VIBE Eco-Bouwpools - ZenRen. Nieuwe ontwikkelingen in ruimteverwarming van passieve en lage-energiewoningen

Transcriptie

1 VIBE Eco-Bouwpools - ZenRen Nieuwe ontwikkelingen in ruimteverwarming van passieve en lage-energiewoningen Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie Eddy Janssen 1 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen besluit 2 1

2 Zonaanbod - Opstelling vele mogelijkheden 3 Zonaanbod - Opstelling In de dakstructuur 4 2

3 Zonaanbod - Opstelling Op de dakstructuur 5 Zonaanbod - Zonnestand Zonnestand doorheen het jaar, schaduwen 6 3

4 Zonaanbod - Zonnestand en schaduw vermijden 7 Zonaanbod - Zonnestand en schaduw vermijden 8 4

5 Zonaanbod - Zonnestand en schaduw vermijden z: afstand tussen collectoren h: hoogte collector α: helling collector ( ) β: zonnehoogte op 21/12 ( ) 9 Zonaanbod - Zonnestand en ideale opstelling Verwarmingsondersteuning: geen horizontale opstelling Opmerking: horizontaal = slechte afvoer van water en vuil (mos) 10 5

6 Zonaanbod - Zonnestand en ideale opstelling helling Breed bereik qua helling en azimut azimuth 11 Zonaanbod - Zonnestand en ideale opstelling SWW en zwembad: breed bereik van helling en azimut SWW en partieel verwarmen: grotere helling, groter belang van azimut (zuiden) Afwijking van Zuiden Correctiefactoren < 1,3 Helling dak (helling collector) Zuid 0 1,2 1,1 1,0 1,0 1,0 1,1 1,2 1,3 1,6 2,0 15 1,2 1,1 1,0 1,0 1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 1,9 30 1,2 1,1 1,0 1,0 1,0 1,1 1,2 1,3 1,5 1,8 Zuid-Oost/ Zuid-West 45 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,3 1,5 1,8 60 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,6 1,9 75 1,2 1,1 1,1 1,2 1,2 1,3 1,4 1,5 1,7 2,0 Oost-West 90 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,4 1,6 1,7 2,0 2,4 Afwijking van Zuiden Helling dak (helling collector) Zuid 0 2,0 1,5 1,2 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,2 15 2,0 1,5 1,2 1,1 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,3 30 2,0 1,5 1,3 1,2 1,1 1,0 1,0 1,0 1,2 1,4 Zuid-Oost/ Zuid-West 45 2,0 1,6 1,4 1,3 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,5 60 2,0 1,7 1,5 1,4 1,3 1,3 1,4 1,4 1,6 1,8 75 2,0 1,8 1,7 1,6 1,6 1,6 1,6 1,7 2,0 2,3 Oost-West 90 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,1 2,1 2,2 2,7 3,2 12 6

7 Zonaanbod - Vermogen: onbetrouwbaar, W/m² 13 Zonaanbod - Energie: 1000 kwh/m² per jaar ± 10% 14 7

8 Zonaanbod - Besluit ivm zonaanbod: - veel mogelijkheden tot plaatsing van zonnepanelen - oriëntatie en azimut zijn niet erg kritisch - voor verwarmingsassistentie: - helling wat groter dan bij SWW - minder afwijking toegestaan tov een zuid-gerichte azimut - nuttige opbrengst = 1000 kwh/(m².jaar) verliezen jaarrendement bij verwarmingsassistentie < 50 % (minder dan bij sww-installatie) besparing < 500 kwh/(m².jaar) of 50 m³ aardgas/(m².jaar) 15 Zonaanbod - dimensionering Energie en economie Economisch ontwerp: geen overschot gedurende de zomer 16 8

9 Zonaanbod - dimensionering Energie en economie Grotere oppervlakt (E) - overschot tussenseizoen is beschikbaar voor cv - goed geisoleerd gebouw = korter stookseizoen 17 Zonaanbod - dimensionering Energie en economie - grotere collectoroppervlakte nodig bij verwarmingsondersteuning, anders amper warmte-overschool voor verwarming - hierdoor teveel warmte in de zomer, kan eventueel nuttig gebruikt worden voor zwembad - opbrengst vooral tijdens tussenseizoen - opbrengst vermindert naarmate het gebouw beter geïsoleerd is - korter stookseizoen - actieve zonne-energie in concurrentie met passieve zonne-energie 18 9

