TNO Milieu- en Energietechnologie
Laan van Westenenk S01 Postbus 342 7300 AH Apeldoorn Telefoon 055 - 49 34 93 Fax 055 - 41 98 37
TNO-rapport
Ernulatorproefstand voor \üarrntepompen Fase 3 - tevens eindrapport
-
Referentienummer 94-365
Dossiernummer 112325-25300
Datum
december 1994
NP
Auteurs
A.A.L. Traversari J.B. de \Xzit
Trefwoorden
-
wanntepomp dlmamische warrntepomp-proefstand emulator referentiewoning systeemgedrag
Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van TNO. lnd¡en dit råpport in opdracht werd uitgebracht, wordt voor de rechten en verplichtingen van opdrachtgever en opdrachtnemer verwezen naar de 'Algemene Voorwaarden voor Onderzoeksopdrachten aan TNO', dan wel de betreffende terzake tussen partijen gesloten overeenkomst Het ter inzage geven van het TNo-rapport aan direct belanghebbenden ¡s toegestaan.
Bestemd voor
Novem B.V. t.a.v. Ir. P.J. Poolman Postbus 8242 3503 RE lJtrecht
Novem-contractnummer
248 301 -01 0 3
@ TNO
Nederlandse organ¡sat¡e voor toegepast-
TNO M¡rieu- en Energietechnorog¡e stert z¡ch ten doer een veilige en duurzame ¡ndustr¡tlle produkt¡e en een verantwoord energiegebruik te bevorderen door het u¡tvoeren van contract research op de gebieden m¡lieu-' energie en præestechnologie
natuu*etenschappelijk ondezoek
op opdrachten aan TNo z¡jn van toepassing de Algemene vooMaarden voor ondezoeksopdracften aan TNo zoals gedeæneerd bij de Arrondissementsræhtbank en de Kamer van Koophandel te 's-Gravenhage
TNO-rapport
Emulatorproefstand aoor wannteþomþen Fase 3 - te,uens eindrapport -
Samenvatting Door de Afdeling \ùTarmte- en Koudetechniek van TNO-ME is in het recente verleden een proefstand voor CV ketels ontwikkeld waarbij de dynamische installatiecondities en de sturing van de ketel, zoals de ketel deze zal ondervinden na installatie in het gebouw, worden gegenereerd middels simulatie van de installatie, de gebruikers, het gebouw en het klimaat. De fysieke omgevingscondities worden 'geemuleerd' voor de CV ketel, vandaar de benaming Emulator voor deze proefstand. Deze aanpak is ook gevolgd voor het beproeven van warrntepompen. In fase
1
van het
project 'Emulatorproefstand Warmtepompen' is een ontwerp van de emulatorproefstand voor wanntepompen gemaakt [2] . Fase 2 van dit project had betrekking op de bouw van de hardware en het ontwikkelen van de software voor de centrale be-
sturingsunit. Tevens is in deze fase van het project de gebouwde proefstand getest met behulp van een standaard elektrisch gedreven water/warer warmtepomp [3]. In de laatste fase van dit project (fase 3) is de interactie met het simulatie programma 'meerkamer-installatie-model'(MI(IM) van TNO Milieu- en Energietechnologie tot stand gekomen. Tevens is de emulator in fase 3 in zljn geheel beproefd met behulp van dezelfde standaard elektrisch gedreven water/water warmtepomp die in fase 2 is gebruikt.
De hoofddoelstelling van het project is het zodanig verbeteren van de implementatie van warmtepompen in bestaande of nieuw te bouwen klimaatinstallaties, dat er sprake van is een optimaal ontworpen en bestuurde installatie waaryan het primaire energieverbruik minimaal is. Hoewel het accent bij beproevingen met de dlmamische wanntepomp-proefstand op het beproeven en verbeteren van de waûntepomp en de wanntepompregeling ligt, is de invloed van de installatiecondities op de warmtepomp zo groot dat deze zeker niet buiten beschouwing gelaten kunnen worden. Het gedrag van de installatie, tot uitdrukking komend in de resulterende retourwateftemperatuur, het retourwaterdebiet en het aanstuurgedrag van warmtepomp en hulpstookketel, is derhalve van groot belang. Het gedrag van de installatie (waarin de respons van het gebouw op inteme (warmtelast)condities en externe (weers-)condities alsmede het gedrag van de bewoners van het gebouw tot uitdrukking komen) wordt gegenereerd door het MeerKamer-Installatie-Model (MKIM). De werking van de emulatorproefstand voor warmtepompen is als volgt.
Met het meerkamer-installatie-model (MKIM) van TNO Milieu- en Energietechnologie kunnen simulaties worden uitgevoerd voor alle gebruikelijke gebouwen en bewonersgedragingen bij een willekeurig buitenklimaat. De klimatiseringsinstallatie is dlmamisch gemodelleerd. Met een tijdstap van 30 sec. wordt deze doorgerekend en worden de lucht-, stralings- en comforttemperatuur en de warmteafgifte van de verwarmingsinstallatie per kamer berekend alsmede de retourtemperatuur van het afgiftesysteem. Hierdoor is het mogelijk het werkelijke regelgedrag van de installatie en de fluctuaties van de kamertemperaturen en de temperaturen in de installatie te simu-
leren. Het meerkamer-installatie-model is via een interface gekoppeld aan de dynamische waffntepomp-proefstand. De dynamische warmtepomp-proefstand is een hardware-unit die de door het model berekende debieten en retourtemperatuur fiisiek realiseert en aan de warmtepomp oplegt. De aanvoertemperatuur die door de fiisiek aanwezige warmtepomp gegenereerd wordt, wordt teruggekoppeld naar het meerkamer-installatie-model waarna aan de hand van de berekende warmteafgifte
94-365/112325-25300
TNO-rapport
een nleuwe retourtemperatuur wordt berekend en via de dlmamische warrntepompproefstand aan de warmtepomp wordt opgelegd (figuur I en bijlage l).
Momenteel is het met de emulatorproefstand voor warrntepompen mogelijk waterlwater warmtepompen te beproeven tot een condensorvermogen van maximaal 50 kW en is het mogelijk lucht/water of water/lucht systemen te beproeven met een maximaal luchtdebiet van 1000 m3lhr. Bij luchtsystemen is het mogelijk de luchttemperatuur te regelen in het gebied van - 1 0 " C tot 25 'C met een R.V. variërend van ca. 20o/o r.ot 95yo. Voor grote lucht/water, water/lucht en lucht/lucht warmtepompen tot 10000 m3lhr is een ontwerp gemaakt maar deze proefstand onderdelen zijn op dit moment nog niet gebouwd.
Figuur
1
Warmtepomp Emulator
Tevens kan men de warmtepomp als model in het meerkamer-installatie-model (MKIM) implementeren. Hiermee is dan het mogelijk het totale systeem te simuleren. Het grote voordeel van simuleren is, dat op een snelle wijze vele varianten met betrekking tot woning, installatie en bewonersgedrag doorgerekend kunnen worden. De emulatorproefstand voor waûntepompen kan een grote rol veryullen bij het valideren van warmtepompmodellen doordat de emulaties (warmtepomp is fiisiek aanwezig) vergeleken mogen en kunnen worden met de simulaties (warmtepomp is als model in het MKIM geì'mplementeerd). Er zljn vijf onderling verschillende referentiedagen uit het verkort referentiejaar, dat zelfuit 8 weken bestaat (14 representatieve dagen per seizoen) [4], geselecteerd. Één dag representatiefvoor het winter seizoen, één dag die representatief is voor het voorjaar, één dag die representatief is voor het najaar, een representatieve dag voor de gemiddelde jaartemperatuur en de koudste dag die in het verkort referentiejaar voorkomt. De beproefde warrntepomp wordt door deze vijf geselecteerde dagen zodanig in zljn toekomstige bedrijfscondities 'geplaatst' (namelijk in de CV-installatie) dat een goede beoordeling van de waûnrepomp en de validatie van het warrntepompmodel mogelijk is.
TNO-rapport
Emulatorproefstand aoor,¿.D alynteþomþen Fase 3 -teaens eindraþþort
Is een gevalideerd warmtepompmodel in het meerkamer-installatie-model geïmplementeerd dan kan het functioneren van de warmtepomp bij verschillende sysreemconfiguraties door een relatief snelle simulatie worden vergeleken (figuur 2). Tevens in het mogelijk een simulatie uit te voeren over het verkort referentiejaar voor buitencondities.
lhstâllàti+,
n T Figuur
2
MeerKamer lnstallatie Model [MKIM] (sotware) Warmtepomp (hardware of software)
Schílmodel warmtepomp Emulator
Hieruit resulteren dan jaargegevens van het warmtepompsysteem, over een referentiejaar, zoals onder andere de COP, de PER het energiegebruik, het effectieve condensor vermogen) etc. FIet verkort referentiejaar voor buitencondities kan echter ook volledig worden doorlopen met emulatie; dit zal door de lange doorlooptijd de emulatie vindt op realtimebasis plaats - vaak ontoelaatbaar zijn. In het kader van dit project is ervoor gekozen een vijftal systeemconfiguraties in het MKIM te implementeren. Het betreft hier een systeem met een VR ketel die fungeert als referentie, een monovalent systeem, een bivalent systeem, een monovalent systeem met buffervat en een bivalent systeem met buffervat. Deze systeemconf,rguraties zijn dusdanig uitgevoerd dat ze in de referentiewoning geïmplementeerd kunnen worden. Als referentiewoning is de keuze gevallen op de 'Referentie Doorzonwoning' zoals deze beschreven staat in de brochure 'referentie doorzonwoning' van Novem B.V. De waüntepomp die gebruikt is voor de emulatie en de modelvorming is van het merk Lodam rype combi DST4. Bij de validatie van het warmtepompmodel bleek dat de simulaties en de emulaties met de verschillende systeemconfiguraties vrijwel identiek waren. In tabel 0.2 zijn de resultaten van de simulaties bij de verschillende systeemconhguraties (zie tabel 0.1) weergegeven bij de koudste dag van het verkort referentiejaar. Bij de simulaties en
emulaties zijn voor alle configuraties identieke situaties gebruikt met betrekking tot radiatorsysteem, bewonersgedrag, buitenklimaat en referentiewoning.
94-365/1 12325 253OO
TNO-rapport
Tabel
0.1
Systeemconf¡gurat¡es
10 kw
0 1
2 3
ca.
10 kw
ca. ca.
6 kw
Referentie systeem Monovalent
4kw
6 kw
Monovalent met buffervat
880liter
Bivalent
40-43"C 4
ca.
6 kw
4kw
880liter 40 -
Bivalent met buffervat
43'C
In tabel 0.2 komt naar voren dat de benuttingsgraad van de warmtepomp bij monovalent bedrijf (configuratie l) het laagst is. Dit wordt verklaard door het feit dat het wanntepompvermogen in deze configuratie het grootst is, de geinstalleerde warmtepomp moet het momentaan gewaagde vermogen daadwerkelijk kunnen leveren. Bij configuratie 2 moet de momentane warmtevraag geleverd kunnen worden door de warmtepomp in combinatie met een hulpstookketel. Hierdoor kan het warmtepomp vermogen kleiner zijn dan bij conhguratie 1. Dit resulteert in een hogere benuttingsgraad daar de door de warmtepomp af te geven hoeveelheid energie in beide gevallen vrijwel gelijk is. Bij een bivalent systeem bestaat echter altijd het risico dat de hulpstookketel een groter aandeel in de warmteopwekking krijgt dan strikt noodzakelijk is zodat de benuttingsgraad van de warmtepomp en de PER van het systeem ongunstig worden beinvloed. Om dit te voorkomen is een goede regeling noodzakelijk. Als nadelen van het toepassen van een bivalent systeem met hulpstookketel ten opzichte van het monovalente systeem gelden: - Hogere investeringskosten - Ingewikkelder systeem en regeling - Op de momenten dat de hulpstookketel in bedrijf is daalt de PER van her sysreem Als voordelen van een bivalent systeem met hulpstookketel ten opzichte van het monovalente systeem gelden: - I(leinere warmtepompcapaciteit, resulterend in een goedkopere \¡/armtepomp - De hulpstookketel kan worden uitgevoerd als combi toestel dat tevens dienst doet als warm tapwaterbereider Door de kleinere warrntepomp ontstaat een hogere benuttingsgraad -
Wordt er gebruik gemaakt van een buffervat dan moet de warmtepomp in de gemiddelde dagelijkse warmtewaag kunnen voldoen terwijl pieken in de warmtevraag bij dit systeem worden opgevangen door het buffervat (configuratie 3). Ook bij dit systeem kan de wanntepompcapaciteit kleiner zljn dan bij configuratie t het geval is. Als nadelen van het toepassen van een monovalent systeem met buffervat ten opzichte van het monovalente systeem zonder buffervat gelden: - Hogere investeringskosten - Ingewikkelder systeem en regeling - Verliezen door de warmtebuffering, resulterend in een minder goede PER - Gedurende het opladen van het buffervat werkt de warmtepomp op een hoog temperatuur niveau, resulterend in een minder goede COP en PER
TNO+apport
Emulatorproefstand o oor w arunteþ omþ en Fase 3 æuens eindraþpon -
Als voordelen van het toepassen van een monovalent systeem met buffervat ten opzichte van het monovalente systeem zonder buffervat gelden: - De warmtepomp kan in daluren het buffervat opladen - Kleinere warmtepompcapaciteit resulterend in een goedkopere warmtepomp - Het buffervat kan worden uitgevoerd als een indirect gestookte tapwater boiler
Indien er bij de systeemconflguratie voor wordt gekozen alleen een elektrisch aangedreven warmtepomp als warmteopwekker te implementeren (configuratie I en 3) is het mogelijk een 'all-electric' woning te creëren. In alle gevallen leidt een systeem met een warmtepomp tot een primaire energiebesparing ten opzichte van de referentie VR installatie. Van de vier warmtepompsystemen blijkt dat het monovalenre sysreem zonder buffer de hoogste CoP en pER heeft. Hierbij dient echter opgemerkt te worden dat de systemen niet geoptimaliseerd zijn naar bijvoorbeeld buffervattemperatuur, buffervatinhoud, verhouding waûnrepomp/hulpstookketel. Er is in dit stadium nog geen kosrenvergelijking uitgevoerd. De emulatorproefstand voor warrntepompen biedt de volgende perspectieven: - De dlmamische eigenschappen van een warmtepomp (ook een warmrepomp die in ontwikkeling is) kunnen snel vastgesteld worden. Met het flexibele woning/installatie model MKIM en via de emulator gevalideerde wanntepompmodel kan worden nagegaan wat de invloed is van variaties in de regeling, het bewonersgedrag, nachwerlaging, variaties in de installatie en het functioneren van een systeem in verschillende woningen. De emulatorbeproevingen zijn derhalve een belangrijk hulpmiddel om de inpassing van warrntepompen in de gebouwde omgeving goed te laten verlopen en verder te optimaliseren, nu en in de toekomst.
94-365t1 12325-25300
TNO-rapport
Tabel
0.2
Simulatie resultaten (bij de koudste dag uit het verkort referent¡ejaar)
Conf.0 Benuttingsgraad van de
13,6
24,6
26,66
28,74
140,58
149,29
160,23
172,54
warmtepomp [%] Door de warmtepomp geleverde energie [MJ/dag] Benuttingsgraad van de hulpstookketel [%]
19,03
5.24
0,56
Door de hulpstookketel geleverde energie [MJ/dag]
139,07
14,19
1,33
Door radiatoren afgegeven
129,69
130,28
158,48
156,59
4,24
4,12
4,11
1
65,1 5
energie [MJ/dag] Gemiddelde COP van de
0,851)
45
warmtepomp Gemiddelde
36,83
40,39
39,56
41,72
41,96
29,56
30,12
33,52
35,1 5
35,33
13.47
17,88
Aan buffervat onttrokken energie [MJ/dag]
9,55
9,87
Warmtelek buffervat
7,53
7,73
38,89
41,98
aanvoertemperatuur ["C] Gemiddelde retourtemperatuur ["C] Aan buffervat toegevoerde energie [MJ/dag]
IMJ/dasl Aan de woning toegevoerde elektrische energie ten behoeve van verwarming IMJ/das]
31,2
Aan de woning toegevoerde energie in gasstroom ten behoeve van verwarmin 92) [MJ/das]
148,3
Primaire energiegebruik3) IMJ/das]
148,3
PER systeema)
0,87
35,2
22
16,4
80,412
1,62
107,12
100,23
1,48
1,56
110,4
Rendement van de VR ketel (betrokken op de bovenwaarde 35,096 MJ/m3). Betrokken op de onderwaarde 31,669 IVJ/m3. Het rendement van de elektriciteitsopwekking inclusief het distributieverlies bedroeg in 1993 38,8% [Elektriciteit in Nederland 1993]. Primairy Energy Ratio betrokken op de onderwaarde van de energiedragers en de door de radiatoren afgegeven energ ie
1,50
TNO+apport
Ernulatorproefstand aoor w armteþ omþen Fase 3 teaens eindraþþon -
Summary TNo-ME's Depanment of Heat and Refrigerarion Technology recently developed a test rig for central heating boilers in which the dlmamic installation conditions and the boiler control, as the boiler will experience them after installation in the building, are generated via simulation of the installation, the users, the building and the climate. The physical conditions are 'emulated'for the central heating boiler, which is the reason for the name 'Emulator' for this test rig. This approach was also followed for heat pumps. A design was made of the emulator I of the 'Emulator test rig for heat pumps' project [2]. Phase 2 of this project is related to the construcrion of the hardware and the development of the software for the central control unit. The tesr rig built was also tested in this phase of the project using a standard, electrically-driven water/water heat pump [3]. The interaction with the building/installation simulation model was accomplished in the last phase of this project (phase 3). The whole emularor was test rig for heat pumps in phase
completely tried out
in
phase
3 with the same standard, electrically-driven
water/water heat pump used in phase 2.
The main purpose of the project was to improve the junction of heat pumps in existing or new central heating systems so that an optimally designed and controlled installation with minimal primary energy consumption will result. Although the emphasis in trials wittr the dlrramic water pump test rig is on the testing and improvement of the heat pump and the heat pump regulation, the influence of the installation conditions of the heat pump is so great that this behaviour can cenainly not be ignored. The response of the installation, resulting in the retum water temperature, the retum water flow rate and the directional behaviour of the heat pump and additional boiler, is therefore of great imponance. The behaviour of the installation (in which the response of the building to inremal [overheating] conditions and extemal [weather] conditions and t]re behaviour of the residents of the building is expressed) is generated by the building/installation model of TNO, the so-called 'Multi-Room System Model (MKIM)'.
The action of t}te emulator test apparatus for heat pumps is as follows. Simulations can be carried out with rNo Environmental and Energy Technology's Multi-Room System Model for all usual buildings and resident's conduct in any outdoor climate. The heating/air conditioning system is dynamically modelled. It has been set to operate within 30 seconds; the air flow temperature, comfort temperature and the heat emission of the heating installation have been set for each room as has the retum temperature of the emission system. This makes it possible to simulate the actual regulating behaviour of the installation and the fluctuations of the room temperatures and the temperatures in the installation. The Multi-Room System Model is connected to the dlmamic heat pump test rig via an interface. The dynamic heat pump test rig is a hardware unit which physically implements the flow rates and retum temperature calculated by the model and required for the heat pump. The input temperature which is generated by the physically present heat pump is backlinked to the Multi-Room System Model after which a new return temperature is calculated on the basis of the calculated emitted heat and is required for the heat pump via the dlmamic heat pump tesr rig (hgure I and appendix 1).
94-365/1 12325-25300
TNO-rapport
It is currently
to test water/water heat pumps using the emulator test apparatus for heat pumps up to a condenser capacity of a maximum of 50 kW and it is possible to test water/air or airlwater systems with a maximum air flow rate of 1 000 m3l hour. It is possible to regulate the air temperature of air systems in the range - 10 "C to + 25'C with a relative humidity varying from about 2Oo/o to 95%o.A design has already been made for large airlwater, water/aft and airlafu heat pumps up to 10000 m3lhour, but these test rig parts have not yet been built. possible
Multi-room system model
Heat pump
Figure
1
Heat pump Emulator
The heat pump can also be used as a model in the Multi-Room System Model. It is possible to simulate tfie whole system in this way. The great advantage of simulation is that many variants related to house, installation and residents' behaviour can be rapidly calculated. The emulator tesr apparatus for heat pumps can play a large pan in the validation of heat pump models as the emularions (heat pump is physically present) can be compared with the simulations (heat pump is used as a model in the Multi-Room System Model). Five different reference days were selected from the condensed reference year. One day was representative for the winter season, one for the spring, one for the autumn, one for the whole year, and also the coldest day which occurred in the condensed reference year. The tested heat pump was 'placed' (i.e. in the central heating installation) by these five selected days in its future operaring conditions so that a good assessment of the heat pump and a validation of the heat pump model was possible. This therefore means that emulation simultaneously implies validation of the available heat pump model.
If
a validated heat pump model is used in the Multi-Room System Model then the way the heat pump will function at different system configurations can be looked at in a fairly rapid simulation and compared with other system configurations (hgure 2). It is also possible to conduct a simulation over a complete, condensed reference year
for outdoor conditions.
10
ïNO+apport
Emulatorpro efs tand v o or w arTntøþ Fase 3 -teaens eindrapport
arnþ en
il
n
Multi-room system model [MRSM] (sofware) Heat pump (hardware or software)
Figure 2
This therefore produces annual data about the heat pump system over a reference year) as for example the COP, the PE& the energy consumptior\ the effective condenser capacity, etc. The complete condensed reference year for outdoor conditions can however be run through completely using emulations; this will often be inadmissible because of the long run-through time - the emulation occurs on a real time basis. A five system configuration was selected in the Multi-Room System Model for this project. This was a system with a high-efüciency boiler which functions as a reference, a mono-valent system, a bivalent system, a mono-valent system with a water buffer vessel and a bivalent system with a water buffer vessel. These system configurations were made so that they can be used in the reference house. The Novem B.V. 'Reference house with a ttrrough lounge' was selected as the reference house and is as described in Novem B.V.'s 'Reference house' brochure.
The validation of the heat pump model showed that the simulations and rhe emulations were virtually identical to the various system configurations. Table 0.2 gives the results of the simulations with the various system configurarions (Table 0.1)
on the coldest day of the so-called condensed
reference year. The system configurations are identical for both simulation and emulation runs with respect to hydronic systemr occupants behaviour, outdoor climate and reference dwelling.
94-3651112325-253û
11
TNO+apport
Table
0.1
System configurat¡ons
Buffer vessel
10 kw
0 1
Reference system Monovalent
ca. 10 kw
ca. ca.
6 kW 6 kW
4kw
3 4
ca.
6 kW
4kw
2
Ðescription
880liter 40 -
43'C
880liter 40 -
Monovalent with buffer vessel Bivalent Bivalent with buffer vessel
43'C
Table 0.2 shows, that a monovalent heat pump system has the lowest duty cycle (configuration l). A monovalent heat pump system has the greatest capacity to fulfil the instantaneous heat demand. In configuration nr. 2 (bivalent, heat pump and additional boiler), the instantaneous heat demand can be delivered by the heat pump and the additional boiler. For this reason) the heat pump capacity can be smaller than in the monovalent configuration. This lower bivalent heat pump capaciry results in a higher duty cycle, because the cumulative delivered heat by the heat pump is nearly the same for both conf,rgurations. One of the risks of bivalent systems is a smaller share in the heat delivery by the heat pump than calculated: On heat demand peaks, the resulting system temperatures can be relatively high. This in unfavourable for the coP and in some cases, rhis temperatures can be higher than deliverable by the heat pump! An ìntelligent control system, balancing instantaneous heat supply and heat demand at the lowest possible system temperatures, can solute this problem.
The disadvantages of bivalent systems (with additional boiler) compared with monovalent heat pump systems are: - Investment cosrs of the additional boiler. - More complex system and more complex control. - Lower seasonal performance factor (SPF) of the additional boiler.
The advantages of bivalent systems compared with monovalent heat pump systems are:
-
Lower investment costs of the heat pump due to lower heat pump capacity. Combining hot sanitary water and additional central heat in the additional boiler. Higher duty cycle of the (smaller) heat pump.
With
a monovalent heat pump system with a water buffer vessel, conhguration nr. 3, the heat pump can be dimensioned smaller: the peaks in heat demand can be 'shaved' by the water buffer vessel. Disadvantages of this configuration compared with the monovalent system without vessel are: - Investment costs for the water buffer vessel.
-
12
More complex (control) system. Buffer losses, resulting in a lower SPF and a lower PER. Higher system temperatures during buffer charge cycle than required by the heat delivery system (e.g. radiators).
TNO-rapport
Emulatorproefstand aoor w armteþomþen Fase 3 teuens eindrapport -
Advantages of this configuration with water buffer vessel are: - Buffer charge during off-peaks hours, resulting in lower energy costs. - A smaller heat pump capacity. - combining hot sanitary water generation and heat buffering for space heating.
\Øith a monovalent electrical driven heat pump, it is possible to create a electric mono-supply dwelling, a so called 'all electric' dwelling. In all cases a system with a heat pump leads to primary energy saving with respect to the reference, high-effrciency installation. The monovalent system without a buffer vat appeared to have the highest CoP and PER of the four heat pump sysrems. Nore however that the systems were not optimized with respect to for example water buffer vessel temperature) water buffer vessel content, ratio of heat pump/ancillary heating boiler. No costs comparison was made at this stage.
The emulator test rig for heat pumps offers the following perspectives: - The dlmamic propenies of a heat pump (and a heat pump which is being developed) can be rapidly determined. The flexible house/installation model Multi-Room sysrem Model and the emulator validated heat pump model can be used to investigate the influence of the variations in the regulation system) the occupants behaviour, night set back, variations in the installation and the functioning of the system in different houses.
The emulator trials are therefore an important aid in allowing the inclusion of heat pumps in buildings to proceed smoothly and to be further optimized, now and in the future.
94-3651112325-25300
13
ïNO-rappol
Table
0.2
Simulation results
Degree of utilisation of the heat pump [%] Energy supplied by the heat pump condensor [MJ/day] Degree of utilisation of the additional boiler [%] Energy supplied by the
13.6
24.6
140.58
149.29
26.66
28.74
160.23
172.54
19.03
524
0.56
139.07
14.19
1.33
additional boiler [MJ/day] Energy emitted by radiators [MJ/day] Average COP of the heat pump Average supply temperature
129.69
0.851)
130.28
45
158.48
156.59
424
4.12
411
1
65.1 5
36.83
40.39
39.56
41.72
41,96
29,56
30.12
33.52
35.1 5
35.33
13.47
17.88
9.55
9.87
7.53
7.73
38.89
41.98
rcl Average return temperature
rcl Energy supplied to water buffer vessel [MJ/day] Energy withdrawn from buffer
vessel[MJ/day] Storage losses of water buffer
vessel [MJ/day] Electrical energy supplied to
31.2
35.2
the house for heating [MJ/day] Energy supplied to the house by natural gas for heating2) IMJ/dayl
148.3
Primary energy consumption3) [n¡¡/Oay]
148.3
PER systema)
l) 2) 3) ¿)
14
0.87
16.4
80.412
1.62
2.2
107.12
100.23
1.48
1.56
110.4
1.50
Efiiciency of the modern, non-condensing high effíciency boiler at gross heat of combustion (35.096 MJ/nm3), Based on net heat of combustion (31.669 MJ/nm3). Ihe overall efficiency of public electricity in The Netherlands, distribution losses included, is 38,8% on net heat of combustion [Electricity in The Netherlands, SEp 1993]. Primairy energy ratio based on the rat¡o of the net heal of combusiion of the fuels and the heat, delivered by the radiators of the hydronic system.
TNO-rappol
Emulatorproefstand ooor warrnteþomþen Fase 3 - tplrens eindrapport -
Inhoudsopgave
Doelstellingen ontwikkeling emulatorproefstand voor warmtepompen ..............
................19
wanntepomp-emulator............... .................21 Het meerkamer-installatie-model (Software van de proefstand) ........22 De dlmamische warmtepomp-proefstand (Hardware van de proefstand) ..........26
Beschrijving
3.1 3.2
gebouw...... 4.1 Transmissieberekening 4.2 Plaats van de radiatoren en warmteopwekkers Het gemodelleerde
De
referentiedagen
Bewonersgedrag.........
......27
............28 ..............29
.......3I ....................35
De gemodelleerde installatieconfiguraties en -regelingen.......... ........37 7.1 Monovalent ketelsysteem (systeemconfiguratie 0)............... .............37 7.2 Monovalent warmtepompsysteem (systeemconfiguratie l) ...............39 7.3 Bivalentwarrntepompsysteemmethulpstookketel (systeemconfiguratie 2)............... ...............40 7.4 Monovalent warmtepompsysteem met buffervat (systeemconfiguratie 3)............... ..............43
7.5
Bivalent warrntepompsysteem met buffervat (systeemconfiguratie 4)...............
Installatiegegevens 8.1 Leidingen 8.2 Radiatoren 8.3 Buffervat.... 8.4 Hulpstookketel............. 8.5 \ù7armtepomp................ 8.6 Circulatiepomp.............
