Ruimteverwarming EPW: van netto energiebehoefte naar primair verbruik

Transcriptie

1 VEA 1 Module 3.3 Ruimteverwarming EPW: van netto energiebehoefte naar primair verbruik versie Overzicht - Algemeen - Systeemrendement - Afgifterendement - Verdeelrendement - Opslagrendement - Opwekkingsrendement - Primaire energiefactor (conversiefactor) 2 2

2 VEA 2 Installatie voor ruimteverwarming Regeling Verdeling Opslag Opwekking Hoofdenergie Eindenergieverbruik Primaire energie 3 3 Richting van de berekening (van de vraag naar de bron) Q em Q net Verwarmingsbehoefte Afgifte Verdeling Opslag Opwekking Q distr Q stor Qgen Eindenergieverbruik Primaire energie Richting van de energie (van de bron naar de vraag) 4

3 VEA 3 Hoofdstukkenoverzicht EPW 8 Controle oververhitting 10.5 Verbruik voor koeling 7.7 Transmissieverliezen 7.8 Ventilatie verliezen 7.9 Interne winsten 7.10 Zonnewinsten Netto behoefte voor ruimteverwarming 7.3 Netto behoefte voor warm tapwater Afgifte, verdeling, opslag 9.2 Verdeling Bruto behoefte voor ruimteverwarming Thermische zonneenergie 9 Bruto behoefte voor warm tapwater Opwekkingsrendement (incl. WKK) Thermische zonneenergie Opwekkingsrendement (incl. WKK) 10.2 Eindenergieverbruik voor ruimte verwarming 10.3 Eindenergieverbruik voor warm tapwater 11 Hulpenergie - 12 PV & WKK elektriciteit 13 Jaarlijks primair energieverbruik Omzettingsfactor 6 Referentiewaarde 6 E-peil 5 Overzicht - Algemeen - Systeemrendement - Afgifterendement - Verdeelrendement - Opslagrendement - Opwekkingsrendement - Primaire energiefactor (conversiefactor) 6 6

4 VEA 4 Energiestromen: systeemrendement Q T Q V,dedic Q V,in/exf Q s >T setpoint Q T Q V,dedic T setpoint ηq s ηq i Q i Q V,in/exf Q em Q net Afgifte Verwarmingsbehoefte Verdeling Opslag Opwekking Q distr Q stor Qgen Eindenergieverbruik Primaire energie 7 Overzicht - Algemeen - Systeemrendement - Afgifterendement - Verdeelrendement - Opslagrendement - Opwekkingsrendement - Primaire energiefactor (conversiefactor) 8 8

5 VEA 5 Energiestromen: afgifterendement Q T Q V,dedic Q V,in/exf Q s >T setpoint Q T Q V,dedic T setpoint ηq s ηq i Q i Q V,in/exf Q em Q net Afgifte Verwarmingsbehoefte Verdeling Opslag Opwekking Q distr Q stor Qgen Eindenergieverbruik Primaire energie 9 Afgifteverliezen Niet-ideale werking van het afgiftesysteem: geen homogene (setpoint) temperatuur in de ruimte, maar plaatselijk warmer daardoor meer warmteverliezen achter radiator, door venster, onder vloerverwarming, thermische inertie van het afgiftesysteem: toch nog warmteafgifte ook als er plots geen behoefte meer is (plotse zonne/interne winsten, nachtverlaging) geen of imperfecte regeling... Precieze analyse is zeer moeilijk (combinatie van gebouw en installatie). Daarom forfaitaire aanpak in EPW (tabelwaarden)

6 VEA 6 Tabel afgifteverliezen Centrale verwarming regeling van de binnentemperatuur temperatuurgestuurd per ruimte andere regeling van de vertrektemperatuur van het kringwater of van de lucht constante instelwaarde variabele instelwaarde 0.87 (1) 0.85 (1) 0.89 (1) 0.87 (1) 11 Invloedsfactoren: Regeling vertrektemperatuur, bv. door middel van een glijdende ketelwatertemperatuur een driewegsmengkraan, Temperatuursturing per ruimte, bv. door middel van thermostatische kranen op elk van de radiatoren in een ruimte thermostaat in een ruimte Opstelling voor beglazing: verlaging met 0.08 (1) 11 Tabel afgifteverliezen Plaatselijke verwarming houtkachel kolenkachel oliekachel gaskachel elektrisch stralingstoestel of convector, zonder elektronische regeling (bv. met bimetaal) elektrisch stralingstoestel of convector, met elektronische regeling elektrische accumulatieverwarming, zonder buitenvoeler (bv. manueel in te stellen) elektrische accumulatieverwarming, met buitenvoeler elektrische weerstandsverwarming ingebed in vloer, muur of plafond Invloedsfactoren: Bij kachels: brandstof Bij elektrische verwarming: uitvoeringsvorm

