Informatiedocument bodemwarmtewisselaars Land van Matena Papendrecht

Transcriptie

1 Informatiedocument bodemwarmtewisselaars Land van Matena Papendrecht

2 Rapportnummer DR01 Datum 11 mei 2017 Relatienummer ADVISEUR ir. MH. Zwamborn OPDRACHTGEVER DWA Postbus AG BODEGRAVEN contactpersoon: Krijn Haak AUTEUR(S) BEWERKT rba ir. MH. Zwamborn GECONTROLEERD INITIALEN MB PARAAF KWA Bedrijfsadviseurs B.V. Regentesselaan 2 Postbus BM Amersfoort t /70 f e water@kwa.nl Rabobank Amersfoort NL86RABO KvK Gooi en Eemland

3 Inhoudsopgave 1 INLEIDING BODEMGESTELDHEID Bodemopbouw Grondwatertemperatuur Warmtegeleidingsvermogen Grondwaterstanden en grondwaterverplaatsing Omgevingsbelangen WET- EN REGELGEVING Activiteitenbesluit of Besluit lozen buiten inrichtingen Besluit bodemkwaliteit werken met erkende bedrijven Besluit Omgevingsrecht aanwijzen interferentiegebied ONTWERP VAN EEN BODEMWARMTEWISSELAAR Vaststellen van uitgangspunten Ontwerp bodemwarmtewisselaar Berekening temperatuur in de bodemwarmtewisselaar ONDERLINGE BEÏNVLOEDING Berekening temperatuur bij meerdere bodemwarmtewisselaars Maatregelen ter voorkoming van onderlinge beïnvloeding...16 BIJLAGEN 1 Quickscan bodemenergie (WKO-tool) 3-17

4 1 Inleiding Kader en doel De gemeente Papendrecht ontwikkelt het woongebied Land van Matena aan de oostkant van Papendrecht (zie figuur 1.1). In de wijk worden geen gasaansluitingen aangelegd. Voor verwarming (en koeling) van de woningen kan een gesloten bodemenergiesysteem worden toegepast. Een gesloten bodemenergiesysteem bestaat uit een bodemwarmtewisselaar (bww) in combinatie met een warmtepomp. De bodemwarmtewisselaar levert warmte en koude uit de bodem aan de woning. Als een gesloten bodemenergiesysteem wordt toegepast, zijn de volgende vragen van belang: - Wat is de bodemgesteldheid? - Welke wet- en regelgeving geldt voor bodemwarmtewisselaars? - Hoe wordt een bodemwarmtewisselaar ontworpen? - Zijn er maatregelen nodig om onderlinge beïnvloeding te voorkomen? De gemeente Papendrecht heeft DWA gevraagd om een praktisch informatiedocument, als handreiking voor particuliere bouwers bij de uitgifte van vrije kavels. Voor het onderdeel bodemwarmtewisselaars heeft DWA aan KWA Bedrijfsadviseurs B.V. opdracht gegeven voor invulling van dit deel van het informatiedocument. Opbouw van dit informatiedocument - Bodemgesteldheid (hoofdstuk 2) - Wet- en regelgeving (hoofdstuk 3) - Ontwerp van een bodemwarmtewisselaar (hoofdstuk 4) - Onderlinge beïnvloeding (hoofdstuk 5) Figuur 1.1: plankaart Land van Matena 4-17

5 Principe gesloten bodemenergiesystemen (zie figuur 1.2) Bij een gesloten bodemenergiesysteem wordt een vloeistof, vaak met toegevoegde antivriesmiddelen, in buizen door de bodem geleid. Het water komt niet in direct contact met het grondwater. Een andere benaming is bodemwarmtewisselaar. Figuur 1.2: principe van een gesloten bodemenergiesysteem Op internet is uitgebreide algemene informatie over gesloten bodemenergiesystemen te vinden, bijvoorbeeld op de websites: Op kan een quickscan bodemenergie worden opgevraagd voor een willekeurige locatie in Nederland. In bijlage 1 staan de resultaten van de quickscan voor het Land van Matena. 5-17

