OPLEIDING DUURZAAM GEBOUW: PASSIEF EN (ZEER) LAGE ENERGIE

Transcriptie

1 OPLEIDING DUURZAAM GEBOUW: PASSIEF EN (ZEER) LAGE ENERGIE Dag 3.2 Systemen - Theoretische begrippen Verwarming & SWW HERFST 2015 Op basis van de presentatie van MK engineering Stéphane BARBIER Pulsis sprl info@pulsis.be

2 2 DOELSTELLING(EN) VAN DE PRESENTATIE De warmtebehoeften voor de verwarming en het sanitaire warme water identificeren De impact van de keuze van het warmteproductiesysteem op de certificatiecriteria (d.w.z. de primaire energie) ramen De uitdagingen van de systemen voor de verdeling en de afgifte van de warmte integreren Rekening houden met de impact van het SWW-verbruik

3 3 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING SANITAIR WARM WATER (SWW)

4 4 INLEIDING HET VOORKOMEN VAN DE BEHOEFTEN Voorbeeld voor residentiële gebouwen (100 m² passief): [kwh/maand] [kwh/mois] Januari Janvier Februari Février Maart Mars April Avril Mei Mai Juin Juni Juillet Juli Augustus Août Septembre Oktober Octobre Novembre December Décembre September November Verwarmingsbehoeften Besoin de chauffage Besoin SWW-behoeften en ECS N Verwarmingsbehoeften: alleen tijdens de koudste maanden N SWW-behoeften: het hele jaar door!

5 Vermogen in kw 5 INLEIDING RELATIEF VERMOGEN Voorbeeld voor residentiële gebouwen (100 m² referentieenergieoppervlakte passief): N Verwarmingsvermogen: Passief: 1 tot 3 kw (± 10 tot 30 W/m²) ZLE: 2 tot 4 kw (± 20 tot 40 W/m²) EPB: 4 tot 6 kw (± 40 tot 60 W/m²) Bestaand: 8 tot 15 kw (± 80 tot 150 W/m²) N SWW-vermogen: Ogenblikkelijk: 24 kw!!! Accumulatie: 4 tot 24 kw, volgens de inhoud van het opslagreservoir de eventuele centralisering bij collectieve huisvesting (uitzettingseffect) Volume in liter Bron: Energie +

6 Temperatuur van verwarmingswater 6 INLEIDING WERKINGSTEMPERATUUR Verwarming: belang van lagetemperatuurwerking N Komt het rendement ten goede N Werking met glijdende verwarmingscurve Buitentemperatuur Bron : Energie + SWW: noodzaak met hoge temperatuur te werken N Aftaptemperatuur van het SWW = +/- 45 C N Maar bestrijding van legionellose (zie verderop) verwarming tot C en verdeling bij 60 C

7 7 INLEIDING RELATIEVE ENERGIE EPB [kwh/jaar.m²] Passief [kwh/jaar.m²] Verwarming SWW Verwarming SWW Residentieel: Bron : Matrciel N EPB-oplossing: N Passiefoplossing: de verwarmingsbehoeften overheersen zonder specifieke maatregelen zijn het de SWW-behoeften die overheersen

8 8 INLEIDING CONCLUSIE Verwarming en SWW bij ZLE en passief: 1. Grote verschillen met betrekking tot: het voorkomen van de behoeften de vereiste relatieve vermogens de werkingstemperatuur 2. Verdeling van de energiebehoeften (verwarming en SWW) verschilt sterk t.o.v. de verdeling bij traditionele ontwerpen Bij het analyseren van de keuze van een warmteproductiesysteem moet rekening worden gehouden met deze specifieke kenmerken

9 9 INLEIDING VRAGEN/ ANTWOORDEN / DEBATTEN?

10 10 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING SANITAIR WARM WATER (SWW)

11 11 VERWARMING INLEIDING Van nettobehoeften naar primaire energie Verliezen Warmtebehoeften Praktische oefening PRODUCTIE VERDELING AFGIFTE REGELING PRIMAIRE ENERGIE

12 12 VERWARMING INLEIDING Nettobehoeften naar primaire energie Transmissieverliezen Verliezen door opzettelijke ventilatie Opleiding Systemen: Verwarming & SWW = - - = + = - + = + = 3. Verliezen door in-/exfiltratie 4. Totale verliezen van de gebouwschil 5. Toevoer door zoninstraling 6. Interne warmtetoevoer 7. Netto-energiebehoeften voor de verwarming 8. Verliezen van het systeem 9. Bruto-energiebehoeften voor de verwarming 10. Eventuele thermische zonne-energie 11. Productieverliezen 12. Eindverbruik voor de verwarming 13. Omzettingsverliezen 14. Primaire-energieverbruik voor de verwarming Bron : formation PEB Wallonie Bron: Guide PEB RW 3.2

13 13 VERWARMING INLEIDING Verliezen Verwarmingsvermogen: op basis van de berekening van de genormaliseerde verliezen N NBN B & NBN EN Opgelet EPB: berekeningen voorleggen! N Volgens PHPP? NEE! niet genormaliseerd, een enkele zone, zonder herinschakeling, rekening houden met de externe toevoer, enz. indicatieve waarde Orde van grootte: N 2008 EPB-gebouw: N ZLE-gebouw: N Passiefgebouw: van 60 tot 80 W/m² van 20 tot 40 W/m² van 10 tot 30 W/m²

