Productie: Prestatiebeoordeling naar comfort en energie & Dimensionering

Transcriptie

1 Productie: Prestatiebeoordeling naar comfort en energie & Dimensionering Havid El khaoui Jef De Schutter Pagina 1

2 Productie Overzicht toestellen: huishoudelijk Doorstroom Voorraad Voorverwarming Douche- WTW Zonneboiler SWW (gescheiden) Gasgeiser Elektrogeiser Gasboiler Elektroboiler WP- boiler SWW+CV (Combi) CV- ketel met PWW Buffervat met interne tapspiraal Buffervat met externe PWW Boiler met externe PWW Boiler met interne spoelwisselaar Buffervat tank-in-tank Pagina 2

3 Productie - overzicht Productfiches Uitleg over de werking Binnenkort beschikbaar op de website Pagina 3

4 Ecodesign Europese wetgeving 2009/125/EC Pagina 4

5 Ecodesign Europese wetgeving 2009/125/EC Tappatroon Rendementsklasse Jaarlijks energieverbruik Geluidsniveau Pagina 5

6 Ecodesign Tappatroon Aantal personen Tappunten S M L XL XXL 1 keuken, kleine douche 2-4 (gem. gezin) keuken, douche, klein bad 4-6 (groot gezin) keuken, douche, 2xbad 6< (zeer groot gezin) keuken, douche, groot bad (meerdere gezinnen) keuken, douche + groot bad Warmwater Liter/dag 60 C Grootste tapping Liter Max. Temp C 55 40/55 40/55 40/55 40/55 Max. debiet 45K Pagina 6

7 Ecodesign Eisen en timing: productierendement Pagina 7

8 Warmhoudverlies (W) Productie Regelgeving en metingen Ecodesign Eisen en timing: voorraadtoestel Pagina 8

9 Ecodesign Eisen en timing: voorraadtoestel 2017 Pagina 9

10 Normen en verordening Gastoestellen <70 kw, waterinhoud <300L Prestatiebeoordeling naar comfort (1) Kwantiteit Kwaliteit Prestatiebeoordeling naar energie (2) Rendementsbepaling Ecodesign Informatie voor de testen Norm EN /2 (2006) Verordening Ecodesign (2013) Verordening Labeling (2013) Pagina 10

11 Proefstand G25 Pagina 11

12 Proefstand TEST- OBJECT Pagina 12

13 Comfort Prestatiebeoordeling naar comfort Kwantiteit: volume warm water Specifiek debiet Tapcapaciteit Kwaliteit: de kwaliteit van het comfort Reeks testen Puntensysteem 1 test 1 test Pagina 13

14 Comfort Kwantiteit Specifiek debiet Doel: Hoe: Test: Resultaat: Prestaties bij maximale belasting Hoeveel liter water aan 40 C kan er getapt worden in 10 minuten? Maximum debiet en vermogen ΔT = 30K om toestellen te kunnen vergelijken Herrekening als Δ T > 30K (bv. bij voorraadsysteem) 10 minuten tappen (D1) 20 minuten wachten 10 minuten tappen (D2) Gemiddeld debiet (D1,D2) Pagina 14

15 Comfort Kwantiteit Specifiek debiet Voorbeeld: Doorstroomtoestel ΔT = 30K (constant) Specifiek debiet Pagina 15

16 Comfort Kwantiteit Specifiek debiet Voorbeeld: Voorraadtoestel 10,2 L/min ΔT : bepaal gemiddelde Specifiek debiet: Herreken naar ΔT van 30K 102 Liter - 52,36 C (ΔT = 42,36K) 144 Liter - 40 C (ΔT = 30K) Pagina 16

17 Comfort Kwantiteit Specifiek debiet Berekening: voorbeeld voorraad Di: berekende debiet voor iedere tap (l/min) m: hoeveelheid water opgewarmd in 10 minuten (liter) T: gemiddeld temperatuurverschil (K) D1 = 14,4 30K D2 = 13,5 30K D gem = 14 30K -> 140 l/10min Pagina 17

