Bepaling van het energetische rendement van het warmteterugwinapparaat EuroAir 400 Meetbrief volgens NBN EN 308

Transcriptie

1 TNO-briefrapport TNO2013 M10093 Bepaling van het energetische rendement van het warmteterugwinapparaat EuroAir 400 Meetbrief volgens NBN EN 308 Technical Sciences Laan van Westenenk DT Apeldoorn Postbus AH Apeldoorn T F infodesk@tno.nl Datum Januari 2012 Auteur(s) Opdrachtgever H.A.J. Hammink Swentibold GmbH Johan-Grein-Straße Selftkant Millen Projectnummer /01.01 Aantal pagina's 15 (incl. bijlagen) Aantal bijlagen - Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, foto-kopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van TNO. Indien dit rapport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de Algemene Voorwaarden voor opdrachten aan TNO, dan wel de betreffende terzake tussen de partijen gesloten overeenkomst. Het ter inzage geven van het TNO-rapport aan direct belang-hebbenden is toegestaan TNO Verantwoording Energy and Comfort Systems Ondertekening: Goedgekeurd door: H.A.J. Hammink Projectleider P.M. van Hoorik Research Manager

2 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 Inhoudsopgave Inleiding... 3 Toestelidentificatie... 4 Bepaling maximaal vermogen ventilatorcombinatie... 5 Rendementsmeting... 7 Uitgangspunten bepaling van het rendement WTW... 7 Uitvoering van de meting... 8 Resultaten rendementsmeting Samenvatting meetresultaten Meetsensoren... 15

3 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 1 Inleiding In opdracht van de firma Swentibold GmbH te Selfkant Millen Duitsland is door TNO het energetische rendement bepaald van het warmteterugwinapparaat (WTW) EuroAir 400, conform - NBN EN Warmtewisselaars - Beproevingsprocedures voor het vaststellen van prestatie-eisen van warmteterugwinningsapparatuur (ref.[1]) en - de product specifieke procedure ventilatoren en ventilatiegroepen doc_4.4_s.a_nl_ventilatoren_en_ventilatiegroepen_v1.1_ doc. (ref.[2]). In dit meetrapport worden de resultaten van de meting van het maximaal elektrisch vermogen van de elektromotor-ventilatorcombinatie en de rendementsmetingen weergegeven.

4 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 2 Toestelidentificatie Fabrikant Swentibold GmbH Johan-Grein-Straße Selftkant Millen Telefoon +49 (0) Aanvang onderzoek Januari 2012 Fabrikaat: Swentibold GmbH Type EuroAir 400 Serienummer: Bouwjaar: 2012 CE-keur: Ja Max. luchtdebiet 400 m 3 /h Figuur 1: Typeplaatje onderzochte toestel

5 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 3 Bepaling maximaal vermogen ventilatorcombinatie Volgens de procedure c in ref. [2] is het maximaal opgenomen vermogen van de ventilatorcombinatie inclusief eventuele voorschakelapparatuur bepaald. In tabel 1 zijn de resultaten uit de eerste fase van de procedure weergegeven. Een externe regelklep voor de afvoerventilator is gevarieerd tussen de volledig open- en de volledig gesloten positie tot de hoogste vermogenswaarde is verkregen. Het drukverschil aan de toevoerventilator dp(prim) is hierbij constant gehouden. Fase 1 dp(prim) dp(sec) Pelec,fan Spanning Stroom cosq [Pa] [Pa] [W] [V] [A] [-] -0,27-0,43 281,51 229,90 1,28 0,96-1,00 7,23 280,77 229,90 1,27 0,96 0,38 26,85 280,58 229,90 1,27 0,96 1,62 48,62 279,72 229,90 1,27 0,96 0,40 72,73 280,58 229,90 1,27 0,96-0,75 100,97 278,92 229,90 1,26 0,96 0,18 123,35 278,90 229,90 1,26 0,96 0,98 150,43 278,03 229,90 1,26 0,96 2,02 175,68 277,02 229,90 1,26 0,96 1,65 198,47 276,82 229,90 1,25 0,96 2,43 223,22 276,57 229,90 1,25 0,96-0,05 247,65 274,34 229,90 1,24 0,96 2,55 273,07 275,36 229,90 1,25 0,96 1,00 300,22 273,16 229,90 1,24 0,96 1,42 325,20 272,71 229,90 1,24 0,96 1,15 349,45 271,16 229,90 1,23 0,96 1,95 373,13 270,26 229,90 1,22 0,96 1,38 397,82 271,89 229,90 1,23 0,96 1,98 420,87 270,03 229,90 1,22 0,96 2,10 450,33 265,06 229,90 1,20 0,96 1,02 496,18 255,29 229,90 1,16 0,96 Tabel 1 Drukgegevens en opgenomen elektrisch vermogen - fase 1. In tabel 2 is het resultaat van de tweede fase van de procedure weergegeven. Een externe regelklep voor de toevoerventilator is gevarieerd tussen de volledig open- en de volledig gesloten positie tot de hoogste vermogenswaarde is verkregen. Het drukverschil over de afvoerventilator dp(sec) is hierbij constant gehouden op de waarde die in fase 1 het hoogste opgenomen vermogen heeft opgeleverd.

