Opleiding duurzaam gebouw : Passief en (zeer) lage energie ...

OPLEIDINGDUURZAAM GEBOUW:

PASSIEF EN (ZEER)

LAGE ENERGIE

LENTE 2016

Dag 3.2

Systemen - Theoretische begrippen

Verwarming & SWW

Thomas LECLERCQMATRIciel sa

Op basis van de presentatie van MK engineering www.matriciel.be

OPLEIDING "DUURZAAM GEBOUW: PASSIEF EN (ZEER) LAGE ENERGIE" - BIM – lente 2016

DOELSTELLING(EN) VAN DE PRESENTATIE

● De warmtebehoeften voor de verwarming en het sanitaire warme

water identificeren

● De impact van de keuze van het warmteproductiesysteem op de

certificatiecriteria (d.w.z. de primaire energie) ramen

● De uitdagingen van de systemen voor de verdeling en de afgifte

van de warmte integreren

● Rekening houden met de impact van het SWW-verbruik

2


INHOUDSOPGAVE

INLEIDING

VERWARMING

SANITAIR WARM WATER (SWW)

3


● Voorbeeld voor residentiële gebouwen (100 m² passief):

N Verwarmingsbehoeften: alleen tijdens de koudste maanden …

N SWW-behoeften: het hele jaar door!

INLEIDING – HET VOORKOMEN VAN DE BEHOEFTEN4

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre

[kWh/mois]

Besoin de chauffage Besoin en ECS

[kWh/maand]

SWW-behoeftenVerwarmingsbehoeften

Januari Februari Maart April Mei Juni Juli

September NovemberDecemberAugustus Oktober


INLEIDING – RELATIEF VERMOGEN5

● Voorbeeld voor residentiële gebouwen (100 m² referentie-energieoppervlakte passief):

N Verwarmingsvermogen:

• Passief: 1 tot 3 kW (± 10 tot 30 W/m²)

• ZLE: 2 tot 4 kW (± 20 tot 40 W/m²)

• EPB: 4 tot 6 kW (± 40 tot 60 W/m²)

• Bestaand: 8 tot 15 kW (± 80 tot 150 W/m²)

N SWW-vermogen:

• Ogenblikkelijk: 24 kW!!!

• Accumulatie: 4 tot 24 kW, volgens

∙ de inhoud van het opslagreservoir

∙ de eventuele centralisering bij collectieve

huisvesting (uitzettingseffect)

Bron: Energie +V

erm

ogen

in k

W

Volume in liter


INLEIDING – WERKINGSTEMPERATUUR

● Verwarming: belang van lagetemperatuurwerking

N Komt het rendement ten goede

N Werking met glijdende verwarmingscurve

● SWW: noodzaak met hoge temperatuur te werken

N Aftaptemperatuur van het SWW = +/- 45 °C

N Maar bestrijding van legionellose (zie verderop)

verwarming tot 60 - 70 °C en verdeling bij 60 °C

6

Bron : Energie +

Buitentemperatuur

Tem

pe

ratu

ur

van

ve

rwar

min

gsw

ate

r


INLEIDING – RELATIEVE ENERGIE

● Residentieel:

N EPB-oplossing: de verwarmingsbehoeften overheersen

N Passiefoplossing: zonder specifieke maatregelen zijn het

de SWW-behoeften die overheersen

7

Bron : Matrciel

EPB [kWh/jaar.m²] Passief [kWh/jaar.m²]

Verwarming Verwarming

SWW SWW


INLEIDING – CONCLUSIE8

Verwarming en SWW bij ZLE en passief:

1. Grote verschillen met betrekking tot:

• het voorkomen van de behoeften

• de vereiste relatieve vermogens

• de werkingstemperatuur

2. Verdeling van de energiebehoeften (verwarming en SWW)

verschilt sterk t.o.v. de verdeling bij traditionele ontwerpen

Bij het analyseren van de keuze van een

warmteproductiesysteem moet rekening worden gehouden

met deze specifieke kenmerken


INLEIDING – VRAGEN/ ANTWOORDEN / DEBATTEN9

?


INHOUDSOPGAVE

INLEIDING

VERWARMING


10


VERWARMING

INLEIDING

Van nettobehoeften naar primaire energie

Verliezen

Warmtebehoeften

Praktische oefening

PRODUCTIE

VERDELING

AFGIFTE

REGELING

PRIMAIRE ENERGIE

11


VERWARMING – INLEIDING – Nettobehoeften naar primaire energie12

Bron : formation PEB Wallonie

Bron: Guide PEB RW 3.2

12

3

45

6

7

10

11

12

13

14

1. Transmissieverliezen

2. Verliezen door opzettelijke ventilatie

3. Verliezen door in-/exfiltratie

4. Totale verliezen van de gebouwschil

5. Toevoer door zoninstraling

6. Interne warmtetoevoer

7. Netto-energiebehoeften voor de verwarming

10. Eventuele thermische zonne-energie

8. Verliezen van het systeem

12. Eindverbruik voor de verwarming

13. Omzettingsverliezen

14. Primaire-energieverbruik voor de verwarming

+

+=

-

-=

-

+

=

+

=

9. Bruto-energiebehoeften voor de verwarming=

11. Productieverliezen+

8

9

Opleiding Systemen:

Verwarming & SWW


VERWARMING – INLEIDING – Verliezen13

● Verwarmingsvermogen: op basis van de berekening van de

genormaliseerde verliezen

N NBN B 62-003 & NBN EN 12831

Opgelet EPB: berekeningen voorleggen!

