ONTWERP VAN HET WARMTENET VAN HET PROJECT TIVOLI GREEN CITY

Ir. Nejc BRELIH

Boydens Engineering

Seminarie Duurzaam Gebouw

MICRO-WARMTENETTEN

18 november 2016

UITDAGINGEN

2

DOELSTELLING(EN) VAN DE

PRESENTATIE

• Voorstellen van de kenmerken van het

stadsverwarmingsnet van het project Tivoli

Green City

• Toelichten van hoe een warmtenet in de EPB-

reglementering kadert

• Uiteenzetten wat de impact van het ontwerp

van een stadsverwarmingsnet op de EPB-

berekening is

3

PLAN VAN DE UITEENZETTING

I. Voorstelling van het project Tivoli Green City

II. Stadsverwarmingsnetten en EPB

III. Ontwerp en optimalisering van het net

4

I. VOORSTELLING VAN HET PROJECT

TIVOLI GREEN CITY

5

• Illustratie

I. VOORSTELLING VAN HET PROJECT

TIVOLI GREEN CITY

• Wedstrijd – programma en bestek

Programma

–5 percelen, 11 gebouwen + 2 optioneel

–397 woningen

–2 kinderdagverblijven

–7 handelsruimten

Bestek

–Alle EPB-eenheden moeten passief zijn

–35 % van de woningen moet van het nulenergietype zijn

–Gebruik van een warmtenet

6

I. VOORSTELLING VAN HET PROJECT

TIVOLI GREEN CITY

7

• Situatieplan

I. VOORSTELLING VAN HET PROJECT

TIVOLI GREEN CITY

• Warmteproductie

Gecentraliseerde stookplaats

2 energievectoren

–gas

–biomassa

3 types generatoren

–warmtekrachtkoppeling op gas (2 x 100 kW)

–biomassaverwarmingsketel (1 x 250 kW)

–gasverwarmingsketels (3 x 487 kW)

Temperatuur

–vertrek: 80 °C

–retour: 60 °C (max.)

8

I. VOORSTELLING VAN HET PROJECT

TIVOLI GREEN CITY

• Warmtenet

9

DN 50 DN 65 DN 80 DN 100 DN 125 TOTAAL

Lengte [m] 40 90 260 60 130 580

Thermische

isolatie [cm] 15 15 15 15 15 -

Leidingen

- plaatsing: 2 buizen in

sleuf

- diepte: 60 cm

Onderstations

Stook-

plaats

I. VOORSTELLING VAN HET PROJECT

TIVOLI GREEN CITY

• Onderstations – principeschema

10

MJ

t

PRIMAIRE SECONDAIRE

circulateur

ballon tampon

échageur à chaleurcalorimètre

vanne de régulation

régulateur de pression différentielle

capteur de

température

I. VOORSTELLING VAN HET PROJECT

TIVOLI GREEN CITY

• Secundaire systemen

Gecombineerde verdeellus (combilus)

Onderstations in de appartementen

11

platenwarmtewisselaar

buffervat

II. STADSVERWARMINGSNETTEN EN EPB

• Wetgevend kader

Geen enkele goedgekeurde berekeningsmethode

Aanvraag tot gelijkstelling vereist

Vlaanderen:

–Goedkeuringsleidraad externe warmtelevering

–Rekenblad externe warmtelevering

Wallonië en BHG: aanvaarden de Vlaamse

berekeningsmethode

12

II. STADSVERWARMINGSNETTEN EN EPB

• Te volgen procedure

(Geïntegreerde) haalbaarheidsstudie – indien van

toepassing

Aanvraag tot gelijkstelling voor een alternatieve

berekeningsmethode

Rekenblad VEA + invoer in de EPB-software

13

II. STADSVERWARMINGSNETTEN EN EPB

• Vereenvoudigd schema EPB-berekening

14

Netto-behoeften

SWW + verwarm.

Oververh.

η syst.

Netto-behoeften

SWW + verwarm.

η prod.

energieverbruik voor: SWW + verwarming

koeling hulpapparatuur

E

Kenmerkend PE-verbruik

Netto-behoeften

koeling

energieproductie door: WKK

fotovolt. zonne-energie

η syst.

η prod.

Equiva-lente

PE-factor

Referentiewaarde

II. STADSVERWARMINGSNETTEN EN EPB

• Equivalente PE-factor

De factor moet zo laag mogelijk zijn

Beperkt tot min. 0,7

Standaard: 2,0

Vereenvoudigde vergelijking:

15

𝑓𝑝,𝑑ℎ =é𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑜𝑚𝑚é𝑒

é𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑖𝑡𝑒 𝑝𝑎𝑟 𝑔é𝑛é𝑟𝑎𝑡𝑒𝑢𝑟𝑠

a: hulpapparatuur (pompen)

rendement

distributieverliezen + behoeften SWW + verwarming enz.