14 14 VERWARMING INLEIDING Warmtebehoeften Warmtebehoeften N Berekening volgens PHPP Elektriciteit Ventilatie Sanitair warm water Verwarming Passiefgebouw Bron: PMP Orde van grootte: N 2008 EPB-gebouw: N ZLE-gebouw: N Passiefgebouw: ± kwh/jaar.m² max. 30 kwh/jaar.m² max. 15 kwh/jaar.m²

15 15 VERWARMING INLEIDING Praktische oefening 169 Becommentarieerde oefening: vereenvoudigde berekening van de verliezen van een lokaal (type slaapkamer) volgens de NBN EN Becommentarieerde vergelijkende analyse met PHPP-resultaat: N Verliesvermogens N Warmtebehoeften Collectieve-huisvestingsproject in Brussel woning nr. 4 N Woonoppervlakte: 128 m² N NVB: 13 kwh/jaar.m²

16 16 VERWARMING INLEIDING Praktische oefening Berekening van de verliezen van een lokaal volgens de NBN EN LOCAL PAROIS DÉPERDITIVES LONG LARG S NETTE U fact f k Q t (W) Chambre 1 Fenêtre- passive provisoire Liv (apparts+port) 2,7 0,85 1,00 64 Mur EXT- Mext-01-faç enduit 6,2 0,15 1,00 26 Toit EXT- T-01 (toit princip +7) 10,5 0,053 1,00 16 Plancher c/ PARTIE adjac du même BÂT - PL-02 10,5 0,83 0,30 73 total Qt T int 20 T ext Pulsion air hygiénique Q Puls T int T pul Qv (W) 0,34 x Qp x (T int-t pul) ,2 33 Alim avec air transféré Q Alim T T int T tran Qv (W) 0,34 x Qt x (T int-t pul) Surface nette local = 8,8 m² Hauteur nette local = 2,5 m n 50 = 0,6 Ouvertures exposées= Une ouvert e= 0,01 e= 1,2 Infiltration non contrôlée Volume T int T ext Qv (W) 0,34 x (2 x V x n50 x e x e ) x (T int-t ext) Correction temp du local normale f DT = 1 Facteur de relance f RH = 11 (W/m²) (W) DEPERDITIONS TOTALES = (Qt + Qv) x f DT + A x f RH 35,5 312 N Verliezen: 312 W, d.w.z. 35,5 W/m² N Totaal vermogen woning: W DEPERDITIONS TOTALES : 36,26 W/m² 129 m² 4.685

17 17 VERWARMING INLEIDING Praktische oefening Becommentarieerde vergelijkende analyse met PHPP-resultaat: N Weersomstandigheden: 2 situaties bij -3 C of 0 C Conception passive P U I S S A N C E D E C H A U F F A G E Projet: Liv_Logement 04 Type de bâtiment/usage: xxx Localisation: xxx Surface de référence énergétique A RE: 127,8 m² Climat (puissance de chauffage): B - Brussels IWEC Température intérieure: 20 Température de calcul Rayonnement: nord est sud ouest horizontal Conditions météo 1: -3,1 C W/m² Conditions météo 2: 0,0 C W/m² Température du sol pour le calcul 9,6 C Surface Valeur U Facteur Diff. de.temp. 1 Diff. de temp. 2 P T 1 P T 2 Parois du bâtiment Zone de température m² W/(m²K) toujours 1 (sauf "X") K K W W 1. Paroi en contact avec l'ai A 73,2 * 0,153 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 259 ou Paroi en contact avec le s B * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou 3. Toiture/plancher en contac A 153,4 * 0,078 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 276 ou Dalle sur sol B * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou 5. A * * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = ou 6. A * * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = ou 7. Parois avec "Hall-Escalier X 19,0 * 0,586 * 0,19 * 23,1 ou 20,0 = 49 ou Fenêtre A 31,4 * 0,816 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 592 ou Porte extérieure A * * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = ou 10. Pont thermique ext. (long./m) A 60,8 * 0,077 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 109 ou Pont thermique péri. (long./m) P * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou 12. Pont thermique sol (long./m) B * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou 13. Haus/Wohnungstrennwand I 30,7 * 0,668 * 1,00 * 3,0 ou 3,0 = 61 ou 61 Puissance conductive P T - Total = 1345 ou 1172

18 18 VERWARMING INLEIDING Praktische oefening Becommentarieerde vergelijkende analyse met PHPP-resultaat: N Ventilatieverlies en totaal warmteverlies SRE Hauteur sous plafond Système de ventilation: m² m m³ Volume d'air effectif V L 127,8 * 2,50 = 320 h EWÜ 1 h EWÜ 2 Rendement de l'échangeur (hors géothermie): h WRG 76% Rendement de l'échangeur géothermique 0% Récup. de chaleur échangeur géotherm.: 0% ou 0% n L,Rest (puissance de chauf.) n L,Anlage F WRG F WRG 1/h 1/h 1/h 1/h Renouvellement d'air de référence n L 0, ,354 *(1-0,76 ou 0,76 ) = 0,148 ou 0,148 Puissance aéraulique P L VL nl nl cair Diff. de temp. 1 Diff. de temp. 2 P L 1 P L 2 m³ 1/h 1/h Wh/(m³K) K K W W 319,5 * 0,148 ou 0,148 * 0,33 * 23,1 ou 20,0 = 361 ou 312 P V 1 P V 2 Total puissance de chauffage P V W W P T + P L = 1706 ou 1484

