Eindrapport. Tennispark De Delftse Hout. Sla je slag. Module (vakcode): Beroepsproduc t: Groep: Periode: Ingeleverd op: Projectleden: Ingeleverd door:

Transcriptie

1 Eindrapport Tennispark De Delftse Hout Sla je slag Module (vakcode): Beroepsproduc t: Thema Installatietechniek 1 THIN Eindrapport Groep: WP29C De Delftse Hout (3) Periode: Blok 2.1 Ingeleverd op: Projectleden: Ingeleverd door: 03 april 2014 om 12:00 uur Thomas Witte ( ), Felix Wolffenbuttel ( ), Henk Yip ( ), Jim van Zeijl ( ), Matthias van Zweeden ( ), Joey van den Kerkhof ( ) en Roxanne Bangma ( ) Henk Yip ( ) 1

2 Inhoud Voorwoord... 3 Managementsamenvatting Inleiding Opdracht omschrijving Opdrachteisen Achtergronden... Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd. 2.1 Analyse opdracht Onderzoeksrapport Ontwerpcriteria Functieanalyse Voorlopig ontwerp Gekozen Schets Morfologisch overzicht Concepten Tekeningen Eindconcept Detaillering Eindconcept Eindconcept specificaties Detaillering Afmetingen hoofdleiding Raming van de energiekosten per jaar Raming van de investeringskosten Terugverdientijd Impressietekeningen Conclusies en aanbevelingen Literatuurlijst Literatuurlijst onderzoeksrapport Literatuurlijst voorlopig ontwerp Literatuurlijst eindconcept Literatuurlijst raming van de energiekosten Literatuurlijst raming van de investeringskosten Bijlage I Huidige energieverbruik Delftse Hout

3 Voorwoord Dit eindrapport is geschreven door groepsleden van WP29 in het kader van het project van blok 3 installatie- op de opleiding Werktuigbouwkunde aan de Haagse Hogeschool te Delft, waarbij de competentiegerichte leerlijn behaald dient te worden. Er dient vermeld te worden dat dit beroepsproduct tot stand is gekomen dankzij de inzet van de projectgroep: Henk Yip Felix Wolffenbuttel Jim van Zeijl Thomas Witte Joey van den Kerkhof Matthias van Zweeden Roxanne Bangma Daarnaast willen wij graag meneer van Gils bedanken voor alle feedback. Delft, maart

4 Managementsamenvatting Opdrachtomschrijving De opdracht luidt: Onderzoek welke mogelijkheden er zijn voor een energiezuinige klimaatbeheersing in de tennishal, en wat de beste opties voor een energiezuinige installatie zijn. Eindconcept In het eindconcept is er gekozen voor de mono-kristallijn zonnepanelen, omdat dit soort zonnepanelen het hoogste rendement heeft. Als accu is de LiPo (lithium-ion-polymeer) het meest geschikt, om ongeveer dezelfde reden als bij de zonnepanelen. Lipo accu s hebben, vergeleken met de andere accu s op de markt, de hoogste kwaliteit. Verder is er voor de zonnecollector gekozen voor de C-pijp vacuümbuizen. Ook hier is voor de oplossing met het hoogste rendement gekozen. Als buffervat is er gekozen voor het Multi-vat met tank. Deze oplossing is gekozen omdat er ineens veel warm water nodig is voor de douches. Hierdoor is er een opslagtank voor het warme water nodig. Verder wordt de tennishal verwarmd met elektrische stralingspanelen omdat dit een snelle en milieuvriendelijke manier van verwarmen is. Het paviljoen wordt verwarmd met behulp van paneelradiatoren. Dit soort radiatoren zijn staan al in het paviljoen en geven door hun vorm snel de warmte af. Voor het verwarmen van het paviljoen wordt een HR ketel gebruikt. Verder wordt er ook gebruik gemaakt van een geiser voor het sanitair water. Hiervoor is gekozen omdat het rendement hoog is en ook word het water pas opgewarmd wanneer het stroomt. Er is dus geen opslagplaats nodig waar het warme water in word bewaard. Als pomp voor de installatie is er gekozen voor de centrifugaalpomp (met hydrofoorinstallatie met reservoir), omdat dit het meest veelzijdige systeem is wat op de markt beschikbaar is. Ten slotte is er in dit concept gekozen voor kopere leidingen. Dit soort leiding roesten niet en worden het meest gebruikt in verwarmingsinstallaties. Conclusie De stralingspanelen in de hal kunnen voor een comfortabele gevoelstemperatuur van 13ᵒC, en de radiatoren in het paviljoen houden de ruimte op kamertemperatuur (20ᵒC). Al blijft het netto energieverbruik hetzelfde, wordt een deel ervan door het nieuwe systeem opgewekt, zodat er minder van het net gebruikt wordt. Het totale energieverbruik van het net wordt door het systeem met bijna kWh per jaar verminderd. Dat is een besparing van ongeveer per jaar. Ook wordt door het gebruik van zonnecollectoren het gasverbruik verminderd. Dit maakt het systeem ook nog duurzaam en milieuvriendelijk, omdat de ketel minder CO 2 uitstoot doordat deze minder hoeft te stoken. Aanbeveling De aanbevelingen om bij dit systeem het maximaal rendement te realiseren zijn over het algemeen net zoals bij het gebruik van energie van het net. Doe de lichten uit in ruimtes die niet gebruikt worden, verwarm niet meer dan noodzakelijk is; 18-20ᵒC is een comfortabele temperatuur voor het paviljoen. Bij de stralingspanelen in de hal wordt gebruik gemaakt van stralingswarmte; dit verhoogd de gevoelstemperatuur, zonder dat de hele ruimte daadwerkelijk opgewarmd hoeft te worden; ga daar dus uit van het gevoelstemperatuur, en niet de luchttemperatuur. Verder wordt aanbevolen om de zonnepanelen en collectoren goed schoon te houden, zodat zij maximaal gebruik kunnen maken van de zonne- en warmte energie (vuil blokkeert namelijk het zonlicht), en de HR ketel netjes te onderhouden zodat deze optimaal blijft werken. Een goed onderhouden systeem en slimme omgang met energie bespaard in de lange termijn energiekosten. 4

5 1 Inleiding In het verleden zijn tennishallen ontworpen zonder veel aandacht te besteden aan klimaatbeheersing. Dit is ook het geval bij het tennispark De Delftse Hout. De huidige klimaatbeheersing is sterk verouderd, de energiekosten zijn erg hoog en het systeem is niet milieuverantwoord. Om inzicht te krijgen hoe moderne klimaatbeheersing toegepast kan worden, zal er eerst onderzoek gedaan moeten worden. Er moet gekeken worden naar het energieverbruik van de tennishal, maar ook naar het energieverbruik van het paviljoen. Daarnaast moet er onderzoek gedaan worden om tot oplossingen te komen met betrekking tot rendementsverbeteringen ofwel kostenbesparingen. 1.1 Opdracht omschrijving Deze opdracht is gegeven door de Haagse Hogeschool. De opdrachtgever is het tennispark in het Delftse Hout. De opdrachtnemer is een groep studenten die aan De Haagse Hogeschool werktuigbouwkunde studeren. De groep studenten zal met zijn zevenen werken aan het project Sla je slag waarvoor heel de groep uiteindelijk verantwoordelijk is. De opdracht luidt: Onderzoek welke mogelijkheden er zijn voor een energiezuinige klimaatbeheersing in de tennishal. Werk de beste mogelijkheden uit en bereken de energiezuinigheid van de installatie. Vervolgens moeten de resultaten worden verwerkt in het eindrapport. 1.2 Opdrachteisen Aan de opdracht zijn door de opdrachtgever 2 eisen gegeven: 1. Naast het energieverbruik van de tennishal ook dat van het paviljoen bepalen/beoordelen 2. Advisering over oplossingen in rendementsverbetering/kostenbesparing Deze eisen worden meegenomen in het gehele project en worden in het achterhoofd gehouden bij het opstellen van het Pakket van Eisen. 5

6 2 Achtergronden In dit hoofdstuk kunt u de nodige delen om tot een goed eind product te komen van het eerdere gemaakte onderzoeksrapport lezen. 2.1 Analyse opdracht Om tot resultaten te komen is de volgende hoofdvraag opgesteld: Hoe kan een energiezuinige en duurzame klimaatbeheersing in de tennishal en het paviljoen gerealiseerd worden voor tennispark De Delftse Hout? De volgende deelvragen zijn opgesteld om de hoofdvraag te kunnen beantwoorden: 1. Hoe staat het energieverbruik bij tennispark De Delftse Hout er op dit moment voor met betrekking tot de tennishal en het paviljoen? In de tabellen over het energieverbruik van de tennishal De Delftse Hout is af te leiden dat er in de winter zeer duidelijk meer gas word verbruikt dan in de zomer. Verder word er in de winter ook meer elektriciteit verbruikt maar de verschillen tussen zomer en winter zijn minder extreem vergeleken met het gasverbruik. Verder is het gasverbruik van de tennishal gedurende de jaren sinds 2005 elk jaar gestegen. Het elektriciteitsverbruik neemt echter in de loop van der jaren af. 2. Wat is duurzame klimaatbeheersing? Duurzame energie speelt de laatste jaren een grote rol in het bedrijfsleven. Duurzame energie wordt omschreven als groene stroom. Groene stroom wordt opgewekt uit duurzame energiebronnen. Dit zijn bronnen die niet uitgeput worden(nuon, 2014). Zonne-energie, windenergie, aardwarmte, biomassa en waterkracht zijn voorbeelden van onuitputbare energiebronnen. Bij duurzame klimaatbeheersing wordt gebruik gemaakt van energiezuinige apparatuur, waardoor de energiekosten zo laag mogelijk blijven en de installatie ook voldoet aan duurzaamheidseisen. Daarnaast speelt groene stroom en/of gas ook een belangrijke rol. 3. Wat voor klimaatbeheersing wordt er in binnen- en buitenland toegepast voor tennishallen? Er is onderzocht wat voor klimaatbeheersing er wordt toegepast in binnen- en buitenland. Hieruit blijkt dat veel klimaatbeheersing systemen wereldwijd worden toegepast. Daarom verschillen de systemen in binnen- en buitenland niet van toepassing, maar wel van gebruik. Hiermee wordt bedoeld dat het dezelfde systemen zijn, alleen anders worden gebruikt bijvoorbeeld: in een warm land zullen ze de zaal vooral koelen terwijl in een koud land juist gestookt wordt. De klimaatbeheersing die toegepast wordt in de zalen kan bestaan uit ventilatie met stralingspanelen of ventilatie met luchtverwarming. 4. Welke energie opwekkers kunnen gebruikt worden voor de energiezuinige tennishal en het paviljoen van tennispark De Delftse Hout? Het liefst wordt er gebruik gemaakt van duurzame energie, ofwel groene stroom of gas. Een CV-ketel kan prima functioneren op groen gas. Echter kan gas niet opgewekt worden bij de tennishal middels zonne-energie of windenergie. Indien er toch voor een CV-ketel gekozen wordt, is een HR-ketel de beste optie. Gebruik maken van fotovoltaïsche cellen is een zeer geschikte manier om groene stroom op te wekken. Hetzelfde geld voor het gebruik maken van een windturbine. Echter is een windturbine niet echt een omgevingsvriendelijke oplossing. Zonnepanelen en zonnecollectoren/cpc-panelen zijn beide zeer geschikt. Aangezien het gaat om het verwarmen van de sporthal kan er of gekozen worden voor zonnepanelen en de energie die opgewekt wordt om te zetten in warmte, of de warmte 6

7 gebruiken die opgewekt wordt met zonnecollectoren. Een warmte kracht koppeling kan een mooie aanvulling zijn indien er gekozen wordt voor een cv-ketel, om zo een hoog mogelijk rendement te behalen. Een warmtepomp is ook een mogelijkheid die toegepast kan worden voor het verwarmen van de tennishal. Het gebruik maken van restwarmte is een minder geschikte mogelijkheid, omdat dit moeilijk te realiseren is. 5. Hoe werken de diverse energie opwekkers die gebruikt kunnen worden voor de energiezuinige tennishal en het paviljoen van tennispark De Delftse Hout? De werking van diverse energie opwekkers wordt uitgebreid beschreven in dit hoofdstuk. Bij vraag vier zijn de energie opwekkers beschreven waarvan gebruikt gemaakt kan worden. Voor de werking wordt verwezen naar de uitleg van de energie opwekkers ( ) 6. Welke energie afgifte systemen kunnen gebruikt worden voor de energiezuinige tennishal en het paviljoen van tennispark De Delftse Hout? Alle genoemde energie afgifte systemen kunnen gebruikt worden. Echter is het niet praktisch om van bepaalde energie afgifte systemen gebruikt te maken. Aangezien de temperatuur tot 13 C verwarmd dient te worden en het een energiesysteem zo zuinig mogelijk dient te zijn, is LT-verwarming een zeer goede oplossing. Voor het terras is dit een minder geschikte mogelijkheid. Hiervoor komt terrasverwarming, retourlucht uit de tennishal gebruiken en gebruik maken van verwarmde stoelen beter in aanmerking. 7. Hoe werken de diverse energie afgifte systemen die gebruikt kunnen worden voor de energiezuinige tennishal en het paviljoen van tennispark De Delftse Hout? De werking van diverse energie afgifte systemen staat beschreven in paragraaf Voor de werking van diverse energie afgifte systemen wordt verwezen naar het betreffende hoofdstuk. 8. Hoe ziet de installatie er schematisch uit van de energiezuinige tennishal en paviljoen van tennispark De Delftse Hout? 9. Wat zijn de investeringskosten van de energiezuinige tennishal en paviljoen van tennispark De Delftse Hout? 10. Wat zijn de energiekosten per jaar van de energiezuinige tennishal en paviljoen van tennispark De Delftse Hout? 7