N Volgens PHPP? NEE!

niet genormaliseerd, een enkele zone, zonder

herinschakeling, rekening houden met de externe toevoer, enz.

indicatieve waarde

● Orde van grootte:

N 2008 EPB-gebouw: van 60 tot 80 W/m²

N ZLE-gebouw: van 20 tot 40 W/m²

N Passiefgebouw: van 10 tot 30 W/m²


VERWARMING – INLEIDING – Warmtebehoeften

● Warmtebehoeften

N Berekening volgens

PHPP

● Orde van grootte:

N 2008 EPB-gebouw: ± 75 … 60 kWh/jaar.m²

N ZLE-gebouw: max. 30 kWh/jaar.m²

N Passiefgebouw: max. 15 kWh/jaar.m²

14

Bron: PMP

Verwarming

Elektriciteit

Ventilatie

Sanitair warm water

Passiefgebouw


VERWARMING – INLEIDING – Praktische oefening15

● Becommentarieerde oefening: vereenvoudigde berekening van de

verliezen van een lokaal (type slaapkamer) volgens de NBN EN

12831

● Becommentarieerde vergelijkende analyse met PHPP-resultaat:

N Verliesvermogens

N Warmtebehoeften

● Collectieve-huisvestingsproject in Brussel – woning nr. 4

N Woonoppervlakte: 128 m²

N NVB: 13 kWh/jaar.m²

169



● Berekening van de verliezen van een lokaal volgens de NBN EN 12831

N Verliezen: 312 W, d.w.z. 35,5 W/m²

N Totaal vermogen woning: 4.685 W

LOCAL PAROIS DÉPERDITIVES LONG LARG S NETTE U fact fk Q t (W)

Chambre 1Fenêtre- passive provisoire Liv (apparts+port) 2,7 0,85 1,00 64

Mur EXT- Mext-01-faç enduit 6,2 0,15 1,00 26

Toit EXT- T-01 (toit princip +7) 10,5 0,053 1,00 16

Plancher c/ PARTIE adjac du même BÂT - PL-02 10,5 0,83 0,30 73

total Qt T°int 20 T°ext -8 179

Pulsion air hygiénique Q Puls T°int T° pul Qv (W)

0,34 x Qp x (T°int-T°pul) 35 20 17,2 33

Alim avec air transféré Q Alim T T°int T° tran Qv (W)

0,34 x Qt x (T°int-T°pul) 0 20 20 0

Surface nette local = 8,8 m²

Hauteur nette local = 2,5 m n50= 0,6

Ouvertures exposées= Une ouvert e= 0,01 e= 1,2

Infiltration non contrôlée Volume T°int T° ext Qv (W)

0,34 x (2 x V x n50 x e x e ) x (T°int-T°ext) 22 20 -8 3

Correction temp du local normale fDT= 1

Facteur de relance fRH= 11 (W/m²) (W)

DEPERDITIONS TOTALES = (Qt + Qv) x fDT + A x fRH 35,5 312

DEPERDITIONS TOTALES : 36,26 W/m² 129 m² 4.685




N Weersomstandigheden: 2 situaties bij -3 °C of 0 °C

Conception passive

P U I S S A N C E D E C H A U F F A G E

Projet: Liv_Logement 04 Type de bâtiment/usage: xxx

Localisation: xxx Surface de référence énergétique ARE: 127,8 m²Température

intérieure:20

Climat (puissance de chauffage): B - Brussels IWEC

Température de calcul Rayonnement: nord est sud ouest horizontal

Conditions météo 1: -3,1 °C 15 25 90 40 50 W/m²

Conditions météo 2: 0,0 °C 5 5 5 5 10 W/m²

Température du sol pour le calcul 9,6 °C Surface Valeur U Facteur Diff. de .temp. 1 Diff. de temp. 2 PT 1 PT 2

Parois du bâtiment Zone de température m² W/(m²K)toujours 1

(sauf "X")K K W W

1. Paroi en contact avec l'air extérieurA 73,2 * 0,153 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 259 ou 224

2. Paroi en contact avec le solB * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou

3. Toiture/plancher en contact avec l'air extérieurA 153,4 * 0,078 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 276 ou 239

4. Dalle sur sol B * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou

5. A * * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = ou

6. A * * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = ou

7. Parois avec "Hall-Escalier"X 19,0 * 0,586 * 0,19 * 23,1 ou 20,0 = 49 ou 42

8. Fenêtre A 31,4 * 0,816 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 592 ou 512

9. Porte extérieure A * * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = ou

10. Pont thermique ext. (long./m) A 60,8 * 0,077 * 1,00 * 23,1 ou 20,0 = 109 ou 94

11. Pont thermique péri. (long./m) P * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou

12. Pont thermique sol (long./m) B * * 1,00 * 10,4 ou 10,4 = ou

13. Haus/Wohnungstrennwand I 30,7 * 0,668 * 1,00 * 3,0 ou 3,0 = 61 ou 61

Puissance conductive PT –––––––––––––- –––––––––––-

Total = 1345 ou 1172




N Ventilatieverlies en totaal warmteverlies

SRE Hauteur sous plafond

Système de ventilation: m² m m³

Volume d'air effectif VL 127,8 * 2,50 = 320

hEWÜ 1 hEWÜ 2

Rendement de l'échangeur (hors géothermie): hWRG 76% Rendement de l'échangeur géothermique 0% Récup. de chaleur échangeur géotherm.: 0% ou 0%

nL,Rest (puissance de chauf.) nL,Anlage FWRG FWRG

1/h 1/h 1/h 1/h

Renouvellement d'air de référence nL 0,065 + 0,354 *(1- 0,76 ou 0,76 ) = 0,148 ou 0,148

