NEN
5128: overzicht van rendementen
Uitgebreide aandacht warmtapwatersystemen Door afnemende warmtevraag voor ruimteverwarming, neemt het belang van het opwekkingsrendement voor warmtapwater toe. In de norm voor de bepaling van energieprestatie van woonfuncties en woongebouwen,
NEN
5128, zijn tot nu toe de
collectieve warmtapwatersystemen zeer globaal uitgewerkt. Het ontwerp van de nieuwe versie
NEN
5128 voorziet in een structuur waarbinnen de verschillende
systeemconfiguraties beter worden gewaardeerd. Voor individuele installaties is naast wijzigingen ten aanzien van warmtepompen als nieuwe techniek de warmteterugwinning uit douchewater opgenomen.
Techniek Tekst: Will Scheffer
N
5128 geeft een bepalingsmethode voor de energieprestatiecoëfficiënt (EPC) van een woonfunctie of woongebouw. Onlangs is door het Nederlands Normalisatie-instituut het ontwerp van een nieuwe versie van deze norm ter EN
commentaar gepubliceerd. NEN 5128 is voor het eerst verschenen in 1995. In 1998 en 2001 zijn vervolgens nieuwe versies van dit normblad uitgebracht. De wijzigingen daarin hadden met name te maken met de aansluiting op het Bouwbesluit. Ook zijn daarin vereenvoudigingen aangebracht en bewezen nieuwe technologieën geadopteerd die significant kunnen bijdragen aan verlaging van het energiegebruik.
Primair energiegebruik voor de bereiding van warmtapwater
Qprim:tap:i = waarbij:
Qbeh:tap;bruto;i – Qze;tap;j – QDWTW;tap;j ηopw:tap:i Qbeh:tap;bruto;i = Qbeh:tap;i / ηsys.tap;i
waarin: Qprim:tap:i Qbeh:tap;i ηsys.tap;i Qbeh:tap;bruto;i Qze;tap;j QDWTW;tap;j ηopw:tap:i
i
is het primaire energiegebruik voor warmtapwaterbereiding van installatie i is de netto-warmtebehoefte voor warmtapwaterbereiding voor de woonfunctie of het woongebouw is het systeemrendement voor de warmtapwaterbereiding voor installatie i is de bruto-warmtebehoefte voor warmtapwaterbereiding voor installatie i is de jaarlijkse bijdrage van een zonne-energiesysteem j dat aan installatie i is gekoppeld is de teruggewonnen warmte uit afvoer van douchewater van installatie i is het opwekkingsrendement voor de warmtapwaterbereider van installatie i is het ranggetal van de desbetreffende warmtapwaterinstallatie
70 juni 2003 intech K&S
Klaar voor aanscherping eis In het voorwoord van de ‘groene’ versie van NEN 5128 staat dat de ontwikkelingen in technieken en regelgeving ondertussen voortschrijden. De grenswaarde aan de EPC is inmiddels gezakt naar 1,0. Mogelijk wordt in 2004 de eis nog verder aangescherpt. De ervaringen met de Energieprestatie-norm en met toepassing van nieuwe technieken nemen toe. Er wordt veel geëxperimenteerd met woningen met EPCwaarden die ver onder de huidige grenswaarde liggen. Naar aanleiding daarvan heeft de normsubcommissie 351 074 15 ‘Energieprestatie woningen en woongebouwen’ de bepalingsmethode wederom onder de loep genomen, met als einddoel een versie die recht doet aan de nieuwe ontwikkelingen en inzichten. De verwachting wordt uitgesproken dat de nieuwe versie van de norm ‘klaar’ is voor een mogelijke verdere aanscherping van de eis.
Primair energiegebruik warmtapwater Voor het bepalen van het primair energiegebruik voor de bereiding van warmtapwater noemt NEN 5128 de volgende factoren: de jaarlijkse netto-warmtebehoefte, het systeemrendement voor de warmtapwaterbereiding, het opwekkingsrendement van het warmwatertoestel, en de bijdrage van een zonne-energiesysteem en/of warmteterugwinning uit douchewater. In dit artikel beperken we
ons tot een overzicht van deze factoren op hoofdlijnen. De bruto-warmtebehoefte wordt verkregen door de netto-warmtebehoefte te corrigeren met het systeemrendement voor warmtapwaterbereiding. Het opwekkingsrendement wordt bepaald voor een bepaalde klasse van warmtapwaterpatroon die behoort bij een bepaald warmtapwaterverbruik. Voor individuele warmwatertoestellen wordt het aldus gemeten rendement waar nodig met een correctiefactor teruggerekend naar een rekenwaarde die past bij de bruto-warmtebehoefte voor warmtapwater van de desbetreffende woonfunctie of woongebouw. Na vermindering van de brutowarmtebehoefte met de eventuele bijdrage van een zonne-energiesysteem en/of warmteterugwinning uit douchewater wordt het rendement van de opwekking in rekening gebracht (zie kader).