8 2.2 Onderzoeksrapport Achtergronden en methoden Alle relevantie informatie die verzameld is met betrekking tot het project staat in dit hoofdstuk beschreven Gas & Elektriciteit van de leverancier Gas en elektriciteit van de leverancier is de meest gebruikte bron van energie. Dit kan op een duurzame manier. Deze methode staat uitgelegd in paragraaf 3.2. Een andere manier is energie en gas opwekken uit uitputbare bronnen. Dit kan bij gas door middel van gaswinning voor aardgas. Stroom wordt hierbij opgewekt uit bijvoorbeeld kolencentrales en kerncentrales. Elk bedrijf of huishouden heeft een stroom en gasleverancier. De leverancier is hierbij verantwoordelijk voor de financiële afhandeling. Daarnaast heeft elk bedrijf of huishouden ook een netbeheerder. De netbeheerder is verantwoordelijk voor het transport van gas en elektriciteit naar de aansluiting toe Duurzame klimaatbeheersing Duurzame energie speelt de laatste jaren een grote rol in het bedrijfsleven. Duurzame energie wordt omschreven als groene stroom. Groene stroom wordt opgewekt uit duurzame energiebronnen. Dit zijn bronnen die niet uitgeput worden(nuon, 2014). Zonne-energie, windenergie, aardwarmte, biomassa en waterkracht zijn voorbeelden van onuitputbare energiebronnen. De meeste energieleveranciers werken tegenwoordig met groene stroom. Energieleveranciers kopen groene stroom in, zowel in Nederland als in het buitenland. Vanuit een centraal punt wordt alle stroom verdeeld naar zowel bedrijven als huishoudens. Doordat bedrijven of huishoudens een energiecontract bij een energieleverancier hebben, die groene stroom inkoopt, maakt men gebruik van groene stroom. Groen gas zit wat lastiger in elkaar. Groen gas is de duurzame variant van aardgas en wordt gemaakt door biogas op te waarderen tot het dezelfde kwaliteit heeft als aardgas. Groen gas wordt schoon geproduceerd en is hernieuwbaar (groengas, 2014). Bij duurzame klimaatbeheersing wordt gebruik gemaakt van energiezuinige apparatuur, waardoor de energiekosten zo laag mogelijk blijven en de installatie ook voldoet aan duurzaamheidseisen. Daarnaast speelt groene stroom en/of gas ook een belangrijke rol Trias Energetica Trias Energetica is een stappenplan naar duurzamere energiehuishouding. In de jaren 90 werd Trias Energetica door Novem in Nederland geïntroduceerd. Om tot een duurzame energiehuishouding te komen dienen de volgende stappen genomen te worden (Clubgreen, 2014): 1. Beperk de energievraag, gebruik zo min mogelijk energie 2. Gebruik zoveel mogelijk duurzame energie 3. Gebruik fossiele brandstoffen zo efficiënt mogelijk 8

9 Wat voor klimaatbeheersing wordt er in binnen- en buitenland toegepast? Nederland draait in de ontwikkeling van duurzame klimaatbeheersingssystemen goed mee. Alleen zijn nu in de meeste tennishallen de klimaatsystemen zwaar verouderd. Daarom worden er voorbeelden gegeven over hoe ze het nu in het binnen- en buitenland op een duurzame manier hebben aangelegd. Zo zijn er ook poly-luchthallen in Nederland. Dit zijn luchthallen die op bijna elke ondergrond kunnen worden neergezet dus ook op een tennisveld. Een groot voordeel is dat de hal beschikt over een groot daglicht doorlatend oppervlak, waardoor kunstlicht overdag niet gebruikt hoeft te worden. De bolling van de hal ontstaat door het inblazen van lucht door een ventilator en ook zijn er ankers aangebracht zodat de hal blijft staan. Ten slotte is er ook nog een noodventilator aangebracht zodat als de stroom uitvalt de hal bol blijft staan. De klimaatbeheersing wordt geregeld door ventilatie en verwarming. De ventilator regelt namelijk het verversen van de lucht in de hal. Zo is de ventilator met twee luchtkanalen met de hal verbonden. Het eerste kanaal zuigt lucht uit de hal en gaat langs een warmtewisselaar waar het zijn warmte afgeeft. Het tweede kanaal blaast de lucht in de hal en neemt de warmte van de warmtewisselaar weer mee naar binnen. Ten slotte kan de hal verwarmd worden door een systeem dat werkt op gas, heet water of elektriciteit. Deze opblaasbare sporthallen zijn al over heel de wereld gebouwd. Vooral hallen voor voetbal zijn al over heel de wereld geplaats, waarschijnlijk omdat er in het voetbal meer geld omgaat dan in het tennis. Maar de klimaatbeheersing van de hallen is het zelfde, waardoor dat eigenlijk niet uitmaakt. Hier een paar voorbeelden: Tennis: Den Hoorn en Zwolle (Nederland) Voetbal: Skonto (Letland), Manchester City (England), Ajax (Nederland) en Moskou (Rusland) Ook worden sporthallen soms verwarmd met stralingspanelen in plaats van luchtverwarming, hierdoor zou de lucht niet uitdrogen waardoor ook de slijmvliezen in je ademhalingssysteem niet uitdrogen. Ook circuleert er geen stof, waardoor de verspreiding van ziektekiemen in de lucht vermindert. Bovendien hoef je de panelen pas weer aan te zetten als je speelt, omdat je gelijk de warmte voelt. Waardoor er veel energie bespaard kan worden. Ten slotte beweren ze ook dat stralingspanelen 50% zuiniger zijn als standaard elektrische verwarmingselementen, doordat de massa wordt verwarmd in plaats van de lucht. Dit systeem is overigens ook al in sommige sporthallen toegepast, alleen zijn er geen gegevens gevonden of dat ook de tennishal betrekt. Verder kan er per tennishal verschil in zitten hoe energiezuinig de energie geleverd wordt. Dit ligt namelijk aan waar ze hun energie vandaan halen. Ook zullen klimaatbeheersingssystemen niet veel verschillen per land. Het enige wat verschilt is dat in een warm land de hal vooral gekoeld moeten worden terwijl er in een koud land vooral gestookt moet worden. 9

10 Energie opwekkers Een energie opwekker is apparaat dat energie opwekt, dat voor verschillende doeleinden gebruikt kan worden. Er bestaan veel verschillende soorten energie opwekkers zoals: een generator, een windturbine, een dynamo, enz. Aangezien alle energie opwekkers uit te werken te uitgebreid wordt, komen de volgende energie opwekkers aan bod: - CV ketel (VR/HR ketel) - Fotovoltaïsche cellen - Zonnecollectoren of CPC panelen - Windturbines - Warmte kracht koppeling - Warmtepomp - Restwarmte CV- ketel Een cv-ketel verwarmd water met behulp van een brander. Over het algemeen werkt de ketel op aardgas. Een pomp zorgt er voor dat het circuleren van het warme water in het centrale verwarmingssysteem. Bij het verwarmen van het water komen rookgassen vrij, deze moeten via een rookgasafvoerkanaal afgevoerd worden. Een thermostaat zorgt voor de temperatuurregeling van de cv-ketel. De werking staat schematisch weergegeven in figuur 1. Er bestaan twee type ketels. Een verhoogd rendement ketel (VR) of een hoog rendement ketel (cvketelgids, 2014). Een VR-ketel is eigenlijk niet meer van deze tijd. Deze ketel heeft een rendement van 83% tot 90%. Het rendement is het percentage energie, gas, dat wordt omgezet in nuttige warmte. Een HR-ketel heeft een rendement van meer dan 100%, ongeveer 107%. Dit is mogelijk doordat deze ketels niet alleen gas, maar ook restwarmte gebruiken. In figuur 2 staat de werking van een HR-ketel schematisch weergegeven (cvketelgids, 2014). Figuur 1. Werking CV-ketel Figuur 2. Werking HR-ketel Fotovoltaïsche cellen Een fotovoltaïsche cel (PV-cel) is het bekendste en meest toegepaste type zonnecel. Als meerdere PV-cellen met elkaar verbonden worden, noemt men dit zonnecellen. Een zonnepaneel is opgebouwd uit meerdere zonnecellen. Een zonnepaneel zet licht om in elektriciteit. Ook als ze zon niet schijnt wordt stroom opgewekt. Onder invloed van licht ontstaat er in een zonnecel een spanningsverschil, wat stroom is. Aangezien een zonnecel nooit een spanning van 230 Volt levert is er een convertor nodig. Hierdoor wordt de gelijkstroom uit de zonnecel omgezet in wisselstroom. Een schematische weergaven is te zien in figuur 2. In Nederland levert 1m 2 aan zonnepanelen ongeveer 75 kwh elektriciteit op per jaar (Ecotech, 2014). Echter zijn er berekeningen die uitgevoerd kunnen worden om te berekenen wat zonnepanelen in een persoonlijke situatie opleveren. Zonnepanelen zelf hebben een aanduiding in Wattpiek (Wp). Dit is het aantal kwh dat het zonnepaneel aan maximaal vermogen heeft. Door het aantal zonnepanelen te vermenigvuldigen met het aantal Wp per paneel wordt het maximale vermogen van de complete zonne-energie installatie berekend. Echter kunnen zonnepanelen nooit op het maximale vermogen presteren. Indien het gebouw of de woning een ideale ligging heeft, kan er van 85% uitgegaan worden. Om de werkelijke 10

11 opbrengst te berekenen moet er ook gekeken worden naar: het aantal zonuren in de regio, schaduwobjecten op het dak of in omgeving, de ligging van het dak ten opzichte van het zuiden, de hellingshoek van het dak en obstakels op het dak (Zon7, 2014). In formule wordt het rendement aangegeven met: η=p max /I o I o = de energie van het opvallende licht (Voor verdere informatie zie Toegepaste Energietechniek deel 2 duurzame energie) Figuur 2. Werking zonnepanelen Figuur 3. Werking zonnecollectoren Zonnecollectoren en CPC panelen Een zonnecollector zet zonlicht om in warmte. Deze warmte kan gebruikt worden voor het verwarmen van ruimtes of voor het verwarmen van (tap) water. Een zonnecollector is een soort van metalen constructie, waar een medium (meestal water) doorheen stroomt en zo de gewonnen warmte afvoert. Hierbij wordt uitgegaan van het principe als je iets in de zon ligt warm wordt. Via buizen door de collector wordt de zonnewarmte afgevoerd naar een buffervat. De collector fungeert als opslagvat en is nodig omdat de warmtebehoefte en het warmteaanbod niet steeds gelijk zijn. Via een warmtewisselaar wordt de warmte van het collector water overgebracht aan het leidingwater. Meestal heeft het water niet de gewenste temperatuur en wordt er gebruik gemaakt van een na verwarmer (Ecogetech, 2014). Een schematische weergave is te zien in figuur 3. Het rendement van zonnecollectoren is te berekenen met de volgende formule: η=τα-κ 1 *(T m -T a )/G T -κ 2 *(T m -T a ) 2 /G T [-] Hierbij is: τα het optisch rendement κ 1 en κ 2 zijn constanten die bepaald zijn G de globale instraling T m -T a het temperatuurverschil (Voor verdere informatie zie Toegepaste Energietechniek deel 2 duurzame energie) Bij CPC (compound parabolic concentrator) panelen wordt gebruik gemaakt van paraboolvormige spiegels. Hierdoor worden zonnestralen onder elke invalshoek volledig weerkaatst op de collector, met als gevolg een hoger rendement. Daarnaast wordt er een hogere temperatuur bereikt dan bij normale zonnecollectoren (Zonnepeel-info, 2014). Een goede vergelijking is moeilijk te maken tussen beide type collectoren. Uit verschillende onderzoeken is wel gebleken dat CPC-collectoren een grotere opbrengst genereren per m 2. Dit houdt in dat er minder vierkante meters nodig zijn om een vergelijkbare opbrengst te verkrijgen (toegepaste energie techniek deel 2, 2011) 11

