Warmtepomp op water: Werking, Soorten en Voordelen voor Verbouw en Nieuwbouw

Inleiding

De overstap naar duurzame verwarmingsoplossingen wordt steeds belangrijker in de context van klimaatmaatregelen en stijgende energiekosten. In deze context speelt de warmtepomp een centrale rol. Een warmtepomp op water – ook wel water-water warmtepomp genoemd – is een efficiënte en duurzame manier om woningen te verwarmen en te koelen. In dit artikel wordt dieper ingegaan op de werking van een water-water warmtepomp, de verschillende soorten, de voor- en nadelen, en wanneer deze warmtepomp de meest geschikte keuze is binnen renovatieprojecten en nieuwbouw. Aan de hand van technische details en toepassingsvoorbeelden uit echte projecten, wordt een duidelijk overzicht gegeven van deze duurzame technologie.

Wat is een water-water warmtepomp?

Een water-water warmtepomp haalt warmte uit grondwater of andere waterbronnen en gebruikt deze om een woning te verwarmen en tapwater te maken. Het systeem bestaat uit een ondergrondse warmtewisselaar, een pomp, en een warmtepompapparaat dat boven de grond geïnstalleerd is. Het gehele proces is gebaseerd op het principe van warmteoverdracht en werkt vergelijkbaar met een koelkast, maar dan in omgekeerde richting.

Het grondwater wordt omhoog gepompt, waarbij de warmtepomp de warmte uit het water haalt. Deze warmte wordt vervolgens gebruikt voor de verwarming van de woning of voor het maken van warm tapwater. Het afgekoelde water wordt weer teruggepompt in de grond, waar het opnieuw warmt door de aardwarmte. Dit maakt een water-water warmtepomp een duurzame en energie-efficiënte oplossing.

De voornaamste componenten van een water-water warmtepomp zijn:

• Bodemwarmtewisselaar: Hiermee wordt warmte uit de grond of een open waterbron opgepompt.
• Compressor: Deze verhoogt de temperatuur van de opgepompte warmte.
• Warmtewisselaar: In dit onderdeel wordt de warmte overgedragen naar het verwarmingssysteem of tapwater.

De werking van een water-water warmtepomp is vergelijkbaar met andere warmtepompsoorten, maar het gebruik van grondwater als bron maakt deze warmtepomp bijzonder efficiënt in koude klimaten. Omdat het water ondergronds een constante temperatuur heeft, is het mogelijk om het systeem het hele jaar door efficiënt te laten werken.

Werking van een water-water warmtepomp

De werking van een water-water warmtepomp is gebaseerd op een gesloten systeem waarin warmte uit de grond wordt onttrokken en gebruikt voor verwarming of tapwater. Het proces verloopt in verschillende stappen:

1. Warmteopname uit de grond: Een gesloten buizensysteem – een bodemwarmtewisselaar – wordt in de grond geplaatst. Hierdoor stroomt een mengsel van water en glycol (brine) door het systeem. Deze vloeistof absorbeert warmte uit de grond.

2. Transport naar de warmtepomp: De warmte wordt via de buis getransporteerd naar de warmtepompapparaat boven de grond. In dit apparaat wordt de temperatuur van de warmte verlaagd en wordt de warmte overgedragen aan een koelmiddel.

3. Verhitting van het koelmiddel: De compressor verhoogt de druk van het koelmiddel, waardoor de temperatuur stijgt. Dit proces maakt het mogelijk om de warmte over te dragen aan het verwarmingssysteem of tapwater.

4. Warmteafgifte: De opgewekte warmte wordt via het verwarmingssysteem of via een warmwaterbuffer in de woning afgegeven. De afgekoelde brine wordt vervolgens teruggepompt in de grond om opnieuw warmte op te nemen.

5. Zomerkoeling: In de zomer is het ook mogelijk om de warmtepomp in koelmodus te gebruiken. In deze modus wordt de warmte uit de woning afgevoerd naar de grond, waar het water opnieuw warmt.

Deze cyclus maakt de water-water warmtepomp tot een efficiënte en duurzame oplossing voor zowel verwarming als koeling.

Voordelen van een water-water warmtepomp

Tijdens de evaluatie van warmtepompoplossingen zijn er verschillende factoren die een rol spelen, zoals energie-efficiëntie, kosten, duurzaamheid en toepassingsspecifieke voorwaarden. Voor een water-water warmtepomp zijn er diverse voordelen:

• Hoge energie-efficiëntie: De SPF (Seasonal Performance Factor) van een water-water warmtepomp ligt rond de 4,0. Dit betekent dat per kWh elektriciteit die het systeem verbruikt, ongeveer 4 kWh warmte wordt opgewekt. Dit maakt het systeem aanzienlijk efficiënter dan traditionele verwarmingsmethoden.