6 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 Fase 2 dp(prim) dp(sec) Pelec,fan Spanning Stroom cosq [Pa] [Pa] [W] [V] [A] [-] 0,22 2,80 281,67 230,1 1,275 0,96 23,85 1,18 281,46 230,1 1,274 0,96 50,87 0,57 281,62 230,1 1,275 0,96 74,82 2,68 281,60 230,1 1,275 0,96 99,65 2,18 281,96 230,1 1,276 0,96 122,55-1,00 282,26 230,1 1,278 0,96 153,40 1,03 281,41 230,1 1,274 0,96 175,05 2,63 280,17 230,1 1,268 0,96 197,70 0,03 281,20 230,1 1,273 0,96 225,62 2,05 280,29 230,1 1,269 0,96 246,05 1,17 280,41 230,1 1,269 0,96 271,88 0,57 279,84 230,1 1,267 0,96 297,50 1,10 278,96 230,1 1,263 0,96 346,68 1,92 277,90 230,1 1,258 0,96 397,13 1,65 277,01 230,1 1,254 0,96 438,10 1,43 275,70 230,1 1,248 0,96 476,53 2,27 269,50 230,1 1,220 0,96 Tabel 2 Drukgegevens en opgenomen elektrisch vermogen - fase2. Het maximaal opgenomen vermogen van de elektromotor-ventilatorcombinatie is bepaald in de maximale fabrieksstand en bedraagt: 282,26 Watt. (Zie tabel over fase 2) Voor elke ventilator is het opgenomen vermogen inclusief de besturing vastgesteld op Pelec,fan = 141,1 Watt.

7 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 4 Rendementsmeting 4.1 Uitgangspunten bepaling van het rendement WTW De rendementsmeting is uitgevoerd volgens de meetmethode in EN 308.(ref.[1]). Het rendement WTW wordt bepaald bij de meetomstandigheden zoals gegeven in tabel 3. Toevoerlucht Afvoerlucht C C g/kg RV % ,5 0,5 ~ 28 Tabel 3 Meetomstandigheden voor het bepalen van het rendement conform EN 308. De beproevingen worden uitgevoerd bij een omgevingstemperatuur van 24 C 2K. Het rendement is bepaald voor 3 luchthoeveelheden volgens opgave van de fabrikant. Tabel 4 Vaststelling luchthoeveelheden Meting nr. Debiet m 3 /h Het beschikbare drukverschil is, in overeenstemming met de opgave fabrikant, bij de instellingen van de bedrijfscondities zoveel mogelijk gelijkmatig verdeeld over de in- en uitlaatzijde van het apparaat. De in te stellen drukken zijn: Meting Inlaat Uitlaat nr. Pa Pa Tabel 5 Instelwaarden statische drukken rondom het WTW

8 TNO-briefrapport TNO2013 M / Uitvoering van de meting Algemeen De meetwaarden worden geregistreerd met een data-acquisitiesysteem dat deze waarden inleest met vaste tijdsintervallen, (inlezen/opslag alle data op hetzelfde tijdstip). Indien de meetwaarden van de ingaande luchtstromen te grote variaties in de tijd laten zien, zullen deze schommelingen met een tijdvertraging (= doorlooptijd lucht in het apparaat) aan de uitlaatzijde van het apparaat zichtbaar worden. Te grote variatie in temperatuur, vochtigheid en/of luchthoeveelheid in de tijd resulteert in een grote spreiding van de prestaties van het apparaat. Om deze spreiding tot een minimum te beperken worden de meetwaarden van de ingaande luchtstromen gecontroleerd op een maximaal toegestane variatie in de tijd. De controle op overschrijding van de maximale waarden wordt in principe on-line bij elk meetinterval gedurende een tevoren vastgestelde meetperiode uitgevoerd. Bij een meetinterval van 15 seconden geeft een meetperiode van 10 minuten (= 40 meetintervallen) een goed beeld van de gerealiseerde stabiliteit. Van elke meetperiode wordt het resultaat ( WTW ) berekend en vergeleken met het resultaat van de voorgaande meetperiode. De variatie van het resultaat mag een van tevoren opgegeven waarde niet overschrijden. Daarnaast wordt over vier aaneengesloten stabiele meetperioden het verschil tussen de minimale en maximale waarde van het rendement gecontroleerd op een maximaal toegestaan verschil. Voor het valide verklaren van een meting moeten tenminste vier aaneengesloten meetperioden voldoen aan de stabiliteitscriteria, vermeld in De totale tijdsduur van de meting is afhankelijk van de stabiliteit van het meetproces.