12 Windturbine Een windturbine, ook wel windmolen genoemd, zet windenergie om in elektriciteit. Door de wind worden rotorbladen omhoog geduwd, waardoor er een roterende beweging ontstaat. Een generator zet deze roterende beweging om in elektriciteit. De opgewekte elektriciteit is variabel, omdat dit afhankelijk is van de windsnelheid. Tussen de windturbine en het elektriciteitsnet is een convertor nodig, zodat de stroom probleemloos aan het net geleverd kan worden (Energie-technologie, 2014). Het vermogen dat een windturbine uit de wind onttrekt is te berekenen met de volgende formule: P turbine =C p *1/2ρ*v 3 *A P turbine = het werkelijke vermogen dat aan de wind onttrokken wordt [W]; ρ= de dichtheid van lucht [kg/m 3 ]; v= de gemiddelde windsnelheid op ashoogte [m/s]; A= het doorstroomde oppervlak van de rotor (π/4 D 2 ) [m 2 ]. C p = de vermogenscoëfficiënt De vermogenscoëfficiënt hangt af van onder andere de windsnelheid, het type rotor en de diameter van de rotor, samengevat in het begrip snellopendheid (λ) λ=v tip /v v tip = de omtreksnelheid van de rotor v= windsnelheid In de literatuur wordt ook wel gebruikgemaakt van het aerodynamisch rendement η. Deze grootheid is als volgt gedefinieerd: η=(27/16)*c p Het aerodynamisch rendement geeft het deel aan van de Betz-constante dat gebruikt wordt. (Als η= 1, dan is Cp= 16/27 en gelijk aan de Betz-constante.) In de praktijk blijkt een aerodynamisch rendement van ongeveer 76% het maximaal haalbare; dit komt overeen met 45% van de energie die uit de wind kan worden gehaald (Cp= 0,45) (toegepaste energieleer deel 2, 2011) Warmte kracht koppeling Bij niet duurzame opwekking van energie, zoals uitgelegd in paragraaf 3.1, gaat heel veel energie verloren. Bij verbranding van bijvoorbeeld steenkool ontstaat enorme hitte, die verdwijnt via koelwater of de schoorsteen. De opgewerkte energie wordt vervolgens vervoerd naar de consument, waarbij ook veel energie verloren gaat. Totaal gaat er ongeveer 50% van de opgewekte energie verloren bij de productie en het vervoer van stroom (Milieuloket, 2014). Bij een warmte kracht koppeling (wkk-systeem) wordt de aardgasaansluiting gebruikt om elektriciteit op te wekken. Hierbij is het wkk-systeem zuinig, omdat de warmte die vrijkomt van de verbranding van aardgas nuttig gebruikt wordt. De warmte die vrijkomt, kan als verwarming van water dienen voor bijvoorbeeld de centrale verwarming. Door met een brandstof een motor aan te drijven die via een generator elektriciteit opwekt, komt de warmte vrij. Door de generator te combineren met een soort CV-ketel wordt de vrijgekomen warmte gebruikt om water te verwarmen. Het aardgas kan ook vervangen worden door andere soorten energie, bijvoorbeeld biogas of waterstofgas. Voorlopig is aardgas de meest schone en in voldoende mate beschikbare brandstof (milieuloket, 2014). Een wkksysteem haalt ongeveer een rendement van 85%. De winst door opwekking in een wkk-systeem bedraagt ongeveer 20% (energieprofesionals, 2014). Een schematische weergave is te zien in figuur 4. 12

13 Figuur 4. Warmte kracht koppeling Figuur 5. Warmtepomp Warmtepomp Een warmtepomp maakt gebruik van aardwarmte, om een gebouw te verwarmen en/of te voorzien van warm water. De zon verwarmt het aardoppervlak en vervolgens wordt deze warmte uit de aardbodem gewonnen. De warmtepomp pompt een vloeistof door buizen de grond in en wordt door de aardwarmte verwarmd. Vervolgens wordt de vloeistof weer omhoog gepompt naar de warmtepomp. Hier wordt de vloeistof gecomprimeerd waardoor de temperatuur verder stijgt tot de gewenste temperatuur. Het rendement van een warmtepomp kan oplopen tot wel 140%. De warmtepomp werkt op elektriciteit en kan aangesloten worden op een stopcontact (Energietechnologie). In figuur 5 staat een afbeelding hoe de warmtepomp toegepast kan worden voor een huis Restwarmte Bij een stoomturbine wordt warmte omgezet in arbeid. Om restwarmte om te zetten in beweging kan gebruik gemaakt worden van een ORC-turbine (Organic Rankine Cycle). Dit werkt als het stoomprincipe, maar er wordt gebruik gemaakt van een organisch medium in plaats van water. Het medium wordt op druk gebracht, verhit en verdampt, vervolgens expandeert en tot slot weer afkoelt. Doordat de expansie in een turbine plaats vindt, wordt elektriciteit opgewekt. ORC-turbines worden gebruikt om uit restwarmte energie op te wekken (microwkk, 2014). Vaak fungeren ze als aanvulling op een wkk. Het rendement van een ORC-turbine ligt wel een stuk lager dan dat van een stoomturbine, 22% tegen ongeveer 40% (Wikipedia, 2014). 13

14 Energie afgifte systemen Er zijn diverse mogelijkheden voor het afgeven van energie. In het geval van tennishal de Delftse Hout hoeft er alleen gekeken te worden naar de afgifte van warmte. Er kan gebruik gemaakt worden van traditionele verwarmingssystemen, maar ook van lage temperatuur verwarming (LT). Door gebruik te maken van LT bespaart men veel energie ten opzichte van traditionele systemen. Het is daarom bijna altijd zinvol om voor een LT verwarming te overwegen. Voorbeelden van LT verwarming zijn: - Vloerverwarming - Wandverwarming - LT-radiatoren - LT-convectoren - LT-luchtverwarming - Betonactivering Andere voorbeelden van energie afgifte systemen zijn: - Stralingspanelen (gasgestookt of elektrisch) - Retourlucht van het gebouw naar het terras - Lokaal verwarmd door bijvoorbeeld verwarmde stoelen op het terras - Terrasverwarming - Luchtgordijn in combinatie met andere energie afgifte systemen Vloerverwarming Vloerverwarming bestaat uit kunststof buizen, ingegoten in de dekvloer. Door de kunststofbuizen stroomt verwarmd water. De maximale toelaatbare oppervlakte temperatuur van de vloer bedraagt 29 graden Celsius (NEN-EN 1264), behalve in badkamers en randzones. De maximale aanvoerwatertemperatuur is dan circa 45 C. Radiatoren hierin tegen hebben een wateraanvoer temperatuur van 90 C. Indien er vloerverwarming wordt toegepast moet er rekening worden gehouden met de vloerbedekking. De warmteweerstand van de vloerbedekking mag niet hoger zijn dan 0,15 m²*k/w. Vloerverwarming biedt een energetisch voordeel van ongeveer 5% tot 10% ten opzichte van radiatoren met een wateraanvoertemperatuur van 90 C (Kodi, 2014). Betonactivering werkt ook volgens het principe van vloerverwarming. Echter is de temperatuur beter beheersbaar en constanter Wandverwarming Wandverwarming lijkt op het principe van vloerverwarming. Echter bevinden de kunststofleidingen zich in de aangelegde sleuven in de wand. Over de leidingen bevind zich een stuc laag. De oppervlaktetemperatuur van de wand is ongeveer 40 C en de maximale aanvoerwatertemperatuur 55 C. Ook wandverwarming heeft een energetisch voordeel ten opzichte van radiatorverwarming van ongeveer 5% tot 10% (Kodi, 2014) LT-Radiatoren Een radiator wordt gebruikt om warmte af te staan aan langsstromende lucht. Radiatoren worden vaak gebruikt in centrale verwarming. Een cv-radiator heeft een zo groot mogelijk oppervlak om zo de warmteoverdracht zo efficiënt mogelijk te maken. Warmte-uitwisseling vindt plaats doordat het warme water van boven naar beneden loopt (naar onder koelt het af), terwijl de opgewarmde lucht langs de radiator omhoog stroomt (warme lucht stijgt op). Bij een normale radiator is het temperatuurtraject tussen de 70 C en 90 C. Bij een LT-radiator tussen de 30 C en 55 C (Kodi, 2014) LT-convectoren Convectoren bestaan uit dunne warmwaterleidingen met daaromheen een groot aantal dunne metalen lamellen. Deze lamellen staan op korte afstand van elkaar. Convectoren werken op basis van natuurlijke trek en staan zo laag mogelijk in een schacht of omkasting gebouwd om daarmee de 14

15 afgifte van verwarmde lucht te bevorderen. Convectoren zijn zeer snel op temperatuur omdat ze een geringe waterinhoud en lage massa hebben. Ook hierbij geld weer dat er een voordeel van is met betrekking tot de aanvoertemperatuur ten opzichte van een gewone radiator (Kodi, 2014) LT-luchtverwarming Alle voorgaande verwarmingssystemen maken gebruik van water als medium. Een luchtverwarmingssysteem maakt gebruik van lucht als warmtevoerend medium. In het gebouw worden een aantal luchtkanalen aangebracht en warmteafgifte vindt vervolgens plaats via inblaasroosters. Bij indirect gestookte luchtverwarmingssystemen, wordt wel warm water gebruikt om de verwarmingslucht op te warmen. Hierbij wordt een warmtewisselaar gebruikt. Deze manier is zeer geschikt voor het gebruik van lage watertemperaturen (55 C of lager) (Kodi, 2014). Een warmtewisselaar brengt warmte van het ene medium over naar het andere. Dit proces heet warmteterugwinning. Door gebruik te maken van een warmtewisselaar kan bespaard worden op de energiekosten (Wikipedia, 2014) Stralingspanelen Stralingspanelen werken op basis van infraroodstraling. De stralingsverwarming warmt niet de lucht op, maar voorwerpen en personen. Hierdoor is een lagere luchttemperatuur toch draagzaam. Het voordeel hiervan is dat warmteverliezen door openstaande deuren en ventilatie lager zijn, dan bij luchtverwarming en verwarming met radiatoren. Stralingsverwarming kan zowel gasgestookt als elektrisch. Bij gasgestookte stralingswarmte kan dit indirect of direct zijn. Bij indirect verwarmt een cv-ketel de stralingspanelen. Bij directe gasgestookte stralingsverwarming heeft iedere unit een eigen aardgasbrander. Hierdoor kunnen delen van de ruimte specifiek verwarmd worden en dit werkt dus efficiënter. Over het algemeen is gasgestookt verwarmen goedkoper dan elektrisch verwarmen, tenzij er al elektrisch verwarmd wordt. Een elektrische stralingsverwarming is namelijk efficiënter dan een elektrische radiator. Stralingsverwarming is toepasbaar voor: - Grote ruimtes die slechts beperkt door personeel wordt gebruikt - In ruimten waarbij werkzaamheden aan een kant van de ruimte worden uitgevoerd en de rest van de ruimte als opslag dient - In gedeeltelijk of plaatselijk te verwarmen ruimtes van 4 meter of hoger waarvan de deur vaak open staat en/of de isolatie van muren en dak slecht is en niet verbeterd kan worden - In monumentale bouw Als ondersteuning op luchtverwarming worden vaak ventilatoren toegepast. Door stralingspanelen toe te passen in daarvoor geschikte ruimte kan veel geld bespaard worden. De besparing kan tot ongeveer 50% oplopen van het aardgasverbruik dat voor de verwarming van de ruimte nodig was. Een ander voordeel is dat stralingsverwarming na het aanzetten vrij snel behaaglijkheid geeft. Hierdoor heeft stralingsverwarming minder branduren dan luchtverwarming die een opwarmtijd heeft. Stralingsverwarming kost ongeveer rond 100,- per kw(duurzaammkb, 2014). Afhankelijk van de grote en het vermogen van het paneel heeft een paneel een bepaald verwarmingsbereik. Een paneel van bijvoorbeeld 1100 Watt (1193x593x35 mm) heeft een verwarmingsbereik van 20 tot 25 m 2 (Thermiq, 2014) Een luchtgordijn Een luchtgordijn wordt vaak boven geopende deuren geplaatst bij winkels, restaurants, supermarkten, etc. Bij het openen van een deur komt er een koude luchtstroom binnen. Dit is vaak onaangenaam voor gasten. Door het plaatsen van een luchtgordijn wordt dit tegengegaan en verbeterd het binnenklimaat (kopklimaat, 2014). 15

16 Mechanische ventilatie systemen Een mechanische ventilatie systeem zuigt lucht uit de woning weg met een speciale ventilator. Meestal wordt vervuilde en vochtige lucht uit de keuken, badkamer en toilet weggezogen. De ventilatoren op deze plekken zijn aangesloten op luchtkanalen. Dit systeem voert echter geen verse lucht toe. Verse lucht kan toegevoerd worden door ventilatieroosters. Ventilatie is van belang voor een gezonde omgeving. Daarbij kost een vochtige ruimte meer energie om te verwarmen dan een droge ruimte (Perfectbouw, 2014). Zie figuur 6 voor een schematische weergave. Figuur 6. Ventilatie 16

17 2.2.2 Energie verbruik tennispark De Delftse Hout De tennishal De Delftse Hout wordt tegenwoordig verwarmd door middel van convectie. Water wordt opgewarmd door een boiler met behulp van gas, dat warme water wordt dan in leidingen naar de tennishal vervoerd. In de tennishal staan een aantal blazers die de warmte van het water de tennishal in blazen. Wanneer het water is afgekoeld gaat dit via leidingen weer terug naar de boiler. Het paviljoen wordt niet op dezelfde manier verwarmd als de tennishal. Het paviljoen heeft een aparte boiler waarbij water wordt opgewarmd met behulp van gas. Dit water gaat naar radiatoren die in het paviljoen staan. In de bijlage zijn tabellen waarin is aangegeven hoeveel gas en elektriciteit er de laatste jaren door de tennisvereniging De Delftse Hout is gebruikt 17