6 2 Bodemgesteldheid Een gesloten bodemenergiesysteem maakt gebruik van de warmte en koude in de bodem. Bij het ontwerp van een bodemenergiesysteem is daarom kennis van de bodem nodig. Ook is het van belang om omgevingsbelangen te inventariseren, omdat toepassing van het systeem geen nadelige effecten op de omgeving mag veroorzaken. 2.1 Bodemopbouw In Papendrecht zijn gegevens van diverse diepe boringen bekend. Op basis van deze boorbeschrijvingen, en met het Regionaal Geohydrologisch Informatiesysteem REGIS-II, is de opbouw van de bodem beschreven. Gegevens over boringen en REGIS-II zijn te vinden op de openbare website De opbouw van de bodem staat in tabel 2.1, in figuur 2.1 is een dwarsdoorsnede van de bodem ter plaatse van Land van Matena opgenomen uit REGIS-II. Het maaiveld bevindt zich rond NAP -1,5 meter. De bodem bestaat vanaf maaiveld uit circa 11,5 meter klei en veen, dit wordt de deklaag genoemd. Daaronder is een zandlaag van circa 11 meter dik aanwezig, het eerste watervoerend pakket. Daaronder bestaat de bodem uit circa 16 meter klei en leem, met enkele lagen veen en zeer fijn zand, de eerste scheidende laag. Vanaf NAP -40 meter bestaat de bodem uit zandlagen, afgewisseld door klei- en leemlagen. Volgens de schematisatie van REGIS-II komen deze klei- en leemlagen voor tussen NAP -54 en -62 meter en tussen NAP -81 en -87 meter diepte. De diepte en dikte van deze klei- en leemlagen varieert echter van plaats tot plaats, blijkt uit boorbeschrijvingen uit de omgeving. De zandlagen beneden NAP -40 meter worden het tweede watervoerend pakket genoemd. Tabel 2.1: geohydrologische schematisatie Diepte (m t.o.v. NAP) -1, Lithologie Klei en veen (Holocene afzettingen) Grof zand en grind (Formatie van Kreftenheye) Klei, leem, veen en zeer fijn zand (Formaties van Stramproy en Waalre) Fijn tot matig grof zand, afgewisseld door klei- en leemlagen (Formaties van Peize-Waalre en Maassluis, kleilagen Formatie van Waalre) Geohydrologische situatie deklaag eerste watervoerend pakket eerste scheidende laag tweede watervoerend pakket, afgewisseld met lokaal scheidende lagen. 6-17

7 Figuur 2.1: dwarsdoorsnede uit REGIS-II 2.2 Grondwatertemperatuur In Papendrecht wordt de grondwatertemperatuur aan maaiveld op ongeveer 10 C geschat. De temperatuur loopt in de diepte op. Op een diepte van NAP -180 m wordt geschat dat de bodemtemperatuur rond de 12 à 13 C ligt. 2.3 Warmtegeleidingsvermogen Bij toepassing van bodemwarmtewisselaars is het warmtegeleidingsvermogen (λ ) van de bodem een belangrijke ontwerpparameter. Hoe hoger het geleidingsvermogen, hoe groter het vermogen wordt dat de warmtewisselaar kan leveren. Het warmtegeleidingsvermogen van zand bedraagt λ = 2,0 à 2,25 W/mK. Het warmtegeleidingsvermogen van klei is lager, circa λ = 1,7 à 1,9 W/mK. De bodemopbouw in Papendrecht bestaat uit een afwisseling van zand- en kleilagen. Het gemiddelde warmtegeleidingsvermogen voor een bodemwarmtewisselaar in Papendrecht wordt ingeschat op λ =1,95 W/mK. Naast en geleidingsvermogen, speelt ook de warmtecapaciteit (C) van de bodem een rol. Een typische waarde voor de warmtecapaciteit van de bodem in Nederland is C = 2,4 MJ/m 3 K (variatie globaal tussen C =2,2 en 2,5 MJ/m 3 K). 2.4 Grondwaterstanden en grondwaterverplaatsing Het Land van Matena is poldergebied, waar het grondwater in de deklaag voldoende laag blijft door het handhaven van een laag peil in de poldersloten. De gemiddelde grondwaterstand in het laaggelegen gebied van de woonwijk ligt naar schatting maximaal een halve meter beneden maaiveld. Het maaiveld ligt op circa NAP -1,5 meter, de grondwaterstand naar schatting op NAP -2,0 meter. In peilbuizen in de omgeving, waar het maaiveld hoger ligt, zijn grondwaterstanden in de deklaag gemeten rond NAP -1,3 meter. Voor gegevens over grondwaterstanden en stijghoogtes 1 kan net als voor gegevens over bodemopbouw de openbare website geraadpleegd worden. 1 De grondwaterstand in een watervoerend pakket wordt stijghoogte genoemd. 7-17

