Hoe werkt een grond/water-warmtepomp?

Om beter te begrijpen hoe een grond/water-warmtepomp precies werkt, gaan we eerst dieper in op de opbouw van dit systeem. De warmtepomp zelf bevindt zich bovengronds en heeft naast een compressor ook twee warmtewisselaars: de verdamper en de condensor. In de praktijk worden geothermische sondes of geothermische collectoren gebruikt om warmte aan de grond te onttrekken.

Collectoren en sondes voeren thermische energie naar de warmtepomp

Om de geothermische sondes in de grond te steken worden er diepe gaten geboord. De geothermische collectoren bevinden zich dan weer net onder de grond, maar hebben grotere oppervlakken die de thermische energie kunnen absorberen. Beide hebben een gesloten circuit waardoor een vorstbestendige en warmtegeleidende vloeistof stroomt. Een ingebouwde pomp zorgt ervoor dat de warmtegeleidende vloeistof blijft stromen en voert de warmte van de grond naar de warmtepomp.

Het koelmiddel verdampt onder invloed van de thermische energie die aangevoerd wordt door de geothermische collectoren of sondes. Door de speciale thermische eigenschappen van het koelmiddel verandert de fysieke vorm ervan bij lage temperaturen. Onder invloed van de warmte, begint het koelmiddel te verdampen en de temperatuur te stijgen. Om de temperatuur op het juiste niveau te krijgen, wordt de koelmiddeldamp samengeperst door een compressor. Daarbij verhoogt niet alleen de druk van de damp, maar stijgt ook de temperatuur. In de tweede warmtewisselaar (de condensor), voert de koelmiddeldamp de eerder opgewekte warmte naar het verwarmingssysteem en condenseert daar. Een expansieklep zorgt ervoor dat het gecondenseerde koelmiddel eerst uitzet voor het opnieuw geothermische warmte kan absorberen. Tijdens dit proces dalen zowel de temperatuur als de druk van het koelmiddel. Zodra dit zijn oorspronkelijke toestand weer heeft bereikt, begint het hele proces opnieuw.

De efficiëntie wordt bepaald door diverse factoren

De warmtepomp produceert warmte door het koelmiddel eerst te verdampen met de omgevingsenergie en het vervolgens samen te persen. Voor dit samenpersen heeft de warmtepomp stuurstroom nodig.

Om de efficiëntie van een dergelijk systeem te meten, wordt Richtlijn 4650 van het VDI (Verein Deutscher Ingenieure - Vereniging van Duitse ingenieurs) gebruikt. Daarbij wordt de seizoensprestatiefactor berekend op basis van de prestatiecoëfficiënt (COP) van de warmtepomp en diverse parameters van het systeem. De COP is de verhouding tussen de opgewekte nuttige warmte en de gebruikte stuurstroom in de vorm van elektriciteit onder gestandaardiseerde omstandigheden. De SPF is dan weer de optelsom van alle COP's in de loop van een jaar. Om de werkelijke SPF te berekenen, moet rekening gehouden worden met de hoeveelheid warmte en elektriciteit (afgelezen op de warmte- en elektriciteitsmeters) samen.

De differentiaal tussen de warmtebron en de aanvoertemperatuur van het verwarmingssysteem is van doorslaggevend belang voor de efficiëntie van het systeem. Als de begintemperatuur bijvoorbeeld 10 graden Celsius is en de aanvoertemperatuur 30 graden Celsius is, moet de grond/water-warmtepomp de koelvloeistof maar met 20 graden opwarmen. Als het verwarmingssysteem bestaat uit radiatoren met een klein oppervlak en een minimale aanvoertemperatuur van 50 graden Celsius, dan heeft de compressor dubbel zoveel energie nodig om de gevraagde temperatuur te bereiken.

Grond/water-warmtepompen voor monovalente werking

Dankzij de relatief constante en krachtige warmtebron, kan de grond/water-warmtepomp het hele jaar door efficiënt werken. Afhankelijk van het toepassingsdomein is deze pomp op zich voldoende voor de verwarming en warmwaterproductie van een woning. Soms is een combinatie met een bestaand verwarmingssysteem ook het overwegen waard. Dit bestaande systeem kan dan ingeschakeld worden tijdens piekmomenten en zal de leefruimten altijd op een comfortabele temperatuur houden. Met het oog op de rendabiliteit, moet je vooraf rekening houden met een aantal punten. Meer informatie en tips vind je in het deel Warmtepomp.