18 2.2.3 Ideeën en schetsen voor de totaaloplossing In dit hoofdstuk kunt u de gemaakte schetsen vinden voor het kiezen van een voorlopig concept Schets 1: Figuur 7. Schets 1 van Henk Yip In deze schets wordt er gekozen voor zonnepanelen en warmtepomp. De tennishal heeft een groot dakoppervlak, het kan benut worden door er zonnepanelen erop te monteren. Door het grote oppervlak aan zonnepanelen kan er veel elektriciteit worden opgewekt. De stroom komt dan terecht bij de accu waar het bewaard wordt. Van daaruit gaat de stroom rechtstreeks naar de tennishal en het paviljoen waar er plafondverwarming is gemonteerd. Zo kan de tennishal en het paviljoen op temperatuur gehouden worden. Verder is er ook nog een warmtepomp aanwezig. De warmtepomp krijg voeding van de accu. Er worden dan leidingen in zowel de grond van de tennishal en paviljoen aan gelegd als daar buiten. De lage temperatuur warmte die de leidingen buiten in de grond krijgen worden dan omgezet door de warmtepomp naar hoge temperatuur warmte. Dat wordt dan af gegeven vanuit de leidingen onder de grond van de tennishal en paviljoen. Zo is er grondverwarming aanwezig in de tennishal en het paviljoen. Ook kan het voorkomen dat zonnepanelen niet genoeg energie leveren, daarom is er dan ook ervoor gekozen dat de accu aangesloten is op het stroomnet. 18

19 Schets 2: Figuur 8. Schets 2 van Felix Wolffenbuttel In deze schets is gebruik gemaakt van zonnepanelen. De zonnepanelen leveren energie aan een elektrische boiler die het water voor de verwarming verwarmt. Ook kan men in plaats van een boiler met water gebruik maken van elektrische stralingswarmte. Naast zonnecellen zou men ook gebruik kunnen maken van een zonneboiler. In dit geval zou het water direct door de warmte van de zon worden opgewarmd. Dit is minder verstandig aangezien het aanleggen van de leidingen van een zonneboiler ingewikkeld is en veel geld kost. Ook is er in dit geval al een tennishal. Wanneer men gebruik maakt van zonneboilers zou heel het gebouw moeten worden aangepast door de leidingen. Ten slotte werken zonneboilers in de winter erg slecht omdat de buitentemperatuur invloed heeft op het water in de zonneboilers. Ook is het verstandig om gebruik te maken van een accu. Ondanks dat de huidige zonnepanelen ook energie opwekken in bewolkt weer is het toch handig dat de verwarming kan worden aangezet in bijvoorbeeld de nacht. Ook is er dankzij de accu s de gehele tijd een constante stroom. 19

20 Schets 3: Figuur 9. Schets 3 van Thomas Witte Het grote dakoppervlak van de hal kan benut worden door er zonnecollectoren op te zetten; het dak van het paviljoen kan ook gebruikt worden. Zonneboilers zijn tot 4x efficiënter in het omzetten van energie dan zonnepanelen. De warmte die tijdens de zomer wordt opgevangen kan worden gebruikt om de douches in de kleedkamer van heet water te voorzien, of het kan opgeslagen worden in een vat of in het grondwater om het in de winter voor de verwarming te gebruiken. Een zonnecollector werkt ook op een bewolkte dag; het gebruikt namelijk licht energie. De collectoren werken in combinatie met een HR ketel, die door gebruik van restwarmte een rendement van >100% kan hebben. Zo kan restwarmte van bijv. afvoer van warm water worden gebruikt. Voor het afgeven van warmte wordt in de hal radiatoren gebruikt. Deze kunnen over een groot oppervlak voor een aangename temperatuur zorgen; in tegenstelling tot stralingswarmte, dat heel gericht is. In het paviljoen wordt vloerverwarming gebruikt omdat zo de hele ruimte geleidelijk verwarmd kan worden. Bovendien wordt maximaal gebruik gemaakt van de warme lucht, omdat warme lucht altijd naar boven stroomt. 20

21 Schets 4: Figuur 10. Schets 4 van Matthias van Zweeden In deze schets is er gekozen voor twee aparte ketels. De ene ketel is bedoeld voor het paviljoen. Deze zal tot en met 22 graden aan moeten kunnen, dit zou bijvoorbeeld een HR ketel kunnen zijn voor een zuinig en dus een milieuvriendelijk gebruik. Deze ketel zal radiatoren voorzien van warm water. De tweede ketel is bedoeld voor de tennishal. Deze zal tot en met 13 graden moeten verwarmen. Deze ketel is aangesloten op een luchtverwarmingssysteem, wat tegen het dak aan hangt, met bijvoorbeeld blowers om de hete lucht naar beneden te blazen. 21

22 Schets 5: Figuur 11. Schets 5 van Roxanne Bangma In dit systeem is gekozen voor een combinatie van een PV-systeem en zonnecollectoren als energie-opwekker. Als aanvulling op de energie-opwekkers is er gekozen voor een HR ketel met daarbij een aansluiting op het stroom- en gasnet. Zowel het PV-systeem en zonnecollectoren zijn duurzame energie-opwekkers. Aangezien het kan voorkomen dat deze twee opwekkers niet genoeg energie leveren is er gekozen voor een aansluiting op het stroom- en gasnet, met daarbij een HR ketel. Een aansluiting op het energienet is tevens van belang voor het terug leveren van opgewekte energie. Een HR ketel is in dit geval een ketel met het hoogste rendement. Het energieen gascontract moet een groen contract omvatten. Meer informatie hierover is terug te vinden in het literatuuronderzoek. Een aansluiting op het energienet is tevens van belang voor het terug leveren van opgewekte energie De combinatie van de bovengenoemde energie-opwekkers leveren een maatschappelijk verantwoord opweksysteem. Als afgifte systeem is er voor de tennishal voor elektrische stralingspanelen gekozen en voor het paviljoen voor betonactivering (LT). De stralingspanelen maken gebruik van energie opgewekt uit de zonnepanelen. Er is gekozen voor betonactivering (LT), omdat de temperatuur met dit afgifte systeem beter beheersbaar is dan bij vloerverwarming. Voor de werking van betonactivering (LT) is meer informatie te vinden in het literatuuronderzoek. Bij betonactivering (LT) wordt gebruik gemaakt van het verwarmde water dat is opgewekt met behulp van de zonnecollectoren. Hierbij kan dit water door de HR ketel naverwarmd worden. Het is de bedoeling dat beide afgifte systemen zoveel mogelijk functioneren op de energie die in eigen beheer wordt opgewekt. Dit maakt de afgiftesystemen maatschappelijk verantwoord. 22

23 Schets 6: Figuur 12. Schets 6 van Joey van den Kerkhof Dit concept bestaat uit een aantal simpele maar milieuvriendelijke oplossingen en is gedeeltelijk gebaseerd op het feit dat het paviljoen warmer moet zijn dan de tennishal. Door middel van een windturbine wordt elektriciteit opgewekt. Deze elektriciteit wordt omgevormd tot bruikbare stroom. Met de stroom wordt een accu opgeladen en de elektrische ketel opgewarmd. Bij een overmaat aan stroom (bijvoorbeeld in de zomer) zal er stroom terug geleverd worden aan het net. Als er een stroomtekort ontstaat, wordt er netstroom gebruikt. De elektrische ketel verwarmt allereerst de vloer van het paviljoen. In het paviljoen moet het zo'n 20 graden zijn en het water zal dus niet al zijn warmte kwijt kunnen in het paviljoen. Dit water stroomt daarom door naar de LT-convectoren in de tennishal. De tennishal hoeft maar 13 graden te zijn, wat dus voor een groot gedeelte met de restwarmte van het paviljoen te behalen is. Mocht de restwarmte niet genoeg verwarmen, dan kan het water gemengd worden met water dat net uit de ketel komt. Nadat het water zijn warmte heeft afgegeven stroomt het terug naar de ketel. Hier wordt het water weer verwarmd. Dit concept is zeer milieuvriendelijk omdat er groene stroom wordt opgewekt. Echter zit er wel een groot nadeel aan, namelijk dat de eenmalige aanlegkosten behoorlijk hoog zijn. Echter bespaar je enorm veel geld op gas en stroom. Ook zou er, in plaats van een dure windturbine, op een andere manier groene energie opgewekt kunnen worden. 23

24 Schets 7: Figuur 13. Schets 7 van Jim van Zeijl In dit concept is er voor CPC panelen gekozen, omdat het water tot hoge tempratuur kan worden verwarmd en zeer energiezuinig is. Vervolgens is er ook een HR ketel geplaatst wat het warme water van de CPC panelen verdeeld en zo nodig water toevoegt. Doordat er veel warm water wordt gecreëerd door de CPC panelen is er gekozen voor radiatoren in het paviljoen en tennishal. Ten slotte wordt de elektriciteit voor het gebouw gewoon van het net gehaald. 24

25 2.2.4 Keuze van de oplossing Figuur 14. Schets eindconcept In dit systeem is gekozen voor een combinatie van een PV-systeem en zonnecollectoren als energieopwekker. Als aanvulling op de energie-opwekkers is er gekozen voor een HR ketel met daarbij een aansluiting op het stroom- en gasnet. Zowel het PV-systeem en zonnecollectoren zijn duurzame energie-opwekkers. Aangezien het kan voorkomen dat deze twee opwekkers niet genoeg energie leveren is er gekozen voor een aansluiting op het stroom- en gasnet, met daarbij een HR ketel. Een aansluiting op het energienet is tevens van belang voor het terug leveren van opgewekte energie. Een HR ketel is in dit geval een ketel met het hoogste rendement. Het energie- en gascontract moet een groen contract omvatten. Meer informatie hierover is terug te vinden in het literatuuronderzoek. Een aansluiting op het energienet is tevens van belang voor het terug leveren van opgewekte energie De combinatie van de bovengenoemde energie-opwekkers leveren een maatschappelijk verantwoord opweksysteem. Als afgiftesysteem is er voor de tennishal voor elektrische stralingspanelen gekozen en voor het paviljoen voor radiatoren. De stralingspanelen maken gebruik van energie opgewekt uit de zonnepanelen. Er is gekozen voor radiatoren, omdat de temperatuur met dit afgifte systeem beter beheersbaar is dan bij vloerverwarming. Voor de werking van radiatoren meer informatie te vinden in het literatuuronderzoek. Bij de radiatoren wordt gebruik gemaakt van het verwarmde water dat is opgewekt met behulp van de zonnecollectoren. Hierbij kan dit water door de HR ketel naverwarmd worden. Het is de bedoeling dat beide afgifte systemen zoveel mogelijk functioneren op de energie die in eigen beheer wordt opgewekt. Dit maakt de afgiftesystemen maatschappelijk verantwoord. 25

26 2.3 Ontwerpcriteria Om een project te realiseren is het handig om alle eisen en wensen op een rijtje te zetten. Dit zodat er geen misverstanden kunnen ontstaan tussen de opdrachtgever en de aannemer. Het pakket van eisen: Nummer Omschrijving Eis/ Wens Eenheid Datum 1 Temperatuur in de tennishal moet 13 graden zijn Eis Graden Temperatuur in het paviljoen moet 20 graden zijn Eis Graden Minder enegieverbruik dan het huidig verbruik per jaar 3.1 Minder elektricitetverbruik dan hat huidige verbruik per jaar (162900kwh) 3.2 Minder gasverbruik dan het huidige verbruik per jaar (16630m 3 ) Wens Wens kwh Wens m Een millievriendelijk syteem Wens Intallatiekosten moeten binnen 5 jaar terugverdiend Eis zijn aan besparingen 6 Het systeem moet duurzaam zijn Eis Het systeem moet een minimale levensduur hebben van 10 jaar Eis Jaren

27 2.4 Functieanalyse Figuur 15. Functieblokschema Het functieblokschema (figuur 15), geeft schematisch alle benodigde functies voor het opwarmen van een ruimte. De functies vallen onder de groepen informatie, energie, en materiaal. Informatie betreft de communicatie tussen het systeem en de gebruiker, en hoe het systeem met de input van de gebruiker omgaat om ervoor te zorgen dat de gewenste temperatuur wordt bereikt. De gebruiker kan zo een dag- en nachtstand instellen, maar kan ook met de hand de temperatuur naar wens aanpassen (met een moderne thermostaat). Het systeem leest de huidige binnentemperatuur en toetst deze aan de gewenste temperatuur. Zo kan het systeem de thermostaat aanpassen en de juiste temperatuur in stand houden. Energie bevat voornamelijk hoe de geïntroduceerde energie (meestal in de vorm van chemische of elektrische energie) wordt opgeslagen en omgezet in warmte. De volgorde hiervan is afhankelijk van of het een elektrisch of gas/olie (met water als transportmedium) systeem betreft. Bij een elektrisch systeem wordt de elektrische energie eerst omgevormd en opgeslagen in een accu voordat het wordt omgezet in warmte. Bij zonnecollectoren wordt eerst stralingsenergie omgezet in warmte, om water op te warmen. Het warme water wordt daarna opgeslagen in een buffervat. In het geval van chemische energie, zoals bij een ketel, wordt chemische energie omgezet in warmte energie om water op te warmen. Het water wordt niet opgeslagen, maar meteen benut voor het verwarmen van ruimtes door bijvoorbeeld radiatoren. Voor zowel zonnecollectoren en de ketel wordt water gebruikt als een transportmedium Onder materiaal verstaan we al het materiaal (hardware) dat nodig is om de omzetting en transport van energie, en het opnemen en weergeven van informatie om het systeem goed te laten werken. Denk hierbij aan buizen, pijpen, stroomkabels, maar ook de energieomzetters (CV, zonnepanelen), en afgifte systemen (radiator, stralingselement). Bij het gekozen systeem wordt gebruik gemaakt van stralingspanelen (elektrisch) in combinatie met zonnepanelen voor de hal. Voor het paviljoen wordt gebruik gemaakt van zonnecollectoren in combinatie met een HR ketel en radiatoren als afgiftesysteem. 27