8 In het eerste watervoerend pakket is de stijghoogte circa NAP -1,0 meter. Deze stijghoogte komt tot boven het maaiveld van de woonwijk. Dat betekent dat bij het maken van een boorgat, zodra de deklaag is doorboord, het grondwater uit het eerste watervoerend pakket vanzelf via het boorgat omhoog stroomt. Dit wordt artesisch water genoemd, en komt in veel poldergebieden voor. Bij het boren van de boorgaten voor de warmtewisselaars zal de boorder hiervoor speciale maatregelen moeten nemen (verhoogd opstellen van de boorwagen, of extra boorspoeling in het boorgat). Het grondwater stroomt in Papendrecht in noordelijke richting, van de rivier (Beneden Merwede) richting het poldergebied (Alblasserwaard). De grondwaterverplaatsing is afgeleid uit gegevens van REGIS-I. De grondwaterstroming is in het tweede watervoerend pakket relatief laag: in de bodem opgeslagen warmte zal in dit pakket rond de bodemwarmtewisselaar blijven. In het eerste watervoerend pakket zal geringe afstroming in noordelijke richting plaatsvinden. Tabel 2.2: grondwaterstanden en grondwaterverplaatsing Stijghoogte (m+nap) Grondwaterverplaatsing (m/jaar) Richting Deklaag -1,3 à -2,0 Watervoerend pakket 1-1,0 20 m/jaar noord Watervoerend pakket 2-1,1 < 5 m/jaar noord/noordwest 2.5 Omgevingsbelangen Bij toepassing van bodemwarmtewisselaars moet rekening worden gehouden met omgevingsbelangen, zoals grondwaterbeschermingsgebieden, andere onttrekkingen of bodemenergiesystemen, bodemverontreiniging, natuurgebieden en archeologie, die juridisch gezien een restrictie of aandachtspunt kunnen vormen. Op de website worden deze omgevingsbelangen getoond, in figuur 2.2 staat de weergave voor omgeving van Land van Matena. De thema s in de WKO-tool van figuur 2.2 worden hieronder beschreven: Bescherming voor drinkwater: het Land van Matena ligt niet in een drinkwaterbeschermingsgebied. Het meest nabijgelegen drinkwaterbeschermingsgebied ligt op 2 kilometer ten zuidwesten van de locatie, dit is de winning van Evides in Dordrecht. Specifiek provinciaal beleid: voor gesloten bodemenergiesystemen (bodemwarmtewisselaars) is geen specifiek provinciaal beleid vastgesteld. Voor open bodemenergiesystemen geldt binnen de bebouwde kom van alle gemeentes in Zuid-Holland, dat de bronfilters in het tweede watervoerend pakket moeten worden aangelegd. Oudere systemen kunnen overigens nog wel in het eerste watervoerend pakket zijn aangelegd. Open systemen: er zijn twee open systemen aanwezig in de omgeving van Land van Matena, deze staan opgenomen in tabel 2.3. De systemen liggen voldoende ver weg, onderlinge beïnvloeding wordt niet verwacht. Gesloten systemen: er zijn (nog) geen gesloten systemen in de omgeving van Land van Matena. Grondwateronttrekkingen: in de woonwijk ten westen van Land van Matena zijn drie grondwateronttrekkingen bekend. In WKO-tool zijn geen nadere gegevens bekend. Waarschijnlijk zijn dit kleine onttrekkingen voor bemaling of beregening. Deze onttrekkingen hebben naar verwachting geen invloed op bodemwarmtewisselaars bij Land van Matena. Natuur, aardkundige waarden, archeologie: geen aandachtspunten. Bodemenergieplannen, interferentiegebieden, overige aandachtsgebieden: niet van toepassing. Bodemonderzoek en -sanering: voor het grootste deel van de woonwijk geldt dat onderzoek is uitgevoerd, en dat geen noodzaak is voor verder onderzoek of sanering. Voor een deelgebied 8-17

9 (oranje aangegeven in figuur 2.2) moet een aanvullend oriënterend onderzoek worden uitgevoerd naar de aard en ernst van de (mogelijke) verontreiniging. Het gaat daarbij om volkstuinen, de aanwezigheid van een brandstoftank/dieseltank, en een stortplaats voor puin en/of bouw- en sloopafval. De status van dit gebied vormt geen belemmering voor toepassing van bodemwarmtewisselaars. Conclusie: er zijn in de omgeving geen belangen, die toepassing van een gesloten bodemenergiesysteem zouden belemmeren. Tabel 2.3: overzicht open bodemenergiesystemen in de omgeving Vergunninghouder Afstand, richting Vergunde Vergunde Filterstelling hoeveelheid hoeveelheid Kantoorgebouw Boskalis 500 m ten zuiden 120 m3/uur m3/jaar wvp 2 Visser & Smit Hanab m zuidwest 26 m3/uur niet bekend wvp

