Keuze en dimensionering van SWWproductie

29/09/2013 Button

Keuze en dimensionering van SWWproductie en distributie

B. Bleys ([email protected])

Labo Duurzame Energie- en Watertechnieken WTCB Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Bron: ISSO CEDUBO – 1/10/2013 - Pagina 1

Button

Inhoud ◘ SWW-vraag  Woningen  Appartementsgebouwen (centrale SWW-productie)

◘ ◘ ◘ ◘ ◘

Soorten toestellen SWW-productie Dimensionering Conceptkeuze RV - SWW Recente ontwikkelingen Praktijkvoorbeeld -TETRA 120145 Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

CEDUBO – 1/10/2013 - Pagina 2

1

29/09/2013 Button

SWW-vraag  Grote variatie in debiet: periodes met weinig of zonder verbruik wisselen af met piekverbruiken  Gelijktijdigheid i.f.v. de grootte van het gebouw  Verschil weekend <-> werkdagen  Grafieken: ▪ Debiet (L/min) i.f.v. tijd ▪ Gecummuleerd volume i.f.v. tijd

Débit (L/min)

30

10

0

01:00:00

23:00:00

00:00:00

01:00:00

21:00:00

00:00:00

20:00:00

23:00:00

21:00:00

22:00:00

20:00:00

19:00:00

18:00:00

17:00:00

 Input voor dimensionering

200

Volume total (L)

▪ Piekdebiet (L/min) ▪ Maximaal dagverbruik (L/dag) ▪ Verbruiksprofiel

L/min

20

150

∑L

100 50 0

22:00:00

19:00:00

18:00:00

17:00:00

Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Button

SWW-vraag - woning Werkdag:



2

29/09/2013 Button

SWW-vraag - woning Weekend:



Button

SWW-vraag – appartementsgebouw



3

29/09/2013 Button

SWW-vraag – appartementsgebouw Weekend

60°C ∑∑LL@@60°C

Weekdag

277 appartementen centrale SWW-productie

Uur (-) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Button

SWW-productietoestellen Verschillende types:  Ogenblikkelijke productie (doorstroom) SWW wordt aangemaakt op ogenblik van SWW-vraag

 Semi-ogenblikkelijk  Semi-accumulatie  Volledige accumulatie (voorraadvat): SWW wordt voor SWW-vraag aangemaakt en opgeslagen foto: I. Piette - ATIC Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


4

29/09/2013 Button

Doorstroom gasgeisers (woningen)

◘ Open – gesloten ◘ Met – zonder waakvlam ◘ Modulatie (regeling vermogen x% - 100%):  Hydraulisch (P ~ qsww – gaat uit van constante ∆ T)  Thermisch (P ~ qsww en TKW - belangrijk indien voorverwarming)



Button

Doorstroom in CV combi toestellen (woningen)

Soms met beperkte accumulatie  Beperken van de wachttijd  Minder veelvuldig opstarten  Lager vermogen Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


5

29/09/2013 Button

Platenwarmtewisselaar op CV ketel (appartementsgebouwen)

SWW

Ketel

Platen warmtewisselaar

KW



Button

Ogenblikkelijke productie Voordelen ◘ Geen opslagvat dus  minder thermische verliezen  geringere investering  minder ruimtebeslag

◘ Bij correcte dimensionering: beschikbaarheid van een onbeperkte hoeveelheid SWW

Nadelen ◘ Moet het piek-SWW debiet kunnen dekken  hoog vermogen nodig ◘ Gevoelig voor ketelsteenvorming (waterverzachting) ◘ Temperatuurstabiliteit ◘ Tapdrempel En voor platenwarmtewisselaars: ◘ Moeilijk een constante temperatuur te garanderen dikwijls varieert de temperatuur tussen 60 en 40°C: vrij moeilijke regeling ◘ Ketel moet steeds op temperatuur blijven slecht rendement



6

29/09/2013 Button

Accumulatie  Vb.: elektrische boiler: klein vermogen om totale dagverbruik op te warmen op nachttarief



