OPLEIDING DUURZAME GEBOUWEN

Transcriptie

1 OPLEIDING DUURZAME GEBOUWEN WARMTEPOMP: ONTWERP HERFST 2017 Integratie van een warmtepomp in een EPB-project Danielle MAKAIRE

2 2 DOELSTELLINGEN VAN DE PRESENTATIE N N Inzicht verwerven in de verschillende parameters die een rol spelen in de energiebalans voor systemen met een WP (voor verwarming en/of SWW), en begrijpen waar deze parameters in de EPB-software worden ingevoerd De installatie optimaliseren om haar impact op het PEV tot een minimum te beperken

3 3 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING SWW GEVALSTUDIE

4 4 WP IN DE EPB-REGELGEVING De warmtepomp kan 4 functies vervullen: Als het warmteproductiesysteem verscheidene functies vervult (waaronder verwarming, SWW-productie, bevochtiging en koeling), moet de opwekker als gedeelde en/of gemengde opwekker worden ingevoerd via de knoop "gedeelde systemen.

5 5 WP IN DE EPB-REGELGEVING De warmtepomp kan 4 functies vervullen: Focus op residentieel in deze presentatie N N N Verwarming Welk type warmtepomp? Warmtebron en transportmedium Energiebalans Systeem (afgifte, distributie, regeling) Factoren die een rol spelen in het rendement van de opwekker Warmtepomp als preferente opwekker SWW Ecodesign Gevalstudie ter illustratie van de impact van de verschillende parameters

6 6 WP IN DE EPB-REGELGEVING N De hulpapparatuur voor opwekking (forfaitaire waarde van 10 W/opwekker aangezien er geen gasklep/ventilator is) N De hulpapparatuur voor distributie zijn altijd aanwezig en worden niet gedetailleerd

7 7 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING N Energiebalans N Verwarmingssysteem N WP-types N Seasonal performance factor (SPF) N Preferente/niet-preferente opwekker SWW GEVALSTUDIE

8 Source / Bron : Le guide PEB - CIFFUL INLEIDING VERWARMING SWW GEVALSTUDIE 8 ENERGIEBALANS Netto-energiebehoefte voor de verwarming Verliezen van het verwarmingssysteem Eventuele toevoer van thermische zonneenergie Opwekkingsverliezen Eindverbruik voor de verwarming η systeem = η afgifte,regeling η distributie η opslag η opwekker = SPF voor een elektrische warmtepomp

9 9 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING N Energiebalans N Verwarmingssysteem N WP-types N Seasonal performance factor (SPF) N Preferente/niet-preferente opwekker SWW GEVALSTUDIE

10 10 SYSTEEM N Opslag: vaste waarden gedefinieerd voor het opslagrendement vast Verwarmingsinstallatie Opslagrendement Afwezig of aanwezig in het beschermde volume 100 % Buiten het beschermde volume 97 % N Distributie Vereenvoudigde methode: waarden bij ontstentenis volgens de omgeving waarin de leidingen zich bevinden def Verwarmingsinstallatie Distributierendement Alle leidingen of kanalen bevinden zich in het beschermde volume 100 % Een deel van de leidingen of kanalen bevindt zich buiten het beschermde volume 95 % Gedetailleerde methode Alleen in geval van leidingen buiten het beschermde volume Niet verplicht

11 11 SYSTEEM N Afgifte Vereenvoudigde methode: voor het afgifterendement zijn er waarden bij ontstentenis gedefinieerd volgens het regelingstype def Regeling van de binnentemperatuur Regeling van de vertrektemperatuur van het water van de kring of van de lucht Constante instelwaarde Variabele instelwaarde Sturing van de temperatuur per ruimte 87 % 89 % Andere 85 % 87 % Gedetailleerde methode Energiesector met 1 enkel afgiftesysteem Indien er verscheidene afgiftesystemen zijn (bijv. vloerverwarming op het gelijkvloers en radiatoren op de verdieping), moeten er zoveel energiesectoren worden gecreëerd als er afgiftesysteemtypes zijn. 'Boetes' als er afgiftetoestellen voor een beglazing geïnstalleerd zijn (- 8 % van de waarde van het rendement), of bij collectieve verwarming (η*0,95 bij afzonderlijke meting en η*0,85 indien er niet wordt gemeten)

