Keuze en dimensionering van SWWproductie

Transcriptie

1 Keuze en dimensionering van SWWproductie en distributie B. Bleys Labo Duurzame Energie- en Watertechnieken WTCB Bron: ISSO CEDUBO 1/10/ Pagina 1 Inhoud SWW-vraag Woningen Appartementsgebouwen (centrale SWW-productie) Soorten toestellen SWW-productie Dimensionering Conceptkeuze RV - SWW Recente ontwikkelingen Praktijkvoorbeeld -TETRA CEDUBO 1/10/ Pagina 2 1

2 Volume total (L) Débit (L/min) 01:00:00 00:00:00 23:00:00 22:00:00 21:00:00 20:00:00 19:00:00 18:00:00 17:00:00 01:00:00 00:00:00 23:00:00 22:00:00 21:00:00 20:00:00 19:00:00 18:00:00 17:00:00 29/09/2013 SWW-vraag Grote variatie in debiet: periodes met weinig of zonder verbruik wisselen af met piekverbruiken Gelijktijdigheid i.f.v. de grootte van het gebouw Verschil weekend <-> werkdagen 30 Grafieken: Debiet (L/min) i.f.v. tijd Gecummuleerd volume i.f.v. tijd Input voor dimensionering Piekdebiet (L/min) Maximaal dagverbruik (L/dag) Verbruiksprofiel L L/min CEDUBO 1/10/ Pagina 3 SWW-vraag - woning Werkdag: CEDUBO 1/10/ Pagina 4 2

3 SWW-vraag - woning Weekend: CEDUBO 1/10/ Pagina 5 SWW-vraag appartementsgebouw CEDUBO 1/10/ Pagina 6 3

4 L 60 C 60 C 29/09/2013 SWW-vraag appartementsgebouw Weekend Weekdag 277 appartementen centrale SWW-productie Uur (-) CEDUBO 1/10/ Pagina 7 SWW-productietoestellen Verschillende types: Ogenblikkelijke productie (doorstroom) SWW wordt aangemaakt op ogenblik van SWW-vraag Semi-ogenblikkelijk Semi-accumulatie Volledige accumulatie (voorraadvat): SWW wordt voor SWW-vraag aangemaakt en opgeslagen foto: I. Piette - ATIC CEDUBO 1/10/ Pagina 8 4

5 Doorstroom gasgeisers (woningen) Open gesloten Met zonder waakvlam Modulatie (regeling vermogen x% - 100%): Hydraulisch (P ~ q sww gaat uit van constante T) Thermisch (P ~ q sww en T KW - belangrijk indien voorverwarming) CEDUBO 1/10/ Pagina 9 Doorstroom in CV combi toestellen (woningen) Soms met beperkte accumulatie Beperken van de wachttijd Minder veelvuldig opstarten Lager vermogen CEDUBO 1/10/ Pagina 10 5

6 Platenwarmtewisselaar op CV ketel (appartementsgebouwen) SWW Ketel Platen warmtewisselaar KW CEDUBO 1/10/ Pagina 11 Ogenblikkelijke productie Voordelen Geen opslagvat dus minder thermische verliezen geringere investering minder ruimtebeslag Bij correcte dimensionering: beschikbaarheid van een onbeperkte hoeveelheid SWW Nadelen Moet het piek-sww debiet kunnen dekken hoog vermogen nodig Gevoelig voor ketelsteenvorming (waterverzachting) Temperatuurstabiliteit Tapdrempel En voor platenwarmtewisselaars: Moeilijk een constante temperatuur te garanderen dikwijls varieert de temperatuur tussen 60 en 40 C: vrij moeilijke regeling Ketel moet steeds op temperatuur blijven slecht rendement CEDUBO 1/10/ Pagina 12 6

7 Accumulatie Vb.: elektrische boiler: klein vermogen om totale dagverbruik op te warmen op nachttarief CEDUBO 1/10/ Pagina 13 Accumulatie Voordelen Zeer goede stabiliteit van de temperatuur = comfort Grote piekdebieten mogelijk met relatief beperkt vermogen Nadelen Vergt de beschikbaarheid van een grote ruimte in het gebouw Elektrisch?: op is op! Belangrijke investeringen Belangrijke thermische verliezen CEDUBO 1/10/ Pagina 14 7

8 Semi-ogenblikkelijk Principe: ketel accu Warmtewisselaar CEDUBO 1/10/ Pagina 15 Semi-ogenblikkelijk Voordelen Kleinere dimensionering van ketel en van accumulatie Nadelen Moeilijk hydraulisch uit te balanceren, slechte belasting van accu's Toch nog belangrijke temperatuurschommelingen Nog vrij grote ketelvermogens vereist Energetisch gezien waarschijnlijk niet veel beter dan een ogenblikkelijke productie CEDUBO 1/10/ Pagina 16 8