7 VEA 7 Tabel afgifteverliezen Gemeenschappelijke verwarming Appartementsgebouwen: Correctiefactor gemeenschappelijke verwarming: per wooneenheid een individuele warmtekostenafrekening op basis van een individuele meting van het reële verbruik: vermenigvuldigsfactor 0.95 zoniet: vermenigvuldigingsfactor 0.85 Invloedsfactoren: Wel/niet individuele kostenafrekening Verder: zie centrale verwarming Collectieve verwarming is nog niet geïmplementeerd in v1.0 van de -software Overzicht - Algemeen - Systeemrendement - Afgifterendement - Verdeelrendement - Opslagrendement - Opwekkingsrendement - Primaire energiefactor (conversiefactor) 14 14

8 VEA 8 Energiestromen: verdeelrendement Q T Q V,dedic Q V,in/exf Q s >T setpoint Q T Q V,dedic T setpoint ηq s ηq i Q i Q V,in/exf Q em Q net Afgifte Verwarmingsbehoefte Verdeling Opslag Opwekking Q distr Q stor Qgen Eindenergieverbruik Primaire energie 15 Verdeelverliezen verlieseffecten binnen het beschermd volume worden verwaarloosd buiten de isolatielaag van het beschermd volume: waarde bij ontstentenis (enkel deze optie beschikbaar in v1.0 van de -software) detailberekening (bijlage E): nog niet geïmplementeerd in v1.0 van de -software 16 16

9 VEA 9 Tabel verdeelrendement Plaatselijke verwarming Verwarmingsinstallatie η distr,heat,sec i,m 1.00 Centrale verwarming met warm water of lucht, gemeenschappelijke verwarming - Alle leidingen of kanalen binnen de isolatielaag van het beschermd volume - Een deel van de leidingen of kanalen buiten de isolatielaag van het beschermd volume Invloedsfactoren: Type verwarmingssysteem Leidingen en kanalen binnen/buiten de isolatielaag van het BV 17 Overzicht - Algemeen - Systeemrendement - Afgifterendement - Verdeelrendement - Opslagrendement - Opwekkingsrendement - Primaire energiefactor (conversiefactor) 18 18

10 VEA 10 Energiestromen: opslagrendement Q T Q V,dedic Q V,in/exf Q s >T setpoint Q T Q V,dedic T setpoint ηq s ηq i Q i Q V,in/exf Q em Q net Afgifte Verwarmingsbehoefte Verdeling Opslag Opwekking Q distr Q stor Qgen Eindenergieverbruik Primaire energie 19 Opslagverliezen verlieseffecten binnen het beschermd volume worden verwaarloosd buiten het beschermd volume: vaste waarde 20 20

11 VEA 11 Tabel opslagrendement Opslag van warmte voor ruimteverwarming in een (of meerdere) buffervat(en) Niet aanwezig η stor,heat,sec i,m 1.00 Wel aanwezig - binnen het beschermd volume - buiten het beschermd volume Invloedsfactoren: Aanwezigheid buffervat Buffervat binnen/buiten het beschermd volume

12 VEA 12 Overzicht - Algemeen - Systeemrendement - Afgifterendement - Verdeelrendement - Opslagrendement - Opwekkingsrendement - Primaire energiefactor (conversiefactor) Hoofdstukkenoverzicht EPW 8 Controle oververhitting 10.5 Verbruik voor koeling 7.7 Transmissieverliezen 7.8 Ventilatie verliezen 7.9 Interne winsten 7.10 Zonnewinsten Netto behoefte voor ruimteverwarming 7.3 Netto behoefte voor warm tapwater Afgifte, verdeling, opslag 9.2 Verdeling Bruto behoefte voor ruimteverwarming Thermische zonneenergie 9 Bruto behoefte voor warm tapwater Opwekkingsrendement (incl. WKK) Thermische zonneenergie Opwekkingsrendement (incl. WKK) 10.2 Eindenergieverbruik voor ruimte verwarming 10.3 Eindenergieverbruik voor warm tapwater 11 Hulpenergie - 12 PV & WKK elektriciteit 13 Jaarlijks primair energieverbruik Omzettingsfactor 6 Referentiewaarde 6 E-peil 24

