Distributie: Rendement, leidingwachttijd en interactiviteit

Transcriptie

1 Distributie: Rendement, leidingwachttijd en interactiviteit Simon Binnemans & Havid El khaoui Pagina 1

2 Distributie - Thermisch SWW productie Pagina 2

3 Distributie - Thermisch Centrale productie met waaier structuur Weinig koppelingen (bijna) geen problemen met interactiviteit Eenvoudig ontwerp Veel leiding nodig Bij grote afstand lang wachten SWW productie Pagina 3

4 Distributie - Thermisch Centrale productie met boom structuur Minder leiding nodig Meer koppelingen Vereist grondig ontwerp om geen problemen met interactiviteit te krijgen Bij grote afstand lang wachten SWW productie Pagina 4

5 Distributie - Thermisch Centrale productie met circulatie structuur Geen afkoeling van het water in de leidingen Nauwelijks wachten op warm water Extra leiding en circulatiepomp Geen afkoeling van het water in de leidingen (thermische energieverliezen) SWW productie Pagina 5

6 Distributie - Thermisch Lokale productie Nauwelijks wachten op warm water Korte leidinglengten (voor warm water) Extra productietoestel SWW productie SWW productie Pagina 6

7 Distributie - Thermisch Centrale productie zonder distributiestructuur Kostprijs Energieverbruik Comfort Pagina 7

8 Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren Evaluatie thermisch energieverbruik Comfort evaluatie Verspreid In functie van: Topologie (woning) Leidingisolatie Tapprofiel Compact Pagina 8

9 Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren Evaluatie thermisch energieverbruik Distributierendement: Leiding isolatie Leiding lengte Leiding diameter (Tappatroon) (Debiet) (Leidingmateriaal) Pagina 9

10 Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren Evaluatie thermisch energieverbruik Distributierendement: η = Q nuttig Q toegevoegd = Q nuttig Q nuttig + Q distributieverliezen Q nuttig = Energie van het nuttig gebruikte warm water aan het tappunt Q distributieverliezen = Energie die door distributiesysteem verloren gaat o.w.v: Transmissieverliezen bij doorstroming ~ Q nuttig Afkoelen van de gevulde warmwaterleiding wanneer de kraan dicht gedraaid wordt. Q nuttig (grootst bij niet-circulatieleidingen) T ( C) T warm T koud Q verlies Q nut t (s) Openen kraan: Wachten tot leiding gevuld en opgewarmd Tijdens aftapping: transmissieverliezen Sluiten kraan: Afkoelen van leiding Pagina 10

11 Distributierendement Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 68% 91% 84% 93% 18% 40% 23% Verspreid Compact Boom Waaier Circulatie Circulatie met kloksturing 48% Met tapprofiel Large, zonder isolatie Pagina 11

12 Distributierendement Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 68% 84% 84% 91% 18% 57% zonder isolatie met isolatie Boom Waaier Circulatie Circulatie met kloksturing 23% 64% Isolatie: 4 cm met λ=0,040 W/mK (U=1W/m²K) Met tapprofiel Large, verspreid Pagina 12

13 Distributierendement Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 68% 42% 84% 71% 18% 10% 23% Large Medium Boom Waaier Circulatie Circulatie met kloksturing 13% Zonder isolatie, verspreid Pagina 13

14 Distributierendement Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren η = Q nuttig Q nuttig = Q toegevoegd Q nuttig + Q distributieverliezen 100% 90% 87% 87% 94% Medium Large 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 56% 57% 0% Keuken douche bad Zonder isolatie, verspreid Pagina 14

15 Distributierendement Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% medium zonder iso compact medium met iso compact large zonder iso compact large met iso compact Boom Waaier Circulatie Circulatie met kloksturing medium zonder iso verspreid medium met iso verspreid large zonder iso verspreid large met iso verspreid Pagina 15

16 Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren Evaluatie thermisch energieverbruik Comfort evaluatie Pagina 16

17 Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren Comfort evaluatie Tijd nuttige energie aan tappunt / tijd kraan open Leidinglengte Leidingdiameter Volumedebiet Type tappunt (voor bad onbelangrijk) ~ waterverspilling Pagina 17

