WH12B1 Bestek Rosa Ferreira Marieke Bakker Kees den Hollander Remco Heimeriks Gerben van Dijk Jesse Groenen Tommy Groen Jaap Aartman Rick Dotinga

Transcriptie

1 WH12B1 Bestek Rosa Ferreira Marieke Bakker Kees den Hollander Remco Heimeriks Gerben van Dijk Jesse Groenen Tommy Groen Jaap Aartman Rick Dotinga Mike Cupedo Sam Gareman

2 Inleiding In dit rapport zal een advies gegeven worden voor een installatie voor de studentenflats. Na enkele weken bezig te zijn geweest met verschillende rapporten op te stellen is er nu eindelijk een bestek uitgerold. Dit bestek bevat alle informatie die benodigd was om het advies voor de installatie op te stellen. Door middel van installatieschema s en bouwtekeningen zult u een beeld krijgen hoe wij tot deze conclusie zijn gekomen. Delft, 19 December 2013 WH12B1 1

3 Samenvatting Gedurende dit project zijn alle voorgaande rapporten geraadpleegd. Vervolgens zijn we verder gaan werken met de gekozen installatie: A7.1, volgens ISSO 43. Deze keuze hebben we helemaal uitgewerkt en doorgerekend. Met deze informatie is er een conclusie en een aanbeveling uit dit rapport komen rollen. Alle informatie die tot dit advies heeft geleid zal in dit rapport getoond worden. Alle installatieschema s, alle BINK- en EPVarianten resultaten en dergelijke stukken informatie, vergaard van programma s, staan er ook in. 2

4 Inhoud Inleiding... 1 Samenvatting Opdracht omschrijving Probleemstelling en Doelstelling Pakket van Eisen Harde eisen Zachte eisen ISSO Specificaties van de hoofdonderdelen Radiator CV-Leidingen Afzuigkanaal Toevoerkanaal Geluiddemper Afzuigventilator/ Toevoerventilator Conventioneel Hoog Rendement Luchtfilter Warmtewiel Kleppenselectie Buitenluchtrooster Verwarmingsbatterij Bevochtiger (optie) Lucht inblaas rooster Ketel BINK CV Lucht Verwarmings- en ventilatiesystemen Inleiding Radiator (Verwarming) CV-Leidingen Verlichtingsarmatuur Toevoerkanaal Geluiddemper Afzuigventilator Luchtfilter Warmtewiel

5 6.1.9 Kleppenselectie Buitenluchtrooster Toevoerventilator Verwarmingsbatterijen Lucht inblaasroosters Ketel Installatieschema s Epvarianten Zomerbalans Winterbalans Conclusie en aanbevelingen Bronnen Bijlage I Leidingproef Leidingproef Inleiding De leidingproef Meetresultaten Leidingproef Berekening beginwaardes Weerstandsfactor λ van de rechte buis Weerstandsfactor met de wet van Blasius Berekening weerstand coëfficiënt hulpstukken De weerstand coëfficiënt ζ van venturi + gladde buis: De weerstand coëfficiënt ζ van venturi + knie: De weerstand coëfficiënt ζ van venturi + knie met schoepen: Resultaten van de berekeningen Conclusie van de berekening Bijlage II Drukinstallatie Pompberekening Leidingdiameter Drukverlies Vermogen Bijlage III Climasim Energiegebruik Installatieschema Bijlage IV Verslag excursie BAM

6 1. Opdracht omschrijving Bij dit project staat het uiteindelijke advies centraal. Om dit advies zo goed mogelijk te verschaffen worden er ook opdrachten gemaakt. Hieronder vindt u een overzicht van deze opdrachten. Het bedenken en ontwerpen van een manier om een installatie te realiseren. Maak een uitdraai van de EP varianten Ontwikkel een principeschema Zorg d.m.v. druk verhogende machines dat de bovenste verdieping ook warm water heeft met de juiste druk op de leiding. Zorg ervoor dat er genoeg lucht ververst wordt. Opstellen van rapporten. Opstellen van een advies in vorm van een bestek. Het grootste probleem is dat er tot op heden geen installatie aanwezig is. Wij gaan deze installatie bedenken en ontwerpen via bepaalde eisen zodat de EPC de norm of lager is. Echter moet het wel een leefbaar gebouw blijven. Het kan dus bijvoorbeeld niet zonder ramen. Daarnaast moet er op de bovenste verdiepingen uiteraard ook warm water aanwezig zijn. Daarom moeten we met druk verhogende machines gaan werken om dat te realiseren. Ons doel is daarom om een, het liefst zo goedkoop mogelijk, maar van degelijke kwaliteit, advies op te stellen en daarbij een installatie te ontwerpen voor 2 studentenflats in Den Haag. Om verschillende opties te kunnen bekijken voeren wij de benodigde gegevens in een programma in, EPvarianten. Door er verschillende combinaties toe te passen komen er verschillende gegevens uit en ook verschillende EPC waardes. Hier uit kan een besluit worden genomen met welke combinaties wij verder gaan en kan er gekozen worden uit concepten uit het ISSO 43. Wat nog een probleem zou kunnen zijn is de lucht die ververst moet worden. Gebeurd dit niet, zal iedereen in de flat uiteindelijk stikken. Daarom moeten we nog kijken hoe we dit gaan aanpakken. Uiteindelijk zullen alle adviezen genoteerd staan in het op te leveren product, namelijk het bestek. 1.1 Probleemstelling en Doelstelling Het grootste probleem is dat er tot op heden geen installatie aanwezig is. Wij gaan deze installatie bedenken en ontwerpen via bepaalde eisen zodat de EPC de norm of lager is. Echter moet het wel een leefbaar gebouw blijven. Het kan dus bijvoorbeeld niet zonder ramen. Daarnaast moet er op de bovenste verdiepingen uiteraard ook warm water aanwezig zijn. Daarom moeten we met druk verhogende machines gaan werken om dat te realiseren. Ons doel is daarom om een, het liefst zo goedkoop mogelijk, maar van degelijke kwaliteit, advies op te stellen en daarbij een installatie te ontwerpen voor 2 studentenflats in Den Haag. Om verschillende opties te kunnen bekijken voeren wij de benodigde gegevens in een programma in, EPvarianten. Door er verschillende combinaties toe te passen, komen er verschillende gegevens uit en ook verschillende EPC waardes. Hieruit kan een besluit worden genomen met welke combinaties wij verder gaan en kan er gekozen worden uit concepten uit het ISSO 43. Wat nog een probleem zou kunnen zijn is de lucht die ververst moet worden. Gebeurd dit niet, zal iedereen in de flat uiteindelijk stikken. Daarom moeten we nog kijken hoe we dit gaan aanpakken. Uiteindelijk zullen alle adviezen genoteerd staan in het op te leveren product, namelijk het bestek. 5

7 2. Pakket van Eisen 2.1 Harde eisen Het PvE is onder te verdelen in een aantal harde eisen die vast staan zoals het bouwbesluit en Ondernemingsraad van een gemeente. Naast de harde eisen zijn er ook zachte eisen zoals kosten, onderhoud, design en gebruikers. De lucht verversing n van een gebouw is een harde eis die in het bouwbesluit is terug te vinden. Aan de maximale EPC (Energie Prestatie Coëfficiënt) waarde van 0.6 dient het gebouw te voldoen. Deze is wettelijk vastgesteld om de energiezuinigheid en leefbaarheid van een gebouw te bepalen. Het gebouw moet voldoen aan de te behalen verversingsvoud en temperaturen, deze variëren in de zomer en winter. Ook moet er rekening worden gehouden met het stadsbeeld. Wat wil een bepaalde stad of gemeente uitstralen? Voorbeelden hiervan zijn: groene gebouwen of woningen in de stijl van jaren geleden. Vervolgens dient er ook rekening te worden gehouden met de brandweer, dit is vooral voor de architect van belang. Denk aan vluchtroutes. De installatie moet een goede brandveiligheid hebben, hier komt de luchtverversing n van het bouwbesluit weer terug. Harde eisen Bouwbesluit Vast/variabel Verversing van n=2 Maximale EPC van 0.6 Vast Vast Ondernemingsraad Maximale zomer temperatuur is 40 graden 1 De maximale temperatuur van 40 graden word maximaal 100 uur per jaar behaald 1 Minimale temperatuur in de winter is 12 graden De minimale temperatuur 12 graden word maximaal 100 uur per jaar behaald Gebouw/installatie moet in het stadsbeeld passen Variabel Variabel Variabel Variabel Vast Brandweer De brandveiligheid moet worden gewaarborgd Luchtverversing van minstens n=2 Vast Vast 1 Gegeven in college THIN 6