• Duurzaamheid: Het gebruik van grondwater of open waterbronnen als warmtebron maakt het systeem duurzaam. De warmte die wordt opgepompt, wordt niet verbrand, maar opnieuw gebruikt in het systeem. Hierdoor ontstaat er weinig CO2-uitstoot.

• Jaarlijks in balans: Een water-water warmtepomp werkt met een open systeem, waarbij het afgekoelde water weer in de grond wordt teruggepompt. Dit zorgt ervoor dat de warmtebron continu beschikbaar blijft. Het systeem moet jaarlijks in balans worden gebracht, wat betekent dat de hoeveelheid opgepompte warmte gelijk moet zijn aan de hoeveelheid warmte die het systeem verbruikt.

• Passieve koeling: In de zomer kan de warmtepomp ook passief worden gebruikt als koelsysteem. In deze modus wordt warmte uit de woning afgevoerd naar de grond, waardoor de woning verkoeld wordt zonder dat de compressor actief hoeft te zijn.

• Minimale onderhoudskosten: Omdat de meeste onderdelen van het systeem ondergronds zijn geïnstalleerd, is het systeem vrijwel onzichtbaar en vereist het weinig onderhoud.

• Geschikt voor renovatie en nieuwbouw: Een water-water warmtepomp is zowel geschikt voor nieuwbouwprojecten als voor renovaties van bestaande woningen. In renovatieprojecten kan het systeem worden aangesloten op bestaande verwarmingsinstallaties of kan het worden geïntegreerd in een nieuw systeem.

• Toepassing in industriële contexten: In sommige gevallen kan afvalwater van industriële processen worden gebruikt als warmtebron. Dit is een extra voordelen in gebieden waar dergelijke waterbronnen beschikbaar zijn.

Nadele of beperkingen van een water-water warmtepomp

Hoewel een water-water warmtepomp veel voordelen biedt, zijn er ook beperkingen die in overweging moeten worden genomen bij de keuze voor deze warmtepomp:

• Aansluitingsvereisten: Een water-water warmtepomp vereist een open waterbron of grondwaterbron. Dit betekent dat er voldoende ruimte moet zijn voor het plaatsen van de bodemwarmtewisselaar en dat er toestemming moet worden verkregen van de gemeente of andere relevante instanties. In sommige gebieden zijn er boorvrije zones of drinkwaterwingebieden waarin het gebruik van open waterbronnen niet is toegestaan.

• Initiële investering: De installatie van een water-water warmtepomp vereist een aanzienlijke initiële investering. De kosten voor boringen, aansluiting op het water, en installatie van het systeem kunnen hoger liggen dan bij andere warmtepompsoorten.

• Voorwaarden voor het gebruik van afvalwater: In sommige gevallen kan afvalwater of oppervlaktewater worden gebruikt als warmtebron. De voorschrachten voor het gebruik van deze bronnen zijn echter afhankelijk van de locatie en de lokaal geldende regelgeving. Het is daarom belangrijk om vooraf contact op te nemen met de gemeente om te bepalen of het gebruik van dergelijke bronnen mogelijk is.

• Beperkte toepassing in beperkte ruimtes: In huizen met beperkte ruimte – bijvoorbeeld in dichtbebouwde stadsgebieden – is het mogelijk dat er geen voldoende ruimte is voor het plaatsen van de bodemwarmtewisselaar. In dergelijke gevallen kan een lucht-water warmtepomp een betere oplossing zijn.

• Koelinstallatie is afzonderlijk nodig: In tegenstelling tot een lucht-lucht warmtepomp, kan een water-water warmtepomp geen tapwater verwarmen. Voor warm tapwater is een aparte installatie nodig, zoals een elektrische boiler of een zonneboiler.

Vergelijking met andere warmtepompsoorten

In het kader van een renovatieproject of nieuwbouwproject is het belangrijk om de juiste warmtepomp te kiezen. Naast de water-water warmtepomp zijn er ook andere warmtepompsoorten beschikbaar, zoals lucht-water en lucht-lucht warmtepompen. Hieronder volgt een vergelijking tussen deze warmtepompsoorten, op basis van de informatie uit de bronnen.

Deze vergelijking laat zien dat de water-water warmtepomp op efficiëntie en duurzaamheid aanzienlijk beter scoort dan de lucht-water en lucht-lucht warmtepomp. De lucht-water warmtepomp is echter een goed alternatief in gevallen waarin er geen open waterbron beschikbaar is of waar er ruimtelijke beperkingen zijn.