28 3 Voorlopig ontwerp In dit hoofdstuk wordt de gekozen schets verder uitgewerkt daarna komen onder andere de verschillende concepten aan bod, hierbij is er nagedacht over meerdere mogelijkheden om tot de keuze te komen van het beste ontwerp. Figuur 16. Plattegrond Paviljoen 28

29 3.1 Gekozen Schets Figuur 17. Functieblokschema In dit systeem is gekozen voor een combinatie van een PV-systeem en zonnecollectoren als energieopwekker. Als aanvulling op de energie-opwekkers is er gekozen voor een HR-ketel met daarbij een aansluiting op het stroom- en gasnet. Zowel het PV-systeem en zonnecollectoren zijn duurzame energie-opwekkers. Aangezien het kan voorkomen dat deze twee opwekkers niet genoeg energie leveren is er gekozen voor een aansluiting op het stroom- en gasnet, met daarbij een HR-ketel. Een aansluiting op het energienet is tevens van belang voor het terug leveren van opgewekte energie. Een HR-ketel is in dit geval een ketel met het hoogste rendement. Het energie- en gascontract moet een groen contract omvatten. Meer informatie hierover is terug te vinden in het literatuuronderzoek. Een aansluiting op het energienet is tevens van belang voor het terug leveren van opgewekte energie De combinatie van de bovengenoemde energie-opwekkers leveren een maatschappelijk verantwoord opweksysteem. Als afgifte systeem is er voor de tennishal voor elektrische stralingspanelen gekozen en voor het paviljoen voor radiatoren. De stralingspanelen maken gebruik van energie opgewekt uit de zonnepanelen. Er is gekozen voor radiatoren, omdat de temperatuur met dit afgifte systeem beter beheersbaar is dan bij vloerverwarming. Voor de werking van radiatoren meer informatie te vinden in het literatuuronderzoek. Bij de radiatoren wordt gebruik gemaakt van het verwarmde water dat is opgewekt met behulp van de zonnecollectoren. Hierbij kan dit water door de HR-ketel na verwarmd worden. Het is de bedoeling dat beide afgifte systemen zoveel mogelijk functioneren op de energie die in eigen beheer wordt opgewekt. Dit maakt de afgiftesystemen maatschappelijk verantwoord. 29

30 3.2 Morfologisch overzicht 30

31 3.2.1 Uitwerking Morfologisch overzicht Zonnepanelen Er zijn 3 verschillende soorten zonnepanelen, allereerst is er de mono-kristallijn zonnepaneel en een poly-kristallijn zonnepaneel. De derde soort is het dunne film zonnepaneel Poly- kristallijn Een poly- kristallijn zonnepaneel wordt gemaakt uit siliciumzand. Dit wordt verhit en wordt bij het stolproces in een vaste vorm gegoten, dit zonder enige verdere handelingen op dit zonnepaneel toe te passen. De kristallen van dit zonnepaneel liggen daarom dus ook kris kras door elkaar heen en zijn niet een kant op gericht. Dit paneel heeft een efficiëntie van 12-16%, wat redelijk hoog is. polykristallijne zonnepanelen zijn iets minder duur dan mono- kristallijne panelen en CIGS panelen, maar wel duurder dan dunne film panelen. Het zijn kwalitatief goede panelen en hebben ook een lange levensduur de storing gevoeligheid is dan ook zeer klein Mono- kristallijn Een mono- kristallijn zonnepaneel wordt eigenlijk op dezelfde manier gemaakt als een poly- kristallijn paneel, het enige verschil is dat er tijdens het stollingsproces een handeling wordt uitgeoefend. De fabrikant beïnvloedt de kristallen dusdanig dat ze alle in een en dezelfde richting op komen te liggen. Hierdoor zal bij direct zonlicht dit paneel net iets meer opleveren dan een poly- kristallijn paneel. Dit paneel heeft een efficiëntie van 14-20%, dit is tot nu toe het hoogste rendement haalbaar. Omdat ze z n hoog rendement hebben nemen ze minder ruimte in voor de zelfde capaciteit. Het is ook wel een van de duurste panelen op de markt beschikbaar maar daar staat kwaliteit tegenover. Ze gaan lang mee, hebben hoge prestaties en zijn stabiel Dunne film Deze panelen zijn gemaakt van amorf silicium. Dit is een relatief goedkoop paneel maar heeft daardoor wel een lager rendement. De efficiëntie van dit zonnepaneel is 6-10%. Het nadeel hiervan is dat de panelen dus 2 keer zo groot moeten zijn om hetzelfde vermogen te bereiken. Ze hebben wel weinig verlies, en zijn goedkoop. Het nadeel echter van deze panelen is dat ze een kortere levensduur hebben dan de rest CIGS Het CIGS paneel is gebaseerd op het dunne film paneel en is daar eigenlijk een verbetering op. Dit paneel is wel echter een stuk beter. Het paneel heeft een efficiëntie van 13-15% dit is aanzienlijk hoger dan het dunne film paneel. Echter is dit paneel veel duurder dan het dunne film paneel. Het grootste voordeel van dit paneel is dat deze heel goed werkt met weinig zon. Hij heeft een hogere opbrengst in de winter en als het dak gericht is op het oosten of westen. Het is nog wel een redelijk nieuw paneel waardoor er nog geen lange termijn tests beschikbaar zijn. Soort Poly Mono Dunne film CIGS Efficiëntie 12-16% 14-20% 6-10% 13-15% Prijs matig duur goedkoop zeer duur Levensduur lang lang kort? Opp/vermogen kleine opp kleinste opp grootste opp kleine opp 31

32 accu s Hier wordt beschreven wat voor soort accu s er op de markt beschikbaar zijn en welke het meest geschikt is voor de tennishal Loodaccu De loodaccu is het oudste type accu wat nog wordt verkocht. Dit soort accu s ziet men veel in auto s. De vloeistoffen in loodaccu s zitten in tegenstelling tot de andere soorten accu s in niet afgesloten containers. Hierdoor moet de accu in alle tijden recht op staan. De loodaccu is relatief zwaar in verhouding tot de hoeveelheid energie die hij kan leveren. Toch word de loodaccu veel gebruikt doordat hij goedkoop te fabriceren is Nikkel-cadmium (NiCd) In NiCd accu s word in tegenstelling tot de loodaccu geen vloeistoffen gebruikt. Ook is deze accu een stuk lichter. Wel zit er in de NiCd accu een giftige stof genaamd cadmium Nikkel-metaalhydride (NiMH) De NiCd accu en de NiMH accu hebben veel gemeen. Toch kan de NiMH accu een iets grotere stroom afgeven vergeleken met de NiCd accu. Verder gaat de NiMH accu bij normaal gebruik langer mee ten opzichte van de NiCd accu. Ook is het een groot voordeel dat er in de NiMH accu s geen cadmium zit. Een nadeel van de NiMH accu is dat deze accu niet goed tegen hoge of lage temperaturen kan Lithium-ion (Li-ion) Li-ion accu s worden veel gebruikt in kleine elektrische apparaten zoals telefoons, tablets en laptops. Een Li-ion accu kan een relatief grote stroom afgeven. Een nadeel van deze accu s is echter dat ze niet te leeg mogen lopen en ook niet overladen mogen worden. In dit geval zouden de accu s kunnen exploderen LiPo (lithium-ion-polymeer) Ten slotte zijn er nog de Lipo accu s. Door de lage interne weerstand kunnen deze accu s een zeer grote stroom afgeven. Deze accu s worden voornamelijk gebruikt in modelbouw en in hybride auto s. Verder zijn ook deze accu s explosief wanneer de accu s leeg lopen of wanneer ze overladen worden. Ook zijn deze accu s relatief duur om te fabriceren. 32

33 Zonnecollectoren Vlakkeplaatcollector Vroeger de meest gebruikelijke collector in Nederland, is inmiddels verouderd. Bestaat uit een zwarte plaat (absorber) met daar overheen een glazen plaat ter bescherming. Onder de absorber zitten watervoerende pijpen in een isolerende bak. De lichtenergie wordt gevangen achter het glas, net als in een broeikas, en wordt geabsorbeerd door de absorder. De isolerende bak zorgt ervoor dat die energie goed wordt vastgehouden. Het water dat door de leidingen stroomt absorbeert die warmte weer van de absorber en vervoert het naar het buffervat. (Zie fig.19) Het nadeel van dit systeem is dat er vaak vocht in de bak gaat zitten, waardoor de collector minder goed werkt, en de levensduur wordt verminderd. Fig.19: Vlakkeplaatcollector Vacuümbuizen Dubbelwandige glazen buizen zorgen voor een vacuüm, zodat de warmte bijna niet kan ontsnappen. Het vacuüm zorgt er bovendien voor dat er geen vocht in kan komen. Op het oppervlak van de binnenste wand is een speciale coating aangebracht om zo veel mogelijk warmte te absorberen (net zoals de zwarte plaat in een vlakkeplaatcollector). In deze dubbelwandige buizen loopt een massief koperen buis (de heatpipe) die contact maakt met een koperen leiding waar water doorheen stroomt in de verzamelbox. De vacuümbuis zonnecollector kan binnen 2 minuten volledig opwarmen C-Heatpipes vacuümbuizen Speciale uitvoering van vacuümbuizen waar de koperen waterleidingen direct door de vacuümbuizen lopen. Dit is duurder in aanschaf, maar heeft een rendementswinst van ca. 20%. (zie fig.20) Fig.20: C-pipes vacuümbuiscollector 33

34 Buffervaten/Boilers Zonneboiler De eenvoudigste boiler; kan alleen het sanitair water opwarmen. Simpel gezegd een groot vat met drinkwater met daarin een warmtewisselaar die aan de zonnecollector is gekoppeld. Het water wordt na verwarmt in een normale ketel voordat het uit de kraan komt. Fig.21: Zonneboiler Combi zonneboiler Net zoals de boiler voor alleen drinkwater, maar dan met een extra warmtewisselaar in de boiler voor de verwarming. Ook dit wordt weer na verwarmt in een ketel. Het retour CV water gaat eerst terug naar de zonneboiler, voordat het weer naar de combiketel gaat, zodat die niet aanslaat als dat niet nodig is.(fig.22) Fig.22: Combi zonneboiler 34

35 Multi buffervat Het kan ook andersom; de boiler gevuld met CV water, en een aparte warmtewisselaar voor drinkwater. Op deze manier is het makkelijker om de boiler op temperatuur te houden omdat het CV water uit een gesloten systeem komt. Het is hierbij ook mogelijk om restwarmte van bijvoorbeeld een openhaard te gebruiken door een extra warmtewisselaar aan te brengen.(fig.23) Fig. 23: Multi buffervat Multi buffervat met boiler in tank Hetzelfde als een multi zonneboiler, alleen in plaats van een warmtewisselaar voor het sanitair water, heeft hij een tank. Dit is vooral handig als er heel veel warm water wordt gebruikt.(fig.24) Fig.24: Multi buffervat boiler in tank 35

36 Stralingspanelen Stralingspanelen werken op basis van infraroodstraling. De stralingsverwarming warmt niet de lucht op, maar voorwerpen en personen. Hierdoor is kan er een lagere luchttemperatuur in de hal zijn en toch warm aanvoelen. Het voordeel hiervan is dat warmteverliezen door bijvoorbeeld openstaande deuren lager zijn, dan bij luchtverwarming en verwarming met radiatoren. Stralingsverwarming kan verdeelt worden in gasgestookt als elektrisch Gas stralingspanelen: Bij gasgestookte stralingswarmte kan je verdelen in indirect verwarmen en direct verwarmen. Bij indirect verwarmt een cv-ketel de stralingspanelen. Bij directe gasgestookte stralingsverwarming heeft iedere unit een eigen aardgasbrander. Door allen een eigen aardgasbrander te hebben, kan de ruimte specifiek verwarmd worden en dit werkt dus efficiënter. Over het algemeen is gasgestookt verwarmen goedkoper als elektrisch verwarmen. Verder is gas een schone en milieubewuste brandstof, maar niet hernieuwbaar. Bij een volledige verbranding levert gas relatief weinig schadelijke stoffen op. Verwarmen met gas in sommige gevallen dan ook een goede keuze Elektrische stralingspanelen: Elektrisch verwarmen heeft verschillende voordelen: De installaties zijn erg eenvoudig en hebben tenslotte een lage investeringskosten. Ook bespaard elektrische stralingspanelen veel ruimte, want er zijn geen stookruimte, schoorsteen of centrale verwarmingsketels nodig. In tegenstelling tot gasen stookolieverwarming heeft elektrische verwarming weinig tot geen onderhoud nodig. Verder zorgen de apparaten voor een snelle opwarming en elk toestel is apart regelbaar. Er is maar één nadeel voor elektrische stralingspanelen: Het verbruik is duurder dan met gas en stookolie. Dat verschil verbruikskosten kan verminderd worden door zonnepanelen of een elektrische warmtepomp erbij te installeren. 36

