Oppervlaktewater en ondergrondse energieopslag Themabijeenkomst NVOE, 5 november 2009
Kees Wisse DWA installatie installatie- en energieadvies Bodegraven
Herinnering aan Holland © www.gisactief.nl
2
1
Onze toekomst? © www.gisactief.nl
www.gisactief.nl
3
4
2
Aandacht bouwen met water
www.watergaten.nl g
www.naw.nl
5
Water: meer dan GigaJoules
• • • • • •
Water als decor Water als openbare ruimte Water als panorama Water integraal gebruiken Waterberging Water als energiebron www.naw.nl
www.naw.nl
6
3
Water als energiebron
• •
Twee hoofdlijnen Open systeem – Rivier – Ander stromend water
•
Gesloten systeem – Vijvers
7
Temperaturen oppervlaktewater Open water (IJ Amsterdam)
8
4
Temperaturen oppervlaktewater Temperatures urban surface water computations natural equilibrium (tempref)
measurements 92-99
Temperature ( OC)
25 20 15 10 5 0 14-11
3-1
22-2
12-4
1-6
21-7
9-9
29-10
18-12
6-2
date (dd - m m )
Gesloten systeem, ondiep
9
Temperaturen oppervlaktewater Temperatuurontwikkeling dag/nacht-cyclus 10
Temperatuur (oC)
8 6 4 2 0 0
100
200
300
400
500
600
700
-2 Tijd (uur); maand februari
Gesloten systeem, ondiep (detail) 10
5
Temperaturen oppervlaktewater Temperatures urban surface water computations natural equilibrium (tempref) computations exchange rate 0.16 (tempref)
Temperature ( OC)
25 20 15 10 5 0 14-11
3-1
22-2
12-4
1-6
21-7
9-9
29-10
18-12
6-2
date (dd - m m )
Gesloten systeem, ondiep, met warmteuitwisseling
11
Waarom energetisch interessant? Heat gain undisturbed urban surface water
Heat loss undisturbed urban surface water
convection 7%
heat loss to underground 6%
evaporation p / condensation 1%
heat loss to underground 3% net radiative cooling 14%
evaporation / condensation 48%
convection 32%
solar irradiation 89%
Verdamping (verschil met asfaltcollector/ energiedak) 12
6
Concepten met oppervlaktewater
Voorbeeld: Inzet vijver 13
Andere concepten? Passive house standard Bio energy / Geothermal
14
7
Praktische aandachtspunten
• •
Eerst groffiltering (korf 2 cm maaswijdte) in water Technische ruimte: – fijnmazig, zelfreinigend filter – let op benodigde drukverschil
•
Warmtewisselaar – Voorbeeld: titanium platenwarmtewisselaar
•
Leidingwerk (ook inpandig): – HDPE en geen RVS – RVS: gaat mis bij stilstaand water 15
Wet en regelgeving
• •
Situatie-afhankelijk Vergunning aanvragen (indien van toepassing) – Rijkswaterstaat – Hoogheemraadschap
•
Beperking aan het lozen van warmte (voorbeeld): – Maximaal 3K temperatuurstijging o formele eis, kan ingeperkt worden o In verband ecologie vijver
•
Aangetoond met simulatiemodel 16
8
Temperatuurstijging als gevolg van onttrekking Temperatuurontwikkeling dag/nacht-cyclus 10 Te emperatuur (oC)
8 6 4 2 0 -2
0
100
200
300
400
500
600
700
Tijd (uur); maand februari
17
Invloedsfactoren energieopbrengst
•
Open systemen: – Aantal uur geschikte watertemperatuur – Beschikbaarheid brondebiet – Incl./ excl. brondebiet: 440 uur versus 1500 uur (voorbeeld koudeladen, Twater <= 6ºC)
•
