INSTALLATIE VAN EEN AARDWARMTEWISSELAAR

Transcriptie

1 Om nline kennis te maken met de nieuwe versie 2016 van de Gids Duurzame Gebuwen, surft u naar: PRAKTISCHE HANDLEIDING VOOR DE DUURZAME BOUW EN RENOVATIE VAN KLEINE GEBOUWEN - - PRINCIPES INSTALLATIE VAN EEN AARDWARMTEWISSELAAR Gebruik maken van de thermische inertie van de aarde m de hygiënische lucht vr te verwarmen f af te kelen. BENADERING EN WERKING In sterk geïsleerde gebuwen is het warmteverlies van de hygiënische verluchting de pst die het grtste verbruik vertegenwrdigt. In een gebuw met K32 kan het verlies dr verluchting 50% van het energieverbruik bedragen. Na de islatie is het dus de ventilatie die met wrden aangepakt m het verbruik te ratinaliseren: bijvrbeeld dr de verse lucht vr te verwarmen via een aardwarmtewisselaar. Dit srt installatie wrdt vaak k aanbevlen m vr extra cmfrt te zrgen tijdens de zmer, want het biedt dan de mgelijkheid m de lucht af te kelen alvrens hem in het gebuw te stuwen. Het principe van een aardwarmtewisselaar werkt als vlgt: 's winters wrdt de verluchtingslucht dr een ingegraven leiding geverd. Tijdens die tcht zal de lucht pwarmen en z een energiebesparing mgelijk maken (in het vakjargn spreekt men van "puits canadien"). 's Zmers biedt dezelfde installatie de mgelijkheid m de hygiënische lucht te verfrissen (men spreekt van "puits prvençal"). De efficiëntie van een aardwarmtewisselaar, en dus het verkregen vrdeel, hangt af van de grtte (lengte, diameter van de leidingen), van de diepte van de ingraving, van de samenstelling van de grnd, van het traject, en van het gekzen materiaal vr de leidingen. Passieve huizen Heusden (Gent) BLZ 1 VAN 8 INSTALLATIE VAN EEN AARDWARMTEWISSELAAR FEBRUARI 2007 PRAKTISCHE HANDLEIDING VOOR DE DUURZAME BOUW EN RENOVATIE VAN KLEINE GEBOUWEN

2 DOELSTELLINGEN Minimaal Men met ervr zrgen dat de kwaliteit van de lucht niet verslechtert dr de drtcht dr de aardwarmtewisselaar. Men met daarvr een helling creëren van minstens 2% die uitlpt p een verlren put vr de evacuatie van de cndensatie. Aan de ingang meten er filters kmen tegen insecten en pllen, en het systeem met k waterdicht zijn. De lucht die wrdt pgevangen met van gede kwaliteit zijn. Men zal er dus de vrkeur aan geven m lucht te nemen achter in de tuin in plaats van vr het huis aan de straat bijvrbeeld. Aangeraden Men met trachten ervr te zrgen dat de aardwarmtewisselaar een efficiëntie van 80% heeft (de pwarming van de lucht in de aardwarmtewisselaar bedraagt 80% van het temperatuurverschil tussen de bdem en de buitenlucht), maar dit mag niet leiden tt buitensprig bijkmend ventilatrverbruik. KEUZE-ELEMENTEN TECHNISCHE ASPECTEN > De gecmbineerde hygiënische verluchtingsmethde Gezien het drukverlies dat wrdt verrzaakt dr de aardwarmtewisselaar kan dit enkel wrden gecmbineerd met een mechanisch systeem. Natuurlijke verluchting is hier dus uitgeslten. Men zal daarm een B-systeem meten installeren (mechanisch systeem en natuurlijke extractie) f een D-systeem (mechanische pulsie en extractie zie fiche ver de energie-efficiënte luchtverversingsystemen). Het eerste systeem wrdt nageneg nit gebruikt en het tweede heeft alleen zin indien het wrdt gecmbineerd met een warmterecuperatiesysteem p de nttrkken lucht. Als men een aardwarmtewisselaar wil, det men er dus ged aan m meteen een vlledig en perfrmant mechanisch verluchtingsysteem te installeren. > Bdemtype Omdat een aardwarmtewisselaar met zrgen vr thermische uitwisseling tussen de lucht en de grnd, zijn de thermische eigenschappen van de bdem belangrijk. Het geleidingsvermgen van de verschillende bdemsrten al naargelang hun vchtgehalte, wrdt hiernder beschreven. De efficiëntie van de aardwarmtewisselaar zal des te beter zijn indien het geleidingsvermgen van de bdem grter is. brn: scriptie van P.Hllmuller BLZ 2 VAN 8 INSTALLATIE VAN EEN AARDWARMTEWISSELAAR FEBRUARI 2007