Button

Accumulatie Voordelen ◘ Zeer goede stabiliteit van de temperatuur = comfort ◘ Grote piekdebieten mogelijk met relatief beperkt vermogen

Nadelen ◘ Vergt de beschikbaarheid van een grote ruimte in het gebouw ◘ Elektrisch?: op is op! ◘ Belangrijke investeringen ◘ Belangrijke thermische verliezen



7

29/09/2013 Button

Semi-ogenblikkelijk

Principe:

ketel

accu

Warmtewisselaar



Button

Semi-ogenblikkelijk Voordelen ◘ Kleinere dimensionering  van ketel  en van accumulatie

Nadelen ◘ Moeilijk hydraulisch uit te balanceren, slechte belasting van accu's ◘ Toch nog belangrijke temperatuurschommelingen ◘ Nog vrij grote ketelvermogens vereist ◘ Energetisch gezien waarschijnlijk niet veel beter dan een ogenblikkelijke productie



8

29/09/2013 Button

Semi -accumulatie Accumulatie én vermogen beschikbaar

Meestal, maar niet noodzakelijk, in combinatie met RV Foto’s: Buderus - Viessmann Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Button

Semi-accumulatie - Gasboiler ◘ Met schoorsteen of gevelaansluiting ◘ Kies voor:  een gesloten toestel  zonder waakvlam  goede isolatie

Illustraties: Ariston/Eole – ACV/Heatmaster Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


9

29/09/2013 Button

Semi-accumulatie Voordelen ◘ Dit traditioneel systeem geeft, indien correct gedimensioneerd, een even goede temperatuurstabiliteit als 100% accu ◘ Doch er is minder ruimte nodig ◘ Het benodigd vermogen is veel geringer dan bij een ogenblikkelijke productie ◘ Het productierendement van deze installatie is beter dan bij een ogenblikkelijke terwijl de stockageverliezen minder zijn dan bij 100% accu

Nadelen ◘ Vergt een grotere ruimte dan bij ogenblikkelijke productie ◘ Stilstandsverliezen boiler ◘ Ketelrendement bij hogere retourtemperaturen



Button

Dimensionering Input uit SWW-vraag Te dimensioneren onderdeel

Distributie

Kenmerk SWW-vraag Piekdebiet (L/min)

(leidingen en hulpstukken)

Ogenblikkelijke SWW-productie

Piekdebiet (L/min)

(doorstromer)

Semi-ogenblikkelijke SWWproductie Semi-accumulatie Accumulatie (vb.: elektrische boiler)

Verbruiksprofiel Verbruiksprofiel Maximaal dagvolume (L/dag)



10

29/09/2013 Button

Dimensionering Piekdebiet ◘ Buitenlandse normen bepalen piekdebiet uitgaande van de tappunten in de installatie: Norm/referentiedocument DIN 1988-300:2012 vervangt DIN 1988-3:1988

Nederland

ISSO 55:2013 vervangt ISSO 55: 2001

Franrijk België

DTU 60.11: 1988 (NBN 345:1958) (prNBN D 20-001:1984)

EN 806-3:2006 Vereenvoudigde methode

Land Duitsland

◘ Gebruikt voor dimensionering van leidingen en ogenblikkelijke SWW-productie Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Button

Dimensionering Piekdebiet Voorbeeld: DIN 1988-300:2012

Nominale debiet tappunten

som voor alle tappunten formule ontwerppiekdebiet met coëfficiënten ifv gebouwtype (gelijktijdigheid!)



