Warmtewinmuursysteem met combiwarmtepomp:

Transcriptie

1 Verklaring Uitgegeven Verklaring Opwekkingsrendement ruimteverwarming en warmtapwaterbereiding t.b.v. NEN 7120:2012 Product: Warmtewinmuursysteem met combiwarmtepomp: - NIBE F1245-5(PC), of - NIBE F1245-6(PC), of - NIBE F1245-8(PC) De beoordelingsmethodiek is beschreven in Landstra rapport 15033WSr02 d.d. 17 februari De vermelde waarden voor het opwekkingsrendement voor ruimteverwarming mogen worden gebruikt in plaats van de waarden in tabel van NEN De vermelde waarden voor het opwekkingsrendement voor warm tapwaterbereiding mogen worden gebruikt in plaats van de waarden in tabel van NEN Wim van der Spoel Adviseur onderzoek & ontwikkeling Landstra bureau voor bouwfysica Midden B.V. Landstra bureau voor bouwfysica Midden B.V. Van Pallandtstraat GM Arnhem Tel Janssen de Jong Bouw Hengelo B.V. Alfred Marshallstraat SE Hengelo Postbus AM Hengelo Tel info.hengelo@bouw.jajo.com

2 Opwekkingsrendement ruimteverwarming In de tabellen 1 t/m 3 staat voor het warmtewinmuursysteem in combinatie met respectievelijk een NIBE (PC), NIBE F1245-6(PC) of NIBE F1245-8(PC) combi-warmtepomp het opwekkingsrendement η H;gen;si, uitgedrukt als COP-waarde voor de functie ruimteverwarming, afhankelijk van: 1. Jaarlijkse warmtelevering aan het distributiesysteem voor ruimteverwarming: Q H, dis, nren, an 2. Een karakteristieke variabele van het warmtewinmuursysteem: R2, 3. Extra warmteverlies uit de woning als gevolg van het warmtewinmuursysteem: Q H, nd, extra De karakteristieke variabele R (MJ/m 4 ) wordt als volgt berekend: 2, R Q = H, dis, nren, an W, dis, nren, an 2, 2 ( A + A ) + Q col waarin: Q = jaarlijkse warmtelevering aan het distributiesysteem voor ruimteverwarming (MJ). H, dis, nren, an Q = jaarlijkse warmtelevering aan het distributiesysteem voor warmtapwaterbereiding (MJ). W, dis, nren, an A = totale oppervlakte van de warmtewinmuur gevel(s) (m 2 ). A col = totale oppervlakte van de collector onder de begane grondvloer (m 2 ). Het extra warmteverlies uit de woning als gevolg van het warmtewinmuursysteem wordt berekend met: æ 0, 4 A 0,088 A ö 8,6 A QH, nd, extra = ( QH, dis, nren, an + QW, dis, nren, an ) + - ç R A R A è ø R col c, vloer tot c, tot c, waarin: R = warmteweerstand van de begane grondvloer constructie (m 2 K/W). c, vloer R = warmteweerstand van de warmtewinmuur gevelconstructie (m 2 K/W). c, A = A A tot col +, totale oppervlakte van de warmtewinmuur gevel(s) en de collector onder de begane grondvloer (m 2 ). 2