woning tappunten kw
ww wo
ηopw;tap
gebouw/perceel
woning tappunten
kw
ww-circulatie
ww
wo
ηopw;tap
ηcirc;tap
ηleid;tap
gebouw/perceel
woning tappunten
cv-circulatie
Systeemrendement Collectieve warmtapwatersystemen, waaronder warmtekracht en externe warmtelevering, waren tot nu toe zeer globaal uitgewerkt in NEN 5128. Maar door afnemende warmtevraag voor ruimteverwarming, neemt het belang van het opwekkingsrendement voor warmtapwater toe. Dat geldt ook voor het gewicht van distributie- en systeemverliezen en de (hulp)energie voor pompen. Daarom is een structuur opgezet, waarbinnen de verschillende systeemconfiguraties zijn gewaardeerd door middel van relatief lage forfaitaire waarden, naast formules waarin meer op de werkelijkheid toegespitste gegevens kunnen worden ingevoerd. De commissie beoogt hiermee te bereiken, dat bij de berekening van de energieprestatie het verschil tussen goed en slecht op de situatie afgestemde systeemconfiguraties in voldoende mate naar voren komt. Het systeemrendement voor warmtapwaterbereiding geeft de verhouding op jaarbasis tussen de door de opwekkingsinstallatie aan het systeem afgegeven (bruto)warmte en de aan de tappunten getapte nuttige warmte. Het systeemrendement wordt bepaald door het leidingrendement, het conversierendement, het circulatierendement en het distributierendement. In figuur 1 is schematisch weergegeven welk systemen mogelijk zijn, waar de systeemgrenzen getrokken zijn en hoe diverse rendementen zijn gedefinieerd. Tabel 1 bevat de terminologie van het systeemrendement waarin zijn weergegeven de nieuwe versus oude begrippen.
ηleid;tap
ww
wo
ηopw;tap
externe warmtelevering door derden
ηcirc;tap
kw ηconv;tap afleverset
gebouw/perceel
ηleid;tap
woning tappunten
kw
wd-ww-circulatie
ww-circulatie
wo
ηopw;tap
ww
optioneel ηcirc;tap
ηdistr;tap
externe warmtelevering door derden
ηleid;tap
gebouw/perceel
woning tappunten
wd-cv-circulatie wo
ηopw;tap
ww-circulatie
ww
optioneel ηdistr;tap
ηcirc;tap
kw ηconv;tap afleverset
ηleid;tap
Figuur 1. Schematisch overzicht warmtapwaterbereiding.
Leidingrendement De opwarming van uittapleidingen heeft tot gevolg dat meer energie wordt gebruikt dan voor de handeling aan de mengkraan nodig is. Het materiaal, de aanlegwijze, de middellijn en de lengte van de leiding bepalen dat extra gebruik. Het leidingrendement van de warmtapwaterbereiding wordt door de verhouding tussen de netto- en brutotaphoeveelheid bepaald. Bij de bepaling ervan worden in NEN 5128 uitsluitend de aansluitpunten voor douche of bad in badruimten en boven de aanrechten
beschouwd (zie kader). Voor de bepaling van de bijdrage aan het leidingrendement door de leiding naar badruimte en aanrecht voor installatie i biedt NEN 5128 twee mogelijkheden: a) door gebruik te maken van een uitgebreide tabel met verschillende rendementen voor bepaalde leidingafstanden en bepaalde inwendige middellijnen; b) door gebruik te maken van forfaitaire waarden. Deze rekenwaarden zijn niet veranderd ten opzichte van de vorige versie van NEN 5128. intech K&S juni 2003 71
Conversierendement Met het conversierendement worden de warmteverliezen van een zogenaamde afleverset voor warmtapwaterbereiding in een woning gegeven. Wanneer geen afleverset wordt toegepast geldt een conversierendement gelijk aan 1,0. Bij toepassing
Circulatierendement
van een afleverset voor de warmtapwaterbereiding gelden voor het conversierendement de rekenwaarden als vermeld in tabel 2. In deze tabel refereren HT en LT aan de ontwerptemperaturen van collectieve systemen of externe warmtelevering waarop de afleverset is aangesloten.