11

29/09/2013 Button

Dimensionering Piekdebiet – rencente metingen



Button

Dimensionering Piekdebiet – rencente metingen Voorlopige conclusies: ◘ Buitenlandse normen en referentiedocumenten lijken piekdebieten systematisch te overschatten  Overgedimensioneerde installaties ◘ DIN 1988-300:2012 lijkt het best aan te sluiten bij de metingen Opm: resultaten nog vergelijken met ISSO 55:2013



12

29/09/2013 Button

Dimensionering Piekdebiet Gebruikt voor dimensionering van: ◘ leidingen Voor iedere sectie wordt een ontwerppiekdebiet berekend uit de op de sectie aangesloten tappunten

◘ ogenblikkelijke SWW-productie Het ontwerppiekdebiet wordt bepaald uit alle op het toestel aangesloten tappunten



Button

Dimensionering Distributie (leidingen) Diameter van iedere leidingsectie wordt berekend uit piekdebiet in de sectie, rekening houdend met:  Beschikbare waterdruk na de watermeter  Minimaal nodige druk aan meest ongunstig gelegen tappunt (meestal 1 bar)  Ladingsverliezen door: ▪ Leidingen (i.f.v. diameter) ▪ Hulpstukken (bochten,, T-stukken,…) ▪ Toestellen

 Maximaal toelaatbare stoomsnelheid (voorkomen geluidshinder) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


13

29/09/2013 Button

Dimensionering Ogenblikkelijke productie

Pmin = qSWW,piek * c * (TSWW-TKW)/60.000 (kW) Met: - Pmin het minimale vermogen van de doorstromer (kW) - qSWW,piek piekdebiet (L/min) - soortelijke warmte van water c = 4186 J/(kg.K) - voor TSKW wordt meestal 10°C genomen Voorbeeld: vermogen nodig voor qSWW,piek = 9 L/min @ 60°C: Pmin = 9 * 4186 * (60-10)/60.000 = 31 kW Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Button

Dimensionering Maximaal dagvolume ◘ DIN 4708: 50 L/dag/persoon @ 45 °C = 35 L/dag @ 60°C ◘ WTCB: 30 L/dag/persoon @ 60 °C ◘ Ecofys (Nl) gemiddeld : 25 - 50 l/dag en /persoon  ~ gezinsgrootte: 40 + n * 17 l/dag @ 60 °C, n = # gezinsleden  ~ uitrusting en comfortwensen 160

WTCB: 30l/persoon

140

liter/dag @ 60 °C

120 100 80

tapvraag/persoon

60

tapvraag/gezin

40 20 0 1

2

3 4 aantal gezinsleden

5

6

Bron: Ecofys Nl + diverse projecten in België Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


14

29/09/2013 Button

Dimensionering Accumulatie Cummulatief verbruikt volume ( ∑ L) Opwarming ∆topwarming

verbruiksperiode

Maximaal dagvolume

6

12

18

24

6


(uur) CEDUBO – 1/10/2013 - Pagina 29

Button

Dimensionering Accumulatie Volume accumulator:

Vacc= Vmax. dag,SWW / f Met: - Vacc en Vmax. dag,SWW in L @ 60°C - f: taprendement accumulator - 0.9 voor 100 % accu’s - 0.8 voor boilers met ingebouwde ww

Vermogen accumulator: Pmin = Vacc * c * (TSWW-TKW) / ∆topwarming / 1000 (kW) Met: - ∆topwarming de tijd zonder verbruik, beschikbaar voor opwarming accu (s) - soortelijke warmte van water c = 4186 J/(kg.K) - voor TSKW wordt meestal 10°C genomen Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


15

29/09/2013 Button

Dimensionering Accumulatie Voorbeeld: electrische boiler voor gezin van 5 personen op nachttarief  Vmax. dag,SWW = 5 * 30 L = 150 L  Vacc, min = 150 L/ 0,9 = 167 L

Stel: ∆topwarming = 6 u = 6*60*60 s = 21600 s  Pmin = 167 * 4186 * (60-10) / 21600 / 1000 = 1,6 kW Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Button

Dimensionering

∑L@ @ 60°C ∑ L60°C

Verbruiksprofiel

verbruiksperiode

Vacc

Verminderend vermogen Geen aftap uur (-) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


16

29/09/2013 Button

Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Hôtel avec consommation moyenne :7000 l Voorbeeld: Hotel (gemiddeld dagverbruik 7000 L) 12000

