Opleiding Duurzaam Gebouw : Ontwerp en regeling van technische installaties

Opleiding Duurzaam Gebouw : Ontwerp en regeling van technische installaties Leefmilieu Brussel

Warmte-emissie systemen: principes en uitdagingen Raphaël Capart ICEDD asbl

Doelstelling(en) van de presentatie ●

Een overzicht geven van de verschillende emissiesystemen

●

Voor elk systeem stilstaan bij: ►

Het werkingsprincipe

►

De voor- en nadelen

►

De voorwaarden die een optimale werking garanderen

Het doel is bepaalde belangrijke werkingsprincipes en aandachtspunten van een warmte-emissiesysteem te begrijpen. Dit geeft een goede basis om de juiste keuzes te maken in de ontwerpfase

2

Plan van de uiteenzetting 1. 2.

3. 4.

Inleiding, uitdagingen en voorafgaande noties Radiatoren/convectoren Vloerverwarming Luchtverwarming

3

1. Inleiding, uitdaging en voorafgaande noties De centraleverwarmingsinstallatie PRODUCTIE

OPSLAG

DISTRIBUTIE

EMISSIE en

Warmte die de radiator afgeeft Verliezen naar omgeving

REGELING

Verliezen naar buitenmuren

Verliezen naar omgeving

Verliezen naar omgeving Minder grote verliezen

Warmtewisselaar

Verbrandingskamer

Brandstof Lucht

Verliezen bij productie

Verliezen bij opslag

Verliezen bij distributie

Verliezen bij emissie en regeling

+ verbruik van de hulpinrichtingen 4

1. Inleiding, uitdaging en voorafgaande noties Rendement van een verwarmingsinstallatie Rendementen in % (htotaall = hproductie x hdistributie x hemissie x hregeling)

Type van installatie hproductie

hdistributie

hemissie

hregeling

htotaal

Overgedimensioneerde oude ketel, lange distributielus

75 .. 80 %

80 .. 85 %

90 .. 95 %

85 .. 90 %

46 .. 58 %

Goed gedimensioneerde oude ketel, korte distributielus

80 .. 85 %

90 .. 95 %

95 %

90 %

62 .. 69 %

90 .. 93 %

95 %

95 .. 98 %

95 %

77 .. 82 %

Hoogrendementketel, korte distributielus, aan achterkant geïsoleerde radiatoren, regeling met buitenvoeler, thermostatische kranen, ...

Ook de emissiesystemen hebben een invloed op hproductie en hdistributie

5

1. Inleiding, uitdaging en voorafgaande noties

aerotherm

convector

radiator

vloerverwarming

stralingspaneel hoge temperatuur

De verschillende types van emissiesystemen

Straling

Convectie

Relatief aandeel van “straling” en “convectie” in het warmtetransmissiemechanisme voor verschillende emissiesystemen

6

1. Inleiding, uitdaging en voorafgaande noties Gelaagdheid

●

●

Fenomeen versterkt door: ►

Het convecterende karakter van de warmte-emissie

►

De hoogte van de vertrekken

Gevolgen: ►

Grotere verliezen

►

Comfortverlies

7

1. Inleiding, uitdaging en voorafgaande noties Inertie van de verschillende systemen Hoge inertie

Lage inertie

De verwarmingsbehoefte in energie-efficiënte gebouwen schommelt snel (grote invloed van lokale aanvoer: intern en door zon) ►

Hoe groter de thermische inertie van het emissie-systeem, hoe moeilijker de omgevingstemperatuur te regelen is  verliezen bij regeling 8

Plan van de uiteenzetting 1. 2.

3. 4.