3 > Drukverliezen Drukverlies ntstaat dr de wrijvingen tijdens de beweging van de lucht. Deze hangen af van de lengte, de krmming, het materiaal en de diameter van de leiding, en van de snelheid van de vleistf. Die drukverliezen met de ventilatr verwinnen m de lucht dr de aardwarmtewisselaar te jagen. Het spreekt vanzelf dat een aardwarmtewisselaar, m perfrmant te zijn, niet mag leiden tt een buitensprig verbruik van de ventilatr. De berekening van het drukverlies is ingewikkeld. Vr een huishudelijke tepassing met men rekening huden met de vlgende waarden: 150 mm 200 mm 250 mm 300 mm Debiet 200 m³/u 1,1Pa/m 0,25 Pa/m - - Debiet 400 m³/u 3,5 Pa/m 0,9 Pa/m 0,3 Pa/m 0,1 Pa/m Debiet 600 m³/u 8 Pa/m 1,9 Pa/m 0,6 Pa/m 0,25 Pa/m Debiet 800 m³/u 15 Pa/m 3 Pa/m 1 Pa/m 0,55 Pa/m Debiet 1000 m³/u 20 Pa/m 5 Pa/m 1,6 Pa/m 0,7 Pa/m Men zal prberen m vr het geheel van de aardwarmtewisselaar het drukverlies te beperken tt minder dan 100 Pa. Indien de thermische efficiëntie van de aardwarmtewisselaar 80% bedraagt (de te vullen lucht aan de uitgang van de aardwarmtewisselaar haalt 80% van het verschil tussen de temperatuur aan de ingang van de aardwarmtewisselaar en de temperatuur van de bdem), kan het meerverbruik van de ventilatren beperkt blijven tt ngeveer de helft van de thermische pbrengst van de aardwarmtewisselaar (uitgedrukt in primaire energie). MILIEU-ASPECTEN De energiewinst die mag wrden verwacht van een aardwarmtewisselaar hangt sterk af van de installatie. Ruw geschat kan men zeggen dat een efficiënte aardwarmtewisselaar (thermisch rendement van 80 % en drukverlies beperkt tt 100 Pa) een besparing mgelijk maakt van ngeveer 30 % p het verwarmen van de verse lucht, wanneer hij wrdt tegevegd aan een installatie met dubbele strm en warmterecuperatie. Dit vertegenwrdigt dus 5 tt 10 % van de glbale verwarmingsvraag. FINANCIËLE ASPECTEN De kst van een aardwarmtewisselaar varieert sterk al naargelang de manier waarp hij zal wrden geïnstalleerd: kan men prfiteren van aan de gang zijnde graafwerken? Is het een cmpleet systeem f een meer "ambachtelijke" mntage? Wat is de lengte en heveel leidingen zijn er? Welk is het verluchtingsdebiet? enz. Men met 3000 tt 4000 rekenen vr een vlledige installatie in een individuele wning. De te verwachten financiële besparing bedraagt enkele tientallen eur per jaar. De terugverdientijd is dus lang en aardwarmtewisselaars kunnen niet wrden beschuwd als financieel rendabel in een wning. MAATSCHAPPELIJKE EN CULTURELE ASPECTEN Dan is er de vraag van de kwaliteit van de lucht aan de ingang en de uitgang van de aardwarmtewisselaar. Het gaat er dus m, m z zuiver mgelijke lucht p te vangen. Daarnaast is de kans grt dat tijdens de zmer de warme en vchtige buitenlucht cndenseert in de "kele" aardwarmtewisselaar. Die cndensatie kan leiden tt bacteriële ntwikkeling. Het wetenschappelijk nderzek schiet ng te krt wat betreft de eventuele sanitaire gevlgen van dit systeem in een vchtig klimaat als dat van België. Enkele eenvudige vrzrgsmaatregelen meten dus wrden genmen : filters, afverhelling, kwaliteit van de vegen tussen de leidingelementen, pvang van het cndensaat, en een inspectieput. De BLZ 3 VAN 8 INSTALLATIE VAN EEN AARDWARMTEWISSELAAR FEBRUARI 2007