Verbruiksperiode ~16h

11096 l

10000

∑ L @ 60°C

consommation (l)

8000

6000 LuMa SaDiMe JeVe

3177 l 4000

2000

213 l

0 0

5

Periode met een piekdebiet 10

15

20

25

30

-2000

uurheure (-) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Button

Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Ogenblikkelijke productie Piekverbruik tussen 6 en 7 h:  Vermogen: ▪ 3177 – 213 = 2964 liter ~ 50 l/min ▪ 2964 * 4.186 * 47.5/(3600 * 1) = 163 kW

 Accumulatie = 0



17

29/09/2013 Button

Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Accumulatie Maximaal dagverbruik:  Accumulatie: ▪ 11096 L (nuttig) ▪ 11096/0.8 = 13870 L

 Vermogen: ▪ 11096 * 4.186 * 47.5/3600 = 612 kWh ▪ Indien ‘s nachts te leveren (8h nachttarief) 612 kWh / 8 = 77 kW

▪ Indien te spreiden over hele dag 612 kWh / 24 = 26 kW



Button

Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Semi-accumulatie

Hôtel avec consommation moyenne :7000 l

12000

10000

L @ 60°C(l) ∑consommation

8000

6000 LuMa SaDiMe JeVe 4000

vermogenslijn

2000

0 0

5

10

15

20

25

30

-2000 heure

uur (-) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


18

29/09/2013 Button

Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Semi-accumulatie

Hôtel avec consommation moyenne :7000 l

12000

10000

Vs=4000-1100= 2900 l L @ 60°C (l) ∑consommation

8000

6000 LuMa SaDiMe JeVe 4000

vermogenslijn

2000

0 0

5

10

15

20

25

30

7h -2000 heure

uur (-) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Button

Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Semi-accumulatie Maximaal dagverbruik:  Vermogen: ▪ Uitzetten van de vermogenslijn ▪ Indien te spreiden over verbruiksperiode 612 kWh / 16 = 38 kW

 Accumulatie: ▪ Grootste saldo tussen verbruiksprofiel en vermogenslijn ▪ V = 4000 – 1100 = 2900 liter Merk op: piek niet op dag met grootste verbruik



19

29/09/2013 Button

Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Verschillende mogelijkheden Volume (L)

Vermogen (kW)

Opwarmingsperiode

Zuiver accu

11096

77

nacht

(accu)

11096

26

nacht + overdag

Semi accu

2900

38

overdag

Semi doorstroom

1800

80

overdag

Zuiver doorstroom

0

163

overdag



Button

Dimensionering op basis van verbruiksprofiel Curve van gelijk comfort – P,V-curve doorstroom Semi - accu

accumulatie

P (kW)

Semi - ogenblikkelijk

V (L) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


20

29/09/2013 Button

Conceptkeuze RV - SWW Laag Energie Woning ???

CV

SWW

Te groot verschil

vermogen

Klassieke woning

CV combi CV + warm water

SWW

?

CV



Button

Conceptkeuze RV - SWW vermogen

Vermogen ontkoppelen: 2 toestellen

keuze

Doorstromer

Vermogen bufferen: CV met voorraadvat

Kleine

Kleine

CV

CV



21

29/09/2013 Button

Conceptkeuze woningen J Gas?

∆P WW-CV↑

N

ruimteverwarming

Warm water

N CV combi doorstroom

J N

Ketel η↓M↑

Indirecte boiler



CV ketel

J N P WW ↑

doorstromer

CV ketel

gasboiler

warmtepomp

J

J Stookolie?

