Studiedag geothermie
Geothermie en BKA
Ir. Joachim Reybrouck Brussel, 12 mei 2015
Ingenium? Opgericht door ir. HR Vyncke in 1968 > 75 permanente medewerkers >2000 referenties > 45 jaar ervaring Onafhankelijk Kantoren in Brugge, Gent en Leuven
ISO-9001 gecertifieerd sinds 1998 www.ingenium.be
Agenda
1. Geothermie 2. BKA 3. Case Bayer
Agenda
1. Geothermie 2. BKA 3. Case Bayer
Geothermie
Stap 1: Bepalen energieprofiel / energievraag Stap 2: Bepalen vermogens
Geothermie
Stap 1: Bepalen energieprofiel / energievraag Stap 2: Bepalen vermogens
Geothermie
Bepalen energieprofiel / energievraag Vastleggen # MWh koeling, verwarming en profiel
Geothermie
Stap 1: Bepalen energieprofiel / energievraag Stap 2: Bepalen vermogens
Geothermie
Bepalen vermogens: opmaak vermogenbilan A.d.h.v. koellastberekeningen Bij koeling wordt geen gelijktijdigheid ingerekend A.d.h.v. warmteverliezen Bij het bepalen van ketelvermogen kan wel rekening gehouden worden met warmterecuperatie op luchtgroepen,…
Resultaat: x kW productie koeling x kW productie verwarming
Geothermie
Bepalen aandeel geothermie Vermogen: Streven naar groot aantal draaiuren Te groot vermogen aan warmtepomp machine pendelt continu Energie: Belang van het energetische evenwicht van een BEO-veld! # energie uit de bodem = # energie in de bodem Natuurlijke regeneratie of mechanische regeneratie Onbalans resulteert in opwarming of afkoeling op lange termijn Rendementsdaling! Geen freechilling of geen WP.
Ontwerp van BEO systemen
Keuze van regime Noodzakelijke voorwaarde: HT koeling, LT verwarming Laag temp. regime in verwarming: binnen het werkingsbereik van de warmtepomp (WP) Rendement WP! Hoog temp.regime in koeling: typische vertrek T uit bodem in de zomer 14°C! freechilling
Mogelijk afgiftesystemen: koelbalken, vloerverwarming/koeling, koelplafonds, batterijen luchtgroepen selecteren op lage regimes, betonkernactivering, …
Geothermie Schema
Agenda
1. Geothermie 2. BKA 3. Case Bayer
Agenda
Waarom BKA? Thermisch comfort Hogere afgifte dan vloerverwarming Koelen en verwarmen Beperkte investeringskost
Agenda
Impact BKA op ontwerp? BKA verweven met het gebouw Geïntegreerd ontwerp • Isolatie, beglazing, technieken • Dynamische simulaties Instorten ventilatie, san, elek…
Agenda
Randvoorwaarden Akoestiek, beperkt of geen vals plafond Traag systeem: ideaal als basis met evt. (lokale) aanvullende koeling/verwarming
Agenda
Types betonkernactivering Ter plaatse gestorte vloer Prefab welfsels Combinatie: breedplaatvloer
Agenda
Ontwerp Bepaling nodige afgifte (W/m²) Bepaling vloeropbouw (pas…) Waterregimes vastleggen
Agenda
Hydraulisch Change-over systemen Aandacht voor expansie
Agenda