..............46 .......49
............49 ............49 ...........49 ...........50 ..........50 ..........52
Beproevingsresultaten (sirnulaties en emulaties) ...............................53 9.1 Simulatie CV-ketel ..................55 9.2 Simulatie/emulatie systeemconhguratie 1 ............ .........56 9.3 Simulatie/emulatie systeemconf,rguratie 2 ............ .........58 9.4 Simulatie/emulatie systeemconf,rguratie 3 ............ .........59 9.5 Simulatie/emulatie systeemconfiguratie 4............ .........60 9.6 Vergelijk systeemconfiguraries...... .............61 9.7 Interpretatie van de resultaten... .................62
94-365/1 12325-25300
15
TNO-rapporl
10
Meet- en
beproevingsnauwkeurigheden.
.........65
10.1 Definitie van de gebruikte grootheden ........ 65 10.2 Nauwkeurigheidvan grootheden ...............66 10.3 Afrvijkingen tussen gewenste- en proceswaarde...............................66
I0.4
Spreiding van geregelde
proceswaarden...........
............. 67
11
Inventarisatie van TNO-ME faciliteiten die bruikbaar zijn voor het beproeven van wanntepompen met lucht als war.rntebron en/of lucht als afgiftemedium........ ...................69
t2
Ontwerp van een lucht-unit voor het beproeven van lucht/lucht warrntepompen ........... ...................71
I2.l Ontwerpeisen................ 12.2 Systemen 12.3 Het ontwerp 12.3.1 Principeschema en werking van de lucht-unit 12.3.2 De koeler/onwochtiger 12.3.3 De heater... 12.3.4 De bevochtiger.............. 12.3.5 De venti1ator................. L2.3.6 Dimensionering............ 12.3.7 Debietregeling.............. 12.3.8 Temperatuurregeling..... 12.3.9 Relatieve vochtigheidsregeling I2.3.10 Beveiligingen ............... 12.3.11 Meetinstrumenrarie.. 12.4 Offene
13
Conclusies en
aanbevelingen
.........71 ..............73 .........75 ...................75 ...............77 ............... 78 ..............79 ..............79 ............. 80 ............. 80 .............. 81 .....
8l
...............82 ..................82 .................82 ........ 85
t4
l5 t6 Bijlage
I
Bijlage 2 Bijlage 3
Bijlase 4 Bijlage 5 Bijlage 6
Bijlage 7 Bijlage
16
I
2 5 2 3 Dynamische zþanntepornþ-proefstand Tran s mi s sie b ere kening Gr afie k C O P ( T oonoo T ruor) en P, (T oon o"r, T r"rou) "r, R e s uhate n simul atie I emulatie Documentatieblad 443 Meetopstelling luchtaenaarmi ngscomponenten Documentatieblad 23 Klimaat oþ maat Globale inuentarisatie naar u)arynteþompen die het medium lucht als bron put gebruiken Offerte lucht-unit
D ocumentatieblad
of
TNO-rapporl
Emulatorproefstand z)oor warmteþomþen Fase 3 -teaens eindrapport
Inleiding Door de afdeling rùØarmte- en Koudetechniek is in het recente verleden een proefstand voor CV-ketels ontwikkeld waarbij de dlmamische installatiecondities en de sturing van de ketel, zoals de ketel deze zal ondervinden na installatie, worden gegenereerd door een computernodel van gebouw en installatie [], t2]. De installatie 'omgeving' wordt voor de ketel op deze wijze nagebootst. Dit nabootsen van de installatie-omgeving wordt emuleren genoemd. Op deze wijze wordt een veel beter beeld gekregen van het functioneren van de CVketel onder praktijkcondities dan volgen de traditionele beproeving. Dit geldt ook voor warrntepompen. De emulatorproefstand voor CV-ketels is om deze reden uitgebreid tot een dlmamische proefstand voor warmtepompen.
omdat de prestaties van warmtepompen - met als belangrijkste elementen: copt), vermogen en bedrijfszekerheid- in nog veel sterker mate dan de prestaties van CV-ketels afhankelijk zijn van installatiecondities en omgevingscondities in het algemeen, is beproeving van warrntepompen met emulatie van de installatie- en omgevingscondities zeer zinvol. Te meer daar minder succesvolle implementaties van warmtepompen in het verleden vooral te wijten waren aan een onzorgvuldige aansluiting van de wafintepomp aan de installatie en aan de installatieregeling en pas in tweede instantie aan eventuele gebreken van de warmtepomp zelf. Het ontwerp van deze d¡mamische proefstand voor warmtepompen is in fase I [2) van dit project gerealiseerd. De ontwikkeling en bouw van de dlmamische proefstand is in fase 2 [3] uitgevoerd, alsmede de beproeving van een standaard elektrische water/water wanntepomp en het opstellen van een nieuwe beproevingsrichtlijn. Deze standaard warmtepomp heeft als proefcomponent gediend om de emulator te kunnen ontwikkelen en te kunnen testen. Nadat in fase 2 bewezen is dat het met deze d¡mamische warmtepomp-proefstand mogelijk is om op nauwkeurige en reproduceerbare wijze warmtepompen te testen kunnen in ontwikkeling zijnde warmtepompen - die mogelijk minder betrouwbaar zijn, ook wat betreft specificaties - worden beproefd. De in dit rapport beschreven fase 3 van het project heeft betrekking op de volledige emulatie. Hieronder verstaan we dat de warmtepomp onder dezelfde condities zal functioneren als in de werkelijkheid het geval zal zljn. Het gedrag van de insrallatie, tot uitdrukking komend in de resulterende retourwatertemperatuur, het resulterende retourwaterdebiet en het aanstuurgedrag van de warmtepomp en hulpstookketel, is derhalve van groot belang. Het gedrag van de installatie (waarin de respons van het gebouw op inteme (warmtelast)condities en externe (weers-)condities alsmede het gedrag van de bewoners van het gebouw tot uitdrukking komen) wordt gegenereerd door het MeerKamer-Installatie-Model (MKIM) als software unit binnen de emulatorproefstand.
COP =
Coeffrcient of Performance en is gedefiniee¡d als het quotiënt van de doo¡ de condensor afgegeven energie en de aandrijfenergie.
COP
94-36511 12325-25300
Q"otd.r"o. =
Qelektrisch
17
1E
TNO-rapport
Emulatorproefstand a o or u qrmtepompen Fase 3 - teaens eindrapport -
2
Doelstel.ingen ontwikkeling emulatorproefstand voor waffntepompen
De centrale doelstelling van het beproeven van warmtepompen op een dlmamische proefstand kan als volgt worden geformuleerd:
I IIet
oplossen van de inpassingsproblematiek van besraande en zijnde warmtepompen in klimaatinstallaties van gebouwen.
in ontwikkeling
Om deze doelstelling te kunnen realiseren dient voldaan te zljt aan een aantal condities en (sub)doelstellingen: 1. Het vergroten van de kennis van het gedrag van reeds ontwikkelde warrnrepompen.
2. }{et kunnen 3.
4. 5.
6.
aangeven hoe de prestatie (bedrijfszekerheid, cop, vermogen) van een warrntepomp zal zijn binnen een zekere installatie omgeving. Het kunnen aangeven, bij een 'constante' warmtepomp, hoe de (installatie) om-
geving gewijzigd moet worden zodanig dat de aansluiting Warmrepompinstallatie/Gebouw-Klimaat oprimaal is. }Iet kunnen aangeven, bij een'constante' omgeving, hoe de warmtepomp gewiizigd moet kunnen worden zodanig dat de aansluiting Warmtepompinstallatie/ Gebouw-Klimaat optimaal is. Het ondersteunen van wanntepomp ontwikkelingen op korte en lange termijn, met name wat betreft de aansluiting bij conventionele en geavanceerde verwarmingsinstallaties, zie ook het'Advies aan het Ministerie van Economische Zaken over toekomstige \ùØarmtepomp activiteiten in Nederland, Il]. Ondersteunen van modelontwikkeling van warïntepompen. Simulaties met gevalideerde warmtepompmodellen in een gevalideerde gebouwomgeving kan veel priori informatie leveren met betrekking tor wanntepompprestaties.
a
De dynamische warmtepomp-proefstand of emulatorproefstand voor warrntepompen is een middel om deze centrale doelstelling te bereiken. Realisatie van dit middel is vervolgens de enige doelstelling van dit project. De (operationele) doelstelling van dit project kan aldus geformuleerd worden:
r
Het ontwerpen, bouwen en beproeven van een d¡mamische warmtepomp-proefstand waarmee bovenstaande inpassingsproblematiek kan worden opgelost.
Dit project is gefaseerd uitgevoerd. De subdoelstellingen in engere zin kunnen als volgt geformuleerd worden: Fase
1:
ontwerpen van een dynamische waûntepomp-proefstand voor water/water, water/lucht, lucht/water en lucht/lucht warmtepompen (TNo-rapport e2-230 [2]
Fase
2:
Bouw en beproeving van de dlmamische warmtepomp-proefstand. Deze beproeving omvat: - het start- en stopgedrag van een warmtepomp bepalen; - de prestaties bij stationaire (vollast) van een warïntepomp bepalen; - de prestaties bii quasi stationaire (deellast) van een wanntepomp bepalen.
94-365/1 12325-25300
19
TNO-rapport
beproeven van een warmtepomp conform de bestaande beproevingsnorm. Als proefmodel is gekozen voor een in serie gebouwde elektrisch gedreven water/water warmtepomp [3].
-
Fase
3:
Beproeving van de dynamische warrntepomp-proefstand met volledige emulatie van de installatiecondities.
Dit rapport richt zich volledig en uirsluitend op de uiwoering van fase
20
3.
TNO-rapport
Emulatorproefs tand a oor w aTmteþompen Fase 3 teaens eindraþþort
Beschriiving \üanntepotnp-etnulator In dit hoofdstuk wordt de werking van de wanntepomp-emulator beschreven. In paragraaf 3.1 wordt het meerkamer-installatie-model (software) beschreven en in paragraaf 3.2 is een beschrijving van de d¡mamische warmtepomp-proefstand (hardware) gegeven. Voor de beoordeling van de kwaliteit van het ontwerp van een klimatiserings-installatie in een woning of gebouw is kennis van het resulterend binnenklimaat) het regelgedrag van de installatie en het energiegebruik gewenst. Mer name bij de ontwikkeling van nieuwe concepten van de installatie en/of regelstrategieën ofhet onderzoek naar de invloed van het bewonersgedrag, het gebouw of het buitenklimaat zijn deze gegevens van belang. Één van de methoden om het binnenklimaar, her installatiegédiag en de warmtebehoefte te bepalen is het uiwoeren van modelberekeningen.
De werking van de emulatorproefstand voor warmtepompen is als volgt;
Met het meerkamer-installatie-model (MI{M) van TNo Milieu- en Energietechnologie kunnen simulaties worden uitgevoerd voor alle gebruikelijke gebouwen en bewonersgedragingen bij een willekeurig buitenklimaar. De klimatiserings-installatie is dl,namisch gemodelleerd. Met een tijdstap van 30 sec. wordt deze doorgerekend en worden de lucht-, stralings- en comforttemperatuur en de warmteafgifte van de verwarmingsinstallatie per kamer berekend alsmede de retouftemperatuur van het afgiftesysteem. Hierdoor is het mogelijk het werkelijke regelgedrag van de installatie en de fluctuaties van de kamertemperaturen en de temperaturen in de installatie te simuleren. FIet meerkamer-installatie-model is via een interface gekoppeld aan de dynamische wanntepomp-proefstand. De dynamische warmtepomp-proefstand is een hardware-unit die de door het model berekende debieten en retourtemperatuur fiisiek realiseert en aan de warmtepomp oplegt. De aanvoertemperatuur die door de fusiek aanwezige warmtepomp gegenereerd wordt, wordt teruggekoppeld naar het meerkamer-installatie-model waama aan de hand van de berekende warmteafgifte een nieuwe retourtemperatuur wordt berekend en via de dynamische warntepompproefstand aan de warmtepomp wordt opgelegd. In fìguur 3.1 is een schema van de warfntepompemulator weergegeven. De warmtepomp-emulator bestaat uit twee afzonderlijke units te weten; - Het meerkamer-installatie-model. - De dynamische waûnrepomp-proefstand.
94-36s/1'12325 25300
21
TNO+apport
Figuur
3.1
3.1
Warmtepomp Emulator
Het rneerkamer-installatie-model (Software van de proefstand)
Met het meerkamer-installatie-model van TNO Milieu- en Energietechnologie kunnen berekeningen worden uitgevoerd voor alle gebruikelijke gebouwen en bewonersgedragingen bij een willekeurig buitenklimaat. De klimatiserings-installatie is dlmamisch gemodelleerd. Met een tijdstap van 30 sec. wordt deze doorgerekend. en worden de lucht-, stralings- en comforttemperatuur en de warmteafgifte van de verwarmingsinstallatie per kamer berekend. Hierdoor is het mogelijk het werkelijke regelgedrag van de installatie en de fluctuaties van de kamertemperaturen en de temperaturen in de installatie te simuleren. Daarnaast kan het energiegebruik van de gehele installatie en de afzonderlijke componenten worden bepaald. Het model is geschikt voor het simuleren van woningen en gebouwen, met de in Nederland gangbare regeling van de ketel en/of warmtepomp met een kamerthermostaat
of een meer complexe regeling, die de warmteafgifte in de overige kamers limiteert. Ook luchtverwarmingssystemen met een wannteterugwin-unit, recirculatielucht en verwarming in één of meerdere zones kunnen worden gesimuleerd. Het model is geimplementeerd in SIMUI-A op een vAX-computer. De in- en uitvoer gebeurt middels data-files, die eenvoudig naar een PC omgeving worden overgebracht. De uitvoer kan via diverse verwerkingsprogramma's, zoals LOTUS, grafisch worden weergegeven. De uitvoer kan worden aangepast aan de wensen van de opdrachtgever.
Hieronder worden de mogelijkheden van het meerkamer-installatie-model meer gedetailleerd besproken, waarbij de volgorde wordt aangehouden waarin het model in de regel wordt gebruikt: configuratie & parameterisatie, initialisatie & simulatie, uitvoer & verwerking.
22
TNO-rapport
Emulatorproefstand a o or w annteþ omþen Fase 3 -tevens eindrapport
Configuratie en parameterisatie Gebouw - maximaal 10 kamers (kan worden uitgebreid voor bijzondere roepassingen); - vormgeving kamers geheel vrij; - iedere kamer wordt begrensd door elementen (muren, vloeren, daken, beglazing), grenzend aan een andere binnenruimte, buiten, buren of kruipruimte; muren, vloeren en daken kunnen uit één of meer lagen worden samengesteld, -
-
waarbij de warmteweerstand en de warmtecapaciteit per laag worden opgegeven; van de beglazing wordt zowel de warmteweerstand als de zontoetredingsfactor ingevoerd, zowel voor de normale situatie als bij gebruik van zonwering en/of gor-
dijnen;
-
de warmteafgifte van de wanden aan de lucht wordt bepaald met een in te voeren convectiefactor; de stralingsuitwisseling tussen de wanden wordt via zichtfactoren ingevoerd; de hogere luchttemperatuur onder het plafond tengevolge van de temperatuurgradiënt wordt aftrankelijk van de convectieve warmteafgifte van de radiator of luchtverwarming berekend; tussen kamers kan naast de transmissie warmteoverdracht plaatsvinden via de lucht; dit kan op diverse manieren worden gemodelleerd.
Buitenklimaat en buren
-
voor het buitenklimaat wordt in de regel gebruik gemaakt van één of meer dagen uit het (verkort) referentiejaar; de resultaten kunnen eenvoudig worden geëxtrapoleerd naar jaarcijfers; het temperatuurniveau in aangrenzende ruimten (buren) kan zowel word.en ingevoerd (via een uurwaardenfile) als worden verkregen door deze temperatuur te ontlenen aan één van de kamers in de gesimuleerde woning; de temperatuur in een kruipruimte kan op diverse manieren worden bepaald; in de regel gebeun dit afhankelijk van de buitenremperatuur.
Installatie¡ regelstrategie De verwarmingsinstallatie kan uit de volgende componenten worden samengesteld: - ketel; - warmtepomp; - buffervat; - leidingen; - radiatoren;
94-3651't12325-253û
-
wannteterugwinunit; water-lucht warmtewisselaars; debietregeling luchwerwarming voor ventilatie, recirculatie en luchtstroming tus-
-
indirect gestookte boiler;
sen kamers;
maximaal thermostaat kanaalthernostaat wordt als tijdproces ingevoerd; thermostaatafsluiter; vrii programmeerbare regelalgoritmen.
23
TNO-rapport
Bewonersgedrag
-
kamerthermostaat wordt als tijdproces ingevoerd; handafsluiter (radiator) wordt als tijdproces ingevoerd; zonwering (gordijnen) wordt als tijdproces ingevoerd; per kamer worden de ventilatie en infiltratie als tijdproces ingevoerd; per kamer wordt de inteme belasting als tijdproces ingevoerd.
De componenten van het CV-circuit worden verknoopt via de leidingen. De invoer van deze componenten is het debiet, de ingaande watertemperatuur en de temperatuur van de ruimte waarin zij zich bevinden. De uiwoer is de uitgaande watertemperatuur en de warmteafgifte aan de omgeving. De thermostaten kunnen op uiteenlopende manieren worden verknoopt tot een regelsysteem voor de ketel of warmtepomp en eventueel boiler en warmtewisselaars. Hiervoor is een aantal basissystemen beschikbaar; andere regelstrategieën kunnen op maat worden gemaakt in de programmatuur. De debietregeling is nog beperkt; in de regel worden de nominale debieten ingevoerd en gebruikt, eventueel aanger,rrld met een pompschakeling waarmee alle debieten nul gesteld worden. Verder is er een eenvoudige mogelijkheid om op basis van de pompkarakteristiek en de Ç-waardenl) van de thermostatische radiatorafsluiters het debiet door de warrntewisselaars van een indirect gestookt luchtverwarmingssysteem te berekenen. Een meer systematische opzet van een dergelijke debietberekening, waarbij alle componenten een (variabele) Ç-waarde hebben is nog niet beschikbaar. Met deze componenten kunnen de volgende systemen worden geconfigureerd. Radiatorverwarming (warmtepomp, ketel, buffervat, leidingnetwer( radiatoren): - voonegeling door kamerthermostaat in woonkamer of door stooklijn op aanvoer-
-
watertemperatuur of complex regelalgoritme; naregeling met handafsluiters of thermostatische radiatorafsluiters; wannteafgifte radiator zowel convectief als via straling naar wanden volgens ingevoerde verhoudingen.
Luchtverwarming: - direct en indirect gestookte systemen;
-
diverse systeemuitvoeringen, onder andere met warmteterugwinning, recirculatie-
lucht en één of meerdere zones met een water-lucht warmtewisselaars; regeling luchtdebieten van ventilatie-/afuoer1ucht, recirculatielucht en luchtstroming tussen kamers volgens tijdproces; indirecte systemen: watercircuit met ketel, leidingen en water-lucht warmtewisselaars, eventueel met indirect gestookte boiler; ketelregeling met kamertherrnostaat; naregeling met thermostaat per warmtewisselaar.
Thermostaat:
-
de ingestelde waarde kan per thermostaat worden ingevoerd volgens een tiidpro-
-
de gemeten temperatuur waarop de thermostaat regelt kan worden samengesteld uit een in te voeren aandeel luchttemperatuur en gemiddelde stralingstemperatuur; deze stralingstemperatuur wordt berekend volgens in te voeren weegfactoren voor de elementen (wanden en dergelijke) en eventueel de radiator.
l)
24
ces;
Ç
= klep coëfiìciënt
TNO-rapport
Emulatorproefstand aoor wannteþomþen Fase 3 teoens eindraþþort -
Samenstellen file invoergegevens Het invoeren van de configuratie en de parameters gebeurt met een tweetal datafiles. Daamaast dient een file met de klimaatgegevens te worden aangemaakt, waarin met name de zonbijdrage voor de verschillende elementen aan de buitenzijde van de woning wordt berekend. Hierbij kan op een aantal manieren de beschaduwing door balkons en andere gebouwen worden verwerkt.
Zonodig kan een file worden aangemaakt met temperaturen in één of meerdere kamers, grenzend aan kamers in het te simuleren gebouw.
Initialisatie en simulatie De initialisatie van het programma verloopt als volgt: - Na het starten van het programma worden alle parameters uit de datafile opge-
-
haald. Aan de hand van deze waarden worden de startwaarden voor onder andere de temperaturen bepaald. Vervolgens begint de simulatie, waarbij eerst zowel het gebouw als de installatie gedurende één of meer (model)dagen worden doorgerekend teneinde alle waarden te laten stabiliseren op de normale niveaus. Tenslotte wordt de simulatiestap voor de installatie teruggebracht tot 30 sec., waarmee enige uren wordt doorgerekend, zodat ook de temperaturen van de installatiecomponenten gestabiliseer d zijn.
Hiema worden de feitelijke simulatieberekeningen uitgevoerd voor één of meer dagen van het (verkon) referentiejaar. Hierbij worden twee simulatiestappen gebruikt, namelijk van 15 minuten voor de trage processen (warmtestroom door wanden) en van 30 seconden voor de snel veranderende processen, zoals het installatiegedrag. Per simulatiestap van 15 minuten worden de volgende bewerkingen uitgevoerd: - Inlezen klimaatgegevens en eventueel gegevens andere buitenruimten. - Bepalen van de warrntestromen door de elementen (uitgezonderd glas) als functie van de binnen- en buitentemperatuur en de zonstraling op de binnen- en buiten-
zijde van het element.
Per simulatiestap van 30 sec. worden de volgende bewerkingen uitgevoerd: - Berekenen standen van regelaars. - Berekenen debieten, temperaturen en warmteafgifte van alle componenten
-
in
de
volgorde waarin zij doorstroomt worden. Berekenen temperaturen en warrntestromen per kamer in de ingevoerde volgorde; dit omvat onder andere: Berekenen waarden tijdprocessen (thermostaatstanden, inteme last en derge-
lijke).
-
94-36511 12325-253Cñ
Samenstellen en oplossen van de matrixvergelijkingen waarin de verschillende posten van de warmtebalans zijn opgenomen. Hiermee worden de lucht-, comfort- en oppervlaktetemperaturen en de warmteafgifte berekend. Uitvoeren resultaten naar hle. Bepalen cumulatieve en gemiddelde waarden.
25
ïNO-rappof
Uitvoer en ver¡werking Per 30 sec. worden berekend en uitgevoerd naar datafile: - de debieten, temperaturen en warmteafgifte per component; - de lucht-, comfort- en gemiddelde stralingstemperatuur per kamer; - overige gegevens over het gedrag van de installatie.
Daamaast kan van een aantal resultaten het uurgemiddelde en het bijbehorende minimum, maximum worden uitgevoerd naar datafile. Hierdoor wordt de beoordeling van de resultaten vereenvoudigd. Indien gewenst kunnen andere resultaten worden uitgevoerd of nabewerkingen worden toegevoegd.
De dynamische warrntepomp-proefstand (Hardware van de proefstand)
3.2
De dlmamische warmtepomp-proefstand bestaat uit 3 units (de bron unit, afgifte-unit en de centrale besturingsunit) [4] zie ook bijlage 1. Is er een interacrie tussen de dlmamische proefstand en het meerkamer-installatie-model (emulatie) dan worden de operating condities van de warmtepomp door het meerkamer-installatiemodel bepaald. Deze operating condities worden, via een interface, in termen van gewenste waarden naar de dlmamische proefstand gevoerd. De proefstan d zaI d.eze ge-
wenste condities aan de te beproeven waûnrepomp opleggen (figuur 3.2). Grootheden die door het meerkamer-installatie-model beinvloed kunnen worden z\ni
-
Condensordebiet. Retourtemperatuur. Verdamperdebiet. Brontemperatuur. Stuursignaal ten behoeve van de waûntepomp (aarVuit).
Systeemgrens dynam ische warmtepomp-
proefstand
Bron-unit Figuur
26
3.2
I t,
Data conversie Data opslag Presentatie Aansturing
Warmte pomp
Dynamische warmtepomp-proefstand
Afgifte-unit
TNO-rapport
Ernulatorpro efstand Fase 3
-
ter)ens
o
oor
w
eindraþþon
armtep omþen
-
Het gernodelleerde gebouw Ten behoeve van de emulatie is het noodzakelijk dat er een gebouw wordt gedefinieerd. In dit hoofdstuk wordt het gebouw omschreven dat gebruikt is bij emulaties die in het kader van dit project zijn uitgevoerd. De warmtepomp die TNO ter beschikking is gesteld heeft een nominaal vernogen van ca. 10 kw bij een brontemperatuur van l0 'C. Hierbij is een woning gekozen met een warrntevraag van 10 kW bij ontwerpcondities. Tevens is gezocht naar een woning waarvan de gegevens (met betrekking tot de constructie en warmteweerstanden) eenduidig vastliggen. Bovenstaande in ogenschouw genomen is de keuze gevallen op de 'Referentie Doorzonwoning'zoals beschreven is in de brochure 'referentie doorzonwoning' van Novem B.V. Deze referentie doorzonwoning is voor dit project vereenvoudigd. De vereenvoudigingen bestaan uit het laten vervallen van binnenmuren zodat een tussen woning ontstaat met drie venrekken: - begane grond; - verdieping; - zolder. De vervallen binnenmuren zijn echter wel in het model opgenomen als loze muurmassa. Deze loze muurrnassa heeft alleen effect op de dynamiek van de woning en niet op het temperatuurverdeling in het vertrek. De referentiewoning is met de achtergevel op zuid georiënteerd om maximaal gebruik
te kunnen maken van de zoninstraling. In figuur 4.1 is een tekening van de vereenvoudigde referentie doorzonwoning afgebeeld. Algemene gegevens van de vereenvoudigde referentie doorzonwoning zijn weergegeven in tabel 4.3.
Voorgevel
Figuur
94-3651112325-25300
4.1
Model doorzonwoning
27
TNO+apport
Tabel
4.3
1
Gegevens referentie doorzonwoning
1
Achtergevel
6,19
0,36
2
Dubbelglas achtergevel Woningscheidendewand Voorgevel
3,0
3,2
3
4 5 6 7
I I 10
2
1
2 3
4 5 6 7 8
I 10
3
1
2 3
4.1
21,2 8,14
1,99
0,36
Dubbelglas voorgevel Wgningscheidendewand Begane grond vloer
3,55 21,2
3,2
42,86
Plafond
42,86
0,64 2,44
Loze muurmassa Borstwering
22,75
2,2
2,5
0,36
Achtergevel Dubbelglas achtergevel Woningscheidendewand Dak voorgevel Dakraam voorgevel Woningscheidendewand Vloer van de verdieping
1,99
7,47
0,36
1,87 18,3
3,2 't,99
14,12
0,38
2,24
3,2
18,3
1,99
42,86
2,04
Flafond van de verdieping Loze muurmassa Borstwering
30,68
2,04
30,19 2,35
2,2
Dak achtergevel Dakraam achtergevel Woningscheidendewand
2',t,75
0,36
0,16 10,14 21,92
4
Dak voorgevel
5
Woningscheidendewand
10,14
b
Vloer van de zolder
30,68
Transrnissieberekening
In deze paragraaf wordt de transmissieberekening van de vereenvoudigde referentie doorzonwoning uitgevoerd en het vennogen van de op te stellen radiatoren bepaald,
Bij de uitgevoerde transmissieberekeningen volgens ISSO publikatie 4 lgg2 (zie ook bijlage 2) zljn de volgende aannames gedaan: -7 "C - Ontwerpbuitentemperatuur Temperatuur in de aangrenzende woningen 10 'C 20 "C - Ontwerptemperatuur begane grond
- Ontwerptemperatuurverdieping
28
l8
"C
TNO+apport
Emulatorproefstand aoor wannteþomÞen Fase 3 teaens eindraþþort
Inhltratie begane grond Infiltratie verdieping
25 m3lh 25 m3lh
Inf,rltratie zolder
1o m3lh
Ventilatie-eis begane grond NEN 1087 Ventilatie-eis verdieping NEN I 087 Ventilatie-eis zolder NEN 1087
L57,2 m3th 3,6 m3[h.m2
3,6 m3lh.m2
Opwarmtoeslag 5 rù(Zm2
Uit
de uitgevoerde transmissieberekeningen blijkt dat met bovengenoemde aannames de warmtebehoefte van de begane grond 4859 \ùØan bedraagt en de warmtebehoefte van de verdieping 3337 \Yattis. Het radiator vermogen voor deze vereenvoudigde referentie doorzonwoning wordt gesteld op 5 k\üØ voor de begane grond en 3,5 k\üü voor de verdieping. Op de zolder staan geen radiatoren opgesteld.
4.2
Plaats van de radiatoren en warïnteopwekkers In deze paragraaf wordt de plaats van de radiatoren en warrnteopwekker(s)
gedefinieerd.
