Leefmilieu Brussel WARMTEPRODUCTIE: EIGENSCHAPPEN VAN „INNOVERENDE‟ TECHNIEKEN‟ Jonathan FRONHOFFS Cenergie cvba Opleiding Duurzaam Gebouw : De technieken (warmte, ventilatie, SWW) : ontwerp en regeling
Leefmilieu Brussel
WARMTEPRODUCTIE: EIGENSCHAPPEN VAN
„INNOVERENDE‟ TECHNIEKEN‟
Jonathan FRONHOFFS
Cenergie cvba
Opleiding Duurzaam Gebouw : De technieken (warmte, ventilatie, SWW) : ontwerp en regeling
2
Doelstelling(en) van de presentatie
● „Innoverende‟ technieken kaderen in Europese
evolutie
● Overzicht geven van mogelijkheden en
beperkingen van „innoverende‟ technieken…
3
● Kader Ecodesign
● WKK
● „Klassieke‟ Warmtepompen
● Gaswarmtepompen
● …
Algemeen schema van de presentatie
4
„Innoverende‟ technieken?
● Warmtekrachtkoppeling:
● Kleine WKK
● Mirco WKK
● Warmtepomp
● Middel (Air/Eau – Sol/Eau…)
● Technologie
● Statisch
● Dynamisch
● Absorption/Adsorption (Gas/Electriciteit)
● Zonneboiler
5
Ecodesign overzicht
Bron: Daikin
Labels per technologie J
uly
201
5
Ju
ly 2
01
7
Space heaters Combination heaters
Bron: Daikin
6
Labels for “packages” Energy label
Bron: Daikin
7
Overzicht van eisen voor verwarming
60%
80%
100%
120%
140%
160%
180%
200%
220%
A
B
D
E
A+++
A++
A+
C A B C
A+++
A++
A+
D E
A B
C D
E
A+++
A++
A+
Lot 10
Lot 1
35°C
Lot 1
55°C
Lot 1
Verwarming op water
55°C
Lot 1
Verwarming op water
35°C
Lot 10
Lucht-Lucht WP
BANS
for
8 Bron: Daikin
100%
36% elec
53% therm
11%
● Principe van WKK: de gecombineerde productie van twee vormen van
energie (elektriciteit en “nuttige warmte”) vanuit een zelfde energiebron.
µ-WKK indien Pe < 50 kW
Huishoudelijke µ-WKK: +/- 1kWé
WKK Principe?
Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie “Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM
9
LA COGENERATION PAR
913 kWh
(gaz naturel)
327 kWh
(36%)
487 kWh
(53%)
99 kWh
(11%)
WKK op aardgas
WKK Principe?
10
Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie “Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM
Warmte en Elektriciteit opwekken in een
zelfde installatie
● Principe van WKK
1 682
1 818
2 857 WKK op
aardgas
(35 % elek)
(53 % therm)
1 000
1 514
elektriciteit
warmte
verliezen 343
Aardgas
Ketel
(90 %)
Stoom-Gas
Turbine
(55%)
986
kWh kWh kWh kWh
1 000
1 514
Een besparing van 643 kWh aardgas (18 %) !
en ook minder CO2 uitstoot.
WKK Principe?
11
Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie “Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM
Residentie Moina – 30 kWe/52 kWth
Residentie Venelles 1
2 x 30 kWe/52 kWth
●Enkele voorbeelden
12 Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie
“Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting
dankzij WKK”, BIM
13
Micro-WKK?
● Rendabiliteit nog niet aangetoond…voor Brussel.
● 3-24 kW Thermisch – 1 kW Elektrisch
● +- 10 à 12.000 €
Bron: Vaillant & Remeha
14
WKK: Waar beginnen ?
● Algemene energieaudit van het gebouw
● Prioriteiten!
● Indien de vervanging van de ketel voorzien is, is het meestal interessanter om direct de WKK te installeren
● De globale rentabiliteit van het project wordt verbeterd
● Mogelijkheid installatie WKK / REG maatregelen
● Houdt rekening met verbruik voor dimmensionering
● Verlaagde warmtevraag door REG: overdimmensionering
● Overdimmensionering ketels: 1 vervangen door WKK
● Dikwijls een goede oplossing om plaats te maken
1. Een voorstudie (COGENcalc)
2. Een haalbaarheidsstudie (COGENsim)
3. De beste financieringsformule kiezen (eigen middelen, banklening, derde investeerder, …) en de mogelijke investeringspremies zoeken
4. Engineering, opstellen van de lastenboeken, plannen, vergunningen, …
5. Vergelijking van de offertes
6. Installatie en opvolging van de prestaties van de installatie
● Onderhoudscontract met resultaatgaranties
Laat u helpen door een competent studiebureel
De 6 stappen om een WKK project goed te laten verlopen :
15
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1 731 1461 2191 2921 3651 4381 5111 5841 6571 7301 8031
kWth Monotone des besoin thermiques pour le CA - SPW Bd du Nord (Namur) - 2002
Vaststelling :
Voor een zelfde gebouw, is het mogelijk om verschillende
vermogens van WKK te plaatsen
(*) Begrip « correct gedimensioneerde » WKK
16
Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie “Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM
17
(*) Begrip « correct gedimensioneerde » WKK
Is een WKK die:
● Gedimensioneerd is op de totale warmtevraag van de
site
► Rekening houdend met de eventuele vermindering
door toekomstige REG maatregelen
● Waarvan het vermogen minstens 90% van de
maximale thermische productie door WKK toelaat
18
Warmtepompen
Ko
ud
e b
ron
Principe
Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie “Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM
19
Warmtepomp
Hernieuwbaar indien
COP > 2,8
Principe
Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie “Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM
20
U zei « COP »?
• COP : coefficient of performance
• Verhouding tussen elektrisch verbruik en productie warmte
• Maar: wordt bepaald onder vaste condities:
• Bvb Lucht-Water WP: 7°C buiten en 45°C afgifte
Geeft verwarmingseizoen niet goed weer
SCOP: Seasonal Coefficient of Performance
21
U zei « SCOP »?
• Berekend op draaiuren met bepaalde buitentemperaturen
• SCOP : in functie van de klimaatzone
• SCOP SPF
• Seasonal performance factore
• Geldig voor verwarming (SCOP) en koeling (SEER : Seasonal Energy
Efficiency Ration)
Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie
“Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM
22
Warmtepomp
Elektrische WP Gaswarmtepomp (absorptie)
REP = 3,6 /(2,3+0,25) = 141%
3,6 kW
2,3 kWgas
0,1 kW élec = 0,25 kWprim
3,6 kW
1 kWélec = 2,5 kWprimair
2,6 kW
REP = 3,6 /(2,5) = 146%
0,9 kW
Jaarlijks rendement 115 à 130 % Gemeten COP‟s: 2 à 2,8 op
bestaande installaties! Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie “Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM
23
Warmtepomp Monovalent gebruik
Stooklijn Belastingsduurcurve
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500
kW
Uur/jaar
Toepasbaar op eensgezinswoning
Elektrische weerstand
Vermogen WP ifv buitentemp
Stooklijn
Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie “Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM
24
Warmtepompen
Bivalent gebruik
Parallel gebruik Alternatief gebruik
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500
kW
heures/an
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500
kW
heures/an
Toepasbaar op:
• Renbovatie
• Appartementsgebouw
• Tertiair
Ketel
Warmtepomp
Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie “Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM
25
Warmtepompen
Gemengd gebruik
Wordt stilgezet indien COP < 2,5. Ketel neemt over want
efficiënter op primair énergieverbruik
Complexe geïntegreerde sturing nodig Bron: Presentatie van de facilitator WKK, Seminarie
“Kostenbesparingen in de collectieve huisvesting dankzij WKK”, BIM Bron: Viessman
26
Gasadsorptiewarmtepomp
Robur: 35 kW
20.000 €
Best met basislast
Gemeten rendement: 135%
Bron: Robur
27
Gasadsorptiewarmtepomp
Vaillant, Viessmann, …
10 kW
10-12.000 €
Best met basislast
Gemeten rendement: 135%
Geen bewegende delen
Bron: Vaillant
28
• Soms geïntergreerd in ventilatie:
• Opgelet elektrische weerstand
Warmtepompboiler
Bron: GENVEX
Zonneboilerinstallatie
Collector
Verdeling
Sturing
Opslagvat
Bij-
verwarming
29
Zonneboilers: technologiën
•Type collectoren
Open collectoren Vlakke collectoren Vacuum collectoren
Kunststof collector
RVS collector
Standaard vlakke collector
Vaccum vlakke collector
Vaccum vlakke collector
Luchtcollector
Volledig glas
Standaard buis
CPC
30
Bron: solarpraxis
Zonneboilerinstallatie: technologiën
• Rendement R
end
em
ent
Différence de température entre le capteur et le milieu ambiant [°C]
Capteur plat
Capteur de vide
Absorbeur de piscine 0 – 20 °C Chauffage de piscine
20 – 100 °C Eau chaude et chauffage
> 100 °C Chaleur de processus 31
Zonneboilers: orientatie
Orientatie en helling
32 Bron: solarpraxis
Zonneboilers: Haalbaarheid
● Dak ► Orientatie, Helling
► Beschikbare opp, …
► Vervanging dichting, …
► Stabiliteit
• Stookplaats
► Gecombineerde productie?
► Ouderdom ketels ?
► Regeling !
• Verbinding dak-stookplaats
► Technische schachten ?
► Technische ruimte op dak ?
• Opslag & distributie SWW
► Opslagvaten
► Recirculatieleiding (L, Diam, isolatie)
33 Bron: Leefmilieu Brussel
● Basisregel: steeds op basis van warmtevraag!
► SWW (+ verwarming?)
Dimmensionering: Vraag in kWh?
SWW SWW + Verwarming
SWW Verbruik
Warmtevraag
Nuttige bijdrage ZB-systeem
Zonnestraling (in op de collectoren)
Potentieel voor verwarming
34
Ja maar, minder rendabel
10 à 30 m² collectoropp.
Buffer van 1000-3000 l
Complexere sturing
Besparing:
~80% SWW
20…50% Verwarming
SWW + Verwarming met zonneboiler?
35
Bron: solarpraxis
- SWW-vraag: 670 kWhth/p * 4p = 2670 kWhth
- Zonnefractie 60% productie=1600 kWhth,sol
- Besparing 1600 kWhth / 75% (η) = 2100 kWhovw/j, of 170 €/j
- 3000 à 4500 € voor een installatie van ~4 m²
- TVT: ~20 jaar
- Subsidie van 2500 à 3500 € (volgens inkomen), max 50%
- TVT met premie: ~10 j
Rendabiliteit
• Zonneboiler voor 4p-gezin
36
● SWW verbruik
► ~45 l @ 45°C/dag/persoon
► 1,16 kWh/(m³.K) * 0,045 m³/(j.p) * 365 d/j * (45-10)°C = 670 kWhth/(p.j)
● Oppervlakte collectoren
► Zonnefractie van 50…70%, dus 350 à 600 kWhth/(p.j)
► ~400 à 450 kWhth/m²collector 0,9 à 1,5 m²collector/p
► en ~2 m²/collector
› Als 2p : 1 collector te weinig 2 collectoren dus ~4 m²
› Verband m²/vraag niet lineair !
● Opslag
► 1,3 à 1,7 x dagelijks verbruik of 50 à 80 l per m² collector
● Dimensionnering collectieve installaties
► Zonneboiler Quick-Scan
Dimensionnering
37
Aandachtspunten
● Alle technieken: Monitoring en opvolging prestaties ► Dimmensionering, dimmensionering, dimmensionering…!
► Kleine problemen kunnen grote gevolgen hebben › Defecte pompen
› Losgekoppelede voelers
› Fouten in regeling
● WKK ► Correcte hydraulische aansluitingen
● Warmtepompen ► Seizoensrendementen!
► Verwarming op electrische weerstand
● Zonneboilers ► Beschaduwing, sturing
.
38
39
Niet te vergeten
● Ecodesign geeft de lijn
● WKK kan rendabel zijn
► Randgeval tot twijfelachtig voor kleine installaties
► Hogere onderhoudskosten
● WP kunnen heel interessant zijn
► Hoge COP‟s te halen
► Risico op snelle degradatie
● Zon-thermische installaties kunnen interessant zijn
► Opgelet voor dimmensionering
● Altijd: opvolging en monitoring zijn essentieel
40
Nuttige hulpmiddellen, websites, enz. :
● WKK-tools BIM:
http://www.leefmilieubrussel.be/Templates/Professionnels/niveau2.
aspx?maintaxid=12326&taxid=12390
● Commercieel: vergelijking WP: http://www.liveheatpump.be
Referentie Gids Duurzame Gebouwen en andere bronnen :
● Gids Duurzame Gebouwen:
http://gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be
Fiche : G_ENE 08, 10 en 11
● Documentatie en tools ecogebouwen
http://www.leefmilieubrussel.be/Templates/Professionnels/informer.aspx?id=3255
3&langtype=2067
41
Contact
Jonathan FRONHOFFS
Projectleider Energiezorg
Coördinaten :
: 02/513.96.13
E-mail : [email protected]