Alternatieve energievormen. Vakgroep Mechanica van Stroming, Warmte en Verbranding Universiteit Gent UGent

Transcriptie

1 Alternatieve energievormen Actieve technieken Prof. M. De Paepe 13u15 tot 14u45 Inhoud Inleiding Verwarming Biomassa WKK Warmtepompen KWO BEO- betonkernactivering Gaswarmtepompen Koeling Grondbuizen Verdampingskoeling Free chilling 1

2 Inleiding Energiebalans van een gebouw Zon Niet-nuttige warmtewinsten Primaire energie E p,heat Eindenergie Qheat,final Metabolisme Verlichting Ventilatoren Apparatuur,... Q s Q i Q g Qheat,gross Warmteterugwinning ηq g Q heat,net Q L Q V,dedic Q V,in/exf Q T Opwekkings -verliezen Gebouwgrens 2

3 Energiebalans voor koeling Zon c Q V,de dic c Q V,i n/exf c Q T Warmteafvoer Primaire energie E p,cool Eindenergi e Q s Verlichting Q g Ventilatoren Apparatuur,... Q i Metabolisme c Q L Q cool,net Q cool,gros s Verliezen klimatiseringssysteem Q cool,fina l KOEL- MACHINE Energie naar gebruik in kantoor 3

4 Energiekosten Verwarming 4

5 Ketelrendement Rendement van warmte-opwekking warmte opwekker ENERGIE ENERGIE nuttig toegeleverd Mantelverlies Schoorsteenverlies Brandstof Ketel Warmte Biomassa - Vermogen en rendement Vermogen : 300 kw en meer Hout en houtpellets rendement : 95 % (geen condensatie - corrosie) Een opslagruimte voor pellets noodzakelijk 5

6 Warmte-Kracht-Koppeling (WKK) WKK of cogeneratie is de gecombineerde productie van elektrische of mechanische energie en thermische energie uit dezelfde primaire energiebron WKK met een verbrandingsmotor 6

7 Gasmotoren rendementen Gasmotoren Warmte-Kracht verhouding 7

8 Warmtepompen Temperatuurverloop 8

9 Thermodynamica Q2 COP W COP T2 T T 2 1 Keuze van de bron 9

10 Voor- en nadelen van bronnen Koude warmte opslag - boorgat energie opslag KWO BEO veld Winterbedrijf 10

11 Zomerbedrijf Actieve koelmachine Vrije koeling Voordelen Het verwarmen met een warmtepomp is efficiënter KWO: 19 C water te verwarmen tot bijvoorbeeld vertikale bodemwisselaar: 5 C te verwarmen tot 35 C. De warme bron wordt in de zomer opgewarmd tot maximaal 25 C. Dit is 20 C warmer dan de gemiddelde verticale (gesloten) bodem wisselaartemperatuur van 5 C. De koude bron wordt in de winter afgekoeld tot 7 C. Deze koude kan zonder verdere koelmachines aan te zetten worden gebruikt voor de koeling van het gebouw in de zomer. 11

12 Lage temperatuur afgifte Betonkernactivering ( Winter Verwarming 20 C 26 C 18 W/m² 22 W/m² 20 C 26 C 8 C Betonkernactivering - koeling Zomer Koeling 26 C 18 C 20 W/m² 37 W/m² 26 C 18 C 12 C 12

13 Gas gedreven warmtepompen Gasmotor systemen 13

14 Absorptiewarmtepomp Koeling 14

15 Energiebalans voor koeling Zon c Q V,de dic c Q V,i n/exf c Q T Warmteafvoer Primaire energie E p,cool Eindenergi e Q s Verlichting Q g Ventilatoren Apparatuur,... Q i Metabolisme c Q L Q cool,net Q cool,gros s Verliezen klimatiseringssysteem Q cool,fina l KOEL- MACHINE Grondkoeling 15

16 Grondbuizen Earth-air heat exchanger Air in Air out Installatie inbouw 16

17 Inbouw in installatie Water-grond systeem 17

18 Meetresultaten Zomer Jaar T ( C) /jul 10/jul 11/jul 12/jul 13/jul 14/jul 15/jul 16/jul T air in (ambient) T air out Energiebesparing 18

19 Werkingsprinciepe verdampingskoeling Inspuiting van water in de toevoerlucht Verdamping van het water geeft koeleffect Directe verdampingskoeling 19

20 Directe verdampingskoeling 20

21 Indirecte verdampingskoeling Me Metingen 21

22 Free chilling Free chilling 22

23 Free chilling in de praktijk Free chilling in de praktijk Power [kw] :00:00 15:00:00 15:00:00 15:00:00 15:00:00 15:00:00 15:00:00 Time [h] Cooling Load [W] Electric Power [W] COP [-] COP cooling installation [-] COP [-] 23

24 Free chilling in de praktijk Power [kw] :00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 0:00 Time [h] Cooling Load [W] COP [-] COP [-] Free chilling - mogelijkheden 18% Lighting 20% 36% Electrical appliances Heating support system Cooling 39% 2% 1% Cooling towers 28% Pumps 2% Fans 14% 1% 1% 7% 1% (a) Figure 9 Energy use in the VIB building (a) with free cooling (b) with free cooling (COP=10) (b) 30% 24

25 Verdampingskoeling Alternatieve energievormen Actieve technieken Prof. M. De Paepe 25