De warmteopwekker(s), alsmede het evenruele buffervat worden op de zolder geplaatst. Eventuele warnte verliezen (stralings- en convectieverlies) van de warïnteopwekker en buffervat komen ten goede aan de ruimte waar ze zijn opgesteld, in dit geval de zolder. Het leidingwerk dat zich op de zolder bevind is echter optimaal gei'soleerd zodat er geen warrnte uitwisseling tussen leiding en zolder plaatsvindt. Op de verdieping wordt één radiator van 3,5 k\Ø opgesteld tegen de achtergevel. Het leidingwerk dat zich in deze ruimte bevindt is niet geisoleerd. Het verlies dat in de leidingen optreedt door straling en convectie komt ten goede aan de ruimte. De leidingen die door de verdieping lopen bestaan uit:
a. Aanvoerleiding ten behoeve van de radiator op de verdieping. b. Retourleiding ten behoeve van de radiator op de verdieping. c. Aanvoerleiding ten behoeve van de radiator op de begane grond. d. Retourleiding ten behoeve van de radiator op de begane grond. Op de begane grond wordt één radiator van 5 kW opgesteld tegen de achtergevel. Het leidingwerk dat zich in deze ruimte bevindt is niet geisoleerd. Het verlies dat in de leidingen optreedt door straling en convectie komt ten goede aan de ruimte. De leidingen die door de begaande grond lopen bestaan uit:
e.
f.
Aanvoerleiding ten behoeve van de radiator op de begane grond. Retourleiding ten behoeve van de radiator op de begane grond.
In figuur 4.2 ishet leidingschema van de installatie afgebeeld.
94-3651't 12325-25300
29
TNO+apport
\
Warmteopwekf
der
/b Verdiepinq
Figuur
30
4.2
d
Afgifte systeem
TNO-rapport
Emulatorpro efs tand o o or w arynteþomþen Fase 3 teaens eindrappon -
De referentiedagen
In dit hoofdstuk is beschreven op welke gronden de referentiedagen geselecteerd zijn. De referentiedagen zijn voor de emulatie noodzakelijk daar het meerkamer-installatie-model van deze gegevens gebruikmaakt bij de modelberekeningen. Er is voor referentiedagen gekozen om een representatief resultaat te verkriigen. De referentiedagen zijn afkomstig uit het verkort referentiejaar die zijn opgebouwd uit aaneengeschakelde reeksen uurlijkse waarden. Het verkort referentiejaar bevat representatieve dagen voor de verschillende seizoenen die zijn verkregen door statistische analyse van de werkelijke uurlijkse klimaatgegevens van het I(NMI (locatie De Bilt), over een periode van 10 jaar (1961 -1920). Het is met de emulator mogelijk het gehele verkorte referentiejaar [4] te emuleren. Wordt dit gedaan dan moeten 7 inslingerdagen en vier seizoenen van elk 14 representatieve dagen realtime worden doorlopen. De inslingerdagen worden gebruikt omdat het computerprogramma een aantal dagen moet doonekenen om realistische startwaarden te bereiken alvorens met de eigenlijke berekeningen wordt begonnen. De beproeving per configuratie zaI dan 56 dagen, exclusief de inslingerdagen, in beslag nemen. In het kader van dit project is dit, uit het oogpunt van doorlooptijd en kosten, een ontoelaatbare tijdsduur. Er is voor gekozen vijfrepresentatieve dagen uit het verkort referentiejaar voor buitencondities te selecteren en hiermee de verschillende configuraties te emuleren. Het beschikbare waûntepompmodel wordt door de vijf referentiedagen voldoende 'geëxiteerd' dat wil zeggen vergeleken mer de werkelijke bedrijfssituatie bij een aantal representatieve en onderling verschillende werkpunten. Dit betekent dat emulatie tevens validatie van het beschikbare warmtepompmodel inhoudt. Er is bij de selectie van de referentiedagen getracht dagen te selecteren waarmee het mogelijk is op basis van dit gevalideerde waûntepompmodel een uitspraak te doen over het gedrag en energiegebruik van de insta[atie over het hele jaar. De eerste stap bij de selectie is het bepalen van de gemiddelde temperatuur en de globale straling van de seizoenen zoals die in het verkort referentiej aar zljn gedefinieerd (tabel 5.1).
-
seizoen winter; december, januari en februari; seizoen voorjaar; maart, april en mei; seizoen zomer; juni, juli en augustus; seizoen najaa1 september, oktober en november.
Tabel
94 36s1112325-25300
5.1
Gegevens van de seizoenen van het verkort referentiejaar
Winter
1,33
14
Voorjaar
8,2
23,3
-1,7
280
Zomer
16,09
26,2
7,2
354
Najaar Gehele jaar
10,6
23,2
1,2
201
26,2
-10,4
240
9,06
-10,4
121
31
TNO-rappof
Omdat gedurende het zomerseizoen de gemiddelde temperatuur boven de algemeen aanvaarde stookgrens van 15 "C ligt vervalt dit seizoen voor de emulatie. Er is voor elk seizoen een representatieve dag geselecteerd waarvan de gemiddelde dagtemperatuur overeenkomt met de gemiddelde seizoentemperatuur. Tevens is de koudste dag uit het referentiejaar gedestilleerd zodat met de emulatie kan worden bekeken of de installatie aan de wanntewaag kan voldoen (tabel 5.2).
Tabel
5.2
Gegevens van de referentiedagen
353
4,3
-¿
129,7
133
12,2
4
337,2
280 262
14,1
6,5
144,8
10
6,6
78,2
365
-4
-14,4
285,5
In figuur 5.1 is het temperatuurverloop weergegeven en in figuur 5.2hetverloop van de globale straling van de vijf referentiedagen.
Tem peratuurverloop referentiedagen 16
14 12 10
I
g4
6
Iz
Eo 8-z t
õ-4 F
-6 -8 _1
0
-12 12
Tijd
Figuur
32
5.1 Temperatuuruerloop
refenetiedagen
TNO-rapport
Emulatorþroefstand z)oor w eruntepomþen Fase 3 - teaens eindrapport -
Globale straling van de referentiedagen
À Dag 133 + Dag262 x Dag 280 ô Dag 353 o Dag 365
ÑE
È o)
.E (E
Ø (¡)
-o
o
rjd Figuur
5.2
Globale stral¡ng van de referentiedagen
De methode om van elk seizoen een representatieve dag te selecteren op basis van de gemiddelde temperatuur van dat seizoen is slechts een benadering van de werkelijke situatie gedurende het betreffende seizoen. Om het energiegebruik van het betreffende seizoen nauwkeurig te bepalen is het noodzakelijk het gehele seizoen te doorlopen. llet resulterende energiegebruik zal dan in absolute waarde overeenkomen met het overeenkomstige seizoen (van de 10 jaren werkelijke klimaatgegevens). In veel gevallen, zoals in dit geval met de gekozen water/water warmtepomp blijkt het mogelijk op basis van de beproevingsresultaten met de vijf representatieve dagen ofivel een betrouwbaar warmtepompmodel te produceren, te parameteriseren en/of een bestaand warrntepompmodel te valideren.
94-3651112325-25300
33
TNO-rapport
34
ïNO-rapport
EmulatorþroeJs tand o o or u armtep ompen - teaens eindrappon
Fase 3
-
Bewonersgedrag In dit hoofdstuk wordt het bewonersgedrag gedefinieerd. Dit is van belang daar de warrntevraag van een woning in grote mate afhankelijk is van het bewonersgedrag. Voor het opstellen van het bewonersgedrag is uitgegaan van gegevens uit de
literatuur [5]. Hierin wordr een bewoner met een laag, gemiddeld en hoog energie gebruik gedehnieerd. In het kader van dit project is een bewonersgedrag mer een gemiddeld energieverbruik als uitgangspunt genomen. Het bewonersgedrag bestaat voor het Meerkamer-installatie-model uit: thermostaat instellingen; stand van de radiatorafsluiters; inteme warmtelast; infiltratie en ventilatie; gebruik van gordijnen.
-
Therrnostaat instellin gen Voor de thermostaat instellingen leven de literatuur [5] het volgende gedragspatroon op.
dag
van 07:00 tot 18:00 19,0' C 20,0" C van 23:00 tot 07:00 14,5" C
avond van 18:00 tot23:00
nacht
Stand van de radiatorafsluiters Het gedrag van een bewoner met een gemiddeld energiegebruik leven een minder duidelijk beeld op voor de stand van radiatorafsluiters op de 1'verdieping. Daarom is besloten vooralsnog uit te gaan van een situatie waarbij alle radiatorafsluiters geheel geopend zijn.
Interrre warrntelast Voor de inteme warmtelast geeft de literatuur [5] patronen weer op twee-uurlijkse basis voor:
-
woonkamer; keuken; slaapkamer;
badkamer.
Daar de woonkamer en keuken op de begane grond gesitueerd zijn komt de som van de interne warmtelast van woonkamer en keuken ten laste van de begane grond. De som van de inteme warmtelast van slaapkamer en badkamer komen ten laste van de 1'verdieping. In tabel 6.1 zljn de warmtelasten weergegeven.
94-36s/1 12325-2530O
35
TNO-rapport
Tabel
6.1
lnterne warmtelast
o- 2 2-4 4- 6 6- I 8-10 10-12 12-14
105
170
105
170
105
105
170
105
170 170
105
170
255
130
260
255
390
125
205
55
330
55
100
275
55
375
55
100
14 - 16
75
265 210
16 - 18
150
500
18-20 20-22 22-24
305
185
130
105
490
235
450
105
130
140
555
270
385
105
150
490
150
3,38
4,84
2,10
8,22
3,33
totaal [kWh]
365 285 650
1,23
Infiltratie
en ventilatie en ventilatie wordt uitgegaan van het gebruik van een continu functionerend mechanisch afuoersysteem. De hierdoor optredende infiltratie en ventilatie
Voor de infiltratie bedraagt:
- Begane grond - le verdieping - Zolder
80 m3lhr 80 m3lhr 40 m3/hr
Gebruik van gordiinen Conform de literatuur [5] wordt er op onderstaande manier gebruik gemaakt van de
gordijnen.
Gordiinstand Begane grond 1" verdieping zolder
36
seopend 08:00 - 20:00 08:00 - 20:00 gehele dag
sesloten
20:00 - 08:00 20:00 - 08:00 niet van toepassing
TNO-rapport
Emulatorproefstand Ð o or w atmteþ omþ en Fase 3 - teaens eindraþport -
De gernodelleerde installatieconfiguraties en
-regelingen In dit hoofdstuk worden de verschillende systeemconfiguraties met hun regelingen besproken zoals deze bij de emulatie en simulatie zljn gebruikt bij alle configuraties in het afgiftesysteem, bewonersgedrag, buitenklimaat en woning identiek. rùØordt er uitgegaan van de componenten:
-
Varmtepomp, Hulpstookketel, Buffervaten, Afgiftesysteem,
dan is het mogelijk vier reële systeemconfiguraties op te stellen [6] . 1. Monovalent; wanntepomp aangesloten op het afgiftesysteem. 2. Bivalent; warmtepomp met hulpstookketel aangesloten op het afgiftesysteem. 3. Monovalent met buffervat; warrntepomp met buffervat aangesloten op het afgiftesysteem.
4. Bivalent
met buffervat; warmtepomp, hulpstookketel en buffervat aangesloten op het afgiftesysteem.
Bij systeemconfiguraties 3 en 4 is de installatie zodanig ingeregeld dat het debiet door het radiator systeem onaftrankelijk is van status (in bedrijf/buiten bedrijf) van de componenten. Staat alleen de warmtepomp in bedrijf dan is het debiet door het afgiftesysteem gelijk aan het nominale warntepompdebiet. Wordt het buffervat ontladen dan zal het debiet door het afgiftesysteem gelijk blijven aan her nominale warntepomp debiet, het debiet door de warrntepomp wordt nu echrer het nominale warmtepompdebiet minus het nominale buffervatdebietl). Gedurende het opladen van het buffervat zal het debiet door de warrntepomp en het buffervat gelijk zijn aan het nominale waûntepompdebiet.
7.1
Monovalent ketelsysteem (systeemconfiguratie
0)
In deze paragraaf wordt het monovalente ketelsysteem besproken. Dit systeem zal verder worden aangeduid met 'systeemconhguratie 0' en wordt gebruikt als referentiesysteem. Bij dit systeem moet de momentane warrntevraag geleverd kunnen worden door
de
ketel (figuur 7.1). Systeemconfiguratie 0 is de meest eenvoudige configuratie voor een verwarmingssysteem. De regeling vindt plaats door middel van een kamerthermostaat. De VR wordt aangestuurd door middel van een kamerthermostaat met anticipatie-element. De regeling is voorzien van een pompschakeling. Deze pompschakeling schakelt de circulatiepomp van het CV-systeem uit als de VR ketel x minuten uit staat. Figuur 7.2 geeft het flowschema van het regelalgoritme ten behoeve van systeemconfiguratie 0 weer. verbeterd rendement
ffR)
riv warmtepomp = -rivwarmtepomp
94-3651112325-25300
nominaal
-
Vbuffe rvat nominaal
37
VR ketel
llIl Figuur
7.1
Schema systeemconfrguratie 0
De parallellogrammen symboliseren een voorwaarde terwijl de rechtloeken een actie vertegenwoordigen. De omschrijving van de voorwaarden en acties staan hieronder omschreven. De nummering komt ovçreen met de cijfers in de figuur.
Ornschriiving van de regeling van systeemconfiguratie
0
1. Is erwarmtevraâg vanuit de woning? Dit wordt bepaald door de kamerthermostaat.
Figuur
38
7.2
Regelalgoritme systeemfíguratíe A
TNO-rapport
Emulatotþroefstand a oor w almteþomþen Fase 3 - teaens eindrapport
7.2
Monovalent wañntepornpsysteem (systeemconfiguratie
Dit
In deze paragraaf wordt het monovalente warmtepompsysteem besproken. systeem zal verder worden aangeduid met'systeemconfiguratie l'.
1)
Bij dit systeem moet de momentane warïntevraag geleverd kunnen worden door de warrntepomp (figuur 7.3). Systeemconfiguratie I is de meest eenvoudige conf,rguratie voor een warmtepompsysteem en kan het best worden vergeleken met een CV-ketelsysteem. De regeling vindt plaats door middel van een kamerthermostaat. Deze kamerthermostaat stuuft de warmtepomp aan of uit. Ook dit geschiedt op dezelfde wijze als bij een CV-ketelsysteem. Om te voorkomen dat de schakelfrequenrie van de warrntepomp te hoog wordt is er in de regeling een timer opgenomen. Deze timer wordt actief op het moment dat de warmtepomp is uitgeschakeld. Als de minimale 'uittijd' is verstreken kan de warmtepomp weer in bedrijf komen. De regeling is tevens voorzien van een pompschakeling. Deze pompschakeling schakelt de circulatiepomp van het Cv-systeem uit als de warmtepomp een instelbaar aantal (x) minuten uit staat.
Warmtepomp
Figuur
7.3
Rad. systeem
Schema systeemconfiguratie
1
Figuur 7 .4 geeft het flowschema van het regelalgoritme ten behoeve van sysreemconfiguratie I weer. De parallellogrammen symboliseren een voorwaarde terwijl de rechthoeken een actie vertegenwoordigen. De omschrijving van de voorwaarden en acties staan hieronder omschreven. De nummering komt overeen met de cijfers in de figuur.
Omschrijving van de regeling van systeemconfiguratie I
L Is er warrntevraag vanuit de woning? Dit wordt bepaald door de kamerthermostaat. 2
Staat de warmtepomp langer dan X seconden buiten bedrij? Deze voorwaarde voorkomt dat de warmtepomp te veel schakelingen maakt.
3. Start de warrntepomp en
4
circulatiepomp
l.
Stel de warmtepomp buiten bedrijf.
5. Staat de warmtepomp Y seconden
buiten bedrijf.r De tijd Y wordt gezien als de
nadraaitijd van de circulatiepomp.
6.
94 3651112325-25300
Stop circulatiepomp
1.
39
TNO-rapport
Systeemconfiguratie
1
Start
Figuur
7.3
7.4
Regelalgoritme systeemconfiguratie
1
Bivalent warrntepornpsysteern fnet hulpstookketel (systeernconfiguratie 2)
In deze paragraaf wordt het bivalente warmtepompsysteem besproken. systeem zal verder worden aangeduid met 'systeemconfiguratie 2'.
Dit
Bij dit systeem moet de momentane warrntevraag geleverd kunnen worden door de warrntepomp in combinatie met een hulpstookketel (f,rguur 7 .5). FIet 'koude' retourwater uit het systeem gaat eerst door de warntepomp gevolgd door de hulpstookketel. De beide componenten staan in serie omdat de warmtepomp dan het relatief koude retourwater ontvangt. Hierdoor is de temperatuurlift zolaag mogelijk hetgeen gunstig is voor de COP. Onder de temperatuurlift verstaan we het temperatuurverschil tussen de verdamper- en condensorzijde. De regeling van dit systeem is complexer dan dat van systeemconfiguratie 1. Ontstaat vanuit de woning een warmtevraag dan zal in eerste instantie getracht worden in deze warmtevraag te voldoen door alleen de warmtepomp in bedrijf te stellen. De drie-wegklep staat in deze situatie zo geschakeld dat het circulerende CV-water via de by-pass leiding langs de hulpstookketel srroomr. Kan de warmtepomp de warntevraag niet leveren, dan moet naast de warmtepomp ook de hulpstookketel in bedrijf worden genomen. De grootheid die gebruikt wordt om te bepalen of de hulpstookketel in bedrijf moet komen is de geconstateerde opwarmsnelheid van de woning (temp eratuurgradiënt)
40
.
TNO-rapport
Emulatorproefstand aoor wanntepomþen Fase 3 -teaens eindrapport
CV-ketel
o)
E
N
c
o d)
Figuur
7.5
Schema systeemconfiguratie 2
Indien de warmtepomp niet aan de wanntevraag kan voldoen zal de ruimtetemperatuur stiiging pertijdseenheid (temperatuurgradiënt) klein, nul of negatief zijn.In deze gevallen wordt bij een grote afwijking tussen ingestelde- en gemeten temperatuur de opwarmtijd groot. Is de berekende opwarmtijd groter dan de maximum ingestelde opwarmtijd dan moet de hulpstookkerel in bedrijf komen.
In formulevorm:
,_aanwarm=ÂT ü*o
Waarin:
t"rr*u* =
AT q"p
= =
aanwarmtijd [s]. verschil in ingestelde- en werkelijke ruimtetemperatuur [K]. temperatuurgradiënt van de warrntepomp [I?s].
In figuur 7.6 is een deel van de dagcyclus weergegeven. Als om 7 uur de ingestelde waarde van de kamerthermostaat na nachwerlaging drie graden hoger wordt is er op dat tijdstip een AT van bijna 3 K. Met een bijbehorende temperatuurgradiënt van de wanntepomp (0Çp) is de aanwarmtiid (taanwam) een uur. Als de gewenste aanwarmtiid (taanw_se*.) in die situatie een half uur bedraagt zal de hulpstookketel in bedrijf moeten komen. Op een volgende tijdstip wordt er weer een nieuwe aanwarmtijd berekend en kan bepaald worden of de hulpstookketel nog bijgeschakeld moet blijven.
om temperatuur-overshoot te voorkomen is er geen aparte voorwaarde nodig. Het blijkt dat bij een juiste keuze van de gewenste aanwarmtiid geen temperatuur-overshoot optreedt, doordat allern bij een grote temperatuurafwijking de ketel in bedrijf komt. Voordat de gewenste temperatuur wordt bereikt is de ketel alweer afgeschakeld.
94-365/112325-25300
41
TNO-rapport
/l .'
\
ôl l--
o
I
eta WP
)r
-l
Ta gew
o
o-
t--
I
o
o. E
Ta
o
WP-2
,
t--
lngestelde temperatuur
-- - Berekende temperatuur
-
Ta WP-1
tagew L Tijd [uur]
Figuur
7.6
Temperatuurgradiént
De hulpstookketel wordt in bedrijf gesteld door al het circulerende CV-water door de warrntepomp en hulpstookketel te leiden en de hulpstookketel aan te sturen.
Bij bivalente systemen bestaat altijd het risico dat de hulpstookketel een grorer aandeel in de warmte-opwekking krijgt dan strikt noodzakelijk is. Hierin spelen de regeling en het bewonersgedrag een doorslaggevende rol. Belangrijk is dat de waûntepomp continu in bedrijf is op het moment dat de hulpstookketel in bedrijf komt, en dat het warrntepomp vermogen aantoonbaar onvoldoende is om aan de stationaire warmtevraag te voldoen. Dit betekent dat aanwarmen tengevolge van nachtverlaging in koude perioden zoveel mogelijk vermeden dient te worden. voor weekend- en vakantieverlagingen kunnen andere overwegingen gelden. Het toepassen van nachtverlaging is tevens sterk afttankelijk van de constructie van de woning.
Figuur 7.7 geefthet flowschema van het regelalgoritme ten behoeve van systeemconfiguratie 2weer. De parallellogrammen symboliseren een voorwaarde terwijl de rechthoeken een actie vertegenwoordigen. De omschrijving van de voorwaarden en acties staan hieronder omschreven. De nummering komt overeen met de cijfers in de figuur.
Omschrijving van de regeling van systeemconfiguratie
l. Is er warmtevraag
2
vanuit de woning? Dit wordt bepaald door de remperatuur-
opnemer en het selpunt.
2.
Staat de warmtepomp langer dan X seconden buiten bedrijfi Deze voorwaarde voorkomt dat de warmtepomp te veel schakelingen maakt.
3. Stan de warmtepomp en circulatiepomp
42
1.
TNO-rapport
Emulatorproefs tan d ao or Fase 3
-
w arynteþ
teaens eindraþpon
omþen
-
4. Wordt
de gewenste ruimtetemperatuur binnen de ingestelde aanwarmtiid bereikt? De benodigde aanwarmtijd wordt berekend aan de hand van het verschil tussen
de gewenste- en werkelijkewaarde en de temperatuursgradiënt.
5.
Schakel de magneetklep zodanig dat het circulerende debiet door de hulpstookke-
tel stroomt en schakel de hulpstookketel aan,
6' Zet de hulpstookketel buiten bedrijf
en schakel de magneetklep zodanig dat er
geen debiet meer door de ketel stroomt.
7. Stel de warmtepomp
buiten bedrijf.
8. Staat de warmtepomp Y seconden buiten bedrij?
De tijd
y wordt gezien
als de
nadraaitijd van de circulatiepomp.
9.
Stop circulatiepomp
Figuur
7.4
7.7
1.
Regelalgoritme systeemconfiguratie 2
Monovalent waffntepompsysteern rnet buffervat (systeemconfiguratie 3) In
deze paragraaf wordt het monovalente waÍntepompsysteem met bufferDit systeem zal verder worden aangeduid met'systeemconfiguratie 3'.
vat besproken.
Bij dit systeem moet de gemiddelde dagelijkse warmtevraag geleverd kunnen worden door de warrntepomp. Pieken in de warmtevraag worden bij dit systeem opgevangen door het buffervat (figuur 7.8).
94-365¡ 12325-25300
43
TNO-rapporl
Het buffervat is parallel geschakeld met warmtepomp zodat het vat kan worden opgeladen door middel van de warmtepomp. Als er geen warrntewaag vanuit de woning is kan het buffervat door de warntepomp worden opgeladen. Het buffervat wordt opgeladen door magneetklep I te openen, magneetklep 2 te sluiten, pomp 1 te staften en de warmtepomp in bedrijf te stellen. Bereikt de temperatuur in het buffervat een ingestelde waarde dan worden de warmtepomp en pomp 1 buiten bedrijf gesteld en magneetklep I gesloten. Ontstaat er een wanntevraag vanuit de woning dan zal de warmtepomp in bedrijf worden gesteld. Magneetklep 2 opent, pomp 2 start, en de warfntepomp word.t aangestuurdt). nrjn dat de warfntepomp .ri.t aan de wanntevraag kan voldoen (de opwarmtijd wordt te groor zie ook paragraaf 6.2) dan wordt gebruik gemaakt van de gebufferde energie. Het is alleen mogelijk gebruik te maken van de gebufferde energie als de temperatuur van het buffervat hoger is dan de retourtemperatuur. Is dit het geval dan wordt magneetklep 1 geopend en pomp I gestan. Een deel van het totale debiet wordt door het buffervat geleid waardoor het warrne bufferwater wordt gemengd met de waterstroom die uit de warmtepomp komt. Daalt de temperatuur van het buffervat onder de retourtemperatuur dan wordt magneetklep 1 gesloten en pomp 1 gestopt.
Figuur
7.8
Schema systeemconfigurat¡e s
Figuur 7.9 geeft het flowschema van het regelalgoritme ten behoeve van sysreemconfiguratie 3 weer. De parallellogrammen symboliseren een voorwaarde terwijl de rechthoeken een actie vertegenwoordigen. De omschrijving van de voorwaarden en acties staan hieronder omschreven. De nummering komt overeen met de cijfers in de figuur.
Omschrijving van de regeling vari systeemconfiguratie
L
3
Is er warmtevraag vanuit de woning? Dit wordt bepaald door de temperaruuropnemer en het setpunt.
2. 1)
Staat de warmtepomp langer dan X seconden buiten bedrijP Deze voorwaarde voorkomt dat de warmtepomp te veel schakelingen maakt. Pomp I wordt doorstroomd. In het werkeliike ontwerp dient deze weerstand op een of andere wijze opgeheven te worden.
44
TNO-rapport
Emulatorproefstand a oor w arrnteþomþen Fase 3 æuens eindrapport -
3.
open magneerklep 2, start de warmtepomp en stel circulatiepomp 2 in bedrijf.
4.
Is het buffervat opgeladen? Het buffervat is opgeladen als de buffervanemperatuur hoger is dan de retourtemperatuur van het afgiftesysteem.
5. Wordt de gewenste
ruimtetemperatuur binnen de ingestelde aanwarmrijd bereikt? De benodigde aanwarmtijd wordt berekend aan de hand van het verschil tussen de gewenste- en werkelijkewaarde en de temperatuursgradiënt.
6.
Start circulatiepomp
I
en open magneetklep 1.
.
Stop circulatiepomp
I
en sluit magneerklep 1.
7
8. 9.
Is het buffervat opgeladen? Als het buffervat opgeladen is de temperatuur gelijk of hoger dan de ingestelde waarde.
stop het opladen door circulatiepomp
1 te stoppen, magneetklep
I
te sluiten en
de warmtepomp buiten bedrijf te stellen.
10. Start het opladen van het buffervat door circulatiepomp I te srarten, magneetklep I te openen, magneetklep 2 te sluiten, circulatiepomp 2 te stoppen en de waûntepomp in bedrijf te stellen. I
1. Staat de warmtepomp Y seconden buiten bedrijP De tijd y wordt gezien als de nadraaitijd van de circulatiepomp. De geaccumuleerde warrnte in de warmtepomp wordt nu aan het systeem overgedragen.
12. Stop circulatiepomp 2 en sluit magneetklep
2.
13. Start circulatiepomp 2 en open magneetklep 2.
94-365/1 '1 2325 25300
45
TNO-rapport
Systeemconfiguratie 3 Start
Figuur
7.5
7.9
Regelalgoritme systeemconfiguratie 3
Bivalent waffntepompsysteem met buffervat (systeemconfiguratie 4)
In deze paragraaf wordt het bivalente waûntepompsysteem met buffervat besproken. Dit systeem zal verder worden aangeduid met (systeemconfiguratie 4'. Bij dit systeem moet de gemiddelde dagelijkse warmrevraag geleverd kunnen worden door de warmrepomp in combinatie met het buffervat. pieken in de warmtevraag worden bij dit systeem opgevangen door de hulpstookketel (f,rguur 7.10). Op de momenten dat er geen waûntevraag vanuit de woning is wordt het buffervat door de warrntepomp opgeladen (zie ook paragraaf T 3). Ontstaat er een warmrevraag danzal eerst de waûntepomp in bedrijf worden gesteld door magneetklep I te sluiten, magneetklep 2 te openen en magneetkl ep 3 zo te schakelen dat het debiet om de ketel, via de by-pass leiding, heen wordt gevoerd. Kan de warrntepomp niet in de energie behoefte voorzien dan zal de in het buffervat gebufferde energie worden aangesproken. Blijkt dat de warrntepomp en het buffervat de warmtevraag niet in voldoende mate kunnen dekken danzal de hulpstookketel in bedrijf moeten komen.
Figuur 7.11 geeft het flowschema van het regelalgoritme ten behoeve van sysreemconfiguratie 4 weer. De parallellogrammen symboliseren een voorwaarde terwijl de rechthoeken een actie vertegenwoordigen. De omschrijving van de voorwaarden en acties staan hieronder omschreven. De nummering komt overeen met de cijfers in de Itguur.
46
TNO+apport
10. Stop het ontladen van het buffervat door circulatiepomp I buiten bedrijf te stellen en magneetklep
I
te sluiten.
