Energiebesparing door variabel debiet Resultaten onderzoeksproject VALID Studiedag 9 september 2010 1
Energiebesparing door variabel debiet Opportuniteit van variabel debiet doelstellingen van het onderzoeksproject VALID 2
3
4
5
6
7
Onderzoeksgroep E&DO - Luc Mertens (docent, onderzoekscoördinator M-EM) - (docent, leider onderzoeksgroep E&DO) - Roel Vandenbulcke (doctorandus,valid) - Ward Denckens (onderzoeker VALID) - Gunter Helms (onderzoeker VALID) - Jan Van de Paer (docent, onderzoeker) - Havid El Khaoui (onderzoeker) 8
Expertise en onderzoeksdomein SCHOORSTEEN (7%) 50 C LUCHTINLAAT TURBO- KOELING (3%) 30 C 32 C OLIEKOELING (4%) 35 C 40 C ROOKGAS- CONDENSOR (8%) WATER- KOELING (24%) 82 C 120 C 70 C ROOKGAS- KOELER (18%) 77 C BRANDSTOF 450-500 C ~ 400 V E= 35% MOTOR ROOKGASSEN HVAC 1% STRALING WKK Indirecte koeling Thermische zonne-energie 9
Expertise en onderzoeksdomein Warmtetransport door vloeistofcirculatie HVAC WKK Indirecte koeling Thermische zonne-energie 10
Expertise en onderzoeksdomein Warmtetransport door vloeistofcirculatie TETRA UA-RIOFI TETRA TETRA SIS expansie en afscheiding 2004-2006 Phase Separator afscheiding 2010-2011 VALID REG 2008-2010 Thermal Grid REG 2010-2013 KMO-innovatie, contractonderzoek en advies 11
TETRA: TEchnologieTRAnsfer VALID (VAriabel debiet VALIDeren, 2008-2010) Definitie: debiet aanpassen aan behoeften Doel: energiebesparing 1. circulatiepompen 2. warmte- of koude-opwekking Methode: simulatie, labotests, veldonderzoek conceptevaluatie 12
1. Situering: gebouwen, processen Efficiëntie globaal te bekijken : pompenergie productie (thermisch) + - interactie tussen debiet en productierendement 13
1. Situering Ontwerp voor vollastcondities, maar: gebouwen: - dag/nacht-regime - buitentemperatuur processen: - productieschommelingen - voorzien op mogelijke uitbreiding 14
1. Situering Efficiëntie in deellast onvoldoende: verwarming: - energiekost pomp relatief groot - ongewenste fenomenen in deellast (mengpunten ) koeling: - energiekost pomp groot (kleine ΔT) - pompenergie verhoogt warmtelast 15
1. Situering Efficiëntie in deellast verbeteren: brandermodulatie thermostaatkranen cascaderegeling koudeopslag toerentalgeregelde pompen variabel debiet : wat is dat? 16
1. Situering Definitie variabel debiet? Deellastgedrag? Constant debiet? AB AB AB Variabel debiet A A B B 100% 50% 0% 17
2. Opportuniteiten 18
2. Opportuniteit 1: pompenergie H n 1 (tr/min) pompkarakteristiek H manometrisch = f(v).. leidingkarakteristiek H leiding = f(v) n 2 (tr/min). V x 1/2 H x 1/4 V. P x 1/8 19
2. Opportuniteit 2: productierendement standaard ketel condensatieketel Gelijk- of kruisstroom tegenstroom 20
2. Opportuniteit 2: productierendement. Invloed V op ketelrendement? warmte-overdrachtscoëfficiënt temperatuurcondities? 21
2. Opportuniteit 2: productierendement Viessmann Vitocrossal 300 CM3 105 kw - vollast 70-40 70-50 60-50 22
2. Opportuniteit 2: productierendement Verbrandingsrendement condensatieketel tov Hi (aardgas) 3 Tretour dauwpunt dauwpunt 2 (luchtovermaat ) 1 rookgastemperatuur ( C) (= retourtemperatuur + 5 C) 23
2. Opportuniteit 2: productierendement dauwpunt branderafstellling λ-sonde (vaste afstelling) (regeling) T retour a) dimensionering radiatoren b) radiatordebiet c) ongewenste mengpunten vermijden (lay-out) 24
2. Opportuniteit 2: productierendement a) dimensioneren radiatoren 115 Verbrandingsrendement tov Hi Uren per jaar x 110 105 100 = Warmte 95 90 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Retourtemperatuur ( C) Buitentemperatuur ( C) Regime: 80-60, 70-50? Economische afweging! 25
2. Opportuniteit 2: productierendement b) debiet (afhankelijk van de belasting) 80 75 radiator 1 kw 70 65 60 Opgelet: vereenvoudigde berekening radiatorvermogen tov LMTD 26
2. Opportuniteit 2: productierendement c) Ongewenste mengpunten vermijden evenwichtsfles Ketel of koelmachine 1 Ketel of koelmachine 2 mengpunten Primaire pomp 27
3. Constraints 28
3. Constraints: verwarming Noodzaak hydraulisch inregelen Radiatorkarakteristiek P/ P 100 1 Niet lineair T SU = constant T su radiator T ex 0 0 1.. V/ V 100. P = m. c. (T su T ex ) 29
3. Constraints: verwarming Noodzaak hydraulisch inregelen Belang hydraulisch inregelen : - onevenwichtige warmteverdeling (comfort) - langere opstarttijd (energieverlies) 30
3. Constraints: verwarming Noodzaak hydraulisch inregelen 1 Warmteafgifte (kw) 1 2 2 1,2 1 0,8 1 0,6 0,4 0,2 0 V/ V100 0 0,5 1 1,5 2 31
3. Constraints: verwarming Noodzaak hydraulisch inregelen voetventiel Hoe inregelen Kv-instelbare (regel)afsluiters 32
3. Constraints: verwarming Noodzaak hydraulisch inregelen Voor het inregelen 33
3. Constraints: verwarming Noodzaak hydraulisch inregelen Na het inregelen 34
3. Constraints: verwarming Noodzaak hydraulisch inregelen Besluit: vermogenregeling door debietregeling hier niet toepasbaar 35
3. Constraints: verwarming oververhitting / stoomvorming in cv-ketels met kleine waterinhoud interactiviteit van regelkranen in het geval van slechte autoriteit beperking regelbereik regelkranen in combinatie met slechte selectie on/off regeling modulerende regelkranen beperking regelbereik pompen 36
3. Constraints: indirecte koeling idem ivm regelkranen invriezen verdamper bij te klein debiet 37
4. Doelstellingen VALID pompenergie thermisch rendement VALID + - constraints 38
4. Doelstellingen VALID ontwikkelen modellen thermische netten (HYSOP, Hydronic Simulation and Optimization) uitvoeren van testcases technische en economische analyse aanbevelingen 39