8 2.2 Zachte eisen In de zachte eisen zullen vooral de belanghebbende van een gebouw terug te zien zijn ( de opdrachtgever, de architect en tenslotte de uiteindelijke gebruiker). De opdrachtgever wil een zo laag mogelijk kostende installatie plaatsen die lang meegaat; ook wil de opdrachtgever weinig geld kwijt zijn aan de onderhoudskosten hiervan. De Architect wil het gebouw een bepaalde uitstraling gegeven, de installatie mag de uitstraling niet verhinderen; ditzelfde geldt voor het interieur. De eigenaar wil graag een goed binnenklimaat hebben voor het gebouw. Als laatste de wensen van de uiteindelijke gebruikers, zij willen over het algemeen een snel en eenvoudig klimaat hebben. Zachte eisen Opdrachtgever De kosten van de installatie mogen niet boven gemiddeld zijn De onderhoudskosten mogen niet boven gemiddeld zijn De installatie moet minstens 20 jaar mee gaan Onderhoud aan de verwarmingsinstallatie vind maximaal 1 keer per jaar plaats Onderhoud aan het ventilatiesysteem vind maximaal 2 keer per jaar plaats Architect De installatie mag het uiterlijk van het gebouw niet verminderen De installatie mag het uiterlijk van het interieur niet verminderen De verwarmingselementen mogen geen storende factor zijn in de omgeving Zo min mogelijk van verwarming installatie mag zichtbaar zijn Zo min mogelijk van het ventilatiesysteem mag zichtbaar zijn Eigenaar Storingen aan het verwarmingssysteem kunnen binnen 1 week worden verholpen Storingen aan het ventilatiesysteem kunnen binnen 48 uur worden verholpen Binnenklimaat moet minstens redelijk zijn aan de hand van EP-Varianten Bewoners De temperatuur moet ten allen tijden tussen 15 en 25 graden zijn De temperatuur tussen 10 en 25 graden moet zelf te regelen zijn De gewenste temperatuur moet binnen 60 minuten worden bereikt Het temperatuursysteem moet eenvoudig te bedienen zijn Het ventilatiesysteem mag niet meer dan 20 decibel produceren Het verwarmingssysteem mag niet meer dan 20 decibel produceren Luchtsnelheid in de zomer max 0,25 m/s Maximale luchtvochtigheid in de zomer 70% De luchtsnelheid in de winter is max 0,15 m/s Wens/variabel Variabel Variabel Variabel Variabel Variabel Wens Wens Wens Wens Wens Variabel Variabel Wens Variabel Wens Wens Wens Variabel Variabel Variabel Variabel Variabel 7

9 3. ISSO 43 Uit het programma EPVarianten is gebleken dat principe A7.1 uit ISSO43 het best is toe te passen. De belangrijkste elementen uit schema A7.1 (Figuur 29 uit ISSO43) zijn 1. Radiator 2. CV-leidingen 3. Verlichtingsarmatuur 4. Toevoer kanaal 5. Geluiddemper 6. Afzuigventilator 7. Luchtfilter 8. Warmtewiel 9. Kleppenselectie 10. Buitenluchtrooster 11. Toevoerventilator 12. Verwarmingsbatterij 13. Lucht inblaasrooster 14. Ketel Er word in dit principe gebruikgemaakt van radiatoren en mechanische ventilatie. Dit is van groot belang omdat op deze manier warmte terug winning, door middel van een warmtewiel kan worden toegepast. Aan de hand van dit principeschema zal ook een energiebalans worden opgesteld om zo het vermogen van de verschillende elementen te kunnen berekenen. 8

10 4. Specificaties van de hoofdonderdelen 4.1 Radiator Een radiator is een warmtewisselaar. Radiatoren worden gebruikt om warmte uit een doorstromende vloeistof af te staan aan langsstromende lucht. Radiatoren worden gebruikt in centrale verwarming en in het koelsysteem van auto's. Een cv-radiator heeft een zo groot mogelijk oppervlak, dit om de warmteoverdracht zo efficiënt mogelijk te maken. Een groot contactoppervlak tussen radiator en lucht zorgt voor een betere warmteafgifte. Men onderscheidt leden- en paneelradiatoren. Een ledenradiator bestaat uit een rij aan elkaar gekoppelde verticale holle segmenten. Het oppervlak van zo`n radiator is veel groter dan dat van een paneelradiator (ook wel plaatradiator genoemd), die bestaat uit een gesloten plaat die voorzien is van verticale kanalen. Om het oppervlak te vergroten, bestaat een paneelradiator vaak uit twee of drie van zulke platen. Om de convectie te vergroten, kunnen dunne geprofileerde platen achter of tussen de platen gemonteerd zijn. 4.2 CV-Leidingen De cv-ketel verwarmt water dat via leidingen door radiatoren stroomt die de warmte afgeven. Het afgekoelde water stroomt vervolgens weer terug naar de cv-ketel, waar het opnieuw wordt opgewarmd. Bij de meeste systemen staan de radiatoren parallel, dat wil zeggen iedere radiator heeft een eigen heengaande en teruggaande leiding en iedere radiator kan afzonderlijk worden geregeld met behulp van een radiatorkraan. In plaats van, of in combinatie met radiatoren, kan ook vloerverwarming worden toegepast, hierbij stroomt het warme water door buizen in de afwerkvloer, hierdoor zal de gehele vloer gelijkmatig opwarmen. 4.3 Afzuigkanaal De vuile lucht uit de ruimtes gaat eerst door regelkleppen. Hiermee kan de ventilatie van de ruimte worden geregeld, namelijk door het openen of gedeeltelijk sluiten van de kleppen. De lucht komt dan in een centraal afzuigkanaal terecht. Dit is een lange schacht waar de lucht uit meerdere ruimtes bij elkaar komt, en wordt aangezogen door grote drukventilatoren. Deze zorgen ook voor de luchtstroming, omdat er lichte onderdruk in het afzuigkanaal ontstaat. Omdat de luchtdruk overal gelijk wil zijn, wordt het uit de ruimtes gezogen. 4.4 Toevoerkanaal Een cv-ketel is voorzien van een gas aansluiting en verhit het circulerende water middels een warmtewisselaar. Het koude water wordt middels het verwarmde oppervlak van de warmtewisselaar geregeld verwarmt. Een circulatiepomp in de cv-ketel zorgt voor de juiste stroming van het warme water door uw radiatoren en leidingen. De gassen die vrijkomen na de verbranding wordt middels een rookgas afvoer kanaal veilig naar buiten afgevoerd via een doorvoer systeem. Ook heeft de cv-ketel voor zijn verbranding zuurstof nodig. Dit wordt aangeleverd via het lucht toevoer kanaal die de zuurstof van buiten haalt. 9