11. Schakel magneetklep 3 zodanig dat het circulerende cv-water door de hulpstookketel stroomt en srel de ketel in bedrijf.
t2. Stop de hulpstookketel door magneetklep 3 zodanigte schakeren dat er geen debiet door de hulpstookketel srroomt en schakel de ketel uit, 13. Stop het ontladen van het buffervat door circulatiepomp 1 buiten bedrijf te stellen en magneetklep I te sluiten. T4
Is het buffervat opgeladen? Als het buffervat opgeladen is, is de temperatuur ge-
lijk of hoger dan de ingestelde waarde. 15
16
Stop het opladen door de warrntepomp buiten bedrijf te stellen en circulatiepomp I te stoppen. Begin met het opladen van het buffervat door circulatiepomp 1 te starten, mag1 te openen, circulatiepomp 2 te stoppen en magneetklep 2 te sluiten.
neetklep
t7 Staat de warmtepomp Y seconden buiten bedrijf.r De tijd y wordt gezien als de nadraaitijd zodat de geaccumuleerde warmte in de warmtepomp door het circulerende water wordt opgenomen. 18. Stop
circulatiepomp 2 en sluit magneetklep 2.
t9. Start circulatiepomp
2 en open magneetklep 2.
Systeemconfiguratie 4 Start
Figuur
48
7.
1
1 Regelalgoritme systeemconfiguratie 4
TNO+apport
Emulatorproefstand a oor w arrnteþomþen Fase 3 teaens eindraþpon -
Installatiegegevens
In dit hoofdstuk worden de componenten van de verwarmingsinstallatie beschreven. De componenten die gebruikt worden voor de verwarming van de referentiewoning bestaan uit:
-
leidingen; radiatoren; buffervat; hulpstookketel; wanntepomp; circulatiepomp.
8.1
Leidingen
De leidingen die in de installatie gebruikt zijn bezinen de onderstaande eigenschappen. - Er is uitgegaan van een leidingnet met een diameter van l5120 mm. - Geïsoleerde leidingen op zolder mer een K-waarde van 1 W/(m2.K). - Ongeisoleerde leidingen in de kamers met een K-waarde van 7 rJØ/(m2.K).
8.2
Radiatoren
Het ontwerpvennogen van de radiator (R1) die op de begane grond staat opgesteld is 5 kW bij een temperatuur niveau van 55145'C dit komt overeen met een vermogen van 12,3 k'Ù7 bii een 90/70 systeem. Het debiet dat door deze radiator srroomt onder ontwerpcondities bedraagt 7.6668-4 m3ls (ca. 600 dm3/h). op de 1. verdieping staat een radiator (R2) opgesteld met een ontwerpverrnogen van 3,5 krù(/ bij 55145'C, dit komt overeen met een veûnogen van 8,3 kw bij een 90/70 "C systeem. Het ontwerpdebiet door de radiator op de 1'verdieping bedraagt
4m3lh (ca. 400 dm3/h;. uit fabrieksinformatie blijken hiervoor de
lrlle-
volgende
radiatoren geschikt te zijn: - Rl - oppervlak 2,5 rn2 aantal platen 3 met vergroot oppervlak R2 oppervlak 2,35 m2 aantal platen 2 met vergroot oppervlak
8.3
Buffervat
voor het buffervat is zowel bij de simulatie als bij de emulatie gebruik gemaakt van een buffervatmodel. In het kader van dit project is ervoor gekozen het buffervatmodel uit te voeren als een ideaal gemengd vat. Dit houdt in dat op elke plaats in het vat dezelfde temperatuur heerst [7]. Dit buffervatmodel zal niet geheel overeenkomen met de werkelijke situatie; in de werkelijke situatie zal in het buffervat een gelaagdheid in temperatuur optreden. Gegevens van het gemodelleerde buffervat zijn:
94-365/1 1 2325-2s300
49
TNO-rapport
Hoogte Diameter Volume
2
884liter
Leeggewicht
K-waarde 8.4
rJJlefet
0,75 meter 150 kg 0,5'ùØ/(m2.K)
Hulpstookketel
Om de hulpstookketel te simuleren is bij zowel de simulatie als emulatie gebruik gemaakt van een model. Het model van de hulpstookketel is ontleend aan een VR ketel met een nominale belasting van 24,1 k\ø. Bii de simulatie en emulatie is het vermogen van de VR ketel teruggeschaald zodat het totaal opgestelde verrnogen van de warmteopwekkers ca. l0 kW bedraagt.
8.5
Warrntepomp
Bij de simulaties is gebruik gemaakt van een warmtepompmodel [Z]. Het warrntepompmodel is opgesteld met de meetresultaten van stationaire beproevingen zoals die zijn uitgevoerd in emulator fase 2 [31. De COP en het condensorverïnogen zijn te beschrijven mer de onderstaande formules. COP
(T"-i",T. ir) = A1 + Az*Tu-i, + A.*T.-,, +
P. (Tu-ir,T._,r,Factor)
+
Ao* (Tu_,r)
2
+
As*T,_i.*T" i. * A6* (T._i.) 2 [-]
= (Br + B2*Tu_i, + Br*T. t, * B+ * iTu_,.)
2
+
+ Bs*Tu_i.*T"_i. + Bo* (T"_i.) 2)*Factor
DC r
eleklrisch
P.
P
- COp
= Afgegeven condensorvermogen tk.W] = Elektrisch opgenomen vernogen tkVl Tr-i, = Intredetemperatuur verdamper t"C] T._i, = Intredetemperatuur condensor t'C] Factor = Vermogensfactor t-] Pelektrisch
s0
IkrùØ]
TNO-rapport
Emulatorpro efstand ooor w atmteþ omþ en Fase 3 - te,uens eindraþport -
Met als parameterwaarden
Ar
=
6'4841 0'1042 Az= -0'1047
Az= A+
= -0,0007
A¡ = -0,0011 Ao
=
0,0006
Br= l0,l43g Bz= 0,2991 B¡= -0,0176
B"-
0,0004 0,0005 Bo= -0,0009 85 --
Bij de Lodam-warmtepomp geldt Facror =
1.
In bijlage 2 zljn de coP en afgegeven condensorverrnogen meetgegevens in 3 dimensionale grafieken weergegeven. Dit warmtepomp model bezit geen dynamiek en is afgeleid van de fysiek aanwezige warmtepomp zoals die wordt gebruikt bij de emulatie. In het warmtepompmodel is een vermogensfactor opgenomen. De vermogensfactor heeft tot doel het warmtepomp vermogen op de totale installatie te kunnen aanpas-
sen.
Bij monovalent bedrijf is de warmtepompcapaciteit afgestemd op de warïnte-
vraag van de woning ca. l0 kw. wordt er in dezelfde woning (10 k\xD een bivalent wanntepompsysteem toegepast met een hulpstookketel (systeemconfiguratie 3) dan zal de hulpstookketel niet in bedrijf komen daar de warmtepomp (10 k\xf de volledige
warmtebehoefte kan dekken. Met de vermogensfactor wordt in deze situatie het wanntepompvermogen tot bijvoorbeeld 60% van het nominale vermogen teruggebracht (vermogensfactor = 0,6 -+ 6 k\XD zodat het verïnogen van de hulpstookketel 4 kW kan bedragen. Deze factor verkleint of vergroot lineair de capaciteit van de gemodelleerde warmtepomp. Wordt gebruik gemaakt van de vermogensfactor dan zal bij emulatie het firsieke debiet door de warntepomp moeten worden aangepast om de temperatuur niveaus rond de wanntepomp op reële waarden te houden (figuur g.l).
Dynamische warmte-
pompproefstand
MKIM
Gemeten vermogen
Gemeten debiet
Vermogensfactor X
ô*Y
ü Gemeten aanv. temp.
Taanvoer
Gemeten retour temp.
Tretorrr
It
L,l
-
Os/X Ts-retour
Setpoint debiet
Setpoint retour temp.
Vermogensfactor X
Figuur
94-3651112325 25300
8.1
Effect van de vermogensfactor X
51
TNO-rapport
8.6
Circulatiepomp
Er is bij de modelvorming uitgegaan van een ideale circulariepomp dat wil zeggen een pomp die geen vermogen opneemt. Hiervoor is gekozen daar het vermogen in verhouding tot het totaal geinstalleerde verwarmingsvennogen klein is.
52
ïNO-rapport
Emulatorproefs tand ao or w armteþomþen Fase 3 -teaens eindrapport
Beproevingsresultaten (sirnulaties en ernulaties) In dit hoofdstuk zijn de resultaten van de simulaties en emulaties van de
systeemconfi guraties weergegeven.
Er is op basis van de resultaten (de emulaties en simulaties komen goed overeen) voor gekozen alle systeemconfiguraties (1 t/m 4) zowel te simuleren als te emuleren bij referentiedag 365. Verder zijner simulaties uitgevoerd met configuratie I bij referentiedagen 733, 262,280 en 353 (tabel 9.1). rn paragraaf 9.1 zijn de resultaren weergegeven van de simulatie van de referentieconfiguratie met een VR ketel als warrnteopwekker (monovalent ketelsysteem -+ configuratie 0). Deze simulatie kan als referentie dienen met betrekking tot het energiegebruik van de referentiewoning. Het model van de VR ketel is afgeleid van een VR ketel met een nominale belasting van 24'7 k\X/. Deze ketel is voor deze toepassing teruggeschaald naar een belasting van l0 kW. Bij systeemconfiguratie 0 en I is gebruik gemaakt van een kamerthermostaat met anticipatie element terwijl bij de configuraties 2 tlm 4 gebruik is gemaakt van een temperatuuropnemer zonder anticipatie element. Het verschil tussen het wel en niet toepassen van een anticipatie element komt naar voren in:
Geen antle ipatle-el ement Kleine spreiding kamertemperatuu r
Grote spreidin g kamertemperatuur
Weinig overshoot
Veel overshoot
Lagere kamertemperatuur
Hogere kamertemperatuur
Minder energie gebruik
Meer energiegebruik
Tabel
9.1
Uitgevoerde simulatie/emulatie 1
2
3
4
133
S
S
S
S
262
S
S&E
S&E
S&E
280
S
353
S
365
S&E
S = Simulatie. E = Emulatie
94-365/1 1 2325,25300
53
TNO-rapport
Om de simulatie met de emulatie te kunnen vergeliiken is het van belang dat er naar een aantal, voor de installatie belangrijke, grootheden wordr gekeken. De vergelijking tussen simulatie en emulatie vindt plaats op basis van:
-
aantal schakelingen per 24uur; benuttingsgraad van de componenten; door de componenten geleverde energie; door de radiatoren afgegeven energie; gemiddelde COP van de warmrepomp; gemiddelde aanvoertemperatuur van de wanntepomp; gemiddelde retourtemperatuur van de warmtepomp; functioneren van het buffervaq primaire energiegebruik; Primaire Energie Ratio (PER).
Aantal schakelingen per 24 uur [hr-l] Onder het aantal schakelingen per 24 uur verstaan we het aantal malen dat
de
warrntepomp per 24 uur in bedrijf wordt gesteld. Het schakelgedrag van een warrmepomp is belangrijk mer berrekking tot: - starnerliezen;
-
stopverliezen; stilstandsverliezen; mechanische slijtage.
B enuttings graad. van de comporienten [7o] De benuttingsgraad van een component is het quotiënt van de tijd dat de component per dag in bedrijf staat in uren en 24 uur. In formule vo :
"
_ aantal bedrijfsuren v_an de component per dag 24 uur
*rc'% t%l
Door de componenten geleverde energie [MJ]
Onder de door de componenten geleverde energie verstaan we de totale hoeveelheid energie die de componenr per 24 uur levert aan het afgiftesysteem.
Door de radiatoren afgegeven energie [MJ] Dit is de energie per 24 uur die door de radiatoren aan de ruimte waarin
ze staan op-
gesteld afgeven.
Gemiddelde COP van de warrntepomp [-]
De gemiddelde coP is het quotiënt van de door de warmtepomp geleverde energie per 24 uur en dat door de warmtepomp opgenomen elektrisch energie per 24 uur.
Gemiddelde aanvoertemperatuur van de warrntepomp t'Cl onder de gemiddelde aanvoertemperatuur van de waûntepomp verstaan we de gemiddelde aanvoertemperatuur over de periode dat de warïntepomp in bedrijf is over een dagcyclus. De aanvoertemperatuur is gedehnieerd als de watenemperatuur die de warrntepomp aan het afgiftesysteem levert
54
TNO-rapport
Emulatorproefstan d a oor Fase 3
-
w
arrnteþ omþen
teuens eindraþpon
-
Gemiddelde retourtemperatuur van de warmtepomp t'Cl onder de gemiddelde retourtemperatuur van de warmtepomp verstaan we de gemiddelde retourtemperatuur over de periode dat de warrntepomp in bedrijf is over een dagcyclus. De retourtemperatuur is gedefinieerd als de wateftemperatuur die, uit het afgiftesysteem, aan de warmtepomp wordt aangeboden.
Primaire energiegebruik [MJ]
Het primaire energiegebruik is de hoeveelheid energie die primair, per dag, nodig is om de component te laten functioneren. Daar aardgas een primaire energiedrager is hoeft hier geen omrekening plaats te vinden. Voor de elektrische waûnrepomp echter moet de elektrische energie worden omgerekend naar primaire energie. Gesteld is dat het gemiddelde opwekkingsrendement betrokken op de onderwaarde van de elektriciteitscentrales in Nederland [8] inclusief distributieverliezen op 38,8% ligt. Voor elke MJ elektrische energie is 1/0,38 = 2,63 MJ primaire energie nodig.
Primairy Enerry Ratio (PER) [-]
De PER is in het kader van deze toepassing het quotiënt van de door de radiatoren afgegeven energie [MJl en de som van het primaire energiegebruik van de verwarmingscomponenten. Er dient opgemerkt te worden dat de energie die nodig is voor het verpompen van het CV-debiet en het brondebiet buiten beschouwing zijn gelaten. De meetresultaten van de simulaties en emulaties zijn weergegeven in bijlage 4.
9.1
Simulatie CV-ketel Zowel bij de simulatie als bij de emulatie is uitgegaan van de ondersraande
parameters.
Brontemperatuur Brondebiet Nadraaitijd CV-pomp
niet van toepassing niet van toepassing 4 minuten
Vermogensfactor warrntep omp Vermogen hulpstookketel
niet van toepassing
AfmetingbuffervatDxh
niet van toepassing
Anticipatie-element
la
10
k'Ùø.
De resultaten van de simulatie/emulatie zijn samengevat in tabel 9.2
94-36511 12325
25300
55
TNO-rapport
Tabel9.2
(referentiedag 365, configuratie 0)
Aantal schakelingen per 24 uur (CV-ketel)
36
Benuttingsgraad van de CV-ketel [%]
19,03
Door de CV-ketel geleverde energie [MJ]
139,07
Door radiatoren afgegeven energie [MJ]
129,69
Gemiddelde aanvoertemperatuur ['C]
36,83
Gemiddelde retourtemperatuur f Cl
29,5ô
Aan de woning toegevoerde energie door middel van aardgas ten behoeve van
148,3
verwarming [MJ]1) Primaire energiegebruik [MJ] PER systeem
1)
148,3 0,87
Betrokken op de onderwaarde (31 ,669 MJ/m3).
9.2
Sirnulatie/ernulatiesysteemconfiguratiel Zowel bij de simulatie als bij de emulatie is uitgegaan van de ondersraande
parameters.
Brontemperatuur 10'C Brondebiet conrinu 2400 literlhr Nadraaitijd CV-pomp 4 minuten Vermogensfactor waÍntepomp 1 (tüØarmtepompvermogen Vermogen hulpstookketel niet van toepassrng Afmeting buffervat D x h nier van toepassing ja Anticipatie-element
ca.
l0
De resultaten van de simulatie/emulatie zijn samengevat in tabel 9.3.
56
kW)
TNO+apport
Emulatorproefstand a o or w armteþ omþen - teuens eindrapport
Fase 3
Tabel
9.3
(referentiedag 365, configuratie
1)
Aantal schakelingen per 24 uur
29
30
3,33
Benuttingsgraad van de warmtepomp
13,6
15,1
9,3
140,58
136,73
2,82
130,28
128,93
1,05
Gemiddelde COP van de warmtepomp
4,5
3,9
Gemiddelde aanvoertemperatuur ['C]
40,39
39,95
1,1
Gemiddelde retourtemperatuur ["C]
30,1 2
30,87
2,4
Aan de woning toegevoerde elektrische energie ten behoeve van verwarming
31,20
35,06
1
80,4
90,3
11
lv.l Door de warmtepomp geleverde energie IMJ]
Door radiatoren afgegeven energie [MJ]
15,3
1,0
IMJ]
Primaire energiegebruik [MJ] PER systeem
1,43
1,62
13
In tabel 9.4 zlin de resultaten weergegeven van de simulaties van de overige referentiedagen.
Tabel
9.4
(configuratie
1)
Aantal schakelingen per 24 uur
5
Benuttingsgraad van de warmtepomp l%l
2,01
14
7
27
5,73
2,85
11
,77
Door de warmtepomp geleverde energie [MJ]
21,6
60,99
30,45
123,40
Door radiatoren afgegeven energie
18,42
s0,07
27
1
14,35
[MJ]
Gemiddelde COP van de warmtepomp
4,98
5,07
4,73
Gemiddelde aanvoertemperatuur ['C]
33,41
34,95
34,00
37,86
Gem iddelde retourtemperatuur ['C]
22,74
24,36
23,37
27,44
4,21
12,23
6,00
26,11
10,85
31,52
15,46
67,29
1,59
1,75
Aan de woning toegevoerde elektrische energie ten behoeve van verwarming [MJ] Primaire energiegebruik [MJ] PER systeem
1)
94-365/1 1 232s 25300
5,1
1,7
1,7
Gemiddelde temperatuur van de referentiedag
57
TNO+apport
9.3
Sirnulatie/emulatiesysteemconfiguratie2 Zowel bij de simulatie als bij de emulatie is uitgegaan van de onderstaande
parameters.
Brontemperatuur 10'C Brondebiet conrinu 2â}}litetlhr Nadraaitijd CV-pomp 4 minuten Vermogensfactor warrntepomp 016 flüØarmtepompvermogen Vermogen hulpstookketel 4 kW Afmeting buffervat D x h nier van toepassing Anticipatie-element nee
ca. 6 k$Q
De resultaten van de simulatie emulatie zijn samengevat in tabel 9.5
Tabel
9.5
(referentiedag 365, configuratie 2)
Aantal schakelingen per 24 uur
23
21
9,5
Benuttingsgraad van de warmtepomp
24,6
25,22
2,5
149,29
147,98
0,9
5,24
6,04
't3,2
14,19
1ô,35
13,2
158,48
158,95
Gemiddelde COP van de warmtepomp
4,24
4,15
2,2
Gemiddelde aanvoertemperatuur ["C]
39,56
40,22
1,6
Gemiddelde retourtemperatuur ["C]
33,52
34,41
2,6
Aan de woning toegevoerde elektrische energie ten behoeve van verwarming
35,2
35,66
1,3
16,4
18,84
l'/"1
Door de warmtepomp geleverde energie tMJ]
Benuttingsgraad van de hulpstookketel lr"J Door de hulpstookketel geleverde energie [MJ] Door radiatoren afgegeven energie [MJ]
0,35
IMJ]
Aan de woning toegevoerde energie door middel van aardgas ten behoeve van verwarming [MJ]1) Primaire energiegebruik [MJ] PER systeem
1)
58
Betrokken op de onderwaarde (31 ,669 MJ/m3).
107,1
1,48
110,7 1,44
13
33
28
TNO-rapport
Emulatorproefstand aoor w arrnteþ omþen Fase 3 - teaens eind,rappon -
9.4
Sirnulatie/ernulatiesysteetnconfiguratie3 Zowel bij de simulatie als bij de emulatie is uitgegaan van de
ondersraand€
parameters.
Brontemperatuur 10 "C Brondebiet conrinu 2400 literlhr Nadraaitijd CV-pomp 4 minuren Vermogensfactor warmtepomp 0,6 fvarmtepompveEnogen Vermogen hulpstookketel niet van toepassing afmetingbuffervatD xh 0,75x2 Thermostaat instelling buffer 40 - 43 "C Anticipatie-element nee
ca. 6
k\ü(D
De resultaten van de simulatie emulatie zijn samengevat in tabel 9.6
Tabel
9.6
(referentiedag 365, configuratie 3)
Aantal schakelingen per 24 uur
21
19
Benuttingsgraad van de warmtepomp
26,66
27,65
3,7
Door de warmtepomp geleverde energie IMJ]
160,23
160,21
0,0
Door radiatoren afgegeven energie [MJ]
156,59
157,99
0,2
4,12
3,99
3,3
Gemiddelde aanvoertemperatuur ["C]
41,72
42,72
2,3
Gemiddelde retourtemperatuur ['C]
35,1 5
36,57
3,9
Aan buffervat toegevoerde energie [MJ]
13,47
20,o4
32,8
Aan buffervat onttrokken energie [MJ]
9,55
14,79
35,4
Warmtelek buffervat [MJ]
7,53
7,54
0,1
38,89
40,15
3,1
100,23
103,48
1,56
1,53
10,5
[7"1
Gemiddelde COP van de warmtepomp
Aan de woning toegevoerde elektrische energie ten behoeve van verwarming
tMiI Primaire energiegebruik [MJ] PER systeem
94-365/1 1 2325-25300
59
:
TNO-rapport
9.5
Simulatie/emulatiesysteemconfiguratie4 Zowel bij de simulatie als bij de emulatie is uitgegaan van de onderstaande
parameters.
Brontemperatuur l0 'C Brondebiet conrinu 2400 líterlhr Nadraaitijd CV-pomp 4 minuten Vermogensfactor warrntepomp 0,ó fl)Øarmtepompvennogen Vermogen hulpstookketel 5 k'ùØ Afmeting buffervat D x h 0,75x2 Thermostaat instelling buffer 40 - 43 "C Anticipatie-element nee
ca. 6 k\Q
De resultaten van de simulatie/emulatie zijn samengevat in tabel 9.7
Tabel
9.7
(referentiedag 365, configuratie 4)
Aantal schakelingen per 24 uur
19
18
5,6
Benuttingsgraad van de warmtepomp lv"l
28,74
29,21
1,6
172,54
169,29
1,9
0,56
0,49
14,3
1,33
1,09
22,O
65,1 5
163,08
1,3
Door de warmtepomp geleverde energie IMJ]
Benuttingsgraad van de hulpstookketel
l7.l Door de hulpstookketel geleverde energie [MJ] Door radiatoren afgegeven energie [MJ]
1
Gemiddelde COP van de warmtepomp
4,11
4,02
2,2
Gem iddelde aanvoertem peratuur ['C]
41,96
40,22
4,3
Gemiddelde retourtemperatuur ['C]
35,33
36,06
2,O
Aan buffervat toegevoerde energie [MJ]
17,88
17,49
2,2
Aan buffervat onttrokken energie [MJ]
9,87
9,57
3,1
Warmtelek buffervat [MJ]
7,75
7,73
0,3
41,24
42,42
2,7
2,2
1,9
16,0
108,49
111,23
2,5
1,52
1,46
3,7
Aan de woning toegevoerde elektrische energie ten behoeve van verwarming tMJ]
Aan de woning toegevoerde energiel) door middel van aardgas ten behoeve van verwarming [MJ] Primaire energiegebruik [MJ] PER systeem
1)
60
Betrokken op de onderwaarde
(31
,669 MJ/m3)
TNO-rapport
9.7
Interpretatie van de resultaten
In dit hoofdstuk worden de gegevens zoals deze zijn afgebeeld in de tabellen 9.2 tlm 9.8 geinterpreteerd alsmede verschillen tussen de grootheden bij simulatie en emulatie verklaard.
Aantal schakelingen per 24 uur Uit de tabellen 9 .3, 9 .5 , 9. 6 en 9.7 blijkt dat het aantal schakelingen van de warntepomp bij emulatie en simulatie vrijwel gelijk is. De grootste afwijking in het aantal schakelingen van de warrnrepomp bedraagt 2 (tabel 9.7).
Benuttings graad. van de war.Írtepomp De afwijking tussen de benuttingsgraad bij simulatie en emularie is bij een kleine benuttingsgraad aanzienlijk (9,3%o zie tabel 9.3). De afivijking ontsraat doordat het gemodelleerde warmrepomp model (hoofdstuk 8.5) geen dlmamica bezit. Hierdoor vervallen bij de simulatie de start en stop verliezen alsmede de traagheid van de wanntepomp bij het opstarten en stoppen. Overigens geeft het gehanteerde model van de warmtepomp een goede beschrijving van het werkelijke warmtepomp gedrag. Het toenemen van de benuningsgraad van de warmtepomp en afnemen van het aantal schakelingen resulteeft bij een warmtepompmodel zonder dlmamica in een kleinere afwijking van de benuttingsgraad en de COP bij simulatie en emulatie. Hieruit blijkt dat het essentieel is om bij een lage benuttingsgraad - dit is in de gebouwde omgeving meestal het geval- de d¡mamica van een waûntepomp bij de modelvorming van deze wanntepomp te betrekken. Bij alle configuraties blijkt dat bij de koudste dag (referentiedag 365) de benuttingsgraad van de warmteopwekkers laag is. Hieruit kan geconcludeerd worden dat het opgestelde verwarmingsvermogen erg groot is. Het opgestelde vermogen is berekend aan de hand van ISSO publikatie 4 1992 (zie ook bijlage 2). Uit de simulatie en emulaties blijkt dat de vermogensbepaling van de wanntepomp met behulp van ISSO publikatie 4 1992 niet geschikt is voor de optimale implementatie van warmtepompen.
Door de waffntepomp geleverde energ'ie De door de warmtepomp geleverde hoeveelheid energie is bij de simulaties vrijwel gelijk aan de door de warmtepomp geleverde hoeveelheid energie gedurende de emulatie. De afivijking tussen simulatie en emulatie ligt tussen o,9o/o en 2,8olo, ook hier bestaat een verband met de benuttingsgraad van de warmtepomp. Bij het monovalente systeem zonder buffervat levert de warmtepomp de minste hoeveelheid energie daar de warmtevraag van het systeem hier het laagst is. Dit is gelegen in het feit dat bij de regeling van dit systeem gebruik wordt maakt van een anticipatie element zodat over-shoot effecten niet ofnauwelijks optreden, dit treedt bij de overige configuraties wel op. FIet toepassen van een anticipatie element heeft dus een gunstige invloed op het energie gebruik (zie ook'Door de radiatoren afgegeven energie'). Bij configuratie 3 en 4 wordt een deel van de door de wanntepomp geleverde energie gebruikt om het buffervat op te laden alsmede de verliezen in het buffervat te compenseren.
Door de radiatoren afgegeven energie De door de radiatoren afgegeven hoeveelheid energie is bij de simulaties vrijwel gelijk aan de door de radiatoren afgegeven hoeveelheid energie gedurende de emulatie. De afwijking tussen simulatie en emulatie ligt tussen 0,2o/o en r,3%. Bij het monovalente systeem geven de radiatoren de minste hoeveelheid energie af aan de woning. Dit
62
TNO-rapport
Emulatorproefstønd o o or w arrnteþ omþen Fase 3 - teaens eindrappon -
wordt veroorzaakt door het feit dat bij de regeling van dir sysreem gebruik wordt maakt van een anticipatie element om over-shoot effecten te minimaliseren.
Gemiddelde COP De afwijkingen tussen de COP bij simulatie en emulatie is in sterke mate aftrankelijk van de benuttingsgraad van de warmtepomp. Bij de simulaties blijkt de cop hoger te ziin dan bij de emulaties. Voor de verklaring van dit effect wordt verwezen naar de verklaring zoals deze is opgenomen bij 'Benuttingsgraad van de warmtepomp,.
Gemiddelde aanvoer- en retourtemperatuur De afwijkingen tussen de temperatuur niveaus bij simulatie en emulatie zijn klein (maximaal 4'3%). Bij configuratie 1 bedraagt het verschil in de gemiddelde sysreemtemperatuur tussen simulatie en emulatie 116 K bij configuratie 2 is dit 0,8 K, voor configuratie 3 is dit 1,2 K en voor configururie 4 blijkt dit 0,5 K te zijn. Tevens blijkt dat het met conventionele radiatoren relatief eenvoudig is een laag temperatuur systeem (LTS) te creëren. Aa¡r het bufferyat toegevoerde en onttrokken energie Bij configuratie 3 blijken grote verschillen op te treden tussen de energie die bij simulatie en bij emulatie aan het buffervat zijn toe gevoerd en onttrokken. Dit wordt veroorzaakt doordat gedurende de emulatie het buffervat vaker wordt opgeladen dan bij de simulatie het geval is (zie ook bijlage 4). Het buffervat moet bij de emulatie vaker worden opgeladen daar er ook meer energie aan het vat wordt onttrokken ten behoeve van ruimteverwarming. Er wordt bij de emulatie meer energie aan het buffervat onttrokken daar het warrntepomp model gebruikt bij de simularie geen dlmamica bezit (zie ook'Benuttingsgraad van de warmtepomp').