Puissance aéraulique PL

VL nL nL cair Diff. de temp. 1 Diff. de temp. 2 PL 1 PL 2

m³ 1/h 1/h Wh/(m³K) K K W W

319,5 * 0,148 ou 0,148 * 0,33 * 23,1 ou 20,0 = 361 ou 312

PV 1 PV 2

Total puissance de chauffage PVW W

PT + PL = 1706 ou 1484




N Inachtneming van de interne en externe toevoerPT + PL = 1706 ou 1484

Orientation Surface

Facteur

solaire

(valeur g)

Facteur de réduction Rayonnement 1 Rayonnement 2 PS 1 PS 2

des surfaces m² (rayonnement perp.) (voir feuille "Fenêtre") W/m² W/m² W W

1. nord 14,9 * 0,6 * 0,5 * 21 ou 5 = 88 ou 21

2. est 16,5 * 0,6 * 0,5 * 60 ou 5 = 287 ou 24

3. sud 0,0 * 0,0 * 0,4 * 90 ou 5 = 0 ou 0

4. ouest 0,0 * 0,0 * 0,4 * 40 ou 5 = 0 ou 0

5. horizontal 0,0 * 0,0 * 0,4 * 50 ou 10 = 0 ou 0

Puissance des gains solaires PS Total = 374 ou 45

Puissance spécifique AEB PI 1 PI 2

Puissance des apports internes PI W/m² m² W W

1,6 * 128 = 204 ou 204

PG 1 PG 2

Apports de chaleur PGW W

PS + PI = 579 ou 250

PV - PG = 1128 ou 1234

Puissance de chauffage PH = 1234 W




N Validatie van de mogelijkheid te verwarmen via de ventilatie

● Conclusies:

N NBN is ‘genormaliseerd’

• Ongunstige configuratie met herinschakelfactoren enz.

Hoog verwarmingsvermogen

• Niet mogelijk te verwarmen via de ventilatie

N PHPP:

• Gunstige hypothese

Laag vermogen

• Mogelijk te verwarmen via de ventilatie

Puissance de chauffage spécifique à la surface habitable PH / AEB = 9,7 W/m²

Saisie de la température maximale d'air neuf 52 °C °C °C

Température maximale d'air neuf Jzu,Max 52 °C Température d'air neuf sans post chauffe Jzu,Min 14,6 15,3

Comparaison: puis. max. de chauf., qui peut être véhiculée par l'air neuf PZuluft;Max = 1371 W spécifique: 10,7 W/m²

(oui / non)

Possibilité de chauffer via l'air neuf ? oui


VERWARMING – INLEIDING21

Bron: Energie +


VERWARMING

INLEIDING

PRODUCTIE

Factor voor omzetting in primaire energie

Elektriciteit (Joule-effect)

Verwarmingsketels op gas/stookolie

Biomassaverbranding

Warmtepomp

Geïntegreerd multifunctioneel systeem

Warmtekrachtkoppeling (gecombineerde productie van warmte

en elektriciteit)

VERDELING

AFGIFTE

REGELING

PRIMAIRE ENERGIE

22


VERWARMING – PRODUCTIE – Omzetting in primaire energie

● Noodzaak de verschillende energiebronnen op voet van

gelijkheid te plaatsen

N Inachtneming van alle transformaties vereist vóór levering aan

de eindgebruiker

N Identieke waarden voor EPB en PHPP maar verschillend in

Brussels Hoofdstedelijk Gewest en Waals Gewest

23

Energievector Pf g CO2

/kWh *

€

/kWh

Fossiele

brandstoffen1,00 217 - 306 0,06

Elektriciteit 2,50 395 0,17

Elektriciteit via WKK -2,50 -395 variabel

Biomassa 0,32 ?? 0,05

* Bron: BS


● Werkingsprincipe

N Door elektriciteit door een zuivere weerstand te laten vloeien

N wordt er warmte gegenereerd

● Energieparameters

N Rendement 100 %

N MAAR primaire-energiefactor

2,5!

● Specifieke kenmerken:

N Lage investeringskosten

N Geringe plaatsruimte

N Vereenvoudigde regeling

● Type uitrusting: zie hoofdstuk “Afgifte”

VERWARMING – PRODUCTIE – Elektriciteit (Joule-effect)24

Bron: MK Engineering


VERWARMING - PRODUCTIE - Verwarmingsketel op gas/stookolie


N Verbranding (gas / stookolie) en warmte-uitwisseling met een

warmtegeleidende vloeistof (water)


N Vrij hoog rendement (condensatie mogelijk)• η van 95 % tot 103 %• Impact op het eindverbruik

N Gunstige factor voor omzetting in primaire energie (=1)

N Hoge reactiviteit (reactietijd)

N Verliezen:

• door de rookgassen

• naar de omgeving

• bij uitschakeling

• bij opstarten

• …

25


VERWARMING - PRODUCTIE - Verwarmingsketel op gas/stookolie

● Type uitrusting:

N Atmosferische ketel / ketel met ventilatorbrander

N Hoge temperatuur / LT / Condensatie

N Op sokkel / wandmontage

N Modulerend / trapsgewijs / alles of niets

N Brandstoffen: gas en stookolie

• Afhankelijk van wat ter plaatse

beschikbaar is

• Bij gas (Brussel!) aanmoedigen

∙ Rendement

∙ Emissie van verontreinigende stoffen

● Specifieke kenmerken

N Beperkte investeringskosten die onder controle blijven

N Technische eenvoud en kennis van de markt

N Klein en modulerend vermogen

26

Bron: Viessmann Bron: Bulex


VERWARMING – PRODUCTIE – Biomassaverbranding

● Werkingsprincipe:

N Verbranding van brandhoutblokken/houtplakjes/pellets (productieresten)

● Type uitrusting

N Hout-/pelletkachel

N Hout-/pelletverwarmingsketel

• Bestaat in condenserende uitvoering

N Open haarden en cassettes


N Gunstige primaire-energiefactor 0,32


N Hoge investeringskosten

N Groot vermogenbereik (24 tot >> kW)

N Veel onderhoud (asbak, enz.)