11 4.5 Geluiddemper Indien het noodzakelijk is om de geluidsoverlast te reduceren kan de afvoer worden voorzien van een geluiddemper. Dit kan zowel een tussenbouw demper of een inwendige kerndemper zijn. Om het geluid tot een maximum te reduceren is een combinatie hiervan ook mogelijk. De tussenbouw dempers zijn aan de binnenzijde voorzien van geperforeerd plaatmateriaal waarachter akoestische wol wordt aangebracht. Deze geluiddemper wordt middels een klemverbinding tussen twee schoorsteendelen gemonteerd. Maximale dempingwaarde ca. 20dB(A) bij 250Hz Hierbij is de weerstand ca. 2Pa. Een inwendige kerngeluiddemper is een cilinder die wordt vervaardigd van geperforeerd plaatmateriaal en gevuld met akoestische wol die in het verticale deel van de rookgasafvoer wordt gemonteerd. Deze demper wordt door middel van strips bevestigd en aan de bovenzijde van de rookgasafvoer gemonteerd. Maximale dempingwaarde ca. 20dB(A) bij 250Hz Hierbij is de weerstand ca. 15Pa. 4.6 Afzuigventilator/ Toevoerventilator Conventioneel Bij een conventionele luchtfilterinstallatie wordt de vervuilde lucht aan te toevoerzijde door een ventilator aangezogen en vervolgens door de filterinstallatie geblazen. Bij deze opstelling gaat de vuile lucht door de installatie en staat de installatie onder overdruk Hoog Rendement Het principe van het Hoog Rendement filter is precies het tegenovergestelde van het conventionele systeem. Het af te zuigen materiaal komt niet door de ventilator maar wordt eerst gefilterd. Het grote voordeel hiervan is dat er gebruikgemaakt kan worden van schone luchtventilatoren. Het rendement van deze HR ventilatoren is tot 30% hoger. Een van de belangrijke uitgangspunten bij het onderdruksysteem is dan ook energiebesparing. Deze energiebesparing wordt op een aantal manieren verkregen: Door een lager geïnstalleerd vermogen (dit komt door de toepassing van schone luchtventilatoren met een hoog rendement van circa 80%). Doordat ventilatoren niet rechtstreeks aan de af te zuigen machines zijn gekoppeld is er geen overcapaciteit geïnstalleerd. Dit is vooral belangrijk bij systemen met meerdere machines. 4.7 Luchtfilter Een luchtfilter is een onderdeel van een installatie waardoor vervuilde lucht wordt gevoerd en waarbij de vervuiling uit de installatie gehaald wordt. 10

12 4.8 Warmtewiel Bij een warmtewiel stromen de toe en afvoer aan een van de twee kanten van een warmtewiel. En doordat het wiel gemaakt zo gemaakt is dat er warmte transmissie kan plaats vinden tussen de verschillende stromen, is het mogelijk om een Warmte terug winning tot wel 90% te verkrijgen. 4.9 Kleppenselectie Met verschillende kleppen in de installatie is de toevoer en afvoer van de lucht instelbaar. hiermee is het mogelijk om een zo effect mogelijke toe en afvoer te verkrijgen. Het is bijvoorbeeld belangrijk dat de toevoer lucht van de verwarmingsbatterij continu en gelijk is Buitenluchtrooster De buitenluchtrooster voorkomt dat er vervuiling en ongedierte en dergelijke de installatie inkomt. 4.11Verwarmingsbatterij Werk door met een elektrische stroom door een verwarmingselement te laten stromen en door de weerstand hiervan ontstaat er warmte. De functie van de verwarmingsbatterij is de lucht verwarmen tot de gewenste invoer temperatuur. De verwarmingsbatterij krijg een constante toevoer van een mengeling van buitenlucht en lucht van het warmte wiel Bevochtiger (optie) De bevochtiger zorgt voor de juiste luchtvochtigheid van de lucht. Voor een gezonde luchtvochtigheid van 50 tot 60 % Lucht inblaas rooster De lucht inblaas rooster is het rooster voordat de verwarmde lucht de kamer in komt. Door verschillende hoeken in het rooster zorgt dit rooster er voor dat de luchtstroom gelijk is, en het binnen de kamer een gelijke temperatuur blijft Ketel Ketels zijn warmte opwekkers die gebruik maken van water om warmte te transporteren. In de ketel wordt gas verbrandt en de warmte die hier bij vrij komt wordt afgegeven aan water Er zijn 3 soorten ketels: - Conventionele Centrale Verwarmings Ketel η = 70% - Verbeterd Rendements Ketel η = 80% - Hoog Rendements Ketel η = 85% of hoger 11

13 5. BINK 5.1 CV Bink CV Installatie Met behulp van bink kan eenvoudig de benodigde opvoerdruk, de buis diameter en de l/s bepaald worden. Door een isometrische schema op te stellen met invoer en een leidingstelsel naar de woningen met de daar ingeven benodigde warmtebronnen. Voor de leiding zijn we ervan uitgegaan dat de leiding snelheid niet meer dan: 3m/s voor schacht 2m/s voor een aftakking 1.2m/s voor de woning zelf Mag bedragen omdat er anders teveel geluid geproduceerd wordt en er geluidshinder kan worden ondervonden door de gebruikers van het gebouw. Ieder appartement heeft een aantal radiatoren waarmee de kamers worden opgewarmd variërend van de kamer kan die W zijn. Dit opgebouwd uit de volgende berekeningen: transmissie*vloeroppervlak met een gemiddeld transmissie verlies van 55w/m2. Zie tabellen hieronder voor de resultaten naam opp transmissie verwarming woontype 1 totaal 74, ,5 1 11, ,5 2 20, ,5 3 13, check 65, woontype 2 totaal 108, , , ,5 3 19, , check 84, ,5 woontype 3 totaal 56, , , , ,5 check 47, ,5 woontype 4 totaal 74, ,5 1 11, ,5 2 20, ,5 3 13, , check 65, ,5 woontype 5 totaal 108, , , ,5 3 19, , check 97, ,5 woontype 2a totaa 60, ,45 eerste helft 30, ,5 tweede helft 30, ,5 check woontype 5a totaa 65, ,05 eerste helft tweede helft 10, ,5 check 65, ,5 12

14 Wat kan hieruit worden opgemaakt. Het CV systeem heeft een benodigde opvoerdruk van 413kPa nodig met een volumestroom van 6,161 Liter per seconde. De totale cv pomp vermogen is 516,5 kw. 13

15 5.2 Lucht Met het programma BINK is het mogelijk om een goed uitgewerkt concept te creëren en op een makkelijke manier te controleren of deze installatie voldoet. Hiermee wordt bedoeld dat er geen onjuistheden in het concept voorkomen. Er kan gecontroleerd worden of er een over- of een onderdruk plaatsvindt. Daarnaast geeft het programma de informatie over de benodigde druk om de luchtverversingsinstallatie te laten functioneren. Met deze gegevens kan er worden bepaald welke onderdelen er goed zijn om in de installatie te plaatsen. Het programma werd ingeleid door middel van een gastcollege, dit gaf de nodige informatie om het programma goed te gebruiken. De volgende afbeeldingen geven weer hoe het programma werkt. Ook zijn het resultaten van de eerste verdieping en de verdiepingen van 2 tot en met 23. Overzicht verdieping 1 Luchtafzuiging verdieping 1 14 Luchttoevoer verdieping 1

16 Overzicht verdieping 2 t/m 23 Luchtafzuiging verdieping 2 t/m 23 Luchttoevoer verdieping 2 t/m 23 15

17 Vermogen ventilator Om het vermogen van de ventilator te bepalen zijn de weerstanden van de verschillende componenten noodzakelijk. De componenten zijn: aanzuigdeel (buitenlucht/retourlucht) met kleppenregister: 20 Pa filter: 150 Pa verwarmer: 30 Pa geluiddemper: 35 Pa warmtewiel: 150 Pa externe (kanaal-)weerstand: o toevoer 350 Pa o retour 300 Pa Omdat er per verdieping een aanvoer en een afvoer is moet er twee ventilatoren berekend worden, dit is omdat de aanvoer en de afvoer mechanisch zijn. De formule is nodig is om het vermogen van de ventilatoren te berekenen is: Pmotor = Φv totale weerstand η overbrengingsverlies De ventilatoren worden berekend voor in de winter, hier is er ook sprake van een warmtewiel wat voor weerstand zorgt. Het rendement van de ventilatoren ligt tussen de 70 a 80 %, hiervoor wordt 75% gebruikt en het overbrengingsverlies is 15%. Volumestroom: 1 ste verdieping Toevoer winter: 2855,66 m 3 /h Afvoer winter: 2845,93 m 3 /h 2t/m23 ste verdieping Toevoer winter: 2935,97 m 3 /h Afvoer winter: 2916,41 m 3 /h 16