3 De gegeven rendementen voor ruimteverwarming gelden alleen voor - Een woning met een laag energiegebruik (Q H;nd /A g;tot 150 MJ/m 2 ). - Een ontwerp aanvoertemperatuur θ sup van het verwarmingssysteem van 35 C of lager. De vermelde waarden voor het opwekkingsrendement voor verwarming, η H,gen,si mogen worden gebruikt in plaats van de waarden zoals die in tabel van de NEN 7120 worden gegeven. Voor tussenliggende waarden voor de warmtelevering, de karakteristieke variabele R 2, en de extra warmtebehoefte Q H,nd,extra mag lineair worden geïnterpoleerd tussen tabelwaarden, of het lagere rendement worden gekozen. In de berekeningen is er vanuit gegaan dat de warmtepomp als monovalent opwekkingstoestel wordt ingezet waarbij eventueel gebruik van het geïntegreerde verwarmingselement is verwerkt in de gegeven rendementen in de tabellen 1 t/m 3. Tevens is uitgangspunt dat de warmtepomp voldoende vermogen heeft om aan de warmtevraag te voldoen. Opgemerkt wordt dat dit niet voor elke vermelde combinatie realistisch hoeft te zijn. Het nominale verwarmingsvermogen van de NIBE (PC), NIBE F1245-6(PC) en NIBE F1245-8(PC) bedraagt respectievelijk 4,65; 6,07 en 7,67 kw (conditie B0/W35 volgens EN 14511:2007). Opwekkingsrendement warmtapwaterbereiding In de tabellen 4 t/m 6 staat voor het warmtewinmuursysteem in combinatie met respectievelijk een NIBE (PC), NIBE F1245-6(PC) of NIBE F1245-8(PC) combi-warmtepomp het opwekkingsrendement η W;gen;si, uitgedrukt als COP-waarde voor de functie warmtapwaterbereiding, afhankelijk van: 1. Jaarlijkse warmtelevering aan het distributiesysteem voor warmtapwaterbereiding: Q W, dis, nren, an 2. Karakteristieke variabele van het warmtewinmuursysteem: R (zie bij ruimteverwarming) 2, De vermelde waarden voor het opwekkingsrendement voor warmtapwaterbereiding mogen worden gebruikt in plaats van de waarden zoals die in tabel van de NEN 7120 worden gegeven. Voor tussenliggende waarden voor de warmtelevering Q W,dis,nren,an en de karakteristieke variabele R 2, mag lineair worden geïnterpoleerd tussen tabelwaarden, of het lagere rendement worden gekozen. 3

4 In de berekeningen is er vanuit gegaan dat de warmtepomp als monovalent opwekkingstoestel wordt ingezet waarbij eventueel gebruik van het geïntegreerde verwarmingselement is verwerkt in de gegeven rendementen in de tabellen 4 t/m 6. Warmtewinmuursysteem De vermelde waarden van het opwekkingsrendement voor zowel ruimteverwarming als warmtapwaterbereiding gelden voor een warmtewinmuursysteem dat voldoet aan de volgende voorwaarden: - Voor de verhouding van de oppervlakte van warmtewinmuur gevel(s) en van de bodemcollector geldt 0,5 A / A 2,0. col - Het vloeistofdebiet (kg/s) door de warmtewinmuur gevel(s) en de bodemcollector is binnen 25 % aan elkaar gelijk. - De betondekking van de leidingen in de warmtewinmuur gevel(s) is 40 mm. - De verhouding van de leidingdiameter in de warmtewinmuur gevel(s) en de onderlinge hart-ophart afstand tussen de leidingen is 0,1. - De verhouding van de leidingdiameter in de bodemcollector en de onderlinge hart-op-hart afstand tussen de leidingen is 0,08. - Tussen de leidingen in de bodemcollector en het omliggende materiaal mogen gedurende de levensduur van de collector geen holle ruimten aanwezig zijn of ontstaan. - De warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal rondom en tussen de leidingen van de bodemcollector is 1,2 W/mK. Toelichting op het gebruik van deze verklaring in NEN 7120 Om deze verklaring te kunnen toepassen voor de bepaling van het opwekkingsrendement van het warmtewinmuursysteem, dienen de volgende fysische grootheden van het ontwerp bekend te zijn: A = totale oppervlakte van de warmtewinmuur gevel(s) (m 2 ). A col = totale oppervlakte van de collector onder de begane grondvloer (m 2 ). R c, vloer = warmteweerstand van de begane grondvloer constructie (m 2 K/W). R = warmteweerstand van de warmtewinmuur gevelconstructie (m 2 K/W). c, 4

5 Tevens dient (MJ) en Q W,dis,nren,an (MJ) te worden bepaald: - is de jaarlijkse (niet-primaire) hoeveelheid energie ten behoeve van de energiefunctie verwarming, geleverd door een niet-duurzame opwekker aan het distributiedeel. De waarde kan praktisch worden bepaald met een energieprestatieberekening van de woning volgens NEN 7120, waarbij voor de opwekker een toestel op aardgas wordt gekozen met een opwekkingsrendement van 100% (eventueel een eigen kwaliteitsverklaring daartoe te gebruiken). De waarde van (MJ) kan dan worden afgelezen als het energiegebruik voor verwarming, exclusief hulpenergie. - Q W,dis,nren,an is de jaarlijkse (niet-primaire) hoeveelheid energie ten behoeve van de energiefunctie warm tapwater, geleverd door een niet-duurzame opwekker aan het distributiedeel. De waarde kan praktisch worden bepaald met een energieprestatieberekening van de woning volgens NEN 7120, waarbij voor de opwekker een toestel op aardgas wordt gekozen met een opwekkingsrendement van 100% (eventueel een eigen kwaliteitsverklaring daartoe te gebruiken). De waarde van Q W,dis,nren,an (MJ) kan dan worden afgelezen als het energiegebruik voor warm tapwater, exclusief hulpenergie. Vervolgens bepaalt men de waarde van de variabele R Q = H, dis, nren, an W, dis, nren, an 2, 2 ( A + A ) + Q col R (MJ/m 4 ) volgens 2, En het extra warmteverlies Q H, nd, extra (MJ) uit de woning met æ 0, 4 A 0,088 A ö 8,6 A QH, nd, extra = ( QH, dis, nren, an + QW, dis, nren, an ) + - ç R A R A è ø R col c, vloer tot c, tot c, waarin A tot = A A col +. Het extra warmteverlies uit de woning is het gevolg van een koudere buitenmuur en koudere bodemtemperatuur bij het warmtewinmuursysteem, vergeleken met een traditionele installatie. 5

