Bodemwarmtepomp

Bij de bodem/water warmtepomp worden een of meerdere bronnen geboord. De bron wordt ook wel de warmtewisselaar of mortelpaal genoemd. De opbrengst van een bron wordt veiligheidshalve geschat op 25 W per strekkende meter. Dat kan meer zijn en dat is alleen maar gunstig. In mijn situatie gaat het dan om 2 boringen van 80 m diep. Onder de grond is het tot enkele tientallen meters diep altijd 10 à 11 ˚C, ongeveer het jaargemiddelde van de buitentemperatuur. De bron bestaat uit een slang die in een lus naar beneden gaat. In deze slang zit bijvoorbeeld water met wat glycol tegen bevriezing. De pomp trekt het water uit de slang, koelt het een paar graden af en stopt het weer terug in de slang. In de grond wordt het dan weer opgewarmd tot ca. 10 ˚C. De energie die daarbij vrijkomt wordt binnen afgegeven aan de verwarming (net als bij de lucht/water warmtepomp). De COP is nagenoeg onafhankelijk van de buitentemperatuur omdat de bron zomer en winter nagenoeg dezelfde temperatuur heeft. Dit type warmtepomp heeft het grote nadeel dat de installatie aanmerkelijk duurder is. Dit komt vooral omdat, naast de kosten van de warmtepomp zelf, er ook een grondboring gedaan moet worden. Deze boring alleen al kost € 5000 of meer. Het is wél zo dat de subsidie op deze installatie wat hoger is in vergelijking met de lucht versie. De voordelen zijn ook groot: geen herrie, betrouwbaar, de verliezen in het systeem zijn aanmerkelijk minder en hierdoor hebben deze warmtepompen gemiddeld een SPF die in de buurt ligt van de 4,7 (SPF is COP, rekening houdend met het seizoen). Op het moment van schrijven is mijn gemiddelde COP over de 7 wintermaanden 5,65 voor verwarming.

Zie https://www.bouw-energie.be/nl/blog/post/rendement-warmtepompen

Vanwege de relatief hoge COP wordt er minder elektriciteit gebruikt dan bij toepassing van een lucht/water  warmtepomp met dezelfde energieopbrengst. Vooral in de winter is dit verschil groot. Hierdoor is het benodigde aantal zonnepanelen voor opwekking van de benodigde energie voor de warmtepomp minder, zodat eenvoudiger aan de eisen aan een energieneutraal huis kan worden voldaan. Een leuke bijvangst is dat deze warmtepomp in de zomer ook helemaal passief het huis kan koelen zonder dat het een noemenswaardige hoeveelheid elektriciteit verbruikt (alleen een vloeistofpompje blijft draaien). Empirisch heb ik vastgesteld dat de temperatuur van de bron zakt met ca. 2 graden per kW (continu). Het omgekeerde geldt ook. De brontemperatuur stijgt met een toegevoerd vermogen. Het herstel kent een relaxatietijd van een paar dagen.

 

Recent is er een artikel gepubliceerd in het vakblad warmtepompen over een wijk in Etten-leur die al 10 jaar lang bodemgebonden hebben, zie hieronder:

Leren van tien jaar ervaring bodemwarmte in Etten-Leur

Bronnen

In Etten-Leur zijn sinds 2006 ruim 1.500 woningen uitgerust met bodemwarmtepompen. Al die tijd zijn deze systemen zorgvuldig gemonitord. Daaruit is gebleken dat de bodembronnen prima functioneren en elkaar onderling niet verstoren. Het vertrouwen van de bewoners in hun duurzame verwarmingssysteem is groot.

Tekst: Joop van Vlerken

Leren van tien jaar ervaring bodemwarmte in Etten-Leur

De huur- en koopwoningen in de wijk Schoenmakershoek zijn tussen 2006 en 2018 gebouwd en daarbij meteen van een bodemwarmtepomp voorzien. De systemen functioneren inmiddels al meer dan tien jaar zonder noemenswaardige problemen. Volgens Henk Witte, adviseur bodemenergie bij Groen Holland, is met name van belang dat de systemen elkaar niet verstoren. “Het gaat hier om individuele warmtepompsystemen die elkaar kunnen beïnvloeden. Daarom hebben wij destijds voor de gemeente een studie uitgevoerd naar de randvoorwaarden voor haalbaarheid, en hebben we de afgelopen jaren de bodemtemperatuur gemonitord. Uit alle metingen blijkt dat de systemen prima functioneren.”