N Opslagruimte nodig voor brandstof

• +/- 1,5 m³/jaar voor opp. van 100 m² (VW & SWW)

27

Bron : Ökofen

Afb. 16: Automatische pelletketel1: pelletopslagsilo, 2: brandstofextractieschroef, 3: brandbeveiligingssysteem, 4: ventilator voor primaire en secundaire lucht, 5: asbak, 6: brander, 7: verwarming van het water door

rookbuizen – automatisch systeem voor reiniging van de buizen (bron: Ökofen 2004)


Dynamische warmtewisselaar

VERWARMING – PRODUCTIE – Warmtepomp (WP)


N Omgekeerde koelkast!

● Type warmtepomp

N Lucht / lucht

N Lucht / water

N Water / water

28

Bron : Energie +

Bron : EF4

Statische warmtewisselaar

Grondwater

OppervlaktewaterHorizontale captatie

Verticale captatie

Aerothermische WP Hydrothermische WPGeothermische WP

Compressor

Condensor

Verdamper

Expansieklep


VERWARMING – PRODUCTIE – Warmtepomp

● Energievoordeel

N Potentieel hoge energie-efficiëntie

Volgens type bron: lucht / water / grond (geothermie)

N Elektriciteitsverbruik (geen gas e.d. vereist)

N Eventueel omkeerbaar (koeling voor niet-

residentiële gebouwen)

N Weinig warmte beschikbaar bij stevige koude bij gebruik van

lucht-WP en sterk verlaagd rendement!

daartegenover bij passief behoeften vooral bij

stevige koude … een aanvullend systeem


N Volledig vermogenbereik beschikbaar

N Lagetemperatuurwerking

• ! Sanitair warm water!

• ! Type afgiftelichaam (zie verderop)

N Voor zeer klein vermogen (passief), bestaat met hervalorisatie

van de afgevoerde lucht als koudebron

29

Bron : Energie +

Watertemp.(35°C)

Watertemp.(45°C)

Temp. glycolwater (°C)

CO

P

Dimensionerings-temperatuur

Verwarmings-grens

Basisvermogen

Ketel

Bivalentie-temperatuur

Warmtepomp

Dagen

Bu

ite

nte

mp

erat

uu

r(°

C)


VERWARMING – PRODUCTIE – Geïntegreerd multifunctioneel systeem30


N Eén uitrusting met:

• ventilatie met dubbele stroom, met warmteterugwinning

• geïntegreerde warmtepomp voor de verwarming van de

ventilatielucht

• zonneboiler voor SWW

Bron: GENVEX


VERWARMING – PRODUCTIE – Geïntegreerd multifunctioneel systeem31

● Energievoordeel

N Verwarming door WP maar kleine COP (rendement) (geïntegreerde

elektrische aanvulling)

N 1 enkele energievector (elektriciteit)


N Geïndividualiseerd systeem

N Vereenvoudiging van de installatie (alles in 1) en plaatswinst

N Vereenvoudiging van de regeling

N Invoer in het PHPP mogelijk indien gecertificeerd

N Zeer klein verwarmingsvermogen

N Hoge investeringskosten

N Elektrische aanvulling vereist

N Er bestaan verscheidene varianten van het ‘combi’systeem, tot een

systeem met geïntegreerde microverwarmingsketel


VERWARMING – PRODUCTIE – Warmtekrachtkoppeling


N Gecombineerde productie van warmte en elektriciteit

N Verbrandingsmotor (gas, stookolie, biomassa,…)

• Type ‘stroomaggregaat’

• Aandrijving van een alternator (elektriciteit)

N Warmteterugwinning

32

Bron: ICEDD

Koelwater

Warmtewisselaar

Water

Uitlaatgassen

Alternator

Brandstof

Motor op gasof diesel

Restwarmteketel

Rookgasafvoer

Stoom- en/of warmwater-verbruik



N Beter globaal rendement ‘warmte en elektriciteit’.

N Warmteproductie met hoge temperatuur

N Kan onmogelijk 100 % van de behoefte dekken

Vereist een aanvullend systeem / hulpsysteem

N Primaire-energiefactor van de geproduceerde elektriciteit: -2,5

VERWARMING – PRODUCTIE – Warmtekrachtkoppeling33

Bron: ICEDD


VERWARMING – PRODUCTIE – Warmtekrachtkoppeling


N Zware investering – dure engineering

N Elektrische aansluiting en complexe regeling

N Vereist een constante baseload

vanwaar warmteopslagsysteem (WW-reservoir)

N Bestaat in een breed vermogenbereik

● Trend:

N In ontwikkeling: micro- of nanowarmtekrachtkoppeling

N Stirlingmotor

● Aanvullende info: http://www.icedd.be/cogencdrom/

34

Bron : ICEDD Bron : WhisperGen

http://www.icedd.be/cogencdrom/


VERWARMING – PRODUCTIE – Synthese35

● Elektriciteitsvector: te beperken … als aanvulling!

● Gas: zeer goed compromis in Brussel.

