Water-water warmtepomp (bodemwarmtepomp)
Een water-water warmtepomp, vaak ook bodemwarmtepomp of aardwarmtepomp genoemd, haalt warmte uit de aarde of het grondwater en geeft deze af aan de verwarming en het tapwater van de woning. Dit type warmtepomp maakt gebruik van de relatieve constante temperatuur in de bodem op enkele tientallen meters diepte.
Bereken hier je besparing >
Gesloten of open systeem
Via een bodemlus (gesloten systeem) of een grondwaterbron (open systeem) wordt warmte onttrokken aan de aarde: in het eerste geval circuleert een mengsel van water/glycol door lange buizen die in de grond zijn geboord; in het tweede geval wordt grondwater opgepompt, afgekoeld in de warmtepomp en vervolgens teruggevoerd in een retourput.
De water-water warmtepomp staat binnen (vergelijkbaar qua formaat met een grote koelkast) en onttrekt warmte aan dit broncircuit om je cv-water te verwarmen. Omdat de bodembron in de winter veel warmer blijft dan de buitenlucht (meestal ~10-12°C op diepte, ook als het boven de grond vriest), kan de warmtepomp onder zeer gunstige omstandigheden werken, zelfs bij streng winterweer. Dit resulteert in een hoog rendement en zeer laag stroomverbruik vergeleken met een lucht-water systeem bij dezelfde buitentemperatuur.
Installatie en werking van de bodemwarmtepomp
Het installeren van een bodem/water-water warmtepomp is een specialistische klus.
Eerst wordt er één of meerdere diepe boringen in de grond gemaakt, meestal in de tuin of onder de oprit. Typisch is de diameter van zo’n boorgat circa 13-15 cm. De diepte hangt af van het benodigde vermogen en lokale bodemgesteldheid, maar reikt vaak tot 50 à 150 meter diep.
In elke boring wordt een U-vormige kunststof leiding geplaatst waardoor een vloeistof circuleert (bij gesloten systemen).
Deze vloeistof warmt onderweg op tot ongeveer bodemtemperatuur en komt dus lauw (bijv. 11°C) terug omhoog.
In de warmtepomp (binnenunit) wordt via het koelmiddelfrontnet deze warmte “opgewaardeerd” naar bruikbare hogere temperatuur, net als bij andere warmtepompen.
Het afgekoelde bronwater of glycolmengsel (nu bijvoorbeeld 6°C) stroomt weer de bodem in om daar opnieuw warmte op te nemen.
Bij een open bron is de werking vergelijkbaar: grondwater wordt opgepompt (bijv. 12°C), staat warmte af in de warmtepomp, en het afgekoelde water (bijv. 7°C) wordt in een tweede put terug de bodem in gepompt, een eindje verderop.
Een bodembron vergt een behoorlijke investering en planning. De boring moet plaatsvinden op eigen terrein en op voldoende afstand van funderingen en erfgrens (veelal >2 meter afstand). Voor diepe boringen is een vergunning bij de gemeente/provincie nodig (in verband met grondwaterbescherming).
Bereken hier je besparing >
Balans tussen onttrekken en terugvoeren
Dimensionering is hierbij belangrijk: als de bron te klein is (te weinig bodemvolume), kan hij te sterk afkoelen in de winter waardoor de warmtepomp niet genoeg warmte kan halen en extra elektrisch moet bijverwarmen.
Ook moet de bron in de zomer de kans krijgen weer op te warmen (regen, zonnewarmte en retourwarmte bij koeling zorgen daarvoor) anders kan jaar na jaar de temperatuur langzaam dalen.
Daarom is meestal een balans tussen onttrekken en terugvoeren gewenst. Bij open systemen moet het grondwater ter plekke voldoende zijn en de chemische samenstelling geschikt (anders kan de bron vervuilen of verstoppen).
De binnenunit van de water-water warmtepomp
De binnenunit van de water-water warmtepomp staat vaak op de plek van de oude cv-ketel of in de technische ruimte. Deze unit herbergt de compressor, de warmtewisselaars, pompjes en vaak een boilervat. Hij is ongeveer zo groot als een standaard koelkast of iets groter.