10 Figuur 2.2: omgevingsbelangen ( Bodemenergiesystemen en grondwateronttrekkingen in de omgeving Bodemonderzoek en - sanering 10-17

11 3 Wet- en regelgeving In de wetgeving wordt een bodemwarmtewisselaar in combinatie met een warmtepomp een gesloten bodemenergiesysteem genoemd. De volgende regelgeving is van toepassing: Activiteitenbesluit of Besluit lozen buiten inrichtingen meldingsplicht en algemene regels Besluit bodemkwaliteit werken met erkende partijen Voor gemeentes is daarnaast het Besluit omgevingsrecht van belang, waarin staat dat de gemeente bij gemeentelijke verordening een interferentiegebied kan aanwijzen. 3.1 Activiteitenbesluit of Besluit lozen buiten inrichtingen In het Activiteitenbesluit en het Besluit lozen buiten Inrichtingen (Blbi) staan de regels voor gesloten bodemenergiesystemen. Het Activiteitenbesluit geldt voor inrichtingen (bedrijven, winkels, etc), het Besluit lozen buiten Inrichtingen geldt voor individuele woningen. De regels zijn in beide gevallen hetzelfde: Meldingsplicht: een gesloten bodemenergiesysteem moet gemeld worden bij de gemeente. Lekkage: voorkomen moet worden dat circulatievloeistof weglekt, bij vermoeden op lekkage moet het systeem onmiddellijk buitenwerking worden gesteld. Dit geldt niet als de circulatievloeistof alleen uit water (zonder toevoegingen) bestaat. Temperatuur: de temperatuur in de retourbuis van een gesloten bodemenergiesysteem moet minimaal -3 C zijn en maximaal 30 C. Energiebalans: er mag geen warmteoverschot in de bodem ontstaan. Een koudeoverschot in de bodem mag wel. Het systeem kan dus gebruikt worden om netto warmte te leveren, het systeem mag niet alleen maar koeling leveren. Energierendement: bij de melding wordt het (verwachte) energierendement van het systeem opgegeven. Interferentie: het systeem mag andere bodemenergiesystemen niet nadelig beïnvloeden. Registratie: bij grotere systemen (niet voor een individuele woning) moet de temperatuur van de circulatievloeistof, de hoeveelheden warmte en koude en het rendement worden geregistreerd. Erkenningsplicht: het ontwerpen, aanleggen en beheer en onderhoud van een gesloten bodemenergiesysteem moet worden uitgevoerd door een erkende partij (zie Besluit Bodemkwaliteit). Beëindiging: bij beëindiging van het systeem moet de circulatievloeistof uit de buizen worden verwijderd en wordt de bodemwarmtewisselaar opgevuld met bijvoorbeeld klei of grout. Volgens de regels is meestal een melding bij de gemeente voldoende. De melding wordt meestal uitgevoerd door het installatiebedrijf of de boorfirma. Ook het inregelen, beheer en onderhoud van het systeem wordt doorgaans door het installatiebedrijf uitgevoerd. De eigenaar van het systeem (lees: de bewoner) is formeel verantwoordelijk voor het naleven van de regels. Soms is een vergunning nodig: - voor grotere systemen vanaf 70 kw (bijvoorbeeld bij kantoorgebouwen), óf - voor systemen in een interferentiegebied (voor toelichting zie paragraaf 3.3). De vergunning wordt Omgevingsvergunning Beperkte Milieutoets genoemd, dit is een vergunning, waarbij het bevoegd gezag (de gemeente) de aanleg van het systeem toestaat en waaraan geen verdere voorschriften worden verbonden, naast de hierboven beschreven algemene regels