4 rubriek "in de praktijk" geeft de technische aanbevelingen m de beide delstellingen te bereiken. DE JUISTE KEUZE MAKEN > Een aardwarmtewisselaar, ja f neen? Een vrdeel is alvast dat de technieken van de aardwarmtewisselaar steeds meer verspreid raken en de ervaring leert dat het systeem een reële heveelheid extra energie plevert. Een aardwarmtewisselaar met echter wrden beschuwd als een aanvulling p een systeem met dubbele strm en warmterecuperatie. Maar hij kan dat systeem niet vervangen. Een warmterecuperatr p de verluchtingslucht biedt de mgelijkheid m 80% van de verlren energie dr verluchting te recupereren, wat veel meer is dan met een aardwarmtewisselaar. Wat de nadelen betreft, is er de kwaliteit van de lucht die wrdt gebruikt tijdens de zmer, indien niet alle vrzrgsmaatregelen zijn genmen. Ok is de ruimte in de stad z beperkt dat het meestal meilijk is m een efficiënte aardwarmtewisselaar te installeren (d.w.z. met een thermisch rendement van 80%). Bij wijze van cnclusie raadt men aan m een aardwarmtewisselaar te installeren, p vrwaarde dat het terrein vldende uitgestrekt is m hem perfrmant te maken, en dat, p het mment van de installatie, alle maatregelen wrden genmen met betrekking tt de gezndheid van de bewners. > Een aardwarmtewisselaar als keltebrn 's zmers? De aardwarmtewisselaar wrdt vaak vrgesteld als een "natuurlijke airc" vr tijdens de zmer. De Fransen hebben het ver een "Puits prvençal" (Prvençaalse put). De hygiënische lucht wrdt er inderdaad mee verfrist vrdat hij de wning binnendringt. De vrdelen van die tepassing zijn echter beperkt. De luchtdebieten waarver het gaat zijn gering en k het afkelvermgen. Bvendien zal men pas echt kunnen prfiteren van die afkeling als men de ramen geslten hudt. Anders dreigt de verse lucht die dr het verluchtingsysteem wrdt aangeverd, nmiddellijk uit de wning te strmen, znder eerst vr afkeling te kunnen zrgen. De ndzaak m de ramen geslten te huden bij mi weer is strijdig met de "nrmale" gang van zaken in een wning. En het behud van een mechanisch verluchtingsysteem bij mi weer brengt een niet te verwaarlzen elektrisch energieverbruik mee, dat kan wrden vermeden dr de vensters pen te zetten. In wningen met men dus intensief gaan verluchten s nachts, en zrgen vr een gede thermische inertie en een degelijke znwering m het cmfrt tijdens de zmer te garanderen. Maar in de tertiaire sectr, bijvrbeeld in kantren, zijn de debieten vr hygiënische verluchting vaak veel grter, en de gevels zijn dikwijls luchtdicht. Een aardwarmtewisselaar kan in dat geval nuttig zijn indien er als aanvulling p de kudestrategie het, net zals in een wning, mgelijk is m s nachts de vensters te penen, er gebruik kan wrden gemaakt van een gede znwering en er vr veel thermische inertie is gezrgd. IN DE PRAKTIJK Er meten maatregelen wrden genmen tijdens de verschillende ntwikkelings- en uitveringsfasen van het prject: SCHETS Wil men een aardwarmtewisselaar verwegen, dan met eerst wrden nagegaan f de ndige vrwaarden zijn vervuld m dit tt een verstandige keuze te maken: Er met een mechanische verluchting met dubbele strming geïnstalleerd kunnen wrden. In het geval van een renvatie kan dat vrij ingewikkeld blijken. Het terrein met vldende uitgestrekt zijn: er meten leidingen van 15 tt 20 meter geplaatst kunnen wrden, indien mgelijk naast en niet nder het gebuw (is minder efficiënt). BLZ 4 VAN 8 INSTALLATIE VAN EEN AARDWARMTEWISSELAAR FEBRUARI 2007