18 Comfort Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren verspreid compact 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 96% 96% 89% 91% 82% 71% Boom Waaier Circulatie Met tapprofiel Large, zonder isolatie Pagina 18

19 Comfort Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 71% 93% 82% 96% 96% 99% Boom Waaier Circulatie zonder isolatie met isolatie Isolatie: 4 cm met λ=0,040 W/mK (U=1W/m²K) Met tapprofiel Large, verspreid Pagina 19

20 Comfort Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren Large Medium 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 96% 95% 82% 71% 74% 50% Boom Waaier Circulatie Zonder isolatie, verspreid Pagina 20

21 Comfort Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% medium zonder iso compact medium met iso compact large zonder iso compact large met iso compact medium zonder iso verspreid medium met iso verspreid large zonder iso verspreid large met iso verspreid Boom Waaier Circulatie Pagina 21

22 Invloed van isolatie Geen isolatie 1 cm synthetische rubber (λ=0,036w/mk) U = 3,6 W/m²K 1,5 cm resol hardschuim (λ=0,021w/mk) U = 1,4 W/m²K Pagina 22

23 Distributie - Thermisch Invloed van isolatie Temperatuur [ C] Afkoelcurve Koper 15 mm geen iso iso U=3,6 W/m²K iso U=1,4 W/m²K :00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 Tijd [minuten] Pagina 23

24 Temperatuur [ C] Distributie - Thermisch Invloed van isolatie Afkoelcurve meerlagenbuis 16mm geen iso iso U=3,6 W/m²K iso U=1,4 W/m²K :00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 Tijd [minuten] Pagina 24

25 Distributie - Thermisch Invloed van isolatie Temperatuur [ C] Afkoelcurve meerlagenbuis 26mm geen iso iso U=3,6 W/m²K iso U=1,4 W/m²K :00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 Tijd [minuten] Pagina 25

26 Distributie - Thermisch Lokale of centrale productie Goedkope, kleine productie naast verafgelegen tappunt? SWW productie Comfort Waterverbruik Distributierendement Minder leiding Extra kost productietoestel Productierendement SWW productie Energetisch voordelig? Pagina 26

27 systeemrendement (primair) Distributie - Thermisch Lokale of centrale productie Energetisch voordelig? Vergelijken van systeemrendement van lokaal en centraal systeem= 60% 50% Distributierendement (afhankelijk van afstand voor centraal systeem) + Productierendement elekt boiler lokaal gasgeiser centraal EPB gasgeiser centraal ecodesign 40% 30% 20% 10% 0% Afstand productie tot tappunt [m] Pagina 27

28 Distributie - Thermisch Lokale of centrale productie Vanwaar dit verschil: η = Q nuttig Q toegevoegd = Q nuttig Q nuttig + Q distributieverliezen T ( C) T warm T koud Q verlies Q nut t (s) Distributieverlies ~ inhoud van leiding Bij zelfde leidinginhoud is distributierendement ~ Tapvolume Systeemrendement afhankelijk van afstand EN tapvolume Pagina 28

29 Afstand centr. prod. tot tappunt [m] Distributie - Thermisch Lokale of centrale productie Omslagpunt lokale productie i.f.v volume per tapping 9m 7m 7m 5m Omslagpunt gasgeiser-elektroboiler Omslagpunt WP-elektroboiler Omslagpunt gasgeiser-elektr.doorstr. Omslagpunt WP-elektr.doorstr. EPB 22m 20m 17m 15m Tetra SWW 2,7 lokaal elektroboiler ŋ prod =30% lokaal elektr.doorstr. ŋ prod =40% Centr. Gasgeiser ŋ prod =50% Centr. WP ŋ prod =56% Lokale productie Ecodesign dish wash Centrale productie Volume per tapping 60 C] Pagina 29

30 Distributie: Leidingwachttijd en interactiviteit Havid El khaoui Pagina 31

31 Distributie Hydraulisch Inleiding Parameteronderzoek leidingwachttijd Leidingwachttijd en interactiviteit a.d.h.v. een case Pagina 32