e: PE-factor

𝑓𝑝,𝑑ℎ~𝑎 + 𝑒 ∙ 𝜂 ∙ 𝑔

𝑔≡

𝑎

𝑔+ 𝑒 ∙ 𝜂

g: generatoren

III. ONTWERP EN OPTIMALISERING

VAN HET NET

16

III. ONTWERP EN OPTIMALISERING

VAN HET NET

• Doordachte keuze van vermogen generatoren

17

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Pu

issa

nce

(kW

)

8.760 h

gas

biomassa

WKK 2 WKK 1 gas

III. ONTWERP EN OPTIMALISERING

VAN HET NET

• Geen overdimensionering van WKK-installatie

18

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

f hea

t [-

]

Verhouding gemiddeld jaarlijks vereist vermogen βgen

Aandeel van de behoefte ondersteund door de WKK

0,14

0,55

III. ONTWERP EN OPTIMALISERING

VAN HET NET

• De weerstanden (isolatie + omgeving) moeten

zo hoog mogelijk zijn

19

𝑅′𝑙,𝑗 =𝑓𝑥,𝑗

2𝜋𝜆𝑖𝑛𝑠𝑢𝑙,𝑗ln

𝐷𝑒,𝑗

𝐷𝑖,𝑗

𝑅𝑙,𝑗 = 𝑅′𝑙,𝑗 + 𝑅𝐸

𝑅𝐸 =1

2𝜋𝜆𝐸𝑎𝑟𝑐𝑜𝑠ℎ

2𝐻𝐸,𝑗

𝐷𝑒,𝑗

weerstand grond

totale weerstand 𝑅𝑙,𝑗

𝑅′𝑙,𝑗 weerstand thermische isolatie

𝑅𝐸

𝑓𝑥,𝑗 plaatsingsfactor

𝐻𝐸,𝑗 plaatsingsdiepte

𝐷𝑒,𝑗 buitendiameter (therm. isolatie)

𝐷𝑖,𝑗 binnendiameter (therm. isolatie)

𝜆𝐸 therm. toestand omgeving

𝜆𝑖𝑛𝑠𝑢𝑙,𝑗 therm. toestand isolatie

III. ONTWERP EN OPTIMALISERING

VAN HET NET

• Plaatsing van de leidingen in sleuf,

ondergronds

20

𝑅′𝑙,𝑗 =𝑓𝑥,𝑗

2𝜋𝜆𝑖𝑛𝑠𝑢𝑙,𝑗ln

𝐷𝑒,𝑗

𝐷𝑖,𝑗

III. ONTWERP EN OPTIMALISERING

VAN HET NET

• Rechtstreekse impact van de diameter op de

verliezen

21

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Wee

rsta

nd

[m

K/W

]

Ver

lieze

n [

W/m

K]

Dikte therm. isolatie [cm]

Thermische weerstand isolatie (DN 125 - 1 m)

Pertes Résistance - totale Resistance - calorifuge

III. ONTWERP EN OPTIMALISERING

VAN HET NET

• Beperkte impact van de plaatsingsdiepte

22

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Wee

rsta

nd

[m

K/W

]

Plaatsingsdiepte

Thermische weerstand plaatsingsdiepte (DN 125 + 7 cm PUR)

Resistance - totale Résistance - terre

III. ONTWERP EN OPTIMALISERING

VAN HET NET

• Bepaling van optimale nominale diameter

23

0

1

2

3

4

5

0

20

40

60

80

100

120

140

DN 65 DN 80 DN 100 DN 125 DN 150

Max

.sn

elh

eid

leid

inge

n [

m/s

]

Ver

bru

ik P

E [M

Wh

/a]

Nominale diameter

Optimalisering van diameter voor P = 1,4 MW, dT=20 K, 15 cm isolatie

Déperditions Circulateur Total Vitesse Vitesse max.

WAT MOET U ONTHOUDEN VAN DEZE

UITEENZETTING?

• Indienen van aanvraag tot gelijkstelling bij de

bevoegde overheidsinstanties (BIM, VEA, énergie

wallonie)

• Selecteren van het vermogen van de verschillende

generatoren rekening houdend met hun bedrijfstijd

• De WKK-installatie niet overdimensioneren

• Vanaf de ontwerpfase de kenmerken van het net

(lengte, tracé) in acht nemen

• De dikte van de thermische isolatie optimaliseren 24

TOOLS, WEBSITES, BRONNEN:

• VEA – Externe warmtelevering http://www.energiesparen.be/epb/externewarmte Goedkeuringsleidraad externe warmtelevering 2.0

Rekenblad externe warmtelevering versie 2.0 – mei 2015

• LE GUIDE PEB 2015

11.5 – Encodage d’une fourniture externe de chaleur

(invoeren van externe warmtelevering) http://www.leguidepeb.be/index.php/11-systemes-recast

25

CONTACT

Ir. Nejc BRELIH

Knowledge Manager

Boydens Engineering

www.boydens.be

: +32 (0) 468 11 58

E-mail: nejcbh@boydens.be