5 VOOR-PROJECT > De aardwarmtewisselaar dimensineren Om een rendement van thermische uitwisseling van ngeveer 80 % te bereiken, kan men zich baseren p de vlgende tabel: Debiet per leiding [m³/h] 100 mm 150 mm 200 mm ,6 11,7 13,3 250 mm 300 mm ,3 12,7 14,3 15,9 17, ,1 15,1 17, ,7 15,9 17,7 20, ,1 16, , ,7 16,9 19,8 22, ,7 20,2 23, , , ,5 21,5 25, ,6 21,8 25,8 Ndige lengte (in meter) van de leiding vr een thermische uitwisseling van 80 % Om bijvrbeeld 300 m³/u verse lucht te leveren aan een huis, kan men pteren vr een leiding van 15 m en 200 mm diameter, f vr 2 leidingen van 12 m en 150 mm diameter, die elk 150 m³/u aanveren. Het aantal leidingen zal afhangen van de beschikbare plaats. Lange leidingen met bchten meten wrden vermeden, en er kan beter wrden gekzen vr verschillende rechte leidingen. > Diepte van de ingraving Om de invled van de mgeving p de temperatuur van de grnd en dus van de aardwarmtewisselaar te beperken met men de leidingen z diep mgelijk ingraven. Er wrdt een diepte aangeraden van 2 tt 4 m. > Uitzetten van het tracé Om het drukverlies te beperken: Vermijd bchten in de aardwarmtewisselaar. Geef de vrkeur aan meer leidingen met een beperkte lengte, in plaats van een klein aantal langere leidingen. Het drukverlies stijgt evenredig met de lengte van de leidingen, maar daalt expnentieel met hun aantal. Om bijvrbeeld 400 m³/u te behalen met een rendement van 80 % kan men beter werken met 2 leidingen van 16 m, diameter 200 mm, dan met een leiding van 18 m, diameter 200 mm. Er zal minder drukverlies zijn. Geef de vrkeur aan brede leidingen, die afznderlijk thermisch minder efficiënt zijn, p het gevaar af er meer te installeren, in plaats van te kiezen vr een smalle leiding. Een grtere drsnede van de buis det het drukverlies zeer snel afnemen, terwijl een vermeerdering van het aantal leidingen die parallel wrden geplaatst het drukverlies niet wijzigt. Om bijvrbeeld 400 m³/u te behalen dr middel van een aardwarmtewisselaar van 17,5 m kan men beter werken met 2 leidingen van 300 mm dan met een van 250 mm m hetzelfde thermisch rendement te bereiken. In het ntwerp van de dubbele-strminstallatie met rekening wrden gehuden met het nrechtstreeks drukverlies dr de aardwarmtewisselaar. BLZ 5 VAN 8 INSTALLATIE VAN EEN AARDWARMTEWISSELAAR FEBRUARI 2007