Warrntelek buffen¡at Het verschil in het warmtelek van het buffervat tussen simulatie en emulatie is verwaarloosbaar klein (maximaal 03%) . Tevens is het verschil in warmtelek van het buffervat tussen configuratie 3 en 4 klein (ca. 3%). Aan de woning toegevoerde elektrische energie ten behoeve van verwarrning Net zoals de verschillen van de benuttingsgraad en COP tussen simulatie en emulatie veroorzaakt worden doordat het warmtepompmodel geen d¡mamicabezit heeft dit ook effect op de aan woning toegevoerde hoeveelheid elektrische energie ten behoeve van verwarrning. De uitgevoerde simulaties met een wanntepompmodel zonder dynamica leveren in dit geval een optimistisch resultaat.
94.æ5/'t 12325-25300
63
TNO+apport
64
TNO-rapport
Emulatorproefs tand þoor w arrntep omþ en Fase 3 -teaens eindraþþort
10
Meet- en beproevingsnauwkeurigheden
FIet is van groot belang dat de gemeten grootheden nauwkeurig worden bepaald om tot een betrouwbaar beproevingsresultaat te komen. Voorbeeld: wordt de waarde van de CoefEcient Of Performance (COP) weergegeven dan is dit getal niet betrouwbaar zolang niet bekend is wat de fout in deze COP is. Om de fouten in grootheden te kunnen bepalen moet een foutenanalyse worden uitgevoerd. De optredende fouten kunnen veel oorzaken hebben. De belangrijkste oorzaken van fouten zijn: - fout in de meetapparatuur; - meetruis; - fout veroorzaakt door meetmethode; - fout in de conversie(berekeningen);
-
fout in de fiTsische data.
Deze fouten zorgen tezamen voor de totale meetfout die ontstaat. Het is van belang dat deze fout nauwkeurig wordt berekend. In veel gevallen is de momentane fout niet bekend, maar wel de foutgrenzen waarbinnen de fout zich met bijvoorbeeld een zekerheid van 95To zal bevinden.
10.1 Definitie In
van de gebruikte grootheden
deze paragraaf worden de gebruikte grootheden gedehnieerd.
Temperatuur intrede condensor (T.ord"r"or_io) De temperatuur intrede condensor (T.o.d.rro.-jr) is de temperatuur waarmee het medium waaraan de condensatiewarrnte van het koudemiddel wordt afgegeven aan de condensor van de warmtepomp wordt toegevoerd. Temperatuur uittrede condensor (T.ord"o.or_oÐ De temperatuur uittrede condensor (T.ord.r.or-rir) is de temperatuur waarmee het medium waaraan de condensatiewarmte van het koudemiddel wordt afgegeven uit de condensor van de warmtepomp wordt afgevoerd. Ternperatuur intrede verdamper (To.ra"-p.._io) De temperatuur intrede verdamper (Tu..d"mp.r-ir) is de temperatuur waarmee het medium waaraan de verdampingswarmte van het koudemiddel wordt onttrokken aan de verdamper van de waûntepomp wordt toegevoerd.
Temperatuur uittrede verdarnper (To".a-p.r_ri) De temperatuur uittrede verdamper (Tu..d"-p*6,) is de temperatuur waarmee het medium waaraan de verdampingswarrnte van het koudemiddel wordt onttrokken uit de verdamper van de wanntepomp wordt afgevoerd. Volumedebiet condensor (V"o.d.r"o") Het volumedebiet condensor 0"o.d.r"or) is het volumedebiet van het medium waaraan de condensatiewannte van het koudemiddel wordt afgegeven.
94 365/1 12325-25300
65
TNO-rapport
Volumedebiet verdamp€r (V".r¿"-p.") Het volumedebiet verdamper (vu"ra"-p".) is het volumedebiet van het medium waaraan de verdampingswarmte van het koudemiddel wordt onttrokken.
lO.2
Nauwkeurigheidvangrootheden Het blijkt mogelijk om met de emulator bij stationaire beproevingen
de
onderstaande (meet)nauwkeurigheden te realiseren [3]:
Tabel 10.1 Nauwkeurigheid van grootheden
Temperatuur
K
Volumestroom
m3/s
Drukverschil
Pa
Elektrisch vermogen Dichtheid
KW
Specifieke warmte
10.3
kg/m3
kJ/(ks.K)
r
0,05 K
+ 1Y" van de meetwaarde + Q,25"/" van het bereik + 1 ,5Yo van de meetwaarde + 0,05% van de waarde t 0,05% van de waarde
Afiviikingen tussen gewenste- en proceswaarde
Tevens is het bij de beproevingen belangrijk, met name voor de reproduceerbaarheid van de beproeving, dat de beproevingswaarden niet teveel afivijkt van de gewenste waarde. Bovendien is het van belang om de beproevingsrichtlijn te kunnen aanhouden.
Met'niet te veel afirijken van de gewenstewaarde' wordt bedoeld dat het gemiddelde van een gemeten grootheid over de meetperiode binnen de bandbreedte valt en dat de standaard deviatie van die meetwaarde gedurende de meetperiode onder een bepaald maximum ligt. Gegevens omtrent de bandbreedte en de maximum standaard deviatie worden opgegeven in de beproevingsrichtlijn [3].
De grootheden die in de bron-unit en afgifte-unit kunnen worden geregeld z\ni Intredetemperatuur verdamper [Tu.rd"-p..-irJ Volumedebiet verdamper lVu.rd"-p.r] Uittredetemperatuur condensorl) [T.ord.r.o.-riJ Intredetemperatuur condensorl) [T.ord.rro.-ir] Volumedebiet condensorl) N.ord"r.or]
-
Gedurende de beproevingen is het volume debiet via een stabiliseringsregeling constant gehouden. De intredetemperatuur van de afgifte-unit wordt dan geregeld doo¡ de uittredetemperatuur van de afgifte-unit via een optimaliserings regeling in te laten stellen. Het is echter ook mogelijk de in- en uittredetemperatuur op het proces op te leggen door het debiet te variêren.
66
TNO-rapport
Emulatorproefstand ooor w arynteþomþen - te,uens eindraþþon -
Fase 3
Uit de stationaire beproevingen die tot nu toe met de emulatorproefstand voor warmtepompen zijn uitgevoerd blijkt dat de afirijkingen tussen de proces- en gewenstewaarde het in tabel 10.2 weergegeven verloop hebben.
Tabel 10.2 Afwijking fussen gewenste- en proceswaarde
Tverdamper-in
-5
-4,95
0,05
Tverdamper-in
0
-0,02
0,02
fC] fOl Tverdamperin fC] Tverdamper-in fOl
5
5,01
0,01
0,2vo
10
9,94
0,06
0,6/"
Tverdamperin fC1
15
Vverdamper [m3/h]
2400
Tcondensor-uit f Cl
35 45
Tcondensor-u¡r f Cl Tcondensor-u¡r f C]
Vcond"n"o,
1)
[m3/h]
1
14,91
2388,4
1"/"
0,09
0,67"
11,6
0,48/"
34,94
0,06
0,177"
44,95
0,05
55
55,01
0,01
0,11% o,o2/"
000
1008,95
8,95
0,90%
Gemiddelde waarde gedurende alle beproevingssessies.
10.4
Spreiding van geregelde proceswaarden
De grootheden die in de proefstand geregeld worden en niet direct beihvloed worden door het functioneren van de warmtepomp zijn:
- Intredetemperatuur verdamper [Tu".au_p.._irJ [Vu"rdu_p".J - Volumedebiet verdamper ., - Uittredetemperatuurcondensorl) tf.""*"i".*,J - Intredetemperatuur condensorl) [T.ord"r.or-ir] - Volumedebiet condensorl) [V.ord.rro.] Uit
de stationaire beproevingen die tot nu toe met de emulatorproefstand voor warmtepompen zijn uitgevoerd blijkt stabiliteit van de bovengenoemde grootheden het in tabel 10.3 weergegeven verloop hebben. In deze tabel zijn de maximum-, minimumproceswaarde en de standaardafivijking weergegeven.
Gedurende de beproevingen is het volume debiet via een stabiliseringsregeling constant gehouden. De intredetemperatuur van de afgifte-unit wordt dan geregeld door de uittredetemperatuur van de afgifte-unit via een optimaliserings regeling in te laten stellen. Het is echter ook mogelijk de in- en uittredetemperatuur op het proces op te leggen door het debiet te variëren.
94 365/'t 1 2325-25300
67
TNO-rapport
Tabel 10.3 Spreiding van de proceswaarde
Tverdamper-in Tverdamper-in Tverdamper-in Tverdamper-in Tveroamper-in
fOl
-4,95
-4,91
-4,99
0,01 6
fOl fOl fCl fC]
-0,02
0,04
-o,o7
0,014
5,01
5,12
4,92
0,018
9,94
9,98
9,88
0,017
14,96 2404,5
14,85 2377,3
34,94 44,95
35,38
34,58
45,44
44,59
0,13 0,15
55,01
55,43 1009,52
54,60
o,22
1008,56
4,gg
Kerdampe,
[m3ih]
Tcondensor-u¡r
fCl
Tcondensor-uit f Cl
Tcondensoruit f Cl
Vcond"n.o,
1) 2)
68
[m3/h]
14,91
2389,2
1008,95
Gemiddeldewaarde alle beproev¡ngssessies. Gezien over alle beproevingssessies.
o,022 12,46
TNO-rapport
Emulatorproefs tand Fase 3
-
a o or w armteþ omþen teaens eindrapport
Inventarisatie van TNO-ME faciliteiten die bruikbaar ziin voor het beproeven van wanntepompen rnet lucht als warmtebron en/of lucht als afgiftemedium
11
Met de huidige warrntepomp emulator is het alleen mogelijk water/water waEntepompen te beproeven. Daar er ook lucht/water, water/lucht en lucht/lucht warrntepompen leverbaar zijn is het wenselijk dat er ook een proefstand wordt ontwikkeld waannee het mogelijk is deze warmtepompen te beproeven. In dit hoofdstuk wordt geïnventariseerd van welke bestaande faciliteiten binnen TNO-ME eventueel gebruik kan worden gemaakt lucht/water, water/lucht en lucht/lucht wanntepompen te beproeven. In hoofdstuk 12 zal een ontwerp van een lucht unit worden besproken die gebruikt kan worden bij het beproeven van grotere luchr/waterJ water/lucht en lucht/lucht warmtepompen. De
luchtverwarrnin gsproefstand
De afdeling Warmte- en Koudetechniek van TNO-ME heeft de beschikking over een luchtverwarmingsproefstand (zie ook bijlage 5). Deze proefstand is ontworpen en ge-
bouwd ten behoeve van het beproeven van luchtverwarmingscomponenten die gebruikt worden in de gebouwde omgeving. onder luchwerwarmingscomponenten verstaan we warrnte-terugwin-units en luchwerhitters (direct of indirect gestookt). In figuur I L 1 is deze proefstand schematisch weergegeven. De proceslucht na de nakoelers kan geconditioneerd worden van een minimale temperatuur van -10 "c tot een maximale temperatuur die aftrankelijk (bijna gelijk aan) is van de remperatuur van de aangezogen lucht. Door de heater kan de proceslucht worden opgewarmd tot maxirlraal 25 "C waarbij de relatievevochtigheid van de proceslucht geregeld kan worden van ca 20Yo tot 95Yo. }Je¡ totale luchtdebiet (koudelucht en warmelucht) van deze proefstand bedraagt maximaal ca. 1000 m3lh.
Figuur
1 1
.1 Luchtverwarmingsproefstand
De luchwerwarmingsproefstand kan bij het beproeven van warntepompen die met een luchtsysteem werken, zonder grote modificaties, de functie vervullen van:
-
94-365/1 12325 25300
bron; afgiftesysteem;
bron en afgiftesysteem.
69
TNO-rapport
De luchwerwarmingsproefstand heeft de volgende mogelijkheden:
-
de opstellingsruimte van de luchtverwarmingsproefstand is voldoende groot zodat de proefstand gecombineerd kan worden met de huidige warmtepomp emulator voor water/lucht en lucht/water systemen; de luchwerwarmingsproefstand is geheel operationeel;
warrntepompboilers kunnen zondermeer met behulp van deze proefstand beproefd worden daar TNO-ME ook de beschikking heeft over een faciliteit voor warrn tapwater beproevingen.
Er dient echter opgemerkt te worden dat de luchwerwarmingsproefstand een aantal beperkingen heeft:
- hij kan niet remote -
aangestuurd kunnen worden zodat het niet mogelijk is de proefstand voor dy.namische beproevingen te gebruiken; het maximale debiet is 1000 m3lh, waarmee de proefstand dus alleen bruikbaar is voor bij het beproeven van kleine warmtepompen; de afgetakte luchtstroom na de nakoeler kan niet goed geconditioneerd. worden zodat er problemen kunnen ontstaan als deze stroom gebruikt wordt als bron of afgifte stroom.
De duoklimaatcellen De afdeling !øarmte- en Koudetechniek van TNO-ME heeft de beschikking over een duoklimaatcel (zie ook bijlage 6). Dit is een cel die bestaat uir twee door een demontabele tussenwand gescheiden klimaatcellen. In elke klimaatcel afzonderlijk kan een klimaat worden gerealiseerd variërend van -40 'C tot 50 'C met een relatievevochtigheid variërend van 2O%o tot 90%. Voor het beproeven van lucht/lucht warmtepompen zou één cel dienst kunnen doen als bron en de andere als afgiftesysteem. SØel zou dan een voorziening moeten worden getroffen, indien de warmtepomp niet in zijn eigen luchwoorziening zou kunnen voldoen, om in het vereiste luchtdebiet te voorzien. Bij de capaciteitsbepaling van de duoklimaatcellen is gebleken dat bij een celtemperaruur van2217 'C er 9 k\7 door de koeler aan voelbare warmte kan worden onttrokken. Dit komt in deze situatie overeen met het maximale condensorvermogen van de te beproeven warmtepomp. Het koelvermogen van de cellen kan alleen verhoogd worden door het toevoeren van een extra koelsysteem waarvan de koeler in serie komt te staan met de condensor van de warmtepomp. Het vergroten van het verwarmingsverïnogen in de cel kan eenvoudig gerealiseerd worden door het plaatsen van een extra elektrische heater. Door deze beperkingen vervallen de duoklimaatcellen als optie voor het beproeven van middelgrote en grote lucht/lucht systemen. Modificaties aan de duoklimaatcellen zullen net als andere ontwikkelingen op het gebied van faciliteiten binnen TNO-ME nauwlettend in de gaten worden gehouden in verband met toepassingen voor warmtepompen met een luchtsysteem.
70
TNO-rappof
Emulatorþroefstand aoor warunteþomþen Fase 3 - teaens eindrappon -
t2
Ontwer¡p van een lucht-unit voor het beproeven van
luchtllucht \üarmtepompen
In dit hoofdstuk is een ontwerp gemaakt voor een unit die zowel de functie van bron als en van afgifte-unit kan vervullen. Met deze lucht-unit en de dlmamische warrntepomp proefstand is het mogelijk lucht/water en water/lucht warmtepompen te beproeven. rüØordt naast deze lucht-unit een tweede bijna identieke unit (alleen met een kleine koelunit om warmtelekkages op te vangen) gebouwd dan is het mogelijk grote lucht/lucht warmtepompen te beproeven.
12.l
Ontwerpeisen
De eisen die voor het ontwerpen van een lucht-unit, die als bron en afgifteunit kan dienen voor warmtepompen, van belang zijn hebben betrekking op:
-
het maximale luchtdebiet; de door de lucht-unit te realiseren temperaturen; de door de lucht-unit te realiseren relarieve vochtigheid (R.V.); het vermogen dat door de lucht-unit afgegeven moet kunnen worden; het vermogen dat door de lucht-unit opgenomen moet kunnen worden; meetnauwkeurigheden; regelingen;
beveiligingen.
Debiet
Door een globale inventarisatie te maken van op de markt zijnde lucht/water warrntepompen (bijlage 7) kan een uitspraak worden gedaan omtrent het maximale debiet dat door de lucht-unit geleverd moet kunnen worden. In deze inventarisatie zijn ook een aanral boilersystemen betrokken.
De warmtepompen kunnen worden onderverdeeld naar het nominale luchtdebiet in kleine, middelgrote en grote warmtepompen. Kleine warrntepompen zijn gedef,rnieerd als warmtepompen die werken met een maximaal luchtdebiet van 2000 m.3/h, middelgrote warrntepompen werken met een luchtdebiet vanaf 2000 tor een maximaal debiet van 10.000 m,3/h en grote warmtepompen hebben een debiet groter dan 10.000 m,3/h.
De afgifte-unit van de dlmamische warmtepomp proefsrand l2lt3l heeft een geschatte capaciteit van 50 k\üø bii een maximaal waterdebiet van 1,8 m3lh. Dit afgegeven vermogen is voldoende groot om de afgifte-unit te gebruiken voor het beproeven van middelgrote lucht/water warrntepompen. Bij het ontwerp wordt uitgegaan van een lucht-unit met een maximaal luchtdebiet van 10.000 m,3/h.
94-365/'t't2325-253æ
71
TNO-rapport
Temperatuur De temperaturen die door de lucht-unit gerealiseerd moeten kunnen worden zljn afhankelijk van de aard van de beproevingen. Tijdens de inventarisarie is gebleken dat er een aantal fabrikanten ziin die nog gegevens van hun warrntepomp verstrekken tot een lucht temperatuur van -12'C. In het verkort referentiejaar [4] komen luchttemperaturen voor van -17 tLm 26,2 " C. De ontwerpeisen die aan de lucht-unit gesteld '4 worden met betrekking tor de bereikbare temperaruren zijn -15 tlm 30 'c.
Vochtigheid De meeste fabrikanten doen geen uitspraken over het gedrag van de warmtewisselaar bij verschillende luchtvochtigheden. In het verkorte referentiejaar [4] komen absolute vochtgehalte van de lucht voor van 0,5 tLm 13,5 g/kg. Hieruit is de eis af te leiden dat de relatieve vochtigheid moer kunnen variëren van30%o bii -15 'C tot enmet g5yo
bii30'c.
Koelverrnogen Het koelvermogen van de lucht-unit moet voldoende groot zijn om de temperatuur van de in het systeem aanwezige lucht op de gewenste minimale bedrijfstemperatuur te brengen en te houden. Het koel vermogen is aftrankelijk van: van de ventilator; - Vermogen rùØarmte opname uit de omgeving; - Het door het te beproeven toestel afgegeven vermogen. Worden deze posten getotaliseerd dan blijkt dat het koelvermogen minimaal 40 K\ø moet bedragen.
Venvarrningsverrnogen Het thermische vermogen dat aan de lucht-unit moet worden toe gevoerd moet gelijk zijn aan de som van het thermische vermogen dat door het te beproeven toestel aan de lucht-unir wordt onttrokken. Bij een lucht debiet van 10000 m3lh en een remperatuurverschilvan 12 K over de lucht-unit zal het toe te voeren verrnogen ca. 40 kW bedragen. De eis die aan de lucht-unit wordt gesteld met betrekking tot het verwarmingsvermogen bedraagt 40 kw bij een luchnemperatuur van maximaal 30 'c. Regelingen De regelingen van de lucht-unit dienen zo ontworpen te worden dat fluctuaties in gemeten grootheden tot een minimum beperkt blijven. De grootheden die gemeten en geregeld worden zijn: - Volumedebiet lucht. - Relatieve vochtigheid uittrede lucht-unit.
-
72
Temperatuur uittrede lucht-unit.
TNO-rapport
Emulatorproefstand ooor Fase 3
-
w
æaens eindra¡tpon
arunteþomþen
-
De bovengenoemde grootheden mogen de in tabel 12.1 weergegeven maximale fluctuaties onderyinden.
Tabel 12.1 Maximale fluctuatie
Volumedebiet lucht Relatieve vochtigheid Uittredetemperatuur
l)
m3/h oÁ
K
Rnv¡jl¡ng van gemiddelde gemeten waarde.
Tevens moet het mogelijk zijn de regelaars zowel lokaal als op afstand aan te sturen.
Beveiligingen De beveiligingen die aan de lucht-unit worden toegevoegd dienen ervoor dat er geen schade of onveilige situaties kunnen ontstaan voor de omgeving, aan het te beproeven toestel of aan de lucht-unit.
Meetnauwkeurigheid De grootheden moeten met de in tabel 12.2 weergegeven minimale nauwkeurigheden bepaald worden.
Tabel 12.2 Nauwkeurigheid
Volumedebiet lucht Relatieve vochtigheid Uittredetemperatuur
12.2
m3/h oÂ
K
Systernen
Uitgaande van de eisen zoals genoemd in hoofdstuk 12.1 is het mogelijk een aantal configuraties op te stellen waarmee het mogelijk is de genoemde eisen te realiseren. Al deze configuraties ziin in te delen rn twee systemen, ten eerste het doorpomp systeem (figuur r2.l) enren tweede het rondpomp systeem (frguur 12.2).Hetnadeel van het doorpomp systeem is dat alle proceslucht een¡t van de omgevingscond.itie naar de gewenste conditie moet worden gebracht. Dit brengt bij temperaturen onder de
94-3651112325-253æ
73
TNO-rapport
omgevingstemperatuur grote koelvermogens met zich mee daar alle lucht afgekoeld
dient te worden.
Figuur 12.1 Doorpomp systeem
Bij het rondpomp systeem wordt de proceslucht door de warmtepomp (verdamperzijde) afgekoeld en moet een relatief klein koelverïnogen in de lucht-unit geplaatst worden om de proceslucht temperatuur op een constante waarde te houden indien de warrntepomp buiten bedrijf staat. Bij het rondpomp systeem moer de aan de lucht_ unit toegevoerde (koude) lucht worden opgewarmd om de gewenste waarde van de uittredetemperatuur lucht-unit te realiseren.
74
TNO-rapport
Emulatorproefstan d a o or u) armteþornpen Fase 3 - teaens eindrapþort -
Figuur 12.2 Rondpomp systeem
12.3
Het ontwerp
Het ontwerpen van de lucht-unit bestaat uit een aantal stappen. Eerst moet er voor een systeem gekozen worden. Is het systeem bekend dan kunnen in combinatie met de ontwerpeisen de capaciteiten en dimensies van de afzonderlijke componenten bepaald worden. Nadat dit bekend is moet worden begonnen mer het ontwerpen van de regelkringen.
12.3.1 Principeschema
en
werking van de lucht-unit
Het voorgestelde principeschema van de lucht-unit is in figuur L23 argebeeld. De werking van dit rondpomp by-pass systeem is als volgt. De lucht die aan de lucht-unit wordt toegevoerd wordt gemengd met by-pass lucht voordat deze totale luchthoeveelheid over de koeler wordt gevoerd. De koelcapaciteit wordt zodanig geregeld dat de temperatuur na de koelers een weinig lager is dan de gewensre remperatuur na de heater. Staat het te beproeven toestel, bijvoorbeeld een warrntepomp, in bedrijf en is de verdamper opgenomen in de lucht-unit dan zullen de koelers nagenoeg buiten bedrijf staan. Is de warmtepomp buiten bedrijf dan zullen de koelers in werking treden om de van buiten inlekkende warmte af te voeren zodat een constante temperatuur gehandhaafd wordt. Is de warmtepomp met de condensor aangesloten op de lucht-unit dan zal de heater weinig vermogen afgeven maar de koelers daarentegen het condensor verrnogen van de warmtepomp moeten afuoeren. Gedurende het koelproces zal waterdamp uit de luchtstroom condenseren en in de koeler bevriezen zodat de weerstand over de koeler in de tijd zal toenemen.
94 365/112325-25300
75
TNO-rapport
Om dit ongewenste effect te elimineren worden er twee koelers toegepast. Als koeler 1 in bedrijf is wordt koeler 2 ontdooid. Door dit systeem toe re passen zal de weerstand over de koelers relatief ktein blijven. Nadat de lucht gekoeld en onwochtigd is wordt de totale luchtstroom over een heater geleid. Door deze heater wordt de luchtstroom op de gewenste waarde gebracht waarna hij bevochtigd wordt. Door de flow regeling wordt een luchtklep bediend zodat de gewenste hoeveelheid lucht naar de warmtepomp wordt gevoerd. FIet gewenste luchtdebiet door de warmtepomp zal kleiner zijn dan het totale luchtdebiet dat over de koelers, heater en bevochtiger wordt geleid. Het andere deel van de proceslucht wordt via een by-pass leiding weer naar de koeler geleid waar deze lucht wordt gemengd met de lucht die uit de warmtepomp komt. De twee contra roterende by-pass kleppen werken tegengesteld, hiermee wordt bedoeld dat als klep 1 X% verder openr klep 2 X% sluit.
Warmlepomp
o)
o)
.c
.c
o)
c)
U)
o-
U)
o-
o
o
a) o)
o)
Ø
'i
(ú
0) LL
roterende
Figuur 12.3 Principeschema rondpomp by-pass systeem
Het grote voordeel van dit rondpomp by-pass systeem is dat er onder alle bedrijfscondities een constante luchtstroom over de koeler, heater en bevochtiger wordt geleid. Hierdoor is het mogelijk deze componenten optimaal te kiezen en te bedrijven en de regelkringen hierop te ontwerpen onaftrankelijk van het luchtdebiet dat aan de warmtepomp wordt toegevoerd. Het zal mer dir systeem dan ook mogelijk zijn om de gewenste luchtcondities ook bij een klein volumedebiet aan de warrnrepomp toe te voeren terwijl de ventilator met een constant toerental en vermogen kan blijven functioneren als bij het maximum debiet. Het nadeel van dit systeem is dat de by-pass lucht eerst op remperatuur wordt gebracht en bevochtigd waama deze lucht ,ongebruikt' weer wordt afgekoeld en ontvochtigd. De opstelling bestaat uit een vaste opstelling en een flexibele opstelling. Onder de flexibele opstelling wordr versraan dat deel van de totale opstelling dat op eenvoudige wijze vervangen kan worden door een systeem met kleinere kanaal diameters. Dit kan wenselijk zijn als met kleine luchtde-
bieten gewerkt moet worden.
76
ïNO-rapport
EmulatotþroeJstand aoor u)armteþomþen Fase 3
-
teaens eindraþþort
-
Om de kosten van de installatie te verkleinen is het mogelijk om de koeling te laren vervallen. Het nadeel hiervan is dat er geen vermogen meer gedissipeerd kan worden wat de lucht-unit ongeschikt maakt voor toepassingen waarbij dit wenselijk is, bijvoorbeeld het fungeren als warmteput voor een luchzijdige condensor. Tevens kan het volgende als nadelig ervaren effect optreden. Indien de warmtepomp niet bij staat zal de luchttemperatuur in het systeem oplopen door de wannte inlek uit de omgeving en het vennogen dat door de ventilator aan de lucht wordt overgedragen. Dit laatste za\ zeker als er met kleine luchtdebieten door het te beproeven toestel wordt gewerkt van grote invloed zijn. Het verrnogen dat de ventilator aan de lucht overdraagt kan in dat geval groter zijn dan het vermogen dat het te beproeven toestel aan de lucht onttrekt waardoor de luchttemperatuur in het systeem zal oplopen. rùØordt er echter een groot koelvermogen geinstalleerd (40 k\\D dan zal het mogelijk zijn d,eze lucht-unit naast de functie van bron-unit ook als afgifte-unit voor de warmtepomp beproevingen gebruikt kunnen worden.
12.3.2 Dekoeler/ontvochtiger De uitgangspunten bij de selectie van de koeler/onwochtiger zijn: - Volumedebiet lucht 10.000 m,3/h.
-
rù(/armte-inlek van de omgeving.
Vermogen van de ventilator.
Minimale luchttemperaruur uittrede koeler -15 'C. Afhankelijk van de toepassing (bron-unit en/of afgifte-unit) condensor vennogen van de warmtepomp.
De koel-unit bestaat uit een aantal componenten onder andere:
-
Koelmachine. Buffervat. Expansievat.
Twee luchtkoelers. Twee wisselkleppen.
De werking van de koel-unit is als volgt (zie ook figuur I2.4). De koelmachine wekt koude op die opgeslagen kan worden in het buffervat. Iriervoor is een rondpomp systeem aangelegd. Vanuit het buffervat wordt de koudedrager door een ringleiding gepompt waaraan, via magneetventielen, de luchtkoelers zijn gekoppeld. In eerste instantie staat magneetklep 1 open, magneetklep 2 dicht, wisselklep 1 open en wisselklep 2 dicht waardoor de koudedrager naar luchtkoeler 1 wordt geleid. Door middel van een regelaar wordt de regelklep aangestuurd die de uittredetemperatuur van de luchtstroom regelt. Wordt het drukverschil over luchtkoeler 1 te groot doordat deze dichwriest dan opent magneetklep 2 waardoor luchtkoeler 2 wordt voorgekoeld. Staat magneetklep X seconden open dan zal wisselklep 2 opengestuurd worden, na y seconden zal wisselklep I dicht gestuurd worden en magneetklep 1 worden gesloten.
Hiema start de ontdooi cyclus van luchtkoeler I waarna het hierboven beschreven proces zich herhaald voor luchtkoeler 2. H.et veûnogen van de koelmachine moet 40 ktùØ zijn om de door de warmtepomp afgegeven warrnte af te kunnen voeren.
