Issuu on Google+

Samen voor goud! Maart 2012 | Jaargang 41 | Nr 3

JAARGANG 41 NR. 3 TVVL MAGAZINE MAART 2012

Transitie bij koelen Oriëntatie van zonnepanelen Actieve energie-interactie

Vraaggestuurd ventileren Juist in deze tijd is het goed dat je op elkaar kunt bouwen en samen streeft naar een duurzame prestatie en relatie, met focus op het gezamenlijke eindresultaat: goud! Het sportjaar 2012 staat daarom bij Alklima - nog meer dan u al van ons gewend bent - in het teken van onze samenwerking met u. Het thema voor 2012 is dan ook: ‘Samen voor goud’. Het hele jaar door stellen we alles in het werk om samen met u een topprestatie te leveren.

www.alklima.nl

Adv A4 Samen voor goud_v2.indd 1 TM0312_cover.indd 1

www.mitsubishi-climatecare.nl

www.duraklima.nl

23-02-12 10:46 6-3-2012 14:02:27


Inhoudsopgave Redactieraad: Drs.ir. P.M.D. (Martijn) Kruijsse (voorzitter) Ir. J. (Jan) Aufderheijde Mw. dr. L.C.M. (Laure) Itard H. (Henk) Lodder G.J. (Geert) Lugt Mw. drs. C. (Carina) Mulder Ing. O.W.W. (Oscar) Nuijten Mw. drs.ir. I. (Ineke) Thierauf Ing. J. (Jaap) Veerman Ing. R (Rienk) Visser Ing. F.J. (Frank) Stouthart (eindredacteur) Redactie: Drs.ir. P.M.D. (Martijn) Kruijsse (voorzitter) Ir. J. (Jan) Aufderheijde Mw. drs. C. (Carina) Mulder Ing. F.J. (Frank) Stouthart (eindredacteur) Redactie-adres: TVVL: De Mulderij 12, 3831 NV Leusden Postbus 311, 3830 AJ Leusden Telefoon redactie (033) 434 57 50 Fax redactie (033) 432 15 81 Email c.mulder@tvvl.nl

TVVL MAGAZINE Maart 2012 Transitie bij koelen

Ir. S. (Steven) Lobregt en ir. H. (Hans) van der Stoel 4 Rekenen aan vochtige lucht

Ing. J. (Jaap) Veerman

10

Vraaggestuurde ventilatie met wtw en grondwarmte

Ir. B. (Bart) Cremers

16

Luchtkwaliteit in de grote stad

Ing. B. (Ben) Bronsema Uitgave: Merlijn Media BV Zuidkade 173, 2741 JJ Waddinxveen Postbus 275, 2740 AG Waddinxveen Telefoon (0182) 631717 Email info@merlijnmedia.nl www.merlijnmedia.nl secretariaat: Email info@merlijnmedia.nl Abonnementen: Merlijn Media BV Postbus 275, 2740 AG Waddinxveen Telefoon (0182) 631717 Email info@merlijnmedia.nl Benelux € 107,Buitenland € 210,Studenten € 85,Losse nummers € 18,Extra bewijsexemplaren € 13,Het abonnement wordt geacht gecontinueerd te zijn, tenzij 2 maanden voor het einde van de abonnementsperiode schriftelijk wordt opgezegd. Advertentie-exploitatie: Merlijn Media BV Ruud Struijk Telefoon (0182) 631717 Email r.struijk@merlijnmedia.nl Prepress: Yolanda van der Neut Druk: Ten Brink, Meppel ISSN 0165-5523

Oriëntatie van zonnepanelen niet relevant

Ing. T.M.D. (Tim) Janszen

26

Vraaggestuurde ventilatie

Positieve elementen maken een gebouw beter

Ir. G.J. (Gerarda) Nierman

30

Actieve energie-interactie

Prof.ir. (Wim) Zeiler, ir. E. (Emile) Quanjel, D. (Dick) Timmermans en M. (Michel) van Gerve 34

44

Interview: Dijkgraaf en Van Hoof

Actueel

39

Uitgelicht

43

interview

44

Projectbeschrijving

48

regelgeving

53

Internationaal

55

summary

56

voorbeschouwing

57

Agenda

58

© TVVL, 2012 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. Publicaties geschieden uitsluitend onder verantwoording van de auteurs. Alle daar in vervatte informatie is zorgvuldig gecontroleerd. De auteurs kunnen echter geen verantwoordelijkheid aanvaarden voor de gevolgen van eventuele onjuistheden.

16

20

REVIEWED: Artikelen in TVVL Magazine zijn beoordeeld ‘door redactieraadleden’. De uniforme ‘peer review’ waarborgt de onafhankelijke en kwalitatieve positie van TVVL Magazine in het vakgebied. Een handleiding voor auteurs en beoordelingsformulier voor de redactieraadleden (‘peer reviewers’) zijn verkrijgbaar bij het redactie-adres.

Project: AZC Luttelgeest

48

TVVL Magazine is het officiele orgaan van TVVL Platform voor Mens en Techniek. De vereniging, opgericht op 26 mei 1959, heeft tot doel de bevordering van wetenschap en techniek op gebied van installaties in gebouwen en vergelijkbare objecten. Als lid kunnen toetreden personen, werkzaam (geweest) in dit vakgebied, van wie mag worden verwacht, dat zij op grond van kennis en kunde een bijdrage kunnen leveren aan de doelstelling van de vereniging. Het abonnement op TVVL Magazine is voor leden en begunstigers van TVVL gratis. De contributie voor leden bedraagt € 113,- per jaar. Informatie over de bijdrage van begunstigers wordt op aanvraag verstrekt.

3

TM0312_inhoud.indd 3

6-3-2012 21:45:29


Van chemisch naar verdampend water

Transitie bij koelen Tijdens de algemene TVVL-ledenvergadering op 1 april 2011 kwamen onderwerpen als transitie en een pleidooi voor het ontwerp van een minder complexe regeling aan de orde, dus de eenvoud van klimaatinstallaties. Worden installaties te complex? Dit vraagt om heroriëntatie en misschien wel een gedeeltelijke ‘terug naar de basis’ met vereenvoudigde installaties. Dit artikel gaat over verdampend water als bron om te koelen; dus zonder gebruik te maken van synthetische koudemiddelen (HFK’s) en zonder een traditionele koelinstallatie voor de luchtbehandeling. Ir. S. (Steven) Lobregt en ir. J.P. (Hans) van der Stoel, Sparkling Projects vof

Begin 2011 opende Audi dealer Autohaas te Apeldoorn haar nieuwbouw showroom, kantoor en werkplaats. De toegepaste klimaatregeling bestaat uit indirect werkende dauwpuntkoeling, een combinatie van verdringingsventilatie en balansventilatie, warmteterugwinning en vloerverwarming. Het betreft een duurzaam ontwerp, gebaseerd op eenvoud, zonder voorbij te gaan aan de wens van de gebruiker. De gerealiseerde installatie is een sprekend voorbeeld van een transitie (geen chemische koudemiddelen, maar verdampend water) en een zo eenvoudig mogelijke regeling. Waarom werd gekozen voor deze vorm van klimatisering? Dit artikel gaat in op de argumenten, met als resultaat de combinatie van een soort selectieprogramma en programma van eisen. Aan het eind van het artikel staat de beschrijving van de gekozen koeling, zoals deze in het bestek is opgenomen.

 AUTOHAAS Een representatieve showroom vraagt om toegankelijkheid en een open structuur met veel glas. Deze uitgangspunten kunnen botsen met

4

TM0312_lobregt_2058.indd 4

die van duurzaamheid en een laag energiegebruik. Autohaas wilde juist met haar nieuwe showroom zowel duurzaamheid als technologie uitstralen, kenmerkend voor een merk als Audi. Hiermee gingen architect, adviseur en installateur aan het werk.

 BASISPROGRAMMA VAN EISEN Het programma van eisen werd gebaseerd op de wensen van de opdrachtgever. Dit resulteerde in de keuze van o.a. het soort koeling, de verwarming en ontwerpprogrammatuur. Op basis hiervan moest als eerste de technische

systeemkeuze worden vastgesteld. Uitgangspunten voor de verder uitwerking waren: 1. keuze van de interne condities (zomer en winter); 2. keuze van de vorm van ventilatie; 3. keuze van het type koudemiddel. Bij de keuze voor verdampingskoeling met water als koudemiddel zijn van belang het type koeling, de materiaalkeuze en de wijze van bevochtigen en overige aspecten zoals een Legionellaveilig ontwerp, onderhoud, en mogelijke subsidies.

  DUURZAAM ALTERNATIEF Het gebruik van airconditioning en daarmee het energiegebruik, neemt in Nederland hand over hand toe. Natuurlijke koudemiddelen zoals ammoniak, CO2 en koolwaterstoffen (propaan/butaan mengsels), zijn een goed alternatief voor HFK’s maar vragen extra kennis en kunde van de installateur. De moderne warmtepomp werkt overwegend met chemische koudemiddelen (HFK’s). Met name VRF-systemen hebben een grote koudemiddelinhoud. De bijdrage van koudemiddellekkage aan de CO2-footprint van de installatie kan oplopen tot tientallen procenten. In bijvoorbeeld de EPC wordt dit niet meegenomen. Een energiebesparend, eenvoudig en duurzaam alternatief is het gebruik van verdampingskoeling met water als verdampend ‘koudemiddel’.

TVVL Magazine | 03 | 2012 KOELING

6-3-2012 14:07:27


Selectieprogramma en programma van eisen voor Autohaas Onderwerp Ja Voor motivatie zie de tekst van het artikel Soort bedrijf Rekening houden met

Neen

Eenheid gr.C/%/kW

Showroom, kantoor en werkplaatsgaragebedrijf Uitlaatgassen

Eerste stadium A+B Koeling A1 A2 A3 A4 A5 A6

Uitgangspunten Gebruik vrije koeling Conventionele koeling Warmtepomp Gebruik bodem Verdampingskoeling Topkoeling

ja neen neen neen ja ja

A7 Aanvullende koeling Verwarming A 8 WTW A 9 Heater in LBK A 10 Directe luchtverwarming A 11 CV met radiatoren A 12 Vloerverwarming zelfregulerend A 13 Warmtepomp Condities buitenlucht (bij 12 m/sec) B1 Max omgevingstemperatuur B2 Max absoluut vochtgehalte B3 Min. omgevingstemperatuur Berekeningen B4 Warmteverliesberekening B5 Leidingberekeningen B6 Bestek-systematiek B7 Gebruik simulatieprogramma St.Cool

neen ja Ja neen neen continue neen 28 gr. C 13 gr./kg -10 gr. C ISSO 51 VABI STABU ja

Tweede stadium C Zomer C2 C3 C4 C5 C6 C7 Winter C9 C 10 C 11 C 12

Interne condities Koeling op leefniveau Koeling gehele inhoud Gewenste comforttemperatuur Voelbare warmte Latente warmte Totale koelcapaciteit

ja (2,5 m) neen Meelopend met buitentemp. 32,5 kW 0 kW 32,5 kW

Gewenste comforttemperatuur Vloerverwarming vloertemperatuur Regeling geen nachtverlaging Water in Luchtinblaas temperatuur

Verkeers- / verblijfsr.