Toepassing in renovatieprojecten

Een water-water warmtepomp is ook een geschikte keuze voor renovatieprojecten. In renovaties kan het systeem worden aangesloten op bestaande verwarmingsinstallaties of kan het worden geïntegreerd in een nieuw systeem. Omdat de meeste onderdelen van het systeem ondergronds zijn geïnstalleerd, is het systeem vrijwel onzichtbaar en vereist het weinig ruimte in de woning zelf.

In renovatieprojecten is het belangrijk om rekening te houden met de huidige verwarmingssystemen. Bijvoorbeeld, een water-water warmtepomp vereist vaak een lagedrukverwarmingssysteem met vloerverwarming of speciale convectoren. In gevallen waarin er klassieke radiatoren zijn, is het mogelijk dat deze moeten worden aangepast of vervangen.

Een voorbeeld van een renovatieproject waarin een water-water warmtepomp is toegepast, is een verbouwde boerderijwoning in Borculo. In dit project is een water-water warmtepomp aangesloten op zonnepanelen en een zonneboiler, wat een volledig duurzame oplossing opleverde. De warmtepomp werd gebruikt voor zowel verwarming als tapwater, en de zonnepanelen zorgden voor extra elektriciteit om het systeem aan te drijven.

Toepassing in nieuwbouwprojecten

In nieuwbouwprojecten is een water-water warmtepomp een uitstekende keuze vanwege de hoge efficiëntie en de lange levensduur van het systeem. In nieuwbouwprojecten kan het systeem worden geïntegreerd in het ontwerp van de woning, wat leidt tot een optimaal gebruik van de beschikbare ruimte en een efficiënte oplossing voor verwarming en tapwater.

In nieuwbouwprojecten is het ook mogelijk om een water-water warmtepomp te combineren met andere duurzame oplossingen, zoals zonnepanelen, zonneboilers en geïntegreerde warmtewisselaars. Deze combinatie leidt tot een volledig duurzame woning die zowel energie-efficiënt is als comfortabel in gebruik.

Keuze van installateur en materialen

De keuze van een ervaren installateur is van groot belang bij de installatie van een water-water warmtepomp. Een gecertificeerde installateur kent de nodige regelgeving en kan ervoor zorgen dat het systeem correct wordt geïnstalleerd en functioneert. In de bronnen wordt verwezen naar een installateur die sinds 1999 werkt met warmtepompen en die zowel het ontwerp als de aanleg van de warmtepomp in eigen beheer kan uitvoeren.

Bij de keuze van materialen is het belangrijk om gecertificeerde en duurzame materialen te gebruiken. In het voorbeeldproject wordt gebruikgemaakt van warmtepompen van het Zweedse merk NIBE, die allemaal voorzien zijn van een A+++ label. Dit zorgt voor een hoog rendement en een lange levensduur van het systeem.

Conclusie

De water-water warmtepomp is een efficiënte en duurzame oplossing voor verwarming en koeling in woningen. Het systeem haalt warmte uit grondwater of open waterbronnen en gebruikt deze voor verwarming en tapwater. Door de hoge SPF-waarde van 4,0 is het systeem aanzienlijk efficiënter dan andere warmtepompsoorten, zoals lucht-water en lucht-lucht warmtepompen. De voornaamste voordelen van een water-water warmtepomp zijn de hoge energie-efficiëntie, de duurzaamheid, de mogelijkheid tot passieve koeling, en de geschiktheid voor zowel renovatie- als nieuwbouwprojecten.

Wel zijn er ook beperkingen die in overweging moeten worden genomen bij de keuze voor deze warmtepomp. Zo is het systeem afhankelijk van een open waterbron of grondwaterbron, wat niet in alle situaties beschikbaar is. Daarnaast vereist het systeem een aanzienlijke initiële investering en is er voldoende ruimte nodig voor de installatie van de bodemwarmtewisselaar.

In renovatieprojecten kan een water-water warmtepomp worden aangesloten op bestaande verwarmingsinstallaties of worden geïntegreerd in een nieuw systeem. In nieuwbouwprojecten is het systeem een uitstekende keuze vanwege de hoge efficiëntie en de lange levensduur. De keuze van een ervaren installateur en het gebruik van gecertificeerde materialen is van groot belang om ervoor te zorgen dat het systeem correct wordt geïnstalleerd en functioneert.

In de toekomst zal de water-water warmtepomp waarschijnlijk nog steeds een centrale rol spelen in de overgang naar duurzame energieoplossingen. Met de juiste investering en het juiste ontwerp kan het systeem een duurzame en comfortabele oplossing bieden voor zowel woningbouw als commerciële projecten.

Bronnen

1. NVKL – Warmtepompen
2. Verhey Toldijk – Warmtepompen
3. URGENDA – Alles over warmtepompen
4. Viessmann – Grond/water-warmtepomp