32 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Parameteronderzoek naar leidingwachttijd Simulaties in Matlab Metingen op proefstand Pagina 33

33 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Simulaties in Matlab T3 T2 T1 Pagina 34

34 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Simulaties in Matlab Buitenwand Tijdstip Stromingsrichting Buitenwand Pagina 35

35 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Meting op proefstand Boiler TK 1 0 m Kraan TK 3 12 m TK 2 6 m Pagina 36

36 Temperatuur aan tappunt ( C) Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Validatie: meerlagenbuis 16mm aan 4l/min 6 m 12 m Opwarmen leidingmateriaal Verdrijven koud water Pagina 37

37 Temperatuur aan tappunt ( C) Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Validatie: koper 15mm aan 4l/min 6 m 12 m Pagina 38

38 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Invloed parameters op leidingwachttijd Temperatuur tappunt [ C] 60 C Debiet Diameter Lengte Debiet Diameter Lengte Materiaal t wacht,70% = Volume C 70% Debiet 45 C 20 C Tapduur [s] Verdrijven koud water + Opwarmen leidingmateriaal = Totale leidingwachttijd Pagina 39

39 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Invloed parameters op leidingwachttijd 4 l/min 4 l/min Debiet Diameter Lengte Materiaal 7 l/min 7 l/min Pagina 40

40 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Invloed parameters op leidingwachttijd 20mm 20mm Debiet Diameter Lengte Materiaal 13mm 13mm Pagina 41

41 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Invloed parameters op leidingwachttijd 12 m 12 m Debiet Diameter Lengte Materiaal 6 m 6 m Pagina 42

42 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Invloed parameters op leidingwachttijd Diameter t wacht,70% = Volume C 70% Debiet Debiet Diameter Lengte Materiaal Pagina 43

43 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Invloed parameters op leidingwachttijd t wacht,70% = Volume C 70% Debiet Debiet Diameter Lengte Materiaal Pagina 44

44 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Invloed parameters op leidingwachttijd ISSO 55 Pagina 45

45 Temperatuur aan tappunt ( C) Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Meting: koper en meerlagenbuis aan 4l/min en 7l/min 7 l/min 4 l/min Meerlagenbuis: geleiding massa Koper: geleiding massa Pagina 46

46 Distributie Hydraulisch Leidingwachttijd Invloed parameters op leidingwachttijd (isolatie) 6 m 12 m Pagina 47

47 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Boiler Bad Douche SWW productie Keuken Pagina 48

48 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Boiler Productie: Boiler (minimaal drukverlies) Distributie: Bad Douche Koperleiding (minimaal drukverlies) Tappunten: Keuken Douche Bad Keuken Pagina 49

49 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Toeslagfactor voor fittings (koppelstukken en bochten) Δp tot = Δp leiding + Δp fitting P 2 P 1 Fittings Pagina 50

50 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Toeslagfactor voor fittings (koppelstukken en bochten) Δp tot = Δp leiding * Toeslagfactor Norm Toeslag fittings (%) ISSO , 30-40, DIN P 2 P 1 Fittings Pagina 51

51 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Toeslagfactor voor fittings (koppelstukken en bochten) Koper & meerlagenbuis Productspecificaties ZETA- waarde Koper Meerlagenbuis Koper Meerlagenbuis Toeslagfactor 1,7 1,8 4,5 Drukverlies: Leiding + fittings 31 kpa 35,8 kpa 93,4 kpa Pagina 52

52 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Toeslagfactor voor fittings (koppelstukken en bochten) ISSO 55 DIN Toeslagfactor 1,2 1,5 Drukverlies: Leiding + fittings 21 kpa 26,2 kpa Koper Meerlagenbuis Toeslagfactor 1,7 1,8 4,5 Drukverlies: Leiding + fittings 31 kpa 35,8 kpa 93,4 kpa Pagina 53

53 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Tapdebiet- en temperatuur KEUKEN DEBIET (l/min) TEMP ( C) 7,5 40 DOUCHE DEBIET (l/min) TEMP ( C) 10,0 38 BAD DEBIET (l/min) TEMP ( C) 12,5 38 Pagina 54