18 / 21 19 / 21 Vloer temp = ca. ruimte temp 24 tot 28 21

gr. C gr. C gr.C gr.C

Derde stadium

-Figuur 1- Basisprogramma van eisen

 UITGANGSPUNTEN SYSTEEMKEUZE Koelen – of beter gezegd klimatiseren – wordt steeds belangrijker voor bedrijfsgebouwen. Om op verwarming te besparen wordt steeds beter geïsoleerd. Voor een goede werkomgeving (veel licht) willen we ook steeds meer ramen en dit geldt helemaal voor een showroom waar de mensen verleid moeten worden om naar binnen te stappen. In het gebouw zelf neemt de warmtebelasting toe door steeds meer verlichting en meer apparaten. Deze warmte kan er door de isolatie niet goed uit en vraagt om koeling. In het oude pand van Autohaas was koeling vooral een kwestie van deuren open zetten, het plaatsen van ventilatoren op bureaus en veel kleine wandairco’s om kantoren te koelen. Een matig binnenklimaat

TVVL Magazine | 03 | 2012 KOELING

TM0312_lobregt_2058.indd 5

dus, en een schril contrast met de hoogwaardige kwaliteit van airco’s in luxe auto’s die het bedrijf verkoopt. Voor de nieuwbouw van Autohaas zijn er drie technieken besproken: -  airconditioning met VRF-systeem; - warmtepomp met energieopslag in de bodem (WKO); - luchtbehandelingkasten voorzien van dauwpuntkoeling met verdringingsventilatie. Uitgangspunt van het ontwerp was topkoeling. Bij het stijgen van de buitentemperatuur wordt geaccepteerd dat er tijdelijk een wat hogere binnentemperatuur ontstaat. De binnentemperatuur moet ’s zomers 5 tot 6 graden Celsius lager zijn dan de buitentemperatuur. Deze wijze van koelen wordt in het algemeen als

behaaglijk gezien. Naast het energiegebruik is de traagheid van een systeem van groot belang. De stralingswarmte van de zon resulteert direct in een stijging van de binnentemperatuur. Het is van belang dat het koelsysteem hierop snel kan reageren. Om onafhankelijk van merken de systemen te kunnen vergelijken is NEN 7120 gehanteerd. Voor de warmtepomp is uitgegaan van een COP van 4; voor WKO en verdampingskoeling van een COP van 11. Het is bekend dat de prestaties sterk afwijken. Zo moet als uitgangspunt volgens het Monitoringsprotocol Duurzame energie 2010 een performance voor de VRF van 2,5 tot 3 gehanteerd worden. Verdampingskoeling vraagt theoretisch geen energie. Voelbare warmte (temperatuur) wordt omgezet in latente warmte (waterdamp). Dit gebeurt in een warmtewisselaar. Afhankelijk van het luchtdebiet en de weerstand ontstaat er wel een extra drukval die geleverd moet worden door de ventilatormotor. Als het extra vermogen van de ventilator wordt toegerekend aan de koeling, kan de COP oplopen naar waarden boven de 20. Voor een onderling vergelijk is gerekend met, op basis van een technisch PvE bepaalde, 40 kW koeling x 1.400 uur = 56.000 kWh koude. De verdampingswarmte van water is 2.256 kJ/kg. Dit betekent dat met 93 m3 water de koeling volledig kan worden verzorgd. De kostprijs is ongeveer 185 euro per jaar. De onderhoudskosten zijn beperkt tot het aanspannen van de snaar van de ventilator, vervangen van filters en het reinigen van roosters. Met een VRF-systeem en een COP van 4 is het energiegebruik 14.000 kWh ofwel ongeveer 1.900 euro per jaar. De onderhoudskosten zijn aanmerkelijk hoger. Deze eenvoudige basisberekening – conform NEN7120 – was voldoende om in de volgende fase verder te gaan met een toetsing of dauwpuntkoeling toegepast kon worden. Samenvattend waren de volgende argumenten doorslaggevend om door te gaan met dauwpuntkoeling: -  snelle reactietijd; - lage operationele kosten (energie, water en onderhoud); -  laag energiegebruik.

  KEUZE INTERNE CONDITIES Zomer (koeling) De keuze duurzaam betekent niet alleen het gebruik van natuurlijke koudemiddelen, maar vooral ook een zo laag mogelijk energiegebruik. Om dit te realiseren is in de showroom van Autohaas gekozen voor klimaatregeling tot op leefniveau. Hierbij kan in de hoge ruimte volstaan worden met een berekende koelcapa-

5

6-3-2012 14:07:28


citeit tot op ongeveer 2,5 m hoogte. De indirecte verdampingskoeling voert uitsluitend de voelbare warmte af en geen latente warmte. Er condenseert dus geen vocht op het koeleroppervlak, omdat de temperatuur zich altijd boven het dauwpunt van de aanwezige lucht bevindt. Het niet onttrekken van latente warmte is essentieel voor een zeer gunstig effect op het energiegebruik. Er wordt gebruik gemaakt van 100% buitenlucht. Klachten over te droge lucht komen hier niet voor, doordat het absolute vochtgehalte van de uitgaande gekoelde lucht gelijk blijft aan die van de aangezogen buitenlucht. Klachten over te vochtige lucht blijken in de praktijk ook niet voor re komen. Volgens één van de referenties (Sociale Werkplaats Midden Twente) is gebleken dat er met deze techniek sprake is van een hogere productiviteit en een lager ziekteverzuim. Autohaas heeft dit als positieve aanbeveling meegenomen voor het toepassen van deze technologie.

  StatiqCooling in Stabu Stichting Stabu, waaraan de koepelorganisaties van de belangrijkste partijen in de bouw in Nederland deelnemen, beheert een bouw breed informatiesysteem dat is uitgegroeid tot de Nederlandse standaard voor de woning- en utiliteitsbouw. Met ingang van de uitgave 2011-1 is StatiqCooling opgenomen in de Stabu-systematiek met een tekst die het ‘koelprincipe’ aangeeft, namelijk: ‘niet-bevochtigend waterverdamperelement’. Dit lijkt een tegenstelling: niet-bevochtigend en toch waterverdampend. Echter, de buitenlucht (of recirculatielucht) wordt gekoeld door het verdampen van water, waarbij deze lucht zelf niet wordt bevochtigd. Vervolgens wordt deze gekoelde lucht de ruimte in gebracht. De StatiqCooler is zo bezien een ‘warmtewisselaar’. StatiqCooling is verwerkt in de diverse specificaties van Hoofdstuk 61 Ventilatie- en luchtbehandelinginstallaties.

Winter (verwarming) De wens was om vloerverwarming toe te passen met een vloertemperatuur van 22 tot 23 ºC zonder nachtverlaging. Metingen hebben ondertussen uitgewezen dat kan worden volstaan met een vloertemperatuur van 19 tot 21 ºC en een luchtinblaastemperatuur van 20 tot 21 ºC. Het gebruik van een wtw gecombineerd met een verwarmingsbatterij zorgt daarbij voor de benodigde aanvullende verwarming. Op een zonnige winterdag is de zon al voldoende om het gebouw op temperatuur te houden. Verder speelt mee dat er in showrooms veel lampen zijn. Deze warmte zorgt voor een beperking van de warmtelast. Er is gekozen voor vloerverwarming aangesloten op hr-ketels.

  KEUZE TYPE VENTILATIE Werkplaats Voor de werkplaats is de ventilatie één maal per uur. Omdat de deuren veel open gaan, is er in de praktijk veel meer (natuurlijke) ventilatie. De geconditioneerde lucht wordt ingeblazen boven de werkbanken van de monteurs. Dit is onvoldoende om in volledige airconditioning te voorzien, maar vertraagt ’s zomers de opwarming van de werkplaats. Bovendien zorgt het ervoor dat na sluitingstijd de warmte niet blijft hangen maar met de gekoelde ventilatielucht wordt afgevoerd. De lucht wordt afgezogen via een afzonderlijk filter en de wtw. Indien de overheaddeuren opengaan, zal daar de meeste lucht ontwijken, mede omdat het ventilatiesysteem zorgt voor lichte overdruk. Op warme dagen wordt geadviseerd de roldeuren open te houden. Dat heeft geen invloed op de werking van de dauwpuntkoeling en er gaat

6

TM0312_lobregt_2058.indd 6

-Figuur 2- Mollierdiagram met dauwpunt (blauwe lijn) versus nattebol (rode lijn)

geen energie verloren. Verblijfsruimten Waar het bouwbesluit twee maal per uur ventileren voorschrijft is bij Autohaas vier maal per uur met 100% buitenlucht aangehouden. In de showroom wordt de lucht over de totale lengte op een hoogte van ongeveer 3 á 4 m schuin naar beneden ingeblazen en aan de raamzijde boven in de showroom weer afgezogen. Hierbij

wordt uitgegaan van een 2,5 meter hoge leefzone. De gekozen combinatie van verdringingsventilatie met balansventilatie zorgt ervoor dat de ingeblazen lucht de aanwezige warmere lucht voor zich uit naar buiten afvoert. De warmte-instraling door de ramen en het dak, de warmteontwikkeling van de opgestelde apparatuur en de verlichting, evenals de hier soms vrijkomende uitlaatgassen, worden dan direct mee naar buiten afgevoerd. In de kanto-

TVVL Magazine | 03 | 2012 KOELING

6-3-2012 14:07:28


ren wordt er minder afgezogen dan ingeblazen. De overdruk die zo ontstaat, voorkomt dat eventuele emissies vanuit de werkplaats naar de kantoren getransporteerd worden. In de winter blijft de ventilatie gehandhaafd en zal de ingeblazen warme lucht (via wtw met aanvullende verwarming door een verwarmingsbatterij) sneller naar boven stijgen dan de gekoelde lucht in de zomer. Door de aanwezige vloerverwarming is dit effect echter niet of nauwelijks merkbaar en is ondertussen gebleken dat dit zelfs beter voldoet dan verwacht.

 NATTEBOLKOELING VERSUS DAUWPUNTKOELING Tijdens de aanbesteding is gebleken dat het verschil tussen nattebolkoeling of dauwpuntkoeling niet elke installateur wat zegt. Er worden zeer goedkope systemen aangeboden die weinig meer zijn dan bevochtigers van lucht. Daarmee wordt ten onrechte van het bestek afgeweken. De techniek van verdampen met water als koudemiddel is natuurkundig dan wel eenvoudig, maar als men het Mollierdiagram niet beheerst, worden er in de praktijk grote fouten gemaakt. Nattebolkoeling is een adiabatisch proces, waarbij de mate van koeling afhankelijk is van de natteboltemperatuur. Deze vorm van koeling is afhankelijk van de temperatuur en de relatieve vochtigheid (%RV) van de aangezogen lucht en wordt daarom nattebolkoeling genoemd. Dauwpuntkoeling is een diabatisch proces. De mate van koeling is afhankelijk van het dauwpunt en daarmee van het absolute vochtgehalte (gram/kg lucht) van de te koelen lucht. In de praktijk ligt bij gelijke omstandigheden (gelijke temperatuur en vochtigheid van de lucht) het dauwpunt en daarmee de uitgaande luchttemperatuur bij dauwpuntkoeling 3 tot 4 K lager dan bij nattebolkoeling.