Gesloten systemen: – Temperatuurtraject koude- / warmteladen – Brondebiet in relatie tot volume van de vijver (circulatievoud) – Maximaal toelaatbare stijging ten opzichte van natuurlijk evenwicht – Quickscan: 1,3 GJ/m2 haalbaar voor koudeladen 18
9
Ervaringen gerealiseerde projecten
•
Open systemen – Vopak Rotterdam o Maaswater
– Oostelijke Handelskade Amsterdam o IJ-water
•
Gesloten systemen – Paleiskwartier ‘s Hertogenbosch o Vijver op het dak van een parkeergarage
19
De Oostelijke Handelskade
•
Mix bebouwing: – kantoren, kantoren – hotel, – muziekgebouw – 160 woningen
• •
Exploitant: NUON Bouwperiode 1998 tot 2006
20
10
21
Enkele aangesloten gebouwen
PTA
Muziekgebouw
Pakhuizen
IJtoren
22
11
Het distributienet
• •
Onderlinge uitwisseling van warmte en koude Koude laden met IJ-water en warmtepomp in verwarmingsbedrijf i b d ijf Ontwerp: 12% koude laden met IJ-water
•
verwarmen
verwarmen
koelen
Warmtepomp ruimte
Warmtepomp ruimte
Warmtepomp ruimte
13°C
6°C
13°C
6°C
16°C
13°C
13°C Bronnensysteem
distributienet
8°C Koude laden winterbedrijf 23
Temperaturen distributienet Temperatuurverloop in distributienet in een jaar (laden 8-13 en ontladen 14-10°C)
Ontwerp . . . .
30 Temperatuur [°C C]
25 20 15 10 5 0 -5 -10 1
1001
2001 3001
4001 5001 6001
7001 8001
. . . . en Praktijk
Uren
Tbu
Tret
Taan
26 mei 2009
15°C 11°C 7°C 24
12
Energiebalans in de bodem
• Balans bereikt door koude laden met IJ5,0
80
4,0
60
3,0
40
2,0 10 1,0
20
0,0
0
Gelladen/ontladen energie cumm. [Tera Joule]
Geladen/ontladen enerrgie [Tera Joule]
water
mrt-09
feb-09
jan-09
dec-08
nov-08
okt-08
sep-08
aug-08
jul-08
jun-08
mei-08
apr-08
per maand ontladen
per maand geladen
cumm. ontladen
cumm. geladen
25
Paleiskwartier Den Bosch •
Mix van utiliteitsbouw en woningbouw – 135.000 m2 utiliteit – 200 appartementen
•
Gefaseerde bouw: – 2000-2010
• • • •
Exploitatie: Essent Vijver ontworpen voor warmte te laden in zomer Koeling levert voldoende warmte tot nu toe Toekomstige gebruikers nog aansluiten 26
13
Meetproject / modelvalidatie
• • •
Samenwerking DWA, TU-Delft en Deltares Meetcampagne in vijver Paleiskwartier Gedetailleerde temperatuurmetingen – 3D temperatuurbeeld – Gelaagdheid belangrijk?
27
Meetopstelling Paleiskwartier (1)
6-11-2009
28
14
Meetopstelling Paleiskwartier (2)
R10
R7
R4
R2
6-11-2009
29 29
Metingen en berekeningen Temperatures R2 Measurements R2
R2 simulations design model
Temperature [oC]
28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 time [days]
Conclusie: - rekenmodel is geschikt om dag/nacht cyclus te voorspellen - belangrijk voor potentie van warmte/koude laden 30
15
Kennisontwikkeling gesloten systemen
•
Kengetallen:
Doelgroep: architecten / stedebouwkundigen
– Hoeveel m2 vijver voor 1 m2 gebouw – bij gemiddelde idd ld parameters t en referentiegebouw f ti b
•
Ontwerpdiagrammen: – Input
Doelgroep: installatie-ontwerpers
o Circulatiedebiet o Diepte van de vijver o Drempelwaarde voor laden van warmte / koude
– Output o kWh/m2 warmte of koude o Gemiddelde temperatuurstijging ten opzichte van natuurlijk evenwicht 31
16
