Opleiding Duurzaam Gebouw : Ontwerp en regeling van technische installaties

Transcriptie

1 Opleiding Duurzaam Gebouw : Ontwerp en regeling van technische installaties Leefmilieu Brussel Warmte-emissie systemen: principes en uitdagingen Raphaël Capart ICEDD asbl

2 Doelstelling(en) van de presentatie Een overzicht geven van de verschillende emissiesystemen Voor elk systeem stilstaan bij: Het werkingsprincipe De voor- en nadelen De voorwaarden die een optimale werking garanderen Het doel is bepaalde belangrijke werkingsprincipes en aandachtspunten van een warmte-emissiesysteem te begrijpen. Dit geeft een goede basis om de juiste keuzes te maken in de ontwerpfase 2

3 Plan van de uiteenzetting 1. Inleiding, uitdagingen en voorafgaande noties 2. Radiatoren/convectoren 3. Vloerverwarming 4. Luchtverwarming 3

4 1. Inleiding, uitdaging en voorafgaande noties De centraleverwarmingsinstallatie PRODUCTIE OPSLAG DISTRIBUTIE EMISSIE en REGELING Verliezen naar omgeving Verliezen naar omgeving Warmte die de radiator afgeeft Verliezen naar buitenmuren Verliezen naar omgeving Warmtewisselaar Minder grote verliezen Verbrandingskamer Brandstof Lucht Verliezen bij productie Verliezen bij opslag + verbruik van de hulpinrichtingen Verliezen bij distributie Verliezen bij emissie en regeling 4

5 1. Inleiding, uitdaging en voorafgaande noties Rendement van een verwarmingsinstallatie Type van installatie Rendementen in % (h totaall = h productie x h distributie x h emissie x h regeling ) h productie h distributie h emissie h regeling h totaal Overgedimensioneerde oude ketel, lange distributielus % % % % % Goed gedimensioneerde oude ketel, korte distributielus % % 95 % 90 % % Hoogrendementketel, korte distributielus, aan achterkant geïsoleerde radiatoren, regeling met buitenvoeler, thermostatische kranen, % 95 % % 95 % % Ook de emissiesystemen hebben een invloed op h productie en h distributie 5

6 stralingspaneel hoge temperatuur vloerverwarming radiator convector aerotherm 1. Inleiding, uitdaging en voorafgaande noties De verschillende types van emissiesystemen Straling Convectie Relatief aandeel van straling en convectie in het warmtetransmissiemechanisme voor verschillende emissiesystemen 6

7 1. Inleiding, uitdaging en voorafgaande noties Gelaagdheid Fenomeen versterkt door: Het convecterende karakter van de warmte-emissie De hoogte van de vertrekken Gevolgen: Grotere verliezen Comfortverlies 7

8 1. Inleiding, uitdaging en voorafgaande noties Inertie van de verschillende systemen Hoge inertie Lage inertie De verwarmingsbehoefte in energie-efficiënte gebouwen schommelt snel (grote invloed van lokale aanvoer: intern en door zon) Hoe groter de thermische inertie van het emissie-systeem, hoe moeilijker de omgevingstemperatuur te regelen is verliezen bij regeling 8

9 Plan van de uiteenzetting 1. Inleiding, uitdagingen en voorafgaande noties 2. Radiatoren/convectoren 3. Vloerverwarming 4. Luchtverwarming 9

10 2. Radiatoren en convectoren Radiatoren Met ribben: convectie: 70%, straling: 30 % Enkele panelen: convectie: 50%, straling: 50% Convectorsystemen (100% convectie) 10

11 2. Radiatoren en convectoren De warmteafgifte mag niet belemmerd worden Omkasting van een radiator 11

12 2. Radiatoren en convectoren Dimensionering van de radiatoren Keuze van een radiator voor een bepaald lokaal: De verliezen van het vertrek voor een basisbuitentemperatuur (-8 C in Brussel) Het temperatuurregime in/uit (bv. 70/90/20) Verlies van het lokaal: 2000 W Temperatuurregime: 90/70/20 (gemiddelde temperatuur radiator = 80 C) voor een bepaald type van radiator, keuze van radiatorafmetingen die voldoen aan deze specificaties (catalogus) 12

13 2. Radiatoren en convectoren Dimensionering van de radiatoren - oefening Woonkamer Verliezen (transmissie + ventilatie): 600 W Temperatuurregime: 90/70/20 Welke breedte voor een radiator van type 11, hoogte 60 cm? S = Gewenst vermogen [W] / Emissievermogen [W/m²] = 600 [W] / 1720 [W/m²] = 0,35 [m²] l = S [m²] / h [m] = 0,35 [m²] /0,6 [m²] = 0,58 [m] Voorbeeld van emissievermogen van staalplaatradiatoren [W/m² frontaal oppervlak] voor een T = 60 C Hoogte Type 10 Type 11 Type 20 Type 21 Type 22 Type 30 Type mm mm mm Bv. type 21 = radiator met 2 panelen en een rij ribben 13

14 2. Radiatoren en convectoren De watertemperatuur verlagen Regime 90/70/20 C tegenover 70/50/20 C ( ) 1,3 ( T 1 ) 1,3 40 C = = 0,59 T 2 60 C Overdimensioneringsfactor 1,7 T = verschil tussen gemiddelde temperatuur van de radiator en temperatuur in het vertrek 14