18 Totale weerstand: 1 ste verdieping Toevoer winter: = 968 Pa Afvoer winter: = 1059 Pa 2t/m23 ste verdieping Toevoer winter: = 1006 Pa Afvoer winter: = 1108 Pa Afvoer winter Pmotor = Φv totale weerstand η overbrengingsverlies Pmotor = (2855, ) 968 0,75 0,85 Pmotor = 1204,5 Watt P motor = Φ v totale weerstand η overbrengingsverlies P motor = (2845, ) ,75 0,85 P motor = 1313,2 Watt 17

19 2t/m23 ste verdieping Toevoer winter P motor = Φ v totale weerstand η overbrengingsverlies P motor = (2935, ) ,75 0,85 P motor = 1287,0 Watt Afvoer winter P motor = Φ v totale weerstand η overbrengingsverlies P motor = (2845, ) ,75 0,85 P motor = 1408,0 Watt 1 ste verdieping Toevoer 1 ste verdieping Afvoer 2t/m23 ste verdieping Toevoer 2t/m23 ste verdieping Afvoer Vermogen (W) 1204,5 1313,2 1287,0 1408,0 Totale vermogen toevoer ,5 Totale vermogen afvoer ,2 18

20 6. Verwarmings- en ventilatiesystemen 6.1 Inleiding In het volgende gedeelte van het rapport zullen verschillende onderdelen van de A7.1 installatie onder de loep genomen worden. Van elk onderdeel zijn verschillende opties worden gegeven en vergeleken worden. Vervolgens zijn alle opties overwogen en is er een beslissing gemaakt. Bij de wat minder bekende onderdelen staat de optie geïllustreerd met een plaatje. De systemen staan op volgorde zoals de naast de A7.1 installatie genummerd waren en compleet aan het einde staan de bronnen. Sub inhoudsopgave Inleiding Radiator (Verwarming) CV-Leidingen Verlichtingsarmatuur Toevoerkanaal Geluiddemper Afzuigventilator Luchtfilter Warmtewiel Kleppenselectie Buitenluchtrooster Toevoerventilator Verwarmingsbatterijen Luchtinblaasroosters Ketel Bronnen

21 6.1.1 Radiator (Verwarming) Functie: Het verwarmen van lucht in een vertrek. Radiator - Plug and play - Snel geïnstalleerd - Makkelijk te onderhouden/schoonmaken Nadelen: - Neemt plek in beslag - Moet op een speciale plek (bijv.: onder raam) - Mooi is anders Convectorput - Neemt geen plek in beslag - Betere verwarming Nadelen: - Meer onderhoud aan (stof in put is funest) - Lastig in te bouwen in flat - Mag niks opgelegd worden (air-flow verstoord) - Dikke tussenlaag nodig tussen bovenliggende appartementen Vloerverwarming - Warme voeten - Neemt geen plek in beslag - Verwarmt goed Nadelen: - Lastig te installeren - Gewicht van installatie - Duur Afweging: Convectorputten verwarmen erg goed, maar zijn erg moeilijk te installeren in een flat. Om een convectorput te installeren is er een dikke tussenlaag tussen bovenliggende appartementen nodig. Vloerverwarming is geen optie, want het is veels te moeilijk om het te installeren in een flat. Radiatoren zijn in het geval van de studentenflat de beste optie. 20

22 6.1.2 CV-Leidingen Functie: Vervoeren van warm water naar radiatoren. Koperleidingen - Geleidt warmte goed - Vele vormen verkrijgbaar - Corrosiebestendig Nadeel: - Vrij duur Aluminium - Licht - Sterk Nadeel: - Geleidt slecht Staal - Sterk - Goedkoop Nadeel: - Zwaar kunststof - Heel Goedkoop - Flexibel Nadeel: - Geleid mindergoed - Kan smelten Afweging: Aangezien koper meer voordelen heeft dan de andere materialen en het nog steeds de beste geleider is, is het verstandig om voor koper te kiezen voor de leidingen Verlichtingsarmatuur Functie: Lichtbronnen op hun plek houden. Geïntegreerd in plafond - Neemt geen plek in beslag - Mooi Nadelen: - Duur - Installatie moeilijker Draagconstructie: - Goedkoop - Zelf te installeren Nadelen: 21

23 - Constructie vaak minder mooi - Neemt plek in beslag Afweging: Het gebruiken van lampen met draagconstructie is waarschijnlijk beter, omdat het veel goedkoper is om alle kamers te voorzien van normale lampen, dan van geïntegreerde lampen/spots. Aangezien er studenten in de flats komen, zal de soort lampen die gebruikt wordt niet heel veel uitmaken voor de student Toevoerkanaal Functie: Het geleiden van lucht naar de kamer. Ronde buizen - Lager installatie kosten - Minder vermogen nodig om lucht te vervoeren door vorm van buis - Beschikbaar in grotere maten dan rechthoekige buizen - Mooier dan rechthoekig Nadelen: - Minder efficiënt als rechthoekige buizen Rechthoekige buizen - Efficiënter dan ronde buizen Nadelen: - Minder mooi - Slechte akoestiek - In de hoeken van de rechthoek kunnen bacteriën blijven zitten. Afweging: Ronde buizen zullen makkelijker te installeren zijn in de studentenflats en deze ronde buizen hebben een hoop meer voordelen dan de rechthoekige Geluiddemper Functie: Het dempen van het geluid van de ventilatie Absorptie panelen - Achteraf installeerbaar/vervangbaar - Goede demping - Goedkoop Nadeel: - Wellicht slechtere demping dan normale geluiddempers. - Installatie Geluiddemper - Dempt erg goed, waarschijnlijk beter dan absorptiepanelen - Weinig tot geen onderhoud aan - Gaat tijd mee na installatie 22

24 Nadelen: - Relatief duur - Moeilijkere installatie Afweging: De absorptiepanelen zijn makkelijk aan te brengen en erg goedkoop. Aangezien er een hoop buizen gedempt zullen moeten worden is het verstandig om absorptiepanelen te gebruiken i.p.v. geluiddempers Afzuigventilator Functie: Het ventileren van woonkamers, keukens, badkamers en toiletten in een enkele woning. Kunststof pijpdakventilator: - Lange levensduur - Eenvoudige installatie - Geen corrosie Nadelen: - Twee keer zo duur als een woonhuisventilator - Moet onder dak geïnstalleerd worden, niet handig voor flat Woonhuisventilator - Klein - Eenvoudige installatie - Relatief goedkoop - Makkelijk in onderhoud Nadelen: - Moet in appartement zelf geïnstalleerd worden - Niet corrosie bestendig - Maakt misschien geluid Afweging: Aangezien er 1 pijpdakventilator per woning geïnstalleerd moet worden, net onder het dak, is dit geen optie voor de studentenflats. De woonhuisventilatoren zijn, behalve dat ze wel in de appartementen gebruikt kunnen worden, een stuk goedkoper en makkelijker inzetbaar Luchtfilter Functie: Het filteren van lucht Gewone filters - Vervangbare filterstukken - Filtert erg goed - Goedkoop - Makkelijke installatie Nadeel: - Permanente filters moeten goed schoongemaakt blijven UV-Filter - Doodt hoop bacteriën - Filtert erg goed - Hoeft weinig gereinigd te worden 23

25 - Makkelijke installatie Nadeel: - Weinig in gebruik i.v.m. even goede filtratie als andere soorten Ionisatie filtering Voordeel: - Doodt bijna alle bacteriën in een vertrek - Makkelijke installatie Nadelen: - Bijna tot niet op de markt. - Duur - Onrealistisch voor studentenflats Afweging: Aangezien UV en Ionisatie filters weinig op de markt zijn en nog redelijk prijzig zijn, is het verstandig om te kiezen voor gewone luchtfilters. Deze zijn goedkoop en men weet dat ze goed hun werk doen Warmtewiel Functie: Warmtewielen hebben aan de ene kant een andere temperatuur dan aan de andere kant en kunnen de hitte tussen de twee helften transporteren door het gebruik van lamellen, welke makkelijk temperatuur opnemen en afstaan. Standaard warmtewiel - Hoger rendement dan een hygroscopisch warmtewiel - Eenvoudiger in installatie dan een hygroscopisch warmtewiel - Goedkoper in aanschaf en onderhoud dan een hygroscopisch warmtewiel Nadelen: - Heeft geen invloed op vochtgehaltes, aparte regelaar wordt dus waarschijnlijk een vereiste Hygroscopisch warmtewiel - Kan ook het vochtgehalte regelen en zich zo aanpassen op verschillende omstandigheden in bv. Winter en zomer Nadelen: - Lager rendement dan een standaard warmtewiel - Moeilijker in installatie dan een standaard warmtewiel - Duurder in aanschaf en onderhoud dan een hygroscopisch warmtewiel Afweging Er is gekozen voor een hygroscopisch warmtewiel omdat deze een aparte vochtregelaar onnodig doet zijn, en dit resulteert waarschijnlijk in een rendement dat in totaal hoger ligt. 24