6 UITVOERINGSPROJECT, DOSSIER VOOR DE BOUWVERGUNNING Om de luchtkwaliteit te garanderen aan de ingang van de aardwarmtewisselaar: Vermijd m de luchtinlaat te plaatsen dichtbij een brn van vervuiling f bij een brn van naangename geuren (straat, vuilnislkaal, parkeerruimte, enz.). De verluchtingsnrmen vr wningen leggen p dit mment geen veiligheidsafstand p ten aanzien van eventuele brnnen van vervuiling. Als richtsner willen we melden dat vr luchtbehandelinginstallaties de nrm EN bepaalt dat luchtinlaten zuden meten wrden geplaatst p minstens 8 m van deze brnnen van vervuiling en p 3 meter bven de grnd. Het spreekt vanzelf dat deze laatste vereiste maar meilijk kan wrden tegepast p aardwarmtewisselaars. Beschut de luchtinlaat tegen regen en sneeuw met een kleppenrster bijvrbeeld. Plaats aan de ingang van de aardwarmtewisselaar een filter (klasse G4) m het binnendringen van stf en pllen te vermijden. Plaats een rster tegen van knaagdieren en insecten, idealiter bestaande uit repen van maximum 0,5 mm dik met mazen van max. 5 mm (zie cd-rm Energie+, uitgegeven dr het Waalse Gewest) Plaats de luchtinlaat p ngeveer 80 cm bven de grnd. Vrbeeld van luchtinlaat en filter Brn: technische dcumentatie Terra-Air-hme Om de kwaliteit van de lucht te garanderen aan de uitlaat van de aardwarmtewisselaar zijn de vlgende zaken vereist: Een helling van minstens 2 % p het geheel van de leiding, idealiter in de richting van de luchtafver, m te garanderen dat het cndensatiewater naar een cndensatieverzamelpunt in de kelder afvleit. Men met dus geringde leidingen vermijden mdat het water tussen de ringen kan blijven staan. Indien het verzamelen van de cndensvleistf niet gebeurt in de kelder, dan zal er een infiltratieput meten wrden geïnstalleerd nderaan de helling, en p deze plaats zal er een cntrleluikje meten wrden aangebracht. Een leiding met bacteriënddend ppervlak. Leidingen in PVC zijn interessant, niettegenstaande PVC een aanzienlijke milieukst heeft. Het is beter te kiezen vr leidingen in plyprpyleen. Een perfecte dichtheid van de ingegraven leidingen. Buizen in betn f in gres zijn dus te vermijden, ndanks hun interessante thermische eigenschappen. BLZ 6 VAN 8 INSTALLATIE VAN EEN AARDWARMTEWISSELAAR FEBRUARI 2007

7 Schema van het principe van een aardwarmtewisselaar Een efficiënte aardwarmtewisselaar met minstens ingegraven zijn p 1,8 m, met een ruimte van 2 m tussen de parallelle leidingen. TOEZICHT OP DE WERKZAAMHEDEN Om de ksten te beperken met het graafwerk vr de aardwarmtewisselaar p hetzelfde mment gebeuren als de fundering (beschikbaarheid van machines p de werf). De aardwarmtewisselaar met na installatie wrden beschermd zdat hij niet vuil kan wrden tijdens de verdere werken p de werf. Men met erp letten dat de helling van de aardwarmtewisselaar crrect is. Die helling met cnstant zijn m elk risic p stagnatie van het water te vermijden. ONDERHOUD Een regelmatig nderhud van de filters m de 3 f 6 maanden zal de luchtkwaliteit verbeteren en het energieverlies beperken. Er wrdt aangeraden m regelmatig de netheid van de ingegraven leiding te cntrleren dr het inspectieluik. AANVULLENDE INFORMATIE ANDERE AANDACHTSPUNTEN Hier vlgt een lijst met fiches die handelen ver kudestrategie f verluchting en luchtkwaliteit: ENE03 Een kudestrategie ntwikkelen ENE07 Zrgen vr intensieve luchtverversing ENE08 Thermische inertie ENE10 Een gede luchtdichtheid van de gebuwschil verzekeren ENE13 De juiste znwering ENE23 Energie-efficiënte luchtverversingsystemen CSS07 Een gede luchtkwaliteit verzekeren BLZ 7 VAN 8 INSTALLATIE VAN EEN AARDWARMTEWISSELAAR FEBRUARI 2007

8 BIBLIOGRAFIE Technische infrmatie ver aardwarmtewisselaars en verluchting: M. De Paepe, Bdem-lucht warmtewisselaars: de vrijheidsgraden bij ntwerp, 2 e Benelux Passiefhuis Sympsium P. Hllmuller, Utilisatin des échangeurs air/sl pur le chauffage et le rafraîchissement des bâtiments, Universiteit van Genève, Scriptie nr. 3357, Architecture et Climat, cd-rm Energie+ versie 5, Ministerie van het Waalse Gewest, BLZ 8 VAN 8 INSTALLATIE VAN EEN AARDWARMTEWISSELAAR FEBRUARI 2007