaak de enige haalbare oplossing.

In nieuwer bestaande woningen die uitgerust zijn voor vloerverwarming of warmtetermische isolatie, is een aard-water warmtepomp een goede keuze. Dit geldt vooral als er in de omgeving voldoende ruimte is voor de installatie van buizen of sondes.

Hybride warmtepompen: combinatie van lucht- en gasverwarming

Een hybride warmtepomp is een combinatie van een lucht-water warmtepomp en een klassieke cv-ketel. Deze oplossing is ideaal voor woningen waarin de lucht-water warmtepomp niet voldoende warmte kan leveren in koude weersomstandigheden. In zulke gevallen zorgt de cv-ketel voor extra verwarming.

De hybride oplossing biedt een goede balans tussen duurzaamheid en comfort. De warmtepomp is verantwoordelijk voor de meeste verwarming, terwijl de cv-ketel slechts actief wordt wanneer nodig. Hierdoor kan het energieverbruik aanzienlijk worden verlaagd, zonder de verwarmingsprestaties in te boeten.

Koelen met warmtepompen

Een verdienste van zowel lucht- als aard-water warmtepompen is dat ze ook kunnen worden gebruikt voor koeling in de zomer. Hierbij wordt de werking van de warmtepomp omgekeerd. De warmte uit de woning wordt via de warmtepomp afgevoerd naar de aarde (bij aard-water warmtepompen) of naar de buitenlucht (bij lucht-water warmtepompen).

Bij een aard-water warmtepomp is dit passieve koeling, omdat de temperatuur van de aarde in de zomer lager is dan de buitentemperatuur. Hierbij is weinig energie nodig, behalve voor de circulatiepomp.

Bij een lucht-water warmtepomp is het actieve koelen, waarbij energie nodig is om de koelvloeistof te comprimeren en de warmte af te voeren. Dit verbruikt meer elektriciteit en heeft een negatieve invloed op de EPB-berekening (energieprestatieberekening).

Welke warmtepomp past bij jouw situatie?

De keuze tussen een aard-water of lucht-water warmtepomp hangt af van meerdere factoren:

Als je toegang hebt tot een groot terrein en het budget kunt opbrengen voor een aard-water warmtepomp, is dit vaak de efficiëntere keuze, vooral in koude klimaten. Bij beperkte ruimte of budget is een lucht-water warmtepomp een betere optie.

Conclusie

Zowel aard-water als lucht-water warmtepompen zijn duurzame oplossingen voor verwarming, koeling en sanitair warm water. De keuze hangt af van factoren zoals budget, beschikbare ruimte, bouwtype en energie-eisen. Aard-water warmtepompen bieden in het algemeen een hogere efficiëntie, vooral in koude winters, maar vereisen meer investeringen en werk. Lucht-water warmtepompen zijn goedkoper en eenvoudiger in opzet, maar presteren minder bij lage buitentemperaturen.

In nieuwbouwprojecten zijn aard-water warmtepompen vaak de voorkeur, terwijl lucht-water warmtepompen geschikt zijn voor renovatieprojecten met beperkte ruimte. Hybride warmtepompen bieden een compromis tussen duurzaamheid en comfort, vooral in koude winters.

Bij een professionele installatie en goede keuze voor het systeem, kan een warmtepomp niet alleen bijdragen aan een duurzamere toekomst, maar ook leiden tot aanzienlijke energiebesparingen en comfort in de woning.

Bronnen

1. Hoe werkt een aard-warmtepomp?
2. Warmtepomp informatie
3. Hoe werkt een warmtepomp
4. Aarde/water warmtepomp voor nieuwbouw
5. Warmtepompen en duurzaamheid
6. Luchtwarmtepomp vs aardwarmtepomp