10 Zonaanbod - dimensionering Energie en economie Investering ( /m²) daalt naarmate oppervlakte toeneemt 19 Zonaanbod - dimensionering Energie en economie Trias energetica = economische volgorde: - Verminder het verbruik (isoleren, water besparen, warmterecuperatie ) - Pas hernieuwbare energie toe in zoverre economisch zinvol (zonne-energie ) - De rest aan een zo hoog mogelijk rendement bijstoken (condensatieketel, warmtepomp, wkk ) 20 10

11 Zonaanbod - dimensionering Oppervlakte: hoe meten Geen appelen en peren bij elkaar optellen 21 Zonaanbod - dimensionering Energie en economie Vuistregels collectoroppervlakte en boilergrootte 22 11

12 Zonaanbod - dimensionering Energie en economie Vuistregels collectoroppervlakte en boilergrootte Toepassing Eenheid CPC vacuümbuiscollectoren tolerantie warmwaterbereiding [m²] Aanbevolen apertuuropp. aantal personen +1 ± 25% warmwaterbereiding en partieel verwarmen [m²] Aanbevolen apertuuropp. 2 x aantal personen +1 ± 25% warmwaterbereiding en partieel verwarmen [liter] Aanbevolen inhoud boiler apertuuropp. [m²] x 80 liter ± 25% zwembadverwarming (overdekt) [m²] Aanbevolen apertuuropp. opp. bassin [m²] x 0,2 ± 25% zwembadverwarming (openlucht) [m²] Aanbevolen apertuuropp. opp. bassin [m²] x 0,4 ± 25% 23 Zonaanbod - dimensionering Energie en economie Ontwerpen en optimaliseren door simuleren 24 12

13 Zonaanbod - dimensionering Collectorrendement 25 Zonaanbod - dimensionering Collectorrendement E G. τ.α = U. (θ m θ L ) + Q n η= nuttige warmte instraling Q = E n g = η 0 θm θ U Eg L 26 13

14 Zonaanbod - dimensionering Collectorrendement Collectorrendment Optisch rendement Warmteverliescoëfficiënt in W/(m².K) Warmteverliescoëfficiënt in W/(m².K²) Temperatuurverschil in K Bestralingsintensiteit in W/m² 27 Zonaanbod - dimensionering Collectorrendement: beoordelen van de prestaties 28 14

15 29 Zonaanbod - dimensionering Collectorrendement - toepassingsgebieden 30 15

16 Zonaanbod dimensionering kenmerken Spectraal selectiviteit golflengte zon < golflengte IR 31 Zonaanbod dimensionering kenmerken Spectraal selectiviteit 32 16

17 Zonaanbod dimensionering kenmerken Bescherming tegen bevriezing Glycolvulling Terugstroomsysteem Pompen bij vriesweer 33 Zonaanbod dimensionering kenmerken Bescherming tegen oververhitting Pompschakeling voor collectorkoeling (120 C) vraagt grote boiler Nachtkoeling (niet mogelijk bij vacuümcollectoren) Stoomfase laatste redmiddel (veroudering glycol), belang expansievat 34 17

18 Zonaanbod dimensionering kenmerken Bescherming tegen oververhitting Heatpipe: klep in condensor sluit bij te hoge temperatuur, collectorrendement daalt hierdoor 35 Zonaanbod dimensionering kenmerken Vacuum: heatpipe of doorstroomd Heatpipe: één enkele buis waarin verdamping/condensatie voor perfecte warmtegeleiding Doorstroomde collecot: concentrische buis (één glasdoorgang!), horizontale opstelling is perfect mogelijk 36 18

19 Zonaanbod dimensionering kenmerken Vacuüm: werking heatpipe 37 Zonaanbod dimensionering kenmerken Vacuüm: condensor ondergedompeld of ingeklemd Condensor is ondergedompeld (links) of ingeklemd (rechts) 38 19

20 Zonaanbod dimensionering kenmerken Vacuum: 1 of 2 glaswanden Enkelwandig of dubbelwandig (cfr. thermosfles) 39 Zonaanbod dimensionering kenmerken Boiler en buffervat Boiler (links): tapwater komt in contact met vat, dus corrosiebestendig Buffervat (rechts): tapwater komt enkel in contact met warmtewisselaar, vat uit goedkoper materiaal 40 20