37 Info soorten Ketels Conventionele Cv-ketel Een conventionele Cv-ketel is een ketel die voor warm water zorgt, waarmee kamers in een huis opgewarmd kunnen worden. Dit type ketel heeft een rendement van 70 tot 80%. Dat wil zeggen dat de overige 20 tot 30% aan warmte verloren gaat. Een deel hiervan zit in rookgassen die door een rookkanaal naar buiten gaat. Voor de rest zorgt een pomp in de Cv-ketel voor de circulatie van het water in het verwarmingssysteem. En kan je met een thermostaat de tempratuur regelen van de verwarming Combiketel - tevens geschikt voor warm water Een combiketel voorziet u van sanitair water en water voor de verwarming. Hierdoor hoef je niet zoals bij de Cv-ketel een boiler of geiser erbij te nemen om jezelf te voorzien van sanitair water. Waardoor er op de ruimte aardig bespaard kan worden. Helaas is dit alleen een optie voor kleine woningen. Dit komt, omdat de ketel niet genoeg warm water kan leveren bij een groter gebouw Boiler en Geiser Geisers en boilers zorgen voor warm sanitair water. Dit water wordt meestal verwarmd door middel van aardgas of elektriciteit. De geiser verwarmt het water pas op het moment dat het nodig is, terwijl in een boiler juist een hoeveelheid warm water is opgeslagen in een goed geïsoleerd vat. Van daar dat een geiser een doorstroomtoestel wordt genoemd en een boiler een voorraadtoestel Hoog Rendement Ketels met een HR-label gaan relatief zuinig met energie om. Hierbij moet het rendement van de ketel minimaal 100% bedragen. De Hr-ketel kan in drie klassen verdeeld worden dat gebaseerd is op hun rendement: HR 100, HR 104 en HR 107. Bij het bepalen van het rendement gaat men uit van de onderwaarde van gas. Hierdoor wordt de warmte die in het restproduct zit niet meegerekend in het rendement. Waardoor het rendement van HR ketels boven de 100% komt Verbeterd Rendement Als minimaal 83% van de energie omgezet wordt in nuttig vermogen, wordt er gesproken van een verbeterd Rendement. Het kan voorkomen dat de luchtafvoer of schoorsteen niet geschikt is voor de plaatsing van een HR ketel. Dan kan een VR ketel oplossing bieden. 37

38 Radiator Paneelradiator Een paneelradiator is in verschillende types te koop. De types hieronder(fig.25) staan genummerd. Het eerste getal geeft aan hoeveel platen er op zitten en het tweede getal geeft aan hoeveel convectoren er in zitten. Het voordeel aan een paneelradiator is dat het snel zijn warmte kan afgeven en door zijn platte vormgeving is hij makkelijk schoon te houden. Fig.25: Paneelradiatoren Ledenradiator Een ledenradiator werkt met hetzelfde principe als een paneelradiator, alleen bestaat deze uit meerdere panelen naast elkaar. Hierdoor heeft de ledenradiator een nog groter oppervlak waardoor zijn warmte sneller wordt afgegeven aan de omgeving. Schoonmaken is wel lastiger dan bij een paneelradiator Raamradiator Een raamradiator wordt vooral gebruikt op plekken waar geen ruimte is voor een normale radiator(zoals voor een raam). Dit soort radiatoren zijn ongeveer 20 cm hoog en hebben dus een veel kleiner oppervlakte, waardoor ze minder warmte afgeven Verticale radiator Ook de verticale radiator wordt ook vooral gebruikt op plekken waar te weinig ruimte is om een reguliere radiator te plaatsen. Net als bij de raamradiator is deze, door zijn afmetingen, minder efficiënt. 38

39 Waterpomp Een waterpomp is een pomp die water verplaatst op zowel horizontale als verticale afstand. Vroeger moest men het water met de hand pompen, maar nu is men zo ver in de techniek dat het ook machinaal gedaan kan worden. Waterpompen zijn er in allerlei verschillende soorten Centrifugaalpomp De centrifugaalpomp is een pomp dat meest wordt gebruikt bij processen waar er vloeistof als bijvoorbeeld water moet worden getransporteerd zonder druk toe te voegen. Behalve dat het gebruikt wordt bij procesindustrie, wordt het ook gebruikt bij winning en zuivering van drinkwater en verwerking van afvalwater. De centrifugaalpomp werkt als volgt: Het wordt aangedreven door een elektromotor, verder is er een schoppenwiel aanwezig, die zet de mechanische energie om in vloeistofsnelheid en druk. De vloeistof komt dan binnen op het hart van de waaier terecht en wordt in een draaiende beweging gebracht. Daarna wordt de vloeistof door de centrifugaalkracht uit de waaier gedrukt en verlaat uiteindelijk het waaierkanaal met een verhoogde snelheid. Een gedeelte van de snelheid wordt in druk omgezet op het moment dat de vloeistof de pomp verlaat Hydrofoorinstallatie met reservoir De pompt zuigt water uit putten of uit de watertank dat aanwezig is. Het pompt het water naar een reservoir. Wanneer de reservoir is gevuld, zal de pomp automatisch stoppen. Elke keer wanneer er water wordt afgevoerd, neemt de druk in de reservoir af. Wanneer het onder een bepaalde grens is zal de pomp weer automatisch starten om het aan te vullen. Dus hoe vaker het reservoir wordt gebruikt, hoe vaker de pomp in werking wordt gebracht. Als een reservoir een inhoud heeft van 100 liter, dan zal de pomp na het afvoeren van 30 liter opnieuw beginnen met werken. Maar als er teveel water wordt afgevoerd, dan bestaat er kans dat de instandhouding van de druk niet genoeg water in het reservoir overblijf. De pomp stopt dan met werken Hydrofoorinstallatie zonder reservoir Als de hydrofoorinstallatie geen reservoir heeft, wordt het water uit de putten of watertank rechtstreeks naar de kranen gepompt, en niet eerst neer de reservoir. De installatie werkt op een drukregelaar. De pomp stopt automatisch als er geen water meer wordt afgevoerd. Een voordeel van dit soort installatie is dat er geen plek vrij hoeft worden gehouden voor een reservoir. Maar de pomp moet heel vaak aan en uit, wat slecht is voor de levensduur. Het voordeel is dat dit type pomp uitgerust is met een waterdrukschakelaar en bijgevuld kan worden met water van de gemeentelijke waterleiding Beregeningspomp Dit type pomp is goed voor gebruik bij besproeiing van bijvoorbeeld de tuin, of voor verpompen van regen- of leidingwater. Omdat dit type pomp meestal in de buitenlucht wordt geplaatst, is hij voorzien van een aftapschroef waarmee u het water weg kunt laten lopen als het vriest in de winter, zo raakt het dus niet beschadigd. 39

40 3.3 Concepten Uitleg concepten Uitleg conceptkeuze 1 In dit concept is er gekozen voor de mono-kristallijn zonnepanelen. Simpelweg omdat dit soort zonnepanelen het hoogste rendement heeft. Als accu is de LiPo (lithium-ion-polymeer) het meest geschikt, om dezelfde reden als bij de zonnepanelen. Lipo accu s hebben, vergeleken met de andere accu s op de markt, de hoogste kwaliteit. Verder is er voor de zonnecollector gekozen voor de C-pijp vacuümbuizen. Ook hier is voor de oplossing met het hoogste rendement gekozen. Als buffervat is er gekozen voor het Multi-vat met tank. Deze oplossing is gekozen omdat er ineens veel warm water nodig is voor de douches. Hierdoor is er een opslagtank voor het warme water nodig. Verder wordt de tennishal verwarmd met elektrische stralingspanelen omdat dit een snelle en milieuvriendelijke manier van verwarmen is. Het paviljoen word verwarmd met behulp van paneelradiatoren. Dit soort radiatoren staan al in het paviljoen geven door hun vorm snel de warmte af. Voor het verwarmen van het paviljoen wordt een HR ketel gebruikt. Verder wordt er ook gebruik gemaakt van een geiser voor het sanitair water. Hiervoor is gekozen omdat het rendement hoog is en ook wordt het water pas opgewarmd wanneer het stroomt. Er is dus geen opslagplaats nodig waar het warme water in word bewaard. Als pomp voor de installatie is er gekozen voor de centrifugaalpomp (met hydrofoorinstallatie met reservoir), omdat dit het meest veelzijdige systeem is wat op de markt beschikbaar is. Ten slotte komen er is dit concept gekozen voor koperen leidingen. Dit soort leiding roesten niet en worden het meest gebruikt in verwarmingsinstallaties Concept 2 Allereerst wordt er bij dit concept elektriciteit opgewekt door middel van CIGS zonnepanelen. Dit zijn dure maar efficiënte zonnepanelen. Een nadeel hiervan is dat er nog weinig testen mee zijn gedaan wat betreft de levensduur. Dit soort zonnepanelen aanschaffen is dus altijd een gok. Deze elektriciteit wordt vervolgens opgeslagen in een NiCd accu. Om ruimte te besparen wordt er in het paviljoen gebruikgemaakt van een HR ketel in combinatie met vacuümbuizen. De vacuümbuizen verwarmen het water eerst voor waardoor de ketel minder veel energie nodig heeft. Vervolgens verwarmt het water de raamradiatoren totdat het pand de vereiste 20 graden heeft bereikt. De raamradiatoren zijn ook een manier om ruimte te besparen, ze zijn laag waardoor men ze niet zo snel ziet als reguliere radiatoren. Het water van de radiatoren wordt door koperen leidingen gepompt met een hydrofoorinstallatie met reservoir. Dit zorgt ervoor dat de pomp niet continu aan en uitgaat. Hierdoor gaat de pomp langer mee. Ten slotte wordt het douchewater verwarmt door middel van een geiser. 40

41 Uitleg conceptkeuze 3 Er is in dit concept vooral gekeken, hoe er zoveel mogelijk bespaard kon worden op kosten. Daarom is er voor een dunne film zonnepanelen gekozen in deze installatie. Dit geldt het zelfde voor de loodaccu. Vervolgens is er basis van het zelfde criteria ook voor vlakkeplaatcollectoren gekozen. Veder is er een combi zonneboiler aangeschaft, zodat cv water en sanitair water kan worden opgewarmd. Hierna is er gekozen voor elektrische zonnepanelen, omdat dan de elektriciteit van de zonnepanelen goed kan worden gebruikt in de tennishal. Vervolgens is er voor een VR ketel met boiler gekozen om het sanitair water op te warmen. Dit is gekozen, omdat de VR ketel zeer zuinig is en boiler ervoor zorgt dat er langere tijd warm water is. Dit kan bijvoorbeeld handig zijn als er veel mensen te gelijk gaan douchen na een tenniswedstrijd. Vervolgens worden er in het paviljoen paneelradiatoren gebruikt, zodat de ruimte lekker snel warm is en omdat er genoeg ruimte is om ze neer te zetten. Daarna is er voor een centrifugaalpomp gekozen zonder reservoir, omdat het reservoir veel plek in beslag neemt. Ten slotte worden er koperen leidingen gebruikt in deze installatie, maar dat spreekt voor zich. 41

42 3.3.2 Keuzeverklaring concepten Bij het maken van een keuze zijn eerst alle succescriteria tegen elkaar afgewogen; sommige criteria wegen namelijk zwaarder dan anderen. Als een criteria een waarde van één heeft tegenover een andere, dan is deze belangrijker dan de andere. Door de totale weegfactor voor een willekeurig criteria te vermenigvuldigen met de score die een van de concepten heeft voor die criteria in de keuzematrix, wordt een hogere uiteindelijke score verkregen. In de keuzematrix worden de concepten daadwerkelijk getoetst op de succescriteria. De concepten krijgen voor elk criteria een score van 1 tot 3, met 3 het beste, en 1 het slechtste. De score wordt vermenigvuldigd met de weegfactor om de totale score te krijgen. Het concept dat met de hoogste score uitkomt, is wat betreft de succes criteria het beste concept. Zoals te zien is, komt concept 1 het beste uit de keuzematrix. Fig. 26. Keuzematrix 42

43 3.4 Tekeningen Eindconcept Fig. 27. Schets hal 43

44 Fig. 28. Plattegrond paviljoen 44

45 4 Detaillering 4.1 Eindconcept In het eindconcept is er gekozen voor de mono-kristallijn zonnepanelen. Simpelweg omdat dit soort zonnepanelen het hoogste rendement heeft. Als accu is de LiPo (lithium-ion-polymeer) het meest geschikt, om ongeveer dezelfde reden als bij de zonnepanelen. Lipo accu s hebben, vergeleken met de andere accu s op de markt, de hoogste kwaliteit. Verder is er voor de zonnecollector gekozen voor de C-pijp vacuümbuizen. Ook hier is voor de oplossing met het hoogste rendement gekozen. Als buffervat is er gekozen voor het Multi-vat met tank. Deze oplossing is gekozen omdat er ineens veel warm water nodig is voor de douches. Hierdoor is er een opslagtank voor het warme water nodig. Verder word de tennishal verwarmd met elektrische stralingspanelen omdat dit een snelle en milieuvriendelijke manier van verwarmen is. Het paviljoen word verwarm met behulp van paneelradiatoren. Dit soort radiatoren zijn staan al in het paviljoen en geven door hun vorm snel de warmte af. Voor het verwarmen van het paviljoen wordt een HR ketel gebruikt. Verder wordt er ook gebruik gemaakt van een geiser voor het sanitair water. Hiervoor is gekozen omdat het rendement hoog is en ook word het water pas opgewarmd wanneer het stroomt. Er is dus geen opslagplaats nodig waar het warme water in word bewaard. Als pomp voor de installatie is er gekozen voor de centrifugaalpomp (met hydrofoorinstallatie met reservoir), omdat dit het meest veelzijdige systeem is wat op de markt beschikbaar is. Ten slotte is er in dit concept gekozen voor koperen leidingen. Dit soort leiding roesten niet en worden het meest gebruikt in verwarmingsinstallaties. 45