12 3.2 Besluit bodemkwaliteit: werken met erkende bedrijven Om de kwaliteit van bodemenergiesystemen en een zorgvuldig gebruik van de bodem te borgen, is het werken aan een bodemenergiesysteem in het Besluit Bodemkwaliteit aangewezen als erkenning plichtige activiteit. Dit betekent dat het ontwerpen, aanleggen en beheer en onderhoud van een gesloten bodemenergiesysteem alleen mag worden uitgevoerd door een erkende partij. Dit geldt voor zowel de bodemwarmtewisselaar als de warmtepomp! Voor het bovengrondse deel (warmtepomp) moet een bedrijf erkend zijn voor BRL KBI Voor individuele woningen zijn daarbij de volgende werkgebieden onderscheiden: 1. Ontwerpen van energiecentrales van bodemenergiesystemen van individuele woningen (ontwerpen, klein). 2. Installeren van energiecentrales van bodemenergiesystemen van individuele woningen (installeren, klein). 3. Beheren van energiecentrales van bodemenergiesystemen van individuele woningen (beheren, klein). Voor grotere systemen gelden gelijksoortige werkgebieden in BRL KBI Voor het ondergrondse deel (bodemwarmtewisselaar) moet een bedrijf erkend zijn voor BRL SIKB Voor gesloten systemen zijn daarbij de volgende werkgebieden onderscheiden: 1b. Ontwerpen op hoofdlijnen van gesloten bodemenergiesystemen 2b. Ontwerpen in detail van gesloten bodemenergiesystemen 3b. Installeren van gesloten bodemenergiesystemen 4b. Beheren en onderhouden van gesloten bodemenergiesystemen Voor open systemen gelden gelijksoortige werkgebieden in BRL SIKB Voor het uitvoeren van de boringen geldt bovendien de BRL SIKB 2100, dit betreft het werkgebied mechanisch boren. Een lijst met erkende bedrijven staat op de website van RWS Leefomgeving (google op zoekmenu erkende bodemintermediairs, nummer normdocument , of 2100 ). 3.3 Besluit Omgevingsrecht: aanwijzen interferentiegebied In het Besluit omgevingsrecht is opgenomen, dat de gemeente bij gemeentelijke verordening een interferentiegebied kan aanwijzen. Een interferentiegebied heeft als doel om interferentie tussen gesloten of open bodemenergiesystemen onderling te voorkomen, of om anderszins een doelmatig gebruik van bodemenergie te bevorderen. In een interferentiegebied geldt voor álle bodemenergiesystemen een vergunningplicht (Omgevingsvergunning Beperkte Milieutoets), dus ook voor individuele woningen. Door het aanwijzen van een interferentiegebied kan een gemeente aanvullende regels stellen, waaraan bodemenergiesystemen moeten voldoen in het gebied. Het instrument met name is bedoeld in gebieden waar veel bodemenergiesystemen worden verwacht, om een goede ondergrondse ordening te realiseren

13 4 Ontwerp van een bodemwarmtewisselaar Een bodemwarmtewisselaar wordt ontworpen met de volgende ontwerpstappen: - Vaststellen van uitgangspunten - Ontwerp van de bodemwarmtewisselaar - Berekening temperatuur in de bodemwarmtewisselaar De laatste twee stappen worden meerdere keren herhaald, om tot een optimaal ontwerp te komen. In dit hoofdstuk staat een voorbeeld uitgewerkt, voor een denkbeeldige vrijstaande woning in Land van Matena. Dit voorbeeld is bedoeld om een idee te krijgen, welke aspecten bij het ontwerp van een bodemwarmtewisselaar een rol spelen, en met welke orde-grootte van getallen wordt gerekend. 4.1 Vaststellen van uitgangspunten De bodemwarmtewisselaar levert warmte, die door de warmtepomp benut wordt voor ruimteverwarming en warm tapwater. Daarnaast kan de bodemwarmtewisselaar koude leveren voor ruimtekoeling in de zomer. Het belangrijkste uitgangspunt is de te verwachten totale warmte- en koudelevering van de bodemwarmtewisselaar, en de resulterende netto warmtelevering, op jaarbasis. Dit varieert per woning, afhankelijk van het type en de grootte van de woning, de zonligging, de mate van isolatie, het bewonersgedrag, etc. Het mag duidelijk zijn, dat de uitgangpunten van de toekomstige woningen in Land van Matena sterk kunnen variëren. In dit informatiedocument gaan we uit van een ruime voorbeeld-woning van 180 m 2. Deze woning wordt volgens de toekomstige energie-eisen ontworpen (BENG: Bijna Energie Neutraal). We houden de volgende kentallen aan: Warmtevraag: Ruimteverwarming: 20,0 kwh/m 2 /jaar kwh/jaar Warm tapwater: 14,7 kwh/m 2 /jaar kwh/jaar Totaal warmtevraag: 34,7 kwh/m 2 /jaar kwh/jaar Koudevraag: Koeling: 5,0 kwh/m 2 /jaar 900 kwh/jaar Bij het leveren van verwarming en tapwater wordt de warmtepomp ingezet. Het principe van een warmtepomp is dat warmte wordt geleverd aan de woning (100%), door onttrekking van warmte uit de bodem (65 à 75%) en elektriciteit (35 à 25%). Het werkingsprincipe van een warmtepomp kan vergeleken worden met een omgekeerde koelkast, waarbij geen koude maar warmte wordt geproduceerd. Voor levering van kwh warmte per jaar betekent dit een warmteonttrekking uit de bodem van circa kwh/jaar, en een gebruik van kwh elektriciteit, zie ook figuur 4.1. De verhouding tussen de geleverde warmte en het elektriciteitsverbruik en wordt ook wel de COP van de warmtepomp genoemd (coëfficiënt of performance). In dit voorbeeld geldt een COP-waarde van / kwh = 4,2. Hoe hoger de COP-waarde, des te beter het rendement. Bij het leveren van koeling wordt over het algemeen géén warmtepomp ingezet. De geleverde koeling komt rechtstreeks uit de bodem, zie figuur