De bepalingsmethode voor het circulatierendement voor warmtapwaterbereiding is in de ontwerp nieuwe versie van NEN 5128 niet wezenlijk veranderd. Wel is aan de betreffende paragraaf de opmerking toegevoegd dat eventuele nuttige bijdrage van
Systeemrendement warmtapwaterbereiding Omschrijving nieuw
Nieuw symbool
Omschrijving oud
Oud symbool
Het systeemrendement voor warmtapwaterberei- ηsys.tap;i ding van installatie i.
Het systeemrendement naar de badruimte, respectievelijk aanrecht
ηsys.badr;i en ηsys.aanr;i
Het leidingrendement, waarmee de warmteverlie- ηleid;tap;i zen van de uittapleidingen in de woning worden gegeven.
De bijdrage aan het systeemrendement door leiding- ηleid;badr;i en verliezen naar de badruimte, respectievelijk aanηleid.aanr;i recht. Geen term voor beschikbaar. Voorheen op geheel andere wijze gebruikt.
ηconv;tap;i
Het circulatierendement, waarmee de warmtever- ηcirc.tap;i liezen van de (circulatie)leiding in het gebouw of perceel buiten de woning(en) worden gegeven.
De bijdrage aan het systeemrendement door warmteverliezen in de circulatie- en/of systeemleiding.
ηcirc.tap;i
Het distributierendement, waarmee de verliezen ηdistr.tap;i van de (circulatie)leiding van de externe warmtelevering door derden buiten het gebouw of perceel worden gegeven.
Geen afzonderlijke term; verdisconteerd in het product ηcirc.tap;i x ηconv;tap;i
Het conversierendement, waarmee de warmteverliezen van een zogenaamde afleverset voor warmtapwaterbereiding in een woning worden gegeven.
ηconv;tap;i
Tabel 1. Terminologie systeemrendement warmtapwaterbereiding: nieuwe versus oude begrippen.
Ontwerpaanvoertemperatuur °C
Ontwerpretourtemperatuur °C
Aanvullende voorwaarden
Indeling Voorbeelden Θaanv / Θretour °C
Conversierendement warmtapwater ηconv;tap;i
Θaanv > 55
Θretour > 45
---
HT
90/70, 80/60, 70/50
0,75
Θretour ≤ 45
mengregeling in de HT warmteafgifte of zonder retourbegrenzer 1)
70/30
0,75
Θretour ≤ 45
geen mengregeling in de warmteafgifte en met retourbegrenzer 1)
LT
70/30
0,85
---
---
LT
55/45, 45/38
0,85
Θaanv ≤ 55
waarin: Θaanv is de getalswaarde van de ontwerpaanvoertemperatuur in °C Θretour is de getalswaarde van de ontwerpretourtemperatuur in °C 1) Inregeling van het verwarmingssysteem is gelijkwaardig aan een retourbegrenzer om een zo laag mogelijke retourtemperatuur van het systeem te waarborgen. Tabel 2. Samenvoeging van tabel 24 (Conversierendement van installatie i) en tabel 18 (Indeling HT- en LT-systemen) uit
NEN
5128.
Temperatuurniveau externe warmtelevering door derden
Distributierendement voor bereiding van warmtapwater met een afleverset in de woning op basis van warmtelevering door derden ηdistr.tap
Distributierendement voor levering van warmtapwater door derden met een circulatiesysteem warmtelevering ηdistr.tap
HT
0,80
0,75
LT
0,90
0,75
Waarin: HT, LT verwijzen naar de voorwaarden met betrekking tot het temperatuurniveau gegeven in tabel 2. Tabel 3. Distributierendement van warmtapwaterinstallatie. 72 juni 2003 intech K&S
door warmtapwaterleidingen afgegeven warmte aan de warmtehuishouding in het stookseizoen, alsmede eventuele verhoging van de warmtebelasting in de zomer, niet in de berekeningen worden meegenomen.
Distributierendement Het distributierendement brengt de warmteverliezen in terreinleidingen tot uitdrukking indien bij gebouwgebonden warmteopwekking het warmteopwekkingstoestel niet is opgesteld in het gebouw waarvan de energieprestatie wordt bepaald. In de huidige ‘groentje’ van NEN 5128 is de paragraaf voor de bepaling van het distributierendement geheel herzien. Het voert te ver om in dit overzicht de details van die bepalingsmethode toe te lichten. Voor het distributierendement mogen ook de waarden worden gehanteerd die in tabel 3 staan vermeld. Deze waarden zijn exclusief de verliezen in de aansluitingleiding.