94-365/1 12325-2s300
77
ïNO-rapport
Contraroterende w¡sselklep
Luchtstrooml ------w) Contraroterende wisselklep
Figuur 1 2.4 Koelsysteem
12.3.3
De heater
De uitgangspunten bij de selectie van de heater zijn: - Volumedebiet lucht 10.000 m,3/h. - VermogenKoeling (pangraaf 4.2). - Maximaal verdamper vermogen warrntepomp. - Maximale temperatuur 30 "C. - Maximale temperatuurlift.
-
Goed regelbaar.
Kleine accumulatie van warmte. Relatief lage kosren.
Er zlin twee opties mogelijk, optie 1 betreft en vloeistof heater en optie 2 betreft een elektrisch heater. De nadelen van een vloeistof heater zijn dat er bevriezingsverschijnselen in de heater kunnen optreden, er is een exteme warmtebron noodzakelijk, en de heater bezit een relatief grote warrnte accumulatie. $Øordt er een vloeistof heater gebruikt die bovenstaande nadelen in kleine mate bezit dan zullen de kosten hoger worden dan wanneer gebruik wordt gemaakt van een elektrische heater. FIet vermogen van de heater volgt uit de globale inventarisatie van warrntepompen op de markt (bijlage 6) waaruit blijkt dat het maximale verdamperverïnogen van een wannrepomp met een luchtdebiet van maximaal 10.000 m3lh ongeveer 30 kW bedraagt. om extra capaciteit te hebben is ervoor gekozen de heater 33,3o/o overcapaciteit te geven waaruit volgt dat het maximale vermogen van de elektrische heater 40 kW moet bedragen.
78
ïNO-rappori
Emulatorproefstand a o or w arunteþ omþ en Fase 3 - teúens eindraþþon -
12.3.4
De bevochtiger
De uitgangspunren bij de selectie van de bevochtiger zijn: - Volumedebiet lucht 10.000 mn3/n. - Maximaal vochrtoevoer 13 g/kg. - De bevochtiging moet een minimale invloed uitoefenen op de temperatuur van de lucht (enthalpie van roe te voeren vocht 2500 klkg). - Groot regelbereik.
Het vocht kan op twee manieren aan het systeem worden toegevoerd. Bij de eerste manier wordt water zeet fiin vemeveld aan de luchtstroom toegevoerd waama het fijn vemevelde waterverdampt. Het water onttrekt zijn verdampingswarmte aan de luchtstroom waardoor de temperatuur aftrankelijk van de hoeveelheid te verdampen water zal dalen. Hierdoor is extra heater veûnogen noodzakelijk. Bij het bevochtigen van een luchtstroom met een temperatuur van 0 'C of lager treden bewiezingsverschijnselen van het fijn vemevelde water op wat tot gevolg heeft dat er ijskristallen in de luchtstroom worden meegevoerd. Er is als bevochtigingssysteem gekozen voor stoombevochtiging. Bij stoombevochtiging wordt het vocht al als damp (stoom) aan de luchtstroom toegevoerd waardoor in tegenstelling met water injectie de temperatuur van de luchtstroom niet zal dalen maar stijgen. Ook bij de stoombevochtiging zullen bij luchttemperaturen onder de 0 "C problemen kunnen optreden doordat er ontmenging van de stoom en lucht plaats vindt. Een ander probleem is dat het absolute vochtgehalte bij een lage luchttemperatuur klein is, dit kan problemen geven met betrekking tot het toevoeren van stoom. Er is voor gekozen geen relatievevochtigheidsregeling toe te passen als de luchttemperatuur lager is dan 0 'C. Het maximale temperatuurverschil (over de warmtepomp) van de lucht bedraagt ca. 12"c. Bii 30'c en95o/o bedraagthetabsolutevochtgehalte 26g/kg,luchtvan 1g "c en een R.V. van 100% heeft een absoluut vochtgehalte van 13 g/kg. Per kg lucht moet 13 glkgkunnen worden toegevoerd. Aangenomen is dat de gekoelde lucht, na de koeler, verzadigd is. Bij een luchtdebiet van 10.000 m3lh en een vochmoevoer van 13 glkg moet circa 150 kg/h aan water aan het systeem worden toegevoerd. Dit zal echter een extreme situatie zijn die zelden voorkomt. Het verdient aanbeveling een stoombevochtiger te selecteren die ingesteld kan worden op verschillende capaciteiten het vorrnt geen bezwaar indien dit met stappen geschied daar de regeling deze veranderingen kan corrigeren. Het is ook mogelijk meerdere stoombevochtigers parallel te schakelen. Om de verschillende hoeveelheden vocht op een adequate manier het systeem toe te voeren moet gebruik worden gemaakt van een aantal stoompijpen met zelfde capaciteit (figuur 12.5).
12.3.5
De ventilator
De uitgangspunten bij de selectie van de ventilator zijn:
-
94-365/1 12325-25300
Volumedebiet lucht 10.000 m,3/h. Maximale weerstand van het systeem. Maximale geluidproduktie.
79
TNO-rapport
Stoompijp
1
Stoompijp 2
Stoompijp 3
Stoompijp 4
Figuur 2.5 Schema stoombevochtiging 1
12.3.6 Dimensionering De uitgangspunten bij de dimensionering zijn: Maximale luchtsnelheid 3,5 m/s. Materiaal gegalvaniseerde plaat. Kanaal vorm yierkanr/rond. Ruimte voor de opstelling.
-
De kanaal diameter van de vaste opstelling zal bij een maximaal debiet
van 10000 m3lh en een maximale luchtsnelheid van 3,5 m/s een doorsnede moeten bezitten van minimaal 0r8 m2. De componenten die ingebouwd moeten worden, luchtkoelers, ventilator en heater, zijn rechthoekig dan wel vierkant van doorsnede.
t2.3.7 Debietregeling Het debiet wordt geregeld door middel van een luchtregelklep die wordt aangestuurd door een regelaar. De opnemer van deze regelkring moet geplaatst worden na de regelklep. Omdat er geregeld moet kunnen worden van af ongeveer 100 tot 10000 m3lh is het niet mogelijk dit gehele gebied met één opnemer te bestrijken. om deze reden is gekozen om het totale gebied op te delen in aan aantal deelgebieden. De
grootte van de deelgebieden is aftrankelijk van de beschikbare meetopnemers.
llet
corrigerend orgaan (de luchtregelkep) zal ook voor elk deelgebied aangepast moeten worden (figuur 12.6). Dit is het eenvoudigst te realiseren door voor elk deelgebied een sectie te vervaardigen waarin een luchtregelklep en een meetopnemer voor het debiet en de kanaal diameters op elkaar zijn afgestemd. De regelaar kan bij het wisselen van de meedregel sectie via pluggen worden overgezet. De werking van dit systeem is als
80
TNO-rapport
Emuløtorproefstand aoor warrnteÞornþen Fase 3 - teaens eindrapport
volgt. De luchtstroom passeert de handbediende contra roterende by-pass klep en komt in de meet/regel sectie terecht waar door de luchtregelklep het gewenste debiet wordt doorgelaten naar de warrntepomp. Benodigdheden voor de debieuegeling bestaan ult:
-
Regelaar.
Luchtregelklep(pen) met servo motor. Meetopnemer(s). Meet omvormer(s).
Flexibele opstelling
I
Handinstelbare by-pass kleppen (Contra roterend)
_l MeeVregel sectie
Figuur 1 2.6 Debietregeling
12.3.8 Temperatuurregeling De uittredetemperatuur van de lucht-unit wordt geregeld door een regelaar die het vennogen regelt dat aan de warmtewisselaar wordt toegevoerd. In paragraaf 4.3 is de keuze gemaakt voor een elektrische heater met een maximaal verrnogen van 40 kW. \Øordt deze heater aangestuurd via een thyristor regeling van is het ve¡¡nogen dat aan de proceslucht wordt overgedragen goed te doseren. Benodigdheden voor de temperatuurregeling bestaan uit:
-
Regelaar.
Thyristor sturing voor de fasen van de elektrische heater. Meetopnemer.
12.3.9 Relatievevochtigheidsregeling De relatieve vochtigheid van het systeem wordt met behulp van een flexibele stoombevochtiging geregeld. Er zal voordat de regeling goed kan functioneren bekeken moeten worden hoeveel stoombevochtigers parallel in bedrijf gesteld moeten worden waaruit vocht hoeveel stoompijpen er open moeten worden gezet. Als deze
94-365/1 1 2325-25300
81
TNO-rapport
sessie is doorlopen kan de bevochtigingsunit in gebruik worden genomen. Een meetomvofiner geeft een signaal dat overeen komt met de R.V. van de proceslucht, dit sig-
naal wordt aan de regelaar aangeboden. De regelaar stuurt de drieweg klep aan. Er is gekozen voor een systeem met afblaas omdat de stoombevochtigers geen interne druk mogen opbouwen. De afgeblazen stoom wordt in een met water gekoelde condensor gecondenseerd en afgevoerd zodat dit geen extra belasting voor de klimatisering van de opstellingsruimte (laboratoria) vorrnt. De stoom die niet afgeblazen wordt, wordt via de stoompijpen aan de proceslucht toegevoerd. Benodigdheden voor de R.V. regeling bestaan ulr:
-
Regelaar.
Drieweg regelklep.
R.V. meetomvorrner. Condensor voor afblaasstoom.
12.3.10 Beveiligingen Om te voorkomen dat er geen schade of onveilige situaties kunnen ontstaan aan het te beproeven toestel ofde lucht-unit dienen onder andere de volgende beveiligingen te worden geinstalleerd. - de koelers mogen niet in bedrijf komen als er geen luchtflow is; - de heater mag nier in bedrijf komen als er geen luchtflow is;
-
maximale temperatuurbeveiliging;
minimale temperatuurbeveiliging.
12.3.ll Meetinstrumentatie Ten behoeve van de beproevingen uitgevoerd aan luchdwater of lucht/lucht warntepompen in het noodzakelijk dat een aantal grootheden nauwkeurig gemeten worden. Deze grootheden zijn: - uittredetemperatuur lucht-unit; - intredetemperatuur lucht-unit; - volumedebiet lucht die naar de warmtepomp wordt geleid; - vochtigheid uittrede lucht-unit; - vochtigheid intrede lucht-unit.
t2.4
Offerte
Om een globale indruk te krijgen van de kosten van een lucht unit zoals besproken in paragraaf 12.3 zijn bij drie verschillende bedrijven op het gebied van luchtbehandeling/airconditioning en koeltechniek offeftes aangevraagd. Slechts twee van
deze bedrijven hebben een offerte uitgebracht (bijlage 8). De kosren variëren van 1 3 0. 000,- - tot I 17 4.900,-- exclusief meetinstrumenratie.
/
82
83
TNO-rapport
84
TNO-rapport
Emulatorproefstand aoor uanntepomþen Fase 3 - teoens eindrapport
Conclusies en aanbevelingen
13
Conclusies Met betrekking tot de ontwikkeling, de bouw en het testen van de dynamische warmtepomp-proefstand
:
De ontwikkeling en de bouw alsmede het testen van de emularor heeft geheel in In fase 3 heeft het gebruik van de emulatorproefstand voor
fase 2 plaatsgevonden.
warrntepompen centraal gestaan. De dlmamische proefstand is modulair opgebouwd. Dit maakr het mogelijk de conhguratie van de proefstand snel aan te passen aan de te beproeven warmtepomp. Deze flexibiliteit is noodzakelijk gezien de grote verscheidenheid aan wanntepompen. Met de ontwikkelde dlmamische proefstand kan het beproeven van elektrisch gedreven water/water warrntepompen met een condensorvermogen tot 50 kw effrciënt, nauwkeurig en reproduceerbaar uitgevoerd worden. De proeven met dit type warmtepomp verlopen geheel automatisch. De voorzieningen om lucht/water, water/lucht en lucht/lucht warmtepompen dynamisch te beproeven zljn aanwezíg. op dit momenr zijn de luchtdebieten beperkt tot 1000 m3lh. De proefcondities aan de luchtzijde kunnen nog niet automatisch aangestuurd worden. Er is een ontwerp gemaakt voor een lucht-unit met een maximaal luchtdebiet van 10.000 m3lh en een maximaal koel- en verwarmingsvermogen van 40 kw. Met deze lucht-unit kan de lucht/water, warer/lucht en lucht/lucht warmtepompen onder reële dynamische omstandigheden worden beproefd (kosten van deze unit / 130.000,--tot I 174.900,--). De massa- en energiebalans van ieder der hardware units (warmtebron, waûnteafgifte en warmtepomp) worden continu en automatisch gecontroleerd. Eventuele afwijkingen in deze balansen zijn een belangrijk middel om foutoorzaken op te sporen.
Met betrekking ror het gebruik en de ontwikkeling van beproevingsrichtlijnen: De DIN 8900 norm blijkt een aanral voor de warmtepomp praktijk niet relevanre beproevingscondities voor te schrijven. Tevens werd op een aantal zeer moeilijk te realiseren proefcondities gestuit. De indruk bestaat dat de thans in de wereld geproduceerde warmtepompen niet of nauwelijks worden beproefd conform DIN 8900. Dit is wellicht de oorzaak dat de betreffende norm nooit is aangepast op grond van praktijkervaringen. op grond van de ervaringen is door TNO een nieuwe beproevingsrichtlijn opgesteld voor waûntepompen. Deze beproevingsrichtlijn omvat een functionele be-
proeving, een stationaire beproeving en een deellastbeproeving, waarin de dynamische eigenschappen van de warmtepomp tot uitdrukking komen. Met betrekking tot de volledige emulatie en simulatie:
-
Met behulp van de emulatorproefstand voor warrntepompen kunnen op relatief eenvoudige wijze blackbox modellen van warmtepompen worden opgesteld en gevalideerd onder zeer uiteenlopende condities.
94-36511 12325-25300
85
TNO-rapport
De emulatorproefstand voor warmtepomp is geschikt voor validatie van warrntepompmodellen onder praktijk condities. Het blijkt dat de PER van een monovalente waterpomp zonder buffervat groter is dan een bivalent warmtepompsysteem met of zonder buffervat. Dit vereist echter wel een relatief grote warmtepomp.
Alle warmtepompconfiguraties zoals beproefd hebben een aanmerkelijk betere PER dan de referentieconfiguratie (VR ketel + radiatoren). De overeenkomst tussen de resultaten van gesimuleerde en geëmuleerde wanntepomp is zeer goed. Bij een lage benuttingsgraad treden echter verschillen op, die verkleind kunnen worden door het stationaire warmtepompmodel te vervangen door een model dat tevens de d¡mamica van de warmtepomp herbergt. Is van een warmtepomp en valide warmtepompmodel beschikbaar dan kan in sa-
menhang met een totaal systeem (installatie, woning, bewonersgedrag, regelalgoritme) de coeficient of Per{ormance (coP), de primairy Energy Ratio (pER), energiegebruik en de besparing ten opzichte van een referentie installatie op jaarbasis worden bepaald. Tevens wordt dan een beeld gegeven van de benuttingsgraad van de warmteopwekkers en het functioneren van het systeem als geheel. Het is mogelijk het systeem (installatie, warmtepomp en woning) te optimaliseren zowel wat betreft het ontwerp als wat betreft de besturing. Verschillende wanntepompsystemen kunnen onderling worden vergeleken, wat betreft hun seasonal performance factor (SPF), energiegebruik, comfort, schakelgedrag, etc. De inpassing van wanntepompen in bestaande of nieuw te bouwen klimaatinstallaties kan met behulp van de beproevingsresultaten zodanig worden verbeterd dat er sprake is van een optimaal ontworpen en bestuurde installatie waarvan het pri-
maire energiegebruik minimaal is. Met conventionele radiatoren is relatief een eenvoudig laag temperatuur verwarmingssysteem te creëren.
Aanbevelingen Het is gewenst dat het meer kamer Installatiemodel wordt uitgebreid met vloerverwarming. op deze manier kunnen warmtepompen geëmuleerd en gesimuleerd worden met een vloeryerwarmingssysteem met inherente traagheid en buffercapa-
citeit.
Het is zinvol de proefstand uit te breiden met faciliteiren om lucht/lucht en lucht/water warmtepompen te beproeven. Het ontwerp hiervoor is reeds uitgevoerd in het kader van dit project.
86
TNO-rapport
Emulatorytroefstand u o or w qrunteþompen Fase 3 - teaens eindrapport -
L4
Discussie
De resultaten van een simulatie zijn pas bruikbaar als blijk dat de uitkomst van een simulatie valide is. Het is echter meestal moeilijk, omslachtig en dus kostbaar om de simulatie van een complex systeem te valideren aan de hand van de werkelijke
situatie: De warmtepompemulator biedt de mogelijkheid tot een volledige en snelle validatie van het warrntepomp (deel)model, doordat de warmtepomp firsiek aanwezig is en dus alle Srsisch relevante grootheden (voornamelijk debieten en temperaturen) gemeten kunnen worden. Deze grootheden kunnen worden vergeleken met waarden verkregen met het warrntepompmodel. Voor wat betreft het bewonersgedrag, installatie woning en buitenklimaat wordt gebruik gemaakt van het meerkamer-installatiemodel (MKIM). De warmtepompemulator biedt overigens ook goede mogelijkheden tot modellering als van de onderhavige wanntepomp geen model beschikbaar is.
Van verschillende systeemconfiguraties kunnen op de hierboven beschreven wijze valide modellen opgesteld worden. Simulaties met modellen van de verschillende systeemconfiguraties kunnen onderling met elkaar vergeleken worden daar de waûntevraag van de woning als functie van de tijd in alle gevallen reëel en identiek is. Voordat echter tot de definitieve simulatie wordt overgegaan dient het flowschema in figuur 14.1 re worden doorlopen. 1.
Functioneel testen van de waûntepomp.
2. Functioneeft de warmtepomp naar behoren?
3. rjiwoeren van srationaire beproevingen op de dlmamische warrntepompproefstand. 4. Bepalen van de start/stop karakteristiek. 5
Modelvorming van de warmtepomp.
6
Simulatie en emulatie uiwoeren alsmede vergelijken.
7
Is het warmtepompmodel valide?
8
Uiwoeren van definitieve simulaties.
Met behulp van 8 'IJitvoeren van dehnitieve simulaties' is de invloed van warmtepompen) bewonersgedrag, regeling en bouwfiisische eigenschappen eenvoudig en
snel na te gaan. Hiermee kan de keuze van warïnrepomp en regeling aanmerkelijk beter worden onderbouwd.
94-365/1 1232s-25300
87
TNO-rapport
Figuur 1 4. 1 Beproevingsschema
88
TNO-rapport
EmulatoÌþroefs tand a oor Fase 3
-
w arrnteþ omþ en
teaens eindrappon
-
15 t1]
Literatuur Advies aan het Ministerie van Economische Zaken over toekomstige warrntepomp activiteiten in Nederland, IEA Heat pump center, Nederlands Nationale Team warmtepompen, augustus 1991.
l2l WitJ.B. de, 'Ontwerpen van een installatie ter beproevrng van wanntepompen met emulatie van de dynamische installatiecondities (emulatorproefstand Warmtepompen)', TNO-rappo rt 9 2-230, juni
t3l
| 99 2.
Traversari, A.A.L., en !Øit, J.B. de, 'Realisatie van een installatie ter beproevrng van warmtepompen met emulatie van de dlmamische installatiecondities (Emulatorproefstand ïTarmtepompen Fase
II)',
TNO-rappon 94-047, februari I 994.
l4l
Nederlandse norm NEN 5060. Verkon referentiejaar voor buitencondities.
t5l
Laan M.J. van der, Ontwerp van een standaard referentiegedrag voor energieverbruiksberekeningen.
TNO, Delft, 1988.
tól
Traversari A.A.L.,
Literatuurstudie inpassing van warmtepompen in de gebouwde omgeving, met name woningen met een individuele verwarmingsinstallatie, TNO-rappoft 94-097, apnl 1994.
t7l
Ham P.L. van der, Aanpassingen aan het meerkamer-installatie-model ten behoeve van het project: emulator voor wa[ntepompen fase 3,
TNO-rapport 94-180, mei 1994.
t8l
94-3651't12325 2s300
Elektriciteit in Nederland 1993, N.V. Samenwerkende elektriciteits-produktiebedrijven (Sep), en de Vereniging van Energiedistributiebedrijven in Nederland (EnergieNed).
89
TNO-rapport
90
I
91
TNO-rapport
Emulatorproefs tand aoor w armteþ omþ en Fase 3 teaens eindraþpon -
Biilagel
94 3651112325-253Cn
DocumentatiebladDynamischeWanntepompproefstand
ll
I
r
I
I
I
Dynarnis che warmtep otnp -proefstand
TNO Milieu- en Energietechnologie Afdeling Warmte- en Koudetechniek Nederlandse organisalie voor toegepast
natuurwetenschappelilk onderzoek
Documentatieblad 2523
Inleiding De prestaties van een warmtepomp worden sterk bepaald door de condities zoals die optreden in de (verwarmings)installatie waarin
hij functioneert. In veel gevallen blijken deze condities af te wijken van de in de ontwerpfase beschouwde condities. Pas wanneer de warmtepomp en de warmtepompregeling in samenhang met andere installatiecomponenten worden ontworpen kan de installatie optimaal functioneren. De proefstand voor warmtepompen heeft als doel de inpassing van warmtepompen in praktische installaties te ondersteunen door in het laboratorium voor deze warmtepompen de in de praktijk opuedende dlmamische installatiecondities te creëren. Dit vindt plaats door met behulp van beproefde gebouw- en installatiemodellen installatie-omstandigheden te generen, deze om te zetten - te 'emuleren' - in werkelijke installatie-omstandigheden (temperaturen, debieten, stuurgrootheden) en deze aan de warmtepomp op te leggen.
P¡oefstand met een warmtepomp (bron-unit links, warmtepomp midden, afgifte-unit rechts)
Op deze manier wordt een goed beeld verkregen van: - de prestaties (C.O.P., condensorvermogen) van de warmtepomp onder dynamische praktijkomstandigheden, zowel momentaan als op -
jaarbasis; het functioneren van de warmtepomp (rege-
ling, betrouwbaarheid, beveiliging); - de invloed van installatie-ontwerp en -regeling
op de prestaties van de warmtepomp. Op deze wijze wordt zowel de warmtepomp aan de tand gevoeld als de installatie waarin
hij moet funcrioneren. De invloed van (installatie)wijzigingen kunnen op deze wijze onmiddellijk worden geëvalueerd. De dynamische warmtepomp-proefstand is door de Afdeling Warmte- en Kouderechniek van TNO on¡wikkeld in opdracht van Novem B.V. in het kader van het programma 'Nieuwe Energie Conversie Technieken' (IùECT).
Dynamische warmtepomp -proefstand Om tijdens het dlmamisch beproeven de gewenste realistische bedrijfsomstandigheden te bepalen wordt gebruik gemaakt van een simulatieprogramma voor de woning (meer-
kamerinstallatiemodel).
Overige rnogelijkheden van de proefstand Er is een flexibel systeem ontstaan omdat zowel het beproevingsalgoritme als de proefstand modulair zijn opgebouwd. De warmte-afgifte-unit in combinatie met de dataverwerking en het simulatieprogramma kan tevens worden gebruikt bij het beproeven van gasgestookte verwarmingsketels.
TNO Milieu- en Energietechnologie beschikt met deze 'emulator' over een tesdaciliteit waarmee aan een veelheid van wensen van opdrachtgevers tegemoet gekomen kan worden. Naast het simuleren van realistische dlmamische bedrijfscondities kan hierbij gedacht worden aan: - optimalisatie van de implementatie van Dâtav€rusHng€unit
Slmulåtié{nit
Warmtepomp aangesloten op de dlmamis che warmtepompproefstand
De proefstand bestaat uit: - dynamische warmte-afgift e-unit; hiermee kan de warmtewaag opgelegd worden door regeling van het debiet, de retourtempe-
ratuur en/of de toevoertemperatuur; - dlmamische warmtebron-unit;
met deze unit wordt de 'bron'gesimuleerd waaraan de warmtepomp warmte onttrekq - dataverwerking en procesbesturing; hiermee worden alle gegevens gemeten, bewerkt, opgeslagen en gepresenteerd; tevens wordt de procesbesturing en gegevensui¡visseling met het simulatieprogramma verzorgd; - simulatieprogramma; hiermee worden het thermisch gedrag van de woning, de installatie (uitgezonderd de warmtepomp), het bewonersgedrag en het buitenklimaat gesimuleerd.
Naast het dlmamisch beproeven is het ook mogelijk om met de proefstand meer traditionele beproevingen, zoals stationaire en deellast beproevingen, volledig automatisch uit te voeren. De warmtepomp kan zowel in monovalent bedrijf - waarbij de warmtepomp de enige warmtebron is - als in bivalent bedrijf - warmtepomp in combinatie met een hulpstookketel - beproefd worden.
warmtepompen; - ontwikkelingsondersteuning; - optimalisatie van de interne regeling; - optimalisatie van de externe regeling; - testen van prototLpen; - het valideren van warmtepompmodellen.
Toekomsti ge ontwikkelin gen Tot op dit moment is het alleen mogelijk om water/water warmtepompen te beproeven. Op
termijn moet het ook mogelijk worden om andere systemen te beproeven, namelijk: - lucht/water;
- lucht/lucht; - water/lucht.
Voor meer informatie TNO Milieu- en Energietechnologie Afdeling rù(/'armre- en Koúdetechniek Ir. J.B. de Wit of Ing. A.A.L. Traversari Postbus 342 7300 AH Apeldoorn
Telex: 36395 tnoap nl Tèlefax: 055 - 49 37 40 Telefoon: 055 - 49 38 01
lnformatie over werkgeb¡eden van TNO TNO-Wegwijzer Postbus 6070 2600 JA Delft Fax 015 -61 2403 Telefoon 01 5 - 69 69 69 februar¡ 1994
TNO-rapport
Emulatorproefstand a oor w arynteþ ornþen Fase 3 teaens eindrappon -
Biilage
94-365/1 12325-2s300
2
Transrnissieberekening
253 00
REKENRESULTATEN ISSO
vertrek
soort
nummer
1
20.0
naam I --+------+------
4 (L9e2)
21,
jun
L994
ü{oonkamer
verwarning Radiatoren of convectoren lbedryfswyze Ononderbr. en nachtverlaging --+-+-------+-naam-vrak I rngt brdt aftrk aan c ltotaal u ecor agrnz trnp transmissie hgte opp. ta1 lloppvlk wrd temp. grdl I Iwatt] temp.
c
Woonkamer
I
4.87 8.80 4.87 8.80 3.00 3.55 4.87 4.87
BUIi'l-1 WSW.3
BUW-4
hrsw-6
Dglas-2 Dglas-5
Vl-oer Pl-afon
2.40 2.40 2.40 2.40 1_.00 1.00 8.80 8.80
3.00 0.00 3.55 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
1
11
1 1
11
l_ 1-1 l_ 11 31_
1_ 3l_
t- 4L L 2r
Tota1e oppervlakte
m2 +
l_5i_.3
( -7.o ( -7.o
25.00 m3/h 0.0420 m3/s
I44.a
8.7 0.36 1.01_ -7.O 0. 21,.r r.99 1.09 1_0. 0 0 . 8.1 0.36 1.01_ -7 .O 0. 2L.1, l_.99 1.09 l_0. O 0. 3.0 3.20 1.1_5 -7 .O 0. 3.5 3.20 l-.15 -7.O 0. 42.9 0.64 1.03 0.0 -4. 42.9 2.O4 l_.09 L8. O 4.
5.0 m2 meubels van
[Varmteverlies voor dee]_ruimte hlarmteverlies voor deel_ruimte
5.A
m2
1,L3.4 lW/m2l en
57I.
TRANSMISSIE 2750.
c) Infiltratie c) Ventilatie-eis NEN 1OB7
W/m2
opwarmtoeslag
225. 1361.
749. 3682.
i,
IL78.
2
TOTALE WARMTEVERLIEZEN
kengetallen
86. 457. 80. 457. 297. 352. 450.
4859.
47
.2
[W/m3 ]
(hoogte 2.40 rn)
*******
25300
REKENRESULTATEN rSSO
vertrek 2 temp. L8.0
nummer C
naam-vlak I lngt
I
2
naam 1e verd
DgIas-5 BUW.]-
Dglas-2 WSI^I-3
wsht-6
VIoer-7 Plafond-8
L4L L2I
Totale oppervlakte 25.oo
m3/h
0. OO10 n3/s/m2
U ecor agrnz tnp wrd temp. grdl
I
38 a.O2 3.20 t-.15 0.36 1.01 3 .20 l_.1s 0.
t.99 l_.09 r.99 1.09
42.9 2.Q4 1.09 3L.4 2.O4 1. 09
138.9
m2
Iwatt]
136. 206. 90.
-7.O O. -7 .O 0. l_0.0 0. 10.0 0.
1,72.
3I7.
3L7.
20.o -4.
9.5
-57L. 872.
4.
