Duurzaam koelen en verwarmen met gasmotorgedreven warmtepomp

Transcriptie

1 Door ing. Dick Havenaar Voorzitter redactieraad RCC Koude & Luchtbehandeling Durable cooling and heating by gas driven heat pump Duurzaam koelen en verwarmen met gasmotorgedreven warmtepomp Het terugdringen van milieubelasting door de inzet van duurzame systemen heeft absoluut prioriteit bij de overheid. Ook nemen de kwaliteitseisen voor comfort in de utiliteit toe. Vaak leidt dit tot een hogere milieubelasting. Installect Advies ontwikkelt duurzame systeemconcepten. Daarvoor worden standaardproducten en systeemconcepten ontwikkeld. Met deze aanpak wordt gewerkt aan kostenreductie en bedrijfszekerheid van systemen. Gestandaardiseerde systemen worden onder andere via dochterondernemingen in de markt gezet als producten. Gerrit Kamphuis (links) en Henk Broekhuizen (rechts), de oprichters van Installect Trias Energetica staat als basis voor duurzaamheid hoog in het vaandel. Daarom wordt in drie elkaar opvolgende stappen de basis gelegd voor een zo duurzaam mogelijke energievoorziening: 1.Beperk de vraag naar energie door toepassen van vraagbeperkende maatregelen (reductie energiebehoefte) en benut alle vrijkomende vormen van energie; 2.Gebruik zoveel mogelijk duurzame energiebronnen om de energie die nog nodig is op te wekken; 3.Zet efficiënte technieken in om het resterende energiegebruik op te wekken en beperk het gebruik van fossiele brandstoffen. (Zie figuur 1) Installect is van mening dat het de taak van de adviseur is om milieuvriendelijke installaties te ontwerpen met behoud van en verhoging van de comfortbeleving. Bij het ontwerpen van installaties wordt gestreefd naar het bieden van flexibiliteit en (leverings)zekerheid van een comfortabele leef- en werkomgeving aan de verschillende klanten. Duurzame energievoorziening Warmte Koude Opslag (WKO) in de bodem is een duurzame energievoorziening. Met deze systemen kan een CO 2 -reductie van procent en besparingen op energiekosten van procent worden gerealiseerd. De inzet hiervan sluit naadloos aan bij de doelstelling van de overheid om in 2020 de uitstoot van CO 2 met 30 procent te hebben verminderd en ook om 20 procent van de energie duurzaam op te wekken. Ter illustratie van deze aanpak heeft

2 Figuur 1:Trias Energetica met gasmotorgedreven warmtepomp. Primair energiegebruik Primary energy ratio (PER) staat voor het vermogen aan warmte-energie dat geleverd wordt, gedeeld door het vermogen aan primaire energie dat wordt gebruikt om deze energie op te wekken. Met andere woorden: hoe hoger de PER, hoe effectiever er met de schaarse primaire fossiele brandstoffen wordt omgegaan. De volgende figuur geeft weer dat de gasmotorgedreven warmtepomp van Installect een uitermate hoge PERwaarde heeft. Deze hoge waarde wordt ondermeer verkregen door het toepassen van zuig-en persgaswarmtewisselaars in het warmtepompsysteem. Installect de afgelopen jaren het gepatenteerde monobronsysteem (figuur 2) voor energieopslag in de bodem (GeoThermic en GeoMini) en een daarbij behorend standaardconcept met warmtepompen ontwikkeld. Onder het motto meer met minder heeft Installect voor een landelijke werkgroep van brandpreventie kwaliteitsrichtlijnen opgesteld voor bronsystemen die ingezet worden voor de watervoorziening van sprinklerinstallaties. Installect en dochterondernemingen Installect ontwerpt energiesystemen met warmtepompen en bronnen. Installects dochteronderneming GeoComfort levert de door Installect ontworpen systemen voor energieopslag en warmtepompen volgens een gestandaardiseerde productbenadering. Op die systemen wordt desgewenst vijf jaar garantie gegeven, met als voorwaarde dat voor de systemen een onderhoudscontract is afgesloten. Insted staat voor Installect Energiediensten en verzorgt langetermijnonderhoud, beheer en instandhouding van bron-warmtepompsystemen. De realisatie van de beoogde energiebesparing wordt zo in de praktijk ook daadwerkelijk