De binnenunit wordt aangesloten op het cv-circuit van de woning en op het broncircuit (de leidingen naar de bodem). Verder gelden dezelfde aandachtspunten als bij andere warmtepompen: een slimme regeling, een expansievat, en eventueel het instellen van een buffer om korte cycli te vermijden.
Bereken hier je besparing >
Voordelen van aardwarmte (bodem als bron)
Een water-water warmtepomp biedt een aantal unieke voordelen dankzij de stabiele warmtebron.
Hoogste rendement
Bodemwarmte benutten is erg efficiënt. Omdat de grond op diepte in de winter relatief warm blijft (vaak 10-12°C), hoeft de warmtepomp veel minder hard te “pompen” om bruikbare warmte te maken. Het rendement (COP/SCOP) van een goed ontworpen bodemwarmtepomp ligt daardoor hoger dan dat van een lucht-water warmtepomp, vooral in de koudste maanden.
Je bespaart dus meer energie – Milieu Centraal schat dat je jaarlijks ~10-20% meer bespaart vergeleken met buitenlucht als bron, doordat de warmtepomp efficiënter draait bij kou. Dit vertaalt zich direct in lagere stroomkosten en een hoger percentage gratis omgevingswarmte.
Koelen in de zomer
Een belangrijk pluspunt is de mogelijkheid tot passieve koeling. Met een bodembron kun je ’s zomers het koele bodemwater rechtstreeks door je vloerverwarming of koelbatterij laten stromen, zonder de compressor te gebruiken. Dit verbruikt slechts het vermogen van de circulatiepompen – vele malen minder dan een airco.
Je huis wordt op deze manier aangenaam koel gehouden in de zomer, terwijl de bron tegelijkertijd “opladen” wordt met de afgevoerde warmte. Dat laatste zorgt ervoor dat de bron weer op temperatuur komt voor de winter, wat het winterrendement ten goede komt.
Zo werkten koeling en verwarming in synergie. Actieve koeling (met de compressor) is ook mogelijk indien nodig voor extra koelcapaciteit, maar vaak is passieve koeling al voldoende om binnenshuis 3-4°C te temperen tijdens hitte.
Geen buitenunit, geen geluid buiten
Een water-water warmtepomp heeft nauwelijks geluid buitenom. Er is geen ventilatorunit die geluid produceert op je erf of gevel. De enige geluidbron is de compressor in de binnenunit, en die staat binnen (en is meestal goed geïsoleerd, vergelijkbaar met een koelkast die bromt).
Dit betekent ook geen zorgen over het voldoen aan geluidsnormen voor de buren. Esthetisch is het ook prettiger: je ziet buiten alleen een paar dekseltjes waar geboord is (na afwerking onopvallend in de tuin). Dit kan een groot voordeel zijn in wijken of panden waar geen buitenunit gewenst of toegestaan is (monumentale panden bijvoorbeeld).
Lange levensduur bron
De ondergrondse component (de bodemwarmtewisselaar of bronnen) gaat zeer lang mee – tientallen jaren, vaak >50 jaar. Hoewel de warmtepomp zelf na 20 jaar wellicht toe is aan vervanging, kan de dure bron meestal hergebruikt worden met een nieuwe pomp.
De leidingen en bodem veranderen immers niet. Dit maakt dat de initiële investering zich over een zeer lange periode uitstrekt. Ook is onderhoud aan de bron minimaal (gesloten lussen vergen eigenlijk geen onderhoud, open bronnen heel beperkt periodiek controleren op filters).
Bereken hier je besparing >
Aandachtspunten water-water (bodem) warmtepomp
Daar staat tegenover dat een water-water (bodem) warmtepomp een flinke investering en ingreep vereist.
Hoge investeringskosten
Een grondgebonden warmtepompsysteem is duurder dan een lucht-water systeem. De extra kosten zitten vooral in de bronboringen en materiaal daarvoor. Gemiddeld kost een bodem/water-water warmtepomp voor een woning tussen de €15.000 en €25.000 inclusief boringen en installatie.
