Sanitair warm water: beslissingselementen bij de keuze van het systeem Ivan Verhaert (Kenniscentrum Energie)

Transcriptie

1 Sanitair warm water: beslissingselementen bij de keuze van het systeem Ivan Verhaert (Kenniscentrum Energie)

2 Motivatie Relatief belang van sanitair warm water (SWW) stijgt in totale energievraag in gebouwen Bron bron: Teus van Eck, (VVM), nummer 3, mei

3 De SWW-installatie Wat houdt dit in? Productie Distributie Eindgebruik (type tappunt) 3

4 De SWW-installatie Productie en distributie van SWW: selectie en dimensionering -TETRA In functie van het eindgebruik (eisenpakket) Hoe beoordeel ik een SWW-installatie? Welke impact heb ik hierop?

5 Eisenpakket: Comfort Temperatuur van het SWW aan het tappunt Toepassing NBN 345 ISSO Handen wassen 35 C 40 C Douche / Bad 40 C 37 C Vaat: hand 55 C 50 C

6 Eisenpakket: Comfort Wachttijd (tijd tot minimale T C voor nuttig energie bereikt) Toepassing Lavabo Douche Bad Gootsteen ISSO 20s 40s 40s 30s

7 Eisenpakket: Vraag Ogenblikkelijke debieten per tappunt C Toepassing NBN 345 Productinfo Lavabo 5 < 6 Douche Bad < 30 Gootsteen 3,3 9

8 Eisenpakket: Vraag Volume per tappunt Toepassing Volume (L) Energie (Ecodesign) Klein 1-5 L 105 Wh Douche 40 L Wh Bad 105 L Wh Volume per persoon per dag C (EcoDesign) In EPB ~beschermd volume

9 Eisenpakket: Water Kwaliteit van het water SWW: drinkbaar water Hardheid (<60-65 C): kalkvorming Legionella (BBT >60 C) Water Kost

10 Eisenpakket: Energiekost Energiedrager Energiebehoefte P Bruto prod. distr. P TH Pbruto bruto warmtebehoefte (kw) ηprod productierendement (%) ηdistr distributierendement (%) Pth netto warmtebehoefte (kw)

11 Eisenpakket: Energiekost P TH V..c w. T warm T koud Pth netto warmtebehoefte (kw) volumedebiet (l/s) ρ V cw dichtheid water (kg/l) soortelijke warmte (kj/kg.k) Twarm temperatuur tappunt (warm) (K) Tkoud koud-watertemperatuur (K)

12 Eisenpakket: Overzicht HOE BEOORDEEL IK EEN SWW-installatie? Comfort Wachttijd Temperatuur Vraag Debiet/Vermogen Volume/Energie Rendement Installatiekost Functionele eisen Kosten

13 Eisenpakket: Besluit Kennis over het eisenpakket voor de SWW-installatie vormt de basis voor: Keuze van het geschikte SWW concept (zie verder) De correcte dimensionering van de installatie Anderzijds onvoldoende (éénduidige) kennis over deze eisen in het bijzonder de SWW-vraag. (IWT-TETRA )

14 Welke impact heb ik?

15 Welke impact heb ik? 1) Locatie van de tappunten distributierendement

16 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 10m DN12 STAP 1: water in leiding is koud Dat water wordt eerst afgetapt en gaat verloren. Volume = leidinglengte x doorsnede = 1,13 Liter

17 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 20m DN12 Waterverlies Volume = leidinglengte x doorsnede = 2,26 Liter

18 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 20m DN15 Waterverlies Volume = leidinglengte x doorsnede = 3,53 Liter

19 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 10m DN12 9 l/min STAP 2: Naast water ook comfortverlies -> wachttijd (door distributie) Volume Wachttijd = = 8,2 sec debiet

20 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 5 minuten 9 l/min STAP 3: NUTTIGE ENERGIE = DEBIET x tijd x c x(tw-tk) c = soortelijke warmte water (kj/liter.k) T = temperatuur (warm of koud)

21 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 5 minuten 9 l/min STAP 3: NUTTIGE ENERGIE = DEBIET x tijd x c x(tw-tk) 9l/min x 5 min x 4,18kJ/L C x (38 C-10 C) = 5267 kj = 1463 Wh

22 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 5 minuten 9 l/min STAP 4: Energieverlies door transmissie Q = k x L x (Tw Truimte) Q = warmtevraag (W) k = transmissiecoëfficient per lopende meter (W/ C.lm) L = leidinglengte T = temperatuur

23 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 5 minuten 9 l/min STAP 4: Energieverlies door transmissie Q = k x L x (Tw Truimte) Geen isolatie: 0,85 W/m.K x 10m x 40K =340W 2 cm isolatie: 0,16 W/m.K x 10m x 40K =64W

24 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 5 minuten 9 l/min STAP 4: Energieverlies door transmissie E Q = Q x tijd Geen isolatie: 340W x 300s = 102 kj = 28,3 Wh (2%) 2 cm isolatie: 64W x 300s = 19,2 kj = 5,3 Wh (0,4%)

25 Bemerking Isolatie van aftapleidingen (niet circulatie!) Trage afkoeling van stilstaande water Risico van legionella Groei tussen (25)30-50(55) C Studie TU Delft verblijftijd gehalveerd zonder isolatie Beter isolatie koud waterleiding!?

