Gesloten warmtepomp-systeem: technologie, toepassing en aandachtspunten

Inleiding

Een gesloten warmtepomp-systeem is een duurzame en efficiënte manier om warmte uit de bodem te onttrekken en te gebruiken voor verwarming, eventueel ook koeling. Het systeem maakt gebruik van een gesloten buizensysteem waarin een vloeistof circuleert die warmte uit de bodem haalt zonder dat grondwater actief wordt gebruikt. Het is een van de meest gebruikte technologieën in woningen en kleine gebouwen, vooral in situaties waar het grondoppervlak beperkt is.

Deze artikel bespreekt de werking van gesloten warmtepomp-systemen, de verschillende toepassingen, de voordelen en nadelen, aandachtspunten bij installatie, en de rol van de betrokken partijen. Het is bedoeld voor eigenaren, renoveringsbeoefenaars en bouwprofessionals die op zoek zijn naar een betrouwbare, energiezuinige oplossing voor verwarming en koeling.

Wat is een gesloten warmtepomp-systeem?

Een gesloten warmtepomp-systeem bestaat uit een binnenunit en een gesloten buizensysteem dat in de grond is aangelegd. In dit buizensysteem circuleert een vloeistofmengsel (meestal water met een milieuvriendelijke antivriesadditief zoals glycol), die warmte opneemt uit de bodem. Deze vloeistof geeft de opgenomen warmte vervolgens aan de binnenunit, die deze verder opwekt tot een bruikbare temperatuur voor verwarming.

Er zijn twee hoofdvormen van gesloten warmtepomp-systemen: horizontaal en verticaal.

• Horizontale systemen bestaan uit buizen die op een bepaalde diepte in de grond worden gelegd. Deze zijn meestal geschikt voor woningen met een groot grondoppervlak.
• Verticale systemen gebruiken diepe boringen waarin buizen worden geplaatst. Deze zijn vooral geschikt voor woningen met beperkt grondoppervlak, zoals nieuwbouwprojecten of herstelprojecten.

Beide systemen zijn gesloten, wat betekent dat de vloeistof nooit in contact komt met het grondwater. Dit maakt het systeem veiliger en duurzamer, aangezien er geen risico is op vervuiling of verlies van vloeistof.

Werking van een gesloten warmtepomp-systeem

Het proces van warmteoverdracht bij een gesloten warmtepomp-systeem verloopt in drie stappen:

1. Warmteopname uit de bodem: De vloeistof in het buizensysteem neemt warmte op uit de omgeving. De temperatuur van de bodem varieert minder dan die van de buitenlucht, wat ervoor zorgt dat de warmteopname consistent is.
2. Warmteoverdracht naar de binnenunit: De vloeistof stroomt naar de binnenunit van de warmtepomp, waar de warmte wordt afgegeven aan een warmtewisselaar.
3. Verwarmingsverdeling: De opgewarmde lucht of vloeistof wordt vervolgens doorgegeven naar het verwarmingssysteem van het huis, zoals een vloerverwarming of een warmwaterinstallatie.

In de zomer kan het systeem ook worden gebruikt voor koeling, waarbij warmte uit het gebouw wordt afgevoerd en in de bodem wordt opgeslagen. Dit zorgt voor een betere balans van het warmtepomp-systeem.

Toepassing in woningen en gebouwen

Een gesloten warmtepomp-systeem is ideaal voor zowel nieuwbouwprojecten als renoveringsprojecten. Het systeem is vooral geschikt voor woningen waar een constante warmtebehoefte is, zoals in regio’s met een gematigd klimaat.

Nieuwbouw

In nieuwbouwprojecten is een gesloten warmtepomp-systeem vaak een voorkeursoplossing. Het vereist wel een voldoende groot grondoppervlak of diepe boringen, afhankelijk van het type systeem. Tijdens de bouwfase kan het systeem worden geïntegreerd in de fundering. In sommige gevallen wordt een funderingspaal als warmtebron gebruikt, waarbij een buizensysteem in de paal wordt aangebracht. Dit zorgt voor een efficiënter gebruik van de beschikbare ruimte.

Renovatie

Bij renovatieprojecten is het aanleggen van een gesloten warmtepomp-systeem mogelijk, maar vereist het vaak een grondige aanpassing van de verwarmingssystemen. Het is belangrijk dat het huis goed is geïsoleerd en dat het afgiftesysteem in staat is om lage temperatuurwarmte te verwerken. Een gesloten systeem is minder invasief dan een open systeem, wat het geschikt maakt voor bestaande woningen.