TRÀNSMISSIE L537. NEN
IO87
1) opwarmtoeslag
Warmteverlies voor deelruimte I Warmteverlies voor deelruimte 2 Warrnteverlies voor deetruimte 3
208.
t286. 51,4.
-11_.
2066.
t283.
TOTALE IiIÀRMTEVERLIEZEN
77.9 lW/m2l
transmissie
-7 .O 0. -7 .O 0.
( -Z.o C) Infiltratie x 42.9 m2 vloer ( -Z .O c) Ventilatie-eis
L8.2 Z (berekend via vertrek
kengetallen
1-994
soort Slaapkamer, hobbykarner verwarminq Radiatoren of convectoren bedryfswyze Ononderbr. en nachtverlaging
brdt aftrk aan C ltotaat hgte opp. tal lloppvlk 3.36 2.24 1 l_1 14 .L 1_.00 0.00 t_ 3l2.2 2.40 I.87 111 9.8 1 . 00 0. 00 131_ r.9 2.40 0.00 1 1l_ 18.3 2.40 0.00 l- 11 l-8. 3
4.87 2.24 4.87 L.87 7.63 7.63 8.80 4.87 0.00 6.45 4.87 0.00
BUhI-4
2I jun
4 (t992)
3337
en
32-4
lw/lll-3I (hoogte 2.40 n)
*******
.
25300
vertrek ternp.
4 (1992) 2I jun L994 soort Zolder, bergruinte verwarming Radiatoren of convectoren
REKENRESULTÀTEN rSSO
nummer
3
9.5
C
3
naam Zolder
bedryfswyze Ononderbr. en nachtverlaging
naam-vlak I Ingt brdt
aftrk aan C ltotaat U ecor agrnz tmp hgte opp. tal- l loppvlk wrd temp. grd
I
Dak-lDakraam-2 WSW-3 WSW-5
Dak-4
Vloer Dak-niets
4.87 0.16 3.15 3.15 4.87 6.30
4.50 1.00 3.22 3.22 4.sO 4.87
0.1,6 0.00 0.00 0.00 0.OO 0.00
l-
0.38 I.O2 5.90 1.3L 1 11 1.99 1.09 l_ 1l_ L.99 1. 09 1 t_l_ 0. 38 L.O2 r 4r 2.O4 1.09 6.30 4.87 0.00 r 2Ll lO.Z 0.00 1.00 11
l_ 11
Totale oppervlakte 10.00 m3/h 0.0010 m3/s/m2 x 30.7 m2 vl-oer
2I.8 o.2 10.1 10 . 1 2L.9 30.7
I25.5
Warmteverlies voor deelruimte
-7 .O 0. -7.O 0. 1_0.0 0. l_0. 0 0. -7 .O O. 18. O -4. L6.0 4.
I.2 lw/n2l
20.
-1_1_.
-11.
140.
-852. 0.
NEN l-087
1) opwarmtoeslag
55. 607.
6. 740. -702.
1 2
TOTALE WARMTEVERLIEZEN
kengetallen
l_39.
TRANSMTSSTE _575.
( -7.o C) Infiltratie ( -7.o C) Ventilatie-eis
L8.2 Z (berekend via vertrek Warmteverl-ies voor deel-ruimte
m2
transmissie I watt ]
38.
en
o.4
[W/m3 ]
(hoogte 3.22 m)
****** *
TOTAALOVERZTCHT ISSO
25300
Nr
Transm Toesl Vent.
Lokaalgegevens naam temp aantal
l- Woonkamer 20.0
2 Le verd
3 Zolder TOTÀLEN
18.0
Wat,t
1
(watt)
Watt Watt 0. 0.
L L
I
tztz.
o. o.
2L jun L994
4 (1992)
L36t. 1_286. 607
.
3254.
Aanw. Watt II 749. 5t_4.
6. L269 .
I
Totaal Kengetal. t{att W/m2 W/m3 4860. r-r-3. 47 .
3337: 78. 38. l-.
32. o.
A235. 71-.
27
.
TNO-rapport
Emulatorproefstqnd þ oor w armteþompen Fase 3 - teaens eindraþþon -
Biilage
94-365/1 1 2325 25300
3
Grafiek COP(T", Tr) en Pc(Ta, Tr)
COP
6 4+ I
44
..,rii-.
I I I
-¡
COP
5
5l
4
41
3 4+ 2 11 15 0
COP
5
51
4
49
J
47
2
45
15
00
R 11 T_BR
+1 tJ 00 22
00
T-iiT
5
r
00
PC
13 8625
.> ..>
I 1 .05
O
L.)
50
22
12
42
5
15
L--¿
./
0
,
10
I_RIT
?2.93
P-C
1J
90
tl 05 -
820È>>---F -ì
.'..
1l J-'
15
0 0
1
' .., à/
;' 67
_5
O0'
22
..'/ 41
JJ
l_RFT
00
PC 14.06
R )1 -
51
41
529 15
00
J
_5.00 22.00
1
67
33
T_RTT
00
TNO-rapport
Emulatorproefs nnd aoor w arrnteþ ornþen Fase 3 - teaens eindrappon -
B.iilage4 Meetresultatensimulatie/emulatie
94-36511 12325-25300
RUN MEERKAI{ER- INSTALLATIE -MODEL SIMULA,TTE (referentiedag 365, configurarie 0)
Gebouwinvoer
Doorzonwoning
in 3 lagen t.b.v. project
25300
,
ð.ð,
l/l /g4.
Installatie-invoer trüP-installatie voor doorzonwoníng in 3 lagen t.b.v. project , dd I4/7 /94
2s300
RESULTATEN GEHELE SIMUIATIE
I¡iARMTESTROMEN KETELNR IdARMTESTROO¡4
QGASTOT
QI^IATERIPLUS
IMJ ]
:
L64.40 3.82
-4.78 -o.97
QIüATER1MIN QIJATERlTOT QiTATER2T0T
140. 31
QKETELTOT
2.58 L39.Ol
AANTOT
s48.00
QSTOT
IdARI4TES TR OMEN I^IARMTEO PIIEKKERS
I,IAR¡4TE0PI{EKKER 1
KETEL TOTAAL
I^IARMTEVERLIES LEIDINGEN
I 2 3
[%
] van QOPIIToT
0. 650 L.222 1. 141
5
0.979 1.048
6
0. 603
4
I.IARMTE STROMEN RADIATOREN
sìr,rulctie confîgurotîe
0
?D
iV tt
to 1b 14
1J 12
i1 0
I a
7 E
5 .f J L 1
0
kqrner-1
sinr
u
lotie
configurrctie 0
retouftemp.
-
stotus ket
oonvoertemp,
-
-
.-;,._,,r.-+i.J| t t L-¡ lLl Ltc configLr!'ctie
D
retûurterrrp,
, , .- + i .-. 3il ,-I tU tU LrC .- i
1
configurotie
16,8 retûurtemp.
-
17,?
oonvoertemp,
-
0
.18
1
8,4
stotus
Let
RUN MEERKA¡.{ER - INSTALIAT]E -MODEL
SIMUIATIE (referentiedag 365, configuratie 1) Vers
ie
13
juli
1994
Doorzonwoníng
Gebouwi-nvoer
in 3 lagen t.b.v. project 25300, dd t/l/94.
Ins tal lat ie - invoer LIP - ins tallat ie voor doorzonwoning in 3 lagen t.b.v. project 25300, dd 1"4/7/94
RESULTATEN GEHELE S]MUI¿.TIE
I4TARMTE
S
TROMEN I^IARMTEPOMPNR
I^IARMTESTRO0M
IMJ ]
1.7.1
QETOT QVTOT QVLTOT QCTOT
3I.20 109.39 0.00 140. s8
100.000 3s0.609 0.000 450 .609
AANTOT
392.00
13.605
I¡IARMTE
S
TROMEN I^IARMT
EO
PI^IEKKERS
l7.l van QOPI^ITOT
I^IARMTEOPI^TEKKER IMJ ] i^TARMTEPOMP 1 140.58
100 . 000
TOTAAL
100.000
I^TARMTEVERLI
140.58 ES LEIDINGEN
LEID]NGNR.
IMJ ] 1 2 3
4 5 6 I^IARMTE
S
1. 06
[%
] van QOPI^ITOT
0.757
r.76
r.253
64
L.L69 1.002
1
L.4T 1. sl 0.99
r.073 0.704
TROMEN RAD IATOREN
RAD]ATORNR.
In 1 2
IMJ ]
-75.72 - 54.58
[% ] uir -s3.859 -38 .824
IMJ ]
75.6s 54.63
[%
53. Bl0 38
.862
] van QOPI,üTOT
sinr
i-r
lctie
configui'otie
1
?1
?t 19 1R
17 '16
14 1-1
12
tt 1D
I Ò
7 6 J
+ J
2 1
D
kqrner-1 -
komer-2 stctrls
-
-
komer-J CCP
WP
-
-
sìnr u lctìe configui'ctie
retourtemp.
-
1
retourtemp.
-
retourternp,
-?
RUN MEERKAMER- INSTALI,ATIE
EMULATIE
Versie
13
Gebouwinvoer
- IVIODEL
(referntiedag 365, configuratíe
juli
1)
1994
Doorzonwoning in 3 lagen t.b.v. project 25300, dd 7/7/94.
Installatie-invoer lnIP-installatíe voor doorzonwoning in 3 lagen t.b.v. project 25300 , dd L4l7 /94
RESULTATEN GEHELE S]MUIÁ,TIE
I,üARMTESTROMEN
IIARMTEPOIIPNR 1
r^TARMTESTROOM
IMJ
]
l7.l
L36.73
434.00 ls.057 I^iARMT
ES
TROMEN IdARMT EOPI^IEKKERS
van
I^IARI4TE0PI^TEKKER
I^TARMTEPOMP
I
QOPI{TOT
TOTAAL
I{ARMTEVERLIES LEIDINGEN
LEIDINGNR.
IMJ]
I
o.97
t.64
2
1. s4 1.39
3
4
L.49
5 6 I¡IARMTE
S
0. 95
TROMEN RAD IATOREN
RADIATORNR.
In
I 2
IMJ ]
-14.90 - 54.10
[%] uir -54.783 -39 .565
IMJ]
74.80 54.L3
[%
54.7rO 39.581
] van
QOPI^ITOT
_--_.-t-r:IU IU LIC
CII
confîgurûtÎe
a1
1
?n 19
15 1+ -l
3
12 11
10 9 B -7
6 J
4 J L 1
0
0 _
17
t,^-^^AVtttgt- r|
16
kc,mer-z StOtIS
-
-
komer-J
WP
efirulatie configuratie
1
1?
setpoint
-
-
Oonvo€rt€mp.
retourtemp.
stotus
-
r.Jp
-
-
setpoínt oonvoertemp.
retourtemp,
stotus
-
r¡ip
_.-_..1-r:-
CI I IU IU LIE
confÎçuratie
16
-
-
1õ.+ setpoînt oonvo€rtemp.
16I
17
.2
-1
17.6
18
retourtemp.
stotus
-
r.rp
18.+
18.8
I I ir
RUN
MEERKA.T,IER-
INSTALLATIE -MODEL
SIMUIATIE (referentíedag 133, configuratie 1)
Versie
13
Gebouwinvoer
juli
1994
Doorzonwoning in 3 lagen t.b.v. project 25300
voor doorzonwoning
Installatie - ínvoer I^IP- installatie project 25300, dd L4/7/94
, dd /1 /94. in 3 lagen t.b.v.
RESULTATEN GEHELE SIMUI¿,TIE
I,TARIIT
ES
TROMEN IIARNITE POMPNR
IMJ ] 4.2L L7 .39 0.00 2L.60 s8.00
lT.l
100.000 4L3.025 0.000
5r3.02s
2.at3
IÍARMTE S TROMEN I,üARMTEOPI^TEKKERS
van
\{ARMTEOPIITEKKER
QOPI,ITOT
I^]ARMTEPOMP 1 TOTAAL
I^IARI{TEVERL]ES LEIDINGEN
LEID]NGNR.
[%
I^IARMTE
S
] van QOPI^ITOT
2
2.026 7.569
3
1. s40
1
4
I.4IL
5 6
L.426 L.990
TROMEN RADIATOREN
RADTATORNR.
In 1 2
IMJ ]
-11.07 -7 .39
[%] uir -5L.2s4 -34.22L
[MJ]
11.00 7
.42
van
QOPI,ilTOT
7
, r.-+ i,5| -,-, r tu ru Lrc
.-.i
rñnfiñr rrflliÞ 1 ,'lnn
1
11
a1
?o
¡v la
'17
16
tf, 1+
IJ 12 11
1D
I Ò
7 6 J
4 J
2 1
0
n
koraf
er-1
kctner-
-
-
-
komer-J
2
slitlLlj wþ
sir-n u lctie rnnfin¡ rrofie 1 ¡{nn 1 13
I retourternp,
-
oorrvoerternp.
-
?t)
st¡ l.us wp
RUN MEERKAI{ER- INSTALLATIE -MODEL
SIMUIÁ,TIE
13
(referentiedag 262, eonfiguratie 1)
juli
1994
Doorzonr¡oning
in 3 lagen t.b.v. project 25300, dd 7/7/94.
Installatie- invoer I'IP- installatie 25300 , d.d L4/1 /94
proj ect
voor
doorzonwoning
RESULTATEN GEHELE SIMUI,ATIE
I^IART.{T E S TROMEN
IIARMT EP OMPNR
IMJ
I
12.23 48.76 0.00 60.99
lv"l
100.000 398.120 0.000 498.720
165.00
5
.727
IIARMTE S TROMEN I{ARMTEOPIIEKKERS I^IARI4TEOPI^IEKKER
I4TARIITEPOMP
I
[%] van
QOPüITOT
100. 000 100. 000
TOTAAL
IIARMTEVERLIES LE]D]NGEN
[7"] van
LEIDINGNR. 1 2
I,úARMTE
S
QOPI^ITOT
1.04s L.496
2
I.478
4
1. 330
5
|.337
6
1.001
TROI{EN RADIATOREN
RADIATORNR.
[%] uir -53.913 -36.L84
IMJ]
32.9L 22.16
in 3 lagen t.b.v.
sir'-¡uli:tìe configr-rrotie 1 dog ?6? ?1 ?D
1ç 1B
17 16 't
5
14 'l 3
1?
tt 1il 9 B
7
6
+
J L 1
0
17 kqmer-1
komer-2 stctus
-
-
16
-
komer-J COP
wP
sinr
u
-
lctie
configltrotîe 1 dog ?62 +5
+U
J5
30
ztl -t
5
10
5
0
retourtemp,
-3
RUN MEERKAMER- INSTALLATIE -MODEL
IÁ,TIE (referentiedag 280, configuratie 1) L3
Gebouwinvoer
juli
1994
Doorzonwoning in 3 lagen t.b.w. project 25300, dd 7/7/94.
Installatie- invoer I¡IP- installatie projeet 25300, dd L4/7194
voor doorzonwoning in 3 lagen t.b .v.
RESULTATEN GEHELE SIMUI-ATIE
I^IARIIT E S TROMEN IIARMT
E
POMPNR
IMJ I 6.00 24.45 0.00 30.4s 82 .00 I,üARMTE
S
l7"l
100.000 407 .464 0.000 s07.464 2
TROI{EN I^IAR}4TEO PtrüEKKER
.846
S
IJARMTEOPIIEKKER
I^IARIITEPOI4P
I
TOTAAL
IIARMTEVERLIES LEIDINGEN
1
[% ] van QOPI/¡TOT L.5ú
2 3
L.s66 L.546
4 5
L.407 T.4L4
6
r.479
LEIDINGNR.
I,üARMTE
S
TRO},IEN RADIATOREN
RADIATORNR.
[%] uir -s2.637 -3s.148
[MJ]
16.ls
10.85
,-i^-,,r,-.+i,-. 5ll I tu tu LtE .^nfiñr rrñliÞ 1 ¡lan ?Rfl ?1 ?D
19 18 17
16 t-' 14
1l 12 11 1D
I Õ
7 6 J
+
,¿-
1
0
4B
n
t,--- ^* ^utttut-
,¿
{|
Kulilet
st,:trs
--
komer-3
L
vrlr
-
-
siirr
u
cnnfinr rrntic +5
4U
JJ
30
25
7t)
IJ
10
J
0
-.1^,.-+^.^l VU| (Vtr tp. -
tn
li,'tie 1 ¡l¡¡
?Ell
RUN MEERKAT{ER- INSTALI¿,T]E -MODEL
SIMULATIE
(referentiedag 353, configuratie
juli
13
1)
1994
Doorzonwoning
in 3 lagen t.b.v. project 25300, dd 7/7/94.
voor
Installatie - invoer trüP - installatie project 25300, dd L4/7/94
doorzonwoníng
in 3 lagen t.b.v.
RESULTATEN GEHELE SIMULATIE
I^IARI4TESTROMEN I^TARMTEPOMPNR 1
tMJ ] 26 97
.LL .29 0.00 L23.4A 339 I^rARllTE
S
.
00
17"l
100 .000
372.538 0.000 472.538
IL.7
66
TROMEN ï^TARMTEOPI^TEKKERS
] van
I^IARMTEOPhTEKKER IMJ ] L23.40 I^IARI'ITEPOMP 1
100.000
L23.40
100 . 000
TOTAAL
[%
QOPüITOT
I,IART4TEVERLIES LEIDINGEN
LEIDINGNR.
I
[%
] van QOPI¡ITOT
3
0.736 1.330 1.280
4
T.L2O
5
1. 158 0.686
2
6
I,IARMTESTROMEN RADIATOREN
RADIATORNR.
[% ] uir -54.697 -37 .936
IMJ
67.48 46.87
]
van
QOPIITOT
.-;,--,,1,-+i.-. 5il r lu ru Ltc tonfigurotie 1 dag 35J ?1 an 19 18 17 -l
5
14 1J 12 11
10
I Õ
7
6
+ J
2 1
0
korner-1
kamer-2 stotus
-
-
komer-3
wP
COP
sinr
u
-
lctie
configuratîe 1 dog
retouÉernp.
-
-a53
RUN MEERKAMER- INSTALI,ATIE -MODEL
(referentiedag 365, configuratie
SIMULATIE
13
juti
1994
Doorzonwoning
in 3 lagen t.b.v. project 25300, dd 7/7/94.
Installatie - invoer WP - installatie project 25300, dd L4/l/94
voor
doorzonwoning
RESULTATEN GEHELE SIMUI¿.TIE
I^TARMTE
S
TROMEN KETELNR
I^IARMTESTROOII
QGASTOT
QI^IATERIPLUS QI¡TATER1MIN
QI,IATERITOT
IMJ ]
: :
QI,üATER2T0T QSTOT
S
2.7t4 -8
-Q.97 ]-5.25
-5.332
lst.
AANTOT
l't"l r00 .000
-r.46 4.L3 L4.T9
QKETELTOT
I{ARMTE
LB.L2 0.49
.046
84.L69 22.BLg
7L296
00
TROMEN I^iAR}4TEP0!IPNR
5.24L 1
l7"l IMJ ] 35.18 100.000 I74.L2 324.4L3 0.00 0.000 r49 .29 424.4r4 708.00 24.573 I^IAR}4T E
S
TROMEN I^rARllT EO PI^IEKKERS
IITARIITEOPI,üEKKER KETEL I^TARMTEPOMP
7 I
[MJ
]
r4.I9
149 .29
2)
van
QOPI^ITOT
in 3 lagen t.b.v.
\^IARMTEVERLIES LEIDINGEN
LE]DINGNR.
IMJ ]
0.59 0.L2 0.44
1 2 a
J
4
.43 .41 .40 .43
l
0 0 0 0
o o
1.04
5 6
[%] van
QOPI^ITOT
0.363 0 .014 0.212 o.262 0.248 o.241 0.260 o .639
I^IARMTESTROMEN RADIATOREN
RADIATORNR.
In
IMJ
]
-92.79 -65.59
[%] -56.760
-40.r2L
uir
IMJ
92.80 6s.68
]
[%
56 .7 63
40.t11
] van QOPI^ITOT
si nr u lctie !{
rl rgur !(ìg
¿
7+ LL
20 lü 16 1+ 12 10 B
6
4
0 e
0
komer-Z stotus ket
kqmer_1
-
stotus
-
wp
-
komer-J
-
sinr
u
lctie
configurotîe
ret,eutlemp
-
t. ^l ^+-!,.^ 5tU LUS KÚL
2
COP
-
si rrr ir ictie configurotie
2
70
60
50
40
30
20
10
0 7
"+
7.8
8"?
retourternp ..r^r.,-.
l. -!
-
-
9+
8.6
OoiìVoerterrrP. stcttus lvp
sirrr u lctie configurotie
añ
2
Ãn
50
40
3D
20
10
0
16
1
6.+
17.?
retourtetnp
-
L.^+ -+-1, _, ßcL 5L(-ttu5
-
17.5
OOIìVùertemP. stctus wp
-
oe
RUN
MEERKAT4ER -
julí
13
in 3 lagen t.b.v. proj ect
Installatie - invoer IIP- ins tallatíe project 25300, dd, L4/7/94
RESULTATEN GEHELE SIMUI-ATIE
I,IARMTESTROMEN KETELNR
IMJ
: QI^iATERIMIN QITATERITOT QI,IATER2TOr QSTOT QKETELTOT MNTOT QIüATER1PLUS
]
20.8B 0.61 -7 .77 -1.1r Il .59 4.30 16.35 174.
lv"l 100.000 3.185 - 8 .493 -s.301 84.262 20.584 78.326
00
6 .O3V
I^IARMTESTROMEN I^IARI4TEPOMPNR 1 lv" l
127
.OO
I,üARIITES TROMEN IIARMTEOPI,JEKKERS
I^IARIITE0PI,üEKKER
KETEL
IüARMTEPOMP TOTAAL
1
I
2)
1994
Doorzonwoning
QcASTor
INSTALIÁ.TTE - MODEL
(referentiedag 365, confíguratLe
EMULATIE
25.222
voor
doorzonwoníng
, dd /1 /94 in 3 lagen t.b.v. 25300
7
.
I^IARMTEVERL]ES LEID]NGEN
LEIDINGNR.
IMJ ]
0.59 0.L2 0.44 0.42 0 .40
1 2 3
4 5
l
6
0 .40 0 .43
8
1.04
[%
] van
QOPI^ITOT
0.3s6 0.073 o.268 0.258 o.246 0.246 0.260 0.635
I^TARMTESTROMEN RADIATOREN
RADIATORNR.
In
IMJ ]
-93.23 -65.85
[%
] uir
-56.79I -40.116
IMJ
93.26 65.96
]
[%
s6.811 40.r82
] van
QOPi^ITOT
retourtemp.
stotus
-
-
wp
---..t-t:_ EII¡UIULIE cônfigurctîe
setpoint
retourtemp.
stotus
-
-
-
oonvoertemp. stûtLrs l(et
wp
-
e rrru
lctie
configurotie
15
16.+
s€tpoint
?
',l
6.8
7.?
2
17.6
retourtemp.
stotus
-
2
-
-
18
18.4
oonvoertemp.
stûtus ket
tvp
-
-
RUN MEERKAMER- INSTALI.ATIE -MODEL
SIMULATIE
(referentríedag 365, configuratie
13 juli
Versie Gebouwinvoer
3)
1994
Doorzonwoning in 3 lagen t.b.v. project 25300, dd 7/7/94.
Installatie-invoer I,{P-installatie conf .3 voor doorzonwoning ín 3 lagen t.b.v.
proj ect
25300
RESULTATEN GEHELE SIMUIÁ.TIE
I^iARMT
ES
TROIIEN I^IARMTEPOMPNR l'/") ] 86 100.000 r2L.37 3r2.292 0.00 0.000 L60 .23 4r2.292 768.00 26 .656 IMJ
38
I,üARMTE
S
.
TROIIEN I^IARMTEOPI,IIEKKERS
I,üARMTEOPIIEKKER
IùAR}.{TEPOMP 1 TOTAAL I^iARMTE
S
TROMEN BUFFERVATNR [%
8
] van QOPI^7T07
.409
-5.962 4.699 I^IARMTEVERLIES LEIDINGEN
LEIDINGNR.
IMJ]
1 2 3
o.25 0.83 0 .41
7
0. 39 0. 3s 0 .41 0 .81
8
o.23
4 5 6
[%
] van QOPi^7TOT
0.155 0 .51s 0.2s8 0.245 0.2L7 0.253 0.506 0.143
I¡IARMTESTROMEN RADIATOREN
RADIATORNR.
[%] uir -s7.308 -40 . 391
tMJl 91. B0 64.19
[%
s7 .289
40.432
] van
QOPI^ITOT
sir¡ u lctie ¡¡nfinr
rralîp a
7n
6u
5D
40
3D
20
10
0
R?
-
n.6
oonvoertemp. st.rtus vat
, , r.-+ i.-. -i ðtt ^I ¡u tu Ltc
¡nnfinr rrnÌie 3 7D
6n
5D
40
30
20
10
0
16
16.+
retourtelTrp.
-
stotus
-
wp
JlttluluLtE ^;*-,,1,-+i,-
cÐnfiçur,rtîe
.3
?7 2D 1B
16 14
1i 1ü û E
4 I
0
I
t-J
kamer-2
komer-1
-
stotus
-
16
wp
-
^t-¿,,^
komer-3 .,-t
, r,-+;.-. -ì Jtt *-, I tu tu Llç
.ñhfîñr rrñiÎê I
retourternp.
-
stotus
-
wp
?r)
_
cnP
RUN MEERKAMER- INSTALI,ATIE -MODEL
(referentiedag 365, eonfiguratie
EMULATIE
13 juli
Versie Gebouwinvoer fnstallatie- inwoer project 25300
1994
Doorzonwoníng I,rIP-
3)
in 3 lagen t.b.v. project 25300, dd 7/7/94.
installatie conf . 3 voor doorzonwoning in 3 lagen t.b .v.
RESULTATEN GEHELE SIMULATIE
I^IARIITEPOMPNR
\^IARNITESTROMEN IüARMTESTROOI,I
lMr
1
I
lv")
QCT0T
l-60.2L
AANTOT
791.00 27.65I
I^TARMTESTROMEN I^IARMTEOPIJEKKERS I^TARMTE0PIIEKKER
[%
] van
I^iARMTEPOMP 1
100.000
TOTAAL
100. 000
I^TART{TESTROMEN BUFFERVATNR
QOPI^}TOT
1
van
QOPI{TOT
I¡]ARMTEVERLIES LE]DINGEN
LEIDINGNR.
I
5 6
0
2 3
4
l 8
[%] van
tMJ]
o.25 0.84 0.43 0.41 0.34 .40 0. B0
0.23
QOPIdTOT
0.158 0.521 o.267 0.256
0.2L4 0.248 0
.491
0.141
I^IARMTESTROMEN RADIATOREN
RADIATORNR.
[7"] uir .115 -40.106
-sl
[MJ]
92.s8 65.31
[%
57 .7 88 40 .7 68
] van QOPI^ITOT
ernulctie confîgurotie 3 7t)
6Q
50
40
3D
20
10
0
7
7,4
setpoÎnt
7,A
8,6
B-?
I
retourtemP.
-
-
st,:tus
-
9,4
98
oonvoertemp.
stotus vût
wp
-
-
erflu lütie confîEr-rrotîe J 7t)
6E
50
4n
30
20
10
0
16
16,+
setpoint
ù
16,8
17,?
17.6
retourtemp.
stotus
-
-
18
'l
8,4
Oonvoertemp.
status vot
wp
-
-
tõ
È1
emulûtie .ñnfinr rrñlîê f
2t) 1B
to 14 12
'lû Þ
E
+ 2 0
I
Ð
komer-
-
-
stotus
kome(-2
1
wp
-
-t^+..Þ(UIUÞ
komer-3 ,,*t VU(
_
-
cQP
er¡ulctie confîgr-rrotie 3
1? setpoint
o
1E'
retourtemp.
stotus
-
-
Oonvoertemp.
stctus vat
wp
-
-
t I
I
RUN MEERKAI,IER- INSTALI¿,TIE -MODEL
SIMUI^A,TIE
(referentiedag 365, configuratie 4)
L3 juLi
Versie
L994
Doorzonwoning ín 3 lagen t.b.v. project 25300, dd 7/7/94.
Gebouwínvoer
Installatie- invoer I¡IP- installatie project 25300, dd, I4/7/94
voor doorzonwoning in 3 lagen t.b.v.
RESULTATEN GEHELE SIMUI.A,TIE
I,üARMTESTROMEN
KETELNR
I^TARMTESTRO0M
QGASTOT
QI,IATERIPLUS
1
lv"l
IMJ ]
:
QI^IATERl¡{rN Q\^TATERIT0T QI,üATER2T0T QSTOT
QKETELTOT AANTOT
2.40 0.06 -4.69 -0.63
100 .000
2.s55 -28.933 -26.378
2.O0
83.49,3
r.99 1.33
82.883 55.429
00
0. 555
1_6 .