14 Figuur 4.1: voorbeeld van uitgangspunten voor warmtevraag en koudevraag bij een individuele woning (goed geïsoleerd, met toepassing van een gesloten bodemenergiesysteem). Warmtevraag verwarming en tapwater kwh/jaar Koudevraag comfortkoeling 900 kwh/jaar Elektriciteit kwh/jaar Warmtepomp COP = 4,2 Bodemwarmtewisselaar kwh/jaar Bodemwarmtewisselaar 900 kwh/jaar Volgens de uitgangspunten wordt elk jaar meer warmte aan de bodem onttrokken dan koude. Dat is normaal bij woningen: de warmtevraag van een woning is hoger dan de koudevraag. Bij deze voorbeeld-woning wordt jaarlijks netto kwh warmte aan de bodem onttrokken: warmteonttrekking kwh/jaar min de koudeonttrekking van 900 kwh/jaar. Naast de totale warmte- en koudevraag per jaar, is ook het piekvermogen van belang. Het benodigd vermogen in een goed geïsoleerde woning varieert tussen 6 en 14 kw, afhankelijk van het gewenste comfort. We gaan uit van 10,5 kw. Ook hier geldt dat de bodemwarmtewisselaars circa 65 à 75% van het vermogen leveren, het elektriciteitsgebruik van de warmtepomp levert de rest (35 à 25%). Het piekvermogen van de bodemwarmtewisselaar bedraagt dan 8 kw voor verwarming. Bij koeling op een warme zomerdag rekenen we met 4 kw. 4.2 Ontwerp bodemwarmtewisselaar Het ontwerp van een bodemwarmtewisselaar wordt doorgaans gebruikgemaakt van het berekeningsprogramma EED (Earth Energy Designer). Het ontwerp is er op gericht, dat het systeem ook na langere tijd (bijvoorbeeld na 25 jaar) nog steeds voldoende warmte en koude kan leveren. In tabel 4.2 is het globaal ontwerp opgenomen. In deze tabel staan de belangrijkste aannames van de bodem en van parameters van de bodemwarmtewisselaar, op basis waarvan het ontwerp is opgesteld. Bij een ontwerpberekening hoort een aannemer deze aannames altijd te vermelden. In ons voorbeeld is de circulatievloeistof in de bodemwarmtewisselaar water. De temperatuur moet dan altijd ruim boven 0 C blijven, om bevriezing te voorkomen. Soms wordt ook een mengsel van water en glycol gebruikt. Door toevoeging van glycol krijgt de circulatievloeistof een lager vriespunt

