AIVC #13,728
Energie-efficient verwarmen en ventileren van bedrijfsruimten Hoewel in een industriele omgeving de kosten voor verwarmen en ventileren van het gebouw veelal slechts een deel van de totale ener giekosten zijn, kan het reduceren van het energiegebruik voor verwarmen en ventileren van de ruimte toch een aanzienlijke besparing opleveren. Daarnaast kan het ook zo zijn dat via de meerjarenafipraken een reductie van het energiegebruik is over eengekomen. -door ir. A.M
van
srallatie bei:nvloed. Deze posten dienen echrer wel re worden beschouwd bij her opstellen van een warmteverlies berekening van de ruirnte.
Transmissieverlies Her transmissiewarmteverlies is afhan kelijk van de volgende invloeden: - gemiddelde ruimtetemperatuur; - invloeden van aanstralen en/of aan-
Weele*
blazen van wanden; - aanwezigheid van koudebruggen
H
et doelmatig met energie
'gratis' warmte kan worden gebruikt.
omgaan kan ook een filosofie
Onder 'gratis' warmte wordt verstaan
van het bedrijf zijn en/of bij
restwarmte of afValwarmte van proces
In her algemeen is de gemiddelde tem
sen of koelwater van mororen/machines.
peratuur in een ruimte niet gelijk aan
de uitstraling van her bedrijf passen.
en/of isolatiedefecten; - vlakken met een hogere temperatuur.
Bij een modern hi-tech bedrijf hoort
Deze resrwarmte/afvalwarmte moet
de ontwerpbinnentemperatuur. Door
ook een moderne energiezuinige instal
clan wel in voldoende mate aanwezig
de verticale temperatuurgradient is de
latie. Geschikte momenten om bij ener
zijn. Afhankelijk van her temperatuur
temperatuur onder her plafond/dak
giegebruik stil te staan zijn momenten
niveau van her beschikbare water (ver
veel hoger. De optredende verticale
waarop er wijzigingen aan de installarie
warmd met restwarmre/afvalwarmte of
temperatuurgradient is afhankelijk
en/of het gebouw worden doorgevoerd.
koelwater) kan dit warden gebruikt
van her verwarmingssysteem (zie tabel
Denk hierbij aan situaties als bijvoor
voor vloerverwarming (vanaf ca. 25°C)
1). Een eenvoudig voorbeeld toont
beeld nieuwbouw of verbouw/uitbrei
of voor luchtverwarming (vanaf ca.
aan dat bij een ontwerp-binnentempe
ding van de bestaande installatie. Bij installatievervanging zou men niet zo
45°C) of voor voorverwarming van ventilarielucht (vanaf 20°C). Zelfs wan
peraruurgradient van 1 Kim, bij een
ratuur van l 5°C en een verricale tem
maar de installatie moeten vervangen
neer slechts een dee! van de warmte
ha! van Sm hoogte, de gemiddelde
door een nieuwer type van dezelfde
behoefte met deze 'gratis' warmte kan
temperatuur in de ruimte 19°C is. In
installarie, maar zou moeten worden
worden gedekt, is dat zeker her over
dien de verticale temperatuurgradient
overwogen of een ander type verwar
wegen waard.
tot 0,5 Kim kan worden beperkt, wordt
ming beter aansluit bij het gebruik van
de gemiddelde ruimtetemperatuur
de ruimte en energie-efficienrer zou
l 7°C. Voor deze ruimte komt dit, bij
zijn. Mogelijk kan met behulp van sub
BELANGRIJKE VERLIESPOSTEN
een buitentemperatuur van 5°C, neer
sidies een oude (verouderde) installatie
De belangrijkste verliesposten zijn:
op een energiebesparing van 100% -
vroegtijdig worden vervangen. Aan de
- transmissieverlies;
12/14
orde komen de diverse warmteverlies
- warmteverlies door buitenlucht-
posten en hoe deze posten zijn te voor komen of te beperken. Er is gebruik
toetreding;
gemaakt van ervaringen van de prak
voer van materiaal met !age tempe raturen;
zijn uitgevoerd. Foto's zijn beschikbaar gesteld door Gasunie.
100%"' 14%.
Bij stralingsverwarming, kunnen ook horizontale temperatuurgradienten
- warmteverlies door invoer of door
tijkmetingen die samen met Gasunie
x
optreden. Horizonrale temperatuur gradienten treden niet alleen op tussen
- warrnteverlies door koude opper-
de stralers, maar ook bij zwarte-buis
vlakken of producten.
stralers treedt in de lengte van de stra
De eerste twee posten worden in dit
lers een ternperatuurgradienten op,
arrikel behandeld. De laatste twee GRATIS WARMTE
worden vooral door her proces bepaald
In een aantal gevallen is het zo dat
en in her algemeen minder door de in-
64
:VERWARMING/VENTllATiE�HOGE RUIMTEN
*
:
Projectcoordinator bij ISSO
Stralingsverworming: infrarood open stralers
0,9
indirect gestookte stralingspanelen
0,5
zwarte buisstralers
0,3
Aanstraling van een vlak zander reke ning te hauden met de reflectaren (niet correct) -f/GUUR 1-
Luchtverwarm ing ·1 HT LT
..
I
zonder ondersteuningsventilatoren
1,3
...
I
zonder ondersteuningsventilatoren
l, l
met hoog circulatievoud (> l 0)
0,2
Vloerverwarming
(0
·1
De gegeven waarden zijn bepaald voor systemen waarbij de circulatie alleen door de ventilatoren in de luchtverwarmers wordt gerealiseerd {circulatievoud ca.
·i
l, l ) .
HT-luchtverwarming wil zeggen dot de uitblaastemperatuur meer don 30 K boven
i
-f/GUUR 2-
LT-luchtverwarming wil zeggen dot de uitblaastemperatuur minder don 30 K boven
Warmteverlies door buitenlucht toetreding
de ruimtetemperatuur ligt,
Warmteverlies door buitenluchttoetre
de ruimtetemperatuur ligt.
··
Werkelijke aanstraling van vlakken
ding is onder te verdelen in twee ver
Verticale temperatuurgradienten vaar verschillende systemen
liesposten: infiltratieverliezen en venti
·TABEL 1-
latieverliezen.
omdat met de toenemende lengte van
aanstraling van een wand in een
Infiltratieverliezen
de stralers de temperatuur in de buis
ruimte met zwartebuisstralers. In deze
Infiltratieverliezen treden alrijd op en
daalr. Hierbij moet worden opgemerkt
figuur is duidelijk te zien dat een groot
geven ongewenst warmteverlies. Plaat
dee! van de wand een hogere tempera
sen waar infiltratieverliezen optreden
dat een horizontale temperatuur gra dient niet altijd nadelig hoeft re zijn
tuur heeft dan de ruimtetemperatuur
zijn de dak-wandaansluiting en rond
voor het comfort. Denk hierbij aan
van 18°C. In deze fi.guur is ook te zien
te openen deuren. Op infrarood-opna
verkeerszones waar de temperatuur
dat bij de aansluiting van de dak op de
men van de buitenzijde van een gebouw
lager mag zijn dan in de werkzones.
wand, koude lucht infiltreert.
is aan de warme plekken goed te zien waar warme lucht exfiltreerr. De figuren 7 en 8 tonen de voor- en achterzijde
Door (delen van) oppervlakken met
Her effect van het opwarmen van delen
een hogere temperatuur, ontstaan extra
van wanden en/of de vloer treedt niet
van hetzelfde gebouw. De opnamen zijn
transmissieverliezen. De hogere tem
alleen op bij stralingsverwarming. Ook
gemaakt bij een buitentemperatuur van ongeveer -5°C. Figuur 7 toont de
peratuur ontstaat door her aanstralen
bij luchtverwarming treedt door her
van die vlakken (zie figuur 1). Hierbij
aanblazen van delen van wanden en
voorzijde van her gebouw. Hier is dui
moet worden gelet op alle reflecties
het dak een duidelijk temperatuurver
delijk te zien dat rond de laaddeur
van de stralers. Er wordt een grater
hoging op van die betreffende plaatsen
warme lucht her gebouw verlaat. Ook
gebied aangestraald dan in eerste in
(zie figuur 5). De ruimtetemperatuur
bij de dakaansluiting is duidelijk te zien dat langs de rand warme lucht ex
stantie wordt verwacht op grond van
in de beschouwde ruimte is 20,5°C.
de vorm van de straler (zie figuur 2).
Isolatiedefecten leiden tot extra warm
filtreert. Figuur 8 toont de achterzijde
Dir is echter een effect dat met her
teverliezen. In het algemeen zijn isola
van hetzelfde gebouw. Wat opvalt is
toepassen van deze reflectoren wordt
tiedefecten alleen aan re tonen met in
dat de exfiltratie bij de dakaansluiting
beoogd.
frarood-opnamen. Her is niet altijd
hier grater is. Ook is de oppervlakte
Dar aanstraling van vlakken ook wer
mogelijk isolatiedefecten eenvoudig te
temperatuur van de schuine kap aan
kelijk optreedt, is goed te zien met be
verhelpen. Figuur 6 toont een infra
de achterzijde hoger dan die aan de
hulp van infrarood- opnamen. Met
rood-opname van de buitenzijde van
voorzijde. Hieruit kan worden afgeleid
infrarood-opnamen is het mogelijk de
een gebouw waarop in de overstek een
dat de wind (lage windsnelheid) op de
oppervlaktetemperatuur van vlakken
isolatiedefect (rode vlak) waarneem
voorzijde van het gebouw stand.
te bepalen. Figuur 3 toont een opname
baar is. In deze opname is ook te zien
van een wand waartegen , schuin op
dat de stalen kolommen koudebruggen
Venti!atieverliezen
gehangen, open stralers zijn geplaatst.
vormen. Ook de aansluiting van de
Her warmteverlies door ventilatie is
De stralers zijn met zwarte pijlen weer
wanden op de vloer vormen een koude
niet te voorkomen. Voor de personen
gegeven. Een rode, gele of witte kleur
brug. Op de infrarood-opnamen van
in de ruimte en/of de processen is een
symboliseert een hogere temperatuur
de buitenzijde van her gebouw zijn de
bepaalde hoeveelheid buitenlucht
dan de koudere blauwe, paarse of
koudebruggen te herkennen aan hogere
noodzakelijk. Het warmteverlies door
groene vlakken. Figuur 4 room de
temperaturen (gee! en rood).
buitenluchttoetreding is geringer bij
TVVL mag£lzine4/2001
65
,,-
,,,,
_ _ _
Aanstraling van een wand met apen infraraod stralers -f/GUUR 3-
Aonstroling van een wand bij toepassing van zwartebuis· stralers -FIGUUR 4-
systemen waarbij de binnenluchttem peratuur lager is dan de comforttem
- bij
her uirvoereJ1 van de bouwwerk
zaamheden moet erop worden gelec
komr doordac njec eersc een warme dekeu moec worden opgebouwd roe
peratuur. Die effect treedt op bij stra
dar er geen isolatiedefecren oncscaan
dac nagenoeg de gehele ruimre is ge
lingsverwamingssystemen en vloerver
in de bouwkundige consrrnctie. J o
vuld mer re warme luchc. in figuur 9
warmmg.
laciemareriual dat slechc of nier ge
wordr een bedd gegeven van een be
plaacsr wordc, is in cen later stadium
drijfshal rijdeus het opwarmen zonder
vrijwel nier meer re corrigeren;
ondersceuningsvenrilaroren. ln deze
- wani1eer hct niec is te voorkomen dat
BEPERKEN VAN DE
sicuacie werd de inbfo.asl.uchc van rook
ENERGIEVERLIEZEN BIJ
wanden/vloeren wotden aangescraald
voorzien en is duidelijk waar te nemen
VERWARMEN EN VENTILEREN · Voor her beperken van de warmtever
of aangeblazen, dienr ce worden over�
dat boven in de hal een warme deken
wogen dezc delen (extra) re isoleren.
toetreding zijn er factoren die het ge bouw, de insrallatie en het gebruik
oncsraar, rerwijl er op de werkvloer nog niers gcbeurr. Figuur 10 coonr dezelfde
liezen door transmissie en buitenluchr
Stap 2: Beperken van de transmissiever!iezen
bedrijfshal waarbij tijdens her opwar men de ondersreuningsvencilaroren
betreffen. Voor de duidelijkheid is een
De warmreverliez.en door cransmissie
stappenplan opgesteld waarin de
zijn re beperken door hec verlagen van
re 2ien dar de menging veel berer is.
besparingsopties zijn ingedeeld.
de gemiddelde ruimceremperacuux
Her becer mengen van de luchc in een
door her verlagen van de verricale rem
bedrijfsruimce kan roe 25% energie
Stappenplan
peratuurgradiem en door her beperken/
besparing opleveren. Die betekenr dat
Stap 0: Maal(, voor zover dat mogelijk
voorkomen van aanstraling of aanbla
her aanbrengen van ondersreunings
zen van constructiedelen.
venrilacoren uicermace z.invol is. Oeze
Her bepcrken van de vercicale cempe
z.ijn veelal binnen twee jaar remgver
is, gebruik van 'gratis' warmte.
Stap 1: Bouwkundige l'f!IJ.llfregelen Bij het ontwerp van het gebouw
diem
voldoende aandach t te worden besreed
waren in geschakeld. Hier is duidelijk
racuu rgradienr bij luchcverwarming -
diend. Dus ook wanneer men een be
sysremen kan worden gerealiseerd door
drijfsruimre huurr, voorz.ien van lucht
aan de volgende onderwerpen, omdat
her roepasseo van ondersceuningsven
verwarming wa.1Ju1 geen ondersteu
die later vrijwel niet meer kunnen
tilacoren (zie cabel 2) en LT-luchcver
ningsvencilaroren zijn aangebrachr, is
warden gecorrigeerd:
warmers in de plaats van HT-luchtver
het verstandig dez.e snel (te laren) aan
- het voorkomen van koudebruggen;
warmers.
brengen. De.r.e roestellen z.ijn snel terug
Door een betere menging van de bin
verdiend en bovendicn zijn zc rnee te
ting van de aansluiting van het dak
nenlucht wordt de gemiddelde ruimte
nemen naa.r een eventueel volgend be
en de wanden;
temperatuur lager en neemt ook het
drijfspand. De verticale remperaruur
- her zorgen voor een goede kierdich-
- extra goed isoleren van het dak kan een zinvolle optie zijn omdat, ten
warmreverlles door buirenluchtroecre
gradient kan ook worden beperkr door
diog af. Een nog onbesproken voor
een LT-luchrverwarmer te gebruiken
gevolge van de optredende verticale
deel van een berere menging is dar de
('lage' inblaascemperacuur).
temperamurgradienr, onder her dak
opwarmtijd veel korrer wordr. In uic
E"xtra transmissieverliez.en door aan
de hoogste remperacuur opm:edr.
gevoerde metingen bleek de opwarm
blaz.en van wanden kan worden voor
Her aanbrengen van (ex.era) dakiso
rijd mer gebruik van ondersreuning -
komen door her goed richcen van de
lacie kan ook geschieden bij renova
vemilaroren 50% korrer clan die zon
uitblaasschoepen. Ter plaacse van her
tie van het dak of de dakbedekking;
dcr ondefsteuningsvenrilaroren. Dir
punc waar de warme lucht na de worp
66
·c
0.91•
l\oto:2 l.01.9lf•2J:51:16
I/'
7.S
7.fj u 6.0 5.5 50 J.5
�00 195
J.O
19,0
3.5
18:5
J.O
Gedeelte van de wand met een hogere temperatuur door aanblozen -F/GUUR 5-
lsolatiedefect in overkapping en koudebruggen -FIGUUR 6-
·c
lnfrarood-opname van de voorzijde van het gebouw -FIGUUR 7-
opstijgt, kan aan her dak een hot-spot
-FIGUUR 8-
Stap 3: Beperken van de ventilatie verliezen
ontstaan. Deze is re voorkomen door op de goede plaats een ondersreunings
lnfrarood-opname van de achterzijde van hetzelfde gebouw
Her beperken van de ventilatieverlie-
zen kan door een aantal zeer verschil lende maatregelen warden gerealiseerd: - pas niet meer ventilatie toe dan
ventilator re plaatsen, die de warme lucht weer naar beneden sruwt (zie figuur
1 1)
Aansrraling van wanden en vloer is re beperken door goed afstellen van de reflecroren. Aanstraling van her dak is te beperken door her aanbrengen van isolatie aan de bovenzijde van de stra lers en de reflectoren. Zorg ook voor een !age emissiecoefficient aan de bo venzijde van de stralers. Let erop dat
HT
zonder ondersteuningsventilatoren
1,3
Lr·-1 zonder ondersteuningsventilatoren
1,1
Hr·1 met ondersteuningsventilatoren
0,8
Lr 1 met ondersteuningsventilatoren
0,7
kan toenemen. Hierdoor kan zowel
I
..
··1
HT-luchtverwarming wil zeggen dot de uitbloostemperatuur meer don 30 K boven de ruimtetemperotuur ligt.
door vervuiling aan de bovenzijde van de straler, de straling naar het dak sterk
..
... I
LT-luchtverwarming wil zeggen dot de uitbloostemperotuur minder don 30 K boven de ruimtetemperatuur ligt
een grotere verticale temperatuurgra
Verticale temperatuurgradienten
dient als een hot-spot ontstaan.
-TABEL 2-
TVVL
"'"g"zine 4/2001
67
Opwarmen met gebruik van ondersteuningsventilatoren
Opwarmen zonder gebruik van ondersteuningsventilatoren
-FIGUUR 10-
-F/GUUR 9-
Verloop ruimtetemperatuur In een etmaal (,.) •
25 (.
:;io
:I ...
�
15 �10 � 5 e 0 8 Q) c.
0
1--����---1 12
Afbuigen van de opstijgende warme lucht met ondersteunings ventilator ter voorkoming van hot-spot aan het dak.
17
22 tijd in uren
3
Schematisch verloop van de binnentemperatuur gedurende een etmaal
-F/GUUR 11-
bedrijfsbeperking, waarbij her opwar
Toestelrendementen in oplopende
ventilatie in de 'laagstand' buiten
men wordt geregeld met een optimali�
volgorde (op onderwaarde).
bedrijfstijd;
serende regelaar. Figuur 12 room het
noodzakelijk is; •
•
•
•
-FJGUUR 12-
ventilatiedebiet regelen met behulp
verloop van de temperatuur in een
Luchtverwarmers
van sensoren;
bedrijfsruimte waar bedrijfsbeperking
- conventionele opwekker (open toe
lokaal afZuigen in plaats van ver
wordt toegepast. De getrokken lijn
srel):
dunningsventilatie toe te passen;
geeft de situatie weer bij te vroeg op
verlies door open rrekonderbreker)
gebruik snel sluitende deuren
starten (bijvoorbeeld met een klok ge
en/of luchtsluizen;
schakeld). De gestippelde Jijn geeft het
- pas warmteterugwinning toe indien
T)
=
0,85 - 0, 15 = 0,70 (extra
- conventionele opweklcer (gesloren toestel) T) = 0,85
goede opstart rijdstip weer. Her gear
- VR-warmrebron
ceerde dee! geefr de hoeveelheid ener
- HR-warmteopweklcer:
gie aan die is te besparen bij optimaal
0,91 T) =1,00 (100%) bij vollasr, 1,05 (105%) bij
door de verticale temperatuurgradient
opstarten. Her is echter zo dat het tijd
deellast
laag te houden;
stip van optimaal opstarten niet elke
dir mogelijk is; - beperk de gemiddelde temperatuur
T)
dag hetzelfde is. Het opstarttijdstip is
Stralingsverwarming
op de warmste plaats: dus niet door
afhankelijk van de buitentemperatuur
- zwartebuisstralers
bet dak maar bijvoorbeeld door de
en de mate van afkoeling van de ruim
- opensrraler
- afZuigen van de ventilatielucht niet
wand, of bij stralers onder de straler
te. Dit vergt dus een goede oprimalise
waar de verticale temperatuurgradiem
rende regelaar.
nog genng ts.
bedrijfiuren Dit kan door de ruimte nier ]anger te
een zo hoog mogelijk rendement Naarmate her rendement van de warmre opwekker berer wordt, kan warden
verwarmen dan noodzakelijk is en
volstaan met een geringer opgesreld
door het roepassen van nachtverlaging/
vermogen: n '
68
=
T) = 0,88 1,00 (100% geen
gebruik van condensatie) Denk voor indirect gesrookre systemen
Stap 5: Kies een warmteopwekker met Stap 4: Beperken van het aantal
T)
=
=
q
vraag
I T)"
ook aan bijvoorbeeld WKK of warmre pompen.
�
