VIBE Eco-Bouwpools - ZenRen. Nieuwe ontwikkelingen in ruimteverwarming van passieve en lage-energiewoningen

VIBE – Eco-Bouwpools - ZenRen Nieuwe ontwikkelingen in ruimteverwarming van passieve en lage-energiewoningen Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie Eddy Janssen Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

1

Onderzoeksgroep ENergie & Duurzame Ontwikkeling (www.en-do.be)

Zonaanbod – dimensionering – kenmerken – systemen – besluit

Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

2


1

Zonaanbod -

Opstelling vele mogelijkheden


KdG

–

3


Zonaanbod -

Opstelling In de dakstructuur


KdG

–

4


2

Zonaanbod -

Opstelling Op de dakstructuur


KdG

–

5


Zonaanbod -

Zonnestand Zonnestand doorheen het jaar, schaduwen


KdG

–

6


3

Zonaanbod -

Zonnestand en schaduw vermijden


KdG

–

7


Zonaanbod -



KdG

–

8


4

Zonaanbod -


z: afstand tussen collectoren

h: hoogte collector

α: helling collector (°)

β : zonnehoogte op 21/12 (°)


KdG

–

9


Zonaanbod -

Zonnestand en ideale opstelling

Verwarmingsondersteuning: geen horizontale opstelling Opmerking: horizontaal = slechte afvoer van water en vuil (mos) Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

10


5

Zonaanbod -

Zonnestand en ideale opstelling

helling

azimuth Breed bereik qua helling en azimut Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

11


Zonaanbod -

Zonnestand en ideale opstelling Correctiefactoren < 1,3 SWW en zwembad: breed bereik van helling en azimut

Helling dak (helling collector) Afwijking van Zuiden Zuid

Zuid-Oost/ Zuid-West

Oost-West

SWW en partieel verwarmen: grotere helling, groter belang van azimut (zuiden)

0°

10°

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

90°

0°

1,2

1,1

1,0

1,0

1,0

1,1

1,2

1,3

1,6

2,0

15°

1,2

1,1

1,0

1,0

1,0

1,1

1,2

1,3

1,5

1,9

30°

1,2

1,1

1,0

1,0

1,0

1,1

1,2

1,3

1,5

1,8

45°

1,2

1,1

1,1

1,1

1,1

1,1

1,2

1,3

1,5

1,8

60°

1,2

1,1

1,1

1,1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,6

1,9

75°

1,2

1,1

1,1

1,2

1,2

1,3

1,4

1,5

1,7

2,0

90°

1,2

1,2

1,2

1,3

1,3

1,4

1,6

1,7

2,0

2,4

0°

10°

20°

30°

40°

50°

60°

70°

80°

90°

0°

2,0

1,5

1,2

1,1

1,0

1,0

1,0

1,0

1,1

1,2

15°

2,0

1,5

1,2

1,1

1,0

1,0

1,0

1,0

1,1

1,3

30°

2,0

1,5

1,3

1,2

1,1

1,0

1,0

1,0

1,2

1,4

45°

2,0

1,6

1,4

1,3

1,2

1,2

1,2

1,2

1,3

1,5

60°

2,0

1,7

1,5

1,4

1,3

1,3

1,4

1,4

1,6

1,8

75°

2,0

1,8

1,7

1,6

1,6

1,6

1,6

1,7

2,0

2,3

90°

2,0

2,0

2,0

2,0

2,0

2,1

2,1

2,2

2,7

3,2

Afwijking van Zuiden

Zuid

Zuid-Oost/ Zuid-West

Oost-West

Helling dak (helling collector)


KdG

–

12


6

Zonaanbod -

Vermogen: onbetrouwbaar, 0 – 1000 W/m²


KdG

–

13


Zonaanbod -

Energie: 1000 kWh/m² per jaar ± 10%


KdG

–

14


7

Zonaanbod -

Besluit ivm zonaanbod: - veel mogelijkheden tot plaatsing van zonnepanelen - oriëntatie en azimut zijn niet erg kritisch - voor verwarmingsassistentie: - helling wat groter dan bij SWW - minder afwijking toegestaan tov een zuid-gerichte azimut - nuttige opbrengst = 1000 kWh/(m².jaar) – verliezen jaarrendement bij verwarmingsassistentie < 50 % (minder dan bij sww-installatie) besparing < 500 kWh/(m².jaar) of 50 m³ aardgas/(m².jaar)


KdG

–

15


Zonaanbod - dimensionering

Energie en economie

Economisch ontwerp: geen overschot gedurende de zomer


KdG

–

16


8


Energie en economie

Grotere oppervlakt (E) - overschot tussenseizoen is beschikbaar voor cv - goed geisoleerd gebouw = korter stookseizoen Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

