Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE Leefmilieu Brussel THERMISCHE ZONNE-ENERGIE GROTE WOON- EN TERTIAIRE GEHELEN Ing. Jérémie DE CLERCK Dienst Facilitator Duurzaam Bouwen Specialist hernieuwbare energie
Doelstellingen van de presentatie De ordes van grootte kennen (straling, rendement, productiviteit, zonnefractie, ) Een geschikt sensortype kiezen (toepassing, behoeften) De volgende principes begrijpen: werking regeling dimensionering De inhoud van een haalbaarheidsstudie voor thermische zonne-energie bepalen De steunmechanismen identificeren
Plan van de uiteenzetting Zonnestraling Gebruik van thermische zonne-energie Installatie van een systeem op zonne-energie Architecturale integratie Beschikbare referentiestelsels en tools Dimensionering Financiële rentabiliteit Conclusies
Soorten zonnestraling - Ultraviolet - Zichtbaar - Infrarood Zonnestraling onderscheidt zich door verschillende golflengten.
Variatie van de zonne-energie De zonne-energie die ontvangen wordt op een bepaald punt in de wereld hangt af van: Breedtegraad Seizoen Tijdstip Lokale weersomstandigheden (wolken) 1. Vermogen uitgezonden door de zon: 63 500 kw/m². 2. Zonneconstante: 1 370 W/m². 3. Teruggekaatste straling. 4. Geabsorbeerde en verspreide straling. 5. Zonnestraling aan het aardoppervlak (max: 1 000 W/m²).
Variatie van de zonne-energie Effect van de breedtegraad
Variatie van de zonne-energie Seizoengsgebonden effect
Variatie van de zonne-energie Effect in verband met de helling/oriëntatie
kwh Zonnestraling Maandelijkse variaties Rayonnement solaire global sur une surface d'1 m², inclinée à 45, pour une Année Type Moyenne en Belgique +/- 1000 kwh/m² 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Jan Fév M ars Avr M ai Juin Juil Août Sep Oct Nov Déc
Variatie in zonne-energie Effect in verband met de seizoenen kwh/m2 MIDDELKERKE UKKEL CHIEVRES KLEINE- BROGEL FLORENNES SPA SAINT- HUBERT Januari 23 20 19 21 20 22 22 Februari 38 35 34 37 37 40 42 Maart 83 71 70 73 75 76 78 April 120 107 104 111 108 111 113 Mei 155 142 133 143 139 144 147 Juni 162 149 140 149 149 152 154 Juli 156 140 132 142 144 144 149 Aug 134 120 113 123 121 127 125 Sept. 97 90 86 90 90 94 96 Okt. 61 54 541 58 59 61 59 Nov. 28 25 248 27 26 27 26 Dec. 19 16 159 18 17 18 18 JAAR 1076 969 926 993 986 1016 1029 De gemiddelde maandelijkse zonnestraling in België 11
Variatie in zonne-energie Effect in verband met de seizoenen Kust + 10% Polders en land van Waas Kempen en lemig Vlaanderen van + 5% tot + 2% naargelang de afstand tot de kustzone + 2% Haspengouw - 2% Land van Herve - 5% Gileppe - Warche - 7% Ardens plateau + 2% tot + 5% Land van Gaume + 5% De gemiddelde jaarlijkse zonnestraling in België *Variatie ten opzichte van UKKEL
Variatie in zonne-energie Effect van bewolking
Beschikbare zonne-energie De gemiddelde zonnestraling in België Buiten de atmosfeer van de aarde is de stralingsenergie nagenoeg constant en gelijk aan 1370 W/m2 De zonnestralen dringen door de atmosfeer, bij volle zon ontvangt een horizontaal oppervlak maximaal 1000 W/m² Een blootgesteld oppervlak ontvangt directe en diffuse straling. De jaarlijkse zonneschijn in België bedraagt gemiddeld 1000 kwh/m2
De thermische zonne-energiemarkt 15
Het gebruik van thermische zonneenergie (Voor)verwarming water zwembad (20-30 C) (Voor)verwarming sanitair water (30-60 C) Ondersteuning verwarming kamers (20-70 C) Proceswarmte (80-150 C) Koeling/klimaatregeling op zonne-energie (TSV-sensoren = warmtebron > 80 C) Bron: STIBEL-ELTRON
De thermische zonne-energieinstallatie 3-43
De thermische zonne-energie-installatie Systemen onder druk/met afvoer
De thermische zonne-energie-installatie Types zonnesensors
De thermische zonne-energie-installatie SWW: thermische zonne-energiesensor beglaasd vlak 3-6