● Hout: plaatsruimte / kosten / onderhoud / PE / emissies …

● WP: !!! Rendement bij grote koude in geval van WP van het type

lucht-lucht

● Geïntegreerd multifunctioneel: markt die momenteel nog niet erg

ontwikkeld is

● Warmtekrachtkoppeling: voor de grote systemen en grote

baseload

● Gedetailleerde PHPP-gegevensinvoer te voorzien


VERWARMING

INLEIDING

PRODUCTIE

VERDELING

Warmtegeleidende vloeistof

Warmteverliezen

Indeling in zones

Hulpelektriciteit

AFGIFTE

REGELING

PRIMAIRE ENERGIE

36


VERWARMING – VERDELING – Warmtegeleidende vloeistof

● Lucht versus water: warmtetransportcapaciteit

N Rekening houden met:

• de thermische capaciteit van de warmtegeleidende vloeistof

• het energieverbruik voor de verdeling (pomp/ventilator)

N Energieverbruik lager voor water

● Voorbeeld:

N Verwarming van 100 m² passief (inclusief herinschakeling en zonder

warmtetoevoer)

+/- 3.000 W (NBN ≠ PHPP)

N Ventilatie overeenkomstig NBN D 50-001 van 250 m³/uur

N Transportcapaciteit van de lucht bij pulsie van 40 °C (max.):

250 [m³/uur] / 3600 [s/uur] x 1,16 [kg/m³] x 1 [kJ/kg] x (40-20) [K°]

= 1.600 W

N De ventilatie kan de verliezen niet voor 100 % compenseren

(volgens NBN, inclusief herinschakeling en zonder warmtetoevoer)

N Intermitterende ventilatie is niet meer mogelijk.

N Relevantie van aanvullende verwarmingslichamen.

37


VERWARMING – VERDELING – Thermische verliezen

● Verdeling van de warmte = lijnverliezen volgens:

N temperatuurverschil tussen vloeistof en omgeving

N inclusief voor de warmte via de lucht!

N dikte & prestatie van de thermische isolatie

Herinnering = EPB-verplichting!!!

● Orde van grootte

1 meter DN 20 WW van 50 °C in een omgeving met

een temperatuur van 10 °C: 3500 h/jaar

∙ zonder isolatie = 120 kWh/jaar = 8,0 m² passief!

∙ 30 mm SW (EPB) =28 kWh/jaar = 1,9 m² passief

∙ 60 mm SW = 20 kWh/jaar = 1,3 m² passief

● Rekening mee houden in het PHPP!

N De verdelingsverliezen leiden tot een stijging van het

bruto-energieverbruik

38

Bron : fotos MK Engineering


VERWARMING – VERDELING – Indeling in zones

● Een enkele zone / meerdere zones?

● EPB-reglementering:

N Residentieel: 1 eenheid = 1 zone

N Tertiair: max. 1.250 m²/zone en 1 verdieping/zone

N Elke zone is onafhankelijk

● Volgens

N oriëntatie (externe lasten)

N bestemming en gebruik (interne lasten)

N gebruiksschema

N energieboekhouding

● PHPP = een enkele zone! maar,

N residentieel: living (21 °C), kamer (18 °C), badkamer (24 °C) enz.

N tertiair: kantoren, circulatieruimten, archieven,

leslokalen, sanitaire kern, enz. …

39


VERWARMING – VERDELING – Hulpelektriciteit

● Hulpelektriciteit:

N Circulator (verwarming met water)

N Ventilator (verwarming met lucht)

circulatie van de warmtegeleidende

vloeistof

● Verbruiksbron:

N Drukverliezen (weerstand) te wijten aan

• leidingen

• bijzonderheden (regelorganen, controleorganen en toebehoren)

● Rekening mee houden in het PHPP!

N Impact op het hulpenergieverbruik

40

Bron: Energie +

Bron: Grundfoss

Karakteristieke curvevan de kring

Karakteristieke curvevan de circulator

Werkingspunt

Man

om

etri

sch

eh

oo

gte

Geleverd debiet


VERWARMING – VERDELING – Synthese41

● Water: 1e energietransportvector

● Lucht: OK voor secundaire vector als aanvulling voorzien is

● Thermische isolatie: een MUST!

● Indeling in zones: vroeg te integreren...

● Verbruik van de hulpapparatuur: niet te verwaarlozen parameters


VERWARMING

INLEIDING

PRODUCTIE

VERDELING

AFGIFTE

Inleiding

Radiators en convectors met warm water

Vloerverwarming

Elektrische radiators (convectie en straling)

Luchtverwarming

REGELING

PRIMAIRE ENERGIE

42


VERWARMING – AFGIFTE

● Verdeling van de toevoer om de verliezen te bestrijden:

N Passief en ZLE: vrij kleine rol van het verwarmingssysteem

N Snelle reactie op vraag noodzakelijk

• Interne toevoer

• Externe toevoer

systeem met hoge reactiviteit (geringe inertie)

43

Bron : Matriciel

Bron: Matriciel

Verdeling van de toevoer vereist om de verliezen te bestrijden (15 kWh/m²/jaar)

Verdeling van de toevoer vereist om de verliezen te bestrijden (60 kWh/m²/jaar)

Sterke inertie

Zonnewinst

Interne winst

Verwarming

Interne winst

Zonnewinst

Geringe inertie

Verwarming



● Vereist afgiftevermogen

N 10 tot 30 W/m² = zeer klein vermogen

● Inplanting

N Geen ‘koude wanden’ meer niet langer absoluut

noodzakelijk de verwarmingslichamen ‘onder het

venster’ te plaatsen

● Convectie en straling

● PHPP: houdt geen rekening met het afgiftesysteem

44

Verwarming en comfort

VloerverwarmingIdeale theoretische curve 1 – Elektrische convectoren

2 - Pulsielucht

Convectie Conductie



● Radiators – convectors

N Thermische uitwisseling door convectie en straling door de

doorstroming van warm water

N Makkelijke regeling (thermostaatkraan)

N Reactiviteit en thermische dynamiek (inertie)

● Vloerverwarming:

N Verdeling van een warme vloeistof (of elektrische weerstand in de

vloer) en warmteafgifte voornamelijk door straling.

