Opslag in de grond

De laatste jaren lieten veel ontwikkelingen zien op het gebied van opslag in de grond, dimensionering, materiaal, productie en kwaliteitsboring van de grondcollectortechniek. De kosten per woning vallen lager uit wanneer meerdere woningen gebruik maken van één bron. Als aandachtspunten kunnen de bodemwaterkwaliteit en de benodigde vergunningen worden genoemd.

De aardbodem slaat de warmte van de zon op. Daardoor heerst er al vanaf een geringe diepte een vrij constante temperatuur van 10 à 12°C. Om van die warmte gebruik te kunnen maken, zetten we ‘bodemwarmtewisselaars’ in. Een warmtewisselaar scheidt het grondwatercircuit en het gebouwcircuit. De volgende typen zijn te onderscheiden:

1. Horizontale bodemwarmtewisselaar

Voordelen van de horizontale bodemwarmtewisselaar: makkelijk aan te leggen, goed jaarrendement. Nadelen: moet worden gedimensioneerd*. Ook is een relatief grote oppervlakte nodig. Deze is bij de meeste woningen in Nederland vaak niet beschikbaar.

De dimensionering van de grondcollectoren gebeurt aan de hand van de bodemgesteldheid en de verwarmingsbehoefte. Voor horizontale grondcollectoren is een diepte van 1,2 tot 1,5 meter gebruikelijk. Op deze diepte kunnen grondcollectoren het hele jaar door voldoende warmte aan de bodem onttrekken.

2. Verticale bodemwarmtewisselaar

Deze ‘sonde’ gebruiken we veel in ons land waar we vaak te maken hebben met een te kleine grondoppervlakte. Een gedegen bodemanalyse vooraf bevelen we aan. Dit geldt ook voor een nauwe samenwerking met een grondboorbedrijf dat ervaring heeft op dit terrein.

3. Open bronsystemen

Dit zijn zogenaamde aquifers. We gebruiken ze op een diepte van 20 tot 80 meter. De juiste diepte, aantal en afstand tussen de bronnen is afhankelijk van de bodemgesteldheid, de beschikbare ruimte en de uiteindelijke warmte- en koude-onttrekking.

4. Open water of oppervlaktewater

Ook dit is in sommige gevallen bruikbaar voor de warmtepompinstallatie. Denk aan rivieren, beken of zeewater. Aandachtspunt is overleg met de betreffende autoriteiten over het gebruik.

Zowel warmte- als koeling

De eerste drie hierboven genoemde systemen zijn zowel ’s zomers als ’s winters bruikbaar, wat het rendement verhoogt. In de zomer kunnen we overtollige warmte in de woning of het gebouw afvoeren (koeling) en de bron hiermee op een hoger temperatuurniveau brengen. In de winter kan de woning hiermee worden verwarmd.

Open systemen (Aquifer)

Hierbij maken we gebruik van het grondwater als warmte- en koudebron. We pompen grondwater op en nadat de warmte is onttrokken wordt het grondwater via een tweede bron in een watervoerende zandlaag (aquifer) geïnjecteerd. ’s Winters wordt winterkoude opgeslagen in de koudebron met een temperatuur van circa 8°C. Zomers wordt het koude grondwater uit de koude bron opgepompt en gebruikt voor koeling. Het grondwater neemt de warmte uit het koelcircuit in het gebouw op en wordt met een temperatuur van 15 à 20°C in de warme bron geïnfiltreerd.

Het voordeel van grondwater als bron is de hogere temperatuur die na langere periode beschikbaar is. Deze ligt in Nederland tussen de 10°C en de 12°C op 30 tot 70 meter diepte. De kosten per woning vallen lager uit als meerdere woningen gebruik maken van één bron. Aandachtspunten zijn de bodemwaterkwaliteit en de benodigde vergunningen.

Gesloten systemen

Bij de woningbouw kunnen gesloten bronnen worden gebruikt. Een gesloten bronsysteem bestaat uit kunststof leidingen (de collector), gevuld met een antivriesmengsel (water/glycol, sole). De methodiek voor het berekenen en dimensioneren van bronnen is beschreven in ISSO-publicatie 73.

Tabel 1. Richtwaarden onttrekkingsvermogen horizontale bodemwarmtewisselaars
BodemOnttrekkings
vermogen
(richtwaarden)
Droge zandgrond10-15 W/m2
Natte zandgrond15-20 W/ m2
Droge leemgrond20-25 W/ m2
Natte leemgrond25-30 W/ m2
Grondwatervoerende grond30-35 W/ m2

Richtwaarden voor mogelijke specifieke onttrekkingsvermogens voor bodemwarmtesonden zijn weergegeven in Tabel 2. De waarden gelden per geboorde meter voor dubbele-U-buissonden met ca. 2.000 draaiuren, conform VDI 4640 blad 2. Zie ISSO-publicatie 73 voor de berekeningsmethodieken.

Tabel 2. Richtwaarden onttrekkingsvermogens voor bodemwarmtesonden
OndergrondSpecifiek Warmte onttrekkingsvermogen*
(conform VDI 4640 blad 2)
Algemene richtwaarden
Slechte ondergrond (droog sediment) (<1,5W/(m.K))20 W/m
Normale ondergrond vast gesteente en met water verzadigd Sediment (1,5 < sed < 3,0 W/(m.K))50 W/m
Vast gesteente met hoog warmtegeleidingsvermogen (>3,0 W/(m.K))70 W/m
Types gesteente
Kiezel, zand, droog<20 W/m
Kiezel, zand, watervoerend55-65 W/m
Klei, leem, vochtig30-40 W/m
Kalksteen (massief)45-60 W/m
Zandsteen55-65 W/m
Zure stollingsgesteenten (bv. graniet)55-70 W/m
Basische stollingsgesteenten (bv. basalt)35-55 W/m
Gneis60-70 W/m
*(dubbele-U-buissonden; ca. 2.000 draaiuren)

Hieronder treft u een filmpje als voorbeeld van het werkingsprincipe in verschillende situaties
Wij nodigen u graag uit het filmpje te bekijken.

Klik op het filmpje om het te starten.

© 2018 BodemenergieNL