6 Ruimteverwarming Gegeven de waarden van, R 2, en Q H,nd,extra, kan het opwekkingsrendement voor verwarming worden bepaald uit tabel 1 t/m 3 voor respectievelijk de NIBE (PC), NIBE F1245-6(PC) of NIBE F1245-8(PC) combi-warmtepomp. Rekenvoorbeeld ruimteverwarming Gegeven: - = MJ - Q W,dis,nren,an = 9000 MJ - A = 20 m 2 - A col= 40 m 2 - R c,vloer = 6 m 2 K/W - R c, = 5 m 2 K/W - NIBE F warmtepomp Invullen van de waarden in de formules geeft: R = = 5,55 MJ/m 4 ( ) 2, 2 æ 0, 4 A 0, 088 A ö 8, 6 A QH, nd, extra = ( QH, dis, nren, an + QW, dis, nren, an ) + - ç R A R A è ø R æ0, , ö 8,6 20 = ç + - = = 972 MJ è ø 5 col c, vloer tot c, tot c, NIBE F warmtepomp kies tabel 2 = MJ kies de subtabel voor = MJ (lagere rendementen) R 2, = 5,55 MJ/m 4 kies de kolom voor R 2, = 6,0 MJ/m 4 (lagere rendementen) Q H,nd,extra = 972 MJ kies de rij voor Q H,nd,extra = 1000 MJ (lagere rendementen) Het gelijkwaardig opwekkingsrendement voor verwarming bedraagt 4,07. Het is tevens toegelaten om te ïnterpoleren tussen tabelwaarden in plaats van steeds het lagere rendement te kiezen. Op deze wijze vindt men een gelijkwaardig opwekkingsrendement van 4,15. 6

7 Warm tapwater Gegeven de waarden van Q W,dis,nren,an en R 2, kan het opwekkingsrendement voor warm tapwater worden bepaald uit tabel 4 t/m 6 voor respectievelijk de NIBE (PC), NIBE F1245-6(PC) of NIBE F1245-8(PC) combi-warmtepomp. Rekenvoorbeeld warm tapwater Gegeven dezelfde waarden als in het rekenvoorbeeld bij ruimteverwarming: NIBE F warmtepomp kies tabel 5 Q W,dis,nren,an = 9000 MJ kies de rij Q W,dis,nren,an = 7500 MJ (lagere rendementen) R 2, = 5,55 MJ/m 4 kies de kolom voor R 2, = 6,0 MJ/m 4 (lagere rendementen) Het gelijkwaardig opwekkingsrendement voor warm tapwater bedraagt 2,07. Het is tevens toegelaten om te ïnterpoleren tussen tabelwaarden in plaats van steeds het lagere rendement te kiezen. Op deze wijze vindt men een gelijkwaardig opwekkingsrendement van 2,14. 7

