Project Installatietechniek Onderzoeksrapport Filmhuis Lumen Delft Module: THIN3 Product: Onderzoeksrapport Groep: WP27A + WP27B Groepsnaam: Filmhuis 4 Periode: Blok 3 Ingeleverd op: 07-03-14 Groepsleden: A.J Houweling J. Hop M. van der Jagt S. Kaptein A. Keetman R. Keulen
Inhoud Inleiding...3 Probleemstelling...4 Probleemstelling...4 Doelstelling...4 Functieanalyse...5 PVE...6 Situatie filmhuis...7 Warmte energie opvangen...7 Beschikbare warmtebronnen:...7 Warmte energie opslaan...8 Het doel...8 Warmte opslaan in water tanks...8 Warmte opslaan in grondwater in de grond...8 Warmte opslaan door middel van een chemische reactie...9 Warmte energie afgifte... 10 Huidige markt... 10 Eventuele oplossingen bij het Filmhuis... 10 Windaangedreven straalkachel... 11 Heatstrips... 12 Concept: Stoelverwarming d.m.v. fietsen.... 13 Heteluchtterras... 14 Mogelijke oplossing... 16
Inleiding De opdracht van dit project is een milieuvriendelijke terrasverwarming te ontwikkelen voor het Filmhuis Lumen te Delft. Het project is een enkel product ontwikkelen dat voldoet aan de specifieke eisen van de enige opdrachtgever. Het Filmhuis Lumen te Delft is het enige filmhuis in Nederland dat geen subsidie ontvangt. Het draait volledig door de inzet van vrijwilligers. Het publiek en de vrijwilligers hebben aangegeven dat een terrasverwarming alleen op prijs gesteld wordt als het zichtbaar milieuvriendelijk is. In dit onderzoeksrapport zijn alle onderzoeken en de concepten die hieruit voorgekomen zijn samengevoegd. Met elk onderzoek is een ander deel van het hoofdprobleem uitgelicht, zodat er een totaal beeld ontstaat waaruit de concepten gegenereerd zijn.
Probleemstelling Probleemstelling Het filmhuis in Delft wil onderzoeken of het terras een verlengstuk van de ruimte in het gebouw kan worden. Het terras moet bij koude dagen een comfortabele verblijfplek zijn en om dit te bereiken moet het terras worden verwarmd. In het filmhuis zijn verschillende ruimtes waar een overschot aan warmte is die hiervoor gebruikt kan worden. Het is dus aan ons de taak om met deze overtollige warmte, of met warmte die milieuvriendelijk geproduceerd wordt, op het terras een aangename temperatuur te bewerkstelligen. Doelstelling Het doel van het project is om een plan te ontwikkelen om het terras te verwarmen. Het plan moet volledig uitgewerkt, en doorgerekend zijn. Het doel van de opdrachtgever is bereikt als er een plan op tafel is die aan alle eisen van de opdrachtgever voldoet. Voor ons als projectgroep is het doel van dit project: het opdoen van verschillende vaardigheden en het halen van onze studiepunten.
Functieanalyse De functies van de door ons te ontwerpen terrasverwarming zijn: Energie opvangen De opdrachtgever heeft bij voorkeur een energie neutrale terrasverwarming, waarbij gebruik gemaakt wordt van energie die al beschikbaar is. Om deze reden moet er bestaande energie opgevangen worden. Energie transporteren De opgevangen energie moet naar het terras getransporteerd worden. Eventueel energie opslaan Eventueel kan de opgevangen energie opgeslagen worden als deze niet direct gebruikt wordt. Eventueel energie omzetten Afhankelijk van de opgevangen energievorm zal de energie omgezet moeten worden naar een bruikbare energievorm voor terrasverwarming. Dit zal afhangen van het soort energie dat er opgevangen, getransporteerd en afgegeven wordt. Warmte-energie afgeven Om het terras te verwarmen zal de opgevangen energie in de vorm van warmte afgegeven moeten worden op het terras.
