Monitoring en simulatie van een GEOTABS kantoorgebouw nabij Brussel: doorgedreven opvolging bevestigt en verbetert de verwachte performantie Wim Boydens, Boydens engineering
Het GEOTABS concept Gebruik van ondiepe geothermie als bron van warmte levert verschillende voordelen op: •
Ongestoorde bodemtemperatuur typisch rond de 10 à 12 °C, zeer positief voor werking warmtepomp
•
Boringen wisselen energie uit met de ondergrond en zorgen voor opslag van energie doorheen de seizoenen
•
Kan perfect ook met open bronsysteem gecombineerd worden, indien ondergrond het toelaat
Het GEOTABS concept Betonkernactivering verzorgt basisbehoefte verwarmen en koelen •
Met lage watertemperaturen (max 30°C) bij verwarmen
•
Met hoge watertemperaturen (14 – 20°C) bij koelen
•
Stromend door in de kern van de structuur ingegoten leidingen Waardoor een stabiel binnenklimaat wordt gegenereerd
Het GEOTABS concept
Het kantoorgebouw Infrax-Boydens
Het kantoorgebouw Infrax-Boydens NO
ZW
Conditionering via plafond (BKA verwarming & koeling) Conditionering met ventilatie (luchtgroep + VAV) Betonkerntemperatuurmeters op 3 locaties (telkens twee, op 30mm en 70mm diepte)
VAV
BKA
LG
Koeltoren
BEO WP
BEO
WP levert warmte aan VAV, BKA, LG BEO levert koude aan BKA, LG en klimaatkasten serverruimte Koeltoren voorzien om werking serverlokaal te ondersteunen
Een gecoördineerde inspanning
Basisbeginsel: binnencomfort
Temperaturen en luchtvochtigheid door ASHRAE 55 comfort zones, bron: wbdg.org
Algeheel akoestisch comfort: Spraakverstaanbaarheid, nagalmtijd
Aanduiding meetpunten Volgende metingen werden voorzien om het globale comfort op te kunnen volgen: 1) Comforttemperaturen: ruimtevoelers per zone 2) Watertemperaturen: BKA, aanvoer-retour, BEO 3) Luchtkwaliteit: CO2-meting per zone 4) Luchtvochtigheid: meting per verdieping
Regeling op verschillende niveaus De regeling van de verschillende componenten in een GEO-TABS gebouw dient de traagheid van de systemen in rekening te brengen. 1) Traagheid van de systemen betekent natuurlijk trage reactietijd en moeilijk onmiddellijk inspelen op wijzigende basisomstandigheden. 2) Risico op energievernietiging wordt groter
Regeling op verschillende niveaus De regeling van de verschillende componenten in een GEO-TABS gebouw dient de traagheid van de systemen in rekening te brengen. Regeling BKA Op basis van glijdende gemiddelde buitentemperatuur van de dagen ervoor. Inlassen van een dode zone alvorens de omschakeling toe te laten Naregelende systemen dienen eveneens rekening te houden met globale status gebouw: instellen van klimaatmodi
Regeling op verschillende niveaus De regeling van de verschillende componenten in een GEO-TABS gebouw dient de traagheid van de systemen in rekening te brengen. Fijnregeling door gebruik VAV met naverwarmingsbatterij en inspelen op luchtdebiet. BKA zorgt dus voor een basistemperatuur, typisch ‘s morgens is een bijverwarming via lucht noodzakelijk, doorheen de dag zakt deze weg tgv interne en externe lasten.
Metingen binnencomfort
Metingen binnencomfort 2sep– 1nov
Bron: smartgeotherm, Mathias Coomans, Koel Allaerts, Damien Picard
Metingen binnencomfort 11nov– 4feb
Bron: smartgeotherm, Mathias Coomans, Koel Allaerts, Damien Picard
Metingen binnencomfort
Metingen binnencomfort
Sterke punten Geotabs toegelicht Rendement in koelmodus zeer hoog (enkel pompverbruik) Minimale belasting omgeving, onzichtbaar op de site, retourtemperaturen typisch 6-10 °C in winter, 12-16°C in de zomer
Rendement van de warmtepomp
Temperatuursregimes afgiftesystemen beperkt
Leidt bij correcte dimensionering tot hoger comfort!