Inleiding, uitdagingen en voorafgaande noties Radiatoren/convectoren Vloerverwarming Luchtverwarming

9

2. Radiatoren en convectoren

Radiatoren Met ribben: convectie: 70%, straling: 30 % Enkele panelen: convectie: 50%, straling: 50%

Convectorsystemen (100% convectie)

10

2. Radiatoren en convectoren De warmteafgifte mag niet belemmerd worden

Omkasting van een radiator 11

2. Radiatoren en convectoren Dimensionering van de radiatoren

• Keuze van een radiator voor een bepaald lokaal: – De verliezen van het vertrek voor een basisbuitentemperatuur (-8°C in Brussel)

– Het temperatuurregime in/uit (bv. 70/90/20)

Verlies van het lokaal: 2000 W Temperatuurregime: 90/70/20 (gemiddelde temperatuur radiator = 80 °C)  voor een bepaald type van radiator, keuze van radiatorafmetingen die voldoen aan deze specificaties (catalogus)

12

2. Radiatoren en convectoren Dimensionering van de radiatoren - oefening Woonkamer •

Verliezen (transmissie + ventilatie): 600 W

•

Temperatuurregime: 90/70/20

Welke breedte voor een radiator van type 11, hoogte 60 cm?

S = Gewenst vermogen [W] / Emissievermogen [W/m²] = 600 [W] / 1720

[W/m²]

= 0,35 [m²]

l = S [m²] / h [m] = 0,35 [m²] /0,6 [m²] = 0,58 [m] Voorbeeld van emissievermogen van staalplaatradiatoren [W/m² frontaal oppervlak] voor een T = 60 °C Hoogte

Type 10

Type 11

Type 20 Type 21 Type 22 Type 30

Type 32

300 mm

1 330

1 880

2 150

2 780

3 210

3 045

4 185

600 mm

1 200

1 720

1 950

2 510

2 900

2 765

3 800

800 mm

1 170

1 685

1 910

2 465

2 840

2 710

3 730

Bv. type 21 = radiator met 2 panelen en een rij ribben 13

2. Radiatoren en convectoren De watertemperatuur verlagen

Regime 90/70/20 °C tegenover 70/50/20 °C

(

T 1 T 2

)

1,3 =

( 60°C ) 40°C

1,3 = 0,59

 Overdimensioneringsfactor 1,7 T = verschil tussen gemiddelde temperatuur van de radiator en temperatuur in het vertrek 14

2. Radiatoren en convectoren Oefening: radiator gevoed door een warmtepomp Woonkamer •

Verliezen (transmissie + ventilatie): 600 W

•

Temperatuurregime: 45/40/20

Welke breedte voor een radiator van type 11, hoogte 60 cm?

Regime 90/70/20 °C tegenover 45/40/20 °C

(

T 1 T 2

)

1,3 =

) (22,5°C 60°C

1,3 = 0,28

 Overdimensionersingsfactor 3,6 !

 Breedte van de radiator: 2,09 m !

Naar een type 22 van 0,8 m hoog => breedte 0,93 m 15

2. Radiatoren en convectoren Ventilatorconvectoren: geforceerde convectie

●

De convectie vereist een minimale T tussen het verwarmingswater en de lucht in het vertrek

●

Mogelijkheid van gebruik van ventilatoren om de convectie te forceren en dus het emissievermogen van de convector te verhogen Er bestaan zuinige en stille modellen die geschikt zijn voor woningen (zelfs voor slaapkamers) met geïntegreerde elektronische regeling Bron: Jaga

16

Plan van de uiteenzetting 1. 2.

3. 4.

Inleiding, uitdagingen en voorafgaande noties Radiatoren/convectoren Vloerverwarming Luchtverwarming

17

3. Vloerverwarming  Voordelen: • werkt bij lage T° (straling)

• T° binnenlucht lager voor eenzelfde comfort (geen gelaagdheid van t°)  Nadelen: • hoge inertie -> oververhitting -> moeilijk te regelen -> werking op halve kracht minder efficiënt (of zelfs onmogelijk) De emissie mag niet worden belemmerd door de vloerbekleding:  Tegelvloer: ideaal  Parket: mogelijk onder bepaalde voorwaarden  Vast tapijt: af te raden 18

3. Vloerverwarming De emissieverliezen onder een verwarmingsvloer verminderen

Voor vloeren in contact met buiten, de grond, een niet-verwarmde ruimte  De vloer moet aan de onderkant goed geïsoleerd zijn om emissieverliezen te vermijden