18 Comfort Kwantiteit Specifiek debiet Berekening: voorbeeld voorraad Di: berekende debiet voor iedere tap (l/min) m: hoeveelheid water opgewarmd in 10 minuten (liter) T: gemiddeld temperatuurverschil (K) D1 = 14,4 30K Dc = 9,3 45K (KSR) D2 = 13,5 30K D gem = 14 30K -> 140 l/10min Belangrijk voor bepaling kwaliteit (later) Pagina 18

19 Comfort Kwantiteit Specifiek debiet Badgeiser Combi PWW Laadboiler Spiraalboiler P = 20,3 kw V = 0 liter P = 24 kw V = 0 liter P = 17,2 kw V = 46 liter P = 24 kw V = 150 liter Specifiek debiet 100 liter/10min 125 liter/10min 140 liter/10min 200 liter/10min Pagina 19

20 Comfort Kwaliteit Puntensysteem Wachttijd Temperatuurvariaties bij variabel debiet Temperatuurvariaties bij constant debiet Stabilisatietijd na debietverandering Temperatuur bij minimumdebiet Temperatuurverschil tussen opeenvolgende leveringen Pagina 20

21 Comfort Kwaliteit Puntensysteem Pagina 21

22 Comfort Kwaliteit Puntensysteem Welk debiet? Stel KSR = 9,3 45K als KSR > 7 l/min => 7 l/min als KSR < 7 l/min => werkelijke KSR ( l/min) Pagina 22

23 ΔT (K) Debiet (l/min) Productie Regelgeving en metingen Comfort Kwaliteit Wachttijd Badgeiser Pagina 23

24 ΔT (K) Debiet (l/min) Productie Regelgeving en metingen Comfort Kwaliteit Wachttijd Combi PWW Pagina 24

25 ΔT (K) Debiet (l/min) Productie Regelgeving en metingen Comfort Kwaliteit Wachttijd Combi PWW Pagina 25

26 ΔT (K) Debiet (l/min) Productie Regelgeving en metingen Comfort Kwaliteit Wachttijd Laadboiler Spiraalboiler Pagina 26

27 Comfort Kwaliteit Puntensysteem Pagina 27

28 Comfort Kwaliteit Puntensysteem Pagina 28

29 Energie Tappatroon Start Energie [kwh] Type Te bereiken T Min. T = start nuttige energie ,105 Small ,105 Small ,105 Small ,105 Small ,105 Small ,105 Small ,315 Dish washing ,105 Small ,105 Household cleaning ,420 Dish washing ,525 Large 15 Totaal 2,1 Pagina 29

30 Energie Tappatroon η = Q nuttig Q toegevoerd Keuken : T =15K (25 C) Douche: T =30K (40 C) Bad: T =0K (10 C) Pagina 30

31 Energie Tappatroon Pagina 31

32 Energie Rendement Metingen Gasverbruik: Pagina 32

33 Energie Rendement Metingen Elektrisch verbruik: 2 pompen 1 pomp Pagina 33

34 Energie Rendement Metingen Resultaten - Rendement η = nuttige energie verbruikte energie = nuttige energie Q gas + 2,5 Qelek Pagina 34

35 Energie Rendement Theorie Resultaten - Rendement η tot,sww = η productie η warmhoud 1. Nominaal rendement = regime -> lange tapping: vb. douche η tot,sww = (η nom profielfactor) η warmhoud 2. Profielfactor = opstartverliezen -> korte tappingen: vb. keuken 3. Warmhoudrendement = warmhoudverlies -> geen tapping: vb. s nachts Belangrijk bij SWW, invloed relatief veel groter dan vb. bij CV Pagina 35

36 Energie Rendement Theorie Invloedsfactoren: warmhoudrendement η tot,sww = η productie η warmhoud 1. Nominaal rendement = regime η tot,sww = (η nom profielfactor) η warmhoud 2. Profielfactor 3. Warmhoudrendement is afhankelijk van: Isolatiekwaliteit Temperatuur Volume Verbruik Pagina 36

37 Energie Rendement Metingen Rendement: warmhoudrendement Badgeiser Combi PWW Pagina 37

38 Energie Rendement Metingen Rendement: warmhoudrendement zonder warmhoudverliezen 3 % Combi PWW 10 % met warmhoudverliezen Pagina 38

39 Energie Rendement Metingen Rendement: warmhoudrendement Warmhoudverlies PWW = Platenwarmtewisselaar Combi PWW Keuken 10x Douche 1x Pagina 39

