Grond/water-warmtepompen: Opbouw, werking en voordelen voor duurzame verwarming

Published by Redactie on oktober 7, 2025 | Category warmtepomp

Inleiding

Een grond/water-warmtepomp is een duurzame verwarmingsoplossing die thermische energie uit de aarde of het grondwater gebruikt om huizen en gebouwen te verwarmen en warm water te genereren. Het principe berust op het principiële mechanisme van warmtepompen: energie wordt onttrokken aan een warmtebron (in dit geval de aarde of het grondwater), verwerkt en overgedragen op een verwarmingssysteem. Deze oplossing is energiezuinig, eenvoudig in gebruik en langdurig. In dit artikel worden de technische aspecten, de werking, de opbouw en de voordelen van grond/water-warmtepompen besproken, met een focus op de praktische implementatie en de betekenis binnen duurzame bouw en renovatie.

Opbouw van een grond/water-warmtepomp

Een grond/water-warmtepomp bestaat uit verschillende componenten die samenwerken om warmte te onttrekken uit de aarde of het grondwater en die over te zetten naar het verwarmingssysteem van een woning. De belangrijkste onderdelen zijn:

De warmtepomp zelf, die zich bovengronds bevindt en de kern van het systeem vormt.
Geothermische sondes of collectoren, die verantwoordelijk zijn voor het opnemen van warmte uit de bodem.
Een gesloten circuit, waarin een vorstbestendige en warmtegeleidende vloeistof (zoals brine, een mengsel van glycol en water) circuleert.
De compressor, die de koelvloeistof comprimeert en zo de temperatuur verhoogt.
Warmtewisselaars, zoals de verdamper en de condensor, die de warmteoverdracht faciliteert.
Accessoires zoals een warmwaterboiler en een CV-waterbuffervat, die nodig zijn voor de opslag en distributie van warmte.

De warmtepomp werkt op basis van een koelcircuit. De geothermische vloeistof, die in de sondes of collectoren wordt verwerkt, neemt warmte op uit de bodem en voert die naar de warmtepomp. Hier verdampt de vloeistof in de verdamper, waarbij de warmte opgenomen wordt. De compressor comprimeert de damp, wat zorgt voor een temperatuurstijging. In de condensor wordt deze warmte afgegeven aan het CV-systeem of het warmwater.

Werking van een grond/water-warmtepomp

De werking van een grond/water-warmtepomp berust op het principe van warmteoverdracht. Het systeem kan op twee manieren werken, afhankelijk van hoe de warmte uit de aarde of het grondwater wordt onttrokken:

1. Geothermische collectoren

Geothermische collectoren worden direct onder het grondoppervlak geplaatst. Deze bestaan uit een netwerk van buizen in een gesloten circuit, gevuld met een warmtegeleidende vloeistof. De collectoren hebben een grote oppervlakte om thermische energie uit de bodem te absorberen. Het voordeel van collectoren is dat ze relatief eenvoudig en kostenefficiënt zijn om te installeren, mits er voldoende grondoppervlak beschikbaar is. Echter, in bebouwde omgevingen of op kleinere locaties kan het grondoppervlak beperkt zijn, wat de toepassing van collectoren beperkt.

2. Geothermische sondes

Geothermische sondes worden verticaal of schuin in de grond geboord, tot een diepte van 40 tot 100 meter. Deze sondes zijn buizen met een gesloten circuit, waarin een warmtegeleidende vloeistof circuleert. Vanaf ongeveer 10 meter diepte is de grondtemperatuur het hele jaar door vrij constant (meestal tussen de 10 en 12 graden Celsius). Dit maakt sondes zeer geschikt voor gebruik in koude winters en warme zomers. Bovendien nemen sondes minder grondoppervlak in beslag dan collectoren, waardoor ze geschikter zijn voor bebouwde gebieden of kleinere woningen.

Warmteoverdracht en efficiëntie

De efficiëntie van een grond/water-warmtepomp hangt af van het temperatuurverschil tussen de bron (de grond of het water) en de eindtemperatuur van het verwarmingssysteem. Hoe kleiner het temperatuurverschil, hoe efficiënter de warmtepomp werkt. Bijvoorbeeld: als de grondtemperatuur 10 graden is en de aanvoertemperatuur van het verwarmingssysteem 30 graden, moet de warmtepomp de vloeistof 20 graden opwarmen. Dit is energie-efficiënter dan wanneer de aanvoertemperatuur 50 graden is, wat meer energie van de compressor vereist.

Daarom is het belangrijk om een verwarmingssysteem te kiezen dat met lage aanvoertemperaturen werkt, zoals een plafond- of vloerverwarming. Dit vergroot de efficiëntie van de warmtepomp en zorgt voor een lagere energieverbruik.

Voordelen van een grond/water-warmtepomp

Grond/water-warmtepompen bieden verschillende voordelen, zowel op het gebied van duurzaamheid als economische en praktische voorzieningen:

1. Duurzaamheid

Grond/water-warmtepompen gebruiken geothermische energie, wat betekent dat ze thermische energie onttrekken aan de aarde of het grondwater. Dit maakt het systeem zeer duurzaam en CO2-ontvanger. Bovendien is de aarde een constante warmtebron, wat betekent dat de warmtepomp het hele jaar door efficiënt werkt, ook bij lage buitentemperaturen.

2. Efficiëntie

Grond/water-warmtepompen zijn technisch zeer efficiënt. Omdat de aarde als warmtebron dient, is de begintemperatuur van het systeem hoger dan bij lucht/water-warmtepompen. Dit zorgt voor een hogere COP (Coefficient of Performance), wat betekent dat de warmtepomp meer warmte produceert voor elke eenheid aan elektriciteit die het verbruikt.