  KEUZE KOUDEMIDDEL Directe of indirecte systemen Bij de keuze: directe of indirect verdampingskoeling wordt vaak de gevoelstemperatuur over het hoofd gezien. Met andere woorden, de vraag wanneer de aanwezigen zich prettig voelen en wanneer niet? Daarbij speelt niet alleen de temperatuur een rol, maar ook de relatieve vochtigheid (RV). De in de betreffende ruimte werkende, recreërende of sportende personen regelen hun lichaamstemperatuur vooral door te transpireren. Het verdampen van het transpiratievocht is dus de menselijke koelmachine. Zo zal bij directe adiabatische verdampingskoeling, waarbij het tijdens het koelproces vrijkomende vocht in de te koelen ruimte wordt afgevoerd, de RV sterk oplopen. De aanwezigen kunnen hierdoor dan hun transpiratievocht minder goed verdampen. Bij een acceptabele ruimtetemperatuur stijgt de gevoelstemperatuur onder invloed van die hogere RV. Ondanks voldoende koeling is er dan dus toch sprake van een minder aangenaam en soms zelfs benauwd aandoend klimaat. Directe systemen hebben bovendien een groter risico voor het bacteriologisch vervuilen van het koelerpakket. Wel zijn daarvoor verantwoorde oplossingen voorhanden, zoals het gebruik van een pomp die een grote overmaat van water recirculeert, een niveauschakelaar en het regelmatig spuien (bleeding). Ook vraagt dit om controle van de waterkwaliteit, reiniging en daarmee extra onderhoud. Conclusie: uitgezonderd voor industriële toepassingen, bij de aanwezigheid van personen, moet altijd worden gekozen voor indirect werkende verdampingskoeling. Nattebolkoeling of dauwpuntkoeling? De bestaande ontwerpen voor zowel nattebolkoeling als dauwpuntkoeling laten interessante verschillen zien: - aan de hand van het Mollierdiagram blijkt dat bij dauwpuntkoeling afhankelijk van de condities, bij gelijkwaardige omstandigheden, een 3 tot 4 K lagere uitgaande lucht-

TVVL Magazine | 03 | 2012 KOELING

TM0312_lobregt_2058.indd 7

 VOORBEELD Berekening invloed wanddikte bij gebruik 0,3 mm kunststof Wanddikte totaal 0,0003 m α1 = 44 W/m2 primair α2 = 40 W/m2 proces. ΛPp = 0,18 W/m/K ΛAlu = 300,00 W/m/K Pp.:1/k = 1/44 + 0,0003/ 0,18 + 1/40 = 0,0494 K = 20,24 Al:1/k = 1/44 + 0,0003/300,00 + 1/40 = 0,0477 K = 20,96 Verschil : (20,96 – 20,24)/20,24 = 0,72/20,24 x 100% = 3,5% bij een wanddikte van 0,3 mm temperaturen kan worden bereikt dan bij nattebolkoeling. Bij een zelfde luchtdebiet betekent dit een grotere koelcapaciteit; - gebaseerd op ‘terug naar de basis’ wordt bij indirect werkende dauwpuntkoeling vergaand gebruik gemaakt van algemeen aanvaarde natuurkundige begrippen, zoals de grote verdampingswaarde van water, de hygroscopische werking, adhesie, zwaartekracht, middelpuntvliedende kracht en het principe van de vallende film. De absorptiesnelheid en de waterafgiftesnelheid worden daarbij beïnvloed door het gekozen hygroscopische materiaal; - het bij dauwpuntkoeling fabrikantafhankelijk benutten van de externe drukval (in luchtkanalen en inblaasroosters na de koeler), maakt een aparte procesventilator overbodig; - kenmerkend voor dauwpuntkoeling is dat bij een gelijkblijvend absoluut vochtgehalte en een oplopende buitentemperatuur, de koelcapaciteit stijgt bij een gelijkblijvend energiegebruik. Dit terwijl bij een conventionele luchtgekoelde installatie het energiegebruik toeneemt en de koelcapaciteit juist sterk daalt.

keur geen natuurlijke materialen zoals katoen, wol, cellulose en viscose mogen worden toegepast. Het gebruik van het kunststofproduct bij Autohaas sluit de kans op corrosie uit. Bovendien is kunststof voor veel bacteriën een slechte voedingsbodem. Door een zeer dunwandig materiaal te kiezen, wordt het bezwaar van een slechte warmteoverdracht nagenoeg gecompenseerd. De koelers zijn opgebouwd uit dunwandige polypropylene platen (<0,2 mm) met daarop een ook volledig uit kunststof bestaande hygroscopische laag (<0,1 mm). Uit het voorbeeld in het kader blijkt dat zodra een dunne wand wordt gebruikt het verschil ten opzichte van bijvoorbeeld aluminium niet groter is dan ongeveer 3,5%. Bevochtiging koelerblok Het koelsysteem kent een eenvoudige en robuuste manier van bevochtigen. Het water wordt eenmalig gebruikt. Dat wil zeggen, systemen zonder recirculerend water, zonder watervoorraad, zonder pomp, vlotter en spuiinrichting. Er is geen noodzaak voor het gebruik van waterbehandeling met chemicaliën en/ of een uv-lamp. Bij hard water moet er wel worden onthard.

 MATERIAALKEUZE De gekozen materialen mogen bij het gebruik van een bevochtigingpakket en/of een hygroscopische laag in een vochtig milieu niet als voedingsbodem kunnen functioneren voor levende organismen. Dit houdt in dat bij voor-

Legionella, bacteriën en onderhoud Boven elke discussie verheven is dat het systeem Legionellaveilig moet zijn. Hiervoor is gevraagd naar een risicoanalyse van TNO, of een conformiteitsverklaring betreffende het

7

6-3-2012 14:07:29


1/3 air difuser

3/3

water basin

2/3

ventilator

-Figuur 3- Statische dauwpuntkoeling voorzien van één ventilator en het benutten van de middelpuntvliedende kracht, door 180 graden draaien van de proceslucht

 DAUWPUNTKOELING MET CONVENTIONELE KOELING Binnen het Agentschap NL-programma ‘Reductie Overige Broeikasgassen’ heeft een bedrijf in Schiedam dauwpuntkoeling in combinatie met een fancoilsysteem aangeschaft. Het bedrijf wenste bepaalde ruimten op 18 tot 20 °C te houden. Deze temperatuur kan niet gegarandeerd worden met dauwpuntkoeling. Alle ventilatielucht gaat bij het bedrijf via de luchtbehandelingkast met dauwpuntkoeling. Als de koeling van deze kast onvoldoende is, wordt in de ruimte de fancoilunit bijgeschakeld. Dauwpuntkoeling is hier alleen een investering in extra energiebesparing. Er wordt geen HFK-koudemiddel uitgefaseerd. Deze gekozen combinatie voldoet bij deze de klant voldoen aan VDI-Richtlinie 6022 ,VDI 3803 en DIN EN 13779. Statische dauwpuntkoelsystemen, voorzien van een kunststof warmtewisselaar en zonder watervoorraad, voldoen aan de hygiëne-eisen van VDI. Het 180 graden omkeren van de stroom proceslucht leidt er bovendien toe dat kleine deeltjes (vuil) die zich in de lucht bevinden niet in de processtroom terechtkomen en zodoende ook niet in het bevochtigde deel van de warmtewisselaar. De ervaring leert dat het oppervlak aan de proceskant daardoor niet vervuilt, hetgeen resulteert in lagere onderhoudskosten. Voedingskabel Door het ontbreken van een conventionele koelinstallatie en de toepassing van verdampingskoeling is het meestal niet nodig om de voeding te verzwaren. Dit geeft ten opzichte van het gebruik van traditionele koeling een aanzienlijk financieel voordeel.

  OPDRACHT & SUBSIDIE De installatie voor de nieuwbouw van Autohaas is geleverd door Burgers Ergon. De luchtbehandelingkast is gebouwd door Thermo Air. De dauwpuntkoeling is van StatiqCooling. Vanuit het Agentschap NL programma Reductie Overige Broeikasgassen is subsidie verleend op het project. Tevens komt het pand in aanmerking voor de MIA-regeling ‘Zeer duurzaam utiliteitsgebouw’.

 ERVARINGEN IN DE GEBRUIKSFASE De showroom werd door zijn hoogte als lastigste ruimte beschouwd. Er is geïnvesteerd in verdringingsventilatie. Dit concept werkt naar

8

TM0312_lobregt_2058.indd 8

behoren. Bij de opening waren er in de showroom enkele honderden gasten en was er een ‘catwalk’ van bijzondere Audi’s. De rookgassen werden snel afgevoerd en daarmee bleef het binnenklimaat goed. Het afgelopen jaar zijn de prestaties gemonitord via het besturingssysteem van Schneider Electric. Op de verandering van de binnen- en buitentemperatuur wordt direct geregeld. Op een koude zonnige voorjaarsochtend is eerst de wtw nog in bedrijf waarna deze vloeiend overgaat in de koelmodus. Het eerste leerpunt was de plaats van de temperatuuropnemer van de buitenlucht. Deze was zodanig geplaatst dat door invloed van de zon de temperatuur 5 tot 10 te hoog was. Hierdoor ontstond een verkeerd beeld van de prestaties van het systeem. Een tweede leerpunt was de plaats van de temperatuuropnemer van de retourlucht. Op de luchtbehandelingkast zijn drie hoofdgebruikers aangesloten: showroom, werkplaats en kantoor. De showroom heeft ongeveer twee derde van het luchtvolume, het kantoor een kwart en de rest is voor de werkplaats. De inblaastemperatuur wordt geregeld op basis van de retourtemperatuur. In eerste instantie stond de temperatuuropnemer van de retourlucht in het centrale retourkanaal. Omdat de warmtelast op het kantoor veel sneller fluctueert dan die van showroom, liep de temperatuur in het kantoor te hoog op. De kast ‘dacht’ op basis van de retourlucht dat de temperatuur 22 °C was, maar dit bleek 24 °C te zijn. De 24 °C werd gemengd met de 21 °C uit de showroom en dat resulteerde in 22 °C. Nadat de voeler verplaatst is naar de snelste regelkringloop, het kantoor, is dit probleem verholpen.

Elke ruimte is voorzien van een ruimtethermostaat. Deze stuurt alleen de vloerverwarming aan, die qua regeling losstaat van de luchtbehandeling. Kantoorpersoneel denkt terecht dat draaien aan een knop direct resulteert in een andere inblaastemperatuur van de lucht. De eenvoud in de regeling geeft hier misverstanden. In het kantoor is gekozen voor plafondunits. Deze hebben als nadeel dat een deel van de ingeblazen nuttige koude reeds is opgewarmd voordat de lucht de gebruiker bereikt. Tevens blijkt dit concept redelijk gevoelig te zijn voor tochtklachten. Bij 6 à 7 K kouder dan de binnentemperatuur ontstaan er al tochtklachten. Hierdoor kan netto minder nuttige koude in het kantoor gebruikt worden dan in de showroom. Een ander minpunt is dat er een beperkte kortsluitstroom is tussen de ingeblazen en afgezogen lucht. Ook dit snoept een stuk koelcapaciteit weg.

  TOT SLOT Met dit alles is de recent opgeleverde nieuwbouw van Autohaas een energiezuinig utiliteitsgebouw geworden en één van de eerste duurzame autoshowrooms van Nederland. Het concept voldoet volledig aan het vergunningenbeleid, dat is gericht op de verplichting om energiebesparende maatregelen te nemen. Het begrip duurzaam en topkoeling wekt hoge verwachtingen dij mensen die in het pand werken. Ook is er onvoldoende aandacht besteed aan de uitleg van het systeem. Dit alles heeft geleid tot een kritische klant. Door twee keer per dag de receptie de kwaliteit van het binnencomfort te laten mailen naar de adviseur en de installateur zijn minpunten in het ontwerp ontdekt en verbeteringen doorgevoerd.

 REFERENTIES 1. Energetisch verantwoorde koeling van industriële en grote gebouwen. ISSO ThemaTech nr. 17, september 2009. 2. Technical Workshop: A closer look at evaporative Adiabatic Wet Bulb Cooling and Diabatic Dew-point Cooling, using water (R718) as refrigerant. 9th Gustav Lorentzen conference on Natural Working Fluids, Sydney Australia April 12-14 -2010 3. Parameters affecting the performance of a dewpoint cooler consisting of a counter flow heat exchanger using water as refrigerant. 9th Gustav Lorentzen conference on Natural Working Fluids, Sydney Australia April 12-14 -2010 Met dank aan Peter Uges voor het opgeven van de technische details van de gebruikte techniek van StatiqCooling

TVVL Magazine | 03 | 2012 KOELING

6-3-2012 14:07:29


Kinderen bij de les dankzij comfortabele luchtverversing met ventilatieplafond ComfoSchool Samen met TNO en vooraanstaande leveranciers van systeemplafonds is door Zehnder - J.E. StorkAir een ventilatieoplossing ontwikkeld voor toepassing in scholenbouw. Dit innovatieve ventilatieplafond, ComfoSchool, bestaat uit een systeemplafond met een hoge geluidsabsorptie, een speciaal ontwikkelde toevoerunit en een regeling die specifiek voor dit schoolconcept is ontwikkeld.

De toevoerunit zorgt dat er ruim voldoende verse lucht van buiten, aangezogen via gevel of dak, wordt gefilterd en ingeblazen boven het verlaagd plafond. De luchttoevoer is verwerkt in het plafond. Via gelijkmatig over het plafondoppervlak verdeelde openingen stroomt de lucht middels inductie (hoogefficiënte bijmenging van omringende lucht) tochtvrij het lokaal in. ComfoSchool ventilatieplafond is geschikt voor toepassing in bestaande bouw en in nieuwbouwprojecten.

Copyright © Armstrong en Mitch Fotografie

Vraaggestuurde ventilatie met ComfoSchool; een zeer energiezuinige methode Copyright © Rockfon

Stil, zeer stil doet het systeem zijn werk ComfoSchool is een van de weinige oplossingen die binnen de wettelijke geluidsnorm van 35 dB(A) blijft, ook bij grote luchthoeveelheden die geventileerd moeten worden. De leerlingen kunnen zich daardoor goed concentreren in een gezonde en rustige ruimte.

Steeds meer scholen worden goed geïsoleerd waardoor het in een klaslokaal snel erg warm kan worden. Zeker als het lokaal wordt gebruikt stijgt naast de temperatuur ook het CO2-gehalte. Het CO2-gehalte is een belangrijk meetgegeven voor de luchtkwaliteit in het lokaal. Het ventilatieplafond ComfoSchool is een vraaggestuurd systeem. Het werkt geheel automatisch. De regeling is ontwikkeld op basis van

simulaties en reageert automatisch op CO2- en temperatuursveranderingen in het klaslokaal. Het Comfoschool concept is onderdeel van het gebouwontwerp.

Een betaalbare en praktische oplossing Een gezonde en inspirerende leeromgeving voor kinderen is belangrijk. Zehnder - J.E. StorkAir en de plafondfabrikanten vinden dan ook dat deze ventilatieoplossing betaalbaar moet zijn voor iedere school. ComfoSchool heeft daarom een zeer gunstige prijsstelling. En heeft de school niet alleen een innovatief

en energiezuinig ventilatiesysteem maar ook een nieuw plafond! Het ventilatieplafond is een decentrale oplossing per lokaal waardoor de toepassing gefaseerd kan plaatsvinden. De benodigde ruimten voor techniek zijn minimaal, 100 mm vrije ruimte boven het systeemplafond is voor een juiste werking al voldoende.

Zehnder - J.E. StorkAir is licentiehouder van het patent op het ventilatieplafond. Samen met bovenstaande fabrikanten wordt het ComfoSchool ventilatieplafond aangeboden.

Lingenstraat 2, 8028 PM Zwolle - Postbus 621, 8000 AP Zwolle - Tel.: (038) 429 69 11 - info@zehnder-jestorkair.nl - www.zehnder-jestorkair.nl

113266-01 Advertorial TVVL ComfoSchool.indd 1 TM0312_09.indd 9

16-12-2011 09:53:07 6-3-2012 17:56:13


Kan het zonder Mollierdiagram?

Rekenen aan vochtige lucht Wie zich bezighoudt met klimaatinstallaties zal zeker te maken hebben met verschillende luchtcondities. Veelal wordt dan gebruik gemaakt van een Mollierdiagram. Maar als er gerekend moet worden is men aangewezen op formules. Die moeten dan wel beschikbaar zijn. Dit artikel geeft een overzicht van beschikbare formules die worden gepresenteerd in overzichtelijke tabellen en diagrammen. Ing. J. ( Jaap) Veerman, Royal Haskoning - Buildings Regelmatig zie je vakgenoten gebruikmaken van een Mollier-h/x-diagram om even wat luchtcondities af te lezen of processen te visualiseren. Ook websites met handige rekentools zijn in trek. Veelal worden de gevonden waarden ingevoerd in een rekentool of in een zelf opgesteld spreadsheet rekenprogramma. Bijvoorbeeld om de capaciteiten van een koeler of bevochtiger uit te rekenen. De nauwkeurigheid van in een Mollierdiagram of op internet afgelezen waarden zijn hiervoor vaak ruim voldoende. Maar het overnemen van de gevonden waarden in de eigen berekeningen is soms niet handig. Zeker als hiermee ook nog allerlei alternatieven worden doorgerekend of als er wijzigingen optreden in de oorspronkelijke uitgangspunten. Om te voorkomen dat waarden telkens in het diagram moeten worden afgelezen zullen ze moeten worden berekend. Dan komen korte, niet al te ingewikkelde formules van pas. Deze formules stonden in de augustusuitgave van Klimaatbeheersing uit 1984. In het artikel ‘Mollier-h/x-diagrammen voor vochtige lucht, geconstrueerd door middel van de computer’ wordt beschreven hoe IMG-TNO in opdracht van TVVL door middel van een computer een aantal Mollierdiagrammen heeft geconstrueerd voor verschillende temperatuurgebieden en situaties met gemiddelde barometerdrukken op nul, 1.000 en 2.000 meter hoogte. Destijds was hier veel vraag naar. De betref-

10

TM0312_veerman_2082.indd 10

fende diagrammen zijn helaas niet meer beschikbaar via TVVL, behalve die voor zeeniveau en een werkgebied van -15 tot 40°C (zie figuur 1, pagina omslaan). Dat die publicatie alweer 28 jaar oud is, doet niets af aan de bruikbaarheid ervan. Met name de gepresenteerde formules zijn nog steeds actueel en daarom onderdeel van dit artikel.

 PARAMETERS VOCHTIGE LUCHT

conditie ook vast als bijvoorbeeld de combinatie dauwpunttemperatuur en absolute vochtigheid wordt gebruikt. In het Mollierdiagram is op basis van die parametercombinatie altijd het punt te bepalen dat de luchtconditie vertegenwoordigd. Alle andere parameters zijn dan eenvoudig af te lezen.

 REKENEN AAN VOCHTIGE LUCHT

De conditie van vochtige lucht leggen we het liefst eenduidig vast. Er zijn veel manieren waarop dit kan. Minimaal zijn twee parameters nodig om zowel informatie over de vochtinhoud als de temperatuur vast te leggen. Op basis van deze twee condities liggen alle andere parameters vervolgens vast. De belangrijkste parameters voor vochtige lucht zijn: -  temperatuur (droge bol); - natteboltemperatuur; - dauwpunttemperatuur; -  relatieve vochtigheid; -  absolute vochtigheid; - enthalpie; -  partiële dampdruk; -  verzadigde dampdruk; -  soortelijke massa.

Voor het berekenen van de luchtcondities zou voor elke parametercombinatie een set formules beschikbaar moeten zijn voor de overige parametercombinaties. Helaas is dit (nog) niet het geval. De formules die wel beschikbaar zijn, staan in tabel 1. Voor de berekening van de eerder genoemde negen parameters zijn nu in totaal 28 formules beschikbaar met in totaal 15 verschillende inputparametercombinaties. Dat zouden er 29 x 8 = 232 kunnen zijn. Dus de formulebeschikbaarheid is nog geen 7%. Er moeten dus meerdere formules achter elkaar worden gebruikt om alle parameters van een luchtconditie te berekenen. In een dergelijk geval is het zeker handig een compleet overzicht van beschikbare formules en input/output-combinaties te hebben, zoals opgenomen in de tabellen 1 en 2.

De meest gebruikte combinatie om de luchtconditie vast te leggen is die van temperatuur en relatieve vochtigheid. Maar in feite ligt de

Gedurende het gebruik van de formules uit [6] is de behoefte ontstaan aan meer formules

 FORMULES

TVVL Magazine | 03 | 2012 REKENMETHODE

6-3-2012 14:10:10


θl

17,18

H

24,25,26

p dv φ

…..

= nummer formules

…..

= symbool

4,5

t = tn' 24,25,26

Pd=Pdv' 14,15

32,33

θ nb '

p dv '

x'

∆H

21

14,15

= x' - x

pd

x

∆x

= h + ∆h

h=h' 4,5

H'

θ nb

Hulpberekeningen

Figuur 3 - Rekenregel voor berekening θ nb uit θ l en φ.

θl

H

θl

H

H

kJ/kg

pd

kPa

pd θl

17

1

θl

x

θl

x

18

verzadigde dampspanning

p dv

kPa

θl

ρ

kg/m³

c pl

φ 1

x

25

2

T

26

3

T

28

1

θl

x

4

T

x

φ

29 30

soortelijke warmte waterdamp

c pw

kJ/(kg.K) kJ/kg

31 32

5

θ nb

∆x

∆H pb

kJ/kg

33

6

θ nb

∆x

kPa

34

g

m/s²

35

Geldig voor:

θl

T

g

h B

1 2 3 4 5 6

p b 101,325 kPa en 0<θ nb <25 0°C ≤ θ l < 100°C -40°C ≤ θ l ≤ 0°C -20 ≤ H ≤ 100 en p b = 101.325

-Tabel 1- Overzicht beschikbare formules en benodigde input

TM0312_veerman_2082.indd 11

R

θl

A:\TVVL Magazine Redactie\03\Artikelen origineel\2082\Tabel 1Tabel 1

TVVL Magazine | 03 | 2012 REKENMETHODE

p0

pd

kg/m³

versnelling t.g.v. zwaartekracht

Ml

θl

1

kJ/(kg.K)

barometerdruk

Ml

p dv x

c pl ∆H

Mw

θ nb

soortelijke warmte lucht

enthalpieverschil

pb

c pw

pd

27 soortelijke massa

Ml

θd

23 24

Mw

pd

1

22

p dv

φ

16

1

pb

pd θd

1

20

Ml

x

13

1

Mw

φ

pd

19

pb

H θl

21 partiële dampspanning

c pw

p dv H

15

enthalpie

c pl

H

10

14

molaire gasconstante

1

kJ/(kmol.K)

12

= 8,3144

θl

barometerdruk op zeeniveau

1

R

kPa

11

P0

= 101,325

θl

molaire massa van lucht

1

Ml kg/kmol

9

Mw

= 28,964

1

molaire massa van waterdamp

kPa

1

8

Pb

kg/kmol

kJ/kg

7

breedtegraad

kg/kg

1

B

°

%

4

6

hoogte boven zeeniveau

°C

5

h

vaste waarden

θ nb ≥ 0°C θ nb < 0°C

= 18,016

kg/kg

1

g

kPa

x

%

4

x

∆x

m

φ

°C

1

versnelling t.g.v. zwaartekracht

θd

°C

3

c pw

m/s²

absolute vochtigheid

θ nb

1

verschil abs. vocht

enthalpie

°C

x

1

2

c pl

kg/kg

absolute vochtigheid

K/°C

φ

1

soortelijke warmte waterdamp

relatieve vochtigheid

H

kJ/(kg.K)

dauwpunttemperatuur

x

soortelijke warmte lucht

relatieve vochtigheid

°C

verzadigde dampspanning

nattebol temperatuur

φ

kJ/(kg.K)

dauwpunttemperatuur

θl

kPa

drogebol temperatuur

θd

Geldigheid

nattebol temperatuur

Eenheid

p dv

θ nb

Formule nr.

drogebol temperatuur

Symbool

Pd

T/θ l

Output formule

Omschrijving

partiële dampspanning

Input formule

barometerdruk

-Figuur 2- Werkwijze voor berekening θnb uit θl en φ

Tabel 1

11

6-3-2012 14:10:11


met andere combinaties van inputvariabelen. Die zijn afgeleid (formule 1 t/m 3, 6 t/m 9, 11, 16, 19, 27). Deze en de formules uit [1 t/m 6] zijn in tabel 2 overzichtelijk gegroepeerd, zodat eenvoudig een formule kan worden gekozen op basis van de beschikbare parameters. De aangeven formulenummers in tabel 1 verwijzen naar tabel 2.

â&#x20AC;&#x201A; GELDIGHEID FORMULES Bij het gebruik van de gegeven formules dient men rekening te houden met de beperkte geldigheid ervan. De formules voor een beperkt geldigheidsgebied zijn over het algemeen eenvoudiger opgebouwd. Daarbuiten neemt de moeilijkheidsgraad behoorlijk toe. De randvoorwaarden voor het gebruik van de formules

is in beide tabellen aangegeven. De weergegeven formules met daarin de parameter natteboltemperatuur (4,5 en 20) kunnen niet zondermeer worden gebruikt. De relatie tussen enthalpie (H) en natteboltemperatuur (θnb ), zoals gegeven, geldt alleen bij verzadigde lucht (relatieve vochtigheid is 100%). Voor lagere RV-waarden dient men

-Figuur 1- Mollier-h/x-diagram voor vochtige lucht barometerdruk 101,325 kPa

12

TM0312_veerman_2082.indd 12

TVVL Magazine | 03 | 2012 REKENMETHODE

6-3-2012 14:10:11


6

7

8

10

     

12 13

Formule Nr. 21 22 23

26

27 28 29

 − 117,23  1555 ⋅ pd − 0,1569  ⋅θ l − H =  Formule pd − 101,33  pd − 101,33  H = 45,5 eθ nb / 27 ,8 − 36 ϕ ⋅ pd v 100 101,33 x pd = 0,622 + x pb pd = Mw 1+ x ⋅ Ml

ϕ

1+ x (θ l + 273,15)(0,622 + x ) (1 + x ) ⋅ M w ⋅ pb ρ= M  R ⋅ T ⋅  w + x   Ml 

ρ = 219,6

θl

+

°C

1

%

1

kg/kg

[6]

kg/kg

[6]

2

[2]

θl 2

[6]

kJ/kg

[3]

1

1

1

kJ/kg

[6]

kPa

[2]

kPa

[6]

kPa

25

[6] [6]

1

[1]

2

[1]

3

kPa [6] [2]

1 4

[5]

kJ/(kg.K)

[5]

∆H= 4,187 ⋅ θ nb ∆x

kJ/kg

[2]

5

33

∆H=

kJ/kg

[2]

6

kPa

[2]

34

(2,09 ⋅ θ nb − 335) ⋅ ∆x

= pb p0 ⋅ e

g ⋅M l ⋅h − 1000⋅R⋅T

2 35 g = 9,780373(1 + 0,0052891 sin B ) − 0,0000059 sin 2 (2 B ) m/s² Opmerking Formule geldig bij: pb 101,325 kPa en 0<θnb<25 1 0°C ≤ θl < 100°C 2 -40°C ≤ θl ≤ 0°C 3 -20 ≤ H ≤ 100 en pb = 101.325 4 TVVL Magazine | 03 | 2012 REKENMETHODE θnb ≥ 0°C 5 θnb < 0°C 6 θnb wordt berekend bij φ = 100% 7

TM0312_veerman_2082.indd 13

pd v 0,813 ⋅ e 24 =

1

32

2

B breedtegraad ° cpl soortelijke warmte lucht kJ/(kg.K) cpw soortelijke warmte waterdamp kJ/(kg.K) g versnelling t.g.v. zwaartekracht m/s² H enthalpie kJ/kg h hoogte boven zeeniveau m Ml molaire massa van lucht = 28,964 kg/kmol Mw molaire massa van waterdamp = 18,016 kg/kmol P0 barometerdruk op 0 m hoogte kPa Pb barometerdruk kPa pd partiële dampspanning kPa pdv verzadigde dampspanning kPa R molaire gasconstante = 8,33144 kJ/(kmol.K) Formule θl drogeboltemperatuur °C T drogeboltemperatuur K ϕ kPa ⋅ pd v vochtigheid 21 = x pd absolute kg/kg 100 101,33 x θ dauwpunttemperatuur °C kPa pd d = 22 0,622 + x θnb natteboltemperatuur °C pb kPa pd = % M w vochtigheid 23 φ relatieve 1+ x ⋅ M l massa ρ soortelijke kg/m³

1

kPa

kJ/(kg.K)

c pw 1,8584 + 1,0875 ⋅ 10 ⋅ θ l + 3,083 ⋅ 10 ⋅ θ l 31=

1

1

kJ/kg

kg/m³

−7

1 [6]

kg/m³

7,5 ⋅ 10 6 −4

[6]

kg/kg

kPa

 T   273,16  log pd v = 10,79574 1 − +  − 5,028 log T    273,16   T   −8, 2969  −1    271,18   + 1,505475.10 −4 1 − 10 +      4, 76955 1− 273T,16     + 4,2873.10 −4 10 − 1 − 0,213856      273,16   273,16  − − − log pd= 9 , 09685 1 3,56654 log   + v  T   T  T   + 0,87682 1 −  − 0,213856  273,16  pd pd v = ⋅ 100

2.105

1

kPa

 SYMBOLEN

1

kJ/kg

= pd

c pl 1,006 + 30=

4,7

kJ/kg

pd v 0,813 ⋅ eθ l / 17 , 6 − 0,2 24 =

25

[6]

kg/kg

17 H c pl ⋅ θ l + 2500,8 ⋅ x + c pw ⋅ x ⋅ θ l 18=

20

1,7

°C

%

0,622 pd x= 101,33 − pd Mw pd = ⋅ x M l pb − p d − 144,2 ⋅ (θ l + 1344) − 0,1569 ⋅ θ l − 1555 H= 1,0584θ d − 124,9 = H θ l + 2500 ⋅ x + 1,86 ⋅ x ⋅ θ l

19

[6]

°C

ϕ (1,058θ l − 0,246 ) − 12464 H − θl x= 2500 + 1,86 ⋅ θ l H − c pl ⋅ θ l x= 2500,8 + c pw ⋅ θ l

Opmerking

Bron °C

− 7752

x=

11

16

+ 4

1,058θ d − 0,246 ϕ= ⋅100 1,058θ d − 0,246 pd ϕ = 100 pd v

9

15

(H − 9,44)

+ 1,6439 ⋅ 10 −5 (H − 9,44 ) − 5,26286 ⋅ 10 −9 (H − 9,44 )

θl      ϕ ⋅ e  17 , 6  + 100 − ϕ 4,065  θ d = 17,6 100    101,33 ⋅ x  + 0,2   0,622 + x  θ d = 17,6 ln   0,813     pd + 0,2 θ d = 17,6 ln 0,813

1

°C 2

3

°C

[4]

26

27

θ l / 17 , 6

− 0,2

kPa

 T   273,16  log pd v = 10,79574 1 − +  − 5,028 log  LITERATUUR T    273,16  1. Amme, K.,Berechnung psychrometri T von  −8, 2969  −1    271,18   + 1schen ,505475Daten .10 −4 1 −mit 10 einem + programmierbaren     Taschenrechner; 273,16  34 (1983), nr. 3, März  HLH  4, 76955 1− T     kPa + 4,2873.10 −4 10 − 1 − 0,213856 2. Theil, C. G.  e.a., TVVL-cursus    Luchtbehandelingstechniek, deel2:273,16   273,16  −9,09685  − 1 − 3,56654 log log pd= + v T   TTVVLAmersfoort,  1982 Mollierdiagram, T   kPa 3. Baehr, Mollier-i, x-diagramme für + 0,87682 1H.D., −  − 0,213856  273,16  feuchte Luft; Springer-verlag, Berlin/ pd kPa pd v = ⋅ 100

ϕ Göttingen/Heidelberg, 1961 1+ x 4. Kohlrausch, F., Praktische Physik, Band I, kg/m³ = 219 , 6 ρ 28 (θ l + 273,15)(0,622 + x ) 1955; Teubner Verlag, Stuttgart (1 + x ) ⋅ M w ⋅ pb ρ= kg/m³ R.D., Interne informatie over M  29 5. Crommelin, R ⋅ T ⋅  w + x  l  Meigenschappen  fysische van vochtige lucht; 2 θ l Delft,θ l1984 IMG-TNO, kJ/(kg.K) + c pl 1,006 + 30= 2.105 7,5 ⋅ 10 6 6. Ham, Ph.J., Mollier-h/x-diagrammen voor 2 −4 −7 kJ/(kg.K) c pw 1,8584 + 1,0875 ⋅ 10 ⋅ θ l + 3,083 ⋅ 10 ⋅ θ l 31= vochtige lucht, geconstrueerd door middel kJ/kg ∆H= 4,187 ⋅ θ nb ∆x 32 ∆Hvan = (2,de 09 ⋅computer, θ nb − 335) ⋅ ∆xKlimaatbeheersing 13, kJ/kg 33 g ⋅M ⋅h ,1984 −nr. 8 (augustus) 34 1000⋅R⋅T = pb p0 ⋅ e

l

kPa

2 35 g = 9,780373(1 + 0,0052891 sin B ) − 0,0000059 sin 2 (2 B ) m/s² Opmerking Formule geldig bij: pb 101,325 kPa en 0<θnb<25 1 0°C ≤ θl < 100°C 2 -40°C ≤ θl ≤ 0°C 3 -20 ≤ H ≤ 100 en pb = 101.325 4 θnb ≥ 0°C 5 θnb < 0°C 6 θnb wordt berekend bij φ = 100% 7

Opmerking

θ nb = 0,580815 (H − 9,44) − 4,1942 ⋅ 10

5

−3

1

Bron

4

°C

gebruik te maken van de formules 32 en 33. Om de natteboltemperatuur te berekenen bij een barometerdruk van 101,325 kPa met gegeven waarden voor de temperatuur (θl) en de relatieve vochtigheid (φ), dient men de werkwijze te volgen zoals aangegeven in figuur 2 en 3. De te volgen werkwijze bij gegeven waarden voor de nattebol- en drogeboltemperatuur is weergegeven in de figuren 4 en 5, eveneens bij een barometerdruk van 101,325 kPa.

Formule Nr.

3

1

Opmerking

2

°C

Bron

Formule Nr.

  ϕ ( x + 0,622 ) + 50665 x    − 1,402 = θ l 17,6 ⋅ ln ϕ (x + 0,622)     H − 2500 x θl = 1,86 x + 1 p + 0,2 θ l = 17,6 ln dv 0,813 H + 36 θ nb = 27,8 ln 45,5

1

14

Formule

[2] [6]

1

[6] [6]

1

[1]

2

[1]

3

[6]

1

[2]

4

[5] [5] [2]

5

[2]

6

[2] [4]

-Tabel 2- Overzicht formules vochtige lucht

13

6-3-2012 14:10:13


pd

pdv’

x

pd

pdv x’

x

pdv’ x’’

∆x

x’ ∆x

φ - RV

θl

pdv

θl φ - RV

θnb θnb’

θnb

∆H H’ H

∆H H’ H

-Figuur Berekening van φ, φ, schematisch aangegeven in het FiguurFiguur 4- Werkwijze voor en φ en uit θnb uit θl 6 – Berekening van berekening H, x en φ H, uitxθnb θl, schematisch Figuur 4 –3-Berekening vanθnb θnbuituitθlθen en schematisch aangegeven l aangegeven in het Mollierdiagram Mollierdiagram in het Mollierdiagram. θl

24,25,26

p dv 10 12,13

x'' θ nb

t = tn x = x' 17,18

= h' - ∆h

H'

H

t = tn' 24,25,26

Pd=Pdv' 14,15

= x' - x''

32,33

p dv '

x'

∆x

∆H

12,13

22,23

x

pd

…..

= nummer formules

…..

= symbool

φ

Hulpberekeningen Figuur 5 – Rekenregel voor berekening H,x en φ uit θ nb uit θ l

www.remon.com

--Figuur 5- Berekening van H, x en φ uit θnb uit θl, schematisch aangegeven in het Mollierdiagram

Aardwarmte - ‚t zat‚ er al in ... ... en Remon haalt t er weer voor u uit

!

Remon regelt voor installateurs, architecten en huiseigenaren het complete aardwarmtesysteem. En we leveren het sleutelklaar op tot aan de warmtepomp. Heel gemakkelijk, heel vertrouwd. Waarom zo stellig? Omdat Remon het meest competente boorbedrijf van Nederland is en omdat we zorgvuldig geperfectioneerde techniek gebruiken.

Wat betekent dat in de praktijk? • we boren snel de benodige schachten, tot 300 meter diep • we berekenen deskundig de bijbehorende leidingweerstanden • we werken netjes en schoon, zonder graafwerk in het terrein of boormateriaal dat achterblijft rondom het boorgat • we stemmen ‘t systeem af op uw behoeften • en we geven 25 jaar systeemgarantie

passie voor duurzame energie

Waarom Remon? • SIKB-erkend boorbedrijf • open en gesloten bronsystemen • grote en kleine boormachines, geschikt voor elk terrein • landelijk opererende servicedienst - 24/7 service • meer dan 25 jaar ervaring Marum | Dalfsen | Ospel 0594 64 80 80 0529 43 50 40 077 466 00 45

14

TM0312_veerman_2082.indd 14

TVVL Magazine | 03 | 2012 REKENMETHODE

6-3-2012 14:10:14


Betrouwbaar. Groen. Productief. Allemaal in één kantoorinstallatiesysteem.

Een complete infrastructuur voor een kantoorinstallatiesysteem met geïntegreerde voeding, data en besturing Configureer de verlichting van elk kantoor snel en eenvoudig

RoomboxTM

Voeding, data en besturing die elke werkvloer beter maken

OptiLineTM 50 kabelmanagementsysteem

Lagere energierekening en verhoogde efficiëntie op de werkvloer

UNIQTM energiemanagementsysteem

Verhoog het comfort en de productiviteit van de werknemer

KNXTM-kantoorbesturing

Introductie van een compleet kantoorinstallatiesysteem, een flexibele kantoorinfrastructuur die ervoor zorgt dat elk gebouw maximaal wordt benut Achter elk superieur kantoorgebouw schuilt een innovatieve structuur die snel en eenvoudig configureert om zo tegemoet te komen aan de bedrijfsbehoefte van de huurder of eigenaar. Ons modulair systeem is zo’n structuur die de productiviteit van werknemers verhoogt en de kosten minimaliseert dankzij automatische verlichtings- en klimaatbesturing. Dat is waarom we bij Schneider Electric™ flexibele en energie-efficiënte oplossingen ontwerpen die de productiviteit van de werknemers verhogen en elke kantoorruimte zo efficiënt mogelijk maakt. Meer informatie Download GRATIS onze catalogi over onze oplossingen voor een compleet kantoorinstallatiesysteem en maak automatisch kans op een iPad 2 Ga naar www.SEreply.com, actiecode 13379p ©2012 Schneider Electric. All Rights Reserved. Schneider Electric, Roombox, OptiLine, UNIQ, and KNX are trademarks owned by Schneider Electric Industries SAS or its affiliated companies. All other trademarks are property of their respective owners. Schneider Electric B.V. — Diakenhuisweg 29-35, 2033 AP Haarlem Tel. 023 5 124 124 • 998-3723_NL_B

TM0312_15.indd 15

6-3-2012 17:57:41


Praktijksituatie

Vraaggestuurde ventilatie met wtw en grondwarmte Dit artikel beschrijft de resultaten van het eerste half jaar monitoring van een nulwoning in Groenlo. Het ventilatiesysteem in de woning is vraaggestuurd met warmteterugwinning, in combinatie met het gebruik van grondwarmte in de vorm van een grondbuis. De resultaten tonen aan dat het ventilatiesysteem een gezond en comfortabel binnenklimaat creëert op energiezuinige wijze. Ir. B. (Bart) Cremers, adviseur Kenniscentrum, Zehnder Group Nederland

  DE WONING De woning, zoals weergegeven in figuur 1, is gebouwd volgens de normen van passief bouwen en bewoond vanaf juli 2010. Het huis heeft een compacte, goed geïsoleerde gevel met zuid georiënteerde ramen met drievoudige beglazing. Zonnecellen en zonneboilers op het dak zorgen voor de productie van elektriciteit en warm water tijdens zonnige dagen. Een warmtepomp met een verticale bron zorgt voor verwarming en koeling via een afgiftesysteem in de vloer. Details van het huis zijn gegeven in [1] en [2].

  HET VENTILATIESYSTEEM Een warmteterugwintoestel (WHR 960, kortweg wtw-unit) brengt verse lucht in de woning en voert lucht uit de woning af naar buiten. De warmte van de retourlucht wordt gebruikt voor het opwarmen van de verse lucht op een energiezuinige manier. De meest gebruikte ventilatiehoeveelheid is 160 m3/h. Voor een huis met een volume van 840 m3 betekent dit een ventilatievoud van ongeveer 0.2 h-1. De verse lucht wordt naar de afzonderlijke ruimten gebracht door zeven separate ronde kunststof luchtkanalen (ComfoTube). Vier daarvan leiden naar laag-inducerende roosters vlak boven de vloer van de slaapkamers (ouders, kind en gasten) en naar een werkkamer, alle op de begane grond. De rest leidt naar de woonkamer op de eerste verdieping.

16

TM0312_cremers_2083.indd 16

De retourlucht komt uit de woonkamer, de zolder, de badkamer en de toiletten via zeven retourkanalen (ComfoTube). Zowel de toevoer als de retour worden verdeeld en verzameld via geluiddempers (ComfoWell); één in de retourlucht en twee in de toevoerlucht. De keuken wordt geventileerd door een afzonderlijke wtw-unit (WHR 930). De werking hiervan is niet bijgehouden. De handmatig ingestelde ventilatiehoeveelheid (normaal stand 1; 160 m3/h) wordt automatisch verhoogd door vraagsturing op basis van vier afzonderlijke CO2-sensoren in de woonkamer en de slaapkamers (ouders, kind en gasten). Wanneer één van de CO2-waarden boven een ingestelde grenswaarde komt, dan zorgt een stuursignaal naar de wtw-unit voor verhoging van de hoeveelheid verse lucht. Een grondbuis, voorzien van filter, zorgt voor de grondwarmte (aanzuig van de grondbuis is te zien in figuur 1). De grondbuis is 50 m lang, 200 mm in diameter en ligt op een gemiddelde diepte van 2.5 m. De grondbuis ligt op afschot in de grond om eventueel water af te voeren. Tussen de grondbuis en de wtw-unit bevindt zich een luchtklep. De wtw-unit regelt de stand van deze luchtklep, zodat verse lucht ofwel direct van buiten wordt aangezogen via de noordgevel ofwel via de grondbuis.

 GEGEVENSVERZAMELING De relevante parameters van het ventilatiesysteem zijn verzameld met een interval

van één minuut door een aan de Wtw-unit verbonden laptop. De bewoner heeft de verzamelde gegevens en eventueel commentaar wekelijks verzonden. Daarna zijn de gegevens omgewerkt tot uurgemiddelden, waarna ze geanalyseerd zijn in de vorm van zogenaamde ‘carpet-plots’, duurgrafieken, correlatiegrafieken en staafdiagrammen. Dit artikel beschrijft de resultaten van de geanalyseerde periode van februari 2011 tot september 2011.

 COMFORTABELE CO2WAARDEN Het comfort van het binnenklimaat is vastgesteld aan de hand van gemeten CO2-waarden in de ouderslaapkamer (twee ouders), de kinderslaapkamer en de logeerkamer. De ingestelde grenswaarden voor de vraagsturing zijn 800 ppm voor de woonkamer en 1.000 ppm voor de slaapkamers. Volgens verwachting vertonen de uurgemiddelde CO2-waarden een verhoging bij aanwezigheid van personen in de kamers. Als voorbeeld worden de CO2-waarden in de kinderkamer getoond voor de periode februari tot mei 2011. Over dag zijn de CO2-waarden vergelijkbaar met de natuurlijke CO2-waarde van de buitenlucht van 400 ppm en ’s nachts zijn de waarden 800 tot 1000 ppm. Zodra de grenswaarde van 1.000 ppm wordt bereikt, wordt de ventilatiehoeveelheid verhoogd zodat de CO2-waarden vastgehouden worden op een gezond en comfortabel niveau.

TVVL Magazine | 03 | 2012 ENERGIETERUGWINNING

6-3-2012 14:11:57


-Figuur 1 - De nulwoning in Groenlo

-Figuur 2- ‘Carpet plot’ van het CO2-niveau in de kinderslaapkamer. De rijen stellen dagen voor van 5 februari (bovenste rij) tot 16 mei (onderste rij). In de kolommen staat het uur van de dag van 0:00 (linker kolom) tot 24:00 (rechter kolom). De kleur representeert het CO2-niveau van 400 ppm (groen) tot 1.200 ppm (rood), en ontbrekende gegevens (wit). Nota bene: rood is nog steeds comfortabel! 1200 living room master bedroom

1100

child's bedroom guest bedroom

CO2 level (ppm)

1000 900 800 700 600 500 400 0

500

1000

1500

2000

2500 hours

3000

3500

4000

4500

5000

-Figuur 3- Duurgrafiek van het CO2-niveau in de woonkamer (blauw), ouderslaapkamer (rood), kinderslaapkamer(groen) en logeerkamer (paars)

Vanaf half april zijn verlaagde CO2-waarden in alle kamers waargenomen door het gebruik van spuivoorzieningen gedurende deze periode van hoge zoninstraling op de zuidgevel. Tevens is waargenomen dat het CO2-niveau over het algemeen ’s nachts hoger is in de kinderslaapkamer (één kind) dan in de ouderslaapkamer (twee ouders). Dit komt doordat het kind met de deur dicht slaapt en de ouders met de deur open. Een openstaande slaapkamerdeur zorgt voor uitwisseling van lucht uit de gang (zonder CO2-bron) met lucht uit de slaapkamer (met CO2-bron). Dit verschijnsel werd bevestigd door bovengemiddelde CO2niveaus in de ouderslaapkamer wanneer de

deur ’s nachts gesloten werd. Theoretische berekeningen bevestigen dat een open slaapkamer deur leidt tot lagere CO2niveaus. De natuurlijke uitwisseling van lucht door temperatuurverschillen tussen slaapkamer en gang bedraagt volgens berekeningen 370 m3/h voor een deur van 1 m breed en 2 m hoog met een temperatuurverschil van 1°C! Dit is ongeveer 6x zo veel als de verse luchthoeveelheid van 58 m3/h, die de wtw-unit in de maximale stand levert. Dit betekent, dat de afvoer van CO2 met een openstaande deur 6x zo snel gaat. Hierbij moet opgemerkt worden dat de wtw-unit garant staat voor de noodzakelijke verse lucht, terwijl bij een openstaande

TVVL Magazine | 03 | 2012 ENERGIETERUGWINNING

TM0312_cremers_2083.indd 17

#### 835 762 748 832 832 958 570 437 785 #### #### #### 858 768 962 #### 795 828 832 810 838 820 782 765 813 835 915 782 428 408 #### #### #### 728 843 778 777 747 832 758 752 900 917 895 1027 960 945 835 773 795 957 810 832 777 775 803 800 923 805 793 857 813 922 727 978 868 820 845 932 897 868 584 610 757 603 465 570 518 445 482 618 593 707 402 400 447 942 798 717 678 432 402 675 592 528 512 632 722 745 617

#### 817 815 737 835 773 997 558 442 765 #### #### #### 855 840 978 #### 728 843 818 812 817 832 757 735 812 825 930 752 442 410 #### #### #### 708 840 813 720 715 830 775 773 908 963 880 937 920 922 815 765 800 968 788 768 813 735 773 903 857 820 802 863 880 882 768 982 832 848 908 963 923 920 582 615 720 612 480 542 533 448 450 565 615 627 400 402 455 1018 832 685 670 423 400 615 627 540 523 617 710 755 608

#### 742 798 715 822 817 1008 570 423 777 #### #### #### 818 873 943 #### 690 827 833 880 825 867 758 773 778 792 905 707 448 412 #### #### #### 707 805 823 713 707 778 790 758 895 947 893 953 882 912 813 738 800 985 827 785 797 740 773 897 838 760 800 848 863 837 752 1022 852 808 897 997 958 938 593 598 685 583 502 553 530 455 450 540 560 627 400 400 435 867 850 688 678 412 402 603 617 548 532 623 740 765 618

#### 733 723 672 848 818 995 552 417 773 #### #### #### 815 910 965 #### 697 803 805 880 873 835 735 773 780 785 822 707 458 413 #### #### #### 742 827 818 693 685 808 758 743 915 955 865 965 938 882 773 765 748 925 830 783 785 777 732 857 822 748 830 815 842 848 777 992 808 760 918 917 938 947 602 600 720 598 495 553 525 455 455 555 578 603 400 400 445 812 855 720 698 415 400 700 612 523 533 628 762 793 585

#### 725 737 713 953 780 1008 543 425 740 #### #### #### 797 900 947 #### 680 797 822 869 885 848 718 797 792 785 787 657 447 425 #### #### #### 687 792 807 730 637 822 725 735 923 942 880 955 938 898 818 747 755 873 803 760 780 753 780 797 860 725 798 800 780 868 770 995 773 753 963 950 925 950 613 582 715 592 502 557 513 465 468 572 682 637 400 400 450 810 855 718 632 412 402 742 632 535 545 640 772 753 595

#### 772 777 797 898 805 985 523 412 715 #### #### #### 773 877 953 #### 775 828 827 857 867 848 758 803 815 802 807 668 450 435 #### #### #### 682 788 798 742 652 840 758 747 898 912 898 940 860 875 810 762 805 863 815 748 780 745 802 803 842 753 802 775 823 805 807 965 737 647 938 947 887 982 677 593 670 582 503 563 523 457 537 572 693 597 402 402 433 830 863 705 613 405 403 792 602 540 527 618 758 750 603

#### 770 710 673 893 688 880 522 415 567 #### #### #### 750 883 915 #### 752 625 730 823 872 825 660 738 742 683 605 607 447 430 #### #### #### 673 790 772 623 597 657 643 607 937 953 865 848 677 698 652 700 795 832 730 720 665 643 822 795 742 640 738 688 665 818 803 917 595 550 768 762 908 987 570 517 632 500 487 540 480 460 513 585 725 545 402 400 430 805 835 722 622 410 403 557 487 453 493 485 755 735 543

#### 690 545 590 822 637 753 505 420 553 #### #### #### 600 883 927 #### 578 598 613 647 830 745 567 637 577 605 587 537 458 460 #### #### #### 717 708 780 517 555 570 562 562 838 982 775 762 622 660 680 630 803 718 700 722 550 538 695 753 618 540 592 563 593 680 782 785 578 567 695 768 825 1003 535 455 590 473 467 468 450 422 402 578 795 552 400 400 410 808 822 660 615 405 402 448 483 453 483 480 608 653 543

#### 565 513 560 647 608 650 495 420 513 #### #### #### 575 868 773 #### 563 600 580 580 752 633 577 603 548 580 577 527 478 468 #### #### #### 630 630 675 515 522 520 535 510 780 733 625 662 570 593 473 638 810 572 622 632 507 505 650 740 563 490 547 518 550 493 720 638 512 520 608 642 610 957 447 430 538 457 443 457 453 407 403 573 602 577 400 400 425 643 923 815 597 403 402 410 435 435 455 448 477 812 492

#### 573 485 555 633 573 712 503 430 507 #### #### #### 560 807 728 #### 573 565 573 563 720 618 683 587 520 570 510 502 442 453 #### #### #### 517 618 557 449 458 492 492 488 652 613 572 635 545 555 410 608 593 443 570 583 477 473 667 757 493 489 515 518 527 428 483 482 487 498 557 605 575 708 #### 425 530 450 432 422 450 410 418 565 497 510 400 400 425 490 862 697 590 400 402 402 433 427 408 417 418 505 448

#### 565 528 558 615 563 695 488 433 520 #### #### #### 558 788 768 720 552 560 568 555 752 595 688 568 515 567 560 482 437 457 #### #### 580 495 605 548 458 478 460 480 465 467 633 565 593 550 545 415 552 630 408 558 565 472 450 717 647 425 460 490 495 515 403 452 473 493 480 535 562 485 625 #### 403 488 507 430 408 457 420 598 610 438 448 400 400 402 478 553 617 560 400 400 402 415 422 410 410 425 527 440

#### 610 548 550 565 562 693 475 438 543 #### #### #### 558 673 718 730 545 560 558 537 590 593 643 570 515 580 568 465 438 430 #### #### 563 487 572 615 433 467 452 477 490 472 568 520 572 522 533 422 633 598 418 545 552 453 458 678 607 482 432 468 482 485 400 432 463 497 463 533 553 457 438 #### 455 455 515 425 413 442 537 463 548 433 432 400 400 402 428 535 652 502 400 400 427 488 418 482 413 410 692 470

#### 610 545 535 575 557 733 480 453 548 #### #### #### 552 617 753 740 560 550 553 557 637 703 652 562 552 560 587 457 440 443 #### #### 553 492 552 602 442 452 497 478 525 460 468 503 560 498 517 458 672 518 433 518 472 453 458 613 710 502 422 455 467 457 410 443 442 473 458 537 552 431 422 #### 458 425 465 437 465 417 595 417 477 455 448 400 400 405 408 542 647 575 400 400 465 487 443 487 412 405 588 458

#### 660 508 537 608 525 698 472 478 502 #### #### #### 543 625 702 733 560 522 555 563 772 755 625 558 550 560 580 462 428 478 #### #### 542 472 538 528 500 443 510 458 500 462 413 462 545 508 498 447 557 432 422 508 578 430 458 593 645 515 415 458 453 442 400 498 452 472 637 527 552 423 417 #### 427 480 470 440 497 407 533 400 478 605 623 400 400 400 405 557 572 537 400 400 472 425 642 442 410 400 595 442

558 687 532 503 563 513 690 467 562 500 #### #### #### 527 583 712 660 550 520 545 555 833 890 588 543 565 548 567 448 418 488 #### #### 540 577 518 575 563 430 515 462 480 455 410 417 518 448 488 437 552 420 408 500 548 440 473 560 628 509 403 512 435 475 402 462 445 462 583 540 548 405 425 #### 417 460 483 430 607 423 558 522 435 543 607 402 400 413 407 537 520 548 400 400 482 427 510 403 423 405 562 423

610 663 587 493 560 502 630 467 592 537 #### #### 520 635 598 775 613 537 505 645 555 696 700 570 535 542 537 637 438 410 447 #### #### 538 512 503 607 537 422 472 462 463 477 438 410 523 412 467 410 503 417 515 468 490 432 513 537 623 433 408 560 437 917 402 423 428 447 528 548 597 593 413 540 408 452 467 482 613 433 478 462 402 503 532 400 403 415 408 505 493 525 400 402 493 415 432 403 432 408 547 420

605 622 575 485 532 505 613 467 637 563 #### #### 517 560 680 827 605 512 485 605 555 613 652 557 523 557 535 692 418 405 430 #### #### 532 500 470 647 525 443 433 495 515 543 435 435 485 440 433 400 477 417 742 463 477 462 488 507 560 405 400 542 423 947 400 408 418 447 497 535 612 545 488 442 403 440 457 490 608 473 417 428 400 503 433 400 410 410 407 608 510 455 400 403 485 415 427 400 432 418 603 447

617 607 537 503 528 507 652 452 643 610 #### #### 633 572 597 770 627 510 483 585 560 627 642 567 532 553 542 682 420 410 445 #### #### 530 560 468 590 513 440 415 492 555 533 427 460 477 438 402 402 455 405 535 413 468 460 507 493 533 400 403 502 437 490 400 432 408 440 462 520 445 405 417 465 402 432 463 450 560 462 402 403 407 458 418 400 402 400 408 550 428 417 400 407 437 460 415 405 403 417 530 437

602 565 507 497 522 540 640 440 657 603 #### #### 678 638 702 753 710 528 507 590 605 617 685 620 523 565 562 680 408 405 451 #### #### 563 543 452 563 565 457 410 512 590 577 460 525 495 438 405 410 463 480 518 405 490 445 472 487 497 402 413 477 447 475 405 418 405 418 470 520 403 417 447 423 402 400 445 465 530 458 400 400 408 473 408 400 400 402 400 550 417 407 400 408 423 475 412 405 413 412 653 422

607 570 575 507 518 562 640 430 703 650 #### #### 715 620 685 790 765 593 608 647 588 623 815 640 542 613 578 703 407 405 #### #### #### 605 512 438 630 593 562 457 513 625 537 527 577 573 525 435 447 498 547 638 523 590 468 482 468 523 428 447 492 480 443 413 492 455 417 575 558 435 430 423 428 418 420 468 455 508 530 402 400 408 463 400 400 400 418 407 520 422 402 400 432 433 457 427 412 412 403 560 455

610 718 800 684 680 755 642 443 840 #### #### #### 890 578 743 977 863 763 757 823 620 663 868 792 780 887 773 827 407 405 #### #### #### 682 573 425 790 793 822 655 652 667 547 783 855 828 775 733 463 520 762 798 760 760 625 522 470 775 625 590 757 690 565 483 687 674 635 800 765 455 432 587 615 658 542 505 475 483 443 440 403 422 553 402 400 405 500 410 513 495 403 400 623 472 553 447 540 462 413 648 580

737 773 828 833 795 872 620 437 850 #### #### #### 932 508 900 992 818 857 805 812 777 880 803 863 825 862 865 825 412 403 #### #### #### 775 793 423 862 810 855 745 710 768 735 815 997 895 885 805 685 610 870 845 812 832 775 705 530 798 702 692 795 748 743 803 868 860 777 860 875 545 545 720 633 773 600 495 537 505 450 550 547 612 728 400 400 500 638 415 635 583 403 400 793 558 522 478 637 615 522 680 745

785 762 765 860 828 963 602 438 833 #### #### #### 887 458 933 810 770 863 820 802 808 845 762 810 795 827 895 802 410 420 #### #### #### 757 840 488 818 745 833 768 725 865 890 828 920 903 908 818 758 718 953 863 818 823 772 752 758 905 782 732 858 798 797 857 937 823 813 885 867 745 753 610 600 797 612 475 563 507 447 585 667 662 792 403 400 475 978 470 713 633 412 402 793 592 558 523 642 702 648 632 777

765 745 805 843 793 1007 583 445 768 #### #### #### 873 613 953 757 795 837 842 845 833 840 765 797 803 850 903 810 415 408 #### #### #### 737 855 708 782 755 815 768 717 902 905 882 1000 987 987 802 785 765 948 852 832 802 742 782 822 942 818 795 840 838 858 725 967 825 800 863 925 838 883 573 628 747 597 495 560 500 448 588 683 633 787 400 400 472 1038 717 698 655 420 400 743 585 550 512 623 723 735 670 753

deur lucht met onbekende kwaliteit uit de gang richting de slaapkamer stroomt. In figuur 3 staat een duurgrafiek voor de periode februari tot september 2011. Slechts zelden is het oncomfortabele niveau van 1.200 ppm overschreden (alleen bij een volle slaapkamer met dichte deur). Ook hier is te zien dat ’s nachts een hoger niveau ontstaat in de kinderslaapkamer dan in de ouderslaapkamer. Tijdens dit halfjaar zijn de grenswaarden voor de woonkamer, de ouderslaapkamer, kinderslaapkamer en logeerkamer overschreden in respectievelijk 0,1% (5 uren), 1% (50 uren), 1% (50 uren) en 2% (100 uren) van de tijd.

 COMFORTABELE TEMPERATUREN De grondtemperatuur op 2.5 m diepte varieert veel minder met de buitentemperatuur dan de luchttemperatuur. Hierdoor kan de grond gebruikt worden als voorverwarming van de verse lucht in de winter en als voorkoeling ervan in de zomer. ’s Winters is de grondtemperatuur over het algemeen hoger dan de luchttemperatuur. In figuur 4 valt af te lezen dat de voorverwarmde lucht (bij de uitgang van de grondbuis) tussen de 8 en 10°C ligt voor buitentemperaturen tussen -5 en 10°C. ’s Zomers is de grondtemperatuur over het algemeen lager dan de luchttemperatuur. In figuur 4 is te zien dat de voorgekoelde lucht

17

6-3-2012 14:12:03


35

free cooling Pretempered air (°C)

25

15

5 0

free frost protection

-5 -10 -10

-5

0

5

10

15

20

Outside temperature (°C)

25

30

35

35

-Figuur 5- Uurgemiddelde waarden van de toevoertemperatuur die naar de leefruimten toegaat met en zonder warmteterugwinning (hr-on, hr-off). De vermeden verwarming wordt aangegeven door een rode pijl en de vrije koeling ten opzichte van de binnentemperatuur wordt aangegeven met een blauwe pijl.

30 25

HR on

20 15

HR off

10 5 0 -5

-10 -10

1400

  ENERGIEZUINIGE VENTILATIE

-1000

TM0312_cremers_2083.indd 18

GHE on GHE on

10

Warmteterugwinning wordt uitgeschakeld in de wtw-unit door de retourlucht om de warmtewisselaar heen te leiden. Verse lucht komt daardoor direct (zonder warmteterugwinning) de leefruimten binnen. Dit resulteert in vrije koeling van de woning omdat de toevoertemperatuur altijd lager is dan de binnentemperatuur. De praktijkgegevens tonen aan dat de toevoertemperatuur onder de 20°C blijft. Door de relatief lage ventilatiehoeveelheid (160 m3/h) kan deze vrije koeling qua vermogen niet vergeleken worden met airconditioningsystemen, maar het werkt wel comfort verhogend en het verlaagt de koellast van de woning.

18

GHE off

20

1600

De voordelen van ventilatie met warmteterugwinning met gebruik van grondwarmte worden uitgelegd aan de hand van vermeden

-Figuur 4- Uurgemiddelde waarden van de verse lucht die de woning binnentreedt. Uitwisseling met de grond (GHE on) zorgt ’s winters voor een vorstvrije werking van de wtw-unit (zonder gebruik van een elektrische voorverwarmer) en ’s zomers voor langdurige vrije koeling. Bij milde buitentemperaturen wordt de verse lucht direct aangezogen via de noordgevel (GHE off).

30

Supply temperature into rooms (°C)

(bij de uitgang van de grondbuis) tussen de 12 en 17°C ligt voor buitentemperaturen tussen 16 en 33°C. Voor milde buitentemperaturen tussen 10 en 16°C wordt de luchtklep gesloten, zodat de uitwisseling met de grond uitgeschakeld wordt; verse lucht wordt nu direct via de noordgevel aangezogen in plaats van via de grondbuis. De voordelen van de uitwisseling met de grond zijn als volgt. ’s Winters zorgt dit voor vorstvrije werking van de wtw-unit zonder gebruik te hoeven maken van een elektrische voorverwarmer. ’s Zomers wordt de verse lucht gekoeld tot onder de binnentemperatuur, zodat vrije koeling gedurende de hele zomer ingezet kan worden in plaats van slechts gedurende koele zomernachten. Het verhoogde elektriciteitsverbruik van de ventilatoren om de lucht door de grondbuis te laten stromen is verwaarloosbaar (toerental moet met 2% worden verhoogd). ‘s Winters wordt de (voorverwarmde) verse lucht op efficiënte wijze verder opgewarmd in de warmtewisselaar van de wtw-unit. Figuur 5 toont dat verse lucht toegevoerd wordt in de woonkamer en de slaapkamers met een comfortabele temperatuur van 18°C, zelfs bij lage buitentemperaturen in de winter. Zonder warmteterugwinning zou de toevoer van lucht met een temperatuur gelijk aan de buitentemperatuur resulteren in tochtverschijnselen. Voor buitentemperaturen boven 13°C wordt de warmteterugwinning uitgeschakeld wanneer koeling gewenst en voorhanden is. Dit gebeurt wanneer aan de volgende voorwaarden voldaan is: - actuele binnentemperatuur is boven de ingestelde comforttemperatuur (hier: 21°C); - actuele (eventueel voorgekoelde) verse luchttemperatuur is lager dan de actuele binnentemperatuur.

1200

-5

0

5

10

15

20

Outside temperature (°C)

25

30

35

Cumulative avoided heating load with HR on (kWhth)

1000 800 600 400 200 0

Cumulative fan consumption (kWhel) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

Weeknumber

-200 -400 -600

week with incomplete data

-800

-1200

Cumulative free cooling with HR off (kWhth)

-Figuur 6- Cumulatieve vermeden verwarming (rood), cumulatieve vrije koeling (blauw) en cumulatief elektriciteitsverbruik door de ventilatoren (grijs) gedurende de rapportageperiode.

TVVL Magazine | 03 | 2012 ENERGIETERUGWINNING

6-3-2012 14:12:15


100%

verwarming en vrije koeling. Dankzij warmteterugwinning door de wtw-unit hoeft het centrale verwarmingssysteem de koude buitenlucht niet te verwarmen naar de gewenste binnentemperatuur (vermeden verwarming, zie rode pijl in figuur 5). De hoeveelheid vermeden verwarming wordt berekend met de ventilatiehoeveelheid en het verschil tussen toevoertemperatuur en buitentemperatuur. Zonder warmteterugwinning geeft de vrije koeling aan dat de binnenlucht gekoeld wordt door de binnenkomende (lagere) toevoertemperatuur (zie blauwe pijl in figuur 5). De hoeveelheid vrije koeling wordt berekend met de ventilatiehoeveelheid en het verschil tussen binnentemperatuur en toevoertemperatuur. Figuur 6 geeft de cumulatieve vermeden verwarming en vrije koeling per week aan gedurende de rapportageperiode. In de koude periode tot week 22 is energie bespaard door de warmteterugwinning. Vanaf week 16 is vrije koeling toegepast (2011 had een opmerkelijk vroeg en warm voorjaar). Het energetisch voordeel is bereikt met slechts het elektrisch verbruik van de ventilatoren in de wtw-unit. Deze verbruiken slechts 33 W bij 160 m3/h dankzij het flexibele luchtverdeelsysteem met lage weerstand. Tabel 1 geeft totaalwaarden voor de rapportageperiode van februari tot september 2011 en een schatting voor een volledig jaar gebaseerd op extrapolatie van de verzamelde gegevens. Een schatting van de jaarlijkse werkingsgraad API (‘annual performance indicator’) voor het verwarmings- en koelseizoen is berekend uit de verhouding tussen jaarlijkse energieopbrengst en elektriciteitsverbruik van de ventilatoren. De waargenomen API voor de vermeden verwarming komt goed overeen met de verwachte API van 11 voor een warmteterugwinsysteem in een vergelijkbaar winterklimaat in Milaan, Italië uit [3].

 THERMISCH RENDEMENT WTW Het thermisch rendement is gedefinieerd als de verhouding tussen de opwarming van de verse lucht en de maximaal haalbare opwarming (Ttoevoer-Tverse lucht)/(Tretour-Tverse lucht). Wanneer uitwisseling van grondwarmte gebruikt wordt, dan stelt de verse luchttemperatuur in deze formule de voorverwarmde of voorgekoelde lucht voor. Het thermisch rendement van een wtw-unit is afhankelijk van vele factoren, waarvan de

Thermalefficiency efficiencyon onsupply supplyairairflow flow Thermal

90% 80% 70% 60%

position 2

position 3

position 1

50%

automatic control due to temporary exceeded CO2 level

absent

40% 30% 20%

bypass open

10%

ComfoAir percentage (of maximal air flow)

0% 0

10

20

30 40 50 60 70 ComfoAir percentage (of maximal air flow)

ventilatiehoeveelheid en de massabalans tussen toevoer- en retourlucht de belangrijkste zijn. Figuur 7 toont het rendement in de praktijk als functie van het ventilatorpercentage. De wtw-unit staat voornamelijk in stand 1 (ventilatorpercentage 35%). De standen 2 en 3 en ‘afwezig’ zijn ook waar te nemen. Tussenliggende ventilatorpercentages komen voor wanneer de CO2-vraagsturing het ventilatorpercentage geleidelijk omhoog voert. Met open bypass (warmteterugwinning uitgeschakeld) is het gemiddelde ongewenste thermisch rendement 24%. Dit rendement zou in het ideale geval 0% moeten zijn, maar de ventilatoren warmen de verse lucht iets op (ongeveer 2°C), ondanks het gebruik van energiezuinige gelijkstroomventilatoren. Bij gebruik van wisselstroomventilatoren zou het thermisch rendement nog hoger uitvallen. Met gesloten bypass (warmteterugwinning ingeschakeld) wordt het optimale rendement bereikt voor de meest gebruikte stand 1 (160 m3/h). Het rendement is lager bij de stand ‘afwezig’, waarschijnlijk door onbalans in de luchtstromen bij deze lage hoeveelheden. Voor hogere ventilatorstanden zakt het thermisch rendement, doordat de lucht zó snel door de warmtewisselaar stroomt dat het eindige uitwisselingsoppervlak merkbaar wordt. Het waargenomen gemiddelde thermische rendement met gesloten bypass ligt op 89%. Deze waarde is hoog, rekening houdend met het feit dat toevoer- en retourluchtstroom niet perfect in balans zijn. De bewoner heeft de wtw-unit ingeregeld met een luchthoeveelheid die lager is in de retour dan in de toevoer. Gedetailleerde meting van luchthoeveelheden liet een onbalans van 6% zien. Wanneer wiskundig gecorrigeerd wordt voor deze onbalans, dan wordt een rendement bereikt

100

van 89%/(100%-6%) = 95%. Dit betekent dat wanneer de wtw-unit ingeregeld zou zijn in massabalans, een thermisch rendement van 95% bereikt zou zijn. Dit komt perfect overeen met het thermisch rendement zoals in het laboratorium gemeten is.

 CONCLUSIE De verzamelde praktijkgegevens van een vraaggestuurd ventilatiesysteem met warmteterugwinning en gebruik van grondwarmte in een nulwoning in Groenlo heeft veel interessante inzichten gegeven. Een gezond binnenklimaat kan bereikt worden met een hoog comfort in termen van CO2-niveaus en toevoertemperaturen. De energiezuinige werking is bewezen door de vermeden verwarming van 1.385 kWh en vrije koeling van 769 kWh gedurende de rapportageperiode. Een schatting van de jaarlijkse werkingsgraad is 10 voor de vermeden verwarming en 4 voor de vrije koeling. Dataverzameling zal nog ten minste voortduren tot februari 2012 om een volledig jaar in kaart te kunnen brengen. Een gedetailleerd rapport voor het volledige jaar zal volgen na verwerking van de gegevens.

 LITERATUUR 1. Vollebregt R. (2011), Koelen zonder energiegebruik door zomernachtventilatie, Verwarming & Ventilatie, mei 2011, pp. 268-271 2. Mooi R. (2011), Huis vol technische installatiesnufjes, Installatie & Sanitair, 3, april 2011, pp. 12-14 3. Kriesi R. (2011), Comfort ventilation - a key factor of the comfortable, energy-efficient building, Rehva Journal, May 2011, pp. 21-26

Schatting volledig jaar

API (schatting)

1.385 kWh

2.700 kWh

10

Cumulatieve vrije koeling

769 kWh

1.000 kWh

4

Elektriciteitsverbruik ventilatoren

190 kWh

275 kWh

TVVL Magazine | 03 | 2012 ENERGIETERUGWINNING

TM0312_cremers_2083.indd 19

90

-Figuur 7- Thermisch rendement van de wtw-unit als functie van het ventilatorpercentage (van het maximale ventilatortoerental)

Rapportageperiode Cumulatieve vermeden verwarming

80

-Tabel 1- Cumulatief energetisch voordeel van ventilatie met warmteterugwinning en geschatte jaarlijkse werkingsgraad.

19

6-3-2012 14:12:27


TVVL magazine maart 2012