Opwekkingsrendement Zoals hiervoor (onder ‘Primair energiegebruik’) reeds is aangehaald wordt het opwekkingsrendement bepaald voor een bepaalde klasse van warmtapwaterpatroon die behoort bij een bepaald warmtapwatergebruik. Voor individuele warmwatertoestellen wordt het aldus gemeten rendement waar nodig met een correctiefactor teruggerekend naar een rekenwaarde die past bij de brutowarmtebehoefte voor warmtapwater van de desbetreffende woonfunctie of woongebouw. De toepassingsklassen behorende bij een bepaald warmtapwatergebruik zijn onveranderd. In het overzicht van de opwekkingsrendementen van de toestellen zijn wel wijzigingen aangebracht, met name voor de warmtepompen. Het nieuwe overzicht is samengevat in tabel 4. Wanneer installatie i een warmtepomp in combinatie met een additioneel toestel betreft, bijvoorbeeld een geïntegreerd elektrisch bijstookelement, moet het opwekkingsrendement worden bepaald volgens de in bijlage B.5 van NEN 5128 gegeven bepalingsmethode.
Zonne-energiesysteem In de bepalingsmethode voor de bijdrage van een zonne-energiesysteem is ten aanzien van de beschaduwing het oriëntatiegetal vervallen. De beschaduwingsreductiefactor wordt, ter voorkoming van een grote bewerkelijkheid , niet per maand bepaald, maar als gewogen gemiddelde over het hele jaar. De opvallende zonnestraling wordt nu gegeven als maandwaarde in een tabel, als functie van
Type Warmwatertoestel
Toepassing
Opwekkingsrendement ηop-w;tap;i
gasgestookt warmwater – of combitoestel
individueel
0,30
gasgestookt warmwatertoestel CW
individueel
ctap x 0,40
gasgestookt combitoestel CW
individueel
ctap x 0,50
gasgestookt combitoestel HR/CW
individueel
ctap x 0,60
gasgestookt combitoestel HR/CW-HR
individueel
ctap x p.m.
elektrische warmtepomp met ventilatie-retourlucht als bron
individueel
1,4 x ηel
elektrische warmtepomp 4) met ventilatieretourlucht als bron
individueel
ctap x (2,2 x ηel)
1);2)
1);2)
combi-warmtepomp met andere bron dan venti- individueel latie-retourlucht
1,4 x ηel 1)
elektrische boiler (badruimte en/of aanrecht)
individueel
ctap x (0,75 x ηel)
Warmtekrachtinstallatie
individueel
ctap x ηopw;tap;wk x 0,80
gasgestookt toestel (> 70 kW)
collectief
a)
0,50
elektrische combi-warmtepomp met andere bron dan ventilatie-retourlucht
collectief
a)
1,4 x ηel
elektrische combi-warmtepomp 4) met als bron: collectief - grondwater - bodem
a)
Elektroboiler
collectief
a)
ctap x (0,75 x ηel)
gebouwgebonden warmtekrachtinstallatie
collectief
a)
ηopw;tap;wk x 0,90
externe warmtelevering of circulatiesysteem (alle WKK, WP en restwarmte)
collectief
a)
0,85
externe warmtelevering of afleverset (alle WKK, WP en restwarmte)
collectief
b)
1,05
1)
1)
(2,2 x ηel) (2,0 x ηel)
1);2) 1);2)
x Cbron x Cbron
3) 3)
1)
a) Collectieve of externe toestellen waarmee een circulatieleiding voor warmtapwater wordt gevoed b)Collectieve of externe toestellen waarmee een cv-circulatieleiding wordt gevoed, waarop een afleverset is aangesloten ηel ctap ηopw:tap.wk ηequiv;opw:wd
cbron
is het rendement van de elektriciteitsvoorziening (0,39 op bovenwaarde) is de correctiefactor voor de toepassingsklasse (wordt elders in NEN 5128 bepaald) is het opwekkingsrendement voor warmtapwater van de gebouwgebonden warmtekrachtinstallatie (wordt elders in NEN 5128 bepaald) is het equivalente opwekkingsrendement voor warmtapwater bij externe warmtelevering (wordt elders in NEN 5128 bepaald) is de correctiefactor voor de bron 3)
1) Het resultaat van de vermenigvuldiging van de getalswaarde met hel moet naar beneden worden afgerond naar een veelvoud van 0,025. 2) Niet inbegrepen: elektriciteitsgebruik voor de ventilator (wordt elders in NEN 5128 bepaald) 3) Correctiefactor voor collectieve warmtebron of regeneratie van een individuele bodemwarmtewisselaar (wordt bepaald in B.4 van NEN 5128). 4) Is een elektrisch aangedreven warmtepomp die in de bepalingsmethode volgens bijlage C van NEN 5128 een opwekkingsrendement op bovenwaarde heeft van tenminste 2,2 maal ηel, voor warmtepompen met ventilatie-retourlucht of grondwater als warmtebron en tenminste een opwekkingsrendement van 2,0 maal ηel, voor warmtepompen met de bodem als warmtebron. Gebaseerd op een lagere verdampingstemperatuur 5 K Tabel 4. Opwekkingsrendement van warmtapwatertoestel volgens (ontwerp) nieuwe NEN 5128. intech K&S juni 2003 73
oriëntatie en helling van het zon-ontvangende vlak.
