Energie besparen op je verwarming thuis

een avond door en voor

Energie besparen op je verwarming thuis Eddy Janssen

een avond door en voor in samenwerking met Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen Industrieel ingenieur Chemie ICT Bouwkunde

EM vakgroepen automatisering werktuigbouw automotive energie

Onderwijs: - leerlijn energie - afstudeerrichting energie

een avond door en voor in samenwerking met Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen Industrieel ingenieur Chemie ICT

Onderzoek: onderzoeksgroep

Bouwkunde



een avond door en voor in samenwerking met Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen Industrieel ingenieur Chemie ICT

Onderzoek: spin-off

Bouwkunde



Afhankelijkheid

Betaalbaarheid

Eindigheid

Ecologie

Klimaatverandering

Veiligheid/ gezondheid

     

Afbakening en aanpak Hoofdwetten van ‘energie’ Isoleren: hoeveel en hoe Centrale ver(w)arming Ik BEN mee Hybride

 Afbakening en aanpak Energie = vermogen x tijd

1kWh = 1 kW ged 1 h

Basis: Inzicht in verbruik (meten is weten) 1. spaardouchekop 2. dak- en zoldervloer 3. buitenmuren 4. ramen en vensters 5. PV

2: gebruik duurzame energiebronnen

6. zonneboiler

7. condensatieketel

CO2 uitstoot

1: minimaliseer energievraag

3: efficiënt gebruik fossiele brandstof

trias energetica Energie in woningen aanpakken: bestaand – renovatie – nieuwbouw

     


 Hoofdwetten van ‘energie’ 0de hoofdwet van de thermodynamica

Natuurlijk streven naar thermisch evenwicht: 1-2 en 1-3

→

⟶ begrip temperatuur

1

2-3

2

3

Temperatuurverschil = nodig voor warmteoverdracht

 Hoofdwetten van ‘energie’ 1ste hoofdwet van de thermodynamica

energiehoeveelheid

Energiebehoud - Energie kan niet worden gecreëerd (perpetuum mobile) https://www.youtube.com/watch?v=4b8ZsFszE8I

- Energie kan niet worden vernietigd… maar waar blijft de aangekochte energie ? - warmtewisseling met omgeving - omzetting van arbeid naar warmte

 Hoofdwetten van ‘energie’ 1ste hoofdwet van de thermodynamica

• arbeid → warmte = gemakkelijk

omgekeerd = moeilijk

arbeid

arbeid

warmte

warmte

• warmte: HT→ LT = spontaan

energiehoeveelheid

omgekeerd = moeilijk

p

HT

HT

LT

LT


• arbeid → warmte = gemakkelijk arbeid

energiekwaliteit

omgekeerd = moeilijk HT

arbeid

T1

+ warmte

warmte

• warmte: HT→ LT = spontaan HT

LT

arbeid

T2

omgekeerd = moeilijk HT

HT

T1

LT

LT

LT

arbeid

T2


energiekwaliteit

• warmte → arbeid = motor HT

HT

LT

T1

+ arbeid

arbeid

motor LT

T2

HT

T1

• warmte: LT→ HT = warmtepomp of koelmachine HT

-

elektr

LT

LT

warmtepomp

koelmachine

arbeid

T2


energiekwaliteit

• warmte → arbeid = motor HT

HT

T1

+

LT

ηmotor ↑ naarmate HT ↑ en LT ↓

arbeid

LT

T2

HT

T1

• warmte: LT→ HT = warmtepomp of koelmachine

HT

arbeid

LT

ηwp ↑ naarmate HT ↓ en LT ↑

LT

T2

 Hoofdwetten van ‘energie’ condensatieketel, wkk, warmtepomp, koelmachine, vrije koeling, warmterecuperatie, energievernietiging, hernieuwbare energie, …

 Hoofdwetten van ‘energie’

 Hoofdwetten van ‘energie’ de belangrijkste energieprocesssen

E

_

1 El. App. 7

13

_

H 10

15

_

WKK

_

11

F

+

3

C

4

_

6 5

9 12

_

8 2

14

+

A

+ ORC

16

 Hoofdwetten van ‘energie’ Structuur

A: Ambient (lucht, water, bodem)

E C

H

F

C: Cooling needs (gebouwen, industrie) H: Heat demand (gebouwen, industrie) E: Electricity (elektriciteitsnet)

A

F: Fuel (fossiel of hernieuwbaar)

 Hoofdwetten van ‘energie’ Directe warmteoverdracht toepassing  toepassing

E

7: warmterecuperatie 7

C

H

9: omgevingswarmte

F 9

8

A

8: vrije koeling

 Hoofdwetten van ‘energie’ Directe warmteoverdracht brandstof  toepassing

E

10: ketel

C

H 10

11: energievernietiging

11

F 12

A

12: energieverlies

 Hoofdwetten van ‘energie’ Negatief kringproces (compressiecyclus)