26 6.1.9 Kleppenselectie Functie: De doorlating van een luchtkanaal moet kunnen worden geregeld d.m.v. kleppen om zo de toevoer te bepalen of af te sluiten in bijvoorbeeld het geval van brand. Ook moet de luchtstroomrichting kunnen worden verzekerd. Vlinderklep - Eenvoudig qua onderdelen - Minder onderhoud vereist dan terugslagkleppen - Kan de doorlating van beiden stroomrichtingen stoppen - Kan de stroomhoeveelheid doen variëren Nadelen - Kan voor slechter rendement zorgen - Kan alleen de stroomrichting verzekeren bij een duurder geautomatiseerd systeem. Terugslagkleppen - Kan gemaakt worden om heel lang mee te gaan - Werkt eenvoudig en efficiënt voor het garanderen van een enkele luchtstroomrichting - Is goedkoop in aanschaf Nadelen: - Kan niet de stroomhoeveelheid aanpassen - Kan niet de doorlaat vanuit beide richtingen blokkeren mits een duurder geautomatiseerd systeem is gebruikt Afweging Het beste lijkt te zijn om een combinatie van de systemen te gebruiken. In did systeem zullen dus eenvoudige terugslagkleppen en elektrisch geregelde vlinderkleppen zitten. Zo wordt veiligheid en aanpassingsvermogen gegarandeerd voor een acceptabele prijs Buitenluchtrooster Functie: Ervoor zorgen dat de luchtkanalen, waar deze grenzen aan de buitenlucht, goed afgedekt zijn tegen de elementen, vervuiling, inbraak en waterschade. Rond buitenluchtrooster - Laat meer luchtdebiet toe dan gestanste rechthoekig roosters - Ietwat mooier - Efficiënt passend op rond luchtkanaal Nadelen: - Minder beschermend dan de gestanste rechthoekige roosters - Past niet efficiënt op rechthoekig luchtkanaal - Kan voor inefficiënte ruimteverdeling zorgen op de buitenwand Rechthoekig buitenluchtrooster - Laat meer luchtdebiet toe dan gestanste rechthoekig roosters - Efficiënt te verdelen qua ruimte op de buitenwand - Efficiënt passend op rechthoekig luchtkanaal Nadelen: - Minder beschermend dan de gestanste rechthoekige roosters - Ietwat minder mooi 25

27 - Past niet efficiënt op rond luchtkanaal Gestanst rechthoekig buitenluchtrooster - Beter beschermend dan de standaard rechthoekige roosters - Efficiënt te verdelen qua ruimte op de buitenwand - Efficiënt passend op rechthoekig luchtkanaal Nadelen: - Laat minder luchtdebiet toe dan standaard rechthoekig roosters - Ietwat minder mooi - Past niet efficiënt op rond luchtkanaal Dakkappen - Kan op het dak worden geplaatst - Efficiënt te verdelen qua ruimte op een dak - Goed beschermend Nadelen: - Niet te plaatsen op een buitenwand - Meestal geen optimale air-flow - Niet erg mooi Afweging Er wordt hier gekozen puur afhankelijk vanaf welke kant de leidingen komen (dak/wand) en de vorm van de luchtleidingen (rond/rechthoekig). Wat wel een gegeven is, is dat de gestanste versies zullen worden toegepast omdat deze het onderhouds-, reiniging- en schoonmaakwerk zodanig zullen verminderen dat deze het debiet verlies teniet zal doen Toevoerventilator Functie: Verhoogt de hoeveelheid toegevoerde lucht aan het systeem door middel van een ventilator. Afweging Vanwege het verschil in variaties is er gekozen voor directe benadering d.m.v. de afweging. Allereerst is het belangrijk dat de toevoerventilator de mogelijkheid heeft om genoeg lucht toe te voeren (debiet), daarna komen factoren als onderhoud, aanschafkosten, materiaal, vochtbestendigheid, geluidsniveau, betrouwbaarheid en grootte in beeld. Aan de hand van deze factoren kan dan een model worden uitgezocht wat het beste deze eigenschappen weerspiegelt Verwarmingsbatterijen Functie: Verwarmingsbatterijen zijn warmtewisselaars bestaande uit koperen buizen en aluminium lamellen waardoor een medium van vloeistof stroomt welke de hitte goed transporteren kan. Voorverwarmingsbatterijen - Werkt op elektra waardoor opstartbaar in de winter - Garandeert mogelijke opstart na stilstand in vriestemperaturen Nadelen: 26

28 - Is niet een vereiste - Brengt extra kosten met zich mee Verwarmingsbatterijen - Heeft een relatief hoog rendement - Wordt veel toegepast in veel variatie Nadelen: - Koperen onderdelen zijn duur - Kan falen met opstarten door bevroren medium Naverwarmings-batterijen - Kan een ruimte op temperatuur houden ook als er geen condensatie vereist is Nadelen: - Is niet een vereiste - Brengt extra kosten met zich mee Afweging Er is gekozen voor een combinatie van voorverwarmingsbatterijen en traditionele verwarmingsbatterijen. De reden dat de eerste ook wordt gebruikt is omdat in Nederland s winters de temperatuur vrij gemakkelijk onder het vriespunt kan zakken en een opstart met bevroren medium dus mogelijk moet zijn. Vanwege de grootte van het gebouw wordt een naverwarmings- batterij niet als hoognodig geacht en zou het niet opwegen tegen de kosten Lucht inblaasroosters Functie: inblaas roosters dekken de mond af en zorgen voor enige filtering van de lucht. Lijnroosters - Uiterlijk is meestal mooi - Makkelijk demonteerbaar Nadelen: - Filtering vaak niet optimaal - Is vaak wat kleiner - Vaak beperkt tot aan de vloer Traditionele luchtroosters - In alle soorten en maten - Kan aangepast worden aan de hand van de wens van de klant Nadelen: - Niet heel mooi Anemostaten - Best mooi Nadelen: - Vaak beperkt tot ronde of vierkante vorm - Beperkt tot aan het plafond - Geen optimale luchtinname 27

29 Afweging Er wordt gekozen voor traditionele luchtroosters omdat uiterlijk op deze plek niet echt een factor van belang is en deze roosters het efficiëntst en goedkoopst kunnen worden toegepast. Daarbij zijn dit de enigste die een ronde vorm kunnen hebben en zo dus voor het minste rendement verlies zorgen wanneer toegepast i.c.m. met de ronde toevoerkanalen (zie toevoerkanalen ) Ketel HR-107 ketel Functie: Ketels zijn warmte-opwekkers die gebruik maken van water om warmte te transporteren. In de ketel wordt gas verbrandt en de warmte die hier bij vrij komt wordt afgegeven aan water Bij de HR ketel wordt water ook nog eens verwarmt met rookgassen waardoor een zeer hoog rendement kan worden bereikt. - Makkelijke installatie - Makkelijk en weinig onderhoud - Relatief zuinig voor variabele omgevingen Nadelen: - Kan niet standalone ingezet worden om een heel flatgebouw te voorzien. Aquifer Functie: Dit zijn als het ware grote opslagtanks waarin water kan worden gehuisd om zo energie te bewaren in de vorm van warmte, welke in de winter kan worden afgestaan en in de zomer worden opgenomen - Energie/milieu -bewust. - Stil proces en weinig onderhoud vereist Nadelen: - Duur in aanleg - Vereist veel ruimte - Onderhoud kan duur zijn - Beperkte mogelijkheid door energielimiet Afweging Omdat de HR-107 ketel veel goedkoper is in aanschaf, montage en gebruik van ruimte is deze superieur aan de aquifer, welke een te grootte en ingewikkelde investering zou zijn voor zon dergelijke woning. Meerdere van deze HR ketels zouden bijvoorbeeld per verdieping de temperaturen individueel en relatief zuinig kunnen regelen. 28