Dit is afhankelijk van het aantal boringen, de diepte, de bodemopbouw en het benodigde vermogen. In sommige gevallen (zeer grote woningen of moeilijke bodem) kan het richting €30.000 gaan. Deze investering schrikt mensen vaak af.
Wel krijg je een deel via subsidie terug (zie verder) en de energiebesparing per jaar is hoger, maar toch is de terugverdientijd vaak langer dan bij lucht-water. Hierdoor wordt een bodemwarmtepomp meestal alleen overwogen als lange-termijnoplossing (als je van plan bent lang in de woning te blijven) of bij nieuwbouwprojecten/brede renovaties waarbij de meerkosten in het bouwbudget meegenomen worden.
Ingrijpende installatie
Het boren van de bron is een behoorlijke klus. Er moet ruimte zijn voor een boorinstallatie in je tuin, die enkele dagen aan het werk is. Dit kan wat overlast geven (lawaai, slijk/water). Na afloop blijven er leidingen door de tuin lopen naar het huis, die weer netjes weggewerkt moeten worden.
Niet elke situatie leent zich hiervoor; in een kleine stadstuin is het bijvoorbeeld lastig (hoewel verticale boringen ook op 5 m² kunnen gebeuren, de apparatuur moet er wel kunnen komen).
Soms moet er grondwater afgevoerd of gefilterd worden tijdens het boren (afhankelijk van boormethode). Een gespecialiseerd bedrijf zal dit managen, maar het is duidelijk een groter bouwproject dan een standaard warmtepomp plaatsen.
Vergunningen en bodemonderzoek
Bij open systemen moet je vaak een vergunning hebben om grondwater te onttrekken en weer terug te pompen. Ook moet de hydrogeologie geschikt zijn (voldoende doorlaatbaarheid, geen verontreiniging). Bij gesloten systemen is er meestal een meldingsplicht bij dieper dan 50 m boren (onder diepte valt het onder wet grondwaterbescherming).
Voor een particulier is dit meestal geen probleem, het boorbedrijf regelt de papieren, maar het kost wat tijd (en mogelijk leges). Daarnaast komt er soms kijken dat je rekening moet houden met eventuele bodemverontreiniging of archeologie bij het boren, afhankelijk van de locatie. Dit alles maakt dat de voorbereidingstijd langer is.
Terughoudend bij kleine warmtevraag
Als je woning supergoed geïsoleerd is of erg klein, dan is een bodemwarmtepomp misschien overdreven. De investering verdien je in zulke gevallen heel langzaam terug omdat je gasverbruik toch al laag was.
Voor bijvoorbeeld een appartement of zeer goed geïsoleerde nieuwbouw tussenwoning wordt meestal geen individuele bodemwarmtepomp gedaan; daar kiest men liever een (kleinere) lucht-water of een gezamenlijke oplossing (zoals een warmte-net of gedeelde bron). Bodemwarmte loont het meest bij middelgrote tot grote warmtevraag.
Complexiteit en storingskans
Hoewel de warmtepomptechniek zelf bewezen en betrouwbaar is, voeg je bij een water-water systeem een extra component toe: de bron. Zeker bij open bron kan er iets misgaan (bijv. pompstoring, verstopping, legering in de warmtewisselaar door ijzer/mangaan in water). Dit vergt soms extra aandacht en onderhoud.
Een goed ontwerp voorkomt de meeste problemen (bijv. juiste filters, regenereren van de bron als die vervuilt, etc.). Over het algemeen werken gesloten bodemlussen erg storingsvrij. Maar de herstelling van een defecte bodemlus is lastig (je wilt niet opnieuw moeten boren), dus het moet in één keer goed worden gedaan. Vandaar nogmaals: kies altijd voor ervaren, gecertificeerde partijen.
Kosten en subsidies water-water warmtepomp
Denk aan richtprijzen van €10.000 – €24.000 voor een grond-water warmtepomp (gesloten lus) en €15.000 – €20.000 voor een water-water warmtepomp (open bron).
