Warmtepompinstallaties en de eisen rondom gaten boren voor bodemenergie

Bodemenergie speelt een steeds grotere rol in de duurzame opwekking van warmte in Nederland. Het gebruik van warmtepompen, die warmte onttrekken aan de bodem, biedt een duurzame alternatief voor fossiele brandstoffen en draagt bij aan een lagere CO₂-uitstoot. Het installeren van een warmtepompinstallatie houdt meestal in dat gaten in de bodem worden gemaakt, waarin kunsstofbuizen worden gelegd om warmte uit de ondergrond te onttrekken. In dit artikel bespreken we de eisen rondom het boren van gaten voor warmtepompinstallaties, inclusief de verschillende systemen, de benodigde berekeningen, en de regelgeving.

Inleiding

De keuze voor een warmtepompinstallatie is een belangrijke stap in de verduurzaming van de energievoorziening van een woning of gebouw. Bodemenergie wordt vaak gebruikt in combinatie met een warmtepomp, waarbij warmte uit de ondergrond wordt gebruikt om een woning te verwarmen. Er zijn twee hoofdmethoden: open systemen en gesloten systemen. In beide gevallen is het boren van gaten een essentieel onderdeel van de installatie.

De eisen voor gaten boren zijn afhankelijk van het type systeem, de locatie, de bodemsamenstelling, en het benodigde vermogen. Bovendien zijn er regelgeving en technische richtlijnen die moeten worden nageleefd om ervoor te zorgen dat de installatie efficiënt en duurzaam is. In het volgende gedeelte bespreken we de technische aspecten van het boren van gaten voor warmtepompinstallaties, inclusief het benodigde aantal meters, de invloed van de bodemsamenstelling, en het verschil tussen open en gesloten systemen.

Open en gesloten systemen

Gesloten systemen

Bij een gesloten bron wordt een warmtewisselaar in de grond gebracht, zonder dat er water wordt opgepompt. De energie wordt hieruit onttrokken, terwijl het grondwater in de bodem blijft. Dit type systeem wordt vaak gebruikt in individuele woningen. Het voordeel van een gesloten bron is dat er minder risico is op vervuiling van de ondergrond, aangezien er geen water wordt opgepompt en weer teruggebracht in de bodem.

De installatie van een gesloten systeem vereist het boren van gaten in de ondergrond, waarin kunsstofbuizen worden gelegd. Deze buizen vormen het warmtewisselingscircuit. Het aantal meters dat geboord moet worden, is afhankelijk van het benodigde vermogen en de warmtecapaciteit van de bodemsamenstelling. In Nederland is de gemiddelde opbrengst van een gesloten bron ongeveer 25 tot 40 Watt per meter.

Open systemen

Bij een open bron wordt grondwater opgepompt om de energie aan te onttrekken en vervolgens weer terug te brengen in de bodem. Open systemen worden vaak gebruikt in collectieve situaties, zoals bij een centraal ‘ketelhuis’ voor blokverwarming of grote utiliteiten. Het voordeel van open systemen is dat ze efficiënter kunnen zijn in bepaalde bodemsamenstellingen, aangezien het grondwater direct wordt gebruikt voor warmtewisseling.

Het nadeil van open systemen is dat ze meer onderhoud vereisen en dat er striktere regels zijn rondom de vergunningen. In het bijzonder zijn de vergunningseisen strenger bij een maximaal verpompt volume van meer dan 10 m³ per uur. Dit komt overeen met ongeveer 46,5 kW vermogen. Het is belangrijk om bij open systemen een thermische balans te garanderen, zodat de bron over het hele seizoen niet te veel warmte of koude onttrekt aan de bodem.

Technische eisen en berekeningen

Het boren van gaten voor een warmtepompinstallatie is een technisch proces dat goed gepland moet worden. Het aantal meters dat geboord moet worden, is afhankelijk van het benodigde vermogen, de locatie, en de bodemsamenstelling. Een voorbeeldberekening kan helpen om het benodigde aantal meters in te schatten.

Voorbeeldberekening

Stel dat we een woning hebben met een totaal vloeroppervlak van 200 m² en een perfecte isolatie. Op basis van een richtgetal van 50 Watt per m² is het benodigde vermogen ongeveer 10.000 Watt (10 kW). Bij een warmtepomp met een Bétafactor van 0,8, betekent dit dat 8 kW aan warmte gratis uit de bodem gehaald moet worden, en 2 kW aan elektriciteit wordt toegevoegd door de compressor.

Als de opbrengst per meter boring 40 Watt is, is het benodigde aantal meters 8.000 / 40 = 200 meter. In de praktijk kan dit bijvoorbeeld 2 boringen van 100 meter diep betekenen of 4 boringen van 50 meter. In droge zandgrond kan de opbrengst lager zijn, bijvoorbeeld 25 Watt per meter, wat zou leiden tot een benodigd aantal meters van 8.000 / 25 = 320 meter.

De boormeester berekent het benodigde aantal meters aan de hand van metingen in de buurt van de locatie of door middel van een proefboring. Dit is vooral belangrijk in gebieden waar geen historische bodemgegevens beschikbaar zijn.