30 7. Installatieschema s Epvarianten 29

31 30

32 Zomerbalans Formule : Φ w=φ v*ρl*cl*δt Verschillende gegevens staan vast dat is ρ en de C. Φ w is te berekenen door de oppervlakte te vermenigvuldigen met de interne warmtelast. Φ v is te berekenen door de inhoud te vermenigvuldigen met de verversingsvoud. Door al deze gegevens in te vullen kan je Δt berekenen. Φ w = Φ v = Interne warmtelast x oppervlakte (Verversingsvoud x oppervlakte x hoogte) / uur in seconde Uit de berekening kan worden afgeleid dat de Δt = 3,2 C. De uiteindelijke temperatuur in de kamer wordt dan 28+3,2=31,2 31

33 Winterbalans Vermogen radiator = transmissieverlies x oppervlakte = 55 x = 815,9 kw Vermogen luchtverwarming Berekening terugwinning warmte = η x Δt = 0.85 x (20--10) = 25,5 Toevoerlucht naar luchtverwarming = Buitenlucht temperatuur + terugwinning warmtewiel = ,5 = 15,5 Φw = Φv ρl Cl Δt Φw = ( ) 1, (20 15,5) 3600 Φw = ,11 W Φw = 104,7 kw Het totale te leveren vermogen om de temperatuur te regelen naar 20 bedraagt 815,9 kw + 104,7 kw, dat maakt samen 920,6 kw. 32

34 8. Conclusie en aanbevelingen Met het progamma EP-varianten is een ISSO 43 principe schema naar voor gekomen namelijk A7.1 verwarmde ventilatielucht, verwarming door middel van radiatoren. Wij adviseren stadsverwarming als toevoer met een HR107 ketel voor eventuele bijverwarming. Er is ervoor gekozen om de ventilatie lucht voor te verwarmen door middel van een warmte wiel 90%. Voor de lucht installatie is het volgende uit BINK gekomen: aanzuigdeel (buitenlucht/retourlucht) met kleppenregister: 20 Pa filter: 150 Pa verwarmer: 30 Pa geluiddemper: 35 Pa warmtewiel: 150 Pa externe (kanaal-)weerstand: o toevoer 350 Pa o retour 300 Pa het totale vermogen van de motor is 1204,5 W Voor het koud tapwater adviseren wij het gebouw op te delen in drie zones. Zone 1 t/m 3 zonder pomp waterbedrijf levert voldoende voordruk(200kpa). Met pomp Zone 4 t/m 15 en tot slot 16 t/m 23 er worden dus twee pompen gebruikt. Voor de cv is een opvoerdruk nodig van 413.2kPa en een stalen naadloze buis leidingwerk met de hoofdleiding diameter van 60mm deze waardes zijn uitgerekend met behulp van Bink. De volume snelheden bedragen per zone: Schacht 3m/s Vertakking 2m/s Woning 1,2m/s De hoofdleiding heeft een volumestroom van 6,1 liter per seconde. Met een vermogen van 516 kw. Uit het regeltechniek hoofdstuk blijkt dat we te maken hebben met de volgende systemen/onderdelen: - Radiatoren - Naadloze stalen buizen - Lucht toevoer via ronde buizen - Absorptiepanelen - Woonhuisventilatie - Standaard luchtfiltering - Hygroscopisch warmtewiel - Combinatie van voor- en traditionele verwarmingsbatterijen - Traditionele luchtroosters - Een HR-107 ketel Deze onderdelen komen in de installatie voor. 33

35 9. Bronnen Regelsystemen: Informatie: Illustraties: PVE: Boag, P. van der (2012).SWOT Analysis: Identifying opportunities and threats to your digital strategy. Geraadpleegd op 20 november 2013, SABOP: DRS. R. Winter Ministerie van Sociale Zaken en Werkgelegenheid 2013 Bouwbesluit Staatsblad van het Koninkrijk der Nederlanden 2011 Studiewijzer De Haagsche Hogeschool 2013 Mail Dhr. Kras 2013 Koninkrijk der Nederlanden (2011). Staatsblad van het Koninkrijk der Nederlanden. Hoofdstuk 5 Technische bouwvoorschriften uit het oogpunt van energiezuinigheid en milieu, nieuwbouw, artikel 5.2.Den Haag: Sdu uitgevers. 34

36 10. Bijlage I Leidingproef Leidingproef Klas: WH12B1 Rosa Ferreira Marieke Bakker Kees den Hollander Remco Heimeriks Gerben van Dijk Jesse Groenen Tommy Groen Jaap Aartman Rick Dotinga Mike Cupedo Sam Gareman 35

37 10.1 Inhoudsopgave Inleiding...37 De leidingproef...38 Meetresultaten Leidingproef...39 Berekening beginwaardes...40 Weestandsfactor λ van de rechte buis...40 Weestandsfactor met de wet van Blasius...43 Berekening weerstandscoefficient hulpstukken...44 De weerstandscoeficitent ζ van venturi + gladde buis:...44 De weerstandscoeficitent ζ van venturi + gladde buis + gladde knie:...45 De weerstandscoeficitent ζ van venturi + gladde buis + gladde bocht:...46 De weerstandscoeficitent ζ van venturi + gladde buis + knie met schoepen:error! Bookmark not defined. Resultaten van de berekeningen

38 10.2 Inleiding Dit rapport is geschreven in opdracht van de Haagse Hogeschool te Delft voor de opleiding Werktuigbouwkunde. Hier staan de gegevens in van de leidingproef die op 18 november is voldaan. Deze proef is gedaan om de grote van de weerstandfactoren van rechte buizen met een knie of een bocht ervoor te vergelijken. Dit rapport is gemaakt om mensen te informeren wat de weerstandsfactoren zijn en hoe deze uitkomsten tot stand zijn gekomen. Delft, 17 januari 2014 WH12B1 37

39 10.3 De leidingproef De leidingproef is een proef om te kijken wat voor weerstanden er zijn voor verschillende bochten (mondstukken) op een rechte buis. De proef is gedaan met een lange rechte buis waar verschillende meetpunten opzitten die met verschillende lengtes van elkaar afzitten. Bij de eerste meting werd er alleen een mondstuk opgezet. De schuif van de elektromotor werd op 40% gezet en de elektromotor werd aangezet. Voordat de meetresultaten werden opgeschreven werden de temperatuur en de barometerstand opgeschreven. Het eerste meetpunt moest elke keer hetzelfde zijn bij de verschillende bochten, dat was 360 Pa. Dat deed je door de schuifstand van de elektromotor steeds aan te passen. Nadat de elektromotor was aangezet, werden de meetresultaten opgeschreven. Deze resultaten staan verder in dit rapport. 38

40 10.4 Meetresultaten Leidingproef Een schets van de proefopstelling: Grafieken met onderdruk/pijplengte (per mondstuk): Druk / Pijplengte Knie Knie + Bocht Venturi A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 Meetpunt A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 Lengte vanaf mondstuk [mm] P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 Venturi Gladde knie Gladde bocht Knie

