Verwarming van grote ruimten

Transcriptie

1 Distrigas Verwarming van grote ruimten Technisch dossier DGS, herwerkt door PJ 9/08/2011

2 RESULTATEN EN VERTROUWELIJKHEID - De informatie, berekeningen en adviezen hier verzameld zijn deels gebaseerd op klantgegevens alsook op metingen en gegevens van Distrigas. De hierbij gestelde conclusies zijn indicatief en zijn ondanks de toegepaste vigerende internationale standaarden, onze zorg, kennis en ervaring, niet resultaatbindend. Distrigas is geen operator, engineering- of aannemersbedrijf en kan dus ook niet aansprakelijk worden gesteld voor de uitvoering, de gevolgen en de mate van overeenstemming met de lokale gebruiken en normeringen. Distrigas garandeert de confidentialiteit van deze gegevens t.o.v. derden. Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 2/78

3 Verwarming van grote ruimten Technisch dossier Draft van 9/08/2011 v Distrigas Gas Services Guimardstraat 1A BE 1040 Brussel Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 3/78

4 Inhoudsopgave Inhoudsopgave... 4 Voorwoord De twee verwarmingsmethoden: convectie en straling De convectieverwarming De stralingsverwarming Enkele noties over het warmtecomfort De warmte-uitwisseling tussen een individu en de omgeving De binnentemperatuur Algemeen-heden over de warmteverliezen van de gebouwen Warmtetransmissie doorheen een wand De wandverliezen van de gebouwen De ventilatieverliezen De totale warmteverliezen van een gebouw: voorbeeld De totale warmteverliezen per uur, per dag en per jaar De normale graaddagen (GD) Totaal jaarverlies van een gebouw tijdens een normaal jaar De binnentemperatuur in de te verwarmen ruimte: Welke waarden? De binnentemperatuur bij convectieverwarming: de temperatuurcomponent "C" te wijten aan de stratificatie De binnentemperatuur t j bij stralingsverwarming: de temperatuurcomponent "r" te wijten aan de straling Niet-homogene binnentemperatuur: voorbeeld De veranderlijke binnentemperatuur Gemengd verwarmingsregime Dekking van de warmteverliezen van de gebouwen De gratis warmtebronnen De verwarmingsdrempeltemperatuur t s Maximum warmtetoevoer door de verwarmingsinstallatie Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 4/78

5 8. Energieverbruik: rendement van de verwarmingsinstallatie Traditionele gecentraliseerde verwarmingsinstallatie Naar een decentralisatie van de warmteproductie Technieken van de convectieverwarming De productie van de warme lucht door de warmtewisseling: de luchtverhitter en de warmeluchtgenerator De productie van de warme lucht door vermenging met de verbrandingsproducten van het aardgas (make-up air) De distributie van de warme lucht Technieken van de stralingsverwarming Warmte-afgifte door straling van een stralingspaneel Het stralingsrendement van een helder stralingspaneel De perceptie van de straling door de vloeren en de wanden De stralingspanelen verwarmd met een thermisch fluïdum De gasgestookte donkere stralingsbuizen De gasgestookte heldere stralingspanelen Enkele referenties Het belang van de gelocaliseerde stralingsverwarming. Het voorbeeld van een hal van de Koninklijke Vereniging der Belgische Gasvaklieden Voorbeelden van energiebesparing door heldere stralingspanelen in Duitsland De mogelijkheden van de destratificatie: een metaalverwerkend bedrijf in de Luikse regio Straling of convectie? Besluit Notaties en eenheden Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 5/78

6 Voorwoord Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 6/78

7 Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 7/78

9 1. De twee verwarmingsmethoden: convectie en straling Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 9/78

10 1.1 De convectieverwarming Fig. 1: Convectieverwarming circulatie van de omgevingslucht Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 10/78

11 1.2 De stralingsverwarming Fig. 2: Stralingsverwarming Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 11/78

12 2. Enkele noties over het warmtecomfort 2.1 De warmte-uitwisseling tussen een individu en de omgeving Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 12/78

13 Fig. 3: Comforttemperatuur (t c) hangt af van de activiteit in de werkplaats. boven: t c = 20 C, onder: t c = 15 C Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 13/78

14 2.2 De binnentemperatuur Fig. 4: Warmtecomfort invloed van de omgevingsluchttemperatuur (t a) en de stralingscomponent Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 14/78

16 3. Algemeenheden over de warmteverliezen van de gebouwen Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 16/78

17 3.1 Warmtetransmissie doorheen een wand Fig. 5: Temperatuursprofiel doorheen een wand Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 17/78

18 1 1 1 e λ De wandverliezen van de gebouwen Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 18/78

19 3.3 De ventilatieverliezen 3.4 De totale warmteverliezen van een gebouw: voorbeeld Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 19/78

20 Tabel 1: berekening van de warmteverliezen Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 20/78

21 4. De totale warmteverliezen per uur, per dag en per jaar 4.1 De normale graaddagen (GD) Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 21/78

22 Fig. 6: Normaal profiel van de dagelijkse gemiddelde buitentemperatuur (Brussel) Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 22/78

23 Fig. 7: Verloop van de normale graaddagen in functie van de binnentemperatuur 4.2 Totaal jaarverlies van een gebouw tijdens een normaal jaar Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 23/78

25 5. De binnentemperatuur in de te verwarmen ruimte: Welke waarden? Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 25/78

26 5.1 De binnentemperatuur bij convectieverwarming: de temperatuurcomponent "C" te wijten aan de stratificatie Fig. 8: Warmeluchtverwarming Profiel van de binnentemperatuur bij stratificatie. t C = 15 C Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 26/78