46 4.2 Eindconcept specificaties Fig. 29. Blokschema eindconcept Zonnepanelen Voor de energie voorziening in de tennishal en paviljoen is er gekozen voor zonnepanelen van het merk Isofoton type I-110. Het Isofoton I-110 zonnepaneel bestaat uit 72 monokristallijne silicium zonnecellen, de afmeting per paneel is 1482 x 992 x 38 mm, door er 12 panelen naast elkaar te zetten is er een totale oppervlakte van 17,6 m 2. De zonnecellen zijn dan in serie met elkaar verbonden. De 12 panelen kunnen ongeveer samen rond de 2400 Wattpiek opwekken, bij een spanning van ongeveer 75 Volt. Het rendement van deze zonnepanelen ligt tussen de 10% en 16%. Op het dak zullen 120 zonnepanelen geplaatst kunnen worden, er is dan nog genoeg ruimte voor de zonnecollectoren. De voorzijde van een paneel is gemaakt uit hoogtransparant gehard glas daarin zijn de zonnecellen beschermd door een UV-bestendige kunststoflaag die ook tegen hoge temperaturen kan, wat vooral van pas zal komen in de zomer wanneer de zon vol op schijnt. De achterzijde van een paneel bestaat uit een Tedlar-polymeerfolie dat ervoor zorgt dat er geen vocht of vuil binnen zal dringen. Verder is het paneel gemaakt van weerbestendige materialen dat beschermt zich tegen hagel, sneeuw, storm en de hitte. Een groep van een paneel set mag niet groter worden dan 4 panelen tegelijk aan elkaar, de Multi- Contact stekkers worden aan elkaar gesloten op de vaste aansluitpunten dat aanwezig zijn op het paneel. Verder zal deze aangesloten worden op een omvormen zodat men 220V gebruik er van kan maken. Op elk omvormer kan er maximaal 8 panelen op aangesloten worden. In Nederland is het meest effectief als men de panelen in een hoek van ongeveer 35º plaatsen. Op een plat dak zouden de panelen naast elkaar in een rij opgesteld worden met behulp van een KVD-Box, deze moeten dan op zijn beurt met ballast worden gevuld. 46

47 Fig. 30. KVD-Box Prijs: Opbrengst per jaar (in kwh) Geschatte besparing per jaar inclusief subsidie (in ) Totaal Prijs zonnepanelen* (schatting inclusief installatie) Korting (20%) Fig. 31. Kosten zonnepaneel kwh 4590, , , , , - Per m 2 wekt een zonnepaneel (100%) ongeveer 1000 kwh/m 2 op, aangezien er 176,4 m 2 aan zonnecellen op het dak wordt gemonteerd met een rendement van maximaal 16% zal deze ongeveer kwh opwekken in een jaar. In Zuid-Holland is het gemiddeld aantal zonuren in 1 jaar ongeveer 4uur per dag, dat zijn dus 1459 zonuren per jaar Subsidie en terugleververgoeding 2010 Vanaf 1 maart 2010 is het mogelijk om subsidie aan te vragen. De regeling Stimulering Duurzame Energie (SDE) voorziet voor particulieren in een financiële bijdrage voor zonnepanelen met een vermogen tussen 1 en 15 kilowattpiek (kwp). De overheid zet zich daarbij in om het u mogelijk te maken uw zonnepanelen binnen 15 jaar terug te verdienen. Het werkt als volgt: U gebruikt uw opgewekte zonnestroom bijvoorbeeld voor uw koelkast. Dan betaalt u niet de elektriciteitsprijs van 0,225. Bovendien ontvangt u 0,249 per kwh overheidssubsidie. Dit telt op tot een totale vergoeding van 0,474 per kwh. Heeft u nog zonnestroom over, dan levert u dit terug aan het elektriciteitsnet. U ontvangt hiervoor naast de subsidie van 0,249 ook een terug leververgoeding van 0,225. Dit telt op tot een totaal van 0,474 per kwh. Eigen gebruik / terugleververgoeding 2010 per kwh: 0,225 Overheidssubsidie 2010 per kwh: 0,249 Totaal: 0,474 47

48 Eigen gebruik / terugleververgoeding 2010 per kwh: 0,225 Er zal 120 zonnepanelen worden gebruikt. Volgens de specificaties kan er dan er jaar kwh aan energie worden opgewekt Zonnecollectoren De zonnecollector wordt gebruikt om het water alvast te verhitten met behulp van zonne-energie voor bijvoorbeeld het water van de douches alvast op hogere temperatuur te brengen Compacte zonneboiler Een compacte zonneboiler is een zonneboiler waarbij het leidingwater direct in een goed geïsoleerde collector wordt verwarmd en opgeslagen. Er is dus geen apart voorraadvat nodig. De watervoorraad bedraagt 70 tot 170 liter. Evenals de standaard boiler, loopt het opgewarmde water uit het collectorvat via een naverwarmer naar de kraan. Bij een compacte zonneboiler komt alleen een collector op het dak. Omdat de watervoorraad in de collector zit, is deze hoger en zwaarder dan de collector van een standaard zonneboiler. Ook de compacte zonneboiler wordt alleen gebruikt voor het verwarmen van tapwater. Fig. 32. Zonneboiler Fig. 33. Zonnecollector De zonneboilercombi is de beste keuze omdat er rekening gehouden moet worden dat er 30 mensen tegelijk kunnen douchen dus moet er een grote watervoorraad zijn. Het merk is van ATAG CBSolar Q25SC met 200 liter voorraadvat. De afmeting van het scherm is 3.5 m 2 en van het voorraadvat is 65 * 65 * 160 = 0,67 m 3. Dat levert op jaarbasis ongeveer 12 GJ op. De kosten van het aanschaffen en laten instaleren kost en daarbij moet er nog is een vergunning aanvraagt worden. Er ook nog eens een subsidie op zonnepanelen en collectoren van de overheid. Een zonnecollector per GJ is 125 subsidie dat is dus 12 GJ*125= Dus dan kost het nog = per jaar bespaart het zo n 250 m3 aardgas dat is met de gasprijs van 2014 van 0,67 zo ongeveer 168. Dan zou er dus (3600/ 168) = 20 jaar over gedaan moeten worden om het terug te verdienen. De levensduur ligt tussen de 15 en 20 jaar. Er wordt hierover gezegd dat het vaak niet meer oplevert dan de aanschafkosten maar het is goed voor het milieu. Er wordt gekozen voor de zonnecollector van het merk ATAG type: CBSolar Q25SC. De zonnecollectoren worden gebruikt om de douches kranen van warm water te voorzien. Op jaarbasis levert de zonnecollector ongeveer 3300 kwh aan warm water, volgens de specificaties. De zonnecollector kan niet altijd in de behoefte van warm water voorzien, de zonnecollector levert ongeveer 61% van de tijd dat er warm water nodig is genoeg warm water. De resterende 39% van de tijd dat er warm water nodig is springt de HR ketel bij om in de behoefte van warm water te voorzien. Er is gemiddeld ongeveer 3 uur per dag behoefte aan warm water, op jaarbasis is dit 3*5*52 = 780 uur. De HR ketel zal dan 780*0,39 = 304,2 uur per jaar warm water moeten leveren. 48

49 4.2.3 Hr-ketel De ATAG A244EC is op de 1e plaats geëindigd in de CV-keteltest 2009 van de Consumentenbond. Type: A244EC Belasting op bovenwaarde CV (onderwaarde): 24(21,6) kw Rendement vlgs EN677 36/30 C deellast, onderwaarde (80/60 C vollast, onderw.): 109,7 (97,9)% Modulatiebereik CV (vermogen, 80/60 C): 6,1-21,1 kw Modulatiebereik CV (vermogen, 50/30 C): 6,8-23,2 kw Gasverbruik G25 CV (bij 1013 mbar/15 C): 2,7(3,7)m 3 /h Beschermingsgraad vlgs. EN 60529: IPX4D Gewicht (leeg): 38 kg Hoogte/Breedte/Diepte: 65/50/40 cm Naverwarming Zon: ja Tapdrempel: 1,5 l/min Gaskeur CW (Gaskeurlabel Comfortklasse warm water): CW 4 Aantal liters warmwater per minuut (ca. bij 38 C): 14,3 l/min Aantal liters warmwater per minuut (ca. bij 60 C): 8,0 l/min Gaskeur HR 107, HRww, SV: ja Max. tapwatertemperatuur: 60 C Opwekkingsrendement EPN (Hs): 0,975 Jaartaprendement EPN (Hs): 0,85 De HR ketel die wordt geadviseerd is de ATAG A244EC, omdat het op de 1 e plaats was geëindigd in de CV-keteltest 2009 van de Consumentenbond. Zoals beschreven in de tabel verbruikt de Hr-ketel rond de 24 kw en levert het ongeveer 21,1kW aan warmte. Hr-ketel is aanwezig voor de zonnecollector en voor warmtepomp. De Hr-ketel zal elk jaar ongeveer 350 uren moeten werken. De Hr-ketel verbruikt elk jaar 350*24 =8.500kWh aan stroom en gas. Inruil daarvan levert de Hr-ketel elk jaar dan ongeveer 21,1*350 = 7,500kWh warmte op. 49

50 4.2.1 Buffervat Het buffervat dient als opslag voor warm CV of sanitair water (afhankelijk van uitvoering), als er weinig warm water of verwarming wordt gebruikt. Er zit een warmtewisselaar voor de zonnecollectoren in die de warmte-energie overbrengt naar het CV water in het buffervat. Ook zit er een warmtewisselaar voor het sanitair water in, zodat het sanitair water door het CV water wordt opgewarmd. Ook kan er een extra warmtewissellaar van bijv. de restwarmte van de open haard worden geplaatst, zodat er nog meer warmte wordt opgeslagen. Het is van groot belang dat het buffervat goed geïsoleerd is, zodat het water niet al zijn warmte verliest als het lange tijd niet gebruikt wordt. Omdat er veel warm water wordt gebruikt bij de douches van de tennishal, zijn een of meer grote buffervaten nodig. Er is gekozen voor een tank in tank buffervat: de Burnit KSC /300. Deze heeft een CV capaciteit van 1500L en een sanitair water capaciteit van 300L. Hij heeft twee warmtewisselaars; een voor de zonnecollectoren en een voor de open haard. 1. PVC buitenzijde in RAL Isolatie 100mm 3. Cv water tank van staal 4. DHW tank van staal met le coating (DIN ) 5. Opofferingsanode (DIN ) 6. Bovenste warmtewisselaar 7. Onderste warmtewisselaar 8. Veiligheidsventiel, 8 bar Fig. 34: Burnit tank in tank buffervat De soortelijke warmtecapaciteit van water is 4180 J/Kg.K, dus om 1500kg water (=1500L water) met bijvoorbeeld 30ᵒC op te warmen is er 4180*1500*30 = 188 MJ = 52 kwh aan energie nodig. Als de zonnecollectoren niet genoeg warmte aan het buffervat kunnen leveren, dan zal een het water naar behoefte naverwarmd moeten worden met een ketel. Het verlies van het buffervat is afhankelijk van onder anderen de temperatuur in het vat, de omgevingstemperatuur, en het verliescoëfficiënt. Deze verliezen zijn echter bijna te verwaarlozen als de temperatuur in het vat en buitentemperatuur bijna gelijk zijn. Er wordt dus aanbevolen om het buffervat binnen te zetten, het liefst in het stookhok. 50

51 4.2.2 Accu s De accu s die de stroom van de zonnepanelen moeten opslaan zijn een aantal accu s van het merk Turnigy Nano Tech. Een enkele accu heeft een spanning van ongeveer 44 volt, een stroomsterkte van 325 ampère. Met behulp van de formule P=U*I kan men afleiden dat het vermogen van een enkele accu Watt per uur (14,3kWh) is. In deze berekening verwaarlozen we de weerstand binnen in de accu aangezien deze bij Lipo (lithium-ion-polymeer) accu s bijzonder laag is. De bedoeling is dat er in totaal gebruik word gemaakt van 4 van deze accu s. 2 accu s worden in serie aan elkaar gesloten en die twee pakketjes van 2 worden weer parallel aan elkaar aangesloten. Hier onder is de uiteindelijke accu schematisch weergegeven. Fig. 35: schematische weergave accu s Hierdoor ontstaat er eigenlijk een grote accu waarvan het voltage 2 keer zo hoog is en waarvan de capaciteit ook 2 keer zo groot is. De samengestelde accu heeft een voltage van ongeveer 88 Volt en heeft een vermogen van Watt per uur (57,2 kwh). Doordat de zonnepanelen per dag gemiddeld rond de 55 KWh aan energie opwekken kan bijna al deze energie worden opgeslagen in de accu. Hierdoor gaat er geen energie van de zonnepanelen verloren. Wanneer de accu s niet genoeg stroom kunnen leveren aan de verwarming schakelt het systeem automatisch over naar het lichtnet zodat de tennishal toch verwarmd blijft worden. 51

52 4.2.3 Centrifugaalpomp Er is nog niet veel te zeggen over het rendement, omdat het heel erg afhangt van de capaciteit die de pomp moet leveren. Dus dat moet eerst verder worden uitgezocht, voordat er echt aan gerekend kan worden. Dit gebeurt in de detailleringfase. Het rendement van machines wordt aangeduid met de Griekse letter ᶯ(eta). De verhouding tussen het afgegeven vermogen en het opgenomen vermogen bepaald het rendement. Bij een verwarmingscirculatie pomp ontstaat het totale rendement door een vermenigvuldiging van twee rendementen. Namelijk het motorrendement ᶯ M(elektrisch en mechanisch) en het hydraulische rendement ᶯ P ᶯ tot= ᶯ M ᶯ P Het rendement kan bij verschillende pomptypen en pompgrootte ver uit elkaar liggen. Voor natloper pompen ligt het rendementen tussen de 5 en 54%. Bij droogloper pompen ligt dit tussen de 30 en 80%. Het rendement van een pomp verandert voortdurend als het in werking is. Dit komt door een paar dingen. Als een pomp tegen een gesloten ventiel werkt, wordt er weliswaar een hoge pompdruk bereikt, maar omdat er geen water wordt verplaatst, is het effect van de pomp nul. Hetzelfde geldt voor een open buis. Het water stroomt wel, maar er wordt geen druk opgebouwd. Hierdoor wordt er dus geen rendement bereikt. Doordat het rendement voortdurend verandert, heeft elke pomp zijn optimale werkpunten. Deze zijn ook door de fabrikanten gemarkeerd. Daarom moet er ook goed opgelet worden als er een pomp gekozen wordt voor een installatie. Het pomprendement wordt met behulp van deze formule bepaald: Q H P 367 P2 =ᶯ p ᶯ P = pomprendement Q [m3/h] = debiet H [m] = opvoerhoogte P2 [kw] = vermogen bij de pompas 367 = omrekeningsconstante P [kg/m3] = dichtheid van het pompmedium De volgende tabellen geven een overzicht van de rendementen van de pompen. Deze pompen verschillen in vermogen en pompconstructie. Rendementen bij standaard natloper pompen (richtwaarden) Pompen met motorvermogen P2 tot 1.5 kw ca. 30% ca. 65% 1.5 tot 7.5 kw ca. 35% ca. 75% 7.5 tot 45.0 kw ca. 40% ca. 80% Rendementen bij standaard droogloper pompen (richtwaarden) Pompen met motorvermogen P2 tot 100 W ca. 5% ca. 25% 100 tot 500 W ca. 20% ca. 40% 500 tot 2500 W ca. 30% ca. 50% 52

53 4.2.1 Stralingspanelen In het eindconcept is gekozen voor Energo 600 Watt straling panelen (EE6). Het Energo 600 Watt paneel heeft zoals de naam al aan geeft een vermogen van 600 Watt en een voltage van V dus hij kan daardoor makkelijk worden aangesloten op de netstroom. Deze panelen worden gebruikt om de tennishal te verwarmen maar ze zijn vooral gekozen omdat de gevoel temperatuur is snel verhoogt door stralingspanelen te gebruiken. Er komt 1 paneel per veld, waarmee je op een totaal aantal panelen van 8 uit komt. Deze panelen zullen parallel aan elkaar worden geschakeld en gaan uit zodra een veld niet gebruikt wordt. De panelen zijn uiterst onderhoudsvriendelijk, eenmaal opgehangen blijven ze het een lange tijd doen. Deze panelen zijn juist ook zo geschikt voor de tennishal omdat ze tot en met 40m hoog opgehangen kunnen worden. Stralingspanelen zijn een goede optie voor de tennishal omdat je zeer snel maar ook effectief kan verwarmen. Je kan er namelijk voor kiezen om de ene hal wel te verwarmen, als daar op dat moment gespeeld wordt, en dan de andere hal niet. Dit kan zelfs ook nog effectiever door per baan de panelen aan te zetten, maar dan krijg je al snel dat de warme lucht zich gaat verspreiden dus is iets minder betrouwbaar. De panelen leveren gemiddeld een besparing van 25 tot 50% op. De kosten per paneel bedragen 187,95. Dit is dus 8*187,95 = 1503,60 in totaal. De afmetingen zijn: 96 cm*16 cm*5 cm met een gewicht van 5 kilo. De schatting is dat de panelen maar 40% van het jaar (52 weken*0,4 = 21 weken) aan staan omdat de temperatuur niet hoger hoeft te zijn dan 13 graden. En dan per dag dat ze aan staan is dat gemiddeld 6 uur, dat brengt ons op een totaal van 36 uur per week (ivm openingstijden niet op zondag open). 36uur*21 weken brengt ons op een totale gebruikstijd van 756 uur. Dit maal 600 Watt per paneel en 8 panelen komen we uit op een totaal energieverbruik van 3628,8kWh 53

54 5 Detaillering 5.1 Afmetingen hoofdleiding Om te voorkomen dat het systeem te veel geluid maakt binnen een leefruimte zoals het paviljoen van de tennishal, is het belangrijk dat de diameter van de leidingen groot genoeg is om voldoende volume te transporteren. De snelheid waarmee het water door de leidingen stroomt mag niet hoger zijn dan 1,5 m/s. De gebruikte HR ketel heeft een maximum vermogen van 24 kw, dus als dat vermogen gevraagd wordt door de gebruiker, mag de snelheid van het water door de leidingen niet hoger zijn dan 1,5 m/s; daarvoor moeten de leidingen een bepaalde diameter hebben. Er wordt aangenomen :Δ =20 = = / = / = / = Δ = =2,87 10 m /s = 4 2,87 10 =0, Met een snelheid van 1,5m/s moet de binnendiameter van de leidingen dus niet minder dan 16mm zijn. 54

55 5.2 Raming van de energiekosten per jaar Informatie: Zonnepanelen opbrengst van kwh per jaar HR ketel verbruik 8.517,6 kwh per jaar (Zie: 4.2.3) Buffervat verbruikt 528 kwh *12maanden= 6336 kwh per jaar De Centrifugaalpomp verbruikt ongeveer 708 kwh per maand. De energie die de warmtepomp dan op jaarbasis verbruikt komt dan neer op een jaartotaal van: 708*12 = 8.500kWh. Stralingspanelen verbruiken ongeveer 3628,8kWh per jaar Overige apparaten verbruikt ongeveer kWh per jaar Vaatwasser verbruikt ongeveer 13,5 kwh per keer dat is dus ongeveer 5.000kWh per jaar 2 Barkoelkasten verbruiken samen ongeveer 20 kwh per dag dat is ongeveer 8.000kWh per jaar Frituurpan verbruikt ongeveer 2kWh per dag dat is dus 700kWh per jaar Koffiezet apparaat verbruikt ongeveer 8,2kWh per dag dat is dus ongeveer 3.000kWh per jaar 2 Tapinstallaties verbruiken ongeveer samen 11kWh per dag dat is dus ongeveer 4.000kWh per jaar Magnetron oven verbruiken samen ongeveer 400kWh per jaar Waterkoker verbruikt 11kWh per dag dat is dus ongeveer 4.000kWh per jaar Vriezer verbruikt ongeveer 10kWh per dag dat is dus ongeveer 4.000kWh per jaar Geluidsinstallatie staat elke dag aan dat ongeveer 4,3kWh verbruikt per dag, dat is dus ongeveer 1.600kWh per jaar Overig verlichting, etc zal ongeveer rond de kWh per jaar verbruiken Berekening: De totale energieverbruik van onze eindconcept Tennishal en paviljoen zal dus ongeveer per jaar rond de ,4kWh zijn. Daarbij hebben we ook nog zonnepanelen die energie opbrengt. Dus de totale energieverbruik zal per jaar ongeveer uitkomen op: ,4kWh kWh= ,4kWh. De totale energieverbruik van de tennishal en paviljoen was in 2013: kWh De totale energieverbruik die de tennishal en paviljoen samen besparen zal per jaar dus ongeveer kWh kWh= ,9kWh zijn. Eindconcept energieverbruik per jaar: ,4kWh Huidige Tennishal en Paviljoen energie verbruik per jaar: kWh Besparing energieverbruik per jaar: ,9kWh Energiekosten: 0,22 per 1kWh Eindconcept energiekosten: 0,22*87.990,4kWh= ,89 per jaar Huidige Tennishal en Paviljoen energiekosten: 0,22* kWh= per jaar Besparing energiekosten per jaar: = ,11 per jaar 55

56 5.3 Raming van de investeringskosten Hier word duidelijk gemaakt hoeveel het kost om dit project in de praktijk toe te passen. Zonnepanelen De kosten per zonnepaneel zijn 670. Wanneer er 120 zonnepanelen op het dak worden geplaatst kost dit 670*120= Hier komt ook nog de installatiekosten bij. Dit bedraagt voor 120 zonnepanelen rond de Sinds 5 maart 2014 is het mogelijk om 25% van de totale kosten (inclusief installatie) vergoed te krijgen. In dit geval is dat = ,25* = Dit betekend dat betaald moet worden. Accu De kosten van een enkele accu bedraagt 178. In dit project zijn er 4 van dit soort accu s nodig dat betekend dat de kosten 178*4= 712 bedragen. Het aanleggen van de accu is niet veel werk hierdoor zijn de installatiekosten hooguit 150. De totale kosten van het aanleggen van de accu is dus = 862. Zonneboiler De kosten van de boiler zelf inclusief het installeren kost Wel krijgt men per GJ 125 subsidie. In dit geval is de subsidie 125*12= Hierdoor zijn de kosten van de zonneboiler enkel nog = Buffervat Het gekozen buffervat kost 7.660, inclusief het vervoeren en installeren kost dit rond de Stralingspanelen De stralingspanelen kosten per stuk 210. Doordat er gebruik wordt gemaakt van 8 panelen kost dit 8* 210= Het installeren van de stralingspanelen is aardig wat werk. Hierdoor komen de totale kosten voor de stralingspanelen uit op ongeveer Ketel De kosten van de ketel inclusief installeren bedraagt Radiatoren De radiatoren die al in het paviljoen staan worden gebruikt. Hierdoor is er voor de radiatoren geen extra kosten. Centrifugaalpomp De kosten voor de centrifugaalpomp inclusief installeren bedraagt 347. Leidingen De leidingen voor de verwarmingsinstallatie zijn koperen leidingen. Maar ook hier worden de bestaande leidingen gebruikt, dus er zitten geen extra kosten aan verbonden. 56

57 Complete kostenplaatje Zonnepanelen : ,- Accu : 862,- Zonneboiler : 3.600,- Buffervat : 7.900,- Stralingspanelen : 2.200,- Ketel : 1.470,- Radiatoren : 0,- Centrifugaalpomp : 347,- Leidingen : 0,- Wanneer alles bij elkaar op word geteld komt men uit op ,- 5.4 Terugverdientijd Om te beslissen of dit alles de moeite waard is, is het handig om de terugverdientijd te berekenen. De terugverdientijd geeft aan in hoeveel jaar de investeringskosten terugverdiend zijn met de bespaarde energiekosten. In de formule wordt het aankoopbedrag gedeeld door de jaarlijkse basparingen. Terugverdientijd= =4,86 jaar ,11 Uit de berekening wordt duidelijk dat de investering binnen 5 jaar wordt terugverdiend. Hierna blijven de energiekosten nog altijd laag. Het is dus zeer nuttig om de investering te doen. 57

58 5.5 Impressietekeningen Om een zo volledig mogelijk beeld te schetsen van het eindconcept zijn er een aantal 3D tekeningen gemaakt. Deze tekeningen zijn uitgewerkt op basis van het eindconcept Tennishal Fig. 36 Elektrische stralingspanelen zijn bevestigd aan de balk. De stroomdraad loopt over de balk richting het paviljoen. Fig. 37 In de afbeelding ziet u waar de balken om de stralingspanelen aan vast te maken zijn gepositioneerd. Ook ziet u dat er acht stralingspanelen zijn opgehangen boven de acht velden. Fig. 38 Plaatsing zonnepanelen op het dak. Ze zijn zo optimaal gericht voor de zon op dit dak zonder constructie. Er worden vijftien keer acht zonnepanelen geplaatst worden dus totaal 120 panelen. 58

59 Fig. 40 De stalen frames bevestigd aan het dak Fig. 39 Stalen frame zonnepanelen. Per frame 8 panelen Fig. 41 Complete impressietekening tennishal 59

60 5.5.2 Het paviljoen Fig. 42 Het paviljoen met de zonnecollectoren (rechtsboven uitvergroot) Fig. 43 Een van de acht radiatoren in het paviljoen Fig. 44 Complete impressietekening paviljoen 60