Regeling Geen individule regeling, zoneregeling evt. individuele naregeling Stooklijn obv buitenT voor koelen/verwarmen Zelfregelend: geen correctie op binnenT Vrijgave koeling/verwarming obv seiz
Realisatie van BKA Legplan
Realisatie van BKA
Agenda
1. Geothermie 2. BKA 3. Case Bayer
Case Bayer
Architect Reginald Schellen Totale vloeroppervlakte ca. 10.000 m² Bouwtermijn Ontwerp : 2007 Realisatie : 2008 Ingebruikname : februari 2009
Demonstratieproject energietechnologiën – VEA Green Building erkenning door Europese Commissie Belgische Energieprijs niet-residentiële gebouwen 2009
Agenda 1. Bayer kantoorgebouw project
2. Evaluatie
Energieverbruik
Warmtepompen
Free-cooling
BEO-veld
Comfort
3. Primaire energiebesparing & CO2-reductie 4. Conclusies & Voorstellen
Agenda 1. Bayer kantoorgebouw project
2. Evaluatie
Energieverbruik
Warmtepompen
Free-cooling
BEO-veld
Comfort
3. Primaire energiebesparing & CO2-reductie 4. Conclusies & Voorstellen
Gebouw
Gebouw
Case Bayer
Case Bayer
60 boringen van 100 m 3 warmtepompen 2 x 70 kW 1 x 50 kW Warmtewisselaar : 170 kW Backup ketel + koelmachine
Agenda 1. Bayer kantoorgebouw project
2. Evaluate / Commissioning
Energieverbruik
Warmtepompen
Free-cooling
BEO-veld
Comfort
3. Primaire energiebesparing & CO2-reductie 4. Conclusies & voorstellen
Jaarverbruik
Energy Consumption Benchmarks Air conditioned - standard 500 – 10.000m² offices offices Senter Novem 2007
Bayer Specific Gas consumption (kWh/m².year) Specific Electrical consumption (kWh/m².year)
70 120
< >
average offices
151
178
100
85
226
60
Bemerkingen: Geen subtellers (gas, warmte, koude, elektrisch) Hoge comforteisen in zomer en winter Hoge bezettingsgraad
Ingenium
Gasverbruik Bemerkingen : •
Opmerkelijk hoog verbruik in de zomer: keuken (sanitair warm water)
•
Bevochtiging : stoom voor luchtgroep
•
Mei / juni 2010 : probleem met bevochtiging
Elektrisch verbruik
Bemerkingen : •
Hoog verbruik: luchtgroepen, kantoortoestellen, verlichting, keukentoestellen
•
Laag verbruik: 3 warmtepompen, ijswatermachine
Elektrisch verbruik Bemerkingen : •
Totaal laag elektriciteitsverbruik HPs
•
HP3 : bijna geen elektrisch verbruik
•
HP1 & HP2 : gelijkaardig profiel
•
Zomer : (bijna) geen verbruik
•
Meer verwarmingsvermogen beschikbaar
Voorstellen : •HP3 verbinden met centraal verwarmingssysteem •Regelstrategie klimatisatie aanpassen
Temperaturen WP
Temp.set point ↓
Energieprestatie WP Ptherm,deliv
Ptherm,extract
Pelectrical
(MWh/year)
(MWh/year)
(MWh/year)
HP 1+HP2
78
65
HP3
29
3
HP 1+ HP2
Pth,deliv
Pth,extract
Pel
MWh
MWh
MWh
nov '10 (*)
12,16
10,00
2,16
dec '10
25,08
19,03
jan '11
15,65
febr '11 (*) mrt '11 (*)
COPyear
COPstd.ref.