27 Fig. 9: Invloed van de stratificatie van de omgevingslucht op de wandverliezen van de hallen Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 27/78

28 5.2 De binnentemperatuur t j bij stralingsverwarming: de temperatuurcomponent "r" te wijten aan de straling Fig. 10: Stralingsverwarming: profiel van de binnentemperatuur Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 28/78

29 Fig. 11: Verwarming met heldere stralers. Percentage individuen dat stralingshinder ondervindt in functie van de r- component. Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 29/78

30 Fig. 12: Stralingsverwarming opsplitsing van de comforttemperatuur in de omgevingstemperatuur (t a) en r- component. n: ventilatievoud X e = (wandoppervlakte aan de straling blootgesteld)/(totale wandoppervlakte van de werkplaats) NB: t C = 15 C; t e = 0 C Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 30/78

31 5.3 Niet-homogene binnentemperatuur: voorbeeld Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 31/78

33 Fig. 13: Stralingsverwarming Schikking van de stralingspanelen. Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 33/78

35 6. De veranderlijke binnentemperatuur 6.1 Gemengd verwarmingsregime Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 35/78

36 Fig. 14: Gemengd verwarmingsregime: theorievoorbeeld Fig. 15: Gemengd verwarmingsregime: praktijkvoorbeeld Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 36/78

37 7. Dekking van de warmteverliezen van de gebouwen Fig. 16: Dekking van de warmteverliezen van een hal. Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 37/78

38 7.1 De gratis warmtebronnen Fig. 17: Gratis warmtetoevoer door zoninstraling. Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 38/78

39 7.2 De verwarmingsdrempeltemperatuur t s Fig. 18: Dekking van de warmteverliezen per dag tijdens een normaal jaar (t C = 15 C) Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 39/78

40 7.3 Maximum warmtetoevoer door de verwarmingsinstallatie Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 40/78

41 8. Energieverbruik: rendement van de verwarmingsinstallatie Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 41/78

42 Fig. 19: Verwarming van de werkplaats: Warmteflux 8.1 Traditionele gecentraliseerde verwarmingsinstallatie Fig. 20: Schema van een gecentraliseerde verwarmingsinstallatie Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 42/78

43 Fig. 21: Gecentraliseerde verwarmingsinstallatie: Warmteflux 8.2 Naar een decentralisatie van de warmteproductie Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 43/78

44 Fig. 22: Gasgestookte luchtverhitters: Warmteflux Fig. 23: Make-up air: Warmteflux Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 44/78

45 9. Technieken van de convectieverwarming 9.1 De productie van de warme lucht door de warmtewisseling: de luchtverhitter en de warmeluchtgenerator Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 45/78

46 Fig. 24: Luchtverhitter (aerotherm) Fig. 25: Gasgestookte luchtverhitter (aerotherm) Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 46/78

47 9.2 De productie van de warme lucht door vermenging met de verbrandingsproducten van het aardgas (make-up air) Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 47/78

48 Fig. 26: Schema: Make-up air Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 48/78

49 9.3 De distributie van de warme lucht Warmeluchtgenerator en destratificator Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 49/78

50 Fig. 27: Gasgestookte luchtverhitter: rondstuwen van warme lucht Fig. 28: Schikking van de luchtverhitters langs de wand van de hal Planzicht Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 50/78

51 Fig. 29: Stratificatiedoorbreking van de omgevingslucht. Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 51/78

52 10. Technieken van de stralingsverwarming 10.1 Warmteafgifte door straling van een stralingspaneel Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 52/78

53 Fig. 30: Specifieke emissiviteit van een stralingsoppervlak in functie van zijn oppervlaktetemperatuur. Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 53/78

54 10.2 Het stralingsrendement van een helder stralingspaneel 10.3 De perceptie van de straling door de vloeren en de wanden Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 54/78

55 Fig. 31: Stralingsemissie E(r) voor elke richting in de ruimte Fig. 32: Perceptie van de straling op vloerhoogte Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 55/78

56 Fig. 33: Profiel van de stralingsintensiteit voor heldere stralingspanelen (22,2 kw ophanghoogte 7,5 m) Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 56/78

57 Fig. 34: Voorbeeld van de schikking voor heldere stralingspanelen en profiel van de verdeling van de stralingsintensiteit. Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 57/78

58 10.4 De stralingspanelen verwarmd met een thermisch fluïdum Fig. 35: Stralingspaneel verwarmd met thermisch fluïdum Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 58/78

59 10.5 De gasgestookte donkere stralingsbuizen Fig. 36: Donker stralingspaneel: U-vormige stralingsbuis Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 59/78

62 Fig. 37: Het net van donkere stralingsbuizen Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 62/78

63 Fig. 38: Zelfverwarmende stralingslus met recirculatie 10.6 De gasgestookte heldere stralingspanelen Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 63/78

64 Fig. 39: Helder stralingspaneel Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 64/78

66 Fig. 40: Ophangingshoogte van de heldere stralingspanelen in functie van hun vermogen en hun inclinatie Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 66/78

67 11. Enkele referenties 11.1 Het belang van de gelocaliseerde stralingsverwarming. Het voorbeeld van een hal van de Koninklijke Vereniging der Belgische Gasvaklieden Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 67/78

68 Fig Voorbeelden van energiebesparing door heldere stralingspanelen in Duitsland Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 68/78

70 11.1 De mogelijkheden van de destratificatie: een metaalverwerkend bedrijf in de Luikse regio Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 70/78

71 Fig. 42: Vernieuwing verwarmingsinstallatie: Destratificatie Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 71/78

72 11.2 Straling of convectie? Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 72/78

74 12. Besluit Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 74/78

76 13. Notaties en eenheden Verwarming van grote ruimten Technisch dossier 23/06/2011 Page 76/78