1
IIARMTESTROMEN I^IARMTEPOMPNR
lr"l IMJ I 4r.98 100.000 130. s6 310.9B9 0.00 0.000 Lt2.s4 4L0.989 828.00 28.738 IIAR},ITE
S
TROMEN IIARMTEOPI{EKKERS
[%] van 0.76s
IíARMTEOPI^IEKKER [MJ]
KETEL
I^IARI,ITEPOMP
TOTAAL
r 1
1.33 L12.54 L73.87
99
.235
100.000
IIARMTESTROMEN BUFFERVATNR 1
QOPI^ITOT
-l
sinr u latie configr-rralîe 4
7.8
7.+
retsurter.rp
-
convoertemp wp
Wp
stotus
8,6
wp
-
-
^l-+.,* Þ(u(uÞ
T buffervot
t, ^t Kvt
stcltr-ts vcrt
-
sinr
u
latie
ccnfigurotie
16,4
16,8
retourtemp wp
stctus
ù
-
1f ,
-
4
17,6
14.+
oonvoertemp wp wp
-
buffervot
status ket
-
stotrs vot
-
1B,B
sini i; lctie rnnfinr rrnlic
4
ll
2A
18 16 14 12 ,ïU
Õ
6
+ ? 0 D
16
kqrner-1
stotus
-
-
ko¡'ne(-2
wp
-
-
komer-J
stûtus ket
-
si r-¡ u
stalt-ts vot
-
lctie
configr-trctie 4
I retourternp.
-
ù
oonvoertemp. wp
!t'p
stotus
-
buffervot
status ket
-
stcltr-rs
-
vct
RUN MEERKAMER- INSTALI,ATIE -MODEL
(referentiedag 365, configuratie 4)
EMUIATIE
13
Gebouwinvoer
juri
1994
in 3 lagen L.b.v. project 25300, dd 7/1/94.
Doorzonruoning
Installatie - invoer I^IP- installatie project 25300, d.d I4/7/94
voor doorzonwoning in 3 lagen t.b.v.
RESULTATEN GEHELE STMUI^A.TIE
I^lARI4TE
S
TROMEN KETELNR
I^IARMTESTROOM
QGASTOT
QI^IATERIPLUS QI^ÌATER1MIN
Q!üATERITOT QI^TATER2TOT
IMJ
: : :
lï.1
]
2.L0 0.18 -0. 81 -0.63 L.7s
QSTOT
l-97
QKETELTOT
1.09
100.000 8.662 -38.469 -29.807 83.524 94.045 5L.792
14.00
AANTOT
0 1
I^IARMTESTROMEN I^IARMTEPOMPNR
I^IARMTESTROOM
tMJ
.486
I
l%l
769.29
842.O0
29
.2r2
IIARI4TESTROMEN I^IARMTEOPI^IEKKERS
I^IARI4TEOPi^TEKKER IMJ ] 1.09 KETEL 1 L69.29 I^IARMTEPOMP 1
van
QOPI,üTOT
van
QOPtrdTOT
TOTAAL I^IARI{TES TROMEN BUFFERVATNR
hTARMTEVERLTES LEIDINGEN
eilru lütie configufôtiâ 4 ?? 2t) tö 16
14 '12 -i
rl
6 +
0 t)
16
korner-'l stotus
-
-
rvp
-
-
komer-z stotlls ket
komer-J
-
stot¡-ts vot
-
,-*-,,t.-+;.-
EIIIU¡ULIC
configurotîe 4
t7
ret0urt€mp.
-
-
oonvoertemp. wp
h'p
stotus
-
buffervot
status ket
-
stotr-ls vclt
-
er-¡u lctie confîgurotie 4
-
retoudemp, irp stotus
oonvoertemp. wp wp
-
-
buffen¡ot
stotus ket
st,rtr-ts vctt
,-,-, , t-+ì^
EIIIU¡\ILIC
configurctie 4
_1
retsurtemp,
-
-
oonvoertemp. wp
rir'p
stotus
wp
T buffervct
^¡-+,,^ t,^t Þ(u(uD Kv(
-
8.4
stotus vot
-
-
1RF
Emulatorprdefstand ztoor wawntepomþen Fase 3 - tÊaens eindrappon -
Biilage5 Documentatiebladmeetopstelling luchtverwannin
94-36s/1
1
2325 25300
gs c omponenten
hoofdgroep maatschappel ijke tech nolog ie meetopstel ng uchtverwarm Ii
I
i
n
gscom ponenten
documentatieblad 443 Met deze meetopstelling is het mogelijk om zowel direct- als indirectgestookte luchtverwarmers te kunnen beproeven onder vollasten deellastcondities.
lnleiding MT-TNO te Apeldoorn beschikt over een
meetopstelling om luchtverwarmingscomponenten te onderzoeken. Deze meetopstelling is bedoeld om onder praktijkcondities componenten van luchtverwarmingsinstallaties apart of in hun onderlinge samenhang door te meten.
Beschrijving van de meetopstelling ln figuur 1 is de meetopstelling schematisch weergegeven. De lucht, waarmee de meetopstelling wordt gevoed, kan worden geconditioneerd van +25"C tot -10 'C bij een maximale luchthoeveelheid van 1000 m3/h. De geconditioneerde lucht kan in deelstromen naar de opstelling worden geleid waarbij de som van deze hoeveelheden maximaal 1000 m3/h kan bedragen. Een keuze van de instelmogelijkheden kan met behulp van de onderstaande gegevens worden gemaakt: - een deelstroom met buitenluchtcondities tot 1000 m3/h, min. - 1 0 "c - een deelstroom met recirculatiecondities : tot 1000 m3/h, max.+25"C, RV 95% - een deelstroom met afzuigcondities : tot 4OO m3/h, max.+25'C, RV 95%. Tevens is het mogelijk om warmte uit de rookgassen van een CV-ketelterug te winnen al dan niet in combinatie met afzuiglucht. Van alle in- en uitgaande luchtstromen van de te beproeven componenten worden de hoeveelheden en toestandsgrootheden (tem peratu u r en relatieve vochtigheid)continu gemeten en opgeslagen op magneetband voor latere verwerking. :
Toepassingsmogelijkheden van de meetopstelling De meetopstelling is geschikt om de volgende onderzoeken uit te voeren: - Capaciteitsbepaling Van diverse componenten, zoals ventilatorsecties, warmtewisselaars, direct- of indirectgestookte luchtverwarmers, kunnen de capaciteiten worden bepaald zoals luchthoeveelheden en warmtehoeveelheden. - Rendementsbepaling Van diverse componenten zoals warmtewisselaars en warmte-opwektoestellen kunnen
501000 m3/h 1
Luchtverwarmrngs unit
504oo m3/h 1
150-1000 m3/h
-10tot +25"C
150-1000 m3/h
-
10
tot +25 'C
lucht
** --
rookgas warm water aardgas
Fig.
1
Iu
- Schematische voorstelling meetopstelling
chtve rwarm
in
g sc om p o n e nte
n
rendementen worden bepaald. Hierbij kunnen de componenten apart of in samenhang met elkaar worden beschouwd, zoals bij warmteterugwinning uit rookgassen.
-
Sysfeemonderzoek
Het is mogelijk om voor een geheel luchtverwarmingssysteem (al of niet geplaatst in één kast) capaciteiten en rendementen te bepalen. Hierbij kan tevens de relatie tussen de diverse
componenten worden onderzocht. Ontwikkelingsonderzoek Met behulp van de meetopstelling en de knowhow op het gebied van warmtetechniek, regeltechniek en stromingstechniek is het mogelijk om onderzoeken uit te voeren die tot doel hebben componenten of systemen te verbeteren c.q. te ontwikkelen.
-
ln principe kunnen bovenstaande
werkzaamheden volledig door TNO worden uitgevoerd. Het ligt echtertevens in de bedoeling om de faciliteiten beschikbaar te stellen op huurbasis, waarbij het onderzoek dan niet onder verantwoordelijkheid van TNO plaatsvindt. Voor nadere inlichtingen: Hoofdgroep Maatschappelijke Technologie Afdeling Warmte- en Koudetechniek Postbus 342 7300 AH Apeldoorn Tel.055 -77 3344 lr. F.M. van Bergen
TNO-rapport
Emulatotproefstand aoor w aryntepornþen Fase 3 - teaens e'indraþþon -
Biilage
94-365t1't2325-25300
6
Documentatieblad klirnaat op rnaat (duo-klimaatcellen)
Klimaat op maat
Hoof d groep Maatschappelijke TechnologieTNO
Nederlandse organisatie voor toegepast
natuurwetenschappelijk onderzoek Documentatieblad 23
Het beproeven van produkten onder bijzondere klimaatomstandigheden stuit vaak op het probleem dat het heersende klimaat anders is dan het gewenste. Men kan dat oplossen door te wachten tot wens en werkelijkheid met elkaar overeenstemmen, of men voert de beproeving uit op die plaats op aarde waar wel het gewenste klimaat heerst. Praktischer is het om het produkt te beproeven in de unieke duo-klimaatcellen van rNo in Apeldoorn.
Ook kunnen via de tussenwand produkten aan klimaatschokken worden onderworpen.
Combinatie van cellen De op zich al forse klimaatcellen (voor specificaties zieblz. z) kunnen door verwijdering van de tussenwand vergroot worden, zodat er zeer grote voorwerpen in onderzocht kunnen worden. Beide cellen worden dan op dezelfde gewenste conditie ingesteld, Stationaire en variërende condities
rù(/il
men een produkt aan twee klimaten tegelijkertif d blootstellen, bijvoorbeeld een gevelelement, dan is de kans gering dat de gewenste combinatie van klimaten daadwerkeliik optreedt op het juiste moment. Ook in dit geval bieden de duo-klimaatcellen van rNo-Apeldoorn een passende oplossing.
De duo-klimaatcellen, waarover wij hier spreken, bestaan uit twee gecombineerde hoogwaardige klimaatcellen, die zowel afzonderlijk als
gezamenlijk kunnen worden gebruikt. In deze cellen kunnen vrijwel alle op aarde voorkomende klimaatsituaties worden nagebootst. Dit kan standaard voor wat temperatuur en luchtvochtigheid betreft, terwijl in incidentele gevallen wind) zon en bevochtiging mogelijk zif n.
Combinatie van klimaten De klimaatcellen zijn onderling verbonden door een demontabele tussenwand. Door in de afzonderlijke cellen verschillende condities te realiseren kan een op de plaats van de tussenwand opgesteld testobject tegelijkertif d aan twee klimaatsoorten worden blootgesteld.
In beide cellen kan met stationaire maar ook met variërende condities volgens elk gewenst patroon worden gewerkt, mits binnen de specificaties van de cellen.
Gebruik van de duo-klimaatcellen Voor het gebruik van de duo-klimaatcellen staan in principe twee wegen open. r. U kunt de cellen huren op basis van een dagtarief. Dan geven wij slechts beperkte instructies voor het instellen van het klimaat. z. U kunt ons opdracht geven voor een
beproeving in de cellen. Vij stellen daartoe dan een voorstel op met een beschrijving van de door ons uit te voeren werkzaamheden. Deze omvatten dan bijvoorbeeld ook het uitvoeren van metingen aan het te beproeven object. In de praktijk wordt altijd een voor de opdrachtgever passende vorm gevonden.
In beide gevallen staat een groot arsenaal
aan
meetinstrumenten en apparatuur voor de verwerking van meetgegevens te uwer beschikking. U kunt zelfbepalen in hoeverre u daarvan gebruik wilt maken.
'¡
|
ì
t
I
I
I
---
]
-\
1 toegangspaneel met deur
2
verwijderbaar tussenschot
3 4
buitendeur ¡uchtbehandeling en isolatie
-
Voorbeelden van onderzoek in de klimaatcellen Mocht u nadere inlichtingen wensen) neemt Onderzoek naar de werking van elektronische dan contact op met de Hoofdgroep apparatuur bii bepaalde luchtvochtigheid en Maatschappeii;ke Technotogi. rNb temperatuur Afdeling \ùøarmte- en Koudetechniek Onderzoek naar de bedrijfszekerheid van Postbus 342 afsluiters bij lage temperatuur en wind 73oo AH Apeldoorn Onderzoek naar de ijsafzetting op ramen en Telefax o55 - 41 98 37 gevelpanelen Telefoon o55 - 49 31 8r of49 38 oo Lasproeven bij tropische condities Testen van de duurzaamheid van kunststof constructies bij wisselende klimaten.
Specificaties Afmetingen per cel
binnenafmetingen
lengte 6,65 m
toegangspaneel
toegangsdeur uitneembare tussenwand vloerbelasting luchtstroming verticaal
temperatuurbereik dauwpuntsbereik grenzen n.v.-bereik voelbare belasting latente belasting
temperatuurhomogeniteit temperatuurstabiliteit temperatuurstabiliteit max. temp.verandering max. dauwpuntsverandering
breedte 3,5om rr99 m orTom rr99m
hoogte
2;om 2,45m rr6om r,99m
3oo kg per vierkante meter
( orz m/sec * orr m/sec -4o tot * 5o'Celsius -2o tot *49'Celsius 20 tot 95% R.v. z k\Ø van-35 tot +50 5
kV
5
K/h K/h
van +5 tot +5o'
z5o gr waterlh bij o tot zoo celtemperatuur 5oo gr water/h bij zo tot 5oo celtemperatuur ( o,25 K bij voelbare belasting o krV < +o,25 K bij voelbare belasting z kW < + r,o K bij voelbare belasting 5 k\í 5
u
tnrormatie over werkgebieden
vanTNo
UÎ"-ff:#i:il",r, 262BVK Detft
rel.015 - 6s 6e 6e Februari leeo
TNO-rapport
Emulatorproefstand ooor warmteþomþen Fase 3 - teaens eindrappon -
BiilageT Inventarisatielucht/luchtwarmtepornpen
94-365t1't2325,25300
Bíj lage
7
Globale inventarisatÍe van lucht/. Typ"
$/armtepompen.
Vermogen Vermogen Debiet
Verd.
Cond.
lkr^rl [kr^r]
Aermec Aermec Aermec Aermec Aermec
ASH 3 ASH 5 ASH 7 ASH 10 ASH 15
Aermec Aermec Aermec Aermec Aermec Aermec
ANH 2 ANH 3 ANH 5 ANH 7 ANH 10 ANH 15
18.6 24.95 36.3
Aermec Aermec Aermec Aermec Aermec
CRH 3 CRH 5 CRH 7 CRH 10 CRH 15
8.25 13.1 ]-9.4 27 .2 34.2
Metro thermisk 2412 Metro therrnisk 2002 Metro therrnisk 2003 Metro therrnisk 2103
9 .07 14.71 24 .65 31. 9 40.2 6
7.9
13.l
MV MV MV MV
10.25 I7.15 25.5 33.2 41
3500 6000 8600 12000 16000
7.2 9.4 L6.65 20.95 29 .2 38.3s
2740 3300
7400 8800 14600 17300
9 .L L5.l 2L 28.t 3t
3s00 6000 8600 12000 16000
0.6s
200
32s
1 1
325 325
1.3s
Sanímaster SM2 Sanimaster SM3
Nilan Nilan Nilan Nilan Nilan Nilan
VPL VPL VPL VPL VPL VPL VPL
Nilan Nilan Nilan Nilan Nilan
VP VP VP VP VP
Ní1an
15 25 30 35
45 55 65 1B
1000 1000
0.6 1.1
2.5 3.8
24
350 700 1800 4000 4000 6500
26
6s00
1.8
400 2800 2800 5000 5000
7
9
13 15 2L 22
1B
0.54
L]
45
5
55 15
7.2 9.6
B5
11
Nilan vPC L6O/40 Nilan VPC 160/55 Nilan Nilan
VGU 250 VGU 300
Verd. lrû"3/hl
7.2
800 2800
L.2
480
5
0.34
L.l
2
4s0
Vermogen Vermogen Debiet
Type
Stiebeleltron Stiebeleltron Stiebeleltron Stiebeleltron Stiebeleltron Stiebeleltron S tiebe leltron Stiebeleltron
LlüZ 20oR/LWZ
I'IPL
10K 15K
200L
Verd. [kI{ ]
Cond. [kl^r]
.46
2.4 7.6
0
I.{PL
20K
L2 L6
I,üPL
30K
25.5
I¡II¡/K
300 c
ItIt¡iK
3OO
I¡I[¡]S
18c
I¡7PL
HC
I.2 r.2 L.2
Verd. [rn^ 3/h ] 200 1B00 3 100 3 100 6
s00 550 550
550
TNO-rapport
Emulatorproefstand aoor r.t) armteþomþen Fase 3 - teaens eindrapport -
Biilage
94-365i
1 1
2325-25300
8
Offerte lucht-unit
9t f os,b",,j
N. R. TNO
- Afdeling
Koeling
Griendstraat 13 2921 LA Krimpen ard lJssel Postbus 193 2920 AD Krimpen a/d lJssel Telefoon 01807 - 1S25S
bv _
I
Illå'îï?llä;i*'
)
:'
,2
"
WKT
l.
Bank; SNS bank Amersfoorr
K .../ìK
rek.nr. 85.06.18.924 sNS bank Amersroort 717o2o
Laan van Westenhenk 501 7334 DT APELDOORN
,ÆAö7'
t.a.v. de heer Traversari
.
:iro
,'^ onz6 oí.:' rp-N/li:'i.: : .: r: n á70 t¡sseT
Betreft: klimaat unit ons ref.nr.:
-2OoC
+
40oC
940]-39
,J,iv
.
::. ,lJ3;5 - ,æ1,3c
Geachte heer Traversari,
---r" '
,:
Naar aanleiding van uw telefonische-ããnvFa@tæmee het genoegen u vrijblijvend het volgende aan te bieden:
1 st. Klinaat unit van -20oC tot
excl. klinaatruimte en l-uchtkanaLen volgens bijgaande specificatie. +40oC
Totaalprijs hiervoor bedraagt f 174.900,-:6-8weken. : franco Apeldoorn. : in overleg. Geldigheidsduur offerte : tot 60 dagen na offertedatum. De qenoemde prijzen zí1n : netto en exclusief B.T.W. Levertijd Levering Betaling
Garanti-e:
Volledig kosteloos herstel c.q. vervanqing gedurende één jaar na in bedrijf ste1ling, op aLle onderdelen welke een defect vertonen en/of fabricage welke niet deskundig is uitgevoerd. Niet onder deze garantie vallen schade door onoordeelkundig gebruik en/of fouten door derden. Verbruiksartikelen vaLlen niet onder deze garantiebepalingen.
B.T.W.
nr.: NL 006181624802
Handelsregrster Rotterdam nr. 136233 Leveringsvoonvaarden: Vastgesteld door de N.V K.L.,
BEHOREND TOT
DE NIEUWBURGGROEP
gedeponeerd bi.j de Arrondissementsrechtbank te 's-Gravenhage op 22-01-1973 en sindsdien enige malen gewijzigd.
Bladnr. Aan Van
Nieuwburggroep
Lever inqsvoorwaarden
-2-, d.d. 17-O3-t94 TNo afdeling WKT N.R. Koelinq bv
:
Vastgesteld door de N.V.K.L.; gedeponeerd bij de Arrondissementsbank te sr-Gravenhage op 22-Ol-L973 en sindsdien enige malen gewij ziqd.
Niet tot onze leverinq en/of werkzaamheden behoren: * Alle werkzaamheden en/of leveri-ngen, welke niet in specificatie zi)n genoemd. * Bouwkundige werkzaamheden welke niet zi)n genoernd. * Alle E-voedingen. * HorizontaaL en/of verticaal transport.
onze
In heÈ vertrouwen u hiermee een passende aanbieding te gedaan, verblijven wij, tend, u:R. ',,
iKr
Specificatie NVKL voorwaarden
a-/i
l
hebben
Srlozé,6c9 Bladnr.: -3-t d.d. L7-O3-194 : TNO - afdeling IrfKT : N.R. Koeling bv
Aan Van
Nieuw
SPECIFICATIE
Een klinaat unit geschikt voor een temperatuur tussen -2OoC en *40oC en een luchthoeveelheid van 10.000 mt/h met een temperatuur nauwkeurigheid van + 1oC en R.V. van max. + en -10å.
: Mycom :6K z 4L kvr bij -27oC / : 1-450 p/m : 18,8 kW : 3 x 100-66-33?
1 Compressor, fabr. Type
Koelcapaciteit Toerental Opgenomen vermogen
Capaciteitsstappen
Electromotor, fabr.
Rotor
Type Vermogen
2OO LK
Uitvoering
3x380V-50H2-IP54
Condensor, fabr.
Helpnan
Type
HTC-07 6-1-24 ]-54 kW bij 15 AT
3
Capaciteit Aantal ventilatoren Verdampers, fabr. AfrnetingêD, BxH,
: Recupair elk : 1400 x L100
Luchthoeveelheid Totale druk Opgenornen vermogen
Motor vermogen 1
kfrf
4
Ventilatoren
Luchtbehande
0
: 10.OOO n3/h : 450 PÀ z 2,8 kI{ :4kW
ingskast, bestaande uit:
KoeIcelpaneI
: 120 mrn dik
Temperatuur regeling
: via P.L.C.
+43oC
Bladnr.: -4-, d.d. L7-O3-'94 Aan : TNO - afdeling WKT Van : N.R. Koeling bv
Nieuw
1 Schakelkast, bestaande uit:
- Motorstarters 1 Compressor starters oy 4 Condensor ventilatoren 2 Verdamper ventilatoren 1 Luchtklep - Overige starters t.b.v.: - naverv/arming - ontdooiverwarming (in afvoerpijp) - Deurverwarming overige
2 Trafors - Gestabiliseerde voeding - Hoofdschakelaar - Bedrijfsignalerings lampen Storingssignalerings lampen - Lampentester Instelbare potentiometer t.b.v. de temp.regeling fnterface module t.b.v. inschakelrelais vanuit P.L.C. - Communicatiepoort (RS 232) t.b.v. PC aansluiting.
P.L.c. bestaande uit: 36 digitale ingangen 24 digitale uitgangen 4 analoge ingangen 2 analoge uitgangen
AIIe motorstarters zí)n uitgevoerd met een thermische overstroom beveiliging.
Bladnr.: -5-, d.d. L7-O3-t94 Aan : TNO - afdeling WKT Van : N.R. Koeling bv
Nieuw
Verdere leveriag:
2 Expansieventielen 4 Magneetkleppen 1 Zuigdrukregelaar (elektronisch) l- Mypro processor incl. drukopnemer 2 Heetgas ontdooisystemen Bovengenoemde componenten
zijn op een frame
samengebouwd.
L
DESCRIPTION OF MODIFICATION
DRAWI] BY: R V.HERPEN
9'lotlot
I t I
TTB
KOELTECTTNIEK
HB KOELTECHNIEK ENGINEERING BV Van den Broekeweg 16 I ndustrieterreln Noord,
EwGEVEEISM BI¡
-
A'.MELO AOT.I,ANI'
Turfkade West A 7602 PH Almelo/Holland Telefoon 05490-65066 felex 44505
I
Telefax 05490-60666
I
nto
I
Postbus
T.a.v. dhr. R. Traversari 73OO
/
Almelo Nr.59.44.44.047 Postbank Nr. 13.43.77 6 K.v.K. Enschede Nr. 44.515
ABN-AMRO
342
A¡¡
APELDOORN
.
_-ì
?
\'/
u i,v ü
I I
I
Uw ref.:
0nze ref.
R¡{/ rH
Almelo.
27-OL-r994
94.O]-2
I
Geachte heer Traversari,
I
Hierbij is het ons een genoegen u onze offerÈe te doen toekomen voor de levering van een bedrijfskrare luchtbehandelingskast, welke 10.000 m3 /h lucht koert tot -2o"c naverwarmend. en tensl_otte
I
bevochÈigd. Onze
I I
otterxe is als volgt opgebouwd :
A) Prijs B) Algemene omschrijving C) Technische gegevens D) Voorwaarden en condit,ies A) Prijs Budget prijs voor deze als Skid gebouwde installatie inclusief schakelkast en regelapparatuurf documentatie bedraagt Genoemde
B)
priis is excl.
A.Igea'ene omsclzrijving
.
000,
--
B.T.W.
Ll23 5 -
De unit wordt als een compleet ' opgebouwde 3*¿¿:Í:gelerrerd, ldat wil zeggeîdatdebenodigdekoe1machine._a1ffinc].usief regelapparatuur op de unit zijn gemonteerd. De kast bestaat in luchtrichting uit de volgende onderdelen
:
1) Koelersectie met twee parallel opgestelde direct verdampers. Aan beide zijden van de koelblokken zLjn contra roterende klepregisters aangebracht. De koelsegrmenten zljn voorzien van verwarming om aanvriezing te voorkomen. s hl/¿Çlp/.t1 Op alle overcenkomsten, gesloten met HB Koeltechniek En4neeing BV zijn van toepass¡ng onze algemene veùooù, tetrenngs- en betalingsvootwaarden. op at on¿€-oÚÊcht"!-r!! *!_:f,p:::!F_2i::-"t8:,!?!:_yr:":!:!.!y:!:l.ynlclten van te:êrtr¡(ren aan en hêt
ltir,ffljj/.
ywylr1ø"I
KOELTECENTEK ENGTNEETTTNG
BV
AT.MELO EOI'I.AND
-
ofterte van 27-01-1994 Pagina 2 van 4
2l Ventilatorsectie
TNO
Apeldoorn
met centrifugaal
fan met voorover
gebogen
schoepen.
3) Tyristor gestuurde 40 k9l elektrisch verwarmingselement. 4') Stoom.bevochtigingssectie met stoomverdeelpijp. 5) Uitbtaassectie met handínstel-bare contra roterende kleppen voor luchtverdeling over proces en retour luchtstroom. De kast is opgebouwd uit dubbelwandige panelen met deuren waar nodig.
plaatmateriaal en onderslag frame zijn uit gegalvaniseerd materiaal
gemaakt.
De koelmachine en schakelkast kunnen direct aan de luchtbehandelings-
kaEt gemonteerd worden of wanneer een stationaire geprefereerd wordt oP afstand. C) Teclnische
opstelling
qegevens
Luchtbehande I inqskast
Kleppenregister afmetingen Klep waarde
: 10OO x 980 (4x) : 10 Pa.
Heater capaciteit
: 40
Medium Luchtwaarde Koelercapaciteit Afmetingen Materiaal Medium remperaruur in Temperatuur uit
Luchthraarde
kf{
(
schakelaar : 380 V
stoombeveiligings-
)
: 40 Pa.
: 50 k!{ :1050x1080 : Cu/Pa z F.22 (-30"c)
; ::;:"
J
aT n k
: (9+20) z2=
150Pa.
I ã
I I
KOELTECENTEK ENGTNEEßING BV AT.NíELO. AOLI.ANI)
-
Otferte van 27-01-1994 Pagina 3 van 4
TNO
Apeldoorn
I I
Ventilator capaciteit Type P dyn.
I
P ext.
I
Omwentelingen waaier Motor Spanning/1
P. totaal
I
I
dBA
25Q Hz
ComDressor Type
Koelmíddel capaciteit
I I I
Opgenomen vermogen
Motor stroom c. o. P. Tussendruk
atuur Zuiggas temperatuur Condensor temperatuur Verdamp ingstemper
¡ 10.000 m3/h :8400 :71 Pa. : 500 Pa. z 77]- Pa. : 1050 :4-180 :380v :83
z S66J-32,2, twee traps z 40,81 kW z 22,33 k!{ : 39r3 A : 1r90 z 4,75 Bar ¡
-3Ooc
¿ -2"c
:
3Ooc
I Condensor I
TyPe
Condensor Èemperatuur Water inlaat temperatuur Water uiÈlaat temperatuur Condensor capaciteit Volume stroom
Drukverlies
tK372H/2Paß z 28"c ¿ 12"c z 2I,8oc : 64 kfù : 5r64 mr/h t O,22 Bar
D) Voonaarden en cond,iXies Betalinq
: binnen 30 dagen na Ìevering c.q. factuurdatum
Levertiid
: nader overeen te
komen
TTB
KOELTECENTEK ENGINEERING BV
-
AT,MELO
EOI.I,ANI'
Otterte van 27-01-1994
Pagina 4 van
TNO
Apeldoorn
4
Alle werkzaamheden en diensten, werke niet nadrukkelijk in aanbieding zt-1n genoemd, zijn ook niet bij de prijs inbegrLpen.
deze
op al onze aanbiedingen en op alle overeenkomsten door ons aan te gaan en aangegaan, zLjn onze algemene verkoop-, Leverings- en Betaringsvoorwaarden van toepassing, zoaLs gedeponeerd ter griffie van de Arrondissementsrechtbank te Almelo onder nurnmer 2r/:-].s/:jgg2. op urir verzoek zenden r^ri j u een af sehrift van deze voorwaarden kosteloos toe. wij vertrouwen u hiermede een passende aanbieding te hebben gemaakt en zien met belangstelling uw reactie tegemoet. HoogachÈend, HB KOELTECHNTEK ENGINEERING
R. l.luys sales engineer
,
;fu,jút&riE:
¿,ù;fr/ a*'. *(
fl¡;È-.\¡4óË.;:il'û.â,
:;,S;5---
-\.'.â,¡ùt',;1.. . r+,lai.àt¡&