9 TNO-briefrapport TNO2013 M / Criteria stabiliteit meetproces Ingaande luchtstromen: Temperatuur: variatie temperatuurmeting maximaal 0,5 K Vochtigheid: variatie absolute vochtigheid maximaal 0,5 g/kg; Luchtdebiet: variatie luchtdebiet maximaal 1 kg/h Resultaat: Rendement: verschil tussen twee opvolgende meetperioden maximaal 0,003; verschil tussen minimum- en maximumwaarde gedurende 4 aaneengesloten meetperioden maximaal 0,005. Meetduur: Minimale meetduur van 4 aaneengesloten meetperioden waarin voldaan wordt aan de stabiliteitscriteria. Afwijking statische drukken Bij de instelling van de luchthoeveelheden was het niet mogelijk de statische drukken volgens tabel 5 te realiseren. In tabel 6 zijn de ingestelde statische drukken weergegeven. Meting Toevoerlucht (Pa) Afvoerlucht (Pa) nr. Inlaat Uitlaat Inlaat Uitlaat Tabel 6 Ingestelde statische drukken tijdens de rendementsmetingen

10 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 5 Resultaten rendementsmeting De resultaten van de rendementsmetingen zijn weergegeven in de tabellen 7 t/m11. In tabel 7 zijn de temperatuurrendementen weergegeven, zowel ongecorrigeerd als gecorrigeerd voor de massaflowverhouding, en inclusief het ventilatorvermogen. Meting nr Luchthoeveelheid Niet gecorrigeerd temp Gecorrigeerd temp m 3 /h % % ,4 84, ,8 83, ,9 82,8 Gemiddeld rendement 83,0 83,6 Tabel 7 Overzicht temperatuurrendementen, ongecorrigeerd en gecorrigeerd voor de massaflowverhouding. In tabel 8 zijn de rendementen t.b.v. de EPB dikgedrukt weergegeven. qv22 [m³/h] Pel [W] 58,1 125,7 279,2 dt11 [K] dt22 [K] 0,84 0,73 1,03 dt12 [K] 0,82 0,74 1,02 dt21 [K] t11 [ C] 25,10 25,15 25,11 t12 [ C] 10,27 9,70 10,66 t21 [ C] 4,96 4,81 4,94 t22 [ C] 22,15 21,44 21,46 qv11 [m³/h] 103,5 251,2 401,6 qv22 [m³/h] 101,5 252,1 400,1 qv,epb [m³/h] 101,5 251,2 400,1 ηt,sup [%] 81,2 78,2 76,8 ηt,eha [%] 77,7 79,6 76,7 ηt,epb [%] 79,5 78,9 76,8 Input ηt,epb [%] Tabel 8 Overzicht gegevens en rendementen t.b.v. de Belgische EPBproductgegevensdatabank

