Project Blok 3 Thema Installatie -...

2014Project Blok 3 Thema Installatie

Eindrapport

WP27.C

ProjectgroepSportcentrum TUD 02

Energiezuinig sportcentrum TU Delft

Project Blok 3 Thema Installatie 2014

Tutor: F. van Steijn

Opdrachtgever:Lex van der Brugge

2014Project Blok 3 Thema Installatie

Eindrapport

Rudsly Petronielia 13089242Maarten Pouwels 13105825Ismael Priest Agüero 12003808Menno Rietdijk 13105019Davey Roobol 13100092Koen Schots 13093673

Energiezuinig sportcentrum TU Delft

Page 1


Inhoudsopgave1. Achtergrond......................................................................................................................................5

2. Project opdracht.............................................................................................................................. 6

3. Oplossingen deelfuncties.............................................................................................................7

3.1 Deelfunctie: warmteterugwinning...................................................................................8

3.2 Deelfunctie: Afgiftesysteem tribune.............................................................................10

3.3 Deelfunctie: Luchtbehandelingssystemen.................................................................14

3.4 Deelfunctie: Filtersysteem................................................................................................18

4. De bestaande situatie sporthal TU Delft.............................................................................19

5. Pakket van eisen en wensen....................................................................................................22

6. Morfologisch overzicht.............................................................................................................. 23

7. Succescriteria................................................................................................................................. 24

8. Uitwerking concepten................................................................................................................25

8.1 Concept 1.................................................................................................................................. 25

8.2 Concept 2.................................................................................................................................. 28

8.3 Concept 3.................................................................................................................................. 31

9. Berekeningen………………………………………………………………………………………….33

Page 2


1. SamenvattingDit rapport bevat een mogelijke verbetering voor de klimaatbeheersing van de bestaande situatie in de TU sporthal te Delft.

Naar aanleiding van een gesprek met de opdrachtgever is de bestaande situatie geanalyseerd en zijn er verbeterpunten naar voren gekomen. Daarna is er aan de hand van het pakket van eisen en het gesprek, onderzoek gedaan naar mogelijke oplossingen voor een aantal deelfunctiesystemen. De concepten uit het morfologisch overzicht zijn vervolgens via een keuzematrix becijferd, het beste ontwerp bevat het volgende:

Het concept bestaat uit een twincoil-systeem, dat de warmte van verwarmde lucht die afgevoerd zal worden onttrekt en deze teruggewonnen warmte afgeeft aan invoerlucht die nog verwarmd moet worden, waarmee energie bespaard wordt. Naast dat warmte terug wordt gewonnen, wordt ook een deel van de lucht hergebruikt en vermengd met nieuwe invoerlucht, echter voordat deze lucht wordt hergebruikt zal het eerst door een conventioneel filtersysteem gaan, waarmee de lucht ontdaan wordt van vuile deeltjes. Boven de tribunes bevinden zich stralingspanelen die de mensen/objecten eronder verwarmen door middel van straling. Hierdoor wordt er effectief verwarmd en gaat er geen energie verloren aan de luchtstroom. De bestaande ventilatoren die de lucht in- en afvoer regelen, zijn gekoppeld aan een DCV-regeling waarmee zelf de regeling van verse lucht geregeld kan worden.

Van dit concept zijn principeschema’s en bouwtekeningen gemaakt met bijbehorende berekeningen en aanbevelingen.

Page 3


2. AchtergrondIn opdracht van Lex van der Brugge werd ons gevraagd, een manier te bedenken om de kosten voor het energieverbruik in de sporthal van de TU-Delft omlaag te brengen. In dit concepten rapport zijn de verschillende manieren hiervoor bedacht.

Als eerste is de bestaande situatie duidelijk uitgelegd, om u een beeld te geven hoe het er nu aan toe gaat. Vervolgens zijn de verschillende oplossingsmogelijkheden van elk probleem uitgewerkt en in een morfologisch overzicht geplaatst. Er zijn 6 concepten gekozen die op de eisen van de opdrachtgever zijn vergeleken. De beste 3 concepten zijn hierna uitgewerkt, met uitleg over de werken en de voordelen van dit concept. Ook is elk concept voorzien van een tekening om de situatie te verduidelijken. Verder is de hal doorberekend en zijn er verschillende berekeningen gedaan om de onze keuzes te verduidelijken.

Page 4


3. Probleemstelling en doelstelling

3.1 ProbleemstellingIn de genoemde sporthal is bij de bouw onvoldoende gekeken naar een eventuele klimaatbeheersing, dit heeft ervoor gezorgd dat het comfort en het energieverbruik niet naar wens is. Nu heeft de TU delft contact opgenomen om hiervoor een oplossing voor te vinden. Hierdoor is onze (voorlopige)probleemstelling als volgt:

HoofdprobleemHierin komt een hoofdprobleem naar voren, namelijk:

Hoe kunnen wij een verbetering aanbrengen (of een idee voorleggen) voor deze sporthal m.b.t. het klimaatbeheersing ?

DeelproblemenOm een oplossing voor ons hoofdprobleem te realiseren, zullen wij op deelproblemen stuitten, namelijk:

- Hoe werkt een klimaatbeheersing?- Hoe kunnen wij deze efficiënter laten functioneren?- Hoe kunnen wij deze op temperatuur en CO2 laten regelen?- Wat zijn de (verdere) eisen en wensen van onze klant en hoe kunnen wij hier het beste in voorzien?- Wat zijn de specificaties van deze hal en de afmetingen hiervan?

Na verdere gesprekken met onze klant, zullen wij deze problemen verder kunnen definiëren en meerdere problemen kunnen vaststellen.

3.2 DoelstellingHierin komt onze doelstelling niet volledig naar voren, want onze doelstelling is: “Het project zodoende in te leveren, dat wij onszelf hierdoor verbeteren en ook een goed gevoel over het project overlaten, maar vooral is onze doelstelling het project voldoende opleveren, zodat wij in ieder geval onze punten voor dit blok ontvangen”.

Onze optionele doelstelling daarnaast is, dat de TU Delft ook daadwerkelijk ons idee of verbetering kunnen gebruiken, gaan toepassen.

Page 5


3.3 Uitwerking van de deelproblemenHoe werkt een klimaatbeheersing?Met het apparaat of installatie kan de temperatuur en luchtvochtigheid op een aangenaam niveau gehouden worden, terwijl het buiten onaangenaam warm (of koud) is. Ook kan de lucht hiermee gezuiverd worden door het toepassen van een filtersysteem. Bij de sporthal van de TU delft word dit wordt op dit moment al gedaan doormiddel van het een grootventilatie systeem waarbij de lucht doormiddel van luchtzakken de zaal ingeblazen word. Het grote voordeel van deze manier is, dat het sporten als badminton niet hindert doormiddel van een sterke lucht stroom in de en de zaal . Ook word de buitenlucht eerst verwarmd of gekoeld voor het de zaal in gaat. Ook is het bij klimaatbeheersing van belang dat er voldoende CO2 in de lucht aanwezig is, dit is geregeld door constant voldoende (verwarmd/gekoelde) verse lucht toe te voeren.

Hoe kunnen wij deze efficiënter laten functioneren?Om het de klimaatbeheersing van het gebouw efficiënter te laten verlopen kunnen we er voor zorgen dat niet alle lucht verwarmt hoeft te worden, maar door middel van bijvoorbeeld stralingspanelen te verwarmen. Ook kan de bestaande situatie energie zuiniger worden gemaakt, door middel van oplossingsmogelijkheden betreft warmte terugwinning en verbeteringen in het ventilatiesysteem.

Hoe kunnen wij dit energie zuinig laten functioneren?Er kan hier gekeken worden naar oplossingen met zonne of wind energie, maar aangezien het gebouw een monument is zal dit niet op het dak geplaatst mogen worden. Ook mag er wat betreft isolatie niet veel aan het gebouw zelf veranderd worden. Dus zal er hier gekeken moeten worden naar de beste afgiftesystemen en opwekker van onze energie.

Wat zijn de specificaties van deze hal en de afmetingen hiervan?De zaal is ongeveer 9500 m3 groot. Het grondvlak heeft een afmeting van 40 bij 28 meter en is op het hoogste punt van het bolvormige dak 10 meter hoog. De tribune heeft een afmeting van 40 bij 4 en heeft een hoogte van 3.4 meter.

Wat zijn de (verdere) eisen en wensen van onze klant en hoe kunnen wij hier het beste in voorzien?Er werd ons gevraagd ons vooral te richten op het terug winnen van de energie, dit kan bijvoorbeeld doormiddel van een warmtewiel of een twincoil-systeem. Dit omdat er op dit moment helemaal niets met het terug winnen van energie gedaan word en er dus veel verloren gaat.

Page 6


4. ProjectopdrachtDit project is bedacht om ons meer te leren over het thema installatie. De opdracht is :

Vindt een oplossing om de klimaatbeheersing in de desbetreffende sporthal aan te passen en hierbij te verbeteren, rekening houdend met de specifieke eisen en wensen van de opdrachtgever ‘’De studenten berekenen de hal door, doen suggesties voor verbeteringen enverwerken, in dien van toepassing, de suggesties tot een installatietekening. Vervolgens wordt een eindrapport opgesteld waarin het project wordt beschreven.’’ Gegevens opdrachtgever: Naam locatie: TU Delft gebouw 37 Sport & Cultuur Adres: Mekelweg 8 Postcode: 2628 CD Vestigingsplaats: Delft Contactpersoon: Lex van der Brugge Telefoonnummer: 06 54703642 e mail:‐ [email protected]

Page 7


5. Analyse van de bestaande situatie sporthal TU Delft

De verwarmingsinstallatie:De verwarming in de sporthal wordt verzien door een warmtebatterij, die vervolgens de lucht verwarmt, die door een ventilator verplaatst wordt naar de hal. De verspreiding van de warme lucht, wordt gedaan door schachten. In deze schachten zitten zakken die de lucht verdelen die naar de sporthal verplaatst wordt. De verwarming in de sporthal is voldoende geregeld, die een goed lage temperatuur behoudt, hierdoor is niet het probleem van het vervangen of renoveren van de bestaande situatie, maar het energievriendelijker maken van het systeem. Dit moet gerealiseerd worden d.m.v. warmteterugwinning.

Zoals hieronder is weergegeven, zitten de zakken in de blauwe schachten (aan beide kanten zit zo'n schacht), die gemonteerd aan de luchtschacht zit.

Het luchtbehandelingssysteem:De ventilatie wordt geregeld door een ventilatoren, die via schachten de lucht transporteren. Deze ventilatoren kunnen op dit moment niet geregeld worden. De TU Delft wilt dit wel kunnen regelen in het oogpunt van CO2 vermindering als de zaal optimaal gebruikt wordt. Op het moment draait deze op volle toeren, zodat het mogelijk is om veel studenten te kunnen ontvangen (voor bijv. tentamens). Nu wilt de TU Delft dit kunnen regelen door bijv. sensoren te plaatsen, waardoor het wel geregeld kan worden als er niet veel aanwezigen zijn, aangezien de ventilatie op het moment wel voldoet. Daardoor zal deze ventilator niet altijd op maximum vermogen draaien en zal hij minder onderhoud nodig hebben/ onderhoudsgevoelig zijn, wat na verloop van tijd kosten kan uitsparen.

Onder de tribunes wordt op het moment de lucht naar buiten toe weggezogen en een gedeelte gecirculeerd. Op dit gedeelte zit geen filter gemonteerd, de TU wilt dat hier naar gekeken wordt.

Dus de klimaatbeheersing die ze nu in de hal hebben, voldoet aan hun wensen, alleen kan het nog geoptimaliseerd worden, vooral kijkende naar de kosten. Na de initiële aankoop/ of modificatie zullen de maandelijkse kosten verminderen, wat het beoogde doel is van de TU Delft. Op de volgende pagina’s zijn de schematische tekeningen van de bestaande situatie te vinden.

Page 8


Hieronder zijn de schematische tekeningen van de bestaande situatie te vinden.

Page 9


1: Buitenlucht2: Binnenlucht3: Mengsel van binnen- en buitenlucht4: Afgifte verwarmde lucht5: Afvoer gedeelte binnenlucht

A: Invoerklep buitenlucht

Page 10


B: TribuneC: SchachtD: Luchtzak

6. FunctieanalyseMet installatie kan de temperatuur en luchtvochtigheid op een aangenaam niveau gehouden worden, terwijl het buiten onaangenaam warm (of koud) is. De koud lucht die binnen door de buitenlucht aanzuigkanaal, wordt verwarmd en dan gezuiverd door het filtersysteem. Dan gaat de lucht door de ventilator en

1.ToevoerkanaalDe toevoerkanaal systeem is om de lucht door het gebouw te verspreiden.

2.Ventilator-CompartementDe ventilator zorgt voor een snelle verspreiding van de warmte door de ruimte. Ventilatie is noodzakelijk voor een gezond binnenklimaat in ruimten waar vocht , verontreiniging af te voeren en verse lucht aan te voeren.

3. VerwarmingsbatterijenMet verwarming wordt bedoeld het verhogen van de temperatuur van een object of een ruimte. Daarvoor wordt energie gebruikt, in de vorm van elektrische stroom die door een elektrische weerstand stroomt.

4. FiltercompartimentEen luchtfilter is een filter dat ervoor zorgt dat aangezogen lucht wordt gezuiverd van ongewenste stoffen. Deze ongewenste stoffen kunnen geuren, pollen, bacteriën of eenvoudigweg stofdeeltjes zijn.

5. Buitenlucht aanzuig-/recirculatiekanaalDeze methode is om de verse buitenlucht rechtstreeks in de luchtbehandelingskast toegevoerd .

FunctieblokschemaDe hoofdfunctie van een installatie is luchtbehandeling. Dit kan gedaan worden aan de hand van een vijf deelfuncties: Toevoerkanaal, ventilator-compartiment, verwarmingsbatterijen, filtercompartiment en buitenlucht aanzuigkanaal. De deelfuncties van niveau twee zijn de actieve acties van de installatie en beschrijven de werking.

Page 11


Hoofdfuctie Deelfunctie niveau 1 Deelfunctie niveau 2

Warm lucht transporteren

vervangen van de lucht

vocht en verontreiniging af te voeren

Luchtbehandelings verhogen van de

temperatuur

Een filter bieden.

De lucht door de filter heen

Koud lucht in blazen

Toevoerkanaal

Ventilator-compartiment

Buitenluchtaanzuig-/recirculatiekanaal

Verwarming

Filtercompartiment

Page 12


7. Oplossingen deelfuncties

7.1 Deelfunctie: warmteterugwinning Oplossingsmogelijkheid 1: Tegenstroomwisselaar Met een tegenstroomwisselaar moeten de luchtkanalen van de toevoer en de afvoervoer naast elkaar liggen. Waarbij het de voorkeur geniet de retourlucht met de luchtrichting mee naar onderen uit te voeren. Dit in verband met het condenseren van de retourlucht. Bij deze toepassing is de kans op bevriezing van het condenswater wat uit de retourlucht vrijkomt vrij groot. Hier moet bij het ontwerp van een dergelijke installatie rekening mee worden gehouden. De regeling van deze vorm van warmteterugwinning gebeurt met een bypass. Deze bypass is ook uitermate geschikt om gedurende de nacht vrij te ventileren of om ongewenste opwarming van de toevoerlucht te voorkomen. De tegenstroomwisselaar heeft een rendement van tussen de 55 en 70%

Oplossingsmogelijkheid 2: Twincoil-systeemHet twincoil-systeem bestaat uit een koeler met bijbehorende druppelvanger die in de (warme) afvoerluchtstroom wordt geplaatst en een verwarmings-batterij die in de toevoerstroom van de luchtbehandelingsinstallatie wordt geplaatst. Hiertussen word een leidingsysteem geplaatst waar meestal een water/glycolmengsel stroomt, dit om bevriezing te voorkomen. Het grote voordeel van dit systeem is dat de afvoer en toevoerstroom van lucht niet naast elkaar hoeft te liggen. Met het twincoil-systeem valt een rendement te behalen van tussen de 40 en 60 %.

Tegenstroomwisselaar

Page 13


Twincoil-systeemOplossingsmogelijkheid 3: WarmtewielVan de meest toegepaste vormen van warmteterugwinning heeft het warmtewiel het hoogste rendement. Het rendement ligt tussen de 70 en 80 procent. Een warmtewiel bestaat n een uit aluminium bestaande ronddraaiende rotor. Deze rotor of warmtewiel draait rond met een rotatiesnelheid tot 12 omwentelingen per minuut. Een luchtbehandelingsinstallatie met een warmtewiel bestaat uit twee kastdelen. Doorgaans is het onderste gedeelte voor de toevoerlucht en het bovenste gedeelte voor de afvoerlucht. Door het draaien van de rotor wordt tijdens de winterperiode afwisselend warmte aan de afvoerlucht onttrokken om die vervolgens weer aan de toevoerlucht af te staan. De regeling van deze vorm van warmteterugwinning wordt uitgevoerd door een frequentieregelaar die de rotatiesnelheid van de rotor aanpast. De afbeelding geeft een goede indruk van het warmtewiel inclusief de aandrijving van de rotor.

Oplossingsmogelijkheid 4: KanthermsysteemEen relatief weinig toegepaste vorm van warmteterugwinning is het Kantherm-systeem. Met dit systeem wordt een voelbaar rendement behaald van circa 90 procent. Dit hoge rendement wordt behaald met twee warmteaccumulatoren die zijn vervaardigd uit zuiver aluminium. Tussen deze accumulatoren is een kantelklep geplaatst die elke 50 seconde omslaat. In de eerste cyclus wordt één accumulator opgewarmd door de warme retourlucht. Bij de volgende cyclus, als de kantelklep omslaat, wordt de koude buitenlucht langs de opgewarmde accumulator geleid, waardoor deze in temperatuur gaat stijgen. Tijdens deze cyclus wordt de andere accumulator weer opgewarmd door de retourlucht. Deze constante afwisseling van opslaan en afstaan van energie wordt verduidelijkt in de afbeelding.

Page 14


Warmtewiel Kanthermsysteem

7.2 Deelfunctie: Afgiftesysteem tribuneOplossingsmogelijkheid 1: Luchtverwarming (heater of convector)Wat is luchtverwarming:De eerste systemen werkten met luchtverwarming. De te verwarmen lucht streek langs een aantal buizen die zich bevonden in een centrale stookinrichting die “Calorifère” werd genoemd. Daarna word de lucht door kanalen naar de te verwarmen ruimten geleid. Luchtverwarmer, dus “Heaters” worden momenteel toegepast in grote hallen. De lucht wordt met hoge temperatuur ingeblazen om de omgevingslucht te verwarmen.

Hoe werkt luchtverwarming:Een luchtverwarmingsinstallatie zorgt voor een constante luchtcirculatie door het gehele huis. De aangezogen “retour” lucht wordt in de luchtverwarmer verwarmd en wordt vervolgens door een toevoer ingeblazen. Deze verwarmde lucht dringt langzaam en geruisloos de verschillende ruimtes binnen via de vloer- en of wandroosters die geïnstalleerd zijn. De lucht wordt daarna opnieuw aangezogen, gefilterd en opnieuw opgewarmd. Door dit geïntegreerd ventilatiesysteem wordt een optimaal comfortabel binnenklimaat gecreëerd. Meestal worden er mechanische hulpmiddelen gebruikt om de warme stijgende lucht naar beneden te forceren. Er wordt heel veel energie erin gestopt en bovenste deel van de hal wordt toch onnodig verwarmd omdat de warme lucht die stijgt en koude lucht die daalt.

VoordelenLuchtverwarming is een uiterst zuinig, comfortabel een snel reagerend systeem. De warme lucht mengt zich met de reeds circulerende lucht, waardoor zowel warme als verse lucht zeer gelijkmatig worden verspreid. Wanneer de luchtverwarmer niet brandt maar alleen circuleert en ventileert, schakelt het systeem uit zuinigheidsoverwegingen terug naar een lager toerental. De korte opwarmtijd wordt gecombineerd met een hoog thermisch comfort.

NadelenDe nadelen die benoemt kunnen worden zijn dus over het algemeen van praktische aard en beperken je in de mogelijkheden. Dit omdat luchtverwarming financieel en praktisch gezien alleen mogelijk is bij nieuwbouw. Het is vaak simpelweg te duur om in een bestaande woning of in een bestaand gebouw de luchtverwarming te installeren. De filters die geplaatst worden bij de installatie zorgen ervoor dat er geen schadelijke stoffen het huis binnen kunnen dringen. De lucht dient namelijk zo vrij mogelijk van stof en schimmels te blijven om de kwaliteit van de lucht te behouden.

Page 15


Oplossingsmogelijkheid 2: Lage temperatuur verwarming LTV (radiator):Wat is LTV:Lage temperatuurverwarming verwarmt een zeer goed geïsoleerd huis gelijkmatiger, constanter en milieuvriendelijker dan een gewone CV. Het bespaart energie en geniet van meer comfort. Bij LTV is de aanvoertemperatuur van het water dat gaat naar de radiatoren, vloer- of wandverwarming, maximaal 55 °C. Bij gewone centrale verwarming kan dat oplopen tot 80 °C. Vanwege de lagere temperatuur kan de LTV bij een lager gasverbruik een ruimte warm houden.

Hoe werkt LTV:Zowel bij radiatoren als bij LTV stroomt warm water vanuit een cv-ketel via leidingen door de ruimte en weer terug naar de ketel. Onderweg geeft het water warmte af aan de omgeving, waardoor de ruimte opgewarmd wordt. De ketel stookt het afgekoelde water weer op als de ruimte temperatuur de thermostaattemperatuur nog niet heeft bereikt. Het belangrijkste verschil tussen LTV en verwarming via gewone radiatoren is dat de temperatuur van het water dat door LTV loopt, veel lager is. De LTV werkt met een aanvoertemperatuur van maar 25 tot 55 graden °C. Het water wordt opgestookt door een hr-ketel, warmtepomp of stadswarmte. Door die lage temperatuur werkt het verwarmingstoestel met een hoger rendement en heeft minder gas, elektriciteit of stadswarmte nodig. Daarom bespaart LTV op fossiele brandstof en uitstoot van broeikasgassen. De voorwaarde hiervoor is een zeer goede isolatie.

LTV toepassen bij vloerverwarming of wandverwarming;In plaats van radiatoren kan er gekozen worden voor leidingen die in de vloer of de wand. Vloer- en wandverwarming kan geplaatst worden met of zonder isolatiemateriaal, onder of achter de leidingen. Het belangrijkste verschil is de opwarmtijd, dus met isolatiemateriaal warmt het LTV-systeem sneller op. Zowel met als zonder isolatie behoudt het een constante temperatuur. De gasbesparing van LTV met vloer- of wandverwarming ontstaat niet alleen door de lagere aanvoertemperatuur, maar ook doordat de thermostaat 1 of 2 graden lager kan. Dat komt doordat vloer- en wandverwarming heel constant warmte afgeeft in de vorm van aangename stralingswarmte. Die constante aangename temperatuur zorgt bovendien voor minder tocht en meer comfort ruimte.

VoordeelEen praktisch voordeel is dat bij de LTV met vloer- of wandverwarming de thermostaat alleen laag hoef te zetten als het niet nodig is. U kunt de thermostaat altijd op dezelfde temperatuur laten aangezien door de zeer goede isolatie bijna geen warmte verloren gaat.

Nadeel

Page 16


LTV duurt lang om op te warmen, vooral met vloer- of wandverwarming. LTV is daarom vooral geschikt voor ruimten die constant warm worden gehouden en niet voor ruimtes die snel of voor een korte periode opgewarmd kunnen worden.

Oplossingsmogelijkheid 3: Infrarood stralingspanelenWat zijn infrarood stralingspanelen:Infrarood stralingspanelen is een warmte afgifte systeem, waarbij elektrische energie wordt omgezet in infrarood straling en daarmee objecten en mensen direct mee verwarmt.

Hoe werken infrarood stralingspanelen:Bij een infrarood stralingspaneel wordt de warmte afgegeven door warmtestraling. De uitgestraalde warmte verwarmt objecten, zoals muren, de vloer of meubilair. Infrarode stralen zijn onzichtbaar voor het menselijk oog, maar op de huid waarneembaar door hun warmtewerking. Infrarood verwarmt rechtstreeks de objecten zonder de lucht eerst te moeten opwarmen. De infraroodstralen worden door de objecten opgenomen en vervolgens weer afgegeven, dus een accumulerende werking waardoor dit extra effectief wordt. Daarbij wordt maar een klein deel teruggekaatst ca. 15% en het grootste deel ca. 85% wordt door de voorwerpen geabsorbeerd. Op dat moment verandert de uitgestraalde energie in warmte-energie. Hier zijn de objecten warmer dan de omringende lucht. De objecten geven op hun beurt ook weer warmte af aan de omgeving en die warmte verwarmt weer de omgeving. Zo ontstaat een homogene verwarmde ruimte. De verwarmingspanelen stralen warmte uit die te vergelijken is met zonnewarmte. De stralingspanelen zijn onder te verdelen in twee groepen, dus Lage- en hoge-temperatuurpanelen.

Lage-temperatuurpanelenDeze zijn voornamelijk bestemd voor de verwarming van kantoren, winkels, appartementen en woningen. Ze kunnen toegepast worden op die plaatsen waar zeer lokaal warmte is gewenst.

Hoge-temperatuurpanelenDeze zijn vooral bedoeld voor de verwarming van industriële omgevingen, zoals opslag ruimten, werkplaatsen, stallen, hallen etc. De hoge temperatuur panelen worden ook toegepast in de industrie, landbouw en intensieve veeteelt. Voor de mensen op de werkvloer geven de stralingspanelen de meest aangename en comfortabele warmte door. Zij kunnen worden gehangen op een hoogte van 10 meter of hoger.

Page 17


VoordelenDe unieke oppervlakte-afwerking en een uniforme verdeling van de temperaturen over het oppervlak van het paneel zorgen voor de output van een maximaal aandeel van warmte-energie in de vorm van straling. Door gebruik te maken van stralingspanelen wordt een evenwichtiger temperatuurverdeling in de ruimte verkregen. Door gebruik te maken van stralingspanelen zijn er ook minder luchtstromingen in de te verwarmen ruimte. Hierdoor ontstaat minder werveling van stofdeeltjes, dit heeft een positief effect bij ziekten. Tevens zal bij een hogere temperatuur van de wanden de kans op oppervlakte-condensatie afnemen en de luchtvochtigheid nauwelijks verlaagd. Glas is niet "transparant" (wij zouden zeggen "transthermant") bij de door deze stralingspanelen gegenereerde golflengte, dus stralingswarmte gaat niet verloren via ramen.

NadelenIn een bestaande woning zal de plaatsing van kabels van en naar de thermostaat en temperatuurregeling gepaard gaan met het nodige kap- en breekwerk. Aan dit type verwarming is een hoog prijskaartje verbonden. Dit nadeel wordt dan wel weer gecompenseerd door het lage verbruik en de lange levensduur van de stralingspanelen. Aangezien infraroodverwarming een elektrisch verwarmingssysteem is, zal je dit bij nieuwbouw moeten compenseren met andere ingrepen zoals een hoog isolatieniveau.

Page 18


7.3 Deelfunctie: LuchtbehandelingssystemenOplossingsmogelijkheid 1: Ongecontroleerde ventilatieBij de meeste ruimtes gebeurt de ventilatie in meerdere of mindere mate ongecontroleerd. Het ventilatiestroom kan niet ingesteld worden en zorgt in vele gevallen voor overbodige ventilatie, onaangenaam binnenklimaat en dus ook voor warmteverliezen. Dit kan tijdens het bouwen en onderhoud verminderd worden, door aandacht te besteden aan de luchtdichtheid. Men dient rekening te houden met de vochthuishouding als de warme vochtige binnen-lucht kan doordringen. In de isolatie zal deze lucht afkoelen naarmate de buitenmuur benaderd wordt, waardoor er condensatie kan optreden.

Oplossingsmogelijkheid 2: Gecontroleerde natuurlijke ventilatie Natuurlijke ventilatie vindt plaats via roosters in ramen, geopende ramen of via af- en toevoerkanalen. Door het meer of minder openen of sluiten van deze roosters en ramen, is het mogelijk de natuurlijke ventilatie naar behoefte te regelen. Deze methode is nog steeds de meest gezonde omdat de verse lucht rechtstreeks in de leefruimtes wordt toegevoerd.

Oplossingsmogelijkheid 3: Gecontroleerde mechanische ventilatie (CAV)CAV (Constant luchtdebiet):Dit is de eenvoudigste regelingsvorm. Dit heeft een eenvoudige aan/uit-timer. De installatie schakelt bijvoorbeeld in om 07:00 uur en schakelt weer uit om 16:00 uur.

CAV wordt doorgaans gebruikt wanneer:- Er behoefte aan uniforme ventilatie is- De schommelingen in de belasting van aanwezige personen gering zijn- De schommelingen in de thermische belasting gering zijn

Eigenschappen Voordelen Nadelen

Een timer en weekschema regelen het in- en uitschakelen van het ventilatiesysteem

De timer kan eventueel worden overgenomen via een schakelaar of bewegingssensor

Goedkope installatie

Eenvoudige regeling

Hetzelfde luchtdebiet in alle vertrekken, ongeacht belasting

Hoger energieverbruik

Page 19


Oplossingsmogelijkheid 4: Gecontroleerde mechanische ventilatie (VAV)VAV (Variabel luchtdebiet):Deze biedt de mogelijkheid tot regeling van het luchtdebiet in twee stappen binnen elke zone. De ventilatie kan hierbij worden geregeld afhankelijk van het moment waarop elke ruimte gebruikt wordt, maar niet afhankelijk van de belasting gedurende een bepaalde periode.

VAV wordt doorgaans gebruikt wanneer:- Ruimten periodiek in gebruik zijn- De schommelingen in de belasting van aanwezige personen gering zijn- De schommelingen in de thermische belasting gering zijn


Een timer en weekschema regelen het in- en uitschakelen van de basisventilatie

Een schakelaar of bewegingssensor schakelt de ventilatie in elke ruimte in

Een regelaar handhaaft een constante druk in het kanaalsysteem zodat het luchtdebiet goed wordt verdeeld.

Alleen ventilatie van de ruimten die in gebruik zijn

Hetzelfde luchtdebiet in de ruimte, ongeacht het aantal personen

Bijwerken van weekschema bij veranderingen in het gebruikspatroon

Page 20


Oplossingsmogelijkheid 5: Gecontroleerde mechanische ventilatie (DCV)DCV (Vraag gestuurd luchtdebiet):Variabele regeling van luchtdebiet, individueel in de afzonderlijke zones. Het is niet alleen mogelijk om de ventilatie aan de hand van het gebruik per ruimte te regelen, maar ook het luchtdebiet afhankelijk van de belasting. De CO2- en temperatuurmetingen.

DCV wordt doorgaans gebruikt wanneer:- Ruimten periodiek in gebruik zijn- De persoonsbelasting varieert aanzienlijk- De thermische belasting varieert aanzienlijk


Een timer en weekschema regelen het in- en uitschakelen van de basisventilatie

De CO2- en bewegingssensor schakelt de ventilatie in elke ruimte geleidelijk in als de belasting in een bepaalde ruimte toeneemt

Een regelaar handhaaft een constante druk in de kanalen zodat het luchtdebiet goed wordt verdeeld.

De ventilatie volgt de belasting in de ruimten

Volautomatische regeling

Weekschema minder vaak geactualiseerd

Grote energiebesparing

Installatie duurder

Page 21


Oplossingsmogelijkheid (uitwerking CO2-regelaar)Niet-dispersieve infraroodsensor: (NDIR-sensor)Een niet-dispersieve infraroodsensor is een betrekkelijk simpel spectroscopisch apparaat dat vaak gebruikt wordt voor analyse van de samenstelling van een gas.

Werking;De belangrijkste componenten zijn een infrarode bron (lamp), een monsterkamer, een golflengtefilter en de infrarood-ontvanger. Het gas wordt in de monsterkamer gepompt en de infrarode bron is zo opgesteld dat deze door de monsterkamer heen schijnt in de richting van de ontvanger. Het monster filtert bepaalde golflengten infrarood licht uit, afhankelijk van de samenstelling. Als meer van een bepaald gas in de monsterkamer zit, wordt van een bepaalde golflengte dus meer licht uitgefilterd. Als het licht het einde van de monsterkamer heeft bereikt, wordt het door een filter geleid dat alleen de golflengte van het te analyseren gas doorlaat. Zodoende kan aan de hand van de door de ontvanger gemeten hoeveelheid licht worden bepaald hoeveel er van een bepaald soort gas aanwezig is. Normaal gesproken worden de te analyseren gassen zo gekozen dat de meting van het ene gas niet de meting van het andere gas beïnvloedt door overlapping van de geabsorbeerde golflengten. Omdat de meeste gassen golflengten in het infrarode gebied goed absorberen, is het vaak nodig om te compenseren voor interferentie. Bijvoorbeeld; CO2 en H2O zorgen vaak voor een overlap met andere te analyseren gassen. Mocht dit voorkomen, dan kan bijvoorbeeld een van de gassen geabsorbeerd worden in een CO2 katalysator en het andere worden geanalyseerd. Het infrarode signaal uit de bron is meestal gemoduleerd, zodat de thermische achtergrondstraling van het lichtsignaal uit de bron kan worden afgetrokken ter verbetering van de nauwkeurigheid.

Page 22


7.4 Deelfunctie: FiltersysteemOplossingsmogelijkheid 1: ConventioneelBij een conventionele luchtfilterinstallatie wordt de vervuilde lucht aan te toevoerzijde door een ventilator aangezogen en vervolgens door de filterinstallatie geblazen. Bij deze opstelling gaat de vuile lucht door de installatie en staat de installatie onder overdruk.

Oplossingsmogelijkheid 2: Hoog Rendement:Het principe van het Hoog Rendement filter, ook wel onderdrukfilter genoemd, is precies omgekeerd aan dat van het conventionele overdruksysteem. Het af te zuigen materiaal komt niet langer door de ventilator maar wordt eerst gefilterd. Het grote voordeel hiervan is dat er gebruikgemaakt kan worden van schone luchtventilatoren. Het rendement van deze HR ventilatoren is tot 30% hoger. Dit vertaalt zich direct in een vergelijkbare energiebesparing. Een van de belangrijke uitgangspunten bij het onderdruksysteem is dan ook energiebesparing.

Page 23


Schematisch overzicht oplossingsmogelijkhedenDeelfuncties Oplossingen

WarmteterugwinningWarmtewielTwin CoilTegenstroomwisselaar

Afgiftesysteem (Tribune)RadiatorStralingspanelenConvector

VentilatiesysteemNatuurlijk

Mechanisch;- CAV-Aantal ventilatoren-Sensoren (CO2 Regeling)- DCV

Filtersysteem (Tribune)Conventioneel

Hoog rendement

Page 24


8. Pakket van eisen en wensen

Wensen1 Gemakkelijk te gebruiken2 Gemakkelijk te monteren3 Gemakkelijk te onderhouden4 Tribunes onafhankelijk regelbaar

Page 25

Pakket van EisenFunctionele Eisen

1 Energie besparend door middel van efficiëntere klimaatbeheersing2 Installatie moet compact zijn3 Regelbaarheid van de temperatuur4 Regelbaarheid van het CO2 niveau5 Efficiënte warmte terugwinning6 Zonder schade aan het gebouw aan te brengen te installeren/te monteren zijn7 Ventilatiesysteem moet regelbaar zijn


9. Morfologisch overzichtFuncties 1 2 3 4

Energiesoort Gas Elektriciteit

Warmteterugwinning Warmtewiel Twin Coil Tegenstroomwisselaar Kanthermsysteem

Afgiftesysteem (Tribune)

Radiator Stralingspanelen Convector

Ventielatiesysteem Natuurlijk Mechanisch: VAV Sensoren

(CO2 Regeling)

Aantal ventilatoren

Mechanisch: CAV Sensoren

(CO2 Regeling)

Aantal ventilatoren

Mechanisch: DCV Sensoren

(CO2 Regeling)

Aantal ventilatoren

Filtersysteem Conventioneel Hoog rendement

Page 26


9. Succescriteria

Concept 1 (zwart) 2 (blauw) 3 (rood) 4 (groen) 5 (oranje) 6 (paars) Punten(max. 5)

Efficiënt klimaatbeheersing 4 3 3 1 4 2 5Compact

3 2 2 2 3 4 5

Regelbaar temperatuur 5 4 4 1 5 1 5

Regelbaar CO2

4 4 4 1 4 1 5

Efficiënt warmte terugwinning 4 3 2 3 4 3 5

Schadeloosmonteren 3 2 3 2 4 4 5

Regelbaar ventilatiesysteem 4 2 4 2 4 2 5

Weegfactoren:Eis 1: Efficiënt klimaatbeheersing (4)Eis 2: Compact (3)Eis 3: Regelbaar temperatuur (4)Eis 4: Regelbaar CO2 (2)Eis 5: Efficiënt warmte terugwinning (2)Eis 6: Schadeloos monteren (5)Eis 7: Regelbaar ventilatiesysteem (4)

Uit bovenstaande tabel blijkt dat de drie beste concepten zijn:1 - Concept 5 (oranje)2 - Concept 1 (zwart)3 - Concept 3 (rood).

Page 27

Concept 1 (zwart) 2 (blauw)

3(rood)

4 (groen) 5 (oranje)

6 (paars) Max

Eis 1 (4) 4x4=16 3x4=12 3x4=12 1x4=4 4x4=16 2x4=8 4x5=20Eis 2 (3) 3x3=9 2x3=6 2x3=6 2x3=6 3x3=9 4x3=12 3x5=15Eis 3 (4) 5x4=20 4x4=16 4x4=16 1x4=4 5x4=20 1x4=4 4x5=20Eis 4 (2) 4x2=8 4x2=8 4x2=8 1x2=2 4x2=8 1x2=2 2x5=10Eis 5 (2) 4x2=8 3x2=6 2x2=4 3x2=6 4x2=8 3x2=6 2x5=10Eis 6 (5) 3x5=15 2x5=10 3x5=15 2x5=10 4x5=20 4x5=20 5x5=25Eis 7 (4) 4x4=16 2x4=8 4x4=16 2x4=8 4x4=16 2x4=8 4x5=20Totaal: 92 66 77 40 97 60 120


9.1 Conclusie succescriteriaZoals uit het bovenstaande tabel gebleken is , zijn er een aantal concepten beoordeeld op verschillende criteria aan de hand van het pakket van eisen. Aan elk van deze eisen is een waarde gegeven. Hierna is gekeken hoeveel punten elk concept scoorde op de verschillende criteria en zijn de punten opgeteld in de tabel naar de kans op succes.

Hieruit blijk dat concept ` zwart` het hoogste scoorde, namelijk 97 van de mogelijke 120 punten. Om deze reden is er als eindconcept voor dit concept gekozen. hett concept bestaat uit een twincoil-systeem als warmteterugwinningssysteem, een mechanische ventilatie met dcv regeling als luchtbehandelingssysteem, een conventioneel filter als filtersyssteem en stralingspanelen als warmteafgiftesysteem voor de tribune.

Omdat concept `oranje` en concept `rood` met 92 en 77 punten uit de test kwamen als potentiele 2e en 3e oplossingsmogelijkheid, is er voor gekozen om concept 2 en 3 ook verder uit te werken.

Page 28


10. Uitwerking concepten

10.1 Concept 1Concept 1 bestaat uit de volgende oplossingsmogelijkheden:Warmterugwinningssysteem: Twincoil-systeem Warmte afgiftesysteem tribune: StralingspanelenLuchtbehandelingssysteem: Mechanische ventilatie met DCV-regeling Filtersysteem: Conventioneel

De werking van concept 11- De baan die de lucht aflegt2- Mechanische uitleg

1 - De baan die de lucht aflegt:

De verse lucht wordt via de inlaatklep aan de bovenzijde van het gebouw ingezogen, daarna zal het via de luchtdemper naar het twincoil-systeem vervoerd worden. Door de werking van het twincoil-systeem wordt de verse lucht verwarmt met oude warme lucht, die daarna naar buiten afgevoerd wordt. Door het twincoil-systeem als warmteterugwinningssysteem is de verse lucht in temperatuur gestegen, waardoor de verwarmingsbatterij minder vermogen hoeft te leveren om de verse lucht tot de gewenste temperatuur te brengen en dus energie bespaart. De verwarmde lucht wordt vervolgens door de luchtzakken met ventilatoren egaal verspreidt over de hal, waarna de lucht onder de tribune wordt afgezogen.

Boven de tribunes bevinden zich stralingspanelen die de mensen/objecten eronder verwarmen door middel van straling. Hierdoor wordt er effectief verwarmd en gaat er geen energie verloren aan de luchtstroom.

Onder de tribune wordt een deel van de verwarmde lucht afgezogen en via het twincoil-systeem, waar warmte van de warme lucht wordt onttrokken, naar buiten afgevoerd. Het overblijvende deel gaat door een conventionele filter, die op onderdruk staat, waar de warme vervuilde lucht wordt schoon gefilterd. Na de conventionele filter wordt de schone warme lucht via ventilatoren teruggeleid naar de ruimte waar de verwarmde verse lucht binnenkomt zodat er een mengsel van verse en schone lucht ontstaat, die via de luchtzakken egaal over de hal verdeeld kan worden.

2 - Mechanische uitleg:De DCV-regeling die de ventilatoren regelt kan op de volgende manieren worden ingeschakeld.Een timer en weekschema regelen het in- en uitschakelen van de basisventilatieDe CO2- en bewegingssensor schakelt de ventilatie in elke ruimte geleidelijk in als de belasting in een bepaalde ruimte toeneemtEen regelaar handhaaft een constante druk in de kanalen zodat het luchtdebiet goed wordt verdeeld.

Page 29


Keuzeverantwoording

Waarom een Twincoil-systeem?Het grote voordeel van het gebruik van het twincoil-systeem is dat de aanvoer en afvoerstroom van lucht niet naast elkaar hoeft te liggen, wat bij de bestaande situatie ook niet het geval is. En zal er dit dus niet verplaatst hoeven te worden. Daarnaast kan met het Twincoil-systeem een rendement behaald worden tussen de 40 en 60 procent, wat het energieverbruik sterk zal doen dalen.

Waarom stralingspanelen voor de tribune:De tribune hoeft alleen verwarmt te worden wanneer er mensen op zitten. Het voordeel van de stralingspanelen is dat het direct na inschakelen ervan zijn warmte door middel van straling afgeeft en dus niet eerst hoeft op te warmen. Ten tweede zorgen stralingspanelen ervoor dat niet de ruimte, maar juist de mensen/voorwerpen onder de stralingspanelen effectief verwarmt worden en dus zal ook het gevraagde vermogen van de stralingspanelen relatief laag liggen. Daarnaast heeft een slechte isolatie of openstaande deuren (zoals in de sporthal) geen invloed op de warmte afgifte van de stralingspanelen, waardoor er geen opgewekte warmte verloren gaat. Al met al zorgt deze opsomming van energiebesparende voordelen ervoor dat stralingspanelen een geschikte oplossing is voor het verwarmen van de tribune.

Waarom mechanische ventilatie met DCV-regeling:Het grote voordeel van een dcb-regeling is dat het ideaal is voor een ruimte die periodiek in gebruik is wat het geval is bij de sporthal. De ventilatie volgt de belasting in de ruimte en regelt zodoende volautomatisch het CO2 gehalte in de ruimte. Ook word het lucht debiet goed verdeeld, door een regelaar die zorgt voor een constante druk in de kanalen. Een nadeel is echter wel dat de DCV duurder is.

Waarom een conventioneel filter?Het voordeel van een conventioneel filter systeem ten opzichte van een hoog rendement filter is dat het veel goedkoper in de aanschaf verder word er bij het huidige systeem niets gebruikt, dus is dit goedkope systeem al een veel vooruitgang.

Conclusie:Concept 1 kwam met 97 punten het hoogste uit de criteriatabel, het zou dus een goede oplossing zijn om concept 1 toe te passen in de sporthal van de TU-Delft waardoor de klimaatbeheersing wordt verbeterd en energie besparing oplevert.

Page 30


Page 31


10.2 Concept 2Concept 2 bestaat uit de volgende oplossingsmogelijkheden:Warmterugwinningssysteem: Twincoil-systeem Warmte afgiftesysteem tribune: Convector Luchtbehandelingssysteem: Mechanische ventilatie met VAV-regeling Filtersysteem: Hoog rendement filtering


1 - De baan die de lucht aflegt:De verse lucht wordt via de inlaatklep aan de bovenzijde van het gebouw ingezogen, daarna zal het via de luchtdemper naar het twincoil-systeem vervoerd worden. Door de werking van het twincoil-systeem wordt de verse lucht verwarmt met oude warme lucht, die naar buiten afgevoerd wordt. Door het twincoil-systeem als warmteterugwinningssysteem is de verse lucht in temperatuur gestegen, waardoor de verwarmingsbatterij minder vermogen hoeft te leveren om de verse lucht tot de gewenste temperatuur te brengen en dus energie bespaart. De verwarmde lucht wordt vervolgens door de luchtzakken met ventilatoren egaal verspreidt over de hal, waarna de lucht onder de tribune wordt afgezogen.

In de tribunes bevinden zich convectors die de tribunes van warme lucht voorzien, zodat de overkapte tribune verwarmt wordt, waarna de lucht onder tribune wordt afgezogen.

Onder de tribune wordt een deel van de verwarmde lucht afgezogen en via het twincoil-systeem, waar warmte van de warme lucht wordt onttrokken, naar buiten afgevoerd. Het overblijvende deel gaat door een HR-filter waar de warme vervuilde lucht wordt schoon gefilterd. Na de HR-filter wordt de schone warme lucht via schone luchtventilatoren teruggeleid naar de ruimte waar de verwarmde verse lucht binnenkomt zodat er een mengsel van verse en schone lucht ontstaat, die via de luchtzakken egaal over de hal verdeeld kan worden.

2 - Mechanische uitleg:De VAV-regeling die de ventilatoren regelt kan op de volgende manieren worden ingeschakeld.

Een timer en weekschema regelen het in- en uitschakelen van de basisventilatieEen schakelaar of bewegingssensor schakelt de ventilatie in elke ruimte inEen regelaar handhaaft een constante druk in het kanaalsysteem zodat het luchtdebiet goed wordt verdeeld.

Page 32


Keuzeverantwoording

Waarom een Twincoil-systeem:De werking en toepassing van een Twincoil-systeem zijn voor de situatie in de TU sporthal het grootste voordeel. Het grote voordeel van dit systeem is namelijk dat de afvoer en toevoerstroom van lucht niet naast elkaar hoeft te liggen, terwijl in de bestaande situatie een warmtebatterij gebruikt wordt die zich in de toevoerstroom van de luchtbehandelingsinstallatie bevindt en niet in de buurt ligt van de (warme) afvoerluchtstroom, waar de druppelvanger geplaatst zal worden. Daarnaast kan met het Twincoil-systeem een rendement behaald worden tussen de 40 en 60 procent, wat het energieverbruik sterk zal doen dalen.

Waarom een convector gebruiken:Het voordeel van het gebruik van een convector ten opzichte van een radiator is dat het rendement van een convector hoger ligt. Verder is het een nadeel dat zodra je de tribunes hiermee wilt verwarmen, je automatisch de rest van de zaal ook mee verwarmd. Waardoor je het tijdelijk te warm kan worden in de sporthal.

Waarom mechanische ventilatie met VAV-regeling:Het grootste voordeel van mechanische ventilatie is dat de gebruiker het kan aanpassen naar zijn eigen wensen en het via een schema door middel van een schakelaar of bewegingssensor kan laten activeren. Op deze manier kan met de VAV-regeling de ruimte geventileerd worden wanneer deze periodiek gebruikt wordt en de schommelingen van de aanwezige personen en thermische belasting gering zijn. Dit systeem zal grotendeels goed aansluiten op de situatie in de sporthal en zo energiebesparend kunnen zijn, echter omdat het bezoekersaantal in de sporthal sterk kan afwisselen, is de geschiktheid van dit systeem nog te bespreken.

Waarom een hoog rendement filtering:Bij een hoog rendement filtering wordt het af te zuigen materiaal niet langer door de ventilator gezogen maar wordt het eerst gefilterd. Het grote voordeel hiervan is dat er gebruikgemaakt kan worden van schone luchtventilatoren. Het rendement van deze HR ventilatoren is tot 30% hoger. Dit vertaalt zich direct in een vergelijkbare energiebesparing, wat dan ook het belangrijkste uitgangspunt bij het onderdruksysteem is.

Conclusie:Doordat de oplossingsmogelijkheden voor de verbeterde functies allemaal energiebesparend en goed toe te passen zijn in de bestaande situatie in de TU sporthal, is de gehele samenstelling van concept 2 een degelijke manier om de klimaatbeheersing van de TU sporthal te verbeteren en energiebesparender te maken.

Page 33


Page 34


10.3 Concept 3

Het concept 3 wordt met elkaar vergeleken op eisen. Dit is naar aanleiding van een morfologisch overzicht tabel. Om deze eisen op te stellen zijn verschillende punten uit het pakket van eisen gebruikt. Door ieder punt een weegfactor toe te kennen wordt een objectieve afweging tussen de concepten gemaakt.

Concept 3 bestaat uit de volgende mogelijkheden: Elektriciteit (Energiesoort) Kanthermsysteem (Warmteterugwinning) Radiatoren (Afgiftesysteem) CAV -regeling (Ventielatiesysteem) Hoog rendement (filter systeem)

De werking van concept 3: A.De baan die de lucht aflegt B.Mechanische uitleg

A. De baan die de lucht aflegtMet het kantherm systeem wordt met hoge rendement behaald met twee warmteaccumulatoren die zijn vervaardigd uit zuiver aluminium. Tussen deze accumulatoren is een kantelklep geplaatst die elke 50 seconde omslaat. In de eerste cyclus wordt één accumulator opgewarmd door de warme retourlucht. Bij de volgende cyclus als de kantelklep omslaat, wordt de koude buitenlucht langs de opgewarmde accumulator geleid, waardoor deze in temperatuur gaat stijgen. Tijdens deze cyclus wordt de andere accumulator weer opgewarmd door de retourlucht. Met deze vorm van warmteterugwinning wordt net als bij het warmtewiel naast voelbare ook latente warmte overgedragen

B. Mechanische uitleg(CAV) Het constante luchtvolume (CAV luchtdebiet) zuurkasten zuigen een constant volume lucht aan per tijdseenheid. Dit volume blijft dus constant ongeacht van de stand van het schuifraam van de zuurkast. Door het schuifraam open of dicht te doen veranderd wel de instroomsnelheid in de zuurkast. CAV correspondeert met een eenvoudige aan/uit-timer. Al de CAV systemen hebben de mogelijkheid om verwarming, koeling, vochtigheid en gas te regelen.

Page 35


Keuzeverantwoording

Waarom Kanthermsysteem:De Kantherm systeem is ook een goed systeem voor het TU Sporthal is afhankelijk van het seizoen, warmte, koude en vocht terug uit de afvoerlucht. In de winter wint de Kantherm zowel warmte als vocht (regelbaar) terug. In de zomer kan de unit vrij ventileren (vrije koeling) of koude terugwinnen. De stromingsrichting wordt omgekeerd door de pneumatisch aangedreven kantelklep met intervallen van standaard 50 seconden. Door de grote opslagcapaciteit van de cassettes wordt in het Nederlandse klimaat een temperatuurrendement van 90 +-5% gerealiseerd. Door het hoge temperatuurrendement van 90% bespaart deze system op aan energieverbruik en kunt volstaan met CV- en koelinstallatie.

Waarom Radiatoren:Het grootst voordeel naast stralingswarmte leveren ze ook convectiewarmte: opstijgende warme lucht. Als de convectiewarmte opstijgt, dan wordt warmteverlies aan het koude oppervlak voorkomen en radiatoren zijn veel groter om de weerstand laag te houden.

Waarom CAV –regeling:Constant debiet (CA): Mogelijkheid om 3 debieten in te stellen m.b.v. digitale ingangen. Deze debietwaarden worden constant gehouden ongeacht het drukverlies. Het luchtdebiet moduleert hier in functie van de CO2 waarde die in de lucht wordt waargenomen.

Waarom hoog rendement filter:Een hoog rendement filter-systeem zijn ontworpen voor een langdurig efficiënt afscheiden van fijn stof en zeer fijne zwevende stofdeeltjes. Deze filters zijn zeer geschikt als voorfilter voor een veel al duurder fijn filtersysteem. Voordelen van dit hoog rendement filter-systeem zijn dat ze maatvast, licht van gewicht en vochtbestendig tot 100% zijn. Dit vertaalt zich direct in een vergelijkbare energiebesparing.

ConclusieDoor de oplossingsmogelijkheden van het hele concept en het hoge rendement van het Kantherm-systeem is het mogelijk om in de bestaande situatie van TU sporthal toe te passen. Voorwaarde is wel dat in het gebouw basisverwarming aanwezig moet zijn. Concluderend kan worden gesteld dat het concept 3 een goed systeem is voor warmteterugwinning van de sporthal.

Page 36


Page 37


11. Uitwerking eindconceptZoals uit de succescriteria naar voren is gekomen, is er voor concept 1 gekozen.In de uitwerking zal duidelijk worden hoe het systeem in elkaar zit en hoeveel energie dit concept bespaart.

Concept 1 bestaat uit de volgende oplossingsmogelijkheden:Warmterugwinningssysteem: Twincoil-systeem Warmte afgiftesysteem tribune: StralingspanelenLuchtbehandelingssysteem: Mechanische ventilatie met DCV-regeling Filtersysteem: Conventioneel


1 - De baan die de lucht aflegt:

De verse lucht wordt via de inlaatklep aan de bovenzijde van het gebouw ingezogen, daarna zal het via de luchtdemper naar het twincoil-systeem vervoerd worden. Door de werking van het twincoil-systeem wordt de verse lucht verwarmt met oude warme lucht, die daarna naar buiten afgevoerd wordt. Door het twincoil-systeem als warmteterugwinningssysteem is de verse lucht in temperatuur gestegen, waardoor de verwarmingsbatterij minder vermogen hoeft te leveren om de verse lucht tot de gewenste temperatuur te brengen en dus energie bespaart. De verwarmde lucht wordt vervolgens door de luchtzakken met ventilatoren egaal verspreidt over de hal, waarna de lucht onder de tribune wordt afgezogen.

Boven de tribunes bevinden zich stralingspanelen die de mensen/objecten eronder verwarmen door middel van straling. Hierdoor wordt er effectief verwarmd en gaat er geen energie verloren aan de luchtstroom.

Onder de tribune wordt een deel van de verwarmde lucht afgezogen en via het twincoil-systeem, waar warmte van de warme lucht wordt onttrokken, naar buiten afgevoerd. Het overblijvende deel gaat door een conventionele filter, die op onderdruk staat, waar de warme vervuilde lucht wordt schoon gefilterd. Na de conventionele filter wordt de schone warme lucht via ventilatoren teruggeleid naar de ruimte waar de verwarmde verse lucht binnenkomt zodat er een mengsel van verse en schone lucht ontstaat, die via de luchtzakken egaal over de hal verdeeld kan worden.

Page 38


2 - Mechanische uitleg:De DCV-regeling die de ventilatoren regelt kan op de volgende manieren worden ingeschakeld.Een timer en weekschema regelen het in- en uitschakelen van de basisventilatieDe CO2- en bewegingssensor schakelt de ventilatie in elke ruimte geleidelijk in als de belasting in een bepaalde ruimte toeneemtEen regelaar handhaaft een constante druk in de kanalen zodat het luchtdebiet goed wordt verdeeld.

KeuzeverantwoordingWaarom een Twincoil-systeem?Het grote voordeel van het gebruik van het twincoil-systeem is dat de aanvoer en afvoerstroom van lucht niet naast elkaar hoeft te liggen, wat bij de bestaande situatie ook niet het geval is. En zal er dit dus niet verplaatst hoeven te worden. Daarnaast kan met het Twincoil-systeem een rendement behaald worden tussen de 40 en 60 procent, wat het energieverbruik sterk zal doen dalen.

Waarom stralingspanelen voor de tribune:De tribune hoeft alleen verwarmt te worden wanneer er mensen op zitten. Het voordeel van de stralingspanelen is dat het direct na inschakelen ervan zijn warmte door middel van straling afgeeft en dus niet eerst hoeft op te warmen. Ten tweede zorgen stralingspanelen ervoor dat niet de ruimte, maar juist de mensen/voorwerpen onder de stralingspanelen effectief verwarmt worden en dus zal ook het gevraagde vermogen van de stralingspanelen relatief laag liggen. Daarnaast heeft een slechte isolatie of openstaande deuren (zoals in de sporthal) geen invloed op de warmte afgifte van de stralingspanelen, waardoor er geen opgewekte warmte verloren gaat. Al met al zorgt deze opsomming van energiebesparende voordelen ervoor dat stralingspanelen een geschikte oplossing is voor het verwarmen van de tribune.

Waarom mechanische ventilatie met DCV-regeling:Het grote voordeel van een dcb-regeling is dat het ideaal is voor een ruimte die periodiek in gebruik is wat het geval is bij de sporthal. De ventilatie volgt de belasting in de ruimte en regelt zodoende volautomatisch het CO2 gehalte in de ruimte. Ook word het lucht debiet goed verdeeld, door een regelaar die zorgt voor een constante druk in de kanalen. Een nadeel is echter wel dat de DCV duurder is.

Waarom een conventioneel filter?Het voordeel van een conventioneel filter systeem ten opzichte van een hoog rendement filter is dat het veel goedkoper is in de aanschaf. Verder wordt er bij het huidige systeem niets gebruikt, dus is dit goedkope systeem al een hele vooruitgang.

Conclusie:Concept 1 kwam met 97 punten het hoogste uit de criteriatabel, het zou dus een goede oplossing zijn om concept 1 toe te passen in de sporthal van de TU-Delft waardoor de klimaatbeheersing wordt verbeterd en energiebesparing oplevert.

Page 39


11.2 Bouwtekeningen en principeschema’s eindconcept

Page 40


Page 41


Page 42


13. Onderdelenlijst eindconcept

Page 43


Hieronder vind u de onderdelenlijst van het eindconcept. Met deze tabel kunt u het aantal onderdelen vinden samen met de beschrijving en prijs .

Aantal

Referentie Beschrijving Prijs

2 Ventilator Schone lucht ventilatorAandrijving: Directe aandrijvingVolumestroom: tussen 2.000 en 76.000 m³/hDruk: 120 - 550 mmWK

€ 2.465,09 inclusief BTW

1 Voorfilter cassette

622x721x98mm G4 € 32.05 inclusief 21% BTW

2 Zakkenfilter 592x892x600mm F7(8 zakken) € 57.05 inclusief 21% BTW

8 Luchtroosters type nr OD/AWE 600x200mm € 129.77 inclusief 21% BTW

2 Twin Coil 210 en 230 W/m.K, € 147,02 inclusief BTW4 Stralingspanelen 120X60X3 CM, VERMOGEN 600 WATT,

8.2 KG€ 219.99 inclusief BTW

1 DCV box Warmteterugwinunit € 1.442,70 inclusief BTW

1 CO2 Regelaar Evolutie Kool Dioxide Controller € 290.96 inclusief BTW1 Thermometer TFA PURE THERMO-HYGROMETER € 49.90 inclusief BTW1 Manometer Ø 50 (0-16 bar) € 25.90 inclusief BTW1 Driewegafsluiter PN16 / BPZ: VXG44.40-25 € 231.29 exclusief BTW1 Warmtepomp gebruikt 60% tot 80% energie die gratis

beschikbaar is in de natuur.€ 1.500 inclusief BTW

2 Luchtdemper Lengte: 1200 € 127.15 inclusief BTW

Totale investeringskosten van de onderdelenAantal Prijs (€) BTW (+%) Subtotaal (€)2 2.465,09 n.v.t. 4930,181 32,05 n.v.t. 32,052 57,05 n.v.t. 114,108 129,77 n.v.t. 1038,162 147,02 n.v.t. 294,044 219,99 n.v.t. 879,961 1.442,70 n.v.t. 1.422,701 290,96 n.v.t. 290,961 49,90 n.v.t. 49,901 25,90 n.v.t. 25,901 231,29 48,57 (+21%) 279,861 1.500,- n.v.t. 1.5002 127,15 n.v.t. 254,30Totaal (€) 11.112,11

De schatting van de totale investeringskosten bedraagt € 11.112,11 (incl. BTW)

14. Berekeningen eindconcept

Page 44


Volume sporthal (m³) = (lh*bh*hh)+(lt*bt*ht)= (40m*28m*7,5m)+(40m*4m*3,4m)= 8944m³

lh = lengte halbh = breedte halhh = hoogte hallt = lengte tribunesectiebt = breedte tribunesectieht = hoogte tribunesectie

Benodigde volumestroom (m³/h) = volume*ventilatievoud = 17888 m³/h

Warmtestroom = v * C * p * ΔT= 17888/3600 * 1,2 * 1000 * 27 = 160992 W

v = volumestroomC = soortelijke warmte luchtp = luchtdichtheidΔT= warmteverschil

Toepassen twincoilMet een twincoil ertussen (Met een rendement van 50%) wordt dit:

17888 * 1,2 * 1000 * (27-(17/2)) = 110309 W

160992 W is het vermogen dat nodig is om van een buitenlucht van -10ºC naar 17ºC te verwarmen.Bij toepassing van een twincoil wordt dit: 110992 W

Transmissie verlies = 50W per m² De oppervlakte die grenst aan buiten = (32*40)+(2*(32*7,5))+(40*5) = 1960m² * 50W = 98000 W

Dit is het vermogen dat benodigd is om het transmissie verlies op te vangen.

BesparingDan wordt de uiteindelijke besparing (Dit is uitgaande van de slechtste situatie in Nederland, namelijk -10ºC): 100-((208309/258992)*100) = 19,57% besparing.

Energieverbuik

Page 45


Zonder twincoil160922 Ws * 3,6 = 579319,2 kWh = 579,3 MW/h24*365 = 8760 h/jaar579,3 MW * 8760 = 5074668 MW/jaar = 5.074,7 GW/jaarW=J/s5.074,7 * 25 = € 126.850,-1 GJ= €25 (ongeveer)

Met twincoil110309 W/s * 3,6 = 397112,4 kWh = 397,1 MW/h397,1 MW * 8670 = 3478596 MW/jaar = 3.478,6 GW/jaar3.478,6 * 25 = € 86.950,-

Page 46


Conclusie en aanbevelingen

Naar aanleiding van dit rapport kan de conclusie getrokken worden dat concept 1 het beste naar voren komt als oplossing voor een betere klimaatbeheersing in de sporthal van de TU Delft.

Het veranderen van energieopwekker systeem zal te veel kosten met zich meebrengen, waardoor het efficiënter is om bij het huidige energiesysteem van de bestaande situatie te blijven. Verder zal de warmteterugwinning met het twincoil-systeem een hoog rendement opleveren van 20% in het slechtste geval bij een buitentemperatuur van -10 graden, wat op kan lopen tot een rendement van 50% bij een optimale buitentemperatuur. Het plaatsen van dit twincoil-systeem zal een x bedrag kosten met zich meenemen, maar dit zou met de hoge energiebesparing terugverdiend kunnen worden.

Daarnaast zal de tribune apart verwarmd worden met stralingspanelen, hierdoor worden de toeschouwers op de tribunes direct verwarmd zonder dat de temperatuur van de rest van de hal zal toenemen, wat onnodige warmte afgifte en energiekosten voor het koelen van deze extra warmte zal besparen.

Ook zal er met de DCV-regeling voor de ventilatoren het zuurstofgehalte en CO2-gehalte zodanig geregeld kunnen worden naar de wensen van de gebruiker, dat het ventilatiesysteem werkt naar de behoefte van de situatie in de sporthal. Aangezien hiermee veel energie bespaard kan worden, zullen de kosten hierdoor dalen.

Als laatste verbeterpunt is er gekozen voor een conventioneel filter onder de tribune, zodat het gedeelte aan lucht dat wordt hergebruikt eerst wordt ontdaan van vuile deeltjes. Het voordeel van een conventioneel filter systeem is dat het relatief goedkoop is in aanschaf.

Wij bevelen concept 1 aan, omdat het tot betrekking van de klimaatbeheersing van de TU sporthal het energie zuinigst is ten opzichte van andere combinaties van oplossingsmogelijkheden en deze manier van energiebesparing met de voorgestelde mogelijkheden compleet haalbaar is om toe te passen in de TU sporthal. Wij komen hierbij tot de conclusie dat de energiebesparing en dus ook de energiekosten van het voorgestelde concept, betrekkelijk lager liggen dan in de huidige situatie.

Page 47

Project Blok 3 Thema Installatie -...

Documents

Transcript of Project Blok 3 Thema Installatie -...