26 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 5 minuten 9 l/min STAP 4: Energieverlies door waterverlies E Q,verlies = V x c x (Tw-Tk) E Q,verlies = energie-inhoud verloren volume water V = volume (Liter) c = soortelijke warmte water (kj/liter.k) T = temperatuur (warm of koud)

27 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 5 minuten 9 l/min STAP 4: Energieverlies door waterverlies E Q,verlies = V x c x (Tw-Tk) E Q,verlies = 1,13 L x 4,18 kj/l. C x (38 C 10 C) = 132 kj = 36,7 Wh (2,5%)

28 Rekenvoorbeeld U neemt s morgens een douche. bvb 5 minuten 9 l/min STAP 4: Energieverlies door waterverlies E Q,verlies = V x c x (Tw-Tk) E Q,verlies = 2,26 L x 4,18 kj/l. C x (38 C 10 C) = 264 kj = 73,4 Wh (5%)

29 Rekenvoorbeeld 9 l/min bvb 5 minuten LITER DN12 DN15 DN18 5m 0,6 0,9 1,3 10m 1,1 1,8 2,5 25m 2,8 4,4 6,4 Wachtijd (s) DN12 DN15 DN18 5m 3,8 5,9 8,5 10m 7,5 11,8 17,0 25m 18,8 29,4 42,4

30 Rekenvoorbeeld 9 l/min bvb 5 minuten Energie(kJ) DN12 DN15 DN18 5m 71,4 111,5 160,5 10m 142,8 222,9 320,9 25m 356,9 557,3 802,3 Energie(%) DN12 DN15 DN18 5m 98,8% 98,1% 97,2% 10m 97,5% 96,2% 94,6% 25m 94,1% 91,0% 87,6%

31 Rekenvoorbeeld 4 l/min bvb 2 minuten Wachttijd(s) DN12 DN15 DN18 5m 8,5 13,2 19,1 10m 17,0 26,5 38,2 25m 42,4 66,2 95,4 Energie(%) DN12 DN15 DN18 5m 93,4% 90,0% 86,3% 10m 87,6% 81,9% 75,8% 25m 73,8% 64,4% 55,7%

32 Invloed afstand in EPB 32

33 Wanneer interessanter om lokaal bvb. elek.boiler te voorzien indien afstand te lang? Lokale elektrische boiler (75% prod.rend EPB) (30% primair rendement EPB) (conversiefactor el.) Centrale SWW-productie Geiser: 50% (EPB) Of andere: Warmtepompboiler:ca % x40%=> 56-58% Zonneboiler (dekkingsgraad 0,5):bvb 150%=>60% 33

34 Geiser (30/50) WPboiler (30/57) Vereenvoudigde vergelijking in EPB 34

35 Welke impact heb ik? 1) Locatie van de tappunten Afstand(volume van de leiding) Waterverlies Comfort Distributierendement

36 Welke impact heb ik? 2) Keuze van distributie Oplossing voor ver gelegen punten? Waterverlies Comfort Distributierendement Circulatieleiding

37 Distributiesystemen Er zijn drie grote groepen distributiesystemen: Waaier Boom-tak structuur Circulatieleiding

38 Distributiesystemen Er zijn drie grote groepen distributiesystemen: Circulatieleiding Permanent warmteverlies (afh.totale lengte en isolatie) Pompvermogen: continu elek.verbruik

39 Distributiesystemen CASESTUDIE: huis met douche en aanrecht (twee verschillende architecten) GD VV

40 Distributiesystemen CASESTUDIE: huis met douche en aanrecht (klein verbruik: tapprofiel) 35 Tapprofiel (kw) Tapprofiel (kw) :00:00 13:12:00 14:24:00 15:36:00 16:48:00 18:00:00 19:12:00 20:24:00 21:36:00 22:48:00 0:00:00

41 Distributiesystemen CASESTUDIE: huis met douche en aanrecht: voor elke oplossing 3 verschillende distributiesystemen Waaier

42 Distributiesystemen CASESTUDIE: huis met douche en aanrecht: voor elke oplossing 3 verschillende distributiesystemen Boom-tak