Meting aan de bodem.

Bewezen techniek

Bodemenergie is een bewezen techniek; grondgebonden warmtepompen draaien in Scandinavië bijvoorbeeld al veertig jaar. Toch wilde de gemeente Etten-Leur destijds meer zekerheid over de voorwaarden om bodemenergie probleemloos toe te kunnen passen. “We hebben onderzoek gedaan naar de aardlagen en de waterscheidende lagen daarin, om te garanderen dat aan de randvoorwaarden voor langjarig gebruik van bodemenergie werd voldaan.” Voor Etten-Leur was het daarnaast belangrijk om ook zekerheid te krijgen met betrekking tot de realisatie. De gemeente zocht een manier om te kunnen controleren of de aanbieders goed werk afleverden. Witte: “We hebben de kwaliteit van het werk gekoppeld aan het verkrijgen van subsidie. Zo werden de aannemers verantwoordelijk voor de energievraag patronen en de eis van energetische balans van de bron.”

Duurder, maar beter

De bouwkwaliteit van de installatie is bij bodemsystemen erg belangrijk. Witte vindt dat dit best tot uiting mag komen in de prijs. “Bodemwarmtepompen zijn duurder dan lucht warmtepompen, maar je krijgt er ook wat voor terug. Een bodemwisselaar kan best vijftig jaar mee, en misschien nog wel langer. Je investeert dus wat meer in kwaliteit en krijgt er langdurig gebruiksgemak voor terug. Het systeem voegt bovendien extra waarde toe aan je woning.”

Belang van goede energiebalans

Voor het goed functioneren van bodemwarmtepompen is het essentieel dat de verschillende individuele bronsystemen elkaar niet in de weg zitten. Deze ‘thermische interferentie’ kan worden voorkomen door voor een goede energiebalans in de individuele bronnen te zorgen. Witte: “Door het toepassen van koeling in de zomer onttrek je over het jaar minder warmte uit de bodem, omdat je ook warmte terugbrengt. Zo blijft de bron beter in balans en hebben de bewoners het bijkomend voordeel van koeling zonder veel extra kosten.”

Regenereren met een andere bron

Volgens Witte zijn bodemenergiesystemen in de afgelopen tien jaar vrij conservatief ontworpen om verstoring tussen bronnen onderling te voorkomen. En er is bijvoorbeeld weinig rekening gehouden met de mogelijkheid om bronnen in balans te houden door warmte uit andere bronnen te halen, zoals zonne-energie of passieve koeling. “Daar zijn allerlei manieren voor mogelijk. Naast passieve koeling kan bijvoorbeeld een zogeheten PVT-paneel worden gebruikt om de bron te regenereren.” Een PVT-paneel is een zonnepaneel dat het opwekken van stroom combineert met de levering van zonthermische energie. Hierbij wordt de warmte van het paneel via de warmtepomp opgeslagen in de bodem.

Energiebeleidsplan voor woningen

Volgens Witte zijn er weinig beperkingen voor bodemenergie met gesloten wisselaars. “In binnensteden waar heel dicht op elkaar gebouwd wordt, moet je het misschien niet willen. Maar bij de meeste grondgebonden gebouwontwikkeling is het geen probleem.” De reden waarom bij de nieuwbouwwijk Schoenmakershoek in Etten-Leur op zo’n grote schaal voor bodemenergie werd gekozen, heeft volgens hem voor een groot deel te maken met de visie van de gemeente destijds. Al sinds de jaren tachtig heeft Etten-Leur ervaring met duurzaam en energiezuinig bouwen. Eerst betrof dit vooral gemeentelijke gebouwen, maar sinds 1996 heeft de gemeente ook een Energiebeleidsplan voor woningen.

De wijk Schoenmakershoek.

Duurzame en robuuste optie voor verwarmen

Etten-Leur werd vanwege de toepassing van de vele warmtepompen in Schoenmakershoek in 2012 verkozen tot Europese Heat Pump City of the Year. “De ambtenaren in Etten-Leur hadden al ervaring met bodemwarmtepompen in twee kleinere projecten. Dat beviel goed, daarom was het logisch om dit breder te trekken toen Schoenmakershoek in beeld kwam.” De gemeente zocht een duurzame en robuuste optie om de woningen in deze wijk te verwarmen, en kwam daarbij al snel bij bodemwarmtepompen, legt Witte uit. “Als je geen gasaansluiting wilt, maar ook niet alleen elektrisch wilt verwarmen, zijn bodemwarmtepompen een interessante mogelijkheid. Bodemsystemen zijn het meest efficiënt en je kunt er zowel warmte als koude mee opwekken. Dat betekent dat de bewoners er economisch rendement mee behalen en tegelijkertijd veel comfort ervaren.”