19 19 VERWARMING INLEIDING Praktische oefening Becommentarieerde vergelijkende analyse met PHPP-resultaat: N Inachtneming van de interne en externe toevoer P T + P L = 1706 ou 1484 Orientation Surface Facteur solaire Facteur de réduction Rayonnement 1 Rayonnement 2 P S 1 P S 2 (valeur g) des surfaces m² (rayonnement perp.) (voir feuille "Fenêtre") W/m² W/m² W W 1. nord 14,9 * 0,6 * 0,5 * 21 ou 5 = 88 ou est 16,5 * 0,6 * 0,5 * 60 ou 5 = 287 ou sud 0,0 * 0,0 * 0,4 * 90 ou 5 = 0 ou 0 4. ouest 0,0 * 0,0 * 0,4 * 40 ou 5 = 0 ou 0 5. horizontal 0,0 * 0,0 * 0,4 * 50 ou 10 = 0 ou 0 Puissance des gains solaires P S Total = 374 ou 45 Puissance spécifique A EB P I 1 P I 2 Puissance des apports internes P I W/m² m² W W 1,6 * 128 = 204 ou 204 P G 1 P G 2 Apports de chaleur P G W W P S + P I = 579 ou 250 P V - P G = 1128 ou 1234 Puissance de chauffage P H = 1234 W

20 20 VERWARMING INLEIDING Praktische oefening Becommentarieerde vergelijkende analyse met PHPP-resultaat: N Validatie van de mogelijkheid te verwarmen via de ventilatie Puissance de chauffage spécifique à la surface habitable P H / A EB = 9,7 W/m² Saisie de la température maximale d'air neuf 52 C C C Température maximale d'air neuf J zu,max 52 C Température d'air neuf sans post chauffe J zu,min 14,6 15,3 Comparaison: puis. max. de chauf., qui peut être véhiculée par l'air neuf P Zuluft;Max = 1371 W spécifique: 10,7 W/m² Conclusies: N NBN is genormaliseerd Ongunstige configuratie met herinschakelfactoren enz. Hoog verwarmingsvermogen Niet mogelijk te verwarmen via de ventilatie Possibilité de chauffer via l'air neuf? (oui / non) oui N PHPP: Gunstige hypothese Laag vermogen Mogelijk te verwarmen via de ventilatie

21 21 VERWARMING INLEIDING Bron: Energie +

22 22 VERWARMING INLEIDING PRODUCTIE Factor voor omzetting in primaire energie Elektriciteit (Joule-effect) Verwarmingsketels op gas/stookolie Biomassaverbranding Warmtepomp Geïntegreerd multifunctioneel systeem Warmtekrachtkoppeling (gecombineerde productie van warmte en elektriciteit) VERDELING AFGIFTE REGELING PRIMAIRE ENERGIE

23 23 VERWARMING PRODUCTIE Omzetting in primaire energie Noodzaak de verschillende energiebronnen op voet van gelijkheid te plaatsen N Inachtneming van alle transformaties vereist vóór levering aan de eindgebruiker N Identieke waarden voor EPB en PHPP maar verschillend in Brussels Hoofdstedelijk Gewest en Waals Gewest Energievector Pf g CO 2 /kwh * /kwh Fossiele brandstoffen 1, ,06 Elektriciteit 2, ,17 Elektriciteit via WKK -2, variabel Biomassa 0,32?? 0,05 * Bron: BS

24 24 VERWARMING PRODUCTIE Elektriciteit (Joule-effect) Werkingsprincipe N Door elektriciteit door een zuivere weerstand te laten vloeien N wordt er warmte gegenereerd Energieparameters N Rendement 100 % N MAAR primaire-energiefactor 2,5! Specifieke kenmerken: N Lage investeringskosten N Geringe plaatsruimte N Vereenvoudigde regeling Bron: MK Engineering Type uitrusting: zie hoofdstuk Afgifte

25 25 VERWARMING - PRODUCTIE - Verwarmingsketel op gas/stookolie Werkingsprincipe N Verbranding (gas / stookolie) en warmte-uitwisseling met een warmtegeleidende vloeistof (water) Energieparameters N Vrij hoog rendement (condensatie mogelijk) η van 95 % tot 103 % Impact op het eindverbruik N Gunstige factor voor omzetting in primaire energie (=1) N Hoge reactiviteit (reactietijd) N Verliezen: door de rookgassen naar de omgeving bij uitschakeling bij opstarten

26 26 VERWARMING - PRODUCTIE - Verwarmingsketel op gas/stookolie Type uitrusting: N Atmosferische ketel / ketel met ventilatorbrander N Hoge temperatuur / LT / Condensatie N Op sokkel / wandmontage N Modulerend / trapsgewijs / alles of niets N Brandstoffen: gas en stookolie Afhankelijk van wat ter plaatse beschikbaar is Bij gas (Brussel!) aanmoedigen Rendement Emissie van verontreinigende stoffen Bron: Viessmann Specifieke kenmerken N Beperkte investeringskosten die onder controle blijven N Technische eenvoud en kennis van de markt N Klein en modulerend vermogen Bron: Bulex

