Distributie: Rendement, leidingwachttijd en interactiviteit

Distributie: Rendement, leidingwachttijd en interactiviteit Simon Binnemans & Havid El khaoui

www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 1

Distributie - Thermisch

SWW productie


Distributie - Thermisch Centrale productie met waaier structuur • • •

• •

Weinig koppelingen (bijna) geen problemen met interactiviteit Eenvoudig ontwerp

Veel leiding nodig Bij grote afstand lang wachten

SWW productie www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 3

Distributie - Thermisch Centrale productie met boom structuur •

Minder leiding nodig

• •

Meer koppelingen Vereist grondig ontwerp om geen problemen met interactiviteit te krijgen Bij grote afstand lang wachten

•


Distributie - Thermisch Centrale productie met circulatie structuur • •

•

•

Geen afkoeling van het water in de leidingen Nauwelijks wachten op warm water

Extra leiding en circulatiepomp Geen afkoeling van het water in de leidingen (thermische energieverliezen)


Distributie - Thermisch Lokale productie • •

•

Nauwelijks wachten op warm water Korte leidinglengten (voor warm water)

Extra productietoestel

SWW productie

SWW productie


Distributie - Thermisch Centrale productie zonder distributiestructuur • •

Kostprijs Energieverbruik

•

Comfort


Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren ◘ Evaluatie thermisch energieverbruik ◘ Comfort evaluatie

Verspreid

In functie van:  Topologie (woning)  Leidingisolatie  Tapprofiel

Compact


Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren ◘ Evaluatie thermisch energieverbruik  Distributierendement: • • • • • •

Leiding isolatie Leiding lengte Leiding diameter (Tappatroon) (Debiet) (Leidingmateriaal)


Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren ◘ Evaluatie thermisch energieverbruik  Distributierendement:  

𝜂=

𝑄𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔 𝑄𝑡𝑜𝑒𝑔𝑒𝑣𝑜𝑒𝑔𝑑

=

𝑄𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔 𝑄𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔 + 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑡𝑖𝑒𝑣𝑒𝑟𝑙𝑖𝑒𝑧𝑒𝑛

Qnuttig = Energie van het nuttig gebruikte warm water aan het tappunt Qdistributieverliezen = Energie die door distributiesysteem verloren gaat o.w.v: • Transmissieverliezen bij doorstroming ~ Qnuttig • Afkoelen van de gevulde warmwaterleiding wanneer de kraan dicht gedraaid wordt. ≁ Qnuttig (grootst bij niet-circulatieleidingen)

Openen kraan: Wachten tot leiding gevuld en opgewarmd Tijdens aftapping: transmissieverliezen Sluiten kraan: Afkoelen van leiding

T (°C)

Twarm Tkoud

Qverlies Qnut t (s)


Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren Verspreid

100% 90% Distributierendement

93%

91%

Compact

84%

80%

70%

68%

60% 48%

50%

40%

40% 30%

23% 18%

20% 10% 0% Boom

Waaier

Circulatie

Circulatie met kloksturing

Met tapprofiel Large, zonder isolatie www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 11

Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren zonder isolatie

100%

91%

Distributierendement

90%

84%

met isolatie

84%

80%

70%

68%

64% 57%

60% 50% 40% 30%

23% 18%

20% 10% 0% Boom

Isolatie: 4 cm met λ=0,040 W/mK (U=1W/m²K)

Waaier

Circulatie


Met tapprofiel Large, verspreid www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 12

Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren Large

100%

Medium


90%

84%

80%

70%

71%

68%

60% 50%

42%

40% 30%

23% 18%

20%

10%

10%

13%

0% Boom

Waaier

Circulatie


Zonder isolatie, verspreid www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 13

Distributie - Thermisch

𝑄𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔

𝜂=

𝑄𝑡𝑜𝑒𝑔𝑒𝑣𝑜𝑒𝑔𝑑

=


Vergelijking distributiestructuren 100%

94% 87%

90% Distributierendement

Medium Large

87%

80%

70% 60%

56%

57%

50% 40% 30% 20% 10% 0% Keuken

douche

bad


Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren medium zonder iso compact medium met iso compact large zonder iso compact large met iso compact

medium zonder iso verspreid medium met iso verspreid large zonder iso verspreid large met iso verspreid


100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Boom

Waaier

Circulatie

Circulatie met kloksturing www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 15

Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren ◘ Evaluatie thermisch energieverbruik ◘ Comfort evaluatie


Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren ◘ Comfort evaluatie  Tijd nuttige energie aan tappunt / tijd kraan open • • • • •

Leidinglengte Leidingdiameter Volumedebiet Type tappunt (voor bad onbelangrijk) ~ waterverspilling


Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren verspreid compact 91%

89%

96%

96%

82% 71%

Comfort

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Boom

Waaier

Circulatie

Met tapprofiel Large, zonder isolatie www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 18

Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren zonder isolatie met isolatie 96%

93%

96%

99%

82% 71%

Comfort

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

Boom

Isolatie: 4 cm met λ=0,040 W/mK (U=1W/m²K)

Waaier

Circulatie

Met tapprofiel Large, verspreid www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 19

Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren Large Medium

Comfort

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

96%

95%

82% 74%

71%

50%

Boom

Waaier

Circulatie


Distributie - Thermisch Vergelijking distributiestructuren medium zonder iso compact medium met iso compact large zonder iso compact large met iso compact

medium zonder iso verspreid medium met iso verspreid large zonder iso verspreid large met iso verspreid

Comfort

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Boom

Waaier

Circulatie www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 21

Invloed van isolatie • Geen isolatie • 1 cm synthetische rubber (λ=0,036W/mK)  U = 3,6 W/m²K • 1,5 cm resol hardschuim (λ=0,021W/mK)  U = 1,4 W/m²K


Distributie - Thermisch Invloed van isolatie

Temperatuur [°C]

Afkoelcurve Koper 15 mm 60

geen iso

iso U=3,6 W/m²K

iso U=1,4 W/m²K

40

20

0

02:00 04:00 06:00 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 Tijd [minuten] www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 23


Temperatuur [°C]

Afkoelcurve meerlagenbuis 16mm 60

geen iso

iso U=3,6 W/m²K

iso U=1,4 W/m²K

40

20

0



Temperatuur [°C]

Afkoelcurve meerlagenbuis 26mm 60

geen iso

iso U=3,6 W/m²K

iso U=1,4 W/m²K

40

20

0


Distributie - Thermisch Lokale of centrale productie ▪ Goedkope, kleine productie naast verafgelegen tappunt?

• • • •

Comfort Waterverbruik Distributierendement Minder leiding

•

Extra kost productietoestel Productierendement

SWW productie

•

SWW productie

Energetisch voordelig?


Distributie - Thermisch Lokale of centrale productie Energetisch voordelig?

systeemrendement (primair)

•

Vergelijken van systeemrendement van lokaal en centraal systeem= Distributierendement (afhankelijk van afstand voor centraal systeem) + Productierendement

elekt boiler lokaal gasgeiser centraal EPB gasgeiser centraal ecodesign

60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0

5

10 15 Afstand productie tot tappunt [m]

20

25 www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 27

Distributie - Thermisch Lokale of centrale productie  Vanwaar dit verschil: 𝜂=

𝑄𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔 𝑄𝑡𝑜𝑒𝑔𝑒𝑣𝑜𝑒𝑔𝑑

=


T (°C)

Twarm Tkoud

Qverlies Qnut t (s)

▪ Distributieverlies ~ inhoud van leiding ▪ Bij zelfde leidinginhoud is distributierendement ~ Tapvolume ▪ Systeemrendement afhankelijk van afstand EN tapvolume


Distributie - Thermisch Lokale of centrale productie

lokaal elektroboiler lokaal elektr.doorstr. Centr. Gasgeiser Centr. WP

ŋprod=30% ŋprod=40% ŋprod=50% ŋprod=56%

Afstand centr. prod. tot tappunt [m]

▪ Omslagpunt lokale productie i.f.v volume per tapping Omslagpunt gasgeiser-elektroboiler Omslagpunt WP-elektroboiler Omslagpunt gasgeiser-elektr.doorstr. Omslagpunt WP-elektr.doorstr.

90 80

Lokale productie

70 60 50 22m

40 30

9m 7m 7m 5m

20 10

0

Centrale productie

17m 15m

Tetra SWW

EPB

0

20m

2

2,7

4 6 Volume per tapping [L @ 60°C]

Ecodesign dish wash

8


Distributie: Leidingwachttijd en interactiviteit Havid El khaoui


Distributie – Hydraulisch Inleiding ◘ Parameteronderzoek leidingwachttijd ◘ Leidingwachttijd en interactiviteit a.d.h.v. een case


Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd ◘ Parameteronderzoek naar leidingwachttijd ◘ Simulaties in Matlab ◘ Metingen op proefstand


Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd ◘ Simulaties in Matlab

T3

T2

T1


Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd ◘ Simulaties in Matlab Buitenwand

Tijdstip 4 1 2 3 0

Stromingsrichting

Buitenwand www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 35

Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd ◘ Meting op proefstand

Boiler

Kraan

TK 1 0m

TK 3 12 m

TK 2 6m


Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd

Temperatuur aan tappunt (°C)

◘ Validatie: meerlagenbuis 16mm aan 4l/min

6m 12 m Opwarmen leidingmateriaal

Verdrijven koud water www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 37



◘ Validatie: koper 15mm aan 4l/min

6m 12 m


Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd ◘ Invloed parameters op leidingwachttijd Temperatuur tappunt [°C] 60°C

Debiet Diameter Lengte Materiaal

Debiet Diameter Lengte

𝑡𝑤𝑎𝑐ℎ𝑡,70% =

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 ∗ 𝐶70% 𝐷𝑒𝑏𝑖𝑒𝑡

45°C

20°C Tapduur [s]

Verdrijven koud water

+

Opwarmen leidingmateriaal

=

Totale leidingwachttijd www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 39

Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd ◘ Invloed parameters op leidingwachttijd Debiet Diameter

4 l/min 4 l/min

Lengte Materiaal

7 l/min

7 l/min


Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd ◘ Invloed parameters op leidingwachttijd Debiet 20mm 20mm

Diameter Lengte Materiaal

13mm

13mm


Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd ◘ Invloed parameters op leidingwachttijd Debiet 12 m 12 m


6m

6m


Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd ◘ Invloed parameters op leidingwachttijd



Debiet Diameter






Debiet Diameter Lengte Materiaal



ISSO 55




◘ Meting: koper en meerlagenbuis aan 4l/min en 7l/min

7 l/min

4 l/min Meerlagenbuis: geleiding ↘ massa ↗ Koper:

geleiding ↗ massa ↘ www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 46

Distributie – Hydraulisch Leidingwachttijd ◘ Invloed parameters op leidingwachttijd (isolatie)

6m

12 m


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Boiler

Bad Douche

SWW productie

Keuken


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd Boiler

Productie: Bad

Boiler (minimaal drukverlies)

Douche Distributie: Koperleiding (minimaal drukverlies) Tappunten: • Keuken • Douche • Bad

Keuken


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Toeslagfactor voor fittings (koppelstukken en bochten)

Δptot = Δpleiding + Δpfitting P2

P1 Fittings www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 50


Δptot = Δpleiding * Toeslagfactor Norm

Toeslag fittings (%)

ISSO 55

10-20, 30-40, 50-60

DIN 1988-300

40-60

P2

P1 Fittings www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 51

Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Toeslagfactor voor fittings (koppelstukken en bochten) ◘ Koper & meerlagenbuis ◘ Productspecificaties ZETA- waarde

Koper

Toeslagfactor Drukverlies: Leiding + fittings

Meerlagenbuis

Koper

Meerlagenbuis

1,7

1,8 – 4,5

31 kPa

35,8 kPa – 93,4 kPa





ISSO 55

DIN 1988-300

1,2

1,5

21 kPa

26,2 kPa

Koper

Meerlagenbuis

1,7

1,8 – 4,5

31 kPa

35,8 kPa – 93,4 kPa


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Tapdebiet- en temperatuur KEUKEN DEBIET (l/min) TEMP (°C)

7,5

40

DOUCHE DEBIET (l/min) TEMP (°C)

10,0

38

BAD DEBIET (l/min) TEMP (°C)

12,5


KEUKEN DEBIET (l/min) TEMP (°C)

Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd

4,5 3,0

60 10

◘ Tapdebiet- en temperatuur

7,5

40

ISSO 55

DIN 1988-300

NBN EN 806 www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 55

DOUCHE DEBIET (l/min) TEMP (°C)

Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Tapdebiet- en temperatuur

ISSO 55

DIN 1988-300

5,6 4,4

60 10

10,0

38


BAD DEBIET (l/min) TEMP (°C)

Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Tapdebiet- en temperatuur

ISSO 55

DIN 1988-300

7,0 5,5

60 10

12,5

38


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Diameters douche ISSO 55

DIN 1988-300

NBN EN 806


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Invloed van interactiviteit op het douchecomfort

10 l/min @ 38°C

𝑉 ↘ en T ↘

(10 l/min @ 38°C)

𝑉 ↗ en T ↗



10 l/min @ 38°C

ISSO 55

DIN 1988-300

NBN EN 806



𝑉↘

ISSO 55

DIN 1988-300

NBN EN 806



10 l/min @ 38°C

ISSO 55

DIN 1988-300

NBN EN 806



𝑉↗

ISSO 55

DIN 1988-300

NBN EN 806


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Invloed van interactiviteit op het douchecomfort ◘ ΔT = 0,1K is al waarneembaar. 1,4 K

1,2K

ISSO 55

DIN 1988-300

0,4K


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Invloed van leidingwachttijd op het douchecomfort

ISSO 55

DIN 1988-300

NBN EN 806

Werkelijk debiet ↘ Leidingwachttijd ↗

Ontwerpdebiet ↗ Leidingwachttijd ↘


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Invloed van leidingwachttijd op het douchecomfort

ISSO 55

DIN 1988-300

NBN EN 806


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Het optimum zoeken tussen interactiviteit en wachttijd. ◘ Goed ontwerp is belangrijk. ISSO 55

ISSO 55

DIN 1988-300

DIN 1988-300

NBN EN 806

NBN EN 806


Distributie – Hydraulisch Case: interactiviteit en leidingwachttijd ◘ Structuren

+ Interactiviteit ↗ -> gemeenschappelijke leiding

+ Leidingwachttijd ↗ -> grotere leidingdiameter

- Kostprijs ↘ -> minder leidinglengte SWW productie www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 68


+ Interactiviteit ↘ -> geen gemeenschappelijke leiding

+ Leidingwachttijd ↘ -> kleinere leidingdiameter

- Kostprijs ↗ -> meer leidinglengte SWW productie www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 69


+ Interactiviteit (douche) ↘ -> geen gemeenschappelijke leiding

+ Leidingwachttijd (douche) ↘ -> kleinere leidingdiameter

- Kostprijs ↘ -> minder leidinglengte SWW productie www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 70

Distributie – Hydraulisch Besluit ◘ Optimale structuur: alle tappunten dichtbij productie.

Evaluatie distributie (eengezins-) woningen

Energieverlies

Leidingwachttijd

Interactiviteit

Waaier structuur

Boom structuur

Circulatie leiding

Lokale productie

+

++

(isolatie & kloksturing)

(afhankelijk van leidinglengte)

+++

+++

++

++

+ ++

+++ ++

(Goed ontwerp nodig)

(Goed ontwerp nodig)

+++

+++ www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 71

Distributie Vooruitblik: collectieve ◘ Collectieve SWW-productie (meerdere wooneenheden)  Positief effect productie (profielfactor)

◘ Energetisch nadeel circulatieleiding ◘ Nadeel: Hygiëne  Legionella

◘ Alternatief combi-lus ◘ VERVOLGPROJECT  KICK-OFF 12 december


VIS traject - Instal 2020 + Integraal ontwerp van installaties voor sanitair en verwarming

B. Bleys

VIS-135098 www.tetra-sww.be Studiedag SWW – 30/10/2014 Pagina 73

Instal 2020 Samenvatting Doel: methodiek en hulpmiddellen uitwerken voor integraal ontwerp van installaties voor verwarming en sanitair (koud en warm water) Conceptkeuze: energie, comfort, hygiënische waterkwaliteit en totaalkost Tools voor dimensionering Primaire doelgroep: installateurs Vervolg op TETRA SWW


Instal 2020 Specifieke aandachtspunten  de integratie van duurzame opwekkingstoestellen  afweging gescheiden en gecombineerde productiesystemen (combi-lus)  vergelijking tussen collectieve en individuele oplossingen  evaluatie legionella-risico bij lagere SWWtemperaturen in combinatie met regelmatig opstoken


Instal 2020 Kick-off vergadering met gebruikersgroep Praktisch  12/12/2014 – 14u  Kantoren WTCB in Zaventem (Lozenberg 7)

Interesse om deel te nemen aan de gebruikersgroep? [email protected] 02 655 77 02 0489 87 67 19


Distributie: Rendement, leidingwachttijd en interactiviteit

Recommend Documents