E

1

• warmte van LT to HT • verbruikt arbeid

_

C

H

F 3

2: compressiekoeling

_

_ 2

A

1: koelen & verwarmen

3: compressiewarmtepomp

 Hoofdwetten van ‘energie’ Negatief kringproces (absorptiecyclus) • warmte van LT to HT • verbruikt warmte(HHT)

E _

H

C

4

_

F

_

6

1: koelen & verwarmen 2: absorptieiekoeling

5

3: absorptiewarmtepomp

A

 Hoofdwetten van ‘energie’ Positief kringproces (elektriciteitscentrale, aardgasmotor…) • geproduceerde arbeid (E) • verbruikte warmte (F) • vrijgekomen warmte (A of H)

E C

H 15

F

+

WKK

14

+

A

14: gescheiden productie 15: WKK

 Hoofdwetten van ‘energie’ Primaire energie warmtepomp 14: 1 kWh gas ⟶ 0,5 kWh elektriciteit

E

15: 0,5 kWh elektriciteit ⟶ 1,5 kWh warmte

C

H 1,5 kWh 3

_

F 1 kWh

14

+

A

 Hoofdwetten van ‘energie’

Primaire energie om 1 liter soep te ontdooien ? Stel rendement elektriciteitsproductie: 2,5 kWh primaire warmte voor 1 kWh elektriciteit rendement koudeproductie:

1 kWh elektriciteit

voor 2 kWh nuttige koude

• gasfornuis:

P = 0,1 kWh

• microgolfoven:

P = 0,1 x 2,5 = 0,25 kWh

• buiten:

P = 0 kWh

• koelkast:

P = - 0,1 x 2,5/2 = - 0,125 kWh

     


 Isoleren: hoeveel en hoe

Compactheid: vorm en afmetingen vorm

afmetingen

niet compact 3 vrijstaanden woningen

compact

3 rijwoningen = 1 groot gebouw


Hoeveel isoleren: € € € 1,8

investering €

1,6 1,4

U W/m².K

1,2 1

Plaatsingskost

0,8 0,6 0,4 0,2 0 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

Isolatiedikte (cm)

de eerste cm helpen het meest


Hoeveel isoleren: € € € 1,8

investering €

1,6 1,4

U W/m².K

1,2 1

Plaatsingskost

meerkost

0,8

kost

0,6 0,4 0,2 0 0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

Isolatiedikte (cm)

de eerste cm helpen het meest maar onvoldoende isoleren betaal je 2x


Hoeveel isoleren: thermisch comfort


Hoeveel isoleren: thermisch comfort

een kachel straalt…

wanden stralen ook maar geïsoleerde wanden meer

 Isoleren: hoeveel en hoe Opgelet: binnentemperatuur zon

emissie & reflectie

transmissie


Koudebruggen en oppervlaktecondensatie


Koudebruggen en oppervlaktecondensatie


Dampscherm en inwendige condensatie


Luchtdicht bouwen…

en ventileren

     


 Centrale ver(w)arming 1968

2008

2030

stadsverwarming

 Centrale ver(w)arming -90 % CO2 in 2050 ? Industriële restwarmte

Restwarmte elek-centrales

Geothermie (diep/ ondiep)

Vaste biomassa

Afvalwater

GFT, maaisel, snoeisel,...

Restafval

Aardgas als transitoir

De Schelde

 Centrale ver(w)arming Steden met

• • • • • • • • •

stadsverwarming

Stockholm Parijs Berlijn Rotterdam Kopenhagen Amsterdam Helsinki Wenen …

 Centrale ver(w)arming Steden zonder met stadsverwarming • • • • • • • • • • • •

Brussel Antwerpen Gent Brugge Hasselt Luik Namen Aarlen Bergen Leuven Waver …

 Centrale ver(w)arming


Haven Antwerpen

1.000.000 kW bij 100 °C 2012

2022

2032

2042

 Centrale ver(w)arming aardgas + lucht

CH4 + O2 + N2

rookgassen

→

CO2 + H2O + N2

+ warmte

rookgas

stralingsverlies verbrandingswarmte

ketel nuttige warmte afgegeven aan water

systeemafbakening, energie- en massabalans

condensaat


warmtewisselaar brander

Verbrandingskamer

 Centrale ver(w)arming Europese norm: 3 klassen 1. standaard ketel:  condensatie is niet toegelaten, bekomen door een hoge watertemperatuur  energieverlies 2. lagetemperatuurketel:  condensatie is niet toegelaten, bekomen door keteltechnologie  minder energieverlies 3. condensatieketel:  condensatie is gewenst, hoogste rendement

 Centrale ver(w)arming standaardketel

condensatieketel


stralingsverlies

brandstof

ventilatieverlies rookgasverlies


Brandstofwarmte

Stilstands-verlies (is er veel langer)

Verlies bij werking

Nuttige warmte

 Centrale ver(w)arming €

Hoog rendement door: lage retourtemperatuur

Grote radiatoren, vloerverwarming…

€

€ klein debiet, grote T 55 °C

60 °C

1 kW

50 °C

terugstroming vermijden 1 kW

70 °C

70 °C

50 °C 45 °C

Q = m . c . T

ketel 40 °C 60 °C

40 °C


80/60

Hoog rendement door deellastwerking

50/30

omschrijving nominaal vermogen (Pn) CV-bedrijf (80/60 ºC) nominaal vermogen (Pn) CV-bedrijf (50/30 ºC) nominale belasting (Qn) CV-bedrijf (Hi)

vermogen (kW) rendement min max deellast vollast 5 24,1 0,96 0,96 5,6 25,5 1,08 1,02 5,2 25

 Centrale ver(w)arming Ketelvermogen :

• oude ketel vaak te groot - niet goed berekend - het gebouw is nageïsoleerd

• belang correct ketelvermogen (niet te groot) - plaatsbesparing - goedkoper in aanschaf - hoger rendement

• bepalen van het ketelvermogen - schilberekening, logging - sww (doorstroom of voorraad)

 Centrale ver(w)arming Regeling met kamerthermostaat: - waar kamerthermostaat plaatsen ? - wat doet deze precies ?

 Centrale ver(w)arming Kamerthermostaat in leefkamer: - kamerthermostaat stuurt de brander - watertemperatuur verandert met buitentemp

 Centrale ver(w)arming Geen kamerthermostaat maar weersafhankelijk - geen geschikte plaats te vinden - watertemperatuur verandert met buitentemp

 Centrale ver(w)arming Temperatuurregeling in elke kamer afzonderlijk: - comfort/energie - waterdebietregeling

R

 Centrale ver(w)arming Expansievat: - nergens en nooit onderdruk ivm lucht - voorkomt corrosie- en luchtproblemen thermostaatkraan manometer inregelkraan

veiligheidsventiel

radiator bellenafscheider

ketel

pomp kapventiel

probleemstelling expansievat

corrosie- en luchtproblemen, oorzaak …


veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel


ontluchten, druk daalt


veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel




veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel




veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel


water bijvullen, druk stijgt


veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel


water bijvullen, druk stijgt, vat komt te vol

 Centrale ver(w)arming Expansievat: - nergens en nooit onderdruk ivm lucht - voorkomt corrosie- en luchtproblemen thermostaatkraan manometer

onderdruk, lucht inregelkraan

veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel


water bijvullen, druk stijgt, vat komt te vol


veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel


corrosie, luchtproblemen


veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel

goede praktijk expansievat

luchtdruk instellen bij leeg vat


veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel


vat leegmaken via kapventiel


veiligheidsventiel


hoogte ketel

pomp kapventiel


luchtdruk instellen (1 bar per 10 m hoogte) ventiel (cfr autoband)


veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel


water bijvullen zodat druk nog wat stijgt


veiligheidsventiel


ketel

pomp kapventiel


klaar voor een jaar

     


 Ik BEN mee Verplichtingen voor de EU-lidstaten 2002/2010: • Eisen globale energieprestaties (nieuwe en vernieuwde gebouwen ) = EPB • Energieprestatiecertificaat (bouw, verkoop of verhuur) met aanbevelingen voor verbetering = EPC • Periodieke keuring c.v.-ketels en airco (>15 jaar: eenmalige keuring) Renovatiepakt 2014-2016: voortdurende verstrenging

BEN vanaf 2021 nieuwe gebouwen: verwarming, koeling, ventilatie, sww, hernieuwbare energie

     


 Hybride Hybride systemen (verwarming, koeling, ventilatie) - combineert voordelen van diverse systemen

(ketel, warmtepomp, zonne-energie, passieve koeling…) inzake prijsfluctuatie, buitentemperatuur, pieken…

en effect op CO2-uitstoot, primaire energie… - toenemende complexiteit, pakketten… - belang van concept, dimensionering, regeling - ERP en energielabel maakt vergelijken mogelijk

 Hybride Hybride systemen: productlabel

 Hybride Hybride systemen: productlabel ruimteverwarming combitoestellen

hybride systemen

 Hybride Hybride systemen, voorbeeld Universiteit Antwerpen faculteit toegepaste ingenieurswetenschappen

 Hybride 12 scenario’s, vb. 1: verwarmen via elektrische warmtepomp met warmte uit buitenlucht

 Hybride 12 scenario’s, vb. 2: koelen met warmterecuperatie, saldo van of naar buitenlucht

 Hybride 12 scenario’s, vb. 3: verwarmen met gaswarmtepomp, bron is bodemwarmte

 Hybride 12 scenario’s, vb. 4: idem, maar tegelijk regeneratie met warmte uit buitenlucht

 Hybride 12 scenario’s, vb. 5: passieve koeling met bodem, tegelijk wordt de bodem geregenereerd voor de winter


Wat moeten de anderen doen…

maar vooral wat kan ik zelf doen ?

het beleid

de ingenieur

energielabels: mik hoog

Energie besparen op je verwarming thuis

Recommend Documents