PVE Eisen/Wensen Eenheid Bron Datum Energieneutraal (W) Joule of Watt Opdrachtomschrijving Filmhuis 12-2-2014 CO2-neutraal (E) Kg/m^3 " 12-2-2014 Zichtbaar milieuvriendelijk (E) Hergebruik restwarmte (W) Beperk warmteverlies bij gevel (W) - " 12-2-2014 Joule of Watt " 12-2-2014 Joule of Watt " 12-2-2014 Terras is windgevoelig m/s " 12-2-2014
Situatie filmhuis Warmte energie opvangen Beschikbare warmtebronnen: - Twee ruimtes met daarin projectoren - De twee filmzalen worden voor gebruik verwarmd, tijdens de film wordt de lucht afgezogen en ververst met koelere lucht. Luchtafzuiging: In de ruimtes met de projectoren wordt constant de lucht afgezogen. Met deze warme lucht wordt momenteel niks gedaan. Deze lucht samen met de lucht uit de filmzalen, worden rechtstreeks naar buiten afgevoerd. De afvoer zit aan de zijkant van het gebouw. Wat kan niet? Onder het filmhuis zit een garage. Door problemen in het verleden met lekkage is het niet mogelijk om iets door de vloer te leiden. Alles moet dus bovengronds. Warmteverlies en terugwinning Er is een mogelijkheid om de hete lucht uit de zalen te gebruiken voor stroomopwekking. Deze lucht moet echter eerst het vocht uit gehaald en gefilterd worden. Daarna is deze pas bruikbaar. Mogelijkheden: 1: Door buiten de afvoer verder om te lijden naar het terras en zo daar de warme lucht nuttig gebruiken. Nadeel: De buis buiten om is niet mooi. De gemeente moet het eerst goedkeuren. Warmteverlies. 2: De buizen binnendoor laten lopen. Het terras moet niet compleet verwarmd worden, maar slecht een gedeelte daarvan. Dit scheelt energie. Voor de ramen is een goede plek, zodat er minder warmte verlies van binnen naar buiten is bij de ramen.
Warmte energie opslaan Het doel Het doel van warmte opslag is het opslaan van warmte op het moment dat er te veel van is.zodat het gebruikt kan worden op het moment dat er te weinig warmte is. Manieren Er zijn enkele manier van warmte opslag zoals: Warmte opslaan in grote geïsoleerde water tanks Warmte opslaan in grondwater in de grond Warmte opslaan door middels van een chemische reactie Hieronder zullen per manier een korte beschrijving en de voor en nadelen getoond worden. Warmte opslaan in water tanks Warmte kan doormiddel van een warmte wisselaar afgegeven worden aan water. Dit water wordt naar grote geïsoleerde watertanks gevoerd waar het blijft tot dat de warmte nodig is voor gebruik. Voordelen: - Relatief goedkoop - Veilig klein systeem Nadelen: - Groot volume water nodig - Veel warmte gaat verloren tijdens de opslag op langer termijn - Systeem neemt veel ruimte in Warmte opslaan in grondwater in de grond Deze manier berust zich op het concept van de eerste manier. Water wordt verwarmt en met leidingen naar het grondwater gevoerd. Hier geeft het water in het systeem zijn warmte af aan het grondwater. Voordelen: - Werkt ook voor het opslaan van kou - Zeer duurzaam Nadelen: - Kostbaar systeem - Veel verlies van warmte - Groot oppervlakte nodig
Warmte opslaan door middel van een chemische reactie Verwarmt water wordt naar een tank met zout gevoerd. Dit zout gaat een chemische reactie aan met het water waardoor er een combinatie van deze twee ontstaat. Mocht de warmte nodig zijn dan wordt de chemische reactie omgekeerd uitgevoerd. Hierbij komt het water en de warmte en het zout los van elkaar vrij. Voordelen: - Nagenoeg geen verlies in warmte bij opslag over een lang tijd bestek - Veilig - Kan in iedere vorm uitvoerbaar zijn Nadelen: - Techniek is na verwachting pas over 15 jaar beschikbaar
Warmte energie afgifte Huidige markt Momenteel worden op de markt alleen terrasverwarmers verkocht die op stroom of gas werken. Voor de verwarmers op stroom zijn er modellen met of zonder zichtbaar licht. Beide kunnen op diverse manieren bij een terras verwerkt worden (inbouw, aparte standaard, op een parasol gemonteerd). Prijzen variëren tussen de 150 en 1000. Eventuele oplossingen bij het Filmhuis Voor het filmhuis zijn de gasverwarmers geen bruikbare optie, omdat deze niet zichtbaar milieuvriendelijk en verre van CO2 -neutraal zijn. Van de elektrische verwarmers zijn alleen de modellen zonder zichtbaar rood licht/gloeien bruikbaar. Ook zou er een heteluchtkanon gebruikt kunnen worden. Deze worden momenteel gebruikt voor ruimtes waar men kort aan het werk gaat, en zijn gasgestookt. Echter zou hiervoor een oplossing met de hete lucht van de projectoren bedacht kunnen worden. Verder is er nog de mogelijk van een heatstrip. Deze kunnen zeer discreet worden verwerkt, en hebben als voordeel dat ze geen licht uitstralen, en relatief efficiënt zijn. Ook is een snelle verwarming (10 minuten) van het terras een groot voordeel ten opzichte van andere systemen. Overzicht Gas Voordelen: Nadelen: Elektrisch Voordelen: Nadelen: Heatstrip Voordelen: Nadelen: - Goedkoop - Levert veel warmte op - Milieuonvriendelijk - Lawaaiig - Groot - Stil - Kan op veel manieren geïnstalleerd worden - Geeft veel licht af - Niet efficiënt - Kan zeer discreet weggewerkt worden - Stil - Verwarmt snel - Duur
Windaangedreven straalkachel De energie die nodig is voor het verwarmen van het terras moet op een duurzame manier worden opgewekt. Een duurzame manier van het opwekken van energie is het gebruik maken van de wind. Windenergie kan worden omgezet in elektrische energie die op zijn beurt weer kan worden omgezet in de gewenste warmte. Hieronder staat een voorbeeld van hoe dit gedaan kan worden. Het principe kan natuurlijk nog op vele andere manieren worden toegepast.