41 10.5 Berekening beginwaardes Om de verschillende λ waardes te kunnen berekenen, zijn er eerst gegevens nodig om de formules te kunnen in te vullen. Deze gegevens worden eerst hier bepaald zodat ze later ingevuld kunnen worden. Verschil in druk wordt bepaald tussen de verschillende afstanden. P = verschil in druk, wordt bepaald door: P = P 13 P 12 P 1 = 360 Bochten Schuifplaat in % P A12 P A13 P Drukverschil Venturi Gladde knie Gladde bocht Knie Aan de hand van de dichtheid van het fluïdium kunnen we de viscositeit bepalen om later de weerstandscoefficiente kunnen berekenen. Formule dichtheid van het fluïdium: ρ = P R T Ρ = dichtheid van het fluïdium P = Druk in Pascal R = Dichtheid van de lucht T = Temperatuur in Kelvin(K) We moeten eerst de druk in Pascal berekenen: P = ρ g h ρ = dichtheid van kwik = 13,5 103 kg m 3 g = gravitatieversnelling = 9,81 m s 2 h = barometerstand = 762, P = 13, ,81 762, = ,47 Pa R = 287 J kgk T = = 294 K ρ = P R T = ,47 kg = 1, m 3 De dynamische viscositeit kan worden bepaald met de formule: η = v ρ 40

42 η = Dynamische viscositeit Pa *s v = Kinematische viscositeit (m 2 /s) = 1,5 * 10-5 ρ = Dichtheid van het fluïdum = 1,196 η = v ρ = 1, ,19 = Pa s η = dichtheid van het fluïdium = Pa s Met deze gegevens kunnen we later de λ waardes berekenen van de verschillende bochtstukken. Eerst moeten we de gemiddelde stroomsnelheid bepalen. Dit wordt berekend met de volgende formule(v 1 = 0): 1 2 ρv ρgh 1 + P 1 = 1 2 ρv ρgh 2 + P 2 P 1 P 2 = 1 2 ρv 2 2 Δ P = 1 2 ρ v2 Δ P = Drukverschil = P 1 P 0 = 360 Pa ρ = dichtheid van de fluïdium = 1,196 kg m 3 v = Stroomsnelheid =? Deze formule kan worden herschreven als: v 2 = 2 Δ p ρ v 2 = 2 Δ p ρ = ,196 = 24,54 m s Nu weten we de snelheid in het gedeelte van de mondstuk, maar we moeten de gemiddelde snelheid van de pijp bepalen. Dat doen we door de volumestroom te bepalen aan de hand van de diameters: D m= 76,13 mm d p= 79,20 mm φv 2 = φv 3 A 2 v 2 = A 3 v 3 ( 1 4 π d m 2 ) v 2 = ( 1 4 π d p 2 ) v 3 ( 1 4 π (76, ) 2 ) 24,54 = ( 1 4 π (79, ) 2 ) v 3 v 3 = 22,67 m s = v gem 41

43 10.6 Weerstandsfactor λ van de rechte buis De weerstands factor van de rechte leiding zal worden berekend in een volledige ontwikkelde stromingsgebied. We nemen daarom het stuk tussen de meetpunten A12 en A13. De lengte van de leiding tussen deze twee meetpunten is 1000 mm. Met de Darcy-Weisbach vergelijking is de λ-waarde te berekenen: Δ P = λ ( L D ) (1 ) ρ v2 2 Herschreven is deze formule: λ = Δ P (( L D ) (1 2 ) ρ v2 ) ( ) Δ P = 48 Pa L = 5,125 4,125 m = 1 m D = 79, m ρ = 1,196 kg m 3 v = 22,67 m s λ = 48 = 0, (( ( 79, ) (1 2 ) 1,196 (22,67)2 ) ) 42

44 10.7 Weerstandsfactor met de wet van Blasius Met de wet van Blasius kunnen we λ waarde ook berekenen. Daar heb je het Reynolds getal (Re) voor nodig. Reynolds (Re) wordt berekend met de volgende formule: Re = ρ v D μ ρ = dichtheid van het fluïdium = 1,196 kg m 3 v = gemiddelde stroomsnelheid = 22,67 m s D = diameter in m = 79, m μ = dynamische viscositeit = Pa s Re = ρ v D μ = De formule van Blasius is: λ = 0,3165 Re 0,25 Formule invullen: λ = 0,3165 = 0,01703 (119298) 0,25 1,196 22,67 79, =

45 10.8 Berekening weerstand coëfficiënt hulpstukken We gaan de weerstandscoefficient zeta bepalen van de verschillende bochten. Dat doen we door de metingen met bochten, op meetpunt 12, te vergelijken met de meting zonder bocht De weerstand coëfficiënt ζ van venturi + gladde buis: De zeta waarde is te bepalen door: pgh 1 ρgh L = ζ 1 2 ρv 2 gem p g (h 1 h 1 ) = ζ 1 2 ρv 2 gem p = 998 g = gravitatieversnelling = 9,81 m s 2 ρ = dichtheid van het fluïdium = 1,196 kg/m^3 v = gemiddelde stroomsnelheid = 22,67 m/s h l = druk van de rechte leiding = Bar h 1 = druk van de bocht = Bar Invullen geeft: 998 9,81 ( ) = ζ 1 1,196 22,672 2 ζ = 0,1911 = 0,190 44

46 10.9 De weerstand coëfficiënt ζ van venturi + knie: De zeta waarde is te bepalen door: pgh 1 ρgh L = ζ 1 2 ρv 2 gem p g (h 1 h 1 ) = ζ 1 2 ρv 2 gem p = 998 g = gravitatieversnelling = 9,81 m s 2 ρ = dichtheid van het fluïdium = 1,196 kg/m^3 v = gemiddelde stroomsnelheid = 22,67 m/s h l = druk van de rechte leiding = Bar h 1 = druk van de knie = Bar Invullen geeft: 998 9,81 ( ) = ζ 1 1,196 22,672 2 ζ = 8,5056 = 8,500 45

47 10.10 De weerstand coëfficiënt ζ van venturi + knie met schoepen: De zeta waarde is te bepalen door: pgh 1 ρgh L = ζ 1 2 ρv 2 gem p g (h 1 h 1 ) = ζ 1 2 ρv 2 gem p = 998 g = gravitatieversnelling = 9,81 m s 2 ρ = dichtheid van het fluïdium = 1,196 kg/m^3 v = gemiddelde stroomsnelheid = 22,67 m/s h l = druk van de rechte leiding = Bar h 1 = druk van de knie met schoepen = Bar Invullen geeft: 998 9,81 ( ) = ζ 1 1,196 22,672 2 ζ = 7,5187 = 7,

48 10.11 Resultaten van de berekeningen Resultaten van de berekening zeta-waardes van de verschillende bochten. Bochten Vgem in m / s ζ Gladde knie 22,67 0,1900 Gladde bocht 22,67 8,5000 Knie + 22,67 7, Conclusie van de berekening Doordat de meetwaardes van de meting zo hoog zijn(de druk op de verschillende punten), zijn er hoge Zeta-waardes uitgekomen. Dit was een probleem waar we tegen opliepen tijdens het berekenen van deze waardes. Want theoretisch gezien kunnen die waardes niet zo hoog zijn. We hebben samen met Dhr. Kras gekeken naar de proefopstelling waar de fout kwam te liggen. Toen waren de drukpunten ook veel te hoog. En zodoende zijn we met elkaar erachter gekomen dat dus de meetpunten niet kloppen t.o.v. de theoretische waardes. 47

49 11. Bijlage II Drukinstallatie 11.1 Pompberekening Verdiepingen 3 t/m 23 hebben het zelfde aantal tappunten: Keuken mengkraan 4 TE Wastafel mengkraan 1 TE Douche mengkraan 1 TE Fonteintje 0,25 TE Wasmachine aansluiting 4 TE Iedere verdieping heeft 5 appartementen met deze tappunten, dus in het totaal: 5 * 10,25 = 51,25 TE per verdieping De begane grond bevat 0,71 TE (aangegeven op bouwtekening) De eerste verdieping heeft 2 appartementen met ieder 10,25 TE, dus in totaal 20,5 TE Zoals te zien op de tekening word de studentenflat opgebroken in 3 delen. Hieronder volgen de berekeningen voor elk van de delen met daarbij de benodigde pomp specificaties. QV = ( 300 x TE ) + ( 1500 x 4 SE ) + CV* Hoogste tappunt kpa ( H geo ) Voordruk HT Drukverlies kpa ( H voordruk) kpa ( H dyn) + Totale werkdruk kpa (H tot ) Voordruk DWL* kpa -/- Pompdruk kpa 48