gegarandeerd. Daarnaast levert Insted systemen met sprinklerwatersuppletie en bluswater uit bronnen. GeoComfort heeft in de loop der jaren een groot marktaandeel verworven. GeoComfort wordt gekenmerkt door het maken van standaard ontwerpen met duidelijke schema s die ook gemakkelijk te begrijpen zijn voor niet-specialisten op dit vakgebied. Door de samenwerking tussen Installect, GeoComfort en Insted is de complexiteit afgedekt. De klant krijgt de afgesproken duurzame kw s verwarming en koeling en hoeft zicht niet te verdiepen in de complexiteit van de bron/wp-techniek. Installect heeft voor het bepalen van de bronnen op de juiste plaats en aardlaag een geohydroloog in dienst. Energieoptimalisatie datacenters Installect Advies ontwikkelt nu concepten voor het verbeteren van de energie-efficiëntie van datacenters. Wereldwijd worden datacenters gezien als grote vervuilers. Het energiegebruik van datacenters is hoog door groei van de ondernemingen en Installect heeft het gepatenteerde monobronsysteem voor energieopslag in de bodem en een daarbij behorend standaardconcept met warmtepompen ontwikkeld. doordat de ondergebrachte ICT-systemen steeds krachtiger worden. Het Europees parlement heeft vorig jaar Code of Conduct on Data centers gepubliceerd. Doelstelling hiervan is gebruikers en eigenaren van datacenters te informeren en te stimuleren het energiegebruik te verlagen. De Code of Conduct is gebaseerd op vrijwillige deelname. Onderdeel van de Code of Conduct is een Best Practices -lijst. Hierin worden concrete maatregelen aangegeven om te komen tot een lager energiegebruik. Een van de aanbevelingen is dat de temperatuur in datacenters hoger mag zijn. Dit leidt tot forse energiebesparingen en de inzet van WKO biedt ook meer perspectief. Door het toestaan van hogere ruimtetemperaturen kan er veel meer vrij gekoeld worden met koeltorens of droge koelers. Met de WKO kan direct met de natuur-

3 Gasmotorgedreven warmtepomp: de motor achter de bron Waarom een gasmotorgedreven warmtepomp? De techniek van energieopslag met een warmtepomp is erg populair. Het is een effectieve manier om energie te besparen en om de energieprestatienorm te halen. De meest gebruikelijke systemen met warmtepompen zijn echter niet overal effectief. Vooral voor projecten waar de koudevraag lager is dan de warmtevraag ontstaat verlies van prestatie. Gevolg is een koudeoverschot in de bodem, die in het kader van een vereiste thermische balans hersteld dient te worden door zogenaamde regeneratie (opwarming). Een gasmotorgedreven warmtepomp (GWP) is in staat meer warmte te leveren en voorkomt hiermee grotendeels of geheel regeneratie. Een GWP is instaat zonder verlies van prestatie, hoge temperatuur CV of zelfs tapwater te leveren en is standaard uitgerust met een modulaire traploos regelbare regeling. Door deze modulaire regeling kan de GWP bijna continu met een maximaal rendement functioneren. lijke bodemtemperatuur koeling geleverd worden bij hoge buitentemperaturen. In de wintersituatie hebben de koeltorens/droge koelers koude over, die weer kan worden opgeslagen in de bronnen. De PEU (kenmerk voor energieprestatie datacentra) kan verlaagd worden van 2,4 naar 1,6-1,4 in een bestaande situatie. Bronnen voor sprinkler De inzet van bronnen voor sprinkler is nu door het College van Deskundigen officieel vrijgegeven. De condities waaronder dit nu is toegestaan, staan beschreven in Memorandum 66. Dit biedt extra mogelijkheden om energieopslagsystemen rendabeler te maken. Installect heeft een grote bijdrage geleverd aan dit memorandum en de daarbij behorende technische kwaliteitseisen. Het blijft zaak de systemen goed en met grote bedrijfszekerheid te ontwerpen. Installect is daarbij graag van dienst. Gerenommeerde technologie De energieopslag producten van GeoComfort (types GeoMini en GeoThermic) zijn gebaseerd op een monobron met gepatenteerde ondergrondse warmtewisselaar en omkeerinrichting. De