40 Energie Rendement Metingen Rendement: warmhoudrendement Warmhoudverlies PWW = Platenwarmtewisselaar Combi PWW Keuken 21x Douche 2x Pagina 40

41 Energie Rendement Theorie Invloedsfactoren: profielfactor 1. Nominaal rendement = regime η tot,sww = η productie η warmhoud 2. Profielfactor (opstartverlies) Beter één lange werking (tapbeurt) dan vele kleine Beter kort na elkaar, dan verspreid (recuperatie afkoeling) 3. Warmhoudrendement η tot,sww = (η nom profielfactor) η warmhoud Pagina 41

42 Temperatuur ( C) Temperatuur ( C) Temperatuur ( C) Productie Regelgeving en metingen Energie Rendement Theorie Invloedsfactoren: profielfactor 1. Nominaal rendement = regime Referentie Tijd 2. Profielfactor (opstartverlies) Beter één lange werking (tapbeurt) dan vele kleine Beter kort na elkaar, dan verspreid (recuperatie afkoeling) 3. Warmhoudrendement Voorraadvat Tappingen kort op elkaar Tijd Tijd Pagina 42

43 Energie Rendement Metingen Rendement: profielfactor Spiraalboiler Volume -> Profielfactor -> η tot,sww Volume -> Warmhoudverlies -> η tot,sww Pagina 43

44 Energie Rendement Theorie Invloed van volume op warmhoudrendement Pagina 44

45 Energie Rendement Metingen Rendement: Spiraalboiler Rendement: spiraalboiler doorstroomtoestel Volume -> Profielfactor -> η tot,sww Volume -> Warmhoudverlies -> η tot,sww Pagina 45

46 Energie Rendement Metingen Rendement: Rendement: laadboiler << doorstroomtoestellen Laadboiler? Volume -> Profielfactor -> η tot,sww Volume -> Warmhoudverlies -> η tot,sww Pagina 46

47 Energie Rendement Metingen Rendement: Laadboiler Comfort Laadboiler gedraagt zich als doorstromer maar met warmhoudverliezen. Sensorhoogte is belangrijk voor profielfactor. Pagina 47

48 Testobjecten Boiler met externe platenwisselaar Voorraad 46 L Ketel in werking 17,2 kw Doorstroom 17,2 kw Geen tapping 46 liter Sensor onderaan Pagina 48

49 Energie Rendement Metingen Waarom sensor dan toch niet bovenaan? Comfort P V Comfort 46 liter Pagina 49

50 Energie Rendement Metingen Waarom sensor dan toch niet bovenaan? Comfort P 0 liter V Comfort Energie Pagina 50

51 Energie Rendement Metingen Waarom sensor dan toch niet bovenaan? Laadboiler Comfort P V Comfort 30 liter Comfort Energie Pagina 51

52 Energie Rendement Metingen Spiraalboiler Comfort P V 75 liter 150 liter Comfort Energie Pagina 52

53 Testobjecten Badgeiser Combi met platenwisselaar Boiler met externe platenwisselaar Boiler met interne spiraalwisselaar Badgeiser Combi PWW Laadboiler Spiraalboiler Pagina 53

54 Energie Comfort Besluit Badgeiser Combi PWW Eco Combi PWW comfort Laadboiler Spiraalboiler Vermogen (kw) 20, ,2 24 Volume (L) Specifiek debiet (L/10min) Label comfort Label Small A+ A+ A+ C B Label Medium A A A B A Label Large B A+ Rendement Winter (verwarming) x (groot vermogen) (groot vermogen) (klein vermogen) (indien kleiner vermogen) Pagina 54

55 Productie Dimensioneringsrichtlijnen PV-curve: eerste stap richting dimensionering van SWW-opwekking (semi-accumulatie) Collectieve installaties Vergelijk tussen Normen DIN 4753 (Duitse norm) ISSO 55 (Nederlandse richtlijn) Metingen Profielgenerator Individuele installaties Comfortgedreven Pagina 55

56 Productie Dimensioneringsrichtlijnen DIN 4753: Bepaling kengetal N (aantal eenheidswoningen) Eenheidswoning 3,5 bewoners (1 living + 3 slaapkamers) 1 normaal ligbad, 1 lavabo en 1 gootsteen Rekening houdend met Aanwezigheid bad of douche grootte bad of type douche Collectief Woninggrootte per appartement (aantal kamers) wordt herrekend naar gemiddeld aantal bewoners per appartement Pagina 56

57 Productie Dimensioneringsrichtlijnen DIN 4753: Tijdsinterval Collectief Energie-inhoud boiler [kwh] Volume [liter] Pagina 57

58 Productie Dimensioneringsrichtlijnen ISSO 55: op basis van aantal type-appartementen Één- of tweepersoonshuishoudens Studio Luxe tweekamerappartement Seniorenappartement Meerpersoonshuishoudens driekamerappartement Driekamerappartement luxe Vierkamerappartement luxe Collectief Pagina 58

59 Volume [liter] Productie Dimensioneringsrichtlijnen ISSO 55: Collectief Vermogen [kw] Pagina 59

60 Productie Dimensioneringsrichtlijnen PV curve Collectief Verouderde figuur - Simulatie - DIN 4753 en ISSO 55 aanpassen Pagina 60

61 Productie Dimensioneringsrichtlijnen Invloed parameters op PV curve Gebouwgrootte (aantal appartementen) Aanwezigheid bad Spaardouche <-> Standaarddouche Collectief Pagina 61

62 Productie Dimensioneringsrichtlijnen Invloed gebouwgrootte op PV curve - 3 personen per app - 1 spaardouche - 3 overige tappunten Pagina 62

63 Productie Dimensioneringsrichtlijnen Invloed aanwezigheid bad op PV curve 100 appartementen - 3 personen per app - 1 spaardouche - 3 overige tappunten Pagina 63

64 Productie Dimensioneringsrichtlijnen Invloed aanwezigheid bad op PV curve 100 appartementen - 3 personen per app - 1 spaardouche - 3 overige tappunten DIN app - 3,5 kamers/app - 3,1 bewoners/app - Aantal eenheidswoningen (N): - Bad: N = 86,8 - Douche: N = 24,8 Pagina 64

65 Productie Dimensioneringsrichtlijnen Invloed aanwezigheid bad op PV curve 100 appartementen - 3 personen per app - 1 spaardouche - 3 overige tappunten ISSO app - 3 kamer <-> 3 kamer luxe Pagina 65

66 Productie Dimensioneringsrichtlijnen Invloed type douchekop op PV curve 100 appartementen - 3 personen per app - 1 spaardouche - 3 overige tappunten Pagina 66

67 Productie Dimensioneringsrichtlijnen Veiligheids- en toeslagfactoren Collectief DIN 4753 P installatie = P theoretisch * 1,2 V installatie = V theoretisch * 1,1 (toeslagfactor aftapbaarheid voorraadvat) ISSO 55 Houdt rekening met positie temperatuursensor in oplaadsysteem Factor a: aftapbaarheid van het voorraadvat (typisch 1 / 0,9 ) Pagina 67

68 Productie Dimensioneringsrichtlijnen DIN 4753: Voordelen Vloeiend verloop van PV-curve Nadelen Collectief Verouderd Houdt vrijwel enkel rekening met aanwezigheid bad of douche Zeer groot verschil bad <-> douche Pagina 68

69 Productie Dimensioneringsrichtlijnen ISSO 55: Voordelen Samengestelde gebouwen mogelijk Nadelen Aanwezige tappunten worden niet of weinig in rekening gebracht Slechts keuze uit beperkt aantal types appartementen Aantal personen wordt weinig in rekening gebracht Collectief Slechts bepaling van aftaphoeveelheden op 5 stappen (piek, 10 min, 1 uur, 2 uur, dag) -> onnauwkeurige PV-curves Pagina 69

70 Productie Dimensioneringsrichtlijnen Conclusie DIN 4753 bevat een goede rekenmethode maar is verouderd ISSO 55 is nieuwer en dus accurater. Heeft echter beperkingen: Types appartementen Bepaling PV-curve Conclusies uit onderzoek (metingen, enquêtes en profielgenerator) zijn een goede stap richting dimensioneringsrichtlijnen Gebaseerd op realistische SWW-tapprofielen Rekening houdend met # personen en aanwezigheid tappunten Wordt verder uitgewerkt in INSTALL 2020 Pagina 70