Bron: www.massiefpassief.be

19

3. Vloerverwarming De emissieverliezen onder een verwarmingsvloer verminderen Tool beschikbaar op énergie +

10 cm PUR

+ 10% verbruik

20

3. Vloerverwarming De emissieverliezen onder een verwarmingsvloer verminderen Tool beschikbaar op energie +

20 cm PUR

+ 5% verbruik

21

Vloerverwarming Dynamische vloerverwarming Afwerkingslaag

Lijm voor parket of cementlijm voor tegels

Rooster in gerekt aluminium

“Pex-a”-buis met zuurstofbarrière

Aluminium verspreider

Profielplanken in gerecycleerde MDF

22 Bron: opal systems

Plan van de uiteenzetting 1. 2.

3. 4.

Inleiding, uitdagingen en voorafgaande noties Radiatoren/convectoren Vloerverwarming Luchtverwarming

23

4. Luchtverwarming Verwarming door het hygiënisch ventilatiesysteem

●

Warmte afgegeven aan de lucht via een verwarmingsbatterij op de verseluchttoevoer (pulsie)

●

Pulsietemperatuur beperkt 30 … 40 °C

●

Lage temperatuur water (of koelvloeisof van een warmtepomp) mogelijk indien juiste dimensionering

●

Nadelen: ►

Beperkt vermogen

►

Geen gedifferentieerde regeling in verschillende lokalen

24

4. Luchtverwarming Beperkt vermogen

P [W] = 0,34

= 0,34 = 1530

[Wh/m³K]

x qv [m³/h] x (T pulsie – T omgevingslucht) [K]

[Wh/m³K] x

300 [m³/h] x (35° – 20°) [K]

[W]

In de praktijk is het beschikbare vermogen door hygiënische ventilatie vaak licht ontoereikend: ►

Aangevuld met radiatoren in de badkamer en eventueel woonkamer (mogelijk direct elektrisch)

►

Geen overtollig vermogen beschikbaar voor herinschakeling …

►

… en dus geen onderbrekingen mogelijk

25

Samenvatting van de voor- en nadelen Voordelen • •

Radiatoren/convectoren

•

Vloerverwarming

• • •

Luchtverwarming

Nadelen

gemakkelijke lokale regeling (thermostatische kranen) lage thermische inertie:  gemakkelijke onderbrekingen  geen verliezen door oververhitting

• • •

gelaagdheid plaatsverlies geluid (ventilatorconvectoren)

geen gelaagdheid of luchtstromen  comfort (zeer) lage temperatuur verwarmingswater plaatswinst

•

hoge thermische inertie  onderbrekingen vrijwel onmogelijk  moeilijk te regelen  risico’s van oververhitting verliezen indien boven grond of niet-verwarmde vertrekken

zuinig indien alleen door lucht hygiënische ventilatie (geen bijkomende eindunits)

•

•

beperkt beschikbaar vermogen  beperkte mogelijkheden op het vlak van herinschakeling en onderbrekingen

26

Te onthouden uit de uiteenzetting ●

Het type van emissiesysteem beïnvloedt de prestaties van de generator

●

Alle types van emissiesysteem kunnen werken bij (zeer) lage temperatuur

●

De inertie van het emissiesysteem is zeer bepalend voor de regeling van de omgevingstemperatuur in energieefficiënte gebouwen waarvan de behoeften snel kunnen omslaan

●

Alleen gebouwen met een zeer lage verwarmingsbehoefte kunnen hun verwarmingsinstallatie vereenvoudigen door de warmte alleen via het systeem voor hygiënische ventilatie te verspreiden

●

Emissieverliezen kunnen worden beperkt, maar niet weggewerkt bij vloerverwarming 27

Interessante tools, internetsites, enz.: ●

www.energieplus-lesite.be

●

www.wtcb.be

●

www.leefmilieubrussel.be

●

http://energie.wallonie.be

Referenties Gids Duurzame gebouwen en andere bronnen: http://gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be ●

Fiche G_ENE10: Verwarming, koeling en sanitair warm water: efficiënte installaties garanderen 28

Contact

Raphaël CAPART Energie-auditeur

ICEDD asbl



: 081 25 04 80

E-mail: [email protected]

29