11 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 Tabel 9: Meetwaarden en resultaten rendementsmeting bij 100 m 3 /h Meting NBN EN308 nom debiet 100 m 3 /h toestel EuroAir400 datum Toevoerlucht T intrede C 4,96 T uittrede C 22,15 RV % 62,8 RV % 20,05 druk Pa -75 druk Pa 75 qv m 3 /h 98,1 qv m 3 /h 101,5 qm kg/h 123,8 qm kg/h 120,9 h in kj/kg 13,48 h uit kj/kg 30,68 X in g/kg 3,38 X uit g/kg 3,30 soort.massa kg/m 3 1,262 soort.massa kg/m 3 1,191 Pd wd max kpa 0,870 Pd wd max kpa 2,664 Pd wd kpa 0,546 Pd wd kpa 0,534 Tnb C 2,3 Tnb C 10,6 Q in kj/h 1669,0 Q uit kj/h 3708,9 Afvoerlucht T intrede C 25,10 T uittrede C 10,27 RV % 27,49 RV % 69,8 druk Pa -75 druk Pa 75 qv m 3 /h 103,5 qv m 3 /h 99,4 qm kg/h 121,7 qm kg/h 123,1 h in kj/kg 39,10 h uit kj/kg 23,96 X in g/kg 5,43 X uit g/kg 5,41 soort.massa kg/m 3 1,176 soort.massa kg/m 3 1,239 Pd wd max kpa 3,181 Pd wd max kpa 1,249 Pd wd kpa 0,874 Pd wd kpa 0,872 Tnb C 14,0 Tnb C 7,6 Q in kj/h 4757,1 Q uit kj/h 2950,2 Omgeving Energie balans Barometer kpa 101,074 toestel in T omgeving C 25,06 toevoerlucht kj/h 1669 RV % 27,53 afvoerlucht kj/h 4757 Pd wd kpa 0,874 inlek toestel kj/h 56 x g/kg 5,42 elektrische hulpenergie kj/h 198 h lucht kj/kg 39,03 totaal kj/h 6680 soort.massa kg/m 3 1,177 toestel uit T nattebol C 13,94 toevoerlucht kj/h 3709 afvoerlucht kj/h 2950 Elektrische hulpenergie totaal kj/h 6659 Netspanning V 230,5 Opgenomen stroom A 0,27 cosf - 0,95 Resultaten Opgenomen effect. vermogen W 58,1 M- verhouding - 0,994 T rendement % 85,4 Specific Fan Power T rendement cor. M-verhouding % 84,8 P el. totaal kw 0,058 Enthalpie rendement % 85,7 max luchtdebiet (toe -of afvoer) m 3 /s 0,029 P-factor - 4,2 Specific fan power (SFPe) kw/m 3 /s 2,019 Energiebalans - 0,997

12 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 Tabel 10 Meetwaarden en resultaten rendementsmeting bij 250 m 3 /h Meting NBN EN308 nom debiet 250 m 3 /h toestel EuroAir400 datum Toevoerlucht T intrede C 4,81 T uittrede C 21,44 RV % 67,04 RV % 22,94 druk Pa -75 druk Pa 76 qv m 3 /h 239,9 qv m 3 /h 252,1 qm kg/h 306,8 qm kg/h 304,7 h in kj/kg 13,70 h uit kj/kg 30,65 X in g/kg 3,53 X uit g/kg 3,57 soort.massa kg/m 3 1,279 soort.massa kg/m 3 1,209 Pd wd max kpa 0,861 Pd wd max kpa 2,551 Pd wd kpa 0,577 Pd wd kpa 0,585 Tnb C 2,4 Tnb C 10,6 Q in kj/h 4201,3 Q uit kj/h 9338,9 Afvoerlucht T intrede C 25,15 T uittrede C 9,70 RV % 28,2 RV % 74,3 druk Pa -75 druk Pa 75 qv m 3 /h 251,2 qv m 3 /h 237,1 qm kg/h 299,0 qm kg/h 298,1 h in kj/kg 39,37 h uit kj/kg 23,55 X in g/kg 5,52 X uit g/kg 5,47 soort.massa kg/m 3 1,190 soort.massa kg/m 3 1,257 Pd wd max kpa 3,190 Pd wd max kpa 1,202 Pd wd kpa 0,900 Pd wd kpa 0,893 Tnb C 14,1 Tnb C 7,4 Q in kj/h 11770,9 Q uit kj/h 7018,5 Omgeving Energie balans Barometer kpa 102,348 toestel in T omgeving C 24,81 toevoerlucht kj/h 4201 RV % 28,76 afvoerlucht kj/h Pd wd kpa 0,899 inlek toestel kj/h -35 x g/kg 5,51 elektrische hulpenergie kj/h 442 h lucht kj/kg 39,01 totaal kj/h soort.massa kg/m 3 1,193 toestel uit T nattebol C 13,93 toevoerlucht kj/h 9339 afvoerlucht kj/h 7019 Elektrische hulpenergie totaal kj/h Netspanning V 230,0 Opgenomen stroom A 0,57 cosf - 0,96 Resultaten Opgenomen effect. vermogen W 125,7 M- verhouding - 1,019 T rendement % 81,8 Specific Fan Power T rendement cor. M-verhouding % 83,3 P el. totaal kw 0,126 Enthalpie rendement % 82,3 max luchtdebiet (toe -of afvoer) m 3 /s 0,070 P-factor - 4,7 Specific fan power (SFPe) kw/m 3 /s 1,802 Energiebalans - 0,999