Indirecte boiler



CV ketel

N elektroboiler


warmtepomp


Button

Recente ontwikkelingen ISSO 55:2013

DIN 1988-300:2012



22

29/09/2013 Button

Recente ontwikkelingen Ecodesign - 2009/125/EC Lot 2 – Water heaters and hot water storage tanks



Button

Ecodesign - Eisen Overzicht eisen voor de verschillende toestellen SWWproductie:



23

29/09/2013 Button

Ecodesign - Eisen en timing publicatie OJ op 6/09/2013 ◘ SWW productierendement:

◘ Stilstandsverliezen: • • • •

Legende: niet meer toegelaten vanaf september 2015 september 2017 september 2018



Button

Hemelwater voor SWW-productie? ◘ Niet verboden, maar AF TE RADEN ◘ Voornaamste reden: hygiënische kwaliteit is onvoldoende voor consumptie (microbiële gezondheidsrisico’s) en wordt niet op systematische wijze gecontroleerd ◘ Hemelwater enkel te gebruiken voor:  Toiletspoeling  Dienstkranen voor bv. sproeien tuin, wassen wagen, kuisen,etc.  Wasmachines (uitzondering hot-fill machines)

◘ Het is afgeraden om hemelwater te gebruiken in keukens, badkamers, lavabo’s etc. omdat het risico op consumptie er te hoog is



24

29/09/2013 Button

Praktijkvoorbeeld Appartementsgebouw in Brussel    

22 verdiepingen 277 apparementen ± 950 personen 2 ketels voor SWW + RV (1451+1161 kW)  kleinste buiten stookseizoen  SWW via platenWW (644 kW)  niet-geïsoleerde circulatieleiding  Metingen over 70 dagen Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Button

Praktijkvoorbeeld Dagprofiel



25

29/09/2013 Button

Praktijkvoorbeeld Curve van gelijk comfort Doorstromer: 400 kW P (kW)

Momenteel: PlatenWW 644 kW Ketel 1160 kW

+ 70 kW verlies nietgeïsoleerde circulatieleiding

Semi-ogenblikkelijk: 100 kW + 500L

V (L) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Button

Interesse in meting SWW-vraag? We zijn nog op zoek naar: ◘ appartementsgebouwen met een centrale SWWproductie  Ultrasone meettoestellen op de leidingen

◘ woningen  Pulsdebietmeters die in de leidingen geplaatst worden

voor meting van piekdebieten en dagelijkse verbruiksvolumes In ruil ontvangt u alle nodige informatie voor de goede dimensionering van uw nieuwe installatie. Interesse? Stuur een e-mail naar [email protected] Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


26

29/09/2013 Button

Bedankt voor uw aandacht!



Button

Referenties ◘

Normen en wetgeving     

◘

www.wtcb.be   

◘ ◘ ◘ ◘ ◘

EPB besluiten en bijlagen – www.energiesparen.be NBN 354 Installaties voor de bereiding, de accumulatie en de distributie van warm water prNBN D 20-001:1984 Installaties voor de productie, stockage en verdeling van warm sanitair water EN 806-3 Specifications for installations inside buildings conveying water for human consumption - Part 3: Pipe sizing Simplified method - CEN TC 164 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen –Teil 300: Ermittlung der Rohrdurchmesser; Technische Regel des DVGW - Deutsches Institut für Normung (DIN) Norm-antenne H2O: http://www.wtcb.be/homepage/index.cfm?cat=services&sub=standards_regulations&pag=norm_water_roof http://www.wtcb.be/homepage/index.cfm?cat=publications&sub=bbri-contact&pag=Contact35&art=544 http://www.wtcb.be/homepage/index.cfm?cat=publications&sub=bbri-contact&pag=Contact39&art=603

ATIC opleidingen – Y Piette Le Recknagel “Manuel pratique du génie climatique”, Tome 2, 1996 Leidinginstallaties in woon-en utiliteitsgebouwen Publicatie 55, ISSO Rotterdam, 2013 CD-rom:Energie+ Version 3: Conception et rénovation énergétique des bâtiments tertiaires Architecture et climat UCL, 2003 - http://www.energieplus-lesite.be/ - www.climat.arch.ucl.ac.be H. Hens, Toegepaste Bouwfysica 3: gebouwen en installaties, Acco Leuven



27

Keuze en dimensionering van SWWproductie

Recommend Documents