15 Voor deze voorbeeld-woning zijn twee bodemwarmtewisselaars nodig, elk met een lengte van circa 150 meter, die op 10 meter onderlinge afstand van elkaar liggen. Tabel 4.1: globaal ontwerp met belangrijkste aannames van de bodem en de warmtewisselaars Ontwerpparameter Waarde Eenheid Opmerking Bodem Warmtegeleiding 1.95 W/(mK) Warmtecapaciteit 2.4 MJ/m 3 /K Temperatuur aan maaiveld 10 C Warmte- en koudevraag Warmtevraag van de woning kwh/jaar Elektriciteitsverbruik warmtepomp kwh/jaar Warmte uit bodemwarmtewisselaar kwh/jaar Koudevraag van de woning, direct uit bww 900 kwh/jaar Piekvermogen verwarming woning 10,5 kw Piekvermogen verwarming bww 8 kw Piekvermogen koeling 4 kw Bodemwarmtewisselaars Type wisselaar Enkele U-lus - Boorgat diameter 180 mm Circulatievloeistof water - Vriespunt 0 C Aantal lussen 2 - Onderlinge afstand 10 m Diepte lussen 150 m-mv Totale luslengte 300 m 4.3 Berekening temperatuur in de bodemwarmtewisselaar Berekend wordt dat de gemiddelde temperatuur in de bodemwarmtewisselaar door het jaar heen varieert tussen 10,3 C en 12,2 C. Deze temperatuur geldt als het systeem gelijkmatig wordt belast, wat gedurende een groot deel van het jaar het geval is. Bij strenge vorstperioden wordt het systeem maximaal ingezet: ook dagen met een piekbelasting daalt de temperatuur van de bodemwarmtewisselaar tot 3 C. Zelfs bij deze lage temperatuur kan nog steeds voldoende warmte uit de bodem worden gehaald met de warmtepomp. In een warme zomerperiode wordt bij piekbelasting een maximale temperatuur berekend tot 17 C, waarmee de woning nog voldoende kan worden gekoeld. Wat als. Wat als er bezuinigd wordt op de bodemwarmtewisselaar, en er wordt maar één bodemwarmtewisselaar aangelegd in plaats van twee? In dat geval wordt met verder dezelfde uitgangspunten - berekend dat de gemiddelde temperatuur door het jaar heen lager ligt, en ook meer fluctueert, namelijk tussen 8,3 C en 12,5 C. Bij een strenge vorstperiode zou de temperatuur in de bodemlus volgens de berekening tot ver beneden het vriespunt dalen. De bodemlus zou bevriezen en er kan geen warmte meer geleverd worden. Het is van belang om de bodemwarmtewisselaar voldoende groot te ontwerpen! 15-17

16 5 Onderlinge beïnvloeding In het vorige hoofdstuk is een voorbeeld-ontwerp uitgewerkt voor een bodemwarmtewisselaar van een individueel woonhuis. Wat gebeurt er, als in het Land van Matena álle huizen een gesloten bodemenergiesysteem gaan toepassen? Koelt de bodem dan niet te veel af? Zijn er maatregelen nodig, om onderlinge beïnvloeding te voorkomen? 5.1 Berekening temperatuur bij meerdere bodemwarmtewisselaars In paragraaf 4.3 staat beschreven, dat bij het voorbeeld-ontwerp de temperatuur in de bodemwisselaar tot 3 C daalt bij piekbelasting in de winter. Met hetzelfde berekeningsprogramma EED bereken we nu ook de temperaturen, als er circa 50 bodemwarmtewisselaars in het plangebied staan. De wisselaars hebben allen dezelfde warmteen koudevraag en allen hetzelfde ontwerp. Voor de onderlinge afstand tussen de systemen van twee naburige woonhuizen is in deze berekening 20 meter aangenomen. Berekend wordt, dat dan de minimale temperatuur in de bodemwarmtewisselaar in plaats van 3 C, nu circa 2 C bedraagt: het cumulatieve effect van alle wisselaars in de woonwijk bedraagt -1 C. 5.2 Maatregelen ter voorkoming van onderlinge beïnvloeding De onderlinge beïnvloeding blijft beperkt: als alle huizen een gesloten bodemenergiesysteem gaan toepassen, wordt de (diepe) bodemtemperatuur in de woonwijk ongeveer 1 C lager. Bij het ontwerpen van een gesloten bodemenergiesysteem geldt doorgaans als uitgangspunt, dat het systeem voldoende robuust moet zijn om bij beïnvloeding tot 1,5 C toch voldoende te blijven functioneren. Specifieke ordeningsmaatregelen zijn naar onze mening dan ook niet nodig. Aanbevelingen voor ontwerp Er gelden wel een aantal aanbevelingen voor het ontwerp: - Kies bij het ontwerp van de bodemenergiesystemen in de woonwijk voor voldoende luslengte, zodat de systemen robuust zijn voor onderlinge beïnvloeding. Vooral de woningen in het midden van het plangebied zullen last hebben van onderlinge beïnvloeding. Voor de woningen in het midden van de woonwijk kan uit voorzorg een wat langere luslengte (circa 20 meter extra) worden gekozen. - Bij het ontwerp van een gesloten bodemenergiesysteem moet expliciet rekening worden gehouden met bestaande én toekomstige (redelijkerwijs te verwachten) bodemenergiesystemen in de woonwijk, door middel van temperatuur-berekeningen voor alle systemen bij elkaar. Zo zal bij toepassing van gesloten bodemenergiesystemen in rijtjeswoningen, waar woningen dichter op elkaar staan, de onderlinge beïnvloeding groter zijn. - De onderlinge beïnvloeding wordt vooral bepaald door de jaarlijkse netto warmteonttrekking (dit is de warmteonttrekking uit de bodemwarmtewisselaar, minus de koudeonttrekking). Hoe groter de netto warmteonttrekking, des te meer onderlinge beïnvloeding. Daarom is het goed om het een gesloten bodemenergiesysteem in de zomer veel in te zetten voor levering van koeling

17 Aanbeveling voor de gemeente: aanwijzing interferentiegebied Voor de gemeente wordt geadviseerd om het Land van Matena aan te wijzen als interferentiegebied (zie paragraaf 3.3). In een interferentiegebied geldt voor álle bodemenergiesystemen een vergunningplicht, dus ook voor individuele woningen. Binnen het interferentiegebied worden dan de bovenbeschreven aanbevelingen voor ontwerp, als aanvullende regels opgelegd: 1. uit voorzorg langere luslengte toepassen bij woningen in het midden van de wijk 2. bij ontwerp temperatuur-berekeningen voor alle systemen bij elkaar 3. zo veel mogelijk koeling inzetten in de zomer Bij de beoordeling van de vergunningaanvraag wordt getoetst of deze aanvullende regels in het ontwerp zijn opgenomen. Op basis daarvan borgt de gemeente het doelmatig gebruik van bodemenergie in het Land van Matena

18 Bijlage 1: Quickscan bodemenergie (WKO-tool)

19 Quickscan bodemenergie Bodemenergie kansrijk voor uw locatie Projectinformatie XY-coördinaat: ; Bouwvolume: Koelvermogen [kwt]: 12 Koudevraag [MWht]: 4 Verwarmingsvermogen [kwt]: 6 Warmtevraag [MWht]: 1 Conceptkeuze: Huizen Overzichtskaart Kan en mag het? - Zeer geschikt - Wettelijk toegestaan - Overige aandachtsgebieden Wat levert het op? - Terugverdientijd van jaar - Energiebesparing tot 50% Detailkaart Het vervolgtraject Stap 1: Voer haalbaarheidstudie uit voor go/no go besluit Stap 2: Ontwerp systeem en vraag vergunningen aan Disclaimer Deze webapplicatie is bedoeld om op quickscan-niveau een indruk te krijgen van de kansen voor de toepassing van open WKO-systemen op een bepaalde locatie. Indien met deze webapplicatie interessante terugverdientijden berekend worden, kan in de volgende fase een haalbaarheidsstudie uit worden gevoerd om de werkelijke mogelijkheden van WKO voor een locatie in kaart te brengen. De tool is niet geschikt voor vergunningaanvragen, haalbaarheidsstudies of ontwerpstudies. Iedere initiatiefnemer zal aanvullend onderzoek moeten verrichten om de werkelijke technische, juridische en financiële geschiktheid voor bodemenergie op locatie te kunnen bepalen. blz.1/2 1 mei 2017

20 Quickscan bodemenergie Bodemenergie kansrijk voor uw locatie Kan het? Bodemvariant: Bodemgeschiktheid: Grondwaterkwaliteit: gesloten systeem zeer geschikt geen beperkingen Financiële analyse Milieuvoordeel - wat levert het op? Energiebesparing [%]: 50 CO² -emissiereductie [%]: 36 Financieel - wat levert het op? Meerkosten investering [ ]: ,00 Exploitatievoordeel [ /jaar]: 520,00 Terugverdientijd [jaar]: Financiële kentallen Prijs CV-ketel huis [ /stuk]: 3.500,00 Prijs CV-ketel collectief [ /kw]: 100,00 Prijs warmtepomp huis [ /stuk]: 5.500,00 Prijs warmtepomp collectief [ /kw]: 250,00 Prijs koelmachine huis [ /stuk]: 800,00 Prijs koelmachine collectief [ /kw]: 225,00 Electriciteitsprijs [ /kwh]: 0,15 Gasprijs [ /m³]: 0,55 Opgave van subsidievoordeel [ ]: 0,00 Inkomsten uit koeling [ /jaar]: 225,00 Disclaimer Deze webapplicatie is bedoeld om op quickscan-niveau een indruk te krijgen van de kansen voor de toepassing van open WKO-systemen op een bepaalde locatie. Indien met deze webapplicatie interessante terugverdientijden berekend worden, kan in de volgende fase een haalbaarheidsstudie uit worden gevoerd om de werkelijke mogelijkheden van WKO voor een locatie in kaart te brengen. De tool is niet geschikt voor vergunningaanvragen, haalbaarheidsstudies of ontwerpstudies. Iedere initiatiefnemer zal aanvullend onderzoek moeten verrichten om de werkelijke technische, juridische en financiële geschiktheid voor bodemenergie op locatie te kunnen bepalen. blz.2/2 1 mei 2017

21 DR01-11 mei 2017