GeoDoublet bestaat uit twee bronnen met een standaard GD-SKID. De regeling en besturing van de energiesystemen met warmtepomp worden optimaal afgestemd op de gewenste koude- en warmtevraag van het gebouw. De GeoThermic en de GeoDoublet zijn ook uit te voeren met sprinklervoeding en bluswatervoorziening. Reduses Reduses staat voor Real Dutch Soil Energy System. Dit is een duurzame totaaloplossing voor koude- en warmteopwekking; koelen en verwarmen middels een gasmotorgedreven warmtepomp (GWP) in combinatie met een ondergronds energieopslagsysteem. Een systeem dat in de zomer warmte GeoThermic bronafwerking (bronkop). Doublet-systeem. OVERZICHT ENERGIEOPSLAGSYSTEMEN VAN GEOCOMFORT. GeoMini GeoThermic GeoDoublet Monobronsysteem Monobronsysteem Doubletsysteem 5 tot 15m 3 /uur 15 tot 50 m 3 /uur m 3 / uur kw koeling kw koeling kw koeling COP 60 COP 100 COP opslaat in de bodem, om die in de winter weer te gebruiken. In de zomer profiteert de gebruiker dus van de koelte van de winter en vice versa. In dit opzicht is de werking hetzelfde als een warmte-koudeopwekking (WKO)-systeem met een elektrisch aangedreven warmtepomp. Enkele wezenlijke voordelen van het Reduses systeem zijn dat

4 Figuur 5: eos dem fugitat quaeperis mo mi, qui alitest acculparum arum dolupis dolenis nis et illigende. een kleinere WKO-bron kan worden toegepast en dat hierdoor de WKO-toepassing wordt verhoogd. Een belangrijk voordeel van dit systeem ten opzichte van de huidige systemen is dat bij de gasmotorgedreven warmtepomp, de motorwarmte op hoge temperatuur (70-80 C) geleverd wordt en direct kan worden gebruikt om tapwater te verwarmen. Dit voordeel maakt het Reduses-systeem bij uitstek geschikt om in te zetten bij situaties waar beschikbaarheid van warm tapwater een belangrijk gegeven is. Voorbereid op de toekomst Energietoevoer op basis van (bio)gastoepassingen is in de toekomst mogelijk, waardoor het gasmotorgedreven warmtepompsysteem zo min mogelijk gebruik hoeft te maken van (schaarse) primaire brandstoffen. Daarnaast heeft het aardgasnet nu en in de toekomst geen capaciteitsbeperkingen. Het Reduses systeem is een kostenbesparende en duurzame technologie die, met het oog op de terugverdientijd, interessant is voor woningbouw (nieuwbouw en renovatie), industrie en utiliteit. Gasmotorgedreven warmtepomp Deze warmtepomp zet primaire energie in de vorm van aardgas direct om in nuttige warmte- en of koudelevering. Door het hoge rendement van deze directe omzetting worden er aanzienlijke besparingen in energiekosten gerealiseerd, waarbij de CO 2 -uitstoot tot een minimum wordt teruggebracht. De gasmotorgedreven warmtepomp kan worden toegepast als hoofdverwarming en is tevens geschikt voor comfortkoeling. Het ontwikkelingstraject is uitgevoerd in samenwerking met de VDL Groep, alwaar ook de productie van de units is ondergebracht. De VDL Groep is een gevestigde naam op het gebied van ontwikkeling en productie van technisch geavanceerde systemen in een breed scala van industrieën. Het product kent specifieke gepatenteerde toepassingen. De regeltechniek van het Reduse-systeem is in samenwerking met Quintess ontwikkeld. Nieuwe ontwikkelingen Installect is met haar partners nu nog bezig om in de GWP ook elektrageneratie te integreren. Deze ontwikkeling heeft als voordeel dat de gasmotorgedreven warmtepomp meer vollast-uren kan draaien. Bovendien Reduses-systeem bij uitstek geschikt om in te zetten bij situaties waar beschikbaarheid van warm tapwater een belangrijk gegeven is. Specificaties gasgedreven warmtepompen De technische gegevens zijn opgesteld bij vollast en volgens EUROVENT 40/45. De warmtepompen zijn afgevuld met het koudemiddel R134a, dat in dit werkgebied de meeste warmte levert tegen het geringste energiegebruik. De capaciteit van de gasmotorgedreven warmtepomp is traploos te regelen tussen de 25 en 100 procent. Hierdoor is de gasmotor perfect in staat om op de warmte of koude vraag in te spelen en