15 2. Radiatoren en convectoren Oefening: radiator gevoed door een warmtepomp Woonkamer Verliezen (transmissie + ventilatie): 600 W Temperatuurregime: 45/40/20 Welke breedte voor een radiator van type 11, hoogte 60 cm? Regime 90/70/20 C tegenover 45/40/20 C ( ) 1,3 ( T 1 ) 1,3 22,5 C = = 0,28 T 2 60 C Overdimensionersingsfactor 3,6! Breedte van de radiator: 2,09 m! Naar een type 22 van 0,8 m hoog => breedte 0,93 m 15

16 2. Radiatoren en convectoren Ventilatorconvectoren: geforceerde convectie De convectie vereist een minimale T tussen het verwarmingswater en de lucht in het vertrek Mogelijkheid van gebruik van ventilatoren om de convectie te forceren en dus het emissievermogen van de convector te verhogen Er bestaan zuinige en stille modellen die geschikt zijn voor woningen (zelfs voor slaapkamers) met geïntegreerde elektronische regeling Bron: Jaga 16

17 Plan van de uiteenzetting 1. Inleiding, uitdagingen en voorafgaande noties 2. Radiatoren/convectoren 3. Vloerverwarming 4. Luchtverwarming 17

18 3. Vloerverwarming Voordelen: werkt bij lage T (straling) T binnenlucht lager voor eenzelfde comfort (geen gelaagdheid van t ) Nadelen: hoge inertie -> oververhitting -> moeilijk te regelen -> werking op halve kracht minder efficiënt (of zelfs onmogelijk) De emissie mag niet worden belemmerd door de vloerbekleding: Tegelvloer: ideaal Parket: mogelijk onder bepaalde voorwaarden Vast tapijt: af te raden 18

19 3. Vloerverwarming De emissieverliezen onder een verwarmingsvloer verminderen Voor vloeren in contact met buiten, de grond, een niet-verwarmde ruimte De vloer moet aan de onderkant goed geïsoleerd zijn om emissieverliezen te vermijden Bron: 19

20 3. Vloerverwarming De emissieverliezen onder een verwarmingsvloer verminderen Tool beschikbaar op énergie + 10 cm PUR + 10% verbruik 20

21 3. Vloerverwarming De emissieverliezen onder een verwarmingsvloer verminderen Tool beschikbaar op energie + 20 cm PUR + 5% verbruik 21

22 Vloerverwarming Dynamische vloerverwarming Afwerkingslaag Lijm voor parket of cementlijm voor tegels Rooster in gerekt aluminium Pex-a -buis met zuurstofbarrière Aluminium verspreider Profielplanken in gerecycleerde MDF Bron: opal systems 22

23 Plan van de uiteenzetting 1. Inleiding, uitdagingen en voorafgaande noties 2. Radiatoren/convectoren 3. Vloerverwarming 4. Luchtverwarming 23

24 4. Luchtverwarming Verwarming door het hygiënisch ventilatiesysteem Warmte afgegeven aan de lucht via een verwarmingsbatterij op de verseluchttoevoer (pulsie) Pulsietemperatuur beperkt C Lage temperatuur water (of koelvloeisof van een warmtepomp) mogelijk indien juiste dimensionering Nadelen: Beperkt vermogen Geen gedifferentieerde regeling in verschillende lokalen 24

25 4. Luchtverwarming Beperkt vermogen In de praktijk is het beschikbare vermogen door hygiënische ventilatie vaak licht ontoereikend: P [W] = 0,34 [Wh/m³K] x q v [m³/h] x (T pulsie T omgevingslucht ) [K] = 0,34 [Wh/m³K] x 300 [m³/h] x (35 20 ) [K] = 1530 [W] Aangevuld met radiatoren in de badkamer en eventueel woonkamer (mogelijk direct elektrisch) Geen overtollig vermogen beschikbaar voor herinschakeling en dus geen onderbrekingen mogelijk 25

26 Samenvatting van de voor- en nadelen Radiatoren/convectoren Vloerverwarming Luchtverwarming Voordelen gemakkelijke lokale regeling (thermostatische kranen) lage thermische inertie: gemakkelijke onderbrekingen geen verliezen door oververhitting geen gelaagdheid of luchtstromen comfort (zeer) lage temperatuur verwarmingswater plaatswinst zuinig indien alleen door lucht hygiënische ventilatie (geen bijkomende eindunits) Nadelen gelaagdheid plaatsverlies geluid (ventilatorconvectoren) hoge thermische inertie onderbrekingen vrijwel onmogelijk moeilijk te regelen risico s van oververhitting verliezen indien boven grond of niet-verwarmde vertrekken beperkt beschikbaar vermogen beperkte mogelijkheden op het vlak van herinschakeling en onderbrekingen 26

27 Te onthouden uit de uiteenzetting Het type van emissiesysteem beïnvloedt de prestaties van de generator Alle types van emissiesysteem kunnen werken bij (zeer) lage temperatuur De inertie van het emissiesysteem is zeer bepalend voor de regeling van de omgevingstemperatuur in energieefficiënte gebouwen waarvan de behoeften snel kunnen omslaan Alleen gebouwen met een zeer lage verwarmingsbehoefte kunnen hun verwarmingsinstallatie vereenvoudigen door de warmte alleen via het systeem voor hygiënische ventilatie te verspreiden Emissieverliezen kunnen worden beperkt, maar niet weggewerkt bij vloerverwarming 27

28 Interessante tools, internetsites, enz.: Referenties Gids Duurzame gebouwen en andere bronnen: Fiche G_ENE10: Verwarming, koeling en sanitair warm water: efficiënte installaties garanderen 28

29 Contact Raphaël CAPART Energie-auditeur ICEDD asbl : rc@icedd.be 29