Systeemrendement voor warmtapwaterbereiding
Warmteterugwinning uit douchewater
ηsys.tap;i = ηleid;tap;i x ηconv;tap;i x ηcirc.tap;i x ηdistr.tap;i
In tegenstelling tot het overige warmtapwatergebruik, is er bij het gebruik van warmtapwater voor het douchen altijd gelijktijdigheid tussen de aanvoer van koud water en de afvoer van warm douchewater naar de riolering. Deze gelijktijdigheid is noodzakelijk voor een eenvoudige wijze van warmteterugwinning, die ook betrekkelijk eenvoudig te reguleren is. De bepalingsmethode in NEN 5128 beperkt zich vooralsnog tot systemen voor het voorverwarmen van de koudwatertoevoer naar de douchemengkraan. In ontwerp NEN 5128: 2003 moet de tabel voor warmteterugwinning uit douchewater nog nader worden ingevuld en opgeschoond. Binnenkort verschijnt er een Isso-publicatie (30-4) met installatievoorschriften voor warmteterugwinning uit douchewater. Deze voorschriften zijn in opdracht van Novem opgesteld door TNO-MEP.
Leidingrendement ηleid;tap;i =
NEN
ηcirc.tap;i =
Qbeh;tap;i / (ηleid;tap;i x ηconv;tap;i) Qbeh;tap;i / (ηleid;tap;i x ηconv;tap;i) + Qcir,tap;i
Verklaring van de symbolen, zover deze niet in tabel 1 zijn gegeven Qbeh:tap Qbeh:tap;badr;i Qbeh:tap;aanr;i ηleid;badr;i ηleid;aanr;i
5128, Energieprestatie van
woonfuncties en woongebouwen – bepalings-
Qbeh:tap
Circulatierendement
Qcir,tap;i lcir,tap;i Bron: Ontwerp
Qbeh:tap;badr;i x ηleid;badr;i + Qbeh:tap;aanr;i x ηleid;aanr;i
i
is de netto-warmtebehoefte voor warmtapwaterbereiding voor de woonfunctie of het woongebouw, in MJ is de netto-warmtebehoefte voor de badruimte(n) aangesloten op installatie i, in MJ is de netto-warmtebehoefte voor het aanrecht of de aanrechten aangesloten op installatie i, in MJ is het rendement van de uittapleiding voor de badruimte(n) aangesloten op installatie i is het rendement van de uittapleiding voor het aanrecht of de aanrechten aangesloten op installatie i is het verlies van de circulatieleiding in MJ/jaar (= 300 x lcir,tap;i) is de getalswaarde van de lengte van de circulatie- en/of systeemleiding in m is het ranggetal van de desbetreffende warmtapwaterinstallatie
methode, maart 2003
Het moeilijke is dat het makkelijk lijkt
De weg vinden is gemakkelijk als deze duidelijk gewezen wordt. Met de productie van logische bewegwijzeringssystemen, zichtbare lichtreclames en opvallende identiteitsmasten leiden Armada Janse en Armada Kemperman consumenten en bezoekers al ruim 75 jaar trefzeker naar hun plaats van bestemming. Met het samengaan van de twee bedrijven tot Armada Signs bundelen Janse en Kemperman hun kennis, ervaring en capaciteit om u te adviseren en te begeleiden tijdens het gehele ontwerp-, productie- en implementatieproces van corporate identities.
Armada Signs: People and Places www.armadasigns.nl
74 juni 2003 intech K&S