12 12 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING N Energiebalans N Verwarmingssysteem N WP-types N Seasonal performance factor (SPF) N Preferente/niet-preferente opwekker SWW GEVALSTUDIE

13 13 WP-TYPES N Type technologie: elektrisch enige mogelijke keuze

14 Source/Bron : Masser INLEIDING VERWARMING SWW GEVALSTUDIE 14 WP-TYPES Warmtebron Bodem: Het glycolwater circuleert in de horizontale warmtewisselaar in de bodem of in de verticale sondes; er vindt een intermediaire uitwisseling plaats tussen het glycolwater en het koelfluïdum in de WP Bodem (directe verdamping) Het koelfluïdum circuleert direct in de collector in de bodem (minder frequent) Scroll-compressor Collector Reduceerventiel Verwarming Bodem - bodem Warmtepomp

15 Source/Bron : Genvex Source/Bron : Daikin INLEIDING VERWARMING SWW GEVALSTUDIE 15 WP-TYPES Warmtebron N Verse lucht (enkel buitenlucht): De buitenlucht wordt d.m.v. een ventilator naar de verdamper gevoerd,waar ze haar warmte afstaat N Enkel afgevoerde ventilatielucht: De door het ventilatiesysteem afgevoerde lucht wordt naar de verdamper gevoerd, waar ze haar warmte afstaat N Afgevoerde lucht vermengd met buitenlucht: De door het ventilatiesysteem afgevoerde lucht wordt, eventueel in combinatie met de buitenlucht, naar de verdamper gevoerd, waar ze haar warmte afstaat

16 Source/Bron : Genvex Source/Bron : Masser Source/Bron : Rehau Source/Bron : Jaga INLEIDING VERWARMING SWW GEVALSTUDIE 16 WP-TYPES Transportmedium Water Binnenlucht Buitenlucht en herbruikte lucht Buitenlucht Directe condensatie

17 17 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING N Energiebalans N Verwarmingssysteem N WP-types N Seasonal performance factor (SPF) N Preferente/niet-preferente opwekker SWW GEVALSTUDIE

18 18 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR N Vereenvoudigde methode: voor het rendement van de warmtepompen (WP) zijn er waarden bij ontstentenis gedefinieerd Type WP Opwekkingsrendement Lucht lucht 125 % Andere 200 % N Gedetailleerde methode Seasonal Performance Factor (SPF) Correctiefactoren om rekening te houden met de verschillen tussen de ontwerpwaarden en de testomstandigheden overeenkomstig EN Rendementscoëfficiënt van de WP overeenkomstig EN Fabrikantgegevens Testomstandigheden gedefinieerd in BBHR 21/12/07, bijl.xii volgens het WP-type

19 19 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR EN BBHR 21/12/07 Bijl.XII TAB [12] MBBHG 21/12/16 Bijl. 7 COP test Verhouding tussen de aan de condensor geleverde nuttige thermische energie en de aan de compressor geleverde (en betaalde) elektrische energie in gestandaardiseerde omstandigheden (overeenkomstig EN 14511) N N De testomstandigheden voor het bepalen van COP test zijn gedefinieerd in de reglementering BBHR van 21 december 2007 tot vaststelling van de eisen op het vlak van de energieprestatie en het binnenklimaat van gebouwen Bijlage XII TAB [12] MBBHG van 21 december 2016 Bijlage 7 - Specificaties voor de testcondities voor het bepalen van COPtest en de bepalingen voor het berekenen van de SPF voor warmtepompen met directe warmtewisseling en warmtepompen die oppervlaktewater als warmtebron gebruiken. De testomstandigheden verschillen volgens de WP-technologieën

20 20 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR COP test N Testomstandigheden: voorbeelden EN Warmtebron Warmteafgifte Testomstandigheden Buitenlucht (eventueel in combinatie met afgevoerde lucht, zonder gebruik van een warmteterugwinapparaat) water A2/W35 Bodem via een hydraulische kring water B0/W35 A = lucht, B = brine of glycolwater, W = water A2/W35: 2 C luchtzijde (buitenlucht), 35 C verwarmingswaterzijde B0/W35: 0 C glycolwaterzijde, 35 C verwarmingswaterzijde BBHR 21/12/07 Bijl.XII TAB [12] zie tabel [12] voor alle testomstandigheden

21 Source/Bron : PAC.ch INLEIDING VERWARMING SWW GEVALSTUDIE 21 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR COP test N Voorbeeld glycolwater/water- WP

22 22 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR N f θ is een correctiefactor voor het verschil tussen de ontwerpvertrektemperatuur naar het warmteafgiftesysteem (of desgevallend het warmteopslagsysteem) en de uitgangstemperatuur van de condensor in de test overeenkomstig de NBN EN 14511, bij warmtetransport door het water. Bij lucht als transportmedium: f θ = 1 Bij water als transportmedium: f θ =1+0.01(43 θ supply,design ) Source/Bron : VEA, EPN-cursus Waarde bij ontstentenis bij oppervlakteverwarming (vloer, muur, plafond) θ supply,design = 55 C Waarde bij ontstentenis bij radiatoren of andere afgiftetoestellen θ supply,design = 90 C Mogelijkheid een project waarde in te voeren

23 23 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR N f θ : voorbeeld voor een glycolwater/water-wp met COP test = 3,9 Als de vertrektemperatuur gekend is (bijv. 35 C) Bij behoud van alle waarden bij ontstentenis is SPF = 1,6 voor ventilerende convectoren De vertrektemperatuur van het water naar de verwarmingskring is < 43 C f θ >1 De SPF gaat van 1,6 naar 3,26

24 24 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR N f Dθ Bij lucht als transportmedium: f Dθ = 1 Bij water als transportmedium: f Dθ =1+0.01(Dθ design - Dθ test ) Δθ design het temperatuurverschil tussen vertrek en retour van het afgiftesysteem (of desgevallend het warmteopslagsysteem) in de ontwerpomstandigheden, in C; Δθ test de temperatuurstoename van het water over de condensor, bepaald bij de tests overeenkomstig de NBN EN 14511, in C. Source/Bron : VEA, EPN-cursus f Δθ = 0,93 kan als waarde bij ontstentenis worden genomen.

25 25 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR N f Dθ : voorbeeld voor een glycolwater/water-wp met COP test = 3,9 en een vertrektemperatuur van 35 C Indien de testomstandigheden en de deltat in het verwarmingssysteem gekend zijn De impact op de SPF is kleiner dan voor f θ Des te groter Δθ, bijv. door het debiet in het afgiftesysteem te verkleinen, des te beter de factor

26 26 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR N f pumps : om rekening te houden met het elektrische vermogen van de pomp voor de warmtetoevoer naar de verdamper Als er geen pomp is: f pumps = 1 (bijv. lucht/water-wp) Als het vermogen van de pomp niet gekend is: f pumps = 5/6 Als het vermogen van de pomp gekend is: P pumps [kw] is het elektrische vermogen van de circulatiepomp naar de verdamper P HP [kw] is het elektrische vermogen verbruikt door de WP overeenkomstig de NBN EN Source/Bron : VEA, EPN-cursus

27 27 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR N f pumps : zelfde voorbeeld met een circulatiepomp naar de geothermische sondes van 250 W Om de waarde van de factor te verbeteren t.o.v. de waarde bij ontstentenis (5/6), mag het vermogen van de circulatiepomp maximaal 20 % van het door de WP opgenomen elektrische vermogen bedragen

28 28 SEASONAL PERFORMANCE FACTOR N f AHU : intervenieert alleen als de toevoer van de ventilatie en/of de afvoer van de ventilatie wordt gebruikt. In alle andere gevallen: factor = 1. Afgevoerde lucht als warmtebron Ventilatielucht als transportmedium Waarde bij ontstentenis f AHU f AHU 1 Ja Ja 0,51 2 Ja Neen 0,75 3 Neen Ja 0,75

29 29 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING N Energiebalans N Verwarmingssysteem N WP-types N Seasonal performance factor (SPF) N Preferente/niet-preferente opwekker SWW GEVALSTUDIE

30 30 PREFERENTE/NIET-PREFERENTE OPWEKKER Invoer N De WP wordt niet vaak gedimensioneerd voor een buitentemperatuur van -10 C omdat dit de overdimensionering van de WP inhoudt Elektrische weerstand ter aanvulling of andere opwekker (Opgelet: met de voor het ontdooien van een lucht/water-wp gebruikte weerstand wordt reeds rekening gehouden in de waarde van de COP test ) Informatie te bekijken met de verwarmingstechnicus of de fabrikant N Voorbeeld van invoer als een weerstand van 3/6/9 kw wordt toegevoegd 2 opwekkers ingevoerd 1 preferente en 1 nietpreferente

31 31 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING SWW N Energiebalans N Ecodesign GEVALSTUDIE

32 Source/Bron : le guide PEB ULg-CIFFUL INLEIDING VERWARMING SWW GEVALSTUDIE 32 ENERGIEBALANS Eindenergieverbruik voor het SWW Voor elke eenheid/installatie (een enkele per eenheid): invoer kenmerken van het SWW-productiesysteem van de DE SYSTEMEN Netto-energiebehoefte voor het SWW Verliezen van het SWW-systeem Eventuele toevoer van thermische zonne-energie Opwekkingsverliezen Eindverbruik voor het SWW

33 33 ENERGIEBALANS BBHR 21/12/07 Bijl.XII N Voorbeeld voor de keukenspoelbak (soortgelijk voor de badkuipen/douches) Fractie voor de preferente opwekker Brutobehoefte SWW Opwekkingsrendement Aandeel geleverd door het thermische zonneenergiesysteem Opslagrendement

34 34 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING SWW N Energiebalans N Ecodesign GEVALSTUDIE

35 35 ECODESIGN BBHR 21/12/07 Bijl.XII Verscheidene situaties mogelijk: N Systemen die onderworpen zijn aan verordeningen 811 tot 814/2013 N Systemen die niet aan deze verordeningen onderworpen zijn maar die volgens deze procedures werden getest N Systemen die niet aan deze verordeningen onderworpen zijn en waarvoor geen enkel ecodesigngegeven beschikbaar is

36 36 ECODESIGN Onderworpen aan de verordeningen? BBHR 21/12/07 Bijl.XII Europese verordeningen 811/2013 en 812/2013 # I Verordeningen 811/ /2013 Technologieën Opwekkingssystemen voor verwarming en SWW gecombineerd Opwekkingssystemen voor SWW alleen Voorwaarden Nominaal vermogen 70 kw met of zonder opslag Nominaal vermogen 70 kw EN eventuele SWW-opslag 500 l Focus op de kleine vermo gens Europese verordeningen 813/2013 en 814/2013 II 813/ /2013 Opwekkingssystemen voor verwarming en SWW gecombineerd Opwekkingssystemen voor SWW alleen Nominaal vermogen P 400 kw met of zonder opslag Nominaal vermogen P 400 kw EN eventuele SWW-opslag V 2000 l III Systemen die niet onderworpen zijn aan voornoemde verordeningen N Opwekkingstoestellen die niet onder de Europese verordeningen 811 tot 814/2013 vallen Op de markt gebracht vóór 26/09/2015 Brandstoffen hoofdzakelijk afkomstig van biomassa Vaste brandstoffen Warmtekrachtkoppeling met een elektrisch vermogen 50 kw

37 37 ECODESIGN BBHR 21/12/07 Bijl.XII Systemen die onderworpen zijn aan de verordeningen N De gegevens vereist voor de gedetailleerde bepaling van het opwekkingsrendement en het opslagrendement: de energie-efficiëntie η WH voor waterverwarming, in %; het opgegeven capaciteitsprofiel; bij opslag, het warmhoudverlies S in W. N Het opwekkingsrendement: voor een WP is de energievector elektriciteit η gen,water = (η WH / 100). CC. f stock>gen,water. f dim,gen,water Opwekkingsrendement: η gen Opslagrendement: η stor Omrekeningscoëfficiënt = 2,5 Invloed van de opslag op het opwekkingsrendement Correctiefactor = 1 N De gegevens zijn niet altijd beschikbaar. De energie-efficiëntie wordt bepaald volgens de indeling van het SWW-opwekkingssysteem.

38 38 ECODESIGN Etiket Alleen SWW of gemengd toestel. Opgelet op het op het etiket vermelde vermogen (verwarmingsvermogen)!

39 39 ECODESIGN BBHR 21/12/07 Bijl._XII Systemen die onderworpen zijn aan de verordeningen Indien de energie-efficiëntiegegevens niet beschikbaar zijn N Voorbeeld voor de systemen onderworpen aan verordeningen 811 en 812/2013 Indien de energie-efficiëntieklasse gekend is, kan de energie-efficiëntie als de minimale energie-efficiëntie van de klasse voor het opgegeven capaciteitsprofiel worden gehanteerd (zie volgende slide) Indien de energie-efficiëntieklasse OF het capaciteitsprofiel niet gekend is, is de η WH -waarde bij ontstentenis 22 %

40 Energie-efficiëntieklasse INLEIDING VERWARMING SWW GEVALSTUDIE 40 ECODESIGN Etiket BBHR 21/12/07 Bijl._XII TAB [30] N Voorbeeld Opgegeven capaciteitsprofiel 3XS XXS XS S M L XL XXL A Europese verordeningen 811/2013 en 812/2013 A A η123 WH 131 A B C D E F Indien de energie-efficiëntie voor waterverwarming niet gekend is, maar wel de energie-efficiëntieklasse, mag als waarde voor de energie-efficiëntie de minimale energie-efficiëntie van de energie-efficiëntieklasse voor het opgegeven capaciteitsprofiel worden gehanteerd

41 41 ECODESIGN BBHR 21/12/07 Bijl.XII Systemen die niet onderworpen zijn aan de verordeningen N Indien de systemen werden getest volgens verordeningen 811 tot 814/2013, worden het opwekkingsrendement en het opslagrendement bepaald op basis van de volgende gegevens (indien deze beschikbaar zijn): de energie-efficiëntie voor waterverwarming η wh, in %, of, bij ontstentenis, de energie-efficiëntieklasse voor waterverwarming; het opgegeven capaciteitsprofiel; bij opslag, het warmhoudverlies S in W. N Indien deze gegevens niet beschikbaar zijn: waarde bij ontstentenis voor η wh = 95 % voor de elektrische warmtepompen

42 42 ECODESIGN BBHR 21/12/07 Bijl.XII Opslag Opslagrendement waarvoor de energie-efficiëntie voor waterverwarming bepaald is N Geen opslag η stor,water = 1,00 N Bij opslag wordt η stor,water,m maandelijks bepaald volgens stor,water,m (Q Q stor,water,gross,m stor,water,gross,m Q loss, stor,water,m Brutobehoefte SWW ) Opslagverliezen van de warmwatertank - als het warmhoudverlies S [W] gekend is: waarde volgens verordeningen - als het warmhoudverlies niet gekend is: waarde bepaald volgens het volume van de warmwatertank

43 43 ECODESIGN Etiket N Voorbeeld (opslag) Fiche van een element ( opwekker) gerelateerd aan het SWW Voorbeeld: afzonderlijke warmwatertank, De fiche geeft hier de capaciteit in liter aan, en het warmhoudverlies van de tank in watt.

44 44 INHOUDSOPGAVE INLEIDING VERWARMING SWW GEVALSTUDIE

45 45 PROJECT Project Picard N Duplex (passiefprestaties) N 122 m² vloeroppervlakte N Condenserende gasgestookte verwarmingsketel voor verwarming en SWW (ogenbl.) N Radiatoren met variabele vertrektemperatuur en ruimteregeling Resultaten Brutowarmtebehoefte [kwh/(m²jaar)] Chauffage Verwarming ECS SWW

46 46 EVOLUTIE VAN HET PEV Gemengde lucht/water-wp voor verwarming en SWW met opslag en zonder elektrische weerstand Verwarming Behouden waarden bij ontstentenis COP test = 3,5 (factoren bij ontstentenis) COP test = 3,5 Tvert. = 55 C SWW Behouden waarden bij ontstentenis Verwarming η gen SWW η gen *η stock PEV [kwh/m²jaar] 200 % 47 % 111,3 Klasse A en profiel L 173 % 92 % 86,01 Klasse A en profiel L 286 % 92 % 74,75 COP test = 3,5 Tvert. = 55 C DeltaT 5 K Klasse A en profiel L 293 % 92 % 74,39 COP test = 3,5 Tvert. = 35 C DeltaT 5 K COP test = 3,5 Tvert. = 35 C DeltaT 5 K Klasse A en profiel L 359 % 92 % 71,29 η Wh =110 % 359 % 135 % 61,76

47 47 EVOLUTIE VAN HET PEV Lucht/water-WP en thermodynamische boiler Verwarming SWW Verwarming η gen SWW η gen *η stock PEV [kwh/m²jaar] COP test = 4 (factoren bij ontstentenis) η Wh =120 % Bepaald met opslag 197 % 275 % 62,57 COP test = 4 Tvert. = 55 C DeltaT 5 K η Wh =120 % Bepaald met opslag 327 % 275 % 52,71 Idem met elektrische weerstand van 3 kw (naast de WP van 4,7 kw) η Wh =120 % Bepaald met opslag Pref. = 327 % npref. = 100 % 275 % 54,78

48 48 TE ONTHOUDEN VAN DE PRESENTATIE? N Men moet maximaal proberen niet met de waarden bij ontstentenis te werken. N N Aanzienlijke impact van de vertrektemperatuurparameter op de bepaling van de SPF. COP test en energie-efficiëntie maximaliseren. N De waarden bij ontstentenis voor het SWW hebben een negatieve impact op de bepaling van het PEV voor de warmtepompen. Het is belangrijk minstens over de capaciteitsprofiel- en energieklassegegevens te beschikken en beter nog over de energie-efficiëntiegegevens. N Energie-efficiëntie maximaliseren.

49 49 TOOLS Gids Duurzame Gebouwen N Thema energie Dossier De optimale productie- en opslagwijze voor verwarming en sanitair warm water kiezen Websites Voorziening Warmtepomp N Leefmilieu Brussel Handige documenten Handige documenten voor EPB-werkzaamheden N VEA EPN-cursus Uiteenzetting van de EPN-methode (gemeenschappelijk voor de 3 Gewesten)

50 50?

51 51 CONTACT Danielle MAKAIRE Projectingenieur écorce sa info@ecorce.be BEDANKT VOOR UW AANDACHT