13 VEA 13 Energiestromen: opwekkingsrendement Q T Q V,dedic Q V,in/exf Q s >T setpoint Q T Q V,dedic T setpoint ηq s ηq i Q i Q V,in/exf Q em Q net Afgifte Verwarmingsbehoefte Verdeling Opslag Opwekking Q distr Q stor Qgen Eindenergieverbruik Primaire energie 25 Opwekkingsverliezen 26 De ketelverliezen minimaliseren is in 1 e instantie de opdracht van de fabrikanten/installateurs: goede en volledige verbranding (ook afregeling door de installateur) kleine mantelverliezen door goede isolatie zo laag mogelijke rookgastemperatuur (o.a. materiaalbeperkingen,...) Samenvattend criterium in de EPW (zoals EPU) het labo testrendement bij 30% deellast (sinds lang bij conventie uitgedrukt t.o.v. de onderste verbrandingswaarde) productgegeven van de leverancier 26

14 VEA 14 Ketels Bij condenserende waterketels is ook het ontwerp van een afgiftesysteem op lage temperatuur belangrijk: de ontwerpretourtemperatuur is een bijkomende parameter Het eindenergieverbruik wordt uitgedrukt t.o.v. de bovenste verbrandingswaarde dit is inclusief de latente verdampingswarmte van de geproduceerde waterdamp in de rookgassen daartoe wordt intern in de software automatisch omgerekend met de verhouding van de onderste tot de bovenste verbrandingswaarde (f l/h ) Tabel opwekkingsrendement Centrale verwarming (1/2) Warmteopwekkingstoestel η gen,heat - condenserende waterketel (1)(2) - niet-condenserende waterketel (1)(2) - warme lucht generator (1) - elektrische weerstandsverwarming (1) functie(η 30%, θ 30% f l/h, ontwerp retour t ) f l/h η 30% f l/h η 30% Invloedsfactoren: Testrendement bij 30% deellast: η 30% (productgegeven meer info in bijlage bij deze presentatie) Opstelling: toestel buiten BV (1): vermindering met 2% Ketel permanent warm (2): vermindering met 5% Bij condenserende ketels bijkomend: Testtemperatuur bij 30% deellast θ 30% (productgegeven) Ev. ontwerp retourtemperatuur: hoe lager, hoe gunstiger 28

15 VEA 15 Tabel opwekkingsrendement Centrale verwarming (2/2) Warmteopwekkingstoestel η gen,heat - condenserende waterketel (1)(2) - niet-condenserende waterketel (1)(2) - warme lucht generator (1) - elektrische weerstandsverwarming (1) - gebouwgebonden WKK - externe warmtelevering functie(η 30%, θ 30% f l/h, ontwerp retour t ) f l/h η 30% f l/h η 30% 1.00 ε cogen,th η equiv,heat,dh ε cogen,th = thermisch omzettingsrendement van de gebouwgebonden warmtekrachtkoppeling η equiv,heat,dh = rendement voor externe warmtelevering (stads- of wijkverwarming) 29 Deze 2 aspecten zijn nog niet geïmplementeerd in v1.0 van de software. 29 Tabel opwekkingsrendement Plaatselijke verwarming Warmteopwekkingstoestel - kolenkachel - houtkachel - oliekachel - gaskachel - elektrische weerstandsverwarming η gen,heat f l/h 0.77 f l/h 0.77 f l/h 0.80 f l/h Invloedsfactoren: Type kachel (brandstof) 30 30

16 VEA Uit bibliotheek 32 32

17 VEA 17 Gevoeligheidsanalyse opwekkingsrendement niet-cond. gasketel cond. gasketel t retour = 70 C cond. gasketel t retour = 45 C E-peil Testrendement bij 30% deellast (%) 33 Bij woongebouwen, benaderend: verschil tussen de extremen: zeer goede t.o.v. uiterst slechte ketel: meer dan 15 E-punten verschil

18 VEA 18 Overzicht - Algemeen - Systeemrendement - Afgifterendement - Verdeelrendement - Opslagrendement - Opwekkingsrendement - Primaire energiefactor (conversiefactor) Energiestromen: primaire energie Q T Q V,dedic Q V,in/exf Q s >T setpoint Q T Q V,dedic T setpoint ηq s ηq i Q i Q V,in/exf Q em Q net Afgifte Verwarmingsbehoefte Verdeling Opslag Opwekking Q distr Q stor Qgen Eindenergieverbruik Primaire energie 36