N Mogelijkheid met zeer lage temperaturen te werken.

Warmtepomp, zonne-energie, condenserende

verwarmingsketel

N Zeer grote inertie …

niet erg aangepast als gebouw reactief is t.o.v. de variabele interne en

externe warmtetoevoer

N Zeer hoge investeringskosten

N Comfort? Afhankelijk van het regelingsresultaat.

45

Bron: Radson



● Elektrische verwarming:

N Elektrische batterij

N Straler

N Radiator

N Elektrische vloerverwarming

(gezondheid: magnetisch veld,…)

N Accumulatieverwarming (zeer

inertieel)

absoluut te vermijden!!!

46

500 tot 3.000 W

1.000 tot 3.000 W

150 W/m²

500 tot 2.000 W

Bron: diverse fabrikanten


VERWARMING – AFGIFTE– Synthese47

● Nastreven van reactiviteit (geringe inertie)

● Voordeel van de lage temperatuur om de productierendementen te

verhogen MAAR doet de reactiviteit dalen…

● Voordeel van samengestelde (gemengde) afgiftesystemen

● Niet in aanmerking genomen in het PHPP


VERWARMING

INLEIDING

PRODUCTIE

VERDELING

AFGIFTE

REGELING

PRIMAIRE ENERGIE

48


VERWARMING – REGELING

● Doelstelling:

N Comfortcontrole verzekeren

N Verbruik van de systemen optimaliseren

● Middelen:

N Door aanpassing van de omgevingstemperatuur (aan

tijdschema’s, gebruik, …)

N Via aanpassing van de werkingsvoorwaarden van de systemen

● Technieken:

N Grote verscheidenheid aan technieken, afhankelijk van de

systemen (productie, verdeling, afgifte, … )

N Creativiteit en originaliteit zijn mogelijk

N MAAR opgelet voor het gebruik door en het inzicht van de

eindgebruiker.

● PHPP: het afgiftesysteem wordt niet in aanmerking genomen

49


VERWARMING

INLEIDING

PRODUCTIE

VERDELING

AFGIFTE

REGELING

PRIMAIRE ENERGIE

50


VERWARMING – PRIMAIRE ENERGIE

● Omzettingstabel voor de omzetting in

primaire energie:

● Vergelijking van de

productietechnieken:

Nettobehoeften: 15 kWh

Verdelingsverliezen van het verwarmingsnet: 1,0 kWh

51

Energievector Pf

Fossiele brandstoffen 1,00

Elektriciteit 2,50

Elektr. via WKK -2,50

Biomassa 0,32

Systeem Brutobehoeften

[kWh]

Eindenergie

[kWh]

Kosten

[€/m²]

Primaire energie

[kWhp]

Alles elektrisch 15+ verlies = 15,0 15/100 % = 15,0 15 x 0,17 = 2,55 15 x 2,5 = 37,5

Gasverwarmings-

ketel15+ verlies = 16,0 16/95 % = 16,8 16,8 x 0,06 = 1,01 16,8 x 1 = 16,8

Warmtepomp 15+ verlies = 16,0 16/2,5 = 6,4 6,4 x 0,17 = 1,09 6,4 x 2,5 = 16,0

Biomassa 15+ verlies = 16,0 16/85 % = 18,8 18,8 x 0,05 = 0,94 18,8 x 0,32 = 6,2


VERWARMING – VRAGEN/ ANTWOORDEN / DEBATTEN52

?


INHOUDSOPGAVE

INLEIDING

VERWARMING


53



INLEIDING

Dimensioneringsmethode

Warmtebehoeften

Legionellose

MINIMALISERING VAN HET VERBRUIK

VERDELING

PRODUCTIE

PRIMAIRE ENERGIE

54


SWW – INLEIDING – Dimensioneringsmethode

● Normen:

N Pr NBN D 20-001 berekening in bewonerequivalenten

N Gelijkaardig aan DIN (Duitse industrienorm)

N Geeft toegang tot de dimensionering via informatie in de

catalogus van de fabrikanten

● Gebruikelijke methodes en tools

N Afhankelijk van het gebruik!

N Bij bestaand gebouw: opmetingen uitvoeren!

N Rekenbladen voorgesteld door diverse constructeurs

N Rekenbladen ‘Energieplus-lesite’ voor de evaluatie van het

verbruik

N Verbruiksprofielabacussen

55


SWW – INLEIDING – Warmteverbruik

● Analyse van de oorsprong van het warmteverbruik voor het SWW

N SWW-verbruik

N Opslag- en verdelingsverliezen

N Productieverliezen

56

Eindenergieverbruik

Nettobehoefte

Verdeling

Opslag

Productie

kWh

/m².

jaar

Gecentrali-seerd SWW-

systeem

IndividueelSWW-

systeem


SWW – INLEIDING – Legionellose

● Definitie

N De bacterie Legionella pneumophila is van nature aanwezig in

drinkwater maar in een geringe concentratie

● Ontwikkeling bij

N stagnerend water

N temperatuur rond de 37 °C

● Gevaar en contaminatie

N Contaminatie door het inademen van druppeltjes sterk geïnfecteerd water

N Oudere en gevoelige personen (longproblemen)

● Bestrijdingsmiddelen

N Stagnerend water beperken• SWW-lussen (geforceerde circulatie in gesloten lus in het gebouw bij hoge temperatuur)

• Dood leidingdeel vanaf de lus < 5 m of 3 liter

N Verdelingstemperatuur > 60 °C

N Ontsmetting (thermisch, chemisch, …)

57


SANITAIR WARM WATER

INLEIDING


VERDELING

PRODUCTIE

PRIMAIRE ENERGIE

58


SWW – MINIMALISERING VAN HET VERBRUIK

Minimalisering van het SWW-verbruik!

=

minimalisering van de energiebehoeften

● Voorbeeld

N 10 baden van 120 liter = 42 kWh = 2,8 m² passief!

N 10 douches van 30 liter = 10,5 kWh = 0,7 m² passief …

● Middelen:

N Gedrag en bewustmaking (facturering?)

N Ontwerp – voorbeeld: handwasbekken = SWW?

N Uitrustingen die weinig verbruiken:

kranen met laag verbruik, drukknop met vertraagde

werking, drukreductor, enz.

● PHPP: genormaliseerd verbruik

25 liter/(persoon.dag) van 60 °C• Stemt overeen met 36 l/pers.d van 45 °C

59

WAT 02

Druk [bar]

Deb

iet

= Q

[l/

min

uu

t]

Douchekop zonder begrenzingsinrichtingZuinige douchekop– stat. debietbegrenzerZuinige douchekop– dyn. debietbegrenzer


SANITAIR WARM WATER

INLEIDING


VERDELING

PRODUCTIE

PRIMAIRE ENERGIE

60


SWW – VERDELING – SWW-leidingen en -lussen61

● SWW-lus:

N Bestrijding van legionellose (60 °C, circulatie, …)

N Snel aftappen

• Bij grote afstand tot productiezone

• Bij centralisering

● Verdeling van de warmte = warmteverliezen zoals voor de

verwarming MAAR:

N werking bij hogere temperatuur

N langere werkingstijd (8.760 h/jaar?)

● Orde van grootte

1 meter DN 20 SWW van 60 °C in omgeving met een

temperatuur van 10 °C

8.760 h/jaar (lus):

∙ zonder isolatie = 370 kWh/jaar = 24,6 m² passief!

∙ 30 mm SW(EPB) = 87 kWh/jaar = 5,8 m² passief

∙ 60 mm SW = 63 kWh/jaar = 4,2 m² passief


SANITAIR WARM WATER

INLEIDING


VERDELING

PRODUCTIE

Productiewijze

Warmtebron

Primaire energie

PRIMAIRE ENERGIE

62


SWW – PRODUCTIE – Productiewijze

● Ogenblikkelijke productie

N Voordelen

• Geringe plaatsruimte

• Geringe vloerbelasting

• Geen opslagverliezen (bij geïsoleerde

warmtewisselaar!)

• Goede hygiënische prestaties

• Geringe investeringskosten

N Nadelen

• Overdimensionering van de warmtebron (24 kW/100 m² in plaats

van 4 kW bij voldoende reservoirinhoud)

• Risico van korte cycli

• Tijd voor terbeschikkingstelling van de warmte (overgangsregime bij

opstarten)

63

Bron: Energie +

Platenwarmtewisselaar KW


SWW – PRODUCTIE – Productiewijze

● Productie met (semi)accumulatie

N Voordelen

• Beperkt verwarmingsvermogen,

zachtere werking

• Mogelijke valorisatie van de

niet-gecontroleerde energietoevoer

(type zonne-energie)

• Onmiddellijke beschikbaarheid van SWW

N Nadelen

• Legionelloserisico

• Energieverlies bij opslag

• Hogere investeringskosten

• Plaatsruimte, vloerbelasting, …

64

Bron: Energie +

KW

KW


SWW – PRODUCTIE – Warmtebron

● Koppeling met het verwarmingssysteem

N Herinnering: hoge temperatuur vereist (legionellose, enz.)

N Gecombineerd met het verwarmingssysteem:

• Afhankelijk van het warmteproductiesysteem

• Retour met hoge temperatuur >< condensatie!

• Prioriteit aan sanitair warm water

N Onafhankelijk van het verwarmingssysteem:

• Specifieke systemen

∙ Boiler op gas, elektriciteit

∙ Ogenblikkelijk, met accumulatie

• Hulpsysteem: keukenspoelbak met boiler onder

spoelbak

voordelen: beperkte netlengte

beperkte wachttijd en beperkt verbruik

65

Bron : Bulex

Bron : Energie +

HT-retour

RadiatorkringenSWW-productie

LT-retour

KW

WW


Bron : Energie +

SWW – PRODUCTIE – Thermische zonnepanelen


N Valorisatie van de zonne-energietoevoer voor de verwarming

van een vloeistof

● Types systemen

N Vlakke panelen/vacuüm zonnecollectoren

N Opslagreservoir

66

Bron: Energie +

ENE08

Bron: foto’s MK Engineering

Sanitair en verwarmingswatermet hoge temp.Klimaatregeling op zonne-energieIndustrieel proces

Sanitair en verwarmingswater

Zwembadverwarming

Re

nd

em

ent

Zonnecollectoren

Opslagreservoir

RegelingVerwarmings-ketel

Sanitairwarm water

Vacuüm collector met absorber op glas

KW

Vacuüm collector met absorber op koper

Niet-beglaasde vlakke collectorBeglaasde vlakke collector


SWW – PRODUCTIE – Thermische zonnepanelen


N Beschikbaarheid van de warmte in de winter

N Dalend rendement naarmate de buitentemperatuur daalt

● Dimensionering

N Studie van de

technisch-

economische haal-

baarheid

N Zonnefractie

= +/- 40%


N Hoge investerings-

kosten

N Gewestelijke premies beschikbaar

67

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Janvier Février Mars Avril Mai Juin Juillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre

Fra

cti

on

so

lair

e [

-]

Ra

yo

nn

em

en

t s

ola

ire

, p

uis

sa

nc

e d

e c

ha

leu

r

pro

du

cti

on

EC

S,

co

uve

rtu

re s

ola

ire

de

la

p

uis

sa

nc

e [

kW

h/(

m²M

ois

)]

Couverture solaire mensuelle (chaleur) Total puissance chaleur mensuelle production ECS

Rayonnement sur surface de capteur inclinée Couverture solaire mensuelle (%)

Zon

ne

frac

tie

Straling op schuin collectoroppervlak

Maandelijkse zonnedekking (warmte)

Zon

ne

stra

ling,

war

mte

verm

oge

nSW

W-

pro

du

ctie

, zo

nn

ed

ekki

ng

van

he

tve

rmo

gen

[kW

h/(

m²M

aan

d]

Januari Februari Maart April Mei Juni Juli Augustus September November DecemberOktober

Maandelijkse zonnedekking (%)

Tot. maandelijks warmtevermogenSWW-productie


SANITAIR WARM WATER

INLEIDING


VERDELING

PRODUCTIE

PRIMAIRE ENERGIE

68


SWW – PRIMAIRE ENERGIE

● Vergelijking van de productietechnieken:

N Appartement 80 m² 2,33 personen

Nettobehoeften = 14,9 kWh/jaar.m²

N Bij gecentraliseerde productie

opslag + verdeling = 9,9 kWh/jaar.m²

69

Systeem Brutobehoeften

[kWh]

Eindenergie

[kWh]

Kosten

[€/m²]

Primaire energie

[kWhp]

Alles elektrisch 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/100% = 24,8 24,8 x 0,17 = 4,22 24,8 x 2,5 = 62,0

Thermische zonnepanelen

+ elektriciteit

(14,9 + 9,9) x

60% = 14,914,9/100% = 14,9 14,9 x 0,17 = 2,53 14,9 x 2,5 = 37,3

Warmtepomp 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/2,0 = 12,4 12,4 x 0,17 = 2,11 12,4 x 2,5 = 31,0

Gasverwarmingsketel 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/85% = 29,2 29,2 x 0,06 = 1,75 29,2 x 1,0 = 29,2

Thermische zonnepanelen

+ gasverwarmingsketel

(14,9 + 9,9) x

60% = 14,914,9/85% = 17,5 17,5 x 0,06 = 1,05 17,5 x 1,0 = 17,5

Biomassa 14,9 + 9,9 = 24,8 24,8/80% = 31,0 31,0 x 0,05 = 1,55 31,0 x 0.32 = 9,9


EPB VERWARMING70

● 2 types d’installaties :

N Installatie type 1 :

• 1 ketel, min 20 kW ≤ Pnominale ≤ 100 kW

N Installatie type 2 :

• >1ketels, min 20 kW ≤ Pnominale ≤ 100 kW, OU

• 1 of >1 ketels met Pnominale > 100 kW


EPB VERWARMING71


EPB VERWARMING72

● Verwarmingssystemen die na 1 januari 2011 geplaatst of gewijzigd worden,

moeten voldoen aan bepaalde voorschriften betreffende de verdeling van de

distributie van warm verwarmingswater en lucht.


EPB VERWARMING73

● Régulation

Als een nieuwe ketel word geplaats :

N Kloktimer

• wordt de omschakeling tussen het normale regime, het verminderde

regime en het vorstvrije regime op vaste uren door een kloktimer

gerealiseerd

• Regeling van de luchttemperatuur in een lokaal

• « alle verwarmingslichamen worden afgesteld met het oog op een

individuele regeling van de kamertemperatuur in ieder lokaal»

• Weersafhankelijke regeling

• Als verwarmd vloeroppervlakte ≥ 400 m²


EPB VERWARMING74

● Energieboekhouding :

Si 100 kW < Pstookplaats < 500 kW

N Brandstof Teller verplicht

N Jauge de mazout pas suffisante!

Si Pstookplaats ≥ 500 kW

N Brandstof teller

N teller die de hoeveelheid nuttige energie verplitcht

N Si la chaufferie alimente différents bâtiments autant de compteurs

que de bâtiments

N Si plusieurs vecteurs énergétiques autant de compteurs que de

combustible


EPB VERWARMING75

>10.000m³/h

(si nouvelle chaudière)

- Type 2

● 16 Exigences PEB


OM TE ONTHOUDEN VAN DE PRESENTATIE

● Verwarming bij ZLE en passief:

1. Uitrustingen met (zeer) kleine vermogens

2. Tot minimum beperken van verliezen en hulpverbruik

3. Nastreven van hoge reactiviteit voor de installaties

4. Rekening houden met de primaire energie

● Sanitair warm water bij ZLE en passief:

1. De nettobehoeften zijn genormaliseerd

2. Hygiëne en gezondheid: legionellosebestrijding

3. SWW-verdeling: impact van

N de verdeellus

N de inplanting van de aftappunten

4. Aanzienlijk potentieel voor hernieuwbare energie

er bestaat geen kant-en-klare oplossing!

76


TOOLS EN REFERENTIES

● Nuttige hulpmiddelen, websites, enz.:

N Vademecum PMP

N http://www.energieplus-lesite.be/

N Diverse normen waaronder de NBN B62-003 & de NBN EN

12831

● Referentie Gids duurzame gebouwen en andere bronnen:

N Gids duurzame gebouwen:

http://www.gidsduurzamegebouwen.brussels

Fiche: ENE08 – ENE10

77

http://www.energieplus-lesite.be/


CONTACT78

Thomas Leclercq

MATRIciel sa

: 010/24.15.70

: [email protected]


SWW – VRAGEN/ ANTWOORDEN / DEBATTEN79

?


80

DANK U VOOR UW AANDACHT

Opleiding duurzaam gebouw : Passief en (zeer) lage energie ...

Documents

Transcript of Opleiding duurzaam gebouw : Passief en (zeer) lage energie ...