In de praktijk overlappen die bandbreedtes en zijn exacte kosten sterk situatie afhankelijk. Een kleiner systeem kan misschien rond €15.000 klaar zijn, terwijl een groot, diep boorproject €30.000 of meer kan kosten. Hierin zit alles: de warmtepompunit zelf, het bronmateriaal en de boring(en), de installatie en inregeling.
ISDE-subsidie
Gelukkig kun je aanspraak maken op ISDE-subsidie voor bodemwarmtepompen. Omdat de vermogens vaak hoger liggen, vallen de subsidiebedragen ook hoger uit dan bij lucht-water. Volgens Milieu Centraal is voor een 6 kW bodemwarmtepomp een subsidie van circa €4.425 beschikbaar (bij hoog rendement toestel).
Dit loopt op met het vermogen; voor grotere systemen (denk 10-15 kW) kom je boven de €5.000 of €6.000 uit. Voor zeer grote warmtepompen is zelfs meer dan €13.000 subsidie mogelijk, al zal dat voor een normale woning niet aan de orde zijn (dat betreft industriële vermogens tot 400 kW). Consumentenbond meldt dat op de apparatenlijst van RVO indicatieve subsidies variëren van €500 tot “ruim €13.000” per apparaat.
Terugverdientijd water-water warmtepomp
Stel, je investeert €20.000 en krijgt €5.000 subsidie, netto €15.000. Als je voorheen €2.000 per jaar kwijt was aan gas (bij een grote woning) en nu nog €600 aan extra stroom betaalt, bespaar je €1.400 per jaar. Dan is de eenvoudige terugverdientijd ~11 jaar.
In dit voorbeeld is de besparing zo hoog dankzij het grote verbruik. In kleinere verbruikssituaties kan de terugverdientijd eerder richting 15-20 jaar gaan. Echter, veel mensen die voor bodemwarmte kiezen, doen dit ook met het oog op comfort en toekomstwaarde.
De mogelijkheid tot koeling kan bijvoorbeeld betekenen dat je geen losse airco’s nodig hebt (scheelt kosten en energie). En de woning is vrij van fossiele energie, wat een verkooppunt is en mogelijk in de toekomst verplicht wordt voor bepaalde labels.
De terugverdientijd berekenen we bij INTU altijd specifiek voor de klant: we nemen daarin mee de huidige en verwachte energieprijzen, het rendement van het systeem, én zaken als onderhoudskosten en eventuele toekomstige vervangingen. Over het algemeen kun je stellen dat een bodemwarmtepomp zich in <15 jaar kan terugbetalen in goed geschikte situaties, maar dat het zeker een lange-termijn investering is.
Bereken hier je besparing >
Integratie met Wubbo als slim EMS systeem
Bij een high-end oplossing als een water-water warmtepomp past uiteraard ook een geavanceerde sturing. Wubbo, het slimme EMS van INTU, is bij uitstek geschikt om dit soort systemen aan te sturen voor maximale efficiëntie. Omdat een bodemwarmtepomp ook kan koelen en samenwerkt met andere systemen, is de regie extra belangrijk.
Wubbo kan ervoor zorgen dat de warmtepomp op de juiste momenten warmte uit de bodem haalt, bijvoorbeeld wanneer er veel zonne-energie beschikbaar is of wanneer stroom goedkoop is, en op andere momenten juist de warmtevraag temporiseren.
In de zomer kan Wubbo de passieve koeling intelligent inzetten: bijvoorbeeld ’s nachts de koelmodus activeren om het huis te koelen als de buitentemperatuur is gedaald, in plaats van overdag wanneer de zon schijnt (en die zonne-energie liever naar de batterij of teruglevering gaat). Zo houd je het comfort hoog tegen minimale kosten. Tegelijk kan Wubbo in de zomer de bodembron optimaal opladen door nét genoeg warmte in de grond terug te pompen (via koeling) als dat verstandig is, of juist alleen te koelen als er overschot aan zonnestroom is. Dit soort slimme regie is complex, maar Wubbo maakt het eenvoudig en automatisch.
