Opleiding Duurzaam gebouw : Energie Leefmilieu Brussel AUDIT VERWARMINGSINSTALLATIES Jonathan MATTHEWS ICEDD
Doelstellingen van de presentatie De belangrijkste problemen bij bestaande installaties identificeren Mogelijke verbetermaatregelen identificeren De impact op energievlak van deze verbeteringen evalueren 2
Overzicht Wat allemaal bekijken? Wat doen? Op niveau van de productie Op niveau van de distributie Op niveau van de afgifte Op niveau van de regeling 3
Op niveau van de productie? Bepalen van de leeftijd en het keteltype Check-list De resultaten van het onderhoudsattest verifiëren De mate waarin de brander is aangepast aan de ketel nagaan Nagaan of de luchtklep gesloten is bij ketelstilstand Checken dat tweetrapsbranders correct worden aangestuurd Nagaan of de stookinstallatie niet is overgedimensioneerd Checken dat de cascaderegeling van de ketels correct werkt Nagaan of de gemotoriseerde afsluitkranen werken De mate waarin de ketels geïsoleerd zijn bekijken De aanwezigheid en de goede werking van de trekregelaar verifiëren Nagaan dat de ketels worden uitgeschakeld in de zomer Netheid en ventilatie in de stookplaats bekijken Productie 4
Keteltype? Productie Atmosferische gasketel Ingesteld in de fabriek Belangrijke trekverliezen De minst performante op de markt Nuttig rendement ~ 84.. 90 % Geen enkele verbetering mogelijk behalve vervangen 5
Keteltype? Productie Atmosferische gasketel Het bruto en nuttig vermogen terugvinden Ingesteld in de fabriek Belangrijke trekverliezen De minst performante op de markt Nuttig rendement ~ 84.. 90 % Geen enkele verbetering mogelijk behalve vervangen 90 % Nuttig rendement (%) = Nuttig vermogen (kw) / Bruto vermogen (kw) Gegevens terug te vinden op kenplaat 6
Keteltype? Productie Verbeterde atmosferische gasketel Geoptimaliseerd ontwerp om de verliezen te minimaliseren met ventilator voor afzuiging Ingesteld in de fabriek Lagere trekverliezen Efficienter dan vorige Nuttig rendement ~ 92.. 93 % aanvaardbaar 93 %
Keteltype? Productie Aangeblazen gas- of stookolieketel Performantie afhankelijk van de regeling De gegevens op het onderhoudsattest checken 8
Productie Voorbeeld onderhoudsattest 9
Productie Analyse van de gegevens op het onderhoudsattest Attest = electrocardiogram van de ketel Essentieel om dit te bestuderen en de volledigheid ervan na te gaan Een meting ter plaatse is nuttig om de resulaten op het attest ermee te vergelijken (bv. onderhoud vond plaats in de zomer toen de ketel niet op bedrijfstemperatuur was) Om al met een eerste kritische blik ernaar te kunnen kijken, houdt men volgende grootte-orden voor ogen: Ancienne chaudière de 20 ~ 25 ans Ancienne chaudière de 20 ~ 25 ans Nouvelle chaudière non à condensation T fumées ~ 180..200 C~ 120..140 C Taux CO2 mazout 12,5.. 13 % 12,5.. 13 % Taux CO2 gaz 10.. 11 % 10.. 11 % Taux CO 0 ppm 0 ppm Excès d'air ~ 20 % ~ 20 % Tirage ~ 10.. 15 Pa~ 10.. 15 Pa Rendement ~ 90.. 92 % ~ 94.. 96 % 10
Zoom op het kader mbt rendementsmetingen Productie 74 Danfoss/S 74 Danfoss/S 4,5 3,0 60 60 14 14 16 16 0 3,8 0 3,9 12,6 12,5 10 16 143,1 185,4 25,2 25,2 117,9 160,2 94,5 92,6 11
Zoom op het kader mbt rendementsmetingen Productie Berekening van de luchtovermaat = [CO2 max] / [CO2] CO2 max gas = 11,8 % CO2 max stookolie = 15,4 % 74 Danfoss/S 74 Danfoss/S 4,5 3,0 60 60 14 14 16 16 0 0 3,8 3,9 12,6 10 143,1 25,2 117,9 94,5 12,5 16 185,4 = 15,4 / 12,6 = 1,22 25,2ofwel 22 % 160,2 92,6 12