43 Distributiesystemen CASESTUDIE: huis met douche en aanrecht: voor elke oplossing 3 verschillende distributiesystemen Circulatie

44 Distributiesystemen CASESTUDIE: 96,24 86,70 Rendement (%) 97,03 89,98 74,38 47,07 Boom-GD Boom-VV Waaier-GD Waaier-VV Circulatie-GD Circulatie-VV

45 Distributiesystemen CASESTUDIE: (circulatieleiding) Rendement (%) 72,43 78,04 44,48 52,20 GD-Continu GD-Avondklok VV-Continu VV-Avondklok

46 Distributiesystemen CASESTUDIE: (circulatieleiding) Comfort (wachttijd) Boomstructuur: 80s (GD) 92,5% 220s (VV) 80 % Waaier Circulatieleiding 15s (GD en VV) 98%

47 Distributiesystemen CASESTUDIE: ééngezinswoning Besluit: Circulatieleiding is de energieprijs voor comfort bij een slecht ontwerp! Altijd slecht? NEEN -> collectieve systemen is het nodig

48 Welke impact heb ik? 2) Keuze centrale vs lokale productie Circulatieleiding? Rendement afhankelijk Van het transmissieverlies t.ov. de nuttige energie

49 Welke impact heb ik? 2) Keuze centrale vs lokale productie Circulatieleiding? Rendement afhankelijk Van de totale lengte tot de totale tapfrequentie en -hoeveelheid.

50 Rekenvoorbeeld Bvb. 55 appartementen totale circ.lengte = 150m DN 65, 3 cm isolatie (9 cm) Permanent verlies = 4,05 kw Jaarbasis = kwh/jaar ( a rato 100 L 60 C/gezin) Verbruik = ca 320 kwh/app => kwh Rendement => 33%

51 Rekenvoorbeeld Bvb. 55 appartementen totale circ.lengte = 150m DN 65, 5 cm isolatie (15 cm) Permanent verlies = 1,687 kw Jaarbasis = kwh/jaar Verbruik = ca 320 kwh/app => kwh Rendement => 54%

52 Welke impact heb ik? 2) Circulatieleiding? Klassieke (SWW en CV gescheiden) Nadeel: - rendement - extra pompenergie - Gevaar voor legionella (dode punten) - Extra leidingwerk

53 Welke impact heb ik? 2) Circulatieleiding? Satelietwerking (combi-lus) Voordeel: - rendement (betere benutting) - extra pompenergie - Distributie technisch water (legionella) - Minder leidingwerk

54 Rekenvoorbeeld Bvb. 55 appartementen totale circ.lengte = 150m DN 150, 5 cm isolatie (18 cm) (+100 W per unit) Permanent verlies = 2,902+5,5 kw Jaarbasis = kwh/jaar Verbruik SWW= ca kwh Verbruik CV = bvb kwh Rendement => 93% - 82% (zonder pomp, regelgedrag)

55 Welke impact heb ik? 3) Keuze centrale vs lokale productie Centraal vs lokaal Energetisch (volgt) Distributie (-) Productie (+) Inpassing hernieuwbaar (+) Kostprijs Veiligheid (gas, legionella)

56 Welke impact heb ik? 3) Keuze centrale vs lokale productie Haalbaarheid Afhankelijk van leidinglengte en isolatie, type distributie

57 Welke impact heb ik? 4) Keuze productie / informeren productie klassiek: doorstromer vs boiler (dimensionering BB) Alternatieven EENGEZINSWONING Warmtepompboiler (alternatief elek.boiler) Zonneboiler (locatie / dak) COLLECTIEF WKK Zonneboiler Gasabsorptiewarmtepomp (grondgekoppeld)

58 Evaluatie volgens voorbereidende studie EcoDesign (voor klein gezin <100 C) Bron: (2007) (Taks 6)

59 Evaluatie volgens voorbereidende studie EcoDesign (voor gezin <200 C) Bron: (2007) (Taks 6)

60 Besluit SWW beoordeel je op waterverbruik, comfort en energie Energieverlies is vooral te wijten aan waterverlies, afh tapfrequentie De plaats/lengte van de tappunten tov productie kan je NIET meer compenseren door distributiesysteem (= lapmiddel). Voor collectieve systemen bieden combi-lus systemen het meeste potentieel. (legionella/ distributierendement )(ondanks mss huidige onderwaardering in EPB) Overweeg alternatieve productie en verhinder de implementatie niet door het ontwerp 60

61 Verder? Belangrijk aandachtspunt bij al deze systemen is een correcte dimensionering => impact op kostprijs/werking -> afhankelijk systeem & gebruiker ENQUETE: -> volgende presentatie 61

62 Contact Ivan Verhaert 014/