Grote collectieve systemen?

Het alternatief van grotere, collectieve open systemen heeft nadelen tegenover individuele systemen. Bewoners kunnen bijvoorbeeld niet van de ene op de andere dag overstappen naar een andere warmteleverancier. Dit creëert een gevoel van afhankelijkheid, vertelt Witte. “Bij collectieve systemen hebben bewoners te maken met gedwongen afname. Bij individuele bodemwarmtepompen zijn ze eigenaar van hun eigen systeem. Een ander voordeel tegenover collectieve systemen is dat je individuele systemen stap voor stap kunt aanleggen. Als je een groot open bronsysteem aanlegt, moet je meteen de maximale capaciteit neerleggen voor een complete wijk of een heel gebied. Je moet al snel een nieuwe bron maken als blijkt dat er toch meer woningen of gebouwen bij komen”.
Open bronnen mogen bovendien niet overal worden aangelegd, en de combinatie ‘wko met met grondgebonden woningen’ heeft in het verleden regelmatig technische problemen veroorzaakt. Een slecht aangelegde bron heeft daarbij gevolgen voor de hele wijk. Ook dat maakte de keuze voor individuele bodembronnen in Etten-Leur makkelijker, denkt Witte.

Bron, gebouw en installatie

Bodemwarmtepompen vragen wel om goed ontworpen huizen en installaties, benadrukt hij. “De bouwkwaliteit komt heel nauw. Als de luchtdichtheid niet op orde is of er koudebruggen zijn, kan dit gevolgen hebben voor het rendement van de installatie. De integratie van bron, gebouw en installatie moet heel goed zijn. Hierdoor wordt een bodemsysteem nog efficiënter, waardoor de energierekening verder omlaag kan.” Dit is bij een bodemsysteem extra belangrijk omdat de installatie van de woning precies op het gebouw is gedimensioneerd. Dit in tegenstelling tot bijvoorbeeld gasgestookte hr-ketels, die vaak juist overgedimensioneerd zijn. Doordat de bouwkwaliteit in nieuwbouw toeneemt en de warmtevraag van de woningen dus daalt, kunnen steeds kleinere warmtepompen worden gebruikt. Dit heeft wel gevolgen voor het warm tapwater, legt de adviseur uit. “Doordat de warmtevraag daalt, wordt de warmtapwatervoorziening in de woninginstallatie leidend. Daarbij kan bijvoorbeeld een douche-wtw of een zonneboiler uitkomst bieden.”

Henk Witte heeft jarenlang de bodemtemperatuur gemeten.

Positieve reacties

In Schoenmakershoek heeft Witte jarenlang metingen verricht met betrekking tot de bodemtemperatuur. Hieruit bleek dat de bronnen in de wijk goed zijn ontworpen en er geen interferentie tussen de bronnen onderling plaatsvindt. Tijdens de metingen werd hij geregeld aangesproken door bewoners. “Dan vroeg ik ze ook wat ze vonden van het bodem warmtepompsysteem in hun woning. Ik heb alleen maar positieve reacties gehoord. Opvallend is daarbij dat de bewonersvereniging weinig interesse heeft in ons onderzoek, waaruit ook blijkt dat er weinig problemen zijn.”

Geen noemenswaardige problemen

De enige klachten die Witte weleens ter ore komen, gaan over andere zaken. “Mensen klagen soms dat ze de ramen dicht moeten houden om in de winter de warmte, en in de zomer de koude binnen te houden.” Schoenmakershoek heeft sinds de oplevering van de eerste woningen in 2006 dus geen noemenswaardige problemen gekend. Witte: “De gemeente en de bouwers hebben inmiddels zoveel vertrouwen in de installaties en systemen dat wij niet meer worden ingeschakeld om onderzoek te doen. Dat is natuurlijk jammer voor ons, maar het toont aan dat Etten-Leur nu voldoende kennis over bodemenergie heeft om het voortaan zelf bij te houden.”