Invloed van de bodemsamenstelling

De opbrengst van een warmtepompinstallatie is sterk afhankelijk van de bodemsamenstelling. Verschillende grondlagen hebben een verschillende warmtecapaciteit. Hieronder is een overzicht van de gemiddelde opbrengst per meter in verschillende grondsoorten:

Deze opbrengsten zijn richtwaarden en kunnen variëren per locatie. Het is daarom belangrijk om een gedetailleerde bodemkaart te hebben of een proefboring uit te voeren.

Borenmethoden en praktijkvoorbeelden

Er zijn verschillende manieren om gaten te boren voor een warmtepompinstallatie. De keuze voor een bepaalde methode hangt af van de toegankelijkheid van de locatie, de bodemsamenstelling, en de benodigde diepte.

Horizontale systemen

Bij een horizontaal Bodem Warmte Wisselaar Systeem worden gaten gemaakt op een diepte van ongeveer 1,5 meter. De buizen worden gelegd in sleuven en weer bedekt met grond. Deze methode is meestal goed toepasbaar in landbouwgronden of bij grote woningen met voldoende terrein. Het voordeel van horizontale systemen is dat ze relatief goedkoper zijn dan verticale systemen, aangezien het boren dieper in de bodem duurder is.

Verticale systemen

Bij een verticale system worden gaten geboord tot een diepte van meerdere honderden meters. Deze methode is vaak het meest efficiënt in gebieden met minder beschikbaar terrein of in bebouwde kom. Verticale systemen vereisen een gespecialiseerde boorwagen en ervaren boorbedrijven.

Kombinaties en innovatieve methoden

Het is ook mogelijk om een combinatie van horizontale en verticale systemen toe te passen. Er zijn bijvoorbeeld ontwikkelingen met zogenaamde korven die in de bodem worden aangebracht. Deze korven vormen een efficiënter warmtewisselingsoppervlak en kunnen bijdragen aan een hogere opbrengst per meter boring.

Regels en vergunningseisen

Het boren van gaten voor een warmtepompinstallatie valt onder een aantal regelgevingen en vergunningseisen. Deze eisen zijn afhankelijk van het type systeem, de locatie, en de omvang van de installatie.

Open systemen

Open systemen vereisen vaak een vergunning om een thermische balans te garanderen. Dit is belangrijk om ervoor te zorgen dat de bron gedurende het hele seizoen niet te veel warmte of koude onttrekt aan de bodem. In collectieve situaties, zoals bij WKO’s (Warmtekrachtcentrales), is er vaak een exploitant die de installatie beheert en warmte levert tegen betaling van vastrecht en gebruikskosten.

Gesloten systemen

Voor gesloten systemen zijn minder vergunningen vereist. Deze systemen zijn vaak toegestaan zonder extra vergunning, vooral bij individuele woningen. Echter, het is belangrijk om ervoor te zorgen dat de installatie aan de lokale regelgeving voldoet, bijvoorbeeld in termen van geluidsisolatie en thermische efficiëntie.

Risico’s en milieuaspecten

Het boren van gaten en het gebruik van open systemen kunnen milieuroes opleveren. Het is daarom belangrijk om de regelgeving strikt te volgen en de installatie aan te bevelen aan ervaren specialisten. Het gebruik van een open bron zonder vergunning of met het verkeerde type installatie kan leiden tot vervuiling van de ondergrond en schade aan het ecologisch evenwicht.

Keuze tussen lucht/water-warmtepompen en grond/water-warmtepompen

Hoewel de focus van dit artikel op bodemenergie en het boren van gaten ligt, is het ook belangrijk om de keuze tussen lucht/water-warmtepompen en grond/water-warmtepompen te overwegen. Lucht/water-warmtepompen zijn vaak een goedkoper alternatief, aangezien ze geen gaten hoeven te boren. Ze onttrekken warmte aan de buitenlucht en zijn eenvoudiger te installeren. De investeringskosten zijn relatief lager, en er is minder planning nodig.

Echter, lucht/water-warmtepompen zijn minder efficiënt in extreem koude omstandigheden en kunnen minder warmte onttrekken in vergelijking met grond/water-warmtepompen. De keuze hangt dus af van de specifieke eisen van de woning, het klimaat, en de beschikbare ruimte.

Conclusie

Het boren van gaten voor een warmtepompinstallatie is een technisch proces dat goed gepland en uitgevoerd moet worden. Het benodigde aantal meters, de invloed van de bodemsamenstelling, en de regelgeving zijn belangrijke factoren bij de keuze voor een warmtepompinstallatie. Zowel open als gesloten systemen hebben hun eigen voordelen en nadelen, en de keuze hangt af van de locatie, het benodigde vermogen, en de beschikbaarheid van terrein.

Het is belangrijk om de installatie aan te bevelen aan ervaren specialisten en om ervoor te zorgen dat de regelgeving wordt nageleefd. Dit zorgt voor een efficiënte en duurzame opwekking van warmte en draagt bij aan de verduurzaming van de energievoorziening.

Bronnen

1. warmtepomp-info.nl
2. viessmann.nl
3. installatie.nl