Voordelen van een gesloten warmtepomp-systeem

Er zijn verschillende voordelen aan een gesloten warmtepomp-systeem, waaronder:

• Duurzame energiebron: Het systeem maakt gebruik van warmte uit de bodem, een onuitputtelijke en milieuvriendelijke bron.
• Efficiëntie: Omdat de bodemtemperatuur vrij constant is, levert een gesloten systeem een stabiel rendement.
• Geen buitenunit nodig: In tegenstelling tot lucht-water warmtepompen, heeft een gesloten systeem geen buitenunit nodig, wat het esthetisch aantrekkelijker maakt.
• Koelen mogelijk: Het systeem kan ook worden gebruikt voor koeling in de zomer, wat bijdraagt aan een betere balans van het systeem.
• Minimaal onderhoud: Omdat het systeem gesloten is en geen actieve interactie heeft met grondwater, is er weinig onderhoud nodig.

Uitdagingen bij het gebruik van een gesloten systeem

Hoewel een gesloten warmtepomp-systeem veel voordelen biedt, zijn er ook een aantal aandachtspunten die moeten worden overwogen:

• Vergunningen en regelgeving: Het aanleggen van een gesloten systeem is vergunningsplichtig. De gemeente is vaak het bevoegde gezag, en er kunnen lokale beperkingen zijn.
• Energieverlies bij lage temperatuur: Het systeem werkt efficiënter bij hogere uitvoertemperaturen. Vandaar dat een goed geïsoleerd huis en een lage temperatuur afgiftesysteem noodzakelijk zijn.
• Kosten: Het aanleggen van een gesloten systeem kan relatief duur zijn, vooral bij verticale boringen. De investering loont zich echter vaak op lange termijn door lage energiekosten.
• Lekdetectie: Bij grotere gesloten systemen is het verplicht om lekdetectie voorzieningen in te bouwen. Dit is een maatregel tegen eventuele lekkages van de vloeistof in het systeem.
• Boiler nodig: Bij een all-electric systeem is een boilervat nodig voor het opwekken van warm tapwater.

Verticaal versus horizontaal: welke keuze is geschikt?

Verticale systemen

Verticale systemen bestaan uit een of meerdere buizen die in diepe boringen zijn aangebracht, variërend van 40 tot 160 meter. Deze systemen zijn ideaal voor woningen met een klein grondoppervlak, zoals appartementen of nieuwbouwprojecten. De voordelen zijn:

• Weinig grondoppervlak nodig
• Constante bodemtemperatuur levert stabiel rendement
• Minder onderhoud nodig dan bij een open bron

De nadelen zijn:

• Hoge kosten voor boringen
• Tijdrovende installatie
• Geschikt voor nieuwbouw of grondige renovaties

Horizontale systemen

Horizontale systemen bestaan uit buizen die op een bepaalde diepte in de grond zijn aangelegd. Deze zijn geschikt voor woningen met een groot grondoppervlak. De voordelen zijn:

• Lagere installatiekosten dan bij verticale systemen
• Eenvoudiger aanlegproces

De nadelen zijn:

• Veel grondoppervlak nodig
• Minder geschikt voor bebouwde omgevingen

Aandachtspunten bij de installatie van een gesloten systeem

Het aanleggen van een gesloten warmtepomp-systeem vereist zorgvuldig planning en uitvoering. Hieronder worden een aantal belangrijke aandachtspunten besproken:

1. Dimensionering van het systeem

Het is essentieel om het systeem correct te dimensioneren op basis van het warmteverlies van het huis. Een te kleine warmtepomp kan leiden tot onvoldoende verwarming, terwijl een te grote warmtepomp inefficiënt werkt en hogere kosten met zich meebrengt. Het is verstandig om dit te laten bepalen door een erkende installateur.

2. Isolatie en afgiftesysteem

Een gesloten warmtepomp-systeem werkt efficiënter bij een goed geïsoleerd huis en een afgiftesysteem dat lage temperatuurwarmte kan verwerken. Voorbeelden van geschikte afgiftesystemen zijn vloerverwarming of lage temperatuur radiatoren. Een goed geïsoleerd huis vermindert ook de warmtebehoefte, wat het systeem efficiënter maakt.

3. All-electric systeem en boilervat

Bij een all-electric systeem is een boilervat nodig voor het opwekken van warm tapwater. Dit boilervat wordt naast de binnenunit van de warmtepomp geplaatst. Het is belangrijk om dit te voorzien bij de planning van het systeem.

