Ruimteverwarming EPW: van netto energiebehoefte naar primair verbruik

Module 3.3 versie oktober 2010

VEA

Energieprestatie van woongebouwen :

ruimteverwarming : van netto energiebehoefte naar primair verbruik

EPB

1

Module 3.3

Ruimteverwarming EPW: van netto energiebehoefte naar primair verbruik versie 2.0

1

Overzicht - Algemeen - Systeemrendement - Afgifterendement - Verdeelrendement - Opslagrendement

- Opwekkingsrendement - Primaire energiefactor (conversiefactor)

2

2

EPB


2


Hoofdenergie

Verdeling

Opslag

Opwekking

Eindenergieverbruik

Regeling

Primaire energie

Installatie voor ruimteverwarming

3

3

Qnet

Qem

Verwarmingsbehoefte

Afgifte Verdeling

Qdistr

Opslag

Qstor

Opwekking

Qgen

Primaire energie

Richting van de berekening (van de vraag naar de bron)

Eindenergieverbruik

VEA


Richting van de energie (van de bron naar de vraag)

4

EPB


VEA


3


Hoofdstukkenoverzicht EPW §10.5 Verbruik voor koeling

§8 Controle oververhitting §7.7 Transmissieverliezen §7.8 Ventilatie – verliezen §7.9 Interne winsten

§7.2 – §7.6 Netto behoefte voor ruimteverwarming

Afgifte, verdeling, opslag §9.2

Opwekkingsrendement (incl. WKK)

§10.4.1 Thermische zonneenergie

§7.10 Zonnewinsten

§7.3 Netto behoefte voor warm tapwater

§9 Bruto behoefte voor ruimteverwarming

Verdeling §9.3

§9 Bruto behoefte voor warm tapwater §10.4.2 Thermische zonneenergie

§10.2 Eindenergieverbruik voor ruimte verwarming Omzettingsfactor


§10.3 Eindenergieverbruik voor warm tapwater §11 Hulpenergie - §12 PV & WKK elektriciteit

§13 Jaarlijks primair energieverbruik §6 Referentiewaarde

§6 E-peil 5



6

6

EPB


4


QT QV,dedic QV,in/exf

Energiestromen: systeemrendement

Qs

>Tsetpoint

QV,in/exf

Qnet

Qem

Qi

Verwarmingsbehoefte

Afgifte Verdeling

Qdistr

Opslag

Qstor

Opwekking

Qgen

Primaire energie

QV,dedic

ηQi

Eindenergieverbruik

ηQs

QT

Tsetpoint

VEA


7



8

8

EPB


5



Energiestromen: afgifterendement

Qs

>Tsetpoint

QV,in/exf

Qnet

Qem

Qi

Verwarmingsbehoefte

Afgifte Verdeling

Qdistr

Opslag

Qstor

Opwekking

Qgen

Primaire energie

QV,dedic

ηQi

Eindenergieverbruik

ηQs

QT

Tsetpoint

VEA


9

Afgifteverliezen • Niet-ideale werking van het afgiftesysteem:

– geen homogene (setpoint) temperatuur in de ruimte, maar plaatselijk warmer • daardoor meer warmteverliezen achter radiator, door venster, onder vloerverwarming, ... • ...

– thermische inertie van het afgiftesysteem: toch nog warmteafgifte ook als er plots geen behoefte meer is (plotse zonne/interne winsten, nachtverlaging) – geen of imperfecte regeling – ...

• Precieze analyse is zeer moeilijk (combinatie van gebouw en installatie). Daarom forfaitaire aanpak in EPW (tabelwaarden). 10

10

EPB


VEA


6


Tabel afgifteverliezen – Centrale verwarming regeling van de binnentemperatuur

regeling van de vertrektemperatuur van het kringwater of van de lucht constante instelwaarde

variabele instelwaarde

temperatuurgestuurd per ruimte

0.87 (1)

0.89 (1)

andere

0.85 (1)

0.87 (1)

Invloedsfactoren: • Regeling vertrektemperatuur, bv. door middel van – een glijdende ketelwatertemperatuur – een driewegsmengkraan, …

• Temperatuursturing per ruimte, bv. door middel van – thermostatische kranen op elk van de radiatoren in een ruimte – thermostaat in een ruimte 11

• Opstelling voor beglazing: verlaging met 0.08 (1)

11

Tabel afgifteverliezen – Plaatselijke verwarming houtkachel

0.82

kolenkachel

0.82

oliekachel

0.87

gaskachel

0.87

elektrisch stralingstoestel of convector, zonder elektronische regeling (bv. met bimetaal)

0.90

elektrisch stralingstoestel of convector, met elektronische regeling

0.96

elektrische accumulatieverwarming, zonder buitenvoeler (bv. manueel in te stellen)

0.85

elektrische accumulatieverwarming, met buitenvoeler

0.92

elektrische weerstandsverwarming ingebed in vloer, muur of plafond

0.87

Invloedsfactoren: • Bij kachels: brandstof • Bij elektrische verwarming: uitvoeringsvorm 12

12


VEA



EPB

7

Tabel afgifteverliezen – Gemeenschappelijke verwarming

Appartementsgebouwen: Correctiefactor gemeenschappelijke verwarming: • per wooneenheid een individuele warmtekostenafrekening op basis van een individuele meting van het reële verbruik: vermenigvuldigsfactor 0.95 • zoniet: vermenigvuldigingsfactor 0.85

Invloedsfactoren: • Wel/niet individuele kostenafrekening • Verder: zie centrale verwarming • Collectieve verwarming is nog niet geïmplementeerd in v1.0 van de EPB-software 13

13



14

14

EPB


8



Energiestromen: verdeelrendement

Qs

>Tsetpoint

QV,in/exf

Qnet

Qem

Qi

Verwarmingsbehoefte

Afgifte Verdeling

Qdistr

Opslag

Qstor

Opwekking

Qgen

Primaire energie

QV,dedic

ηQi

Eindenergieverbruik

ηQs

QT

Tsetpoint

VEA


15

Verdeelverliezen • verlieseffecten binnen het beschermd volume worden verwaarloosd • buiten de isolatielaag van het beschermd volume: – waarde bij ontstentenis (enkel deze optie beschikbaar in v1.0 van de EPB-software) – detailberekening (bijlage E): nog niet geïmplementeerd in v1.0 van de EPB-software

16

16

EPB


VEA


9


Tabel verdeelrendement Verwarmingsinstallatie

ηdistr,heat,sec i,m

Plaatselijke verwarming

1.00

Centrale verwarming met warm water of lucht, gemeenschappelijke verwarming - Alle leidingen of kanalen binnen de isolatielaag van het beschermd volume

1.00

- Een deel van de leidingen of kanalen buiten de isolatielaag van het beschermd volume

0.95

Invloedsfactoren: • Type verwarmingssysteem • Leidingen en kanalen binnen/buiten de isolatielaag van het BV 17

17



18

18

EPB


10



Energiestromen: opslagrendement

Qs

>Tsetpoint

QV,in/exf

Qnet

Qem

Qi

Verwarmingsbehoefte

Afgifte Verdeling

Qdistr

Opslag

Qstor

Opwekking

Qgen

Primaire energie

QV,dedic

ηQi

Eindenergieverbruik

ηQs

QT

Tsetpoint

VEA


19

Opslagverliezen • verlieseffecten binnen het beschermd volume worden verwaarloosd • buiten het beschermd volume: vaste waarde

20

20

EPB


VEA


11


Tabel opslagrendement Opslag van warmte voor ruimteverwarming in een (of meerdere) buffervat(en) Niet aanwezig

ηstor,heat,sec i,m 1.00

Wel aanwezig -

binnen het beschermd volume

1.00

-

buiten het beschermd volume

0.97

Invloedsfactoren: • Aanwezigheid buffervat • Buffervat binnen/buiten het beschermd volume

21

21

22

22

EPB


VEA


12




23

23

Hoofdstukkenoverzicht EPW §10.5 Verbruik voor koeling

§8 Controle oververhitting §7.7 Transmissieverliezen §7.8 Ventilatie – verliezen §7.9 Interne winsten

§7.2 – §7.6 Netto behoefte voor ruimteverwarming

Afgifte, verdeling, opslag §9.2


§10.4.1 Thermische zonneenergie

§7.10 Zonnewinsten

§7.3 Netto behoefte voor warm tapwater

§9 Bruto behoefte voor ruimteverwarming

Verdeling §9.3

§9 Bruto behoefte voor warm tapwater §10.4.2 Thermische zonneenergie

§10.2 Eindenergieverbruik voor ruimte verwarming Omzettingsfactor


§10.3 Eindenergieverbruik voor warm tapwater §11 Hulpenergie - §12 PV & WKK elektriciteit

§13 Jaarlijks primair energieverbruik §6 Referentiewaarde

§6 E-peil 24

EPB


13



Energiestromen: opwekkingsrendement

Qs

>Tsetpoint

QV,in/exf

Qnet

Qem

Qi

Verwarmingsbehoefte

Afgifte Verdeling

Qdistr

Opslag

Qstor

Opwekking

Qgen

Primaire energie

QV,dedic

ηQi

Eindenergieverbruik

ηQs

QT

Tsetpoint

VEA


25

Opwekkingsverliezen • De ketelverliezen minimaliseren is in 1e instantie de opdracht van de fabrikanten/installateurs: – goede en volledige verbranding (ook afregeling door de installateur) – kleine mantelverliezen door goede isolatie – zo laag mogelijke rookgastemperatuur (o.a. materiaalbeperkingen, ...)

• Samenvattend criterium in de EPW (zoals EPU)

26

– het labo testrendement bij 30% deellast (sinds lang bij conventie uitgedrukt t.o.v. de onderste verbrandingswaarde) – productgegeven van de leverancier

26

EPB


VEA



14

Ketels • Bij condenserende waterketels is ook het ontwerp van een afgiftesysteem op lage temperatuur belangrijk: – de ontwerpretourtemperatuur is een bijkomende parameter

• Het eindenergieverbruik wordt uitgedrukt t.o.v. de bovenste verbrandingswaarde – dit is inclusief de latente verdampingswarmte van de geproduceerde waterdamp in de rookgassen – daartoe wordt intern in de software automatisch omgerekend met de verhouding van de onderste tot de bovenste verbrandingswaarde (fl/h). 27

27

Tabel opwekkingsrendement–Centrale verwarming (1/2) Warmteopwekkingstoestel - condenserende waterketel (1)(2)

ηgen,heat functie(η30%, θ30% fl/h, ontwerp retour t°)

- niet-condenserende waterketel (1)(2)

fl/h η30%

- warme lucht generator (1)

fl/h η30%

- elektrische weerstandsverwarming (1)

1.00

Invloedsfactoren: • Testrendement bij 30% deellast: η30% (productgegeven – meer info in bijlage bij deze presentatie) • Opstelling: toestel buiten BV (1): vermindering met 2% • Ketel permanent warm (2): vermindering met 5% • Bij condenserende ketels bijkomend:

28

– Testtemperatuur bij 30% deellast θ30% (productgegeven) – Ev. ontwerp retourtemperatuur: hoe lager, hoe gunstiger

28

EPB


VEA


15


Tabel opwekkingsrendement–Centrale verwarming (2/2) Warmteopwekkingstoestel - condenserende waterketel (1)(2)

ηgen,heat functie(η30%, θ30% fl/h, ontwerp retour t°)

- niet-condenserende waterketel (1)(2)

fl/h η30%

- warme lucht generator (1)

fl/h η30%

- elektrische weerstandsverwarming (1)

1.00

- gebouwgebonden WKK

εcogen,th

- externe warmtelevering

ηequiv,heat,dh

εcogen,th = thermisch omzettingsrendement van de gebouwgebonden warmtekrachtkoppeling ηequiv,heat,dh = rendement voor externe warmtelevering (stads- of wijkverwarming) Deze 2 aspecten zijn nog niet geïmplementeerd in v1.0 van de software. 29

29

Tabel opwekkingsrendement–Plaatselijke verwarming Warmteopwekkingstoestel - kolenkachel

ηgen,heat fl/h 0.77

- houtkachel

fl/h 0.77

- oliekachel

fl/h 0.80

- gaskachel

fl/h 0.83

- elektrische weerstandsverwarming

1.00

Invloedsfactoren: • Type kachel (brandstof)

30

30

EPB


VEA



16

31

31

Uit bibliotheek

32

32

EPB


17


Gevoeligheidsanalyse opwekkingsrendement niet-cond. gasketel

cond. gasketel t°retour = 70°C

cond. gasketel t°retour = 45°C

105 100

E-peil

VEA


95 90 85 80 80

85

90

95

100

105

110

Testrendement bij 30% deellast (%) Bij woongebouwen, benaderend: verschil tussen de extremen: zeer goede t.o.v. uiterst slechte ketel: meer dan 15 E-punten verschil 33

33

34

34

EPB


18




35

35


Energiestromen: primaire energie

Qs

>Tsetpoint

QV,in/exf

Qnet

Qem

Qi

Verwarmingsbehoefte

Afgifte Verdeling

Qdistr

Opslag

Qstor

Opwekking

Qgen

Primaire energie

QV,dedic

ηQi

Eindenergieverbruik

ηQs

QT

Tsetpoint

VEA


36

EPB


VEA



19

Conventionele omrekenfactor primaire energie •

Jaarlijks primair verbruik volgt uit het eindenergieverbruik door vermenigvuldiging met een conventionele conversiefactor (art. 11 van het besluit) Voor de bepaling van het E-peil gelden volgende conversiefactoren naar primaire energie (fp):

• fossiele brandstoffen: • elektriciteit: • biomassa:

fp = 1 fp = 2,5 fp = 1

NB: deze factoren zijn niet enkel voor ruimteverwarming van toepassing, maar ook voor alle andere omrekeningen van eind- naar primaire energie 37

37

38

38

EPB


20


Energiestromen 200 180 160 PV

140 energiestromen (MJ/m³)

VEA


max. kar. prim. verbruik

120

kar. prim. verbruik (reële of fictieve) koeling

100

ventilatoren hulpfuncties RV

80

warm tapwater

x1/ηsys

60

x1/ηopw

x fp

nuttige zonnewarmtewinsten nuttige int. warmtewinsten

40

ruimteverwarming

20

bewuste ventilatie

transmissieverliezen

in/exfiltratie 0 verliezen

winsten

netto behoefte

bruto behoefte

eindverbruik

primair verbruik

kar. prim. verbruik

max. kar. prim. verbruik

39

Typisch aandeel in het totaal primair verbruik

13.2%

In/exfiltratie

19.3%

Bewuste ventilatie

38.9%

Transmissie

40

40


VEA



EPB

21

Module 3.3

Bijlage: Ketelrendementen

Versie 2.0

41

Wettelijk kader • EU – Europese ketelrichtlijn 92/42/EEG van 21 mei 1992 – Gewijzigd door richtlijn 93/68/EEG van 22 juli 1993

• Omgezet in Belgisch recht: – Koninklijk Besluit van 18 maart 1997 – In werking vanaf 30 juni 1997

• Eisen: Minimale rendementseisen aan ketels op de Europese markt – Rendement bij vollast (100%) – Rendement bij 30% deellast (nodig in kader van EPB) 42

42

EPB


VEA



22

Wettelijk kader: ketelrichtlijn • Toepassingsgebied – Waterketels – 4 tot 400 kW

= grootste gedeelte van de markt

– Vloeistof- of gasgestookt

(typisch vermogen voor een ééngezinswoning: 20-25 kW)

• 3 categorieën van ketels worden gedefinieerd, elk met hun eigen rendementseisen – Standaardketels – Lage-temperatuursketels (met inbegrip van condenserende gasolieketels) – Gasgestookte condenserende ketels 43

43

Minimale waterzijdige rendementen bij 30% deellast • Standaardketels (constante temperatuur)

η30% ≥ 80  3 log Pn • Lage-temperatuursketels (met inbegrip van condenserende gasolieketels)

η30% ≥ 87.5  1.5 log Pn • Gasgestookte condenserende ketels

η30% ≥ 97  log Pn Pn (kW) : nominaal nuttig vermogen van de ketel 44

44

EPB



23

Grafiek minimale waterzijdige rendementen bij 30% deellast Geëiste waterzijdige waterzijdigerendementen rendementenbijbij30% 30%deellast deellast Minimale (t.o.v. de onderste verbrandingswaarde) (t.o.v. de onderste verbrandingswaarde)

105

100

98.4%

Gasgestookte condenserende ketels

95

Lage temperatuursketels

30% η 30%

VEA


89.9%

90

85

Standaardketels

82.8%

80 1

10

25

100

1000

Log (kW) nn(kW) log PP

45

Pn: nominaal nuttig vermogen van de ketel (kW)

45

Rendementsgrenzen (condenserende ketels) • Fysische grens • theoretisch maximum haalbaar rendement • bepaald door de verhouding van de bovenste t.o.v. de onderste verbrandingswaarde van de brandstof

– Bij aardgas:

ongeveer 111%

– Bij gasolie:

bijna 107%

• Praktische grens • beste toestellen op de markt

– Bij aardgas:

ongeveer 109% voor η30%

– Bij gasolie:

ongeveer 104% voor η30%

46

46


VEA



EPB

24

Waterketels: Kwaliteitslabels in België •

Gasolieketels – Informazout (www.informazout.be) – Optimaz: • Voor lage temperatuursketels • Rendementseisen: voldoet minstens aan de ketelrichtlijn

– Optimaz Elite: • Voor condenserende ketels • Rendementseisen: idem als voor condenserende gasketels

•

Gasketels – Gasinfo (www.gasinfo.be) – HR + • Standaardketels en lage temperatuursketels • Rendementseisen: voldoet minstens aan de ketelrichtlijn

– HR Top • Voor condenserende ketels • Rendementseisen: voldoet minstens aan de ketelrichtlijn

47

Nota: aan de labels zijn ook nog een aantal andere kwaliteitseisen gebonden (o.a. beperking van CO- en NOx-gehalten in de rookgassen)

47

Ruimteverwarming EPW: van netto energiebehoefte naar primair verbruik

Recommend Documents