13 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 Tabel 11 Meetwaarden en resultaten rendementsmeting bij 400 m 3 /h Meting NBN EN308 nom debiet 400 m 3 /h toestel EuroAir400 datum Toevoerlucht T intrede C 4,94 T uittrede C 21,46 RV % 53,15 RV % 18,02 druk Pa -70 druk Pa 69 qv m 3 /h 382,2 qv m 3 /h 400,1 qm kg/h 488,8 qm kg/h 483,6 h in kj/kg 12,05 h uit kj/kg 28,73 X in g/kg 2,82 X uit g/kg 2,81 soort.massa kg/m 3 1,279 soort.massa kg/m 3 1,209 Pd wd max kpa 0,868 Pd wd max kpa 2,554 Pd wd kpa 0,462 Pd wd kpa 0,460 Tnb C 1,5 Tnb C 9,8 Q in kj/h 5888,4 Q uit kj/h 13893,0 Afvoerlucht T intrede C 25,11 T uittrede C 10,66 RV % 27,62 RV % 67,55 druk Pa -66 druk Pa 66 qv m 3 /h 401,6 qv m 3 /h 382,6 qm kg/h 478,2 qm kg/h 479,4 h in kj/kg 39,00 h uit kj/kg 24,10 X in g/kg 5,39 X uit g/kg 5,31 soort.massa kg/m 3 1,191 soort.massa kg/m 3 1,253 Pd wd max kpa 3,183 Pd wd max kpa 1,282 Pd wd kpa 0,879 Pd wd kpa 0,866 Tnb C 13,9 Tnb C 7,7 Q in kj/h 18652,5 Q uit kj/h 11551,0 Omgeving Energie balans Barometer kpa 102,346 toestel in T omgeving C 24,28 toevoerlucht kj/h 5888 RV % 28,99 afvoerlucht kj/h Pd wd kpa 0,878 inlek toestel kj/h 43 x g/kg 5,38 elektrische hulpenergie kj/h 994 h lucht kj/kg 38,14 totaal kj/h soort.massa kg/m 3 1,195 toestel uit T nattebol C 13,60 toevoerlucht kj/h afvoerlucht kj/h Elektrische hulpenergie totaal kj/h Netspanning V 229,6 Opgenomen stroom A 1,27 cosf - 0,96 Resultaten Opgenomen effect. vermogen W 279,2 M- verhouding - 1,011 T rendement % 81,9 Specific Fan Power T rendement cor. M-verhouding % 82,8 P el. totaal kw 0,279 Enthalpie rendement % 82,2 max luchtdebiet (toe -of afvoer) m 3 /s 0,112 P-factor - 3,4 Specific fan power (SFPe) kw/m 3 /s 2,503 Energiebalans - 0,995

14 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 6 Samenvatting meetresultaten Ventilatormeting Het maximaal opgenomen vermogen van de elektromotor-ventilatorcombinatie is bepaald in de maximale fabrieksstand (zie fase 2)en bedraagt: 282,26 Watt. Voor elke ventilator is het opgenomen vermogen inclusief de besturing vastgesteld op Pelec,fan =141,1 Watt. Rendement van het WTW De rendementen ten behoeve van de EPB zijn weergegeven in tabel 12. qv nominaal [m³/h] qv,epb [m³/h] 101,5 251,2 400,1 ηt,epb [%] 81,7 80,7 80,2 Input ηt,epb [%] Tabel 12 Overzicht rendementen t.b.v. de EPB.

15 TNO-briefrapport TNO2013 M / 15 7 Meetsensoren De bij de meting toegepaste meetsensoren zijn opgenomen in tabel 13. Meetkanaal TUI-nummer Identificatie Kalibratie periode 1001 KVB1 Ta_mp3 mei KVB2 Ta_mp4 mei Ta_mp11 mei KVB4 Ta_mp5 mei KVB5 Ta_mp6 mei Ta_mp12 mei Ta_mp13 mei LVP04 Ta_mp14 mei LVP05 Ta_mp15 mei Ta_mp16 mei LVP07 Ta_mp17 mei LVP08 Ta_mp18 mei STDKP Ta_amb mei Pa_mp Pa_mp Pa_mp Pa_mp Dpa_mp Dpa_mp P_air Rv_mp Rv_mp Rv_mp Rv_mp W P_eff A Stroom Q CosQ V Spanning Fl_mp Fl_mp Fl_mp Fl_mp MR125PI Fl_mp MR125SI Fl_mp MR125PU Fl_mp MR125SU Fl_mp Tabel 13 Meetsensoren.