19 VEA 19 Conventionele omrekenfactor primaire energie Jaarlijks primair verbruik volgt uit het eindenergieverbruik door vermenigvuldiging met een conventionele conversiefactor (art. 11 van het besluit) Voor de bepaling van het E-peil gelden volgende conversiefactoren naar primaire energie (f p ): fossiele brandstoffen: f p = 1 elektriciteit: f p = 2,5 biomassa: f p = 1 NB: deze factoren zijn niet enkel voor ruimteverwarming van toepassing, maar ook voor alle andere omrekeningen van eind- naar primaire energie

20 VEA 20 Energiestromen PV energiestromen (MJ/m³) max. kar. prim. verbruik kar. prim. verbruik (reële of fictieve) koeling ventilatoren hulpfuncties RV warm tapwater 60 x1/η sys x1/η opw x f p nuttige zonnewarmtewinsten nuttige int. warmtewinsten 40 ruimteverwarming transmissieverliezen 20 bewuste ventilatie in/exfiltratie 0 verliezen winsten netto behoefte bruto behoefte eindverbruik primair verbruik kar. prim. verbruik max. kar. prim. verbruik 39 Typisch aandeel in het totaal primair verbruik 13.2% In/exfiltratie 19.3% Bewuste ventilatie 38.9% Transmissie 40 40

21 VEA 21 Module 3.3 Bijlage: Ketelrendementen Versie Wettelijk kader EU Europese ketelrichtlijn 92/42/EEG van 21 mei 1992 Gewijzigd door richtlijn 93/68/EEG van 22 juli 1993 Omgezet in Belgisch recht: Koninklijk Besluit van 18 maart 1997 In werking vanaf 30 juni 1997 Eisen: Minimale rendementseisen aan ketels op de Europese markt Rendement bij vollast (100%) Rendement bij 30% deellast (nodig in kader van ) 42

22 VEA 22 Wettelijk kader: ketelrichtlijn Toepassingsgebied Waterketels 4 tot 400 kw Vloeistof- of gasgestookt = grootste gedeelte van de markt (typisch vermogen voor een ééngezinswoning: kw) 3 categorieën van ketels worden gedefinieerd, elk met hun eigen rendementseisen Standaardketels Lage-temperatuursketels (met inbegrip van condenserende gasolieketels) Gasgestookte condenserende ketels Minimale waterzijdige rendementen bij 30% deellast Standaardketels (constante temperatuur) η30 % 80 3log P n Lage-temperatuursketels (met inbegrip van condenserende gasolieketels) η30 % log P n Gasgestookte condenserende ketels η30% 97 log P n P n (kw) : nominaal nuttig vermogen van de ketel 44 44

23 VEA 23 Grafiek minimale waterzijdige rendementen bij 30% deellast 105 Minimale Geëiste waterzijdige rendementen bij bij 30% 30% deellast (t.o.v. de (t.o.v. onderste onderste verbrandingswaarde) η30% η 30% % 89.9% Gasgestookte condenserende ketels Lage temperatuursketels Standaardketels % Log log Pn P n (kw) 45 P n : nominaal nuttig vermogen van de ketel (kw) 45 Rendementsgrenzen (condenserende ketels) Fysische grens theoretisch maximum haalbaar rendement bepaald door de verhouding van de bovenste t.o.v. de onderste verbrandingswaarde van de brandstof Bij aardgas: ongeveer 111% Bij gasolie: bijna 107% Praktische grens beste toestellen op de markt Bij aardgas: ongeveer 109% voor η 30% Bij gasolie: ongeveer 104% voor η 30% 46 46

24 VEA 24 Waterketels: Kwaliteitslabels in België Gasolieketels Informazout ( Optimaz: Voor lage temperatuursketels Rendementseisen: voldoet minstens aan de ketelrichtlijn Optimaz Elite: Voor condenserende ketels Rendementseisen: idem als voor condenserende gasketels Gasketels Gasinfo ( HR + Standaardketels en lage temperatuursketels Rendementseisen: voldoet minstens aan de ketelrichtlijn HR Top Voor condenserende ketels Rendementseisen: voldoet minstens aan de ketelrichtlijn 47 Nota: aan de labels zijn ook nog een aantal andere kwaliteitseisen gebonden (o.a. beperking van CO- en NOx-gehalten in de rookgassen) 47