Sanitair warm water: beslissingselementen bij de keuze van het systeem Ivan Verhaert (Kenniscentrum Energie)

Sanitair warm water: beslissingselementen bij de keuze van het systeem Ivan Verhaert (Kenniscentrum Energie) [email protected]

Motivatie  Relatief belang van sanitair warm water (SWW) stijgt in totale energievraag in gebouwen

Bron bron: Teus van Eck, (VVM), nummer 3, mei 2012 Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

2

De SWW-installatie  Wat houdt dit in ? Productie

Distributie

Eindgebruik (type tappunt)

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

3

De SWW-installatie  Productie en distributie van SWW: selectie en dimensionering -TETRA 120145  In functie van het eindgebruik (eisenpakket)  Hoe beoordeel ik een SWW-installatie ?  Welke impact heb ik hierop ? Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Eisenpakket: Comfort  Temperatuur van het SWW aan het tappunt

Toepassing

NBN 345

ISSO

Handen wassen

35°C

40°C

Douche / Bad

40°C

37°C

Vaat: hand

55°C

50°C


Eisenpakket: Comfort  Wachttijd (tijd tot minimale T°C voor nuttig energie bereikt) Toepassing

ISSO

Lavabo

20s

Douche

40s

Bad

40s

Gootsteen

30s


Eisenpakket: Vraag  Ogenblikkelijke debieten per tappunt (l/min)@60°C Toepassing Lavabo Douche Bad Gootsteen

NBN 345 5

3,3

Productinfo <6 5-9 10-18 < 30 9


Eisenpakket: Vraag  Volume per tappunt Toepassing Klein Douche Bad

Volume (L) 1-5 L 40 L 105 L

Energie (Ecodesign) 105 Wh 1 400 Wh 3 605 Wh

 Volume per persoon per dag 37 L @ 60°C (EcoDesign)  In EPB ~beschermd volume Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Eisenpakket: Water  Kwaliteit van het water  SWW: drinkbaar water  Hardheid (<60-65°C): kalkvorming  Legionella (BBT >60°C)



Water  Kost


Eisenpakket: Energiekost  Energiedrager  Energiebehoefte

PBruto  prod .distr .PTH

   

Pbruto bruto warmtebehoefte (kW) ηprod productierendement (%) ηdistr distributierendement (%) Pth netto warmtebehoefte (kW)


Eisenpakket: Energiekost

PTH      

  V..c w .Twarm  Tkoud 

Pth

netto warmtebehoefte (kW) volumedebiet (l/s) ρ dichtheid water (kg/l) cw soortelijke warmte (kJ/kg.K) Twarm temperatuur tappunt (warm) (K) Tkoud koud-watertemperatuur (K)

V


Eisenpakket: Overzicht HOE BEOORDEEL IK EEN SWW-installatie ?  Comfort  Wachttijd  Temperatuur

 Vraag  Debiet/Vermogen  Volume/Energie

 Rendement  Installatiekost

Functionele eisen Kosten


Eisenpakket: Besluit • Kennis over het eisenpakket voor de SWW-installatie vormt de basis voor: – Keuze van het geschikte SWW concept (zie verder) – De correcte dimensionering van de installatie

• Anderzijds onvoldoende (éénduidige) kennis over deze eisen in het bijzonder de SWW-vraag. (IWT-TETRA 120145) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Ontwerp Welke impact heb ik ?


Ontwerp Welke impact heb ik ? 1) Locatie van de tappunten distributierendement


Ontwerp Rekenvoorbeeld U neemt ‘s morgens een douche. bvb 10m DN12

STAP 1: water in leiding is koud Dat water wordt eerst afgetapt en gaat verloren. Volume = leidinglengte x doorsnede = 1,13 Liter Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


Waterverlies

Volume

= leidinglengte x doorsnede = 2,26 Liter



Waterverlies

Volume

= leidinglengte x doorsnede = 3,53 Liter



9 l/min

STAP 2: Naast water ook comfortverlies -> wachttijd (door distributie) Volume Wachttijd = ----------- = 8,2 sec debiet


Ontwerp Rekenvoorbeeld U neemt ‘s morgens een douche. bvb 5 minuten

STAP 3: NUTTIGE ENERGIE = DEBIET x tijd x c x(Tw-Tk) c = soortelijke warmte water (kJ/Liter.K) T = temperatuur (warm of koud)

9 l/min


9 l/min

STAP 3: NUTTIGE ENERGIE = DEBIET x tijd x c x(Tw-Tk) 9l/min x 5 min x 4,18kJ/L°C x (38°C-10°C) = 5267 kJ = 1463 Wh


STAP 4: Energieverlies door transmissie Q = k x L x (Tw – Truimte) Q = warmtevraag (W) k = transmissiecoëfficient per lopende meter (W/°C.lm) L = leidinglengte T = temperatuur

9 l/min


9 l/min

STAP 4: Energieverlies door transmissie Q = k x L x (Tw – Truimte) Geen isolatie: 0,85 W/m.K x 10m x 40K =340W 2 cm isolatie: 0,16 W/m.K x 10m x 40K =64W Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


9 l/min

STAP 4: Energieverlies door transmissie EQ = Q x tijd Geen isolatie: 340W x 300s = 102 kJ = 28,3 Wh (2%) 2 cm isolatie: 64W x 300s = 19,2 kJ = 5,3 Wh (0,4%) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Ontwerp Bemerking • Isolatie van aftapleidingen (niet circulatie !) • Trage afkoeling van stilstaande water

• Risico van legionella • Groei tussen (25)30-50(55)°C

• Studie TU Delft verblijftijd gehalveerd zonder isolatie • Beter isolatie koud waterleiding !? Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water


STAP 4: Energieverlies door waterverlies EQ,verlies = V x c x (Tw-Tk) EQ,verlies = energie-inhoud ‘verloren’ volume water V = volume (Liter) c = soortelijke warmte water (kJ/Liter.K) T = temperatuur (warm of koud)

9 l/min


9 l/min

STAP 4: Energieverlies door waterverlies EQ,verlies = V x c x (Tw-Tk) EQ,verlies

= 1,13 L x 4,18 kJ/L.°C x (38°C – 10°C) = 132 kJ = 36,7 Wh (2,5%)



9 l/min

STAP 4: Energieverlies door waterverlies EQ,verlies = V x c x (Tw-Tk) EQ,verlies

= 2,26 L x 4,18 kJ/L.°C x (38°C – 10°C) = 264 kJ = 73,4 Wh (5%)


Ontwerp Rekenvoorbeeld

9 l/min bvb 5 minuten

LITER 5m 10m 25m

DN12 0,6 1,1 2,8

DN15 0,9 1,8 4,4

DN18 1,3 2,5 6,4

Wachtijd (s) 5m 10m 25m

DN12 3,8 7,5 18,8

DN15 5,9 11,8 29,4

DN18 8,5 17,0 42,4




Energie(kJ) 5m 10m 25m

DN12 71,4 142,8 356,9

DN15 111,5 222,9 557,3

DN18 160,5 320,9 802,3

Energie(%) 5m 10m 25m

DN12 98,8% 97,5% 94,1%

DN15 98,1% 96,2% 91,0%

DN18 97,2% 94,6% 87,6%




Wachttijd(s) DN12 5m 8,5 10m 17,0 25m 42,4

DN15 13,2 26,5 66,2

DN18 19,1 38,2 95,4

Energie(%) 5m 10m 25m

DN15 90,0% 81,9% 64,4%

DN18 86,3% 75,8% 55,7%

DN12 93,4% 87,6% 73,8%


Ontwerp • Invloed afstand in EPB

32

Ontwerp • Wanneer interessanter om lokaal bvb. elek.boiler te voorzien indien afstand te lang ? • Lokale elektrische boiler – (75% prod.rend EPB) – (30% primair rendement EPB) (conversiefactor el.)

• Centrale SWW-productie

– Geiser: 50% (EPB) Of andere: – Warmtepompboiler:ca 140-145% x40%=> 56-58% – Zonneboiler (dekkingsgraad 0,5):bvb 150%=>60% 33

Ontwerp

Geiser (30/50) WPboiler (30/57)

• Vereenvoudigde vergelijking in EPB

34

Ontwerp Welke impact heb ik ? 1) Locatie van de tappunten Afstand(volume van de leiding)

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

Ontwerp Welke impact heb ik ? 2) Keuze van distributie Oplossing voor ver gelegen punten ?

Waterverlies Comfort Distributierendement

Circulatieleiding


Distributiesystemen Er zijn drie grote groepen distributiesystemen: • Waaier

• Boom-tak structuur

• Circulatieleiding


Distributiesystemen Er zijn drie grote groepen distributiesystemen: • Circulatieleiding • Permanent warmteverlies (afh.totale lengte en isolatie) • Pompvermogen: continu elek.verbruik


Distributiesystemen CASESTUDIE: huis met douche en aanrecht (twee verschillende architecten) GD VV


Distributiesystemen CASESTUDIE: huis met douche en aanrecht (klein verbruik: tapprofiel) Tapprofiel (kW)

Tapprofiel (kW)

35 30 25 20 15 10 5

0 12:00:00

13:12:00

14:24:00

15:36:00

16:48:00

18:00:00

19:12:00

20:24:00

21:36:00

22:48:00

0:00:00


Distributiesystemen CASESTUDIE: huis met douche en aanrecht: voor elke oplossing 3 verschillende distributiesystemen Waaier


Distributiesystemen CASESTUDIE: huis met douche en aanrecht: voor elke oplossing 3 verschillende distributiesystemen Boom-tak


Distributiesystemen CASESTUDIE: huis met douche en aanrecht: voor elke oplossing 3 verschillende distributiesystemen Circulatie


Distributiesystemen CASESTUDIE: Rendement (%) 97,03

96,24

89,98

86,70

74,38

47,07

Boom-GD

Boom-VV

Waaier-GD

Waaier-VV Circulatie-GD Circulatie-VV


Distributiesystemen CASESTUDIE: (circulatieleiding) Rendement (%) 78,04

72,43

52,20 44,48

GD-Continu

GD-Avondklok

VV-Continu

VV-Avondklok


Distributiesystemen CASESTUDIE: (circulatieleiding) • Comfort (wachttijd) • Boomstructuur: • 80s (GD) • 220s (VV)

92,5% 80 %

• Waaier • Circulatieleiding • 15s (GD en VV) 98%


Distributiesystemen CASESTUDIE: ééngezinswoning Besluit: Circulatieleiding is de energieprijs voor comfort bij een slecht ontwerp !

Altijd slecht ? NEEN -> collectieve systemen is het nodig


Ontwerp Welke impact heb ik ? 2) Keuze centrale vs lokale productie Circulatieleiding ? • Rendement afhankelijk Van het transmissieverlies t.ov. de nuttige energie


Ontwerp Welke impact heb ik ? 2) Keuze centrale vs lokale productie Circulatieleiding ? • Rendement afhankelijk Van de totale lengte tot de totale tapfrequentie en -hoeveelheid. Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Ontwerp Rekenvoorbeeld Bvb. 55 appartementen totale circ.lengte = 150m DN 65, 3 cm isolatie (9 cm) Permanent verlies = 4,05 kW Jaarbasis = 35 467 kWh/jaar ( a rato 100 L 60°C/gezin) Verbruik = ca 320 kWh/app => 17 600 kWh Rendement => 33%

Ontwerp Rekenvoorbeeld Bvb. 55 appartementen totale circ.lengte = 150m DN 65, 5 cm isolatie (15 cm) Permanent verlies = 1,687 kW Jaarbasis = 14 778 kWh/jaar Verbruik = ca 320 kWh/app => 17 600 kWh Rendement => 54%

Ontwerp Welke impact heb ik ? 2) Circulatieleiding ? • Klassieke (SWW en CV gescheiden) Nadeel:

- rendement - extra pompenergie - Gevaar voor legionella (dode punten) - Extra leidingwerk

Ontwerp Welke impact heb ik ? 2) Circulatieleiding ? • Satelietwerking (combi-lus) Voordeel: - rendement (betere benutting) - extra pompenergie - Distributie technisch water (legionella) - Minder leidingwerk Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Ontwerp Rekenvoorbeeld Bvb. 55 appartementen totale circ.lengte = 150m DN 150, 5 cm isolatie (18 cm) (+100 W per unit) Permanent verlies = 2,902+5,5 kW Jaarbasis = 25 426 + 48 180 kWh/jaar Verbruik SWW= ca. 17 600 kWh Verbruik CV = bvb. 330 000 kWh Rendement => 93% - 82% (zonder pomp, regelgedrag) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Ontwerp Welke impact heb ik ? 3) Keuze centrale vs lokale productie Centraal vs lokaal • Energetisch (volgt)

• Distributie (-) • Productie (+) • Inpassing hernieuwbaar (+)

• Kostprijs • Veiligheid (gas, legionella) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Ontwerp Welke impact heb ik ? 3) Keuze centrale vs lokale productie Haalbaarheid

Afhankelijk van leidinglengte en isolatie, type distributie


Ontwerp Welke impact heb ik ? 4) Keuze productie / informeren productie •

klassiek: doorstromer vs boiler (dimensionering BB)

• Alternatieven EENGEZINSWONING

• Warmtepompboiler (alternatief elek.boiler) • Zonneboiler (locatie / dak)

COLLECTIEF • • • •

WKK Zonneboiler Gasabsorptiewarmtepomp (grondgekoppeld) …


Ontwerp Evaluatie volgens voorbereidende studie EcoDesign (voor klein gezin <100 L@60°C)

Bron: (2007) www.ecohotwater.org (Taks 6) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Ontwerp Evaluatie volgens voorbereidende studie EcoDesign (voor gezin <200 L@60°C)

Bron: (2007) www.ecohotwater.org (Taks 6) Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

Besluit • SWW beoordeel je op waterverbruik, comfort en energie • Energieverlies is vooral te wijten aan waterverlies, afh tapfrequentie • De plaats/lengte van de tappunten tov productie kan je NIET meer compenseren door distributiesysteem (= lapmiddel). • Voor collectieve systemen bieden combi-lus systemen het meeste potentieel. (legionella/ distributierendement )(ondanks mss huidige onderwaardering in EPB)

• Overweeg alternatieve productie en verhinder de implementatie niet door het ontwerp Disseminatie in kader van TETRA-project 120145 Productie en Distributie van Sanitair warm water

60

Verder ? • Belangrijk aandachtspunt bij al deze systemen is een correcte dimensionering => impact op kostprijs/werking -> afhankelijk systeem & gebruiker ENQUETE: http://www.kenniscentrumenergie.be/EnqueteSWW -> volgende presentatie


61

Contact • Ivan Verhaert [email protected] 014/56.23.10 www.kenniscentrumenergie.be


62

Sanitair warm water: beslissingselementen bij de keuze van het systeem Ivan Verhaert (Kenniscentrum Energie)

Recommend Documents