17



Energie en economie - grotere collectoroppervlakte nodig bij verwarmingsondersteuning, anders amper warmte-overschool voor verwarming - hierdoor teveel warmte in de zomer, kan eventueel nuttig gebruikt worden voor zwembad - opbrengst vooral tijdens tussenseizoen - opbrengst vermindert naarmate het gebouw beter geïsoleerd is - korter stookseizoen - actieve zonne-energie in concurrentie met passieve zonne-energie


KdG

–

18


9


Energie en economie Investering (€/m²) daalt naarmate oppervlakte toeneemt


KdG

–

19



Energie en economie

Trias energetica = economische volgorde: - Verminder

het verbruik

(isoleren, water besparen, warmterecuperatie…) - Pas hernieuwbare

energie toe in zoverre economisch zinvol

(zonne-energie…) - De rest

aan een zo hoog mogelijk rendement ‘bijstoken’

(condensatieketel, warmtepomp, wkk…)


KdG

–

20


10


Oppervlakte: hoe meten Geen appelen en peren bij elkaar optellen…


KdG

–

21



Energie en economie Vuistregels collectoroppervlakte en boilergrootte


KdG

–

22


11


Energie en economie Vuistregels collectoroppervlakte en boilergrootte Toepassing

Eenheid

CPC vacuümbuiscollectoren

tolerantie

warmwaterbereiding

[m²]

Aanbevolen apertuuropp. aantal personen +1

± 25%

warmwaterbereiding en partieel verwarmen

[m²]

Aanbevolen apertuuropp. 2 x aantal personen +1

± 25%

warmwaterbereiding en partieel verwarmen

[liter]

Aanbevolen inhoud boiler apertuuropp. [m²] x 80 liter

± 25%

zwembadverwarming (overdekt)

[m²]

Aanbevolen apertuuropp. opp. bassin [m²] x 0,2

± 25%

zwembadverwarming (openlucht)

[m²]

Aanbevolen apertuuropp. opp. bassin [m²] x 0,4

± 25%


KdG

–

23



Energie en economie Ontwerpen en optimaliseren door simuleren


KdG

–

24


12


Collectorrendement


KdG

–

25



Collectorrendement

EG. τ.α = U . (θm – θL) + Qn η=

 θ − θL nuttige warmte Qn = = η0 − U ⋅  m  Eg instraling Eg 


KdG

–

   

26


13


Collectorrendement

Collectorrendment Optisch rendement Warmteverliescoëfficiënt in W/(m².K) Warmteverliescoëfficiënt in W/(m².K²) Temperatuurverschil in K Bestralingsintensiteit in W/m² Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

27



Collectorrendement: beoordelen van de prestaties


KdG

–

28


14


KdG

–

29



Collectorrendement - toepassingsgebieden


KdG

–

30


15

Zonaanbod – dimensionering – kenmerken

Spectraal selectiviteit

golflengte zon < golflengte IR Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

31



Spectraal selectiviteit


KdG

–

32


16


Bescherming tegen bevriezing

Glycolvulling

Terugstroomsysteem


KdG

–

Pompen bij vriesweer 33



Bescherming tegen oververhitting • Pompschakeling voor collectorkoeling (120 °C) vraagt grote boiler • Nachtkoeling (niet mogelijk bij vacuümcollectoren) • Stoomfase laatste redmiddel (veroudering glycol), belang expansievat


KdG

–

34


17


Bescherming tegen oververhitting

Heatpipe: klep in condensor sluit bij te hoge temperatuur, collectorrendement daalt hierdoor Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

35



Vacuum: heatpipe of doorstroomd

Heatpipe: één enkele buis waarin verdamping/condensatie voor ‘perfecte warmtegeleiding’ Doorstroomde collecot: concentrische buis (één glasdoorgang !), horizontale opstelling is perfect mogelijk Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

36


18


Vacuüm: werking heatpipe


KdG

–

37



Vacuüm: condensor ondergedompeld of ingeklemd

Condensor is ondergedompeld (links) of ingeklemd (rechts)


KdG

–

38


19


Vacuum: 1 of 2 glaswanden

Enkelwandig

of

dubbelwandig (cfr. thermosfles)


KdG

–

39



Boiler en buffervat

Boiler (links): tapwater komt in contact met vat, dus corrosiebestendig Buffervat (rechts): tapwater komt enkel in contact met warmtewisselaar, vat uit goedkoper materiaal Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

40


20


Interne en externe warmtewisselaar

Inwendige warmtewisselaar

Externe warmtewisselaar

Inwendige warmtewisselaar: eenvoudig Externe warmtewisselaar: extra pomp, meer keuze qua capaciteit (debietregeling nodig om temperatuurgelaagdheid niet te verstoren) Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