4. Vergunningen en regelgeving

Het aanleggen van een gesloten warmtepomp-systeem is vergunningsplichtig en vereist een beoordeling door de gemeente. De gemeente is vaak het bevoegde gezag en moet de GBES (gesloten bodemenergiesysteem) registreren. Het is verstandig om dit vooraf te regelen om eventuele vertragingen of extra kosten te voorkomen.

5. Leekdetectie

Bij grotere gesloten systemen is het verplicht om lekdetectie in te bouwen. Dit is een maatregel tegen eventuele lekkages van de vloeistof in het systeem. Bij kleine systemen kan het systeem automatisch uitschakelen bij lekkage, waardoor het veilig is.

De rol van de betrokken partijen

Bij een collectieve warmtepompinstallatie (zoals in een woningbouwcomplex of een blokverwarmingssysteem) spelen verschillende partijen een rol in de installatie en het beheer van het systeem.

1. Exploitant

Voor collectieve systemen is een exploitant nodig. De exploitant beheert en onderhoudt de bron en de contracten met de gebruikers. Hij zorgt ervoor dat het systeem efficiënt werkt en dat de gebruikers op de hoogte zijn van hun rechten en verplichtingen.

2. Gemeente

De gemeente is het bevoegde gezag voor gesloten bodemenergiesystemen en moet de GBES registreren. De gemeente heeft deze taak vaak uitbesteed aan de Omgevingsdienst. Bij collectieve systemen kan de gemeente een grotere rol spelen, zoals het coördineren van de bronnen en het opstellen van een interferentieplan om de ondergrond efficiënt te benutten.

3. Netbeheerder

De netbeheerder heeft geen directe rol in het aanleggen van het systeem, maar kan wel een rol spelen bij de elektriciteitsvraag. Bij het overstap naar een all-electric system met een warmtepomp en inductieoven kan de elektriciteitsvraag aanzienlijk stijgen. Het is belangrijk om hier vroegtijdig contact over op te nemen met de netbeheerder.

Technische specificaties en kosten

1. Technische specificaties

• Vloeistof in het systeem: Water met antivriesmiddel (glycol)
• Boringdiepte: 40–160 meter bij verticale systemen
• Grondoppervlak: Varieert afhankelijk van het type systeem
• Temperatuur in de bodem: Relatief stabiel, meestal 8–12 °C
• Temperatuur van de warmtepomp-uitvoer: 35–55 °C, afhankelijk van het systeem en het afgiftesysteem

2. Kosten

De kosten van een gesloten warmtepomp-systeem variëren afhankelijk van het type systeem, de grootte van het huis, en de locatie. Een indicatieve kostenschatting is:

Deze kosten zijn richtlijnen en kunnen variëren afhankelijk van de omstandigheden. Het is verstandig om meerdere offertes van erkende installateurs te vergelijken.

Conclusie

Een gesloten warmtepomp-systeem is een betrouwbare en duurzame oplossing voor verwarming en eventueel koeling in woningen en gebouwen. Het maakt gebruik van een vloeistofmengsel in een gesloten buizensysteem die warmte uit de bodem haalt en doorgeeft aan een warmtepomp. Het systeem is geschikt voor zowel nieuwbouwprojecten als renovatieprojecten, maar vereist wel zorgvuldig planning en uitvoering.

De voordelen van een gesloten systeem zijn aantrekkelijk: het is efficiënt, duurzaam, en vereist weinig onderhoud. Toch zijn er ook aandachtspunten zoals vergunningen, lekdetectie, en kosten die moeten worden overwogen. Het is belangrijk om dit te laten beoordelen door een erkende installateur die ervaring heeft met warmtepompen en bodemenergie.

Bij collectieve systemen spelen de gemeente, de exploitant, en eventueel de netbeheerder een rol in de implementatie en het beheer van het systeem. Het is verstandig om hier vroegtijdig mee in contact te treden om eventuele problemen te voorkomen.

Een gesloten warmtepomp-systeem is een investering in de toekomst: duurzaam, energiezuinig, en met lage onderhoudskosten. Voor wie op zoek is naar een duurzame verwarmingoplossing die goed aansluit bij de huidige regelgeving en de toekomstige energietransitie, is dit een interessante optie.

Bronnen

1. Bodem/water warmtepomp – gesloten systeem
2. Bodemenergie
3. Bron van een warmtepomp
4. Prijs van een bodemwarmtepomp
5. Warmtebronnen – bodemenergie