8 Tabel 1: η H;gen;si (COP ruimteverwarming) voor NIBE F1245-5(PC) 5000 MJ R 2, (MJ/m 4 ) 250 4,18 4,11 4,03 3,95 3,88 3,80 3, ,99 3,92 3,85 3,77 3,70 3,63 3, ,82 3,75 3,68 3,61 3,54 3,47 3, ,66 3,59 3,53 3,46 3,39 3,33 3, ,51 3,45 3,39 3,32 3,26 3,19 3, ,38 3,32 3,26 3,19 3,13 3,07 2, MJ 250 4,25 4,17 4,10 4,02 3,94 3,86 3, ,12 4,04 3,97 3,89 3,82 3,74 3, ,99 3,92 3,85 3,77 3,70 3,63 3, ,88 3,80 3,73 3,66 3,59 3,52 3, ,76 3,70 3,63 3,56 3,49 3,42 3, ,66 3,59 3,53 3,46 3,39 3,33 3, MJ 250 4,28 4,21 4,13 4,05 3,97 3,90 3, ,18 4,11 4,03 3,95 3,88 3,80 3, ,09 4,01 3,94 3,86 3,79 3,71 3, ,99 3,92 3,85 3,77 3,70 3,63 3, ,90 3,83 3,76 3,69 3,62 3,55 3, ,82 3,75 3,68 3,61 3,54 3,47 3, MJ 250 4,31 4,23 4,15 4,07 3,99 3,91 3, ,22 4,15 4,07 3,99 3,92 3,84 3, ,14 4,07 3,99 3,92 3,84 3,77 3, ,07 3,99 3,92 3,84 3,77 3,70 3, ,99 3,92 3,85 3,77 3,70 3,63 3, ,92 3,85 3,78 3,71 3,64 3,56 3,45 8

9 Tabel 1 (vervolg): η H;gen;si (COP ruimteverwarming) voor NIBE F1245-5(PC) R 2, (MJ/m 4 ) MJ 250 4,32 4,24 4,16 4,08 4,01 3,93 3, ,25 4,17 4,10 4,02 3,94 3,86 3, ,18 4,11 4,03 3,95 3,88 3,80 3, ,12 4,04 3,97 3,89 3,82 3,74 3, ,05 3,98 3,91 3,83 3,76 3,69 3, ,99 3,92 3,85 3,77 3,70 3,63 3, MJ 250 4,34 4,26 4,18 4,11 4,03 3,96 3, ,28 4,21 4,13 4,06 3,98 3,91 3, ,23 4,16 4,08 4,01 3,94 3,86 3, ,18 4,11 4,03 3,96 3,89 3,82 3, ,13 4,06 3,99 3,92 3,85 3,78 3, ,09 4,01 3,94 3,87 3,80 3,73 3, MJ 250 4,36 4,28 4,21 4,14 4,07 4,00 3, ,32 4,24 4,17 4,10 4,03 3,96 3, ,27 4,20 4,13 4,06 3,99 3,93 3, ,23 4,16 4,09 4,02 3,96 3,89 3, ,19 4,12 4,05 3,99 3,92 3,86 3, ,16 4,09 4,02 3,95 3,88 3,82 3,70 9

14 Tabel 4: η W,gen;si (COP warmtapwaterbereiding) voor NIBE F1245-5(PC) R 2, (MJ/m 4 ) Q W,dis,nren,an (MJ) ,04 2,02 1,99 1,97 1,94 1,92 1, ,21 2,19 2,16 2,13 2,11 2,08 2, ,31 2,28 2,25 2,23 2,20 2,17 2, ,37 2,34 2,31 2,29 2,26 2,23 2, ,41 2,38 2,36 2,33 2,30 2,27 2, ,47 2,44 2,41 2,38 2,35 2,32 2, ,50 2,47 2,44 2,42 2,38 2,35 2,32 Tabel 5: η W,gen;si (COP warmtapwaterbereiding) voor NIBE F1245-6(PC) R 2, (MJ/m 4 ) Q W,dis,nren,an (MJ) ,01 1,98 1,96 1,93 1,91 1,89 1, ,17 2,15 2,12 2,10 2,07 2,04 2, ,27 2,24 2,21 2,19 2,16 2,13 2, ,33 2,30 2,27 2,25 2,22 2,19 2, ,37 2,34 2,31 2,29 2,26 2,23 2, ,43 2,40 2,37 2,34 2,31 2,28 2, ,46 2,43 2,40 2,37 2,34 2,31 2,28 Tabel 6: η W,gen;si (COP warmtapwaterbereiding) voor NIBE F1245-8(PC) R 2, (MJ/m 4 ) Q W,dis,nren,an (MJ) ,05 2,03 2,00 1,98 1,95 1,93 1, ,22 2,20 2,17 2,14 2,11 2,09 2, ,32 2,29 2,26 2,24 2,21 2,18 2, ,38 2,35 2,32 2,30 2,27 2,24 2, ,42 2,39 2,37 2,34 2,31 2,28 2, ,48 2,45 2,42 2,39 2,36 2,33 2, ,52 2,49 2,46 2,43 2,39 2,36 2,33 14