41



Buffervat met interne en externe warmtwisselaar

Externe (links) of interne (rechts) sww-wisselaar (beiden doorstroomprincipe) Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

42


21


Buffervat met ingebouwde boiler

Buffervat met bovenaan (warmste plaats) ingebouwde boiler (au bain marie) en onderaan (koudste plaats) voor zonnecollector: – links: ingebouwde warmtewisselaar – rechts: rechtstreekse aansluiting Aansluitingen aan rechterzijde: laden (ketel) en ontladen (cv)) Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

43



Temperatuurgelaagdheid

Temperatuurgelaagdheid ontstaat door gepaste manier van laden en ontladen Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

44


22



Temperatuurgelaagdheid: bij voorkeur rechtopstaand vat Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

45




Bevorderen van de temperatuurgelaagdheid op een passieve manier: onderste figuur, stijgleiding met perforaties, water zoekt de juiste temperatuurlaag Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

46


23



Bevorderen van de temperatuurgelaagdheid op een actieve manier: regelaar en klep Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

47



Temperatuurgelaagdheid en convectiestroming

Natuurlijke stromingen (links) of geforceerde stromingen (rechts) kunnen temperatuurgelaagdheid vernietigen. Maatregelen ter voorkoming van stromingen. Rechts: debietregeling gewenst. Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

48


24


Vullen en ontluchten


KdG

–

49



Onderhoud Glycol:

Expansievat (meten voordruk)

Meting vriespunt (refractometer)

pH-meting (lakmoes)


KdG

–

50


25

Zonaanbod – dimensionering – kenmerken – systemen

Buffervat en doorstroomprincipe voor sww


KdG

–

51



Buffervat en doorstroomprincipe voor sww


KdG

–

52


26


Dubbelwandige vacuumbuis - CPC


KdG

–

53





KdG

–

54


27



Verplicht hard solderen of knelkoppelingen, geen perskoppelingen omwille van de hoge temperaturen Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

55





KdG

–

56


28



Barium spiegel: - bindt zuurstof - verraadt defecte buis (vacuüm)


KdG

–

57





KdG

–

58


29


Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Traditionele boiler – ketel opstelling

Boiler en ketel, zonder zonnecollector Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

59




Boiler met ketel en zonnecollector ketel op zelfde circuit Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

60

60


30



EIGENSCHAP

Eenheid

Antivriesmiddel

Specificieke warmtecapaciteit, 20 °C

;kJ . kg.K

3,65

Viscositeit , 20 °C

mm² s

5,0

+ O

Water 4,18 1,0

++ ++

Chemische stabiliteit

-

Oxidatie degeneren

-

zeer stabiel

++

Recyclage

-

Betalend afvoeren

O

Riool

++

Brutoprijs voor 30 Liter

€

Vorstbeveiling

°C

130,- €

- 28 °C

Conclusie

-++

0,054 €

0 °C

O


KdG

–

++ ++

61



Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Verwarmingsondersteuning

Partieel verwarmen

Nieuwe instaallatie

Uitbreiding bestaande installatie

Warmwaterbereiding


KdG

–

62


31



Emmer-principe: pomp draait kortstondig als t collector = 60 °C ‘emmer ledigen’ Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

63




Met tussenaftakking op warmtewisselaar voor retour cv Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

64


32


Dubbelwandige vacuumbuis - CPC Oplaadbuffer Expresso

Met buffervat en externe warmtewisselaar voor sww Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

65



Elco Vistron

33


Elco Vistron

detail warmtewisselaar

34

35


Solvis


KdG

–

72


36


Atag zonnegascombi


KdG

–

73


Zonaanbod – dimensionering – kenmerken – systemen – besluit

Besluit ‘zonne‘zonne-energie voor verwarmingsondersteuning’: • belang van kwaliteit (componenten, systeem, installatie en onderhoud) • belang van lage watertemperatuur (vloer- en wandverwarming) • belang goed ontwerp (veelheid aan systemen en keuzemogelijkheden) • KISS (keep it small and simple): investering, betrouwbaarheid, onderhoud en pompenergie ! • hoog rendement = potentieel zeer hoge temperaturen aandacht voor beveiliging tegen oververhitting • zonne-energie vraagt hoge investering, kers op de taart (trias energetica) • nut zonne-energie vermindert naarmate gebouwen beter geïsoleerd Ruimteverwarming in combinatie met zonne-energie

KdG

–

74


37

VIBE Eco-Bouwpools - ZenRen. Nieuwe ontwikkelingen in ruimteverwarming van passieve en lage-energiewoningen

Recommend Documents