27 27 VERWARMING PRODUCTIE Biomassaverbranding Werkingsprincipe: N Verbranding van brandhoutblokken/houtplakjes/pellets (productieresten) Type uitrusting N Hout-/pelletkachel N Hout-/pelletverwarmingsketel Bestaat in condenserende uitvoering N Open haarden en cassettes Energieparameters N Gunstige primaire-energiefactor 0,32 Specifieke kenmerken N Hoge investeringskosten N Groot vermogenbereik (24 tot >> kw) N Veel onderhoud (asbak, enz.) N Opslagruimte nodig voor brandstof +/- 1,5 m³/jaar voor opp. van 100 m² (VW & SWW) Afb. 16: Automatische pelletketel 1: pelletopslagsilo, 2: brandstofextractieschroef, 3: brandbeveiligingssysteem, 4: ventilator voor primaire en secundaire lucht, 5: asbak, 6: brander, 7: verwarming van het water door rookbuizen automatisch systeem voor reiniging van de buizen (bron: Ökofen 2004) Bron : Ökofen

28 28 VERWARMING PRODUCTIE Warmtepomp (WP) Werkingsprincipe N Omgekeerde koelkast! Type warmtepomp N Lucht / lucht N Lucht / water N Water / water Compressor Condensor Verdamper Expansieklep Aerothermische WP Geothermische WP Hydrothermische WP Bron : Energie + Statische warmtewisselaar Horizontale captatie Oppervlaktewater Dynamische warmtewisselaar Verticale captatie Grondwater Bron : EF4

29 Buitentemperatuur ( C) COP 29 VERWARMING PRODUCTIE Warmtepomp Energievoordeel N Potentieel hoge energie-efficiëntie Volgens type bron: lucht / water / grond (geothermie) N Elektriciteitsverbruik (geen gas e.d. vereist) N Eventueel omkeerbaar (koeling voor nietresidentiële gebouwen) N Weinig warmte beschikbaar bij stevige koude bij gebruik van lucht-wp en sterk verlaagd rendement! daartegenover bij passief behoeften vooral bij stevige koude een aanvullend systeem Warmtepomp Specifieke kenmerken N Volledig vermogenbereik beschikbaar Dagen N Lagetemperatuurwerking! Sanitair warm water!! Type afgiftelichaam (zie verderop) N Voor zeer klein vermogen (passief), bestaat met hervalorisatie van de afgevoerde lucht als koudebron Dimensioneringstemperatuur Ketel Bivalentietemperatuur Watertemp. (35 C) Watertemp. (45 C) Temp. glycolwater ( C) Verwarmingsgrens Basisvermogen Bron : Energie +

30 30 VERWARMING PRODUCTIE Geïntegreerd multifunctioneel systeem Werkingsprincipe N Eén uitrusting met: ventilatie met dubbele stroom, met warmteterugwinning geïntegreerde warmtepomp voor de verwarming van de ventilatielucht zonneboiler voor SWW Bron: GENVEX

31 31 VERWARMING PRODUCTIE Geïntegreerd multifunctioneel systeem Energievoordeel N Verwarming door WP maar kleine COP (rendement) (geïntegreerde elektrische aanvulling) N 1 enkele energievector (elektriciteit) Specifieke kenmerken N Geïndividualiseerd systeem N Vereenvoudiging van de installatie (alles in 1) en plaatswinst N Vereenvoudiging van de regeling N Invoer in het PHPP mogelijk indien gecertificeerd N Zeer klein verwarmingsvermogen N Hoge investeringskosten N Elektrische aanvulling vereist N Er bestaan verscheidene varianten van het combi systeem, tot een systeem met geïntegreerde microverwarmingsketel

32 32 VERWARMING PRODUCTIE Warmtekrachtkoppeling Werkingsprincipe N Gecombineerde productie van warmte en elektriciteit N Verbrandingsmotor (gas, stookolie, biomassa, ) Type stroomaggregaat Aandrijving van een alternator (elektriciteit) N Warmteterugwinning Rookgasafvoer Restwarmteketel Motor op gas of diesel Uitlaatgassen Stoom- en/of warmwaterverbruik Koelwater Alternator Warmtewisselaar Brandstof Water Bron: ICEDD

33 33 VERWARMING PRODUCTIE Warmtekrachtkoppeling Energieparameters N Beter globaal rendement warmte en elektriciteit. Bron: ICEDD N Warmteproductie met hoge temperatuur N Kan onmogelijk 100 % van de behoefte dekken Vereist een aanvullend systeem / hulpsysteem N Primaire-energiefactor van de geproduceerde elektriciteit: -2,5

34 34 VERWARMING PRODUCTIE Warmtekrachtkoppeling Specifieke kenmerken N Zware investering dure engineering N Elektrische aansluiting en complexe regeling N Vereist een constante baseload vanwaar warmteopslagsysteem (WW-reservoir) N Bestaat in een breed vermogenbereik Bron : ICEDD Bron : WhisperGen Trend: N In ontwikkeling: micro- of nanowarmtekrachtkoppeling N Stirlingmotor Aanvullende info:

35 35 VERWARMING PRODUCTIE Synthese Elektriciteitsvector: te beperken als aanvulling! Gas: zeer goed compromis in Brussel. Hout: plaatsruimte / kosten / onderhoud / PE / emissies WP:!!! Rendement bij grote koude in geval van WP van het type lucht-lucht Geïntegreerd multifunctioneel: markt die momenteel nog niet erg ontwikkeld is Warmtekrachtkoppeling: voor de grote systemen en grote baseload Gedetailleerde PHPP-gegevensinvoer te voorzien