21 Zonaanbod dimensionering kenmerken Interne en externe warmtewisselaar Inwendige warmtewisselaar Externe warmtewisselaar Inwendige warmtewisselaar: eenvoudig Externe warmtewisselaar: extra pomp, meer keuze qua capaciteit (debietregeling nodig om temperatuurgelaagdheid niet te verstoren) 41 Zonaanbod dimensionering kenmerken Buffervat met interne en externe warmtwisselaar Externe (links) of interne (rechts) sww-wisselaar (beiden doorstroomprincipe) 42 21

22 Zonaanbod dimensionering kenmerken Buffervat met ingebouwde boiler Buffervat met bovenaan (warmste plaats) ingebouwde boiler (au bain marie) en onderaan (koudste plaats) voor zonnecollector: links: ingebouwde warmtewisselaar rechts: rechtstreekse aansluiting Aansluitingen aan rechterzijde: laden (ketel) en ontladen (cv)) 43 Zonaanbod dimensionering kenmerken Temperatuurgelaagdheid Temperatuurgelaagdheid ontstaat door gepaste manier van laden en ontladen 44 22

23 Zonaanbod dimensionering kenmerken Temperatuurgelaagdheid Temperatuurgelaagdheid: bij voorkeur rechtopstaand vat 45 Zonaanbod dimensionering kenmerken Temperatuurgelaagdheid Bevorderen van de temperatuurgelaagdheid op een passieve manier: onderste figuur, stijgleiding met perforaties, water zoekt de juiste temperatuurlaag 46 23

24 Zonaanbod dimensionering kenmerken Temperatuurgelaagdheid Bevorderen van de temperatuurgelaagdheid op een actieve manier: regelaar en klep 47 Zonaanbod dimensionering kenmerken Temperatuurgelaagdheid en convectiestroming Natuurlijke stromingen (links) of geforceerde stromingen (rechts) kunnen temperatuurgelaagdheid vernietigen. Maatregelen ter voorkoming van stromingen. Rechts: debietregeling gewenst

25 Zonaanbod dimensionering kenmerken Vullen en ontluchten 49 Zonaanbod dimensionering kenmerken Onderhoud Glycol: Meting vriespunt (refractometer) Expansievat (meten voordruk) ph-meting (lakmoes) 50 25

26 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Buffervat en doorstroomprincipe voor sww 51 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Buffervat en doorstroomprincipe voor sww 52 26

27 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC 53 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC 54 27

28 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Verplicht hard solderen of knelkoppelingen, geen perskoppelingen omwille van de hoge temperaturen 55 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC 56 28

29 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Barium spiegel: - bindt zuurstof - verraadt defecte buis (vacuüm) 57 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC 58 29

30 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Traditionele boiler ketel opstelling Boiler en ketel, zonder zonnecollector 59 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Boiler met ketel en zonnecollector ketel op zelfde circuit

31 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC EIGENSCHAP Eenheid Antivriesmiddel Water Specificieke warmtecapaciteit, 20 C Viscositeit, 20 C ;kj. kg. K mm² s Chemische stabiliteit - Recyclage - 3,65 5,0 Oxidatie degeneren Betalend afvoeren + 4,18 ++ O 1, zeer stabiel ++ O Riool ++ Brutoprijs voor 30 Liter 130,- -- 0, Vorstbeveiling C - 28 C ++ 0 C - Conclusie O Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Warmwaterbereiding Verwarmingsondersteuning Partieel verwarmen Nieuwe instaallatie Uitbreiding bestaande installatie 62 31

32 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Emmer-principe: pomp draait kortstondig als t collector = 60 C emmer ledigen 63 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Met tussenaftakking op warmtewisselaar voor retour cv 64 32

33 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Oplaadbuffer Expresso Met buffervat en externe warmtewisselaar voor sww 65 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Elco Vistron 33

34 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Elco Vistron detail warmtewisselaar 34

35 35

36 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Solvis 72 36

37 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen Atag zonnegascombi 73 Zonaanbod dimensionering kenmerken systemen besluit Besluit zonne-energie energie voor verwarmingsondersteuning : belang van kwaliteit (componenten, systeem, installatie en onderhoud) belang van lage watertemperatuur (vloer- en wandverwarming) belang goed ontwerp (veelheid aan systemen en keuzemogelijkheden) KISS (keep it small and simple): investering, betrouwbaarheid, onderhoud en pompenergie! hoog rendement = potentieel zeer hoge temperaturen aandacht voor beveiliging tegen oververhitting zonne-energie vraagt hoge investering, kers op de taart (trias energetica) nut zonne-energie vermindert naarmate gebouwen beter geïsoleerd 74 37