De thermische zonne-energie-installatie SWW en ondersteuning verwarming: sensor met vacuümbuizen 3-7
J. De Clerck (3E) De thermische zonne-energie-installatie Sensor met vacuümbuizen 3-8
De thermische zonne-energie-installatie Heat pipe - Warmteleiding
De thermische zonne-energie-installatie Opslagtank 3-22
De thermische zonne-energie-installatie Opslagtank
De thermische zonne-energie-installatie Regeling zonne-energie: principe 3-49
De thermische zonne-energie-installatie Regeling zonne-energie: principe 27
De thermische zonne-energie-installatie Systeem op zonne-energie met voorverwarming sanitair water en seriële aanvulling
De thermische zonne-energie-installatie Montage en aansluiting van sensors 3-44
Rendement De thermische zonne-energie-installatie Rendement van de zonnesensors Temperatuurverschil tussen de sensor en de omgevingstemperatuur [ C] Absorbeerder zwembad Platte sensor Vacuümsensor 0-20 C Verwarming zwembad 20 100 C Warm water en verwarming > 100 C Proceswarmte
J. De Clerck (3E) Architecturale integratie 3-16
J. De Clerck (3E) Architecturale integratie Montage van de installaties
J. De Clerck (3E) Architecturale integratie Montage van de installaties 7-1
Referentiestelsels zonne-energie In de voorprojectfase Gids voor de uitvoering van een zonne-audit (voorafgaande haalbaarheidsstudie) Belangrijke elementen op te nemen in het lastenboek om een zonne-audit te bestellen Quick-Scan thermische zonne-energie (EPB-tool) In de uitvoeringsfase Checklist van de belangrijkste elementen van een lastenboek voor de uitvoering van de installatiewerken van een doorstromer op zonne-energie Typelastenboek: een systeem op zonne-energie ontwerpen voor de productie van warm water met GRS Typelastenboek voor de uitvoering van het project (Excel spreadsheet) In de werkingsfase Onderhoudsgids doorstromer op zonne-energie voor huishoudelijk gebruik Onderhoudsgids van grote systemen op thermische zonne-energie voor de productie van warm water Accueil > Professionnels > Themes > Energie > Les énergies renouvelables > Les outils Start pagina > Professionelen > Thema's > Energie > Hernieuwbare energiebronnen > Hulpmiddelen
Quick Scan Thermische zonne-energie Excel rekenmachine online downloadbaar op de site van LB Functie: predimensionering van thermische zonne-installaties voor de productie van warm water Toepassing: productie SWW voor tertiaire gebouwen, onthaalstructuren en collectieve woningen (> 300m³/jaar) Doelstelling: de haalbaarheid van de installatie op technisch, economisch en milieuvlak beoordelen Resultaten ordes van grootte oppervlak van sensors, opslagvolume, investeringskosten, energiebesparing, vermeden CO2-emissies Gebruikers: architect, studiebureau, EPB-adviseur, installateur, gebouwbeheerder, energieverantwoordelijke, bouwheer, syndicus,
Quick Scan Thermische zonne-energie 36
Gebruiksbeperkingen van Quick Scan ST Niet geschikt voor de dimensionering van doorstromers op zonneenergie < 20 m² Niet bedoeld voor andere toepassingen dan de productie van SWW r Voorverwarmen water zwembad Ondersteuning verwarming r Ondersteunde koeling met zonne-energie Specifieke dimensioneringssoftware: Tsol, Polysun, Houdt geen rekening met de technische beperkingen van gebouw r schaduw op sensorveld r toegankelijkheid van de technische lokalen r beschikbare ruimte voor opslag
Haalbaarheid van een installatie Dak Oriëntatie, helling Nuttige oppervlakte, ingenomen ruimte, obstakels, Vervanging afdichting, Stabiliteit Ketelhuis Gecombineerde productie? Anciënniteit van de ketels? Regeling! Verbinding dak - ketelhuis Technische kokers? Technisch lokaal op dak? Opslag & distributie SWW Opslagtanks Distributielus (L, diameter, isolatie)
Dimensionering Basisregel: altijd vertrekken van de warmtebehoefte!