36 36 VERWARMING INLEIDING PRODUCTIE VERDELING Warmtegeleidende vloeistof Warmteverliezen Indeling in zones Hulpelektriciteit AFGIFTE REGELING PRIMAIRE ENERGIE

37 37 VERWARMING VERDELING Warmtegeleidende vloeistof Lucht versus water: warmtetransportcapaciteit N Rekening houden met: de thermische capaciteit van de warmtegeleidende vloeistof het energieverbruik voor de verdeling (pomp/ventilator) N Energieverbruik lager voor water Voorbeeld: N Verwarming van 100 m² passief (inclusief herinschakeling en zonder warmtetoevoer) +/ W (NBN PHPP) N Ventilatie overeenkomstig NBN D van 250 m³/uur N Transportcapaciteit van de lucht bij pulsie van 40 C (max.): 250 [m³/uur] / 3600 [s/uur] x 1,16 [kg/m³] x 1 [kj/kg] x (40-20) [K ] = W N De ventilatie kan de verliezen niet voor 100 % compenseren (volgens NBN, inclusief herinschakeling en zonder warmtetoevoer) N Intermitterende ventilatie is niet meer mogelijk. N Relevantie van aanvullende verwarmingslichamen.

38 38 VERWARMING VERDELING Thermische verliezen Verdeling van de warmte = lijnverliezen volgens: N temperatuurverschil tussen vloeistof en omgeving N inclusief voor de warmte via de lucht! N dikte & prestatie van de thermische isolatie Herinnering = EPB-verplichting!!! Orde van grootte 1 meter DN 20 WW van 50 C in een omgeving met een temperatuur van 10 C: 3500 h/jaar zonder isolatie = 120 kwh/jaar = 8,0 m² passief! 30 mm SW (EPB) = 28 kwh/jaar = 1,9 m² passief 60 mm SW = 20 kwh/jaar = 1,3 m² passief Bron : fotos MK Engineering Rekening mee houden in het PHPP! N De verdelingsverliezen leiden tot een stijging van het bruto-energieverbruik

39 39 VERWARMING VERDELING Indeling in zones Een enkele zone / meerdere zones? EPB-reglementering: N Residentieel: 1 eenheid = 1 zone N Tertiair: max m²/zone en 1 verdieping/zone N Elke zone is onafhankelijk Volgens N oriëntatie (externe lasten) N bestemming en gebruik (interne lasten) N gebruiksschema N energieboekhouding PHPP = een enkele zone! maar, N residentieel: living (21 C), kamer (18 C), badkamer (24 C) enz. N tertiair: kantoren, circulatieruimten, archieven, leslokalen, sanitaire kern, enz.

40 Manometrische hoogte 40 VERWARMING VERDELING Hulpelektriciteit Hulpelektriciteit: N Circulator (verwarming met water) N Ventilator (verwarming met lucht) circulatie van de warmtegeleidende vloeistof Karakteristieke curve van de circulator Karakteristieke curve van de kring Werkingspunt Geleverd debiet Verbruiksbron: N Drukverliezen (weerstand) te wijten aan leidingen bijzonderheden (regelorganen, controleorganen en toebehoren) Bron: Energie + Rekening mee houden in het PHPP! N Impact op het hulpenergieverbruik Bron: Grundfoss

41 41 VERWARMING VERDELING Synthese Water: 1 e energietransportvector Lucht: OK voor secundaire vector als aanvulling voorzien is Thermische isolatie: een MUST! Indeling in zones: vroeg te integreren... Verbruik van de hulpapparatuur: niet te verwaarlozen parameters

42 42 VERWARMING INLEIDING PRODUCTIE VERDELING AFGIFTE Inleiding Radiators en convectors met warm water Vloerverwarming Elektrische radiators (convectie en straling) Luchtverwarming REGELING PRIMAIRE ENERGIE

43 43 VERWARMING AFGIFTE Verdeling van de toevoer om de verliezen te bestrijden: Verdeling van de toevoer vereist om de verliezen te bestrijden (15 kwh/m²/jaar) Verdeling van de toevoer vereist om de verliezen te bestrijden (60 kwh/m²/jaar) Interne winst Zonnewinst Verwarming Interne winst Zonnewinst Verwarming Bron : Matriciel N Passief en ZLE: vrij kleine rol van het verwarmingssysteem N Snelle reactie op vraag noodzakelijk Interne toevoer Externe toevoer systeem met hoge reactiviteit (geringe inertie) Sterke inertie Geringe inertie Bron: Matriciel

44 44 VERWARMING AFGIFTE Vereist afgiftevermogen N 10 tot 30 W/m² = zeer klein vermogen Inplanting N Geen koude wanden meer niet langer absoluut noodzakelijk de verwarmingslichamen onder het venster te plaatsen Convectie en straling Verwarming en comfort Convectie Conductie Ideale theoretische curve Vloerverwarming PHPP: houdt geen rekening met het afgiftesysteem 1 Elektrische convectoren 2 - Pulsielucht

45 45 VERWARMING AFGIFTE Radiators convectors N Thermische uitwisseling door convectie en straling door de doorstroming van warm water N Makkelijke regeling (thermostaatkraan) N Reactiviteit en thermische dynamiek (inertie) Bron: Radson Vloerverwarming: N Verdeling van een warme vloeistof (of elektrische weerstand in de vloer) en warmteafgifte voornamelijk door straling. N Mogelijkheid met zeer lage temperaturen te werken. Warmtepomp, zonne-energie, condenserende verwarmingsketel N Zeer grote inertie niet erg aangepast als gebouw reactief is t.o.v. de variabele interne en externe warmtetoevoer N Zeer hoge investeringskosten N Comfort? Afhankelijk van het regelingsresultaat.

46 46 VERWARMING AFGIFTE Elektrische verwarming: N Elektrische batterij N Straler N Radiator N Elektrische vloerverwarming (gezondheid: magnetisch veld, ) N Accumulatieverwarming (zeer inertieel) absoluut te vermijden!!! 500 tot W 500 tot W tot W 150 W/m² Bron: diverse fabrikanten

47 47 VERWARMING AFGIFTE Synthese Nastreven van reactiviteit (geringe inertie) Voordeel van de lage temperatuur om de productierendementen te verhogen MAAR doet de reactiviteit dalen Voordeel van samengestelde (gemengde) afgiftesystemen Niet in aanmerking genomen in het PHPP

48 48 VERWARMING INLEIDING PRODUCTIE VERDELING AFGIFTE REGELING PRIMAIRE ENERGIE

49 49 VERWARMING REGELING Doelstelling: N Comfortcontrole verzekeren N Verbruik van de systemen optimaliseren Middelen: N Door aanpassing van de omgevingstemperatuur (aan tijdschema s, gebruik, ) N Via aanpassing van de werkingsvoorwaarden van de systemen Technieken: N Grote verscheidenheid aan technieken, afhankelijk van de systemen (productie, verdeling, afgifte, ) N Creativiteit en originaliteit zijn mogelijk N MAAR opgelet voor het gebruik door en het inzicht van de eindgebruiker. PHPP: het afgiftesysteem wordt niet in aanmerking genomen

50 50 VERWARMING INLEIDING PRODUCTIE VERDELING AFGIFTE REGELING PRIMAIRE ENERGIE

51 51 VERWARMING PRIMAIRE ENERGIE Omzettingstabel voor de omzetting in primaire energie: Energievector Pf Fossiele brandstoffen 1,00 Vergelijking van de productietechnieken: Nettobehoeften: 15 kwh Verdelingsverliezen van het verwarmingsnet: 1,0 kwh Elektriciteit 2,50 Elektr. via WKK -2,50 Biomassa 0,32 Systeem Brutobehoeften [kwh] Eindenergie [kwh] Kosten [ /m²] Primaire energie [kwh p ] Alles elektrisch 15+ verlies = 15,0 15/100 % = 15,0 15 x 0,17 = 2,55 15 x 2,5 = 37,5 Gasverwarmingsketel 15+ verlies = 16,0 16/95 % = 16,8 16,8 x 0,06 = 1,01 16,8 x 1 = 16,8 Warmtepomp 15+ verlies = 16,0 16/2,5 = 6,4 6,4 x 0,17 = 1,09 6,4 x 2,5 = 16,0 Biomassa 15+ verlies = 16,0 16/85 % = 18,8 18,8 x 0,05 = 0,94 18,8 x 0,32 = 6,2

52 52 VERWARMING VRAGEN/ ANTWOORDEN / DEBATTEN?

53 53 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING SANITAIR WARM WATER (SWW)

54 54 SANITAIR WARM WATER (SWW) INLEIDING Dimensioneringsmethode Warmtebehoeften Legionellose MINIMALISERING VAN HET VERBRUIK VERDELING PRODUCTIE PRIMAIRE ENERGIE

55 55 SWW INLEIDING Dimensioneringsmethode Normen: N Pr NBN D berekening in bewonerequivalenten N Gelijkaardig aan DIN (Duitse industrienorm) N Geeft toegang tot de dimensionering via informatie in de catalogus van de fabrikanten Gebruikelijke methodes en tools N Afhankelijk van het gebruik! N Bij bestaand gebouw: opmetingen uitvoeren! N Rekenbladen voorgesteld door diverse constructeurs N Rekenbladen Energieplus-lesite voor de evaluatie van het verbruik N Verbruiksprofielabacussen

56 kwh/m².jaar 56 SWW INLEIDING Warmteverbruik Analyse van de oorsprong van het warmteverbruik voor het SWW Eindenergieverbruik Productie Opslag Verdeling Nettobehoefte Gecentraliseerd SWWsysteem Individueel SWWsysteem N SWW-verbruik N Opslag- en verdelingsverliezen N Productieverliezen

57 57 SWW INLEIDING Legionellose Definitie N De bacterie Legionella pneumophila is van nature aanwezig in drinkwater maar in een geringe concentratie Ontwikkeling bij N stagnerend water N temperatuur rond de 37 C Gevaar en contaminatie N Contaminatie door het inademen van druppeltjes sterk geïnfecteerd water N Oudere en gevoelige personen (longproblemen) Bestrijdingsmiddelen N Stagnerend water beperken SWW-lussen (geforceerde circulatie in gesloten lus in het gebouw bij hoge temperatuur) Dood leidingdeel vanaf de lus < 5 m of 3 liter N Verdelingstemperatuur > 60 C N Ontsmetting (thermisch, chemisch, )