3. Langleverheid en onderhoud

De meeste componenten van een grond/water-warmtepomp zijn onderhoudsarm, met weinig bewegende onderdelen. De sondes of collectoren zijn eenmalig geïnstalleerd en blijven meestal jarenlang functioneel. De warmtepomp zelf heeft een levensduur van circa 15 tot 20 jaar, waarna eventueel vervanging nodig is.

4. Subsidies en financiële voordeeltjes

Investeringen in grond/water-warmtepompen kunnen voorzien zijn van aantrekkelijke overheidssubsidies en belastingaftrekken. Deze voorzieningen maken de aanschaf van een warmtepomp aantrekkelijker voor particulieren en bedrijven.

5. Flexibiliteit in toepassing

Grond/water-warmtepompen zijn geschikt voor zowel monovalente als bivariante werking. In monovalente werking levert de warmtepomp volledig op de verwarming en warmwaterproductie. In bivariante werking kan het systeem gecombineerd worden met een bestaand verwarmingssysteem, zoals een ketel, om piekbelastingen te dekken en comfort te waarborgen. Dit is vooral handig in oude woningen of wanneer de warmtebehoefte hoger is dan de warmtepomp kan leveren.

Technische aspecten bij de installatie

Bij de installatie van een grond/water-warmtepomp zijn verschillende technische aspecten van belang:

1. Bodemtype en thermisch geleidingsvermogen

Het thermische geleidingsvermogen van de bodem bepaalt hoe efficiënt warmte kan worden onttrokken. Binnen zand- en leemgrond is het geleidingsvermogen hoger dan in kleigrond of zandige bodems. Dit heeft invloed op de diepte en het aantal benodigde boorgaten of collectoren.

2. Warmtebehoefte van het gebouw

De warmtebehoefte van het gebouw bepaalt de grootte van de warmtepomp en de lengte of het aantal sondes of collectoren. Gebouwen met hoge warmtebehoefte vereisen een groter systeem, wat weer invloed heeft op de kosten en de installatie.

3. Viering en toestemming

Het boren van boorgaten tot 100 meter of meer vereist in de regel een vergunning, omdat het grondwaterlagen kan doordringen. Daarnaast is het belangrijk om rekening te houden met de omgevingswetgeving en eventuele beperkingen op grond van natuurgebieden of archeologische waardevolle zones.

4. Balans tussen opwek en gebruik

Om de bron niet uit te putten, moet er een balans zijn tussen de warmte die in de winter wordt onttrokken en de warmte die in de zomer kan worden teruggevoerd. In een passief ontwerp kan een grond/water-warmtepomp ook gebruikt worden voor koeling in de zomer, wat het systeem efficiënter maakt.

Open en gesloten systemen

Grond/water-warmtepompen kunnen op twee manieren worden uitgevoerd: open en gesloten systemen.

1. Gesloten systemen

In een gesloten systeem circuleert een vorstbestendige vloeistof (zoals brine) door een gesloten circuit in de sondes of collectoren. Deze vloeistof neemt warmte op uit de bodem en voert die naar de warmtepomp. Een voordeel van een gesloten systeem is dat het geen invloed heeft op het grondwater en minder risico op verontreiniging biedt.

2. Open systemen

In een open systeem wordt grondwater direct uit de bodem gepompt, waarbij warmte wordt onttrokken en het afgekoelde grondwater weer in de bodem wordt teruggestuurd. Dit type systeem is efficiënt, maar vereist een vergunning en kan invloed hebben op de grondwaterkwaliteit. Daarom zijn open systemen minder geschikt voor particuliere huishoudens en worden vooral gebruikt in commerciële of industriële toepassingen.

Toepassing in renovatie en nieuwbouw

Grond/water-warmtepompen zijn geschikt voor zowel renovatieprojecten als nieuwbouw. In renovatieprojecten is het vaak belangrijk om de warmtebehoefte van het bestaande gebouw te analyseren en eventueel te verbeteren door isolatie en afgifteverbetering. Dit zorgt voor een efficiënter systeem en een lagere warmtebehoefte, wat de investering in een warmtepomp gunstiger maakt.

In nieuwbouwprojecten kunnen grond/water-warmtepompen optimaal worden ingezet, omdat het ontwerp van het gebouw al kan worden afgestemd op een lage-temperatuurverwarmingssysteem. Dit maakt het systeem efficiënter en vermindert het energieverbruik.

Conclusie

Grond/water-warmtepompen zijn een duurzame, efficiënte en langdurige oplossing voor verwarming en warmwaterproductie. Ze gebruiken geothermische energie uit de aarde of het grondwater om warmte op te wekken, wat een lage CO2-uitstoot oplevert en een aantrekkelijke COP biedt. De opbouw van het systeem bestaat uit een warmtepomp, geothermische sondes of collectoren en een koelcircuit. De werking is gebaseerd op warmteoverdracht via een gesloten systeem. De voordelen van grond/water-warmtepompen zijn uiteenlopend, variërend van duurzaamheid en efficiëntie tot subsidies en langleverheid.

Bij de installatie zijn verschillende technische aspecten van belang, zoals bodemtype, warmtebehoefte, vergunningen en balans tussen opwek en gebruik. Het systeem kan zowel op gesloten als open manier worden uitgevoerd, afhankelijk van de locatie en de toepassing. In zowel renovatieprojecten als nieuwbouw kan een grond/water-warmtepomp een waardevolle bijdrage leveren aan een duurzame en energiezuinige woning.

Bronnen

grond