Dimensionering Verbruiksverhouding SWW (zeer variabel & minder nauwkeurig dan een meting) Onthaalcentra voor gehandicapten: 80 l/d/pers à 60 C Ziekenhuizen 65 l/d/bed à 60 C Rusthuizen 50 l/d/bed à 60 C Rust- en verzorgingstehuizen 85 l/d/bed à 60 C Grote appartementsgebouwen 35 l/d/pers à 60 C Sociale woningen: 25 l/d/pers à 60 C Economisch optimum grote systemen nuttige zonnefractie (netto besparing brandstof): 20 à 40 %
Financiële rentabiliteit Kostenstructuur van een grote installatie Gemiddelde "geïnstalleerde" kosten (> 20 m2 vlak): 750 1.250 /m2 excl. btw zonder studiekosten) Reste 3% Régulation 4% Etude 14% Capteurs 34% Conduites 15% Stockage chaleur 10% Montage capteurs 11% Structures capteurs 9%
Financiële rentabiliteit Zonne-installatie op een mede-eigendom in het Brussels Gewest - Mede-eigendom van 80 appartementen - 90 m² zonnesensors en 6.000 l opslag 100 125 incl. btw (1.250 /appartement) - Energiepremie gezamenlijke woning: 2500 + 200 /m2 buiten 4 m2, max 50% van de investering: 19 700 - Gemeentepremie (10% van de inv.): 10 012 - Totaal premies: 29 712 - Netto-investering: 70 413 (880 /appartement)
Financiële rentabiliteit Zonne-installatie op een mede-eigendom in het Brussels Gewest - Kostprijs van bespaarde kwh brandstof (exclusief premies): 7,2 c /kwh - Kostprijs van bespaarde kwh brandstof (met premies): 5,0 c /kwh - Prijs kwh warmte gas 2012: 6,0 à 7,5c /kwh (bron: CREG) eco kwh = (Inv - premies) / (Prod zon. X levensduur / η aanvulling) = (101.125 29.712 ) / ( 45.000 kwh X 25/0,80) = 0,05 /kwh
Financiële rentabiliteit Zonne-installatie op een mede-eigendom in het Brussels Gewest Investeren in zonne-energie = minder betalen aan een vaste prijs gedurende 25 jaar!! Evolutie energieprijzen: +176% tussen 2002 en 2012!! (bron: www.informazout.be)
Aandachtspunten De ¹ warmtebehoeften van het gebouw identificeren voordat het type systeem op zonne-energie gekozen wordt Het type sensor hangt af van de toepassing Het rendement van een sensor hangt af van het type en het tijdstip van het gebruik Regeling op basis van een temperatuurverschil Balans tussen zonnefractie en rendement Optimale nuttige zonnefractie (grote systemen) ± 30% Niet 'één' hydraulisch typeschema warmtebehandeling SWW kort hydraulisch circuit eenvoudige werking Talrijke montage- en integratiemogelijkheden in het gebouw
Contact Ing. Jérémie De Clerck Functie: Specialist hernieuwbare energie Coördinaten : 0800/85.775 E-mail: facilitateur@environnement.irisnet.be (FR) facilitator@leefmilieu.irisnet.be (NL) 46