58 58 SANITAIR WARM WATER INLEIDING MINIMALISERING VAN HET VERBRUIK VERDELING PRODUCTIE PRIMAIRE ENERGIE

59 Debiet = Q [l/minuut] 59 WAT 02 SWW MINIMALISERING VAN HET VERBRUIK Minimalisering van het SWW-verbruik! = minimalisering van de energiebehoeften Voorbeeld N 10 baden van 120 liter = 42 kwh = 2,8 m² passief! N 10 douches van 30 liter = 10,5 kwh = 0,7 m² passief Middelen: N Gedrag en bewustmaking (facturering?) N Ontwerp voorbeeld: handwasbekken = SWW? N Uitrustingen die weinig verbruiken: kranen met laag verbruik, drukknop met vertraagde werking, drukreductor, enz. PHPP: genormaliseerd verbruik 25 liter/(persoon.dag) van 60 C Stemt overeen met 36 l/pers.d van 45 C Druk [bar] Zuinige douchekop dyn. debietbegrenzer Zuinige douchekop stat. debietbegrenzer Douchekop zonder begrenzingsinrichting

60 60 SANITAIR WARM WATER INLEIDING MINIMALISERING VAN HET VERBRUIK VERDELING PRODUCTIE PRIMAIRE ENERGIE

61 61 SWW VERDELING SWW-leidingen en -lussen SWW-lus: N Bestrijding van legionellose (60 C, circulatie, ) N Snel aftappen Bij grote afstand tot productiezone Bij centralisering Verdeling van de warmte = warmteverliezen zoals voor de verwarming MAAR: N werking bij hogere temperatuur N langere werkingstijd (8.760 h/jaar?) Orde van grootte 1 meter DN 20 SWW van 60 C in omgeving met een temperatuur van 10 C h/jaar (lus): zonder isolatie 30 mm SW(EPB) 60 mm SW = 370 kwh/jaar = 24,6 m² passief! = 87 kwh/jaar = 5,8 m² passief = 63 kwh/jaar = 4,2 m² passief

62 62 SANITAIR WARM WATER INLEIDING MINIMALISERING VAN HET VERBRUIK VERDELING PRODUCTIE Productiewijze Warmtebron Primaire energie PRIMAIRE ENERGIE

63 63 SWW PRODUCTIE Productiewijze Ogenblikkelijke productie N Voordelen Geringe plaatsruimte Geringe vloerbelasting Geen opslagverliezen (bij geïsoleerde warmtewisselaar!) Goede hygiënische prestaties Geringe investeringskosten Platenwarmtewisselaar KW Bron: Energie + N Nadelen Overdimensionering van de warmtebron (24 kw/100 m² in plaats van 4 kw bij voldoende reservoirinhoud) Risico van korte cycli Tijd voor terbeschikkingstelling van de warmte (overgangsregime bij opstarten)

64 64 SWW PRODUCTIE Productiewijze Productie met (semi)accumulatie N Voordelen Beperkt verwarmingsvermogen, zachtere werking Mogelijke valorisatie van de niet-gecontroleerde energietoevoer (type zonne-energie) Onmiddellijke beschikbaarheid van SWW Bron: Energie + KW N Nadelen Legionelloserisico Energieverlies bij opslag Hogere investeringskosten Plaatsruimte, vloerbelasting, KW

65 65 SWW PRODUCTIE Warmtebron Koppeling met het verwarmingssysteem N Herinnering: hoge temperatuur vereist (legionellose, enz.) Radiatorkringen SWW-productie N Gecombineerd met het verwarmingssysteem: Afhankelijk van het warmteproductiesysteem Retour met hoge temperatuur >< condensatie! Prioriteit aan sanitair warm water HT-retour WW KW N Onafhankelijk van het verwarmingssysteem: Specifieke systemen Boiler op gas, elektriciteit Ogenblikkelijk, met accumulatie Hulpsysteem: keukenspoelbak met boiler onder spoelbak voordelen: beperkte netlengte beperkte wachttijd en beperkt verbruik LT-retour Bron : Energie + Bron : Bulex

66 Rendement 66 ENE08 SWW PRODUCTIE Thermische zonnepanelen Werkingsprincipe N Valorisatie van de zonne-energietoevoer voor de verwarming van een vloeistof Zonnecollectoren Types systemen N Vlakke panelen/vacuüm zonnecollectoren N Opslagreservoir Verwarmingsketel Opslagreservoir Sanitair warm water Regeling KW Bron: Energie + Zwembadverwarming Sanitair en verwarmingswater Sanitair en verwarmingswater met hoge temp. Klimaatregeling op zonneenergie Industrieel proces Bron : Energie + Bron: foto s MK Engineering Niet-beglaasde vlakke collector Beglaasde vlakke collector Vacuüm collector met absorber op koper Vacuüm collector met absorber op glas

67 Rayonnement Zonnestraling, solaire, warmtevermogen puissance SWWproductie, zonnedekking de chaleur production ECS, couverture van het solaire vermogen de la puissance [kwh/(m²mois)] [kwh/(m²maand] Fraction Zonnefractie solaire [-] 67 SWW PRODUCTIE Thermische zonnepanelen Energieparameters N Beschikbaarheid van de warmte in de winter N Dalend rendement naarmate de buitentemperatuur daalt Dimensionering N Studie van de technischeconomische haalbaarheid N Zonnefractie = +/- 40% Couverture Maandelijkse solaire zonnedekking mensuelle (warmte) (chaleur) Total Tot. puissance maandelijks chaleur warmtevermogen mensuelle production ECS SWW-productie Rayonnement Straling op schuin sur surface collectoroppervlak de capteur inclinée Couverture Maandelijkse solaire zonnedekking mensuelle (%) (%) 180 1, ,9 0, , , ,5 80 0,4 60 0,3 20 Specifieke kenmerken 0 N Hoge investeringskosten N Gewestelijke premies beschikbaar 40 Janvier Januari Février Februari Mars Maart Avril April Mai Mei Juin Juni Juillet Juli Augustus Août Septembre September Octobre Oktober Novembre November Décembre December 0,2 0,1 0,0

68 68 SANITAIR WARM WATER INLEIDING MINIMALISERING VAN HET VERBRUIK VERDELING PRODUCTIE PRIMAIRE ENERGIE

69 69 SWW PRIMAIRE ENERGIE Vergelijking van de productietechnieken: N Appartement 80 m² 2,33 personen Nettobehoeften = 14,9 kwh/jaar.m² N Bij gecentraliseerde productie opslag + verdeling = 9,9 kwh/jaar.m² Systeem Brutobehoeften [kwh] Eindenergie [kwh] Kosten [ /m²] Primaire energie [kwh p ] Alles elektrisch 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/100% = 24,8 24,8 x 0,17 = 4,22 24,8 x 2,5 = 62,0 Thermische zonnepanelen + elektriciteit (14,9 + 9,9) x 60% = 14,9 14,9/100% = 14,9 14,9 x 0,17 = 2,53 14,9 x 2,5 = 37,3 Warmtepomp 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/2,0 = 12,4 12,4 x 0,17 = 2,11 12,4 x 2,5 = 31,0 Gasverwarmingsketel 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/85% = 29,2 29,2 x 0,06 = 1,75 29,2 x 1,0 = 29,2 Thermische zonnepanelen + gasverwarmingsketel (14,9 + 9,9) x 60% = 14,9 14,9/85% = 17,5 17,5 x 0,06 = 1,05 17,5 x 1,0 = 17,5 Biomassa 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/80% = 31,0 31,0 x 0,05 = 1,55 31,0 x 0.32 = 9,9

70 70 EPB VERWARMING 2 types d installaties : N Installatie type 1 : 1 ketel, min 20 kw Pnominale 100 kw N Installatie type 2 : >1ketels, min 20 kw Pnominale 100 kw, OU 1 of >1 ketels met Pnominale > 100 kw

71 71 EPB VERWARMING

72 72 EPB VERWARMING Verwarmingssystemen die na 1 januari 2011 geplaatst of gewijzigd worden, moeten voldoen aan bepaalde voorschriften betreffende de verdeling van de distributie van warm verwarmingswater en lucht.

73 73 EPB VERWARMING Régulation Als een nieuwe ketel word geplaats : N Kloktimer wordt de omschakeling tussen het normale regime, het verminderde regime en het vorstvrije regime op vaste uren door een kloktimer gerealiseerd Regeling van de luchttemperatuur in een lokaal «alle verwarmingslichamen worden afgesteld met het oog op een individuele regeling van de kamertemperatuur in ieder lokaal» Weersafhankelijke regeling Als verwarmd vloeroppervlakte 400 m²

74 74 EPB VERWARMING Energieboekhouding : Si 100 kw < Pstookplaats < 500 kw N Brandstof Teller verplicht N Jauge de mazout pas suffisante! Si Pstookplaats 500 kw N Brandstof teller N teller die de hoeveelheid nuttige energie verplitcht N Si la chaufferie alimente différents bâtiments autant de compteurs que de bâtiments N Si plusieurs vecteurs énergétiques autant de compteurs que de combustible

75 75 EPB VERWARMING 16 Exigences PEB (si nouvelle chaudière) >10.000m³/h - Type 2

76 76 OM TE ONTHOUDEN VAN DE PRESENTATIE Verwarming bij ZLE en passief: 1. Uitrustingen met (zeer) kleine vermogens 2. Tot minimum beperken van verliezen en hulpverbruik 3. Nastreven van hoge reactiviteit voor de installaties 4. Rekening houden met de primaire energie Sanitair warm water bij ZLE en passief: 1. De nettobehoeften zijn genormaliseerd 2. Hygiëne en gezondheid: legionellosebestrijding 3. SWW-verdeling: impact van N de verdeellus N de inplanting van de aftappunten 4. Aanzienlijk potentieel voor hernieuwbare energie er bestaat geen kant-en-klare oplossing!

77 77 TOOLS EN REFERENTIES Nuttige hulpmiddelen, websites, enz.: N Vademecum PMP N N Diverse normen waaronder de NBN B & de NBN EN Referentie Gids duurzame gebouwen en andere bronnen: N Gids duurzame gebouwen: Fiche: ENE08 ENE10

78 78 CONTACT Stéphane Barbier : 0486/ : info@pulsis.be

79 79 SWW VRAGEN/ ANTWOORDEN / DEBATTEN?

80 80 DANK U VOOR UW AANDACHT