Transcript Combilustechniek : analyse van warmteverliezen - IE-net

31/07/2014
Combilustechniek:
analyse van warmteverliezen
A. Janssens, E. Himpe, J. Vaillant Rebollar
Studiedag ie-net & OVED, 27/05/2014
Collectieve verwarming in collectieve woningbouw
ECO-Life
Sustainable Zero-Carbon ECO-Town Developments
Improving Quality of Life across EU
Europees Project 2010-2015
In drie lidstaten
Eco-life Kortrijk: Goedkope woning, Buro II & Archi+I,
ecopower, E-ster, Stad Kortrijk, UGent
1
31/07/2014
Demonstratie van hernieuwbare energietechnologie
in CO2-neutrale wijk Venning
De CO2-uitstoot door gebouwgebonden
energiegebruik (exc. huishoudtoestellen) wordt op
jaarbasis gecompenseerd door hernieuwbare
energie…
• Elektriciteit: PV-installatie
• Warmte: biomassa
…ter plaatse opgewekt op wijkniveau:
• Wijkverwarmingsnet Venning
•
•
Biomassacentrale 950 kW (houtchips)
µWKK (bio-olie)
Naar een energie-efficiënte warmteverdeling
in CO2-neutrale woonwijken
2
31/07/2014
Combilustechniek: analyse van warmteverliezen
• Definities
• Rekenmethodes voor warmteverliezen
– Inrekenen invloed geavanceerde regeling
• Perspectieven
Warmteverdeling via combilus: schematisch
combi
Collectieve
warmteopwekking
Warmteverdeling via
gemeenschappelijke
circulatieleiding
(combilus)
Afleversets
Gebruik
Warmteverliezen ~ rendement combi
3
31/07/2014
Berekening warmteverliezen volgens combilusmethode EPB
• Energie-efficiënte warmteverdeling:
– Betere isolatie (Rl,j, Hhx,n)
• Berekening R: standaard koudebrugfactor
– Rationalisatie leidingennet (lcombi k,j)
– Lage temperatuurverwarming (combi k,j)
• Minimale gemiddelde watertemperatuur 60°C (legionella)
– Invloed geavanceerde regeling afleversets ?
• Innovatieve systemen met gemiddelde watertemperatuur < 60°C:
principe van gelijkwaardigheid
Geavanceerde regeling bij afleversets: voorbeeld
Klimaatsafhankelijke
regeling verwarming
Combilus vertrek
Verwarming
SWW
Combilus retour
Debietsregeling
SWW en standby
4
31/07/2014
Voorstel berekening warmteverliezen in combilus
volgens principe gelijkwaardigheid
𝑄𝑙𝑜𝑠𝑠 ,𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖
𝑘,𝑚
= 𝑡ℎ,𝑚 ×
𝑗
×
𝑗
×
𝑗
•
𝑙𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖 𝑘,𝑗
× 𝜃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖
𝑅𝑙,𝑗
𝑘,ℎ,𝑚
− 𝜃𝑎𝑚𝑏 ,j,𝑚 + 𝑡𝑤,𝑚
𝑙𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖 𝑘,𝑗
× 𝜃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖
𝑅𝑙,𝑗
𝑘,𝑤,𝑚
− 𝜃𝑎𝑚𝑏 ,j,𝑚 + 𝑡𝑠𝑏 ,𝑚
𝑙𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖 𝑘,𝑗
× 𝜃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑖
𝑅𝑙,𝑗
𝑘,𝑠𝑏,𝑚
− 𝜃𝑎𝑚𝑏 ,j,𝑚 + 𝑡𝑚 ×
𝐻ℎ𝑥,𝑛 × 𝜃ℎ𝑥 𝑛,𝑚 − 𝜃𝑎𝑚𝑏 ,n,𝑚
𝑛
Warmteverliezen leidingennet verdeeld over drie werkingsregimes:
– Ruimteverwarming
– Sanitair warm water
• Minimale vertrektemperatuur 60°C
– Stand-by
• Minimale circulatie om insteltemperatuur afleverset te garanderen
•
Elk regime gekenmerkt door:
– Maandelijkse werkingstijd t
– Gemiddelde vertrek- en retourwatertemperatuur
• Berekend uit EPB-gegevens
•
Verificatie methode door vergelijking dynamische simulaties (TRNSYS)
Simulatiestudie gebouw 25 appartementen
AOR
• Vergelijking rekenmethodes:
– Combilusmethode (EPB)
– Methode ‘combilus plus’ (gelijkwaardigheid)
– Dynamische simulaties (TRNSYS)
5
31/07/2014
Varianten simulatiestudie
Type
Lowenergy
building
Standard
building
Amount
of this type
1
2
3
1
2
3
10
5
10
10
5
10
Area
GFA (m²)
90
119
148
90
119
148
Volume
(m³)
312
427
490
312
427
490
Net space
heating demand
(kWh/m²/year)
15
22
27
48
59
70
Net energy use
for hot tapwater
(kWh/day)
2.7
3.5
3.9
2.7
3.5
3.9
• Lage-energie gebouw
– Ontwerptemperatuur afleversets 60-25 / 60-40
– Leidingdiameters Di 22-42 mm
– Isolatiediktes 60-70 mm
• Standaard nieuwbouw
– Ontwerptemperatuur afleversets 80-25 / 80-60
– Leidingdiameters Di 28-54 mm
– Isolatiediktes 25-30 mm
Resultaten combilusmethode: warmteverliezen
Totaal: combi = 78%
leidingennet
afleversets
• Lage-energie gebouw
– EPB-combilus: gemiddelde watertemperatuur 60°C
6
31/07/2014
Resultaten ‘combilus plus’ methode
𝑡ℎ ,𝑖,𝑚
Lage-energie
LowTemperature
gebouw
Space Heating
ℎ
= 𝟐, 𝟓
𝑖𝑛 𝑗𝑎𝑛
𝑑𝑎𝑦
𝜃𝑠𝑢𝑝 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,ℎ ,𝑖 = 𝟔𝟎 °𝐶
𝜃𝑠𝑢𝑝 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,𝑤 ,𝑖 = 𝟔𝟎 °𝐶
𝜃𝑟𝑒𝑡 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,ℎ ,𝑖 = 𝟒𝟎 °𝐶
𝜃𝑟𝑒𝑡 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,ℎ ,𝑖 = 𝟐𝟓 °𝐶
𝑡ℎ ,𝑖,𝑚 = 𝟒, 𝟖
HighStandaard
Temperature
Domestic Hot Water
ℎ
𝑡𝑤,𝑖,𝑚 = 𝟎, 𝟓
𝑑𝑎𝑦
ℎ
𝑖𝑛 𝑗𝑎𝑛
𝑑𝑎𝑦
𝑡𝑤,𝑖,𝑚 = 𝟎, 𝟓
ℎ
𝑑𝑎𝑦
𝜃𝑠𝑢𝑝 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,ℎ ,𝑖 = 𝟖𝟎 °𝐶
𝜃𝑠𝑢𝑝 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,𝑤 ,𝑖 = 𝟖𝟎 °𝐶
𝜃𝑟𝑒𝑡 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,ℎ ,𝑖 = 𝟔𝟎 °𝐶
𝜃𝑟𝑒𝑡 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,ℎ ,𝑖 = 𝟐𝟓 °𝐶
nieuwbouw
𝑡𝑠𝑏 ,𝑖,𝑚
Stand-by
ℎ
= 𝟐𝟏, 𝟎
𝑖𝑛 𝑗𝑎𝑛
𝑑𝑎𝑦
𝜃𝑠𝑢𝑝 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,𝑠𝑏 ,𝑖 = 𝟓𝟓 °𝐶
𝜃𝑟𝑒𝑡 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,𝑠𝑏 ,𝑖 = 𝟑𝟗°𝐶
(in january)
𝑡𝑠𝑏 ,𝑖,𝑚 = 𝟏𝟖, 𝟕
ℎ
𝑖𝑛 𝑗𝑎𝑛
𝑑𝑎𝑦
𝜃𝑠𝑢𝑝 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,𝑠𝑏 ,𝑖 = 𝟔𝟓 °𝐶
𝜃𝑟𝑒𝑡 ,𝑝𝑟𝑖𝑚 ,𝑠𝑏 ,𝑖 = 𝟓𝟑 °𝐶
(in january)
* Constante vertrektemperatuur
• Werking gedomineerd door stand-by-regime
• Grote verschillen in gemiddelde watertemperaturen tijdens
drie werkingsregimes
Resultaten dynamische simulaties
• maandgemiddelde watertemperaturen leidingnet
vertrekleidingen
retourleidingen
• Lage-energie gebouw
– Variatie watertemperaturen ifv tijdsverdeling werkingsregimes
7
31/07/2014
Resultaten dynamische simulaties
• verdeling retourwatertemperaturen verste afleverset
• Lage-energie gebouw
– Verdeling beïnvloed door werkingsregimes en
verwarmingsregeling
Resultaten dynamische simulaties:
warmteverliezen leidingennet standaard nieuwbouw
Combilusmethode: combi = 80%
Dynamische simulaties: combi = 85%
Dynamische simulaties zonder
koudebrugfactor: combi = 90%
• Standaard nieuwbouw
– Verbeterd verdeelrendement door geavanceerde regeling
• Voorwaarde: geen by-pass combilus
8
31/07/2014
Eco-life Kortrijk Venning fase 1:
monitoring wijkverwarmingsnet
82 nieuwbouwflats
Verdeling radiatoren
Afleverset flat
Verdeling SWW
Deelnet in gebouw
65/25°C
Luchtverwarming flat
Eco-life Kortrijk Venning fase 1:
monitoring wijkverwarmingsnet
•
Commissioning installaties en meetsysteem
Temperatuur living
Buitentemperatuur
Warmte radiatoren
SWW
9
31/07/2014
Conclusies
• Warmteverliezen in combilus aanzienlijk ( 20%)
• Energie-efficiënte warmteverdeling via combilus:
–
–
–
–
Leidingisolatie
Lay-out leidingennet
Waterregime en regeling verwarming
Regeling afleversets
• Stand-by domineert
• Correctere berekening warmteverliezen door:
– Onderscheid werkingsregimes ruimteverwarming, SWW en
stand-by
• Perspectieven
– EPB-berekening geavanceerde afleversets via ‘combilus plus’
– Evaluatie werking en warmteverliezen combilus via monitoring
warmtenet Venning Kortrijk
10