Bepaling van het thermisch rendement

Versie juni 2014
Het thermisch rendement van een warmteterugwinapparaat
Bepaling van het thermisch rendement
van een warmteterugwinapparaat
Inhoudstafel
INHOUDSTAFEL ................................................................................................................................................... 1
INLEIDING .......................................................................................................................................................... 2
1.
TOEPASSINGSGEBIED ................................................................................................................................. 3
2.
ACHTERGROND ........................................................................................................................................ 3
3.
HET DEBIET IN EEN PROJECT IS GROTER DAN HET DEBIET BIJ DE METING ........................................................... 3
4.
METING BESCHIKBAAR VOOR EEN TOESTEL UIT DEZELFDE SERIE ....................................................................... 4
4.1
4.2
4.3
Toelichting bij de methode ..................................................................................................... 4
Toelichting bij de correctiefactoren ...................................................................................... 4
Definitie van een warmteterugwinapparaat uit dezelfde serie ...................................... 4
5.
METING BESCHIKBAAR VOOR DE WARMTEWISSELAAR IN HET TOESTEL ............................................................. 5
6.
METING BESCHIKBAAR VOOR DE WARMTEWISSELAAR IN EEN TOESTEL UIT DEZELFDE SERIE ................................. 5
7.
VASTE WAARDE VAN HET THERMISCH RENDEMENT VOOR TWIN-COIL SYSTEMEN EN HEAT PIPE SYSTEMEN ........... 5
8.
BESCHIKBAARHEID REKENBLAD ................................................................................................................... 6
9.
CONCLUSIE .............................................................................................................................................. 6
1
Versie juni 2014
Het thermisch rendement van een warmteterugwinapparaat
Inleiding
Het ministerieel besluit van 18 mei 2014 voegt aan het ministerieel besluit van 2 april 2007
betreffende de vastlegging van de vorm en de inhoud van de EPB-aangifte en het model
van het energieprestatiecertificaat bij de bouw, een bijlage XI toe. De bijlage XI (pdfbestand 0,6 MB) bevat de bijkomende specificaties betreffende de bepaling van het
thermisch rendement van bepaalde warmteterugwinapparaten (pdf-bestand 0,6 MB).
Voor grote warmteterugwinapparaten of op maat gemaakte warmteterugwinapparaten is
het niet evident om een meting uit te voeren die voldoet aan de voorwaarden van bijlage
G. De kosten van een dergelijke meting zijn vaak niet te verantwoorden voor het geringe
aantal toestellen (slechts één toestel op maat of een zeer beperkte serie) dat wordt
geplaatst. In de huidige regelgeving valt men in dat geval terug op een rendement van 0%.
Dat is een te negatieve beoordeling van deze systemen voor warmteterugwinning in het
kader van de energieprestatieregelgeving.
Om deze problematiek aan te pakken, werden bijkomende specificaties vastgelegd. Er kan
een rendement worden berekend vanuit een gemeten rendement (conform bijlage G) van
een referentietoestel (unit) of component (warmtewisselaar).
De bijkomende specificaties bieden een oplossing voor volgende situaties:
A. meting volgens NBN EN 308 op het volledige warmteterugwinapparaat is
beschikbaar, maar het debiet in het project is groter dan het debiet bij de meting;
B. meting volgens NBN EN 308 op het volledige warmteterugwinapparaat is niet
beschikbaar, maar de meting is wel beschikbaar voor een toestel uit dezelfde
serie;
C. meting volgens NBN EN 308 op het volledige warmteterugwinapparaat is niet
beschikbaar, maar de meting volgens NBN EN 308 op enkel de warmtewisselaar is
beschikbaar;
D. combinatie van B en C: meting volgens NBN EN 308 op enkel de warmtewisselaar
van een toestel uit dezelfde serie is beschikbaar.
Een grafische voorstelling van de methode:
2
Versie juni 2014
Het thermisch rendement van een warmteterugwinapparaat
Als er geen enkele meting volgens NBN EN 308 beschikbaar is, noch op een unit uit dezelfde
serie, noch op de warmtewisselaar, geldt de waarde bij ontstentenis van 0% voor het
thermisch rendement van het warmteterugwinapparaat. Dat geldt niet voor ‘heat pipe
systemen’ en ‘twin-coil systemen’ waarvoor een vaste waarde is vastgelegd, zie 7.
1. Toepassingsgebied
De bijkomende specificaties zijn van toepassing voor dossiers waarvan de EPB-aangifte vanaf
1 juni 2014 wordt ingediend.
2. Achtergrond
De bijkomende specificaties steunen op de berekening van het thermisch rendement,
uitgaande van meetgegevens van toestellen of componenten die wel beschikbaar zijn en
dat onder bepaalde voorwaarden.
Algemeen zal een labometing van het specifieke warmteterugwinapparaat steeds meer
zekerheid geven dan een berekening. Een omrekening brengt in het algemeen een aantal