17
4,6
4,5
26
1,3
3,2
HP3
COP
Pth,deliv
Pth,extract
Pel
COP
MWh
MWh
MWh
5,63
2,51
0,44
2,07
1,21
6,06
4,14
10,69
0,53
10,16
1,05
12,21
3,45
4,54
5,21
0,55
4,67
1,12
15,57
12,12
3,45
4,51
5,67
0,51
5,17
1,10
8,65
6,79
1,85
4,66
4,16
0,53
3,63
1,14
april '11
0,00
0,99
0,00
0,26
mei '11
0,00
0,00
0,00
0,04
juni '11
0,00
0,00
0,00
0,01
juli '11
0,00
0,00
0,04
0,03
0,01
0,03
1,25
aug '11
0,00
0,00
0,04
0,07
0,04
0,03
2,59
sept '11
0,00
0,00
0,04
0,03
0,00
0,03
1,17
okt '11
0,72
0,54
0,17
4,13
0,19
0,17
0,02
nov '11
1,30
1,04
0,27
4,88
0,44
0,44
0,00
dec '11
5,62
4,12
1,50
3,74
0,39
0,38
0,01
Bemerking : • COP HP3 zeer laag! Voorstellen : Check HP3 HP3 met centraal verwamingssysteem verbinden
Energieperformantie WP Bemerkingen : •HP1 & HP2 = wisselend regime •Pel HP 1 ≈ Pel HP 2 •Pth HP 1 > Pth HP 2 •COP HP1 = 5 •COP HP2 = 3,5
Voorstel : Check HP2
Free-cooling Bemerkingen : •Goede werking free-cooling •Weinig of geen werking chiller •Temperatuurverschil (depart/retour) is eerder beperkt •Meer koelvermogen beschikbaar
Voorstel : •Pas klimaatregeling aan
Energiebalans
Extracted heat : 64,4 MWh Extracted cold : 63 MWh Bemerkingen : •+/- goede balans •goede regeneratie •Jaar na jaar temperaturen / Lange termijn balans
Temperatuur boorgaten
Thermisch comfort
23,5
20,5
Bemerkingen: •
Ontwerp comfortcriteria : 20°C – 25°C = OK
•
Optimale comfort zone : 20,5°C – 23,5°C = +/- OK
Thermisch comfort
Bemerkingen: •
Goed thermisch zomercomfort
Voorstel : •
Verhogen setpunttemperatuur/ dode band t-regeling in zomer > energiebesparing
Thermisch comfort
Beschouwingen : •
Wintercomfort = OK
•
Grote spreiding operatieve binnenT bij gelijkaardige buitenT (0°C-10°C)
•
Tussenseizoen = risico op oververhitting
•
Controle zonwering!
Agenda 1. Bayer kantoorgebouw project
2. Evaluatie
Energieverbruik
Warmtepompen
Free-cooling
BEO-veld
Comfort
3. Primaire energiebesparing & CO2-reductie 4. Conclusies & Voorstellen
Energie/CO2 besparing Primary Energy Saving HPs + bore holes + backup boiler + backup chiller (Bayer) Electrical consumption MWhe 73 Primary electrical consumption GJp 656 Gas consumption GJp 0 Total Primary energy consumption GJp 656 GJp Reduction Primary energy 402 % Saving 38%
CO2-Saving HPs + bore holes + backup boiler + backup chiller (Bayer) CO2 due to electrical consumption ton 73 CO2 due to gas consumption ton 0 Total CO2-emission ton 73 Reduction CO 2-emission ton 28 % Saving 28%
std. boilers + std. chillers (Reference) 84 756 302 1.058
std. boilers + std. chillers (Reference) 84 17 101
Agenda 1. Bayer kantoorgebouw project
2. Evaluatie
Energieverbruik
Warmtepompen
Free-cooling
BEO-veld
Comfort
3. Primaire energiebesparing & CO2-reductie 4. Conclusies & Voorstellen
Conclusies Evaluatie 1.
2.
3.
Energieverbruik: •
Gas: medium/laag, geen subtellers
•
Elekriciteit: medium/hoog, warmtepompen/chiller ↓
Warmtepompen •
COP HP1 > COP HP2
•
COP HP3 zeer laag
Free-cooling: •
4.
5.
goede performantie
BEO-veld: •
temperatuur depart/retour = OK
•
goede energie balans/regeneratie
Thermisch comfort : •
Goed zomer / winter comfort
•
Risico op oververhitting in tussenseizoen (zonwering !)
Voorstellen •
HP 3: • Check performantie • Connecteren met centraal verwarmingssysteem
•
HP 1 / HP 2: • HP1 = standaard / HP 2 = back up • Check performantie HP2
•
Controle binnenklimaat: • Verhogen setpunttemperatuur/ dode band T-regeling binnen limieten adaptief comfort • Check regelstrategie individuele ruimtes voor binnentemperatuur (BKA, ventilatie, ventiloconvectoren)
Vragen?
Ingenium nv ir. Joachim Reybrouck Nieuwe Sint Annadreef 23 8200 Brugge Tel. 050/40.45.30 Fax 050/40.45.34 E-mail:
[email protected] Web: www.ingenium.be
