Ingegraven pijp-grondwarmtepomp
Een bodemwarmtepompsysteem met ondergrondse leiding gebruikt de bodem als warmtebron of koellichaam. De kerncomponenten omvatten een warmtepompeenheid en een reeks ondergrondse warmtewisselaars. Deze warmtewisselaars zijn doorgaans gemaakt van polyethyleen- of polybuteenbuizen met hoge dichtheid en zorgen voor een effectieve warmte-uitwisseling tussen het systeem en de grond via een vloeistof (zoals water of antivries) die in de gesloten ondergrondse leidingen circuleert.
Figuur: Werkingsprincipe van een ingegraven bodemwarmtepomp (winterverwarming)
In een bodemwarmtepompsysteem met ondergrondse pijpleiding zijn de dynamische veranderingen in de belasting van het gebouw en de warmte-uitwisseling met de ondergrondse bodem nauw met elkaar verbonden en met elkaar in wisselwerking, waardoor dit warmtepompsysteem ook wel een bodem-gekoppelde warmtepomp wordt genoemd. Tijdens de implementatie zijn er twee hoofdkeuzes voor de ingravingsmethode van de ingegraven warmtewisselaars: horizontaal ingraven en verticaal ingraven.
Bij horizontaal begraven wordt meestal gebruik gemaakt van ondiep begraven, dat eenvoudig te construeren is en een relatief lage initiële investering vergt. Deze methode beslaat echter een groter gebied en de temperatuur van de ondiepe grond wordt gemakkelijk beïnvloed door de oppervlaktetemperatuur van de lucht, wat resulteert in een relatief kleine warmte-uitwisseling per buislengte.
Terwijl verticale ondergrondse leidingen daarentegen een hogere initiële investering vergen, zorgt hun diepe ondergrondse locatie het hele jaar door voor een relatief stabiele temperatuur in de diepe bodem, waardoor de stabiele werking van het warmtepompsysteem wordt gegarandeerd, en wordt daarom op grote schaal gebruikt.
Er bestaat echter een potentieel probleem voor verticale ingegraven pijpwarmtepompsystemen: als de warmte die in de winter door de ingegraven warmtewisselaar wordt geabsorbeerd, niet in evenwicht is met de warmte die in de zomer vrijkomt, zal het ondergrondse thermische evenwicht worden verstoord, wat leidt tot een voortdurende stijging of daling van de ondergrondse bodemtemperatuur, wat uiteindelijk de efficiëntie van de warmte-uitwisseling van de ingegraven warmtewisselaar zal beïnvloeden.