Productie Analyse van de gegevens op het onderhoudsattest Belangrijkste oorzaken van een slecht rendement Verbrandingsrendement = 100 f x (Trookgas Tomgeving) / %CO2 Problematisch indien : % CO2 < 12.. 13 bij stookolie, 9.. 10 % bij gas Parasitaire luchttoevoer? Slecht afgesteld? Te grote luchtovermaat? rookgastemperatuur > 200 C Vervuiling/roet (Bacharach >1, CO > 75 ppm)? Netheid in de stookplaats? Ventilatie van de stookplaats? (1.. 1,5 dm² / 17,5 kw) Slechte trek (>20 Pa; <10 Pa)? Trekregelaar? 13
Productie Analyse van de gegevens op het onderhoudsattest Bij een minder goed rendement, kan een betere regeling in sommige gevallen wel helpen Nagaan bij de verwarmingstechnieker of een betere afstelling haalbaar is Impact op energievlak =??? 1 % hoger verbrandingsrendement = ongeveer 1 % minder verbruik Als men het rendement niet boven de 90 % krijgt (grens van aanvaardbaarheid), moet men overwegen de brander te vervangen of meteen de ketel-brander in zijn geheel. 14
De mate waarin de brander is aangepast aan de ketel nagaan Komt niet vaak voor, maar af en toe constateert men dat de brander een vermogen aflevert dat niet door de ketel kan geabsorbeerd worden Het rendement wordt negatief beïnvloed door de hogere rookgastemperaturen Impact op energievlak 15 C hogere rookgastemperatuur = ongeveer 1 % lager verbrandingsrendement Productie 15
Zoom op het kader mbt rendementsmetingen Productie Hoeveel is dat uitgedrukt in kw? (4,5 + 3) [USG/h] x 3,78 [liter/usg] x (14/7) 74 x 1074[kWh/liter] = 401 [kw] Danfoss/S Danfoss/S 4,5 3,0 60 60 14 14 Ygnis 1997 2 Chaudière 1 WA 350.000 16 16 0 0 3,8 3,9 12,6 12,5 10 16 143,1 185,4 Hoeveel is dat uitgedrukt in kw? 25,2 25,2 350.000117,9 [kcal/h] 160,2 x 4,18 [joule/cal of W.s/cal] 94,5 / 3.600 92,6 [s/h] = 406 [kw] 16
Nagaan of de luchtklep gesloten is bij ketelstilstand Van tegenwoordig zijn nagenoeg alle ketels uitgerust met een gemotoriseerde luchtklep (daterend van na 1985) In sommige gevallen stelt men vast dat de klep niet meer sluit bij stilstand (vaak te wijten aan een slechte bekabeling of soms een mechanisch probleem) Een permanente luchtstroom koelt dan het ketellichaam af bij stilstand Impact op energievlak 0,5 à 1 % van het nominaal vermogen van de ketel Productie 17
Checken dat tweetrapsbranders correct worden aangestuurd Vaak werken tweetrapsbranders in de praktijk gewoon als een brander met één trap Waarom? Slechte instelling van de aquastaat of de regelaar Bekabeling van de eerste trap niet gerealiseerd Men profiteert dan niet van het hogere verbr. rendement van de 1 trap Impact op energievlak 2.. 3 % hoger verbrandingsrendement 1,5 à 2 % minder verbruik Productie 18
Productie Checken dat tweetrapsbranders correct worden aangestuurd Groene stekker niet gekableerd 19
Productie Nagaan of de stookinstallatie niet is overgedimensioneerd De meeste stookplaatsen zijn overgedimensioneerd In sommige gevallen is het mogelijk de overtollige ketel(s) uit te schakelen (ofwel manueel, ofwel automatisch via de cascaderegeling van de ketels) Hoe kan men dit nagaan? Bekijk de verhouding verbruik / geïnstalleerd vermogen Dit is kwh / kw = aantal draaiuren bij Pnominaal Moet ergens in de buurt van de 1.250.. 1.500 uren liggen Bekijk of de overbodige ketel automatisch kan uitgeschakeld worden met hydraulische isolatie, anders manueel uitschakelen en de afsluitkranen dichtdraaien zodat de ketel niet wordt meeverwarmd Impact op energievlak Geen stilstandsverliezen meer van de overtollige ketels die op T worden gehouden 0,3 à 1,5 % van het nominale vermogen van de ketel 20
Productie Checken dat de cascaderegeling van de ketels correct werkt Met een cascade is het mogelijk om enkel die ketels op te starten die nodig zijn om te voldoen aan de warmtevraag Zo kunnen de stilstandsverliezen van de overbodige ketels vermeden worden, voor zover dit hydraulisch mogelijk is Meestal is er een mechanische of elektronische cascaderegeling aanwezig die in voorkomend geval de isolatiekranen kan sluiten Nagaan of er een is of plaatsen van een cascaderegeling Impact op energievlak Geen stilstandsverliezen meer van de overtollige ketels die op T worden gehouden 0,3 à 1,5 % van het nominale vermogen van de ketel 21
Productie Checken dat de cascaderegeling van de ketels correct werkt Cascade aanwezig en in gebruik, maar weinig energie-efficiënt gezien de overbodige ketel doorstroomd wordt met warm water via C1/C2 22
Productie Checken dat de cascaderegeling van de ketels correct werkt Cascaderegeling met gemotoriseerde afsluitkranen Gesloten bij ketelstilstand? 23
Checken dat de cascaderegeling van de ketels correct werkt Cascaderegeling met gemotoriseerde afsluitkranen Productie 24
De mate waarin de ketels geïsoleerd zijn bekijken Productie De ketelmantel zal vaak al eens gedemonteerd geweest zijn, waarbij bij het terugplaatsen de isolatie niet steeds met zorg wordt gemonteerd De isolatie terug correct aanbrengen rond de ketel 25
De mate waarin de ketels geïsoleerd zijn bekijken Productie 26
Nagaan dat de ketels worden uitgeschakeld in de zomer Geobserveerde stilstandsverliezen tijdens de zomer voor een recente ketel van 430 kw : 430 [kw] x 2.960 [h/jr] x 0,3 [%] = 3.818 [kwh OVW/jaar] of 190 [ ] Signature énergétique immeuble de bureaux de 6.300 m² Productie Aanpak beperkt indien de primaire collector op temperatuur wordt gehouden + elektriciteitsverbruik van de primaire pomp Vb voor een stookplaats van 680 kw in een kantoorgebouw van 1993 met een jaarlijks verbruik van 1.000.000 kwh BVW kwh pcs 180.000 160.000 140.000 120.000 100.000 80.000 60.000 40.000 20.000 98.000 kwh BVW verbruikt van juni tot sep, dit is bijna 10% van het jaarverbruik!! Dit is een globaal verlies van 5% van het nominaal P over 4 maand 0 0,0 50,0 100,0 150,0 Degrés-jours 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0 450,0 27
Nagaan dat de ketels worden uitgeschakeld in de zomer Productie Indien er ook SWW-productie is, dan moeten toch niet alle ketels op T gehouden worden hydraulisch isoleren van de overtollige ketels Voor oude atmosferische ketels, waakvlam steeds aan +/- 0,6 m³/dag ofwel 100 m³ gas tijdens de zomer 28
De aanwezigheid en de goede werking van de trekregelaar verifiëren Zorgt voor een constante onderdruk bij de uitlaat van de ketel Vaak geblokkeerd, kapot of slecht afgesteld Productie 29
Nagaan of de stookplaats voldoende wordt geventileerd Productie Stookplaatsen moeten correct geventileerd worden 10.. 12 m³ lucht nodig om 1 l stookolie of 1 m³ gas te verbranden Vereiste ventilatietoevoeropeningen opgelegd in een norm: NBN B61-001 1 dm² per 17,5 kw 30
De netheid van de stookplaats nagaan Productie Een vervuilde stookplaats geeft vaak aanleiding tot snellere vuilophoping in de ketel en de brander Voorzie een jaarlijkse poetsbeurt van de stookplaats 31
Productie Kleine statische studie voor een gemeente Ketel nutteloos aangeschakeld in de zomer (70%)* Overgedimensioneerde ketels (17%)* Slecht geregelde trappen van de brander (9%)* Geen cascaderegeling op de ketels, of kapot of niet compleet (26%)* Slechte geregelde brander (9%)* * % aantal geobserveerde gevallen in een park van 22 gebouwen uit een Brusselse gemeente 32
Keteltype? Productie Condensatiegasketel Condenseert hij? Hydraulisch aangepast? Aangepaste regeling? Rendement ~ 95.. 108 % 33
Is er condensatie? Productie Eerste indicator : loopt er condensaat naar de afvoer? Een condensatieketel van 250 kw produceert ongeveer 14 liter condensaat per uur, dit is een pint bier per minuut 34
Is er condensatie? Productie Tweede indicator : is hydraulisch alles aangepast? Nagaan of hydraulisch gezien alles is voorzien zodat de terugvoer zo koud mogelijk is Denkbeeldig overzicht van mogelijke teruglopen naar de ketel... te vermijden situaties 35
Is er condensatie? Productie Voorbeeld aangepast hydraulisch schema om retours «hoge temp» mogelijk te maken 36
Is er condensatie? Productie Condensatieketel met 2 retours : hoge en lage temperatuur 37
Is er condensatie? Productie Condensatieketel met 2 retours : hoge en lage temperatuur Vertrek ketel Retour «hoge temp» collector Komt binnen na de condensor Retour «lage temp» collector Komt binnen in de condensor 38
Is er condensatie? Productie Derde indicator: is de retourtemperatuur gunstig? Om de situatie goed te kunnen inschatten is een meetcampagne nodig. De retourtemperatuur wordt gemonitord om na te gaan of die wel lager is dan het dauwpunt van de rookgassen (+/- 55 C bij gas, +/- 45 C bij stookolie) Vertrektemp Retourtemp Buitentemp39
Productie Hoe kan men de verbeteringen op het niveau van de productie becijferen? Om de impact te becijferen: van het verbeterd verbrandingsrendement dankzij een betere afstelling van de brander van het correct sturen van een tweetrapsbrander van het vermijden van trekverliezen via de luchtklep op de brander van de plaatsing van een nieuwe tweetrapsbrander van het hydraulisch isoleren van een overbodige ketel van het bijsturen van de cascaderegeling van ketels Maak gebruik van de evaluatietool over het seizoensrendement van Energie+ Tijdens de workshop verwarmingsaudit is een demo ter plaatse voorzien 40
Het volledig productiesysteem renoveren? Productie Om het energiebesparingspotentieel van een volledige renovatie te bepalen, schat men het seizoensrendement van de productie van voor en na de renovatie Onderstaande formule becijfert het potentieel : Besparing (kwh OVW) = Huidig verbruik (kwh OVW) x [1 (η voor / η na)] Men kan vertrekken van onderstaande hypotheses in het kader van een renovatie: Type installation gaz ou mazout non à condensation mazout à condensation saisonnier de production sur PCI 92.. 94 % 97.. 99 % gaz à condensation 101.. 103 % 41
Op niveau van de distributie? Distributie Check-list Nagaan of de leidingen correct zijn geïsoleerd Nagaan of de kranen zijn geïsoleerd Checken of de circulatiepompen niet zijn overgedimensioneerd Checken dat de circulatiepompen zijn uitgeschakeld in de zomer Plaatsen van circulatiepompen met variabele snelheid bij vervanging 42
Distributie Isoleren van de leidingen en kranen 1 m niet-geïsoleerde stalen leiding van 1 duim (DN25) waardoorheen water bij 70 C een verlies van 60 W Leidingen isoleren vermindert de verliezen met 90% en heeft een terugverdientijd van 1tot2jaren Het energieverlies overeen met een kraan van een leiding van hetzelfde gedeelte van een lengte van 0,5 meter voor recente kranen 1, 7 meter voor oude kranen Isoleren een kraan is winstgevend in 2tot4 jaren (Afhankelijk van het soort kraan, van de temperatuur regime en van de duur van irrigatie) 43
Verminderen van de snelheid van de circulatiepompen Indicator : 80 C Distributie... bij -10 C ext... 60 C 50 C... bij +5 C ext... 40 C 44
Distributie Verminderen van de snelheid van de circulatiepompen De snelheid van de circulatiepompen één stand verlagen, levert een winst van 20% op hun elektrisch verbruik Indicator : het verschil tussen vertrek- en retourtemperatuur Bij een buitentemperatuur van 1 C, Tvertrek Tretour zou in de buurt van de 13.. 14 C moeten liggen Indien deze 6.. 7 C bedraagt, is het debiet naar alle waarschijnlijkheid 2 x te hoog. 45
Circulatiepompen uitschakelen in de zomer Distributie In de zomer? Manueel? Via de regeling? Welke impact op energievlak? Stookplaats van 500 kw Vermogen circulatiepompen: 2 kw Zomer : 2 960 h/jaar Winst : 2 [kw] x 2.960 [h] = 5.920 [kwh] x 0,12 [ /kwh] = 710 [ ] Wat bij Text > 15 C? nog eens 400 h minder draaiuren Winst : 2 [kw] x 400 [h] = 800 [kwh] x 0,12 [ /kwh] = 96 [ ] 46
Op niveau van de regeling? Regeling De regeling begrijpen van de ketel (trappen, cascade, temperatuursregime) van de secundaire kringen (stookcurven, klokken, ) lokale (thermostatische kranen) De goede werking ervan controleren op niveau van de werkingstijden (onderbreking) op niveau van de stookcurven (intensiteit) De gebreken corrigeren, sommige regelingen bijstellen en regelen wat nog niet geregeld wordt. Zorgen voor een onderhoud van de regelingen Bij extern beheer toch een minimale controle voorzien 47
Regeling Belangrijkste redenen van een weinig performante regeling Parameters niet juist ingesteld uitrusting werkt niet goed Parameters te ruim genomen (uren, temperaturen) om geen «klachten» te hebben Onderbreking niet geoptimaliseerd Oververhitting van de lokalen Falende regeling Geen opvolging van de regeling, geen stuurman aan boord Ontregeling Niet aangepast aan de bezetting Gebrekkige kennis van de werking van de regeling 48
Controleren van de regeling Schoolgebouw van 5.550 m² met leerzwembad Regeling Voorbeeld 1 Jaarlijks gasverbruik 2008 Chaufferie 1 Année Specifiek verbruik Concommations en kwh PCS Consommations en kwh pci Consommations normalisées en kwh pci 2008 1.488.743 1.342.846 1.330.251 Consommations spécifiques en kwh/m².an 300 266 250 200 150 100 158 180 80 121 Enseignement communautaire Enseignement officiel Enseignement libre ou privé Enseignement moyenne Paradis des Enfants 50 0 Combustible 49
Controleren van de regeling Regeling Energiehandtekening Consommations en kwh pcs Signature énergétique 2008 300.000 Janvier 2008 250.000 200.000 150.000 100.000 50.000 0 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0 Degrés-jours 50
Controleren van de regeling Regeling In de stookplaats 51
Regeling 52
Controleren van de regeling Regeling Meet campagne Chaufferie - Départ collecteur primaire Température en C 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 53
Controleren van de regeling Regeling Meet campagne Température en C 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 Bâtiment A - 3 ème étage - 5 ème primaire C T ambiante classe T ambiante classe T extérieure préau 54
Controleren van de regeling Regeling Besparingspotentieel om de kolommen van de radiatorkringen ter regelen Uitrusting aanwezig maar niet gebruikt De V3V terug op automatisch plaatsen De goede werking van de uitrusting nagaan De klimaatregelaar herparametreren Het resultaat checken via meetcampagne 1.330.250 [kwh OVW] x 60% x 22,5% = 179.584 [kwh OVW] ofwel om en bij de 14% van het globaal verbruik van het gebouw Gain énergétique : 199095 [kwh PCS/an] ou 179584 [kwh PCI/an] Gain financier : 7164 [ /an] Investissement : 0 [ ] Temps de retour simple : 0 [années] Economie de CO2 : 38970 [kg CO2/an] 55
Regeling Controleren van de regeling 450 000 kwh Signature énergétique 2010 2009 2008 Linéaire (2010) Linéaire (2009) Linéaire (2008) 400 000 350 000 300 000 250 000 200 000 Interventies uitgevoerd begin 2010 32 % daling genormaliseerd verbruik tussen 2008 en 2010 150 000 100 000 50 000 0 100 200 300 400 500 600 Degrés jours 56
Regeling Verlagen of stopzetten verwarming tijdens niet gebruik? Kantoorgebouw uit 1990 Verwarmd oppervlak van 2.450 m² Specifiek verbruik van 136 kwh OVW/m² Voorbeeld 2 Gasfactuur 2010 van 13.000 excl BTW 57
Regeling Verlagen of stopzetten verwarming tijdens niet gebruik? Ketel van 265 kw uitgerust met tweetrapsbrander Primaire collector op constante temperatuur 3 kringen voor radiatoren met klimaatregelaar 58
Verlagen of stopzetten verwarming tijdens niet gebruik? Une campagne de mesures pour voir T vertrek in de 3 kringen + T ext. Regeling 59
Regeling Verlagen of stopzetten verwarming tijdens niet gebruik? T omgeving in de kantoren op de 4 verdiepingen De geringe verlaging van 10 C van de T water bij niet-gebruik heeft weinig impact op de omgevingstemperatuur enkel een complete uitschakeling is efficiënt 60
Regeling Energiebesparingspotentieel bij efficiënte onderbreking? Geen nachtonderbreking = 10.. 25 % hoger verbruik 61
Regeling Probleem van oververhitting Slecht ingestelde stookcurven Slechte plaatsing van sondes Ontbreken van thermostatische kranen in lokalen met een sterke warmtewinst Niet gecontroleerde toevoer van warmte 1 C te hoog = meerverbruik van 7.. 8 % 62
Oorzaken van dysfuncties Regeling Hydraulisch onevenwicht Uitbalanceren: Debietregel T van een radiator 63 Binnenwerk van een thermostatische kraan met voorgeregeld debiet
Regeling Kleine statische studie voor een gemeente Geen onderbreking of slecht geprogrammeerde uurregeling of instellingen (57%)* Slecht afgestelde regeling (te hoog ingestelde stookcurven) (35%)* Werking van de regeling niet gekend (26%)* Afwezigheid van of slecht ingeregelde lokale regeling (35%)* Circulatiepompen werken in de zomer (70%)* Eventuele overgedimensioneerde circulatiepompen (43%)* * % aantal geobserveerde gevallen in een park van 22 gebouwen uit een Brusselse gemeente 64
Op niveau van de afgifte? Afgifte Isoleren van de muur achter de radiatoren De afgifte van de radiatoren niet belemmeren 65
Isoleren van de muur achter de radiator Afgifte De verliezen doorheen een muur net achter een radiator zijn dubbel zo hoog! Een isolatielaag van 0,5 cm bedekt met een laag aluminium tegen een niet-geïsoleerde muur achter een radiator levert een winst van : 10.. 15 liter stookolie/m².jaar En is in 1.. 2 jaar terugverdiend 66
De afgifte van de radiatoren niet belemmeren Afgifte 67
Tool en interessante websites,... : Site Energie+ : www.energieplus-lesite.be Site Leefmilieu Brussel : www.leefmilieubrussel.be Referentie Praktische handleiding voor de duurzame gebouw en andere bronnen : ENE 14 18 KIES DE BESTE MANIER OM WARMTE TE PRODUCEREN EFFICIENTE REGELING VAN DE VERWARMINGSINSTALLATIE HET VERDEELNETWERK VOOR DE VERWARMING OPTIMALISEREN EEN ADEQUAAT VERWARMINGSLICHAAM KIEZEN DE TECHNISCHE INSTALLATIES OPTIMAAL DIMENSIONEREN ENE 20 DE PRODUCTIE VAN SANITAIR WARM WATER VERBETEREN 68
Contact Jonathan MATTHEWS Ploegbaas van de energetischeaudit ploeg ICEDD : 081/250.480 E-mail : jm@icedd.be 69