Heatstrips Dit concept gebruikt de warmte van de filmprojectoren om het terras te verwarmen. De hete lucht wordt in de huidige situatie direct naar buiten gepompt. Door een warmtewisselaar hierin op te nemen kan de hete lucht eerst gebruikt worden om stroom te genereren, welke vervolgens gebruikt wordt om het terras te verwarmen door middel van heatstrips. Heatstrips zijn elektrische terrasverwarmers die efficiënt zijn, geen zichtbaar licht afgeven, en eenvoudig te installeren. Hete lucht wordt omgezet in stroom Stroom wordt omgezet in stralingswarmte Stralingswarmte verwarmt terras.
Concept: Stoelverwarming d.m.v. fietsen. Het idee is de hete lucht uit de filmzaal en projectorruimte, die nu verloren gaat in de buitenlucht, af te zuigen naar de tafels en stoelen buiten. Om de afzuiging CO2 neutraal en energiezuinig te houden, wordt de afzuiging geregeld door een persoon te laten fietsen op een stationaire fiets aan de tafel. De tafels op het terras kunnen parallel aan het systeem gekoppeld worden zodat niet de eerste tafel alle warme lucht krijgt. De lucht wordt aangezogen door een ventilator onder de tafel die aangesloten zit op een luchtkanaal dat op de grond licht. Het luchtkanaal heeft een maximale hoogte van 20mm, en is rechthoekig in doorsnede. De aangezogen lucht wordt door de ventilator verdeeld over de stoelen doormiddel van flexibele slangen en warmt hiermee de kussens waar mensen op zitten op. Aan het einde van het luchtkanaal zit een opening waar het restant warme lucht afgezogen wordt door de wind die eroverheen waait, om zo een te hoge druk op het luchtkanaal te voorkomen. Het hele systeem is, afgezien van de productie, volledig CO2 neutraal, kost geen energie en zorgt niet voor een grotere impact op het milieu dan de huidige situatie. Het succes van het systeem is echter wel afhankelijk van de wil van de persoon op de fiets, want die moet wel blijven fietsen om zijn/haar tafel warm te houden.
Heteluchtterras Het concept berust op het gebruik van de warme lucht van de filmprojectoren. De lucht van de projectoren wordt momenteel naar buiten afgevoerd. Door deze lucht zal worden afgevoerd met behulp van een buizen systeem naar de voorgevel van het gebouw. Hier zal de buis door de gevel van het gebouw komen. Waar zich een koker bevind. Deze koker zal de lucht verspreiden over het terras. In het buizen systeem afkomstig van de projectoren zal zich ook een warmte wisselaar bevinden welke de lucht kan bij verwarmen als deze niet warm genoeg is. Deze warmtewisselaar is aangesloten op het centrale verwarming systeem. elektrische energie wordt in de projectoren omgezet in thermische energie Chemische energie wordt in de CV ketel omgezet in thermische energie Door middel van buizen wordt de warme lucht vervoerd De warmte wordt afgegeven aan water en vervoerd met leidingen Eventueel wordt met behulp van de centrale verwarming de lucht meer verwarmt het verwarmde water wordt vervoerd door middel van leidingen De warmte wordt door middel van roosters verspreid over het terras
Mogelijke oplossing Dit concept gebruikt de warme lucht van zowel de projectoren als uit de filmzalen. Dit wordt buiten het gebouw getransporteerd naar het terras via een goed geïsoleerde buis, om warmteverlies tegen te gaan. De inlaat van de buis komt op de plek waar nu het afvoerrooster zit. Door een windscherm te plaatsen is er op het terras minder last van wind. Dat gecombineerd met een luifel, blijft de warme lucht op het terras. Aan het einde van de buis zit een rooster. Zoals te zien op de afbeelding. Hierdoor wordt de warmte gelijk verspreid op het terras. Deze bevindt zich onder de luifel. Warme lucht wordt afgezogen uit de projectorruimte en de filmzaal doormiddel van ventilatoren. Buizen vervoeren de warmelucht via de buitenkant van het gebouw naar het terras. Het rooster verdeeld de warme lucht over het terras. Luifel houdt de warme lucht vast. Windscherm voorkomt sterke wind over het terras.