Sterke punten Geotabs nagemeten 18 16 14 12 10 8 6
BEO-verwarming (MWh) BEO-koeling (MWh)
4 2 0
Bovenstaande grafiek geeft het verloop van de totale vraag naar verwarming en koeling weer (ter hoogte van het BEO-veld). Voor kalenderjaar 2014 werd een redelijke balans gerealiseerd: 28 kWh/m² voor verwarming tegenover 36 kWh/m² in koelmodus.
Sterke punten Geotabs nagemeten 18 16 14 12 10 8 6
BEO-verwarming (MWh) Elektrische verbruiken WP
4 2 0
De lichte onbalans betekent zoals aangekondigd nog een lichte stijging van de bodemtemperaturen, zonder de maximale temperatuur in het gedrang te brengen die voor koeling nodig is
Sterke punten Geotabs nagemeten SPF1= geleverde warmte/EL verbruik SPF1= 7,78
Totale elektriciteitsverbruiken blijken evenwel een stuk hoger te liggen dan wat door de warmtepompen verbruikt werd. Een gedeelte hiervan is natuurlijk te wijten aan de eindverbruikers (plugload) en verlichting, die klassiek een grotere verbruiker is. Echter, een groot verbruik werd (via deductie) vastgesteld wat betreft pompverbruiken.
Sterke punten Geotabs nagemeten
De elektrische verbruiken per pomp werden op heden evenwel niet afzonderlijk gelogd. Daarom werden via steekproef het ogenblikkelijk reëel verbruik van de pomp nagemeten en voor een korte periode periodiek gecontroleerd wanneer de pomp in werking was. Hieruit bleek dat enkele pompen onnodig veel draaiuren behaalden en/of niet frequentiegestuurd werden afgetoerd => correctie wordt op dit moment doorgevoerd
Aandachtspunten Geotabs toegelicht
Jaarlijks min-max mediumtemperatuur [°C]
(bron : KULeuven, dr ir C. Verhelst, prof dr ir L.Helsen)
g b c d e f b c d e f g b c d e f g b c d e f g
19 18 17 16 15 14 13 12 11 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13 Jaar
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Piek min Piek max Basis min Basis max
Aandachtspunten Geotabs toegelicht Retourtemp BEO-veld 25
20
15
10
Retourtemp BEO-veld
5
0
In het jaar 2014 steeg de maximale temperatuur uit het BEO-veld tot 17,5 °C, wat net voldoende bleek te zijn om het zomercomfort te handhaven. De koeltoren werkte in totaal dit jaar slechts enkele uren.
Aandachtspunten Geotabs toegelicht Retourtemp BEO-veld 25
20
15
10
Retourtemp BEO-veld
5
0
De nachtelijke temperatuurschommeling bedraagt hier tot 10°C in de winter, 15°C in de zomer met voor dit jaar eveneens een terugkeer in december tot de starttemperaturen in januari (globale balans vermoedelijk ongeveer bereikt)
Verbetervoorstellen voor de toekomst In het recente verleden werden volgende elementen geoptimaliseerd om hetzij het comfort nog te verbeteren, hetzij de verbruiken terug te dringen: 1) Verbeterde sturing van de zonwering aan de zuidzijde 2) Verbeterde sturingen op verschillende pompen (aftoeren en uitschakelen zoveel als mogelijk) 3) Fijnere temperatuurregeling in grote vergaderzaal (voorkomen tochtproblematiek bij erg grote bezetting door te lage inblaastemperatuur)
Verbetervoorstellen voor de toekomst Bovenal: een degelijke opvolging van dergelijke installatie is belangrijk, om de toekomst te verzekeren enerzijds, maar vooral om er een optimaal rendement (energetisch, financieel) uit te kunnen halen anderzijds.
Vragen?
Dank voor uw aandacht. Vragen?