54 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Tapdebiet- en temperatuur KEUKEN DEBIET (l/min) TEMP ( C) 4,5 60 3,0 10 7,5 40 ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 55

55 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Tapdebiet- en temperatuur DOUCHE DEBIET (l/min) TEMP ( C) 5,6 60 4, ,0 38 ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 56

56 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Tapdebiet- en temperatuur BAD DEBIET (l/min) TEMP ( C) 7,0 60 5, ,5 38 ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 57

57 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Diameters douche ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 58

58 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Invloed van interactiviteit op het douchecomfort C V en T (10 38 C) V en T Pagina 59

59 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Invloed van interactiviteit op het douchecomfort C ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 60

60 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Invloed van interactiviteit op het douchecomfort V ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 61

61 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Invloed van interactiviteit op het douchecomfort C ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 62

62 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Invloed van interactiviteit op het douchecomfort V ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 63

63 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Invloed van interactiviteit op het douchecomfort ΔT = 0,1K is al waarneembaar. 1,4 K 1,2K 0,4K ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 64

64 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Invloed van leidingwachttijd op het douchecomfort ISSO 55 DIN NBN EN 806 Werkelijk debiet Leidingwachttijd Ontwerpdebiet Leidingwachttijd Pagina 65

65 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Invloed van leidingwachttijd op het douchecomfort ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 66

66 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Het optimum zoeken tussen interactiviteit en wachttijd. Goed ontwerp is belangrijk. ISSO 55 DIN NBN EN 806 ISSO 55 DIN NBN EN 806 Pagina 67

67 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Structuren + Interactiviteit -> gemeenschappelijke leiding + Leidingwachttijd -> grotere leidingdiameter SWW productie - Kostprijs -> minder leidinglengte Pagina 68

68 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Structuren + Interactiviteit -> geen gemeenschappelijke leiding + Leidingwachttijd -> kleinere leidingdiameter SWW productie - Kostprijs -> meer leidinglengte Pagina 69

69 Distributie Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Structuren + Interactiviteit (douche) -> geen gemeenschappelijke leiding + Leidingwachttijd (douche) -> kleinere leidingdiameter SWW productie - Kostprijs -> minder leidinglengte Pagina 70

70 Distributie Hydraulisch Besluit Optimale structuur: alle tappunten dichtbij productie. Evaluatie distributie (eengezins-) woningen Waaier structuur Boom structuur Energieverlies Circulatie leiding + (isolatie & kloksturing) Lokale productie ++ (afhankelijk van leidinglengte) Leidingwachttijd Interactiviteit (Goed ontwerp nodig) ++ (Goed ontwerp nodig) +++ Pagina 71

71 Distributie Vooruitblik: collectieve Collectieve SWW-productie (meerdere wooneenheden) Positief effect productie (profielfactor) Energetisch nadeel circulatieleiding Nadeel: Hygiëne Legionella Alternatief combi-lus VERVOLGPROJECT KICK-OFF 12 december Pagina 72

72 VIS traject - Instal Integraal ontwerp van installaties voor sanitair en verwarming B. Bleys VIS Pagina 73

73 Instal 2020 Samenvatting Doel: methodiek en hulpmiddellen uitwerken voor integraal ontwerp van installaties voor verwarming en sanitair (koud en warm water) Conceptkeuze: energie, comfort, hygiënische waterkwaliteit en totaalkost Tools voor dimensionering Primaire doelgroep: installateurs Vervolg op TETRA SWW Pagina 74

74 Instal 2020 Specifieke aandachtspunten de integratie van duurzame opwekkingstoestellen afweging gescheiden en gecombineerde productiesystemen (combi-lus) vergelijking tussen collectieve en individuele oplossingen evaluatie legionella-risico bij lagere SWWtemperaturen in combinatie met regelmatig opstoken Pagina 75

75 Instal 2020 Kick-off vergadering met gebruikersgroep Praktisch 12/12/ u Kantoren WTCB in Zaventem (Lozenberg 7) Interesse om deel te nemen aan de gebruikersgroep? Pagina 76