50 BG tm 3 de Zone 1 4 de tm 15 de Zone 2 16 de tm 23 ste Zone 3 Hgeo 120 Hgeo 480 Hgeo 720 Hvoordruk 100 Hvoordruk 100 Hvoordruk 100 Hdyn 44 (+) Hdyn 44 (+) Hdyn 44 (+) Htot 220 Htot 580 Htot 820 DWL 200 (-) DWL 200 (-) DWL 200 (-) Pompdruk 20 kpa Pompdruk 380 kpa Pompdruk /2 = 310 kpa QV 3336,75 L/h QV 7439,76 L/h QV 6074,53 L/h 0,93 L/s 2,07 L/s 1,69 L/s Leidingdiameter Er word uitgegaan van standaard leiding diameters van: 16mm 20mm 25mm 32mm 40mm ɸV=V*(1/4)*π*D 2 Daaruit volgt D= (ɸV/(v*(1/4)*π)) Diameter leidingen zone 1 Aangezien het water over slechts 3 verdiepingen word verdeeld word slechts een buisdiameter berekend. D= (ɸV/(v*(1/4)*π)) ɸV=0,93 l/s = 0,00093 m 3 /s V= 2 m/s D= 24,33 mm Diameter leidingen zone 2 Voor zone 2 wordt er 4 maal gekeken naar de diameter. Dit steeds na 3 verdiepingen. Verlies per verdieping: 0,19 L/s = 0,00019 m 3 /s De snelheid is constant op 2m/s Verdieping 4 t/m 6 ɸV=2,07 L/s = 0,00207 m 3 /s D= 36,30 mm Verdieping 7 t/m 9 ɸV= 2,07 (3*0,19) = 1,5 L/s = 0,0015 m 3 /s D= 30,90 mm Verdieping 10 t/m 12 ɸV= 1,5 (3*0,19) = 0,93 L/s = 0,00093 m 3 /s D= 24,33 mm 49

51 Verdieping 13 t/m 15 ɸV= 0,93- (3*0,19) = 0,36 L/s = 0,00036 m 3 /s D= 15,14 mm Diameter leiding zone 3 Voor zone 3 kijken word er 3 keer gekeken naar de leiding diameter. Verlies per verdieping: 0,21 L/s = 0,00021 m 3 /s De snelheid is constant op 2 m/s Verdieping 16 t/m 18 ɸV=1,69 L/s = 0,00169 m 3 /s D= 32,80 mm Verdieping 19 t/m 21 ɸV= 1,69 (3*0,21) = 1,06 L/s = 0,00106 m 3 /s D= 25,98 mm Verdieping 22 t/m 23 ɸV= 1,06 (3*0,21) = 0,43 L/s = 0,00043 m 3 /s D= 16,55 Zone 1 BGt/m3 Zone 2 4t/m6 Zone 2 7t/m9 Zone 2 10t/m12 Zone 2 13t/m 15 Zone 3 16t/m18 Zone 3 19t/m21 Zone 3 22t/m23 Berekende diameter bij 2m/s Bijbehorende standaard diameter 24,33 mm 25 mm 36,30 mm 40 mm 30,90 mm 32 mm 24,33 mm 25 mm 15,14 mm 16 mm 32,80 mm 32 mm 25,98 mm 25 mm 16,55 mm 16 mm 50

52 Drukverlies Voor het berekenen van het drukverlies is de λ waarde nodig. Deze word berekend met behulp van het moody diagram. Drukverlies langste tak van zone 1 Relatieve ruwheid: 0,0012 Re: 5*10 4 λ:0,025 ΔP=λ*(L/D)*(1/2)ρV 2 L= lengte langste tak in meters D=Diameter leiding in meters V=snelheid in m/s ΔP= Pa = 0,79 Bar Drukverlies langste tak van zone 2 Relatieve ruwheid: 0,0011 Re: 5,6*10 4 λ:0,025 ΔP=λ*(L/D)*(1/2)ρV 2 L= lengte langste tak in meters D=Diameter leiding in meters V=snelheid in m/s ΔP(a)=60000 pa ΔP(b)=14062,5 pa ΔP(c)=18000 pa ΔP(d)=93750 pa =0,60 Bar =0,14 Bar =0,18 Bar =0,94 Bar ΔPtotaal= 1,86 Bar Drukverlies langste tak van zone 3 Relatieve ruwheid:0,0012 Re:4,8*10 4 λ:0,025 ΔP=λ*(L/D)*(1/2)ρV 2 L= lengte langste tak in meters D=Diameter leiding in meters V=snelheid in m/s 51

53 ΔP(a)= pa ΔP(b)=18000 pa ΔP(c)=93750 pa =1,31 Bar =0,18 Bar =0,94 Bar ΔPtotaal= 2,43 Bar Vermogen Voor het berekenen van de vermogens word de volgende formule gebruikt: Ppomp=ɸV*Htot Vermogen pomp zone 2 Ppomp=2,07*580 =1200,6 Watt Vermogen pompen zone 3 Ppomp=(1,69 *820)/2 = 692,9 Watt Omdat het hier over 2 pompen gaat word het resultaat gedeeld door 2 52

54 Het vermogen van een pomp is ook af te lezen uit grafieken geleverd door pomp bedrijven. Hieronder een voorbeeld van het bedrijf Duijverlaar en de keuze voor een Hydro unit. 53

55 12. Bijlage III Climasim Climasim is een klimaatmodel in het programma Simulink van Matlab, met behulp van dit model is het bijvoorbeeld mogelijk om de binnen temperatuur van een gebouw over het tijdsbestek van een jaar te meten. Maar het is ook mogelijk om het energiegebruik te bepalen. Het doel is om meer inzicht te krijgen wat er met de installatie gebeurt in een jaar. En dan is het vooral interessant om te kijken of het aan bepaalde eisen voldoet zoals; Minimale temperatuur in de winter is 12 graden Energiegebruik Grafiek 1 In de grafieken hierboven is het energie gebruik over het tijdbestek van een jaar weer gegeven. Rechtsboven : Hier staat de energiebehoefte van de gebouwvertrekken weergegeven. Linksboven : Hier staat de geleverde energie aan het gebouw weergegeven. Rechts midden : Hier staat de primaire energie van de grafiek linksboven. Links midden : Hier staat het aardgas en elektriciteitsverbruik weergegeven. Rechtsonder : Hier staat de geleverde warmte aan water/lucht/ lokaal weergegeven. Midden onder : Hier staat de geleverde koude aan water/lucht/lokaal, deze is niet ingevuld omdat in de gekozen installatie geen koeling is. Linksonder : Hier staat de elektrische verdeling weer gegeven. 54

56 Hieronder staan de warmtebehoeften weergegeven van de verschillende installaties 12.2Temperatuur Grafiek Grafiek 3 In de grafiek hier boven is te zijn hoe de buiten temperatuur (turquoise) invloed heeft op de binnen temperatuur (blauw). De groenen lijn op de 20 graden is de setpoint van de verwarming. Het is maar slechts een paar keer in het jaar dat de binnen temperatuur onder de setpoint komt, dit gebeurt alleen wanneer de buiten temperatuur erg sterk daalde. 55

57 In de grafiek hier onder is goed te zien wat de binnen temperatuur is, en is goed te zien dat onze installatie zich bijna 70 % van de dagen op of rond de 20 graden setpoint bevindt. Grafiek 4 In de twee grafieken hieronder zijn de verschillen te zien tussen de koudste en warmste dag van het jaar Koudste Grafiek 5 56

58 Warmste Grafiek 6 Wat gelijk op valt uit deze grafieken is de binnen temperatuur in de zomer in grafiek 5. De reden dat deze temperatuur zo hoog is komt door het feit dat er geen koeling is in de installatie. Er is bewust gekozen om geen koeling te installeren omdat het voor het klimaat in Nederland niet noodzakelijk is, en om de kosten zo laag mogelijk te houden. Voorderest kunnen we wel goed concluderen dat de verwarming naar behoren werkt. Volgens dit model gebeurt het maar zelden dat de binnen temperatuur onder de 20 graden is. Dat de binnen temperatuur bijna 70 % van de tijd zich rond de 20 graden bevind is ook zeer positief. 57