maximaal ingezet te worden. Diverse typen warmtepompen worden als standaard geleverd. Grotere vermogens worden projectspecifiek geleverd. zal de thermische balans van de bodem nog meer verbeteren en zal regeneratie veel minder een rol spelen. De unit is met deze ontwikkeling een nog verdere standaardisatie van verschillende duurzaamheidconcepten. Door de modulaire regeling en de compacte samenstelling van de apparatuur is de sturing van de unit in staat om zich aan te passen aan de vraag van de gebruiker, zonder verlies van comfort en met volledige benutting van zijn capaciteit. De toepassingsmogelijkheid van het Reduses-systeem wordt met deze ontwikkeling ook vergroot. Toekomst Alternatieve brandstof. Om een zo optimaal en duurzaam mogelijke energie-opslaginstallatie te realiseren, is het belangrijk om alle producten van het proces te kapitaliseren. Zo kan gebruik worden gemaakt van restafval, die kan worden omgezet in bio-gas (cradle-2-cradle). Deze biogassen kunnen dienen als brand-

5 TECHNISCHE GEGEVENS GASMOTORGEDREVEN WARMTEPOMP VOLGENS EUROVENT Type GWP-200 GWP-300 GWP-400 LT-CV 137,2 kw 210,2 kw 285,4 kw GKW 105,8 kw 168,2 kw 229,4 kw COP 4,08 4,64 4,71 EER 3,15 3,71 3,79 HT-CV 53,0 kw 71,5 kw 95,6 kw Totale warmte 190,2 kw 281,7 kw 381,0 kw PER verwarming 2,11 2,31 2,33 Gasmotorgedreven warmtepomp. stof voor de gasmotor. De aanpassingen van de gasmotor om alternatieve brandstoffen te kunnen gebruiken, staan op de agenda van Installect en worden in de nabije toekomst onderzocht om tot een stabiel, betrouwbaar en rendabel resultaat te komen. Samenvatting Door het inwinnen van deskundig advies over duurzame energieprojecten en door het toepassen van energie-efficiënte apparatuur, zoals warmtepompen en bronsyste- Algemeen ir. H.J. (Henk) Broekhuizen en ing. G. W.(Gerrit) Kamphuis hebben beiden voordat ze hun huidig bedrijf begonnen langdurige ervaring opgedaan in de klimaattechniek Vanuit deze ervaring en voortschrijdend inzicht m.b.t. duurzame energieconcepten hebben zij in 1998 het bedrijf Installect opgericht. Het begon als adviesbureau dat zich bezig hield met de advisering van betrouwbare en duurzame systemen voor energieopslag in de bodem. Daarna richtte men zich ook op de productie van de tot deze concepten behorende apparatuur en installaties. men voor WKO (warmte-koude opslag), kan men de energiebesparing realiseren die de overheid nastreeft. Door het onderhoud, het beheer en de instandhouding van deze systemen door Installect te laten verzorgen, bespaart men nóg meer energie. Vooral in de utiliteit en in datacenters wordt veel bespaard op energiegebruik en is een CO 2 - reductie tot wel 60 procent mogelijk. Het Reduses-klimaatconcept als totaaloplossing voor koelen en verwarmen via ondergrondse energieopslag werkt zeer energiebesparend. Dankzij de aardgasgedreven warmtepomp, waarbij restwarmte wordt gebruikt voor de productie van warm tapwater, wordt optimaal gebruikgemaakt van aardgas als primaire warmtebron. Summary By obtaining expert advice on durable energy projects and by applying energy efficient equipment, such as heat pumps and geothermal systems for heat and cold storage, one can achieve the energy saving goals set by the Dutch Government. By consigning the maintenance, management and servicing of these systems to Installect, even more energy can be saved. Especially in the utility sector and in data centers a substantial amount of energy is saved, and a CO 2 reduction of up to 60% is possible. The Reduses climate concept, a global solution for cooling and heating through geothermal energy storage, is very energy efficient. The natural gas driven heat pump, which utilizes waste heat for the production of warm tap water, ensures an optimal use of natural gas as primary heat source. Meer informatie Installect Advies De Zagerij NA Nijkerk T: F: E: broekhuizen@installect.nl I: Installect Advies Rozenstraat KA Baak T: F: E: kamphuis@installect.nl I: