SMART GEOTHERM CASES

Mathias Coomans, Dilbeek, 14 november 2013

1

Onderzoeksactiviteiten 1. Kennisopbouw & State-of-art

2. Praktijkonderzoek (energiepalen)

3. Modellering componenten

4. Globaal simulatiemodel (typegebouwen)

5. Validatie/verificatie

6. Intelligente regeling

7. Meetcampagne

8. Specifieke onderzoeksvragen

9. Implementatie & demonstratie

10. Screening- en dimensioneringstool

Co

mp

on

ent

Systee

m

An

alyse

Too

ls

2

Onderzoeksactiviteiten 1. Kennisopbouw & State-of-art

2. Praktijkonderzoek (energiepalen)

3. Modellering componenten

4. Globaal simulatiemodel (typegebouwen)

5. Validatie/verificatie

6. Intelligente regeling

7. Meetcampagne

8. Specifieke onderzoeksvragen

9. Implementatie & demonstratie

10. Screening- en dimensioneringstool

Co

mp

on

ent

Systee

m

An

alyse

Too

ls

3

Nieuwe vuistregels (verbeterd ontwerp, dimensionering, regeling)

Validatie Verificatie

Globaal Simulatiemodel Intelligent

Regelalgoritme

Modellering

Modellering Componenten

4

5 / 13

Componenten (Modelica)

Gebouw

• Bouwschil

• Afgiftesyst.

• Gebruikers

• Winsten

• …

Aanbod

• BEO/KWO

• Energiepalen

• Warmtepomp

• Luchtgroep

• …

Opslag

• Waterbuffer

• PCM buffer

• Betonkernact.

• Structureel

• …

Componenten BEO (boorveld)

6

Componenten Energiepalen Hoeve Oud-Heverlee

7

Componenten Energiepalen WIG Palen & Greenbridge Oostende

8

Componenten KWO

9

V1 V2 V1 V2

conductie + dispersie convectie broninput

Componenten Warmtepomp detailmodel

Thesis Vincent Hoste (KUL) • White-box model (modelica) • Vertalen naar Grey-Box • Thermisch labo VITO

10

Componenten Water/PCM buffer

11

0 20 40 60 80 100 12020

25

30

35

40

45

50

55

t (min)

T(/

C)

Ti n

Tt op

Tmi d

Tbot

Tout

Basismodel: Hollandsch Huys • Reeds volledig gemodelleerd in TRNSYS (GEOTABS)

(geverifieerd/gevalideerd) – Gebouwschil (muren, ramen, …)

– Gebruikersgedrag

– Interne winsten (verlichting, zon, elektr. Apparaten, …)

– Afgiftesysteem (vloerverwarming, betonkernactivering, …)

• Herprogrammering in Modelica Vergelijking Modelica met TRNSYS

Uitbreiding: 4 typegebouwen

Componenten Gebouw

12

Globaal simulatiemodel

Gebouw

Aanbod

Opslag

13

Regeling

Globaal simulatiemodel Doelstelling

14

Globaal simulatiemodel 4 Typegebouwen

Kantoor School

Rusthuis Residentieel

Hollandsch Huys

15

Intelligente regeling

• Groot deel van het werk zal naar intelligente regeling gaan

• Huidige keuze optimale regelaar: MPC Review van bestaande regelaars

Eventueel andere opties bekijken (vb. dynamic programming)

• Modellen zijn case-specifiek 4 typegebouwen parallel modeleren, aangepaste MPC regelaar per case

• Zoeken naar werkwijze om model en MPC eenvoudig aan te passen voor andere gebouwen binnen zelfde type

• Lessen uit meetcampagne en onderzoeksvragen meenemen in regelaar

Damien Picard (presentatie): “Geavanceerde regeling van GEOTABS gebouwen MPC in Hollandsch Huys”

16

Onderzoeksactiviteiten 1. Kennisopbouw & State-of-art

2. Praktijkonderzoek (energiepalen)

3. Modellering componenten

4. Globaal simulatiemodel (typegebouwen)

5. Validatie/verificatie

6. Intelligente regeling

7. Meetcampagne

8. Specifieke onderzoeksvragen

9. Implementatie & demonstratie

10. Screening- en dimensioneringstool

Co

mp

on

ent

Systee

m

An

alyse

Too

ls

17

1. Opbouw van kennis

2. Ontwikkelen model

3. Verbeteren regelstrategie

4. Onderzoeksvragen

5. Implementatie en demo

Meetgegevens en Demonstratiegelegenheid

Meetcampagne

18

Pilootproject: Totaalstudie meerdere jaren

Demoproject: Specifieke onderzoeksvraag jaar of minder

Gevalstudie: Projectfiche beperkte studie

19

Meetcampagne

typegebouw typegebouw

typegebouw

Ter Potterie Brugge Hollandsch Huys Hasselt WTCB Limelette

KA Veurne De Wending Turnhout Infrax Dilbeek

Stebo Genk Greenbridge Oostende

Onderzoeksvragen

20

Geothermie zinvol voor schoolgebouwen?

• Effecten van langdurige vakantieperiodes op de bodembalans?

21

Juli-Augustus

Daling COP

Daling bron T°

Geothermie zinvol voor schoolgebouwen?

• Geschiktheid van afgiftesystemen? Variërende lokaalbezetting: snel wijzigende vraag & comfort-eis

Trage afgifte, laag verwarming-/koelvermogen

22

23

Geothermie zinvol voor schoolgebouwen? K.A. Veurne

• BEO • Warmtepomp • Vloerverwarming • Convectoren

Geothermie en comfort • Comfortimpact bij sterk wisselende bezetting in ruimtes met HT-koeling en

LT-verwarming (vergaderruimtes, klaslokalen) ?

24

Metingen + Enquête Infrax Dilbeek

Geothermie en comfort

• Geothermie vs. Klassiek (gas)?

– Enquêtestudie met eenzelfde populatie

25

Infrax Dilbeek

Regeneratie van de geothermische bron

• Is het zinvol om het warmteoverschot van zonnecollectoren te gebruiken voor bodemregeneratie? 1. Theoretische studie (modelsimulatie) zal uitwijzen of het concept economisch en energetisch

interessant is

2. Overgaan tot praktijkrealisatie en monitoring (op zoek naar democase! ev. WZC De Wending)

• Is het interessant om een BEO-veld te splitsen en actief te regenereren ter reductie van het aantal boringen?

26

Drycooler

Kantoor

27

Winter Zomer

Berlijn, November 18-20, 2013

Efficiënt gebruik van geothermische installatie in woonzorgcentra en rusthuizen?

• Verbeteren van de regeling tussen LT- en HT- verwarming, met oog voor het comfort van de bewoners Warmtepomp vs. gasketel

BKA/VVW vs. radiatoren

Energiebesparing

28

WZC De Wending

• KWO • BKA + radiatoren • 2 warmtepompen (LT en HT) • 2 gasketels (back-up, SWW) • Zonnecollectoren

Passieve koeling voldoende voor de koelvraag van rusthuizen?

• Issue: strengere comforteisen (problematisch in zomer?)

• Aan de hand van modelsimulatie Typegebouw rusthuis: “Ter Potterie”

Uitwijzen of de voorziene koelmachine nodig is om het benodigde comfort te garanderen

• Nadien uitgebreide monitoring (pilootproject)

29

29

WZC Ter Potterie

• BEO • BKA + radiatoren • 2 warmtepompen • 2 gasketels (back-up, SWW)

Overige onderzoeksvragen

Verbetering van de COP door een frequentiegestuurde debietregeling aan bronzijde? (Infrax Dilbeek)

Detailmonitoring van een BEO-veld (Ter Potterie) (zie figuur)

Studie naar de prestaties van een boorveld opgedeeld in verschillende zones en de effecten van grondwaterstroming

Validatie van het boorveld model

Prestaties van een MPC regelaar in de praktijk? (Hollandsch Huys) Vergelijking met traditionele regeling voor zowel verwarming- als koelseizoen

Inzetbaarheid van geothermie en thermische opslag bij renovatie? WTCB kantoor Limelette

Hoeve Oud-Heverlee

30

Gevalstudies

• Rendement van geothermische installaties in de praktijk K.A. Veurne, Infrax Dilbeek, WZC De Wending Turnhout

• Prestaties van een gasgestookte absorptiewarmtepomp, gekoppeld met een bron van energiepalen (Greenbridge)

• Passief kantoorgebouw (zero-energy) met betonkernactivering en BEO (Stebo)

Focus op verspreiding van onderzoeksresultaten www.smartgeotherm.be

31

Implementatie & Demonstratie

• Systemen uit onderzoeksvragen, indien theoretisch succesvol, demonstreren in praktijk

• Toepassing van lessen uit meetcampagne en model (op vlak van oa. regeling, dimensionering), met mogelijks bijkomende opvolging

• Implementatie en evaluatie van aangepaste regeling in de piloot- of demoprojecten

• Verspreiding van methodiek en resultaten naar de sector

32

Onderzoeksactiviteiten 1. Kennisopbouw & State-of-art

2. Praktijkonderzoek (energiepalen)

3. Modellering componenten

4. Globaal simulatiemodel (typegebouwen)

5. Validatie/verificatie

6. Intelligente regeling

7. Meetcampagne

8. Specifieke onderzoeksvragen

9. Implementatie & demonstratie

10. Screening- en dimensioneringstool

Co

mp

on

ent

Systee

m

An

alyse

Too

ls

33

Vragen?

34

: +32 14 33 59 48

@ : mathias.coomans@vito.be

: Boeretang 200, B-2400 Mol, Belgium