9 Semi -accumulatie Accumulatie én vermogen beschikbaar Meestal, maar niet noodzakelijk, in combinatie met RV Foto s: Buderus - Viessmann CEDUBO 1/10/ Pagina 17 Semi-accumulatie - Gasboiler Met schoorsteen of gevelaansluiting Kies voor: een gesloten toestel zonder waakvlam goede isolatie Illustraties: Ariston/Eole ACV/Heatmaster CEDUBO 1/10/ Pagina 18 9

10 Semi-accumulatie Voordelen Dit traditioneel systeem geeft, indien correct gedimensioneerd, een even goede temperatuurstabiliteit als 100% accu Doch er is minder ruimte nodig Het benodigd vermogen is veel geringer dan bij een ogenblikkelijke productie Het productierendement van deze installatie is beter dan bij een ogenblikkelijke terwijl de stockageverliezen minder zijn dan bij 100% accu Nadelen Vergt een grotere ruimte dan bij ogenblikkelijke productie Stilstandsverliezen boiler Ketelrendement bij hogere retourtemperaturen CEDUBO 1/10/ Pagina 19 Dimensionering Input uit SWW-vraag Te dimensioneren onderdeel Distributie (leidingen en hulpstukken) Ogenblikkelijke SWW-productie (doorstromer) Semi-ogenblikkelijke SWWproductie Semi-accumulatie Accumulatie (vb.: elektrische boiler) Kenmerk SWW-vraag Piekdebiet (L/min) Piekdebiet (L/min) Verbruiksprofiel Verbruiksprofiel Maximaal dagvolume (L/dag) CEDUBO 1/10/ Pagina 20 10

11 Dimensionering Piekdebiet Buitenlandse normen bepalen piekdebiet uitgaande van de tappunten in de installatie: Land Norm/referentiedocument Duitsland DIN :2012 vervangt DIN :1988 Nederland ISSO 55:2013 vervangt ISSO 55: 2001 Franrijk DTU 60.11: 1988 België (NBN 345:1958) (prnbn D :1984) Gebruikt voor dimensionering van leidingen en ogenblikkelijke SWW-productie EN 806-3:2006 Vereenvoudigde methode CEDUBO 1/10/ Pagina 21 Dimensionering Piekdebiet Voorbeeld: DIN :2012 Nominale debiet tappunten som voor alle tappunten formule ontwerppiekdebiet met coëfficiënten ifv gebouwtype (gelijktijdigheid!) CEDUBO 1/10/ Pagina 22 11

12 Dimensionering Piekdebiet rencente metingen CEDUBO 1/10/ Pagina 23 Dimensionering Piekdebiet rencente metingen Voorlopige conclusies: Buitenlandse normen en referentiedocumenten lijken piekdebieten systematisch te overschatten Overgedimensioneerde installaties DIN :2012 lijkt het best aan te sluiten bij de metingen Opm: resultaten nog vergelijken met ISSO 55:2013 CEDUBO 1/10/ Pagina 24 12

13 Dimensionering Piekdebiet Gebruikt voor dimensionering van: leidingen Voor iedere sectie wordt een ontwerppiekdebiet berekend uit de op de sectie aangesloten tappunten ogenblikkelijke SWW-productie Het ontwerppiekdebiet wordt bepaald uit alle op het toestel aangesloten tappunten CEDUBO 1/10/ Pagina 25 Dimensionering Distributie (leidingen) Diameter van iedere leidingsectie wordt berekend uit piekdebiet in de sectie, rekening houdend met: Beschikbare waterdruk na de watermeter Minimaal nodige druk aan meest ongunstig gelegen tappunt (meestal 1 bar) Ladingsverliezen door: Leidingen (i.f.v. diameter) Hulpstukken (bochten,, T-stukken, ) Toestellen Maximaal toelaatbare stoomsnelheid (voorkomen geluidshinder) CEDUBO 1/10/ Pagina 26 13

14 60 C 29/09/2013 Dimensionering Ogenblikkelijke productie P min = q SWW,piek * c * (T SWW- T KW )/ (kw) Met: - P min het minimale vermogen van de doorstromer (kw) - q SWW,piek piekdebiet (L/min) - soortelijke warmte van water c = 4186 J/(kg.K) - voor T SKW wordt meestal 10 C genomen Voorbeeld: vermogen nodig voor q SWW,piek = 9 60 C: P min = 9 * 4186 * (60-10)/ = 31 kw CEDUBO 1/10/ Pagina 27 Dimensionering Maximaal dagvolume DIN 4708: C = C WTCB: C Ecofys (Nl) gemiddeld : l/dag en /persoon ~ gezinsgrootte: 40 + n * C, n = # gezinsleden ~ uitrusting en comfortwensen WTCB: 30l/persoon tapvraag/persoon tapvraag/gezin aantal gezinsleden Bron: Ecofys Nl + diverse projecten in België CEDUBO 1/10/ Pagina 28 14

15 Dimensionering Accumulatie Cummulatief verbruikt volume ( L) Opwarming Maximaal dagvolume verbruiksperiode t opwarming (uur) CEDUBO 1/10/ Pagina 29 Dimensionering Accumulatie Volume accumulator: V acc = V max. dag,sww / f Met: - V acc en V max. dag,sww in 60 C - f: taprendement accumulator voor 100 % accu s voor boilers met ingebouwde ww Vermogen accumulator: P min = V acc * c * (T SWW- T KW ) / t opwarming / 1000 (kw) Met: - t opwarming de tijd zonder verbruik, beschikbaar voor opwarming accu (s) - soortelijke warmte van water c = 4186 J/(kg.K) - voor T SKW wordt meestal 10 C genomen CEDUBO 1/10/ Pagina 30 15

16 L C 29/09/2013 Dimensionering Accumulatie Voorbeeld: electrische boiler voor gezin van 5 personen op nachttarief V max. dag,sww = 5 * 30 L = 150 L Vacc, min = 150 L/ 0,9 = 167 L Stel: t opwarming = 6 u = 6*60*60 s = s P min = 167 * 4186 * (60-10) / / 1000 = 1,6 kw CEDUBO 1/10/ Pagina 31 Dimensionering Verbruiksprofiel verbruiksperiode Verminderend vermogen Vacc Geen aftap uur (-) CEDUBO 1/10/ Pagina 32 16

17 60 C consommation (l) 29/09/2013 Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Hôtel avec consommation moyenne :7000 l Voorbeeld: Hotel (gemiddeld dagverbruik 7000 L) Verbruiksperiode ~16h l l LuMa SaDiMe JeVe l Periode met een piekdebiet heure uur (-) CEDUBO 1/10/ Pagina 33 Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Ogenblikkelijke productie Piekverbruik tussen 6 en 7 h: Vermogen: = 2964 liter ~ 50 l/min 2964 * * 47.5/(3600 * 1) = 163 kw Accumulatie = 0 CEDUBO 1/10/ Pagina 34 17

18 60 C consommation (l) 29/09/2013 Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Accumulatie Maximaal dagverbruik: Accumulatie: L (nuttig) 11096/0.8 = L Vermogen: * * 47.5/3600 = 612 kwh Indien s nachts te leveren (8h nachttarief) 612 kwh / 8 = 77 kw Indien te spreiden over hele dag 612 kwh / 24 = 26 kw CEDUBO 1/10/ Pagina 35 Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Hôtel avec consommation moyenne :7000 l Semi-accumulatie LuMa SaDiMe JeVe 2000 vermogenslijn heure uur (-) CEDUBO 1/10/ Pagina 36 18

19 60 C consommation (l) 29/09/2013 Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Hôtel avec consommation moyenne :7000 l Semi-accumulatie Vs= = 2900 l LuMa SaDiMe JeVe 2000 vermogenslijn h heure uur (-) CEDUBO 1/10/ Pagina 37 Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Semi-accumulatie Maximaal dagverbruik: Vermogen: Uitzetten van de vermogenslijn Indien te spreiden over verbruiksperiode 612 kwh / 16 = 38 kw Accumulatie: Grootste saldo tussen verbruiksprofiel en vermogenslijn V = = 2900 liter Merk op: piek niet op dag met grootste verbruik CEDUBO 1/10/ Pagina 38 19

20 P (kw) 29/09/2013 Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Verschillende mogelijkheden Volume (L) Vermogen (kw) Opwarmingsperiode Zuiver accu nacht (accu) nacht + overdag Semi accu overdag Semi doorstroom Zuiver doorstroom overdag overdag CEDUBO 1/10/ Pagina 39 Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Curve van gelijk comfort P,V-curve doorstroom Semi - ogenblikkelijk Semi - accu accumulatie V (L) CEDUBO 1/10/ Pagina 40 20

21 vermogen vermogen 29/09/2013 Conceptkeuze RV - SWW Klassieke woning Laag Energie Woning??? CV SWW Te groot verschil SWW? CV combi CV + warm water CV CEDUBO 1/10/ Pagina 41 Conceptkeuze RV - SWW Vermogen ontkoppelen: 2 toestellen keuze Door- stromer Vermogen bufferen: CV met voorraadvat Kleine CV Kleine CV CEDUBO 1/10/ Pagina 42 21

22 Conceptkeuze woningen Warm water ruimteverwarming Gas? J P WW-CV N CV combi doorstroom N J Ketel η M N Indirecte boiler CV ketel J P WW N doorstromer CV ketel J gasboiler warmtepomp J Stookolie? Indirecte boiler CV ketel N elektroboiler warmtepomp CEDUBO 1/10/ Pagina 43 Recente ontwikkelingen ISSO 55:2013 DIN :2012 CEDUBO 1/10/ Pagina 44 22

23 Recente ontwikkelingen Ecodesign /125/EC Lot 2 Water heaters and hot water storage tanks CEDUBO 1/10/ Pagina 45 Ecodesign - Eisen Overzicht eisen voor de verschillende toestellen SWWproductie: CEDUBO 1/10/ Pagina 46 23

24 Ecodesign - Eisen en timing publicatie OJ op 6/09/2013 SWW productierendement: Stilstandsverliezen: Legende: niet meer toegelaten vanaf september 2015 september 2017 september 2018 CEDUBO 1/10/ Pagina 47 Hemelwater voor SWW-productie? Niet verboden, maar AF TE RADEN Voornaamste reden: hygiënische kwaliteit is onvoldoende voor consumptie (microbiële gezondheidsrisico s) en wordt niet op systematische wijze gecontroleerd Hemelwater enkel te gebruiken voor: Toiletspoeling Dienstkranen voor bv. sproeien tuin, wassen wagen, kuisen,etc. Wasmachines (uitzondering hot-fill machines) Het is afgeraden om hemelwater te gebruiken in keukens, badkamers, lavabo s etc. omdat het risico op consumptie er te hoog is CEDUBO 1/10/ Pagina 48 24

25 Praktijkvoorbeeld Appartementsgebouw in Brussel 22 verdiepingen 277 apparementen ± 950 personen 2 ketels voor SWW + RV ( kw) kleinste buiten stookseizoen SWW via platenww (644 kw) niet-geïsoleerde circulatieleiding Metingen over 70 dagen CEDUBO 1/10/ Pagina 49 Praktijkvoorbeeld Dagprofiel CEDUBO 1/10/ Pagina 50 25

26 P (kw) 29/09/2013 Praktijkvoorbeeld Curve van gelijk comfort Doorstromer: 400 kw Momenteel: PlatenWW 644 kw Ketel 1160 kw + 70 kw verlies nietgeïsoleerde circulatieleiding Semi-ogenblikkelijk: 100 kw + 500L V (L) CEDUBO 1/10/ Pagina 51 Interesse in meting SWW-vraag? We zijn nog op zoek naar: appartementsgebouwen met een centrale SWWproductie Ultrasone meettoestellen op de leidingen woningen Pulsdebietmeters die in de leidingen geplaatst worden voor meting van piekdebieten en dagelijkse verbruiksvolumes In ruil ontvangt u alle nodige informatie voor de goede dimensionering van uw nieuwe installatie. Interesse? Stuur een naar bart.bleys@bbri.be CEDUBO 1/10/ Pagina 52 26

27 Bedankt voor uw aandacht! CEDUBO 1/10/ Pagina 53 Referenties Normen en wetgeving EPB besluiten en bijlagen NBN 354 Installaties voor de bereiding, de accumulatie en de distributie van warm water prnbn D :1984 Installaties voor de productie, stockage en verdeling van warm sanitair water EN Specifications for installations inside buildings conveying water for human consumption - Part 3: Pipe sizing - Simplified method - CEN TC 164 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen Teil 300: Ermittlung der Rohrdurchmesser; Technische Regel des DVGW - Deutsches Institut für Normung (DIN) Norm-antenne H2O: ATIC opleidingen Y Piette Le Recknagel Manuel pratique du génie climatique, Tome 2, 1996 Leidinginstallaties in woon-en utiliteitsgebouwen Publicatie 55, ISSO Rotterdam, 2013 CD-rom:Energie+ Version 3: Conception et rénovation énergétique des bâtiments tertiaires Architecture et climat UCL, H. Hens, Toegepaste Bouwfysica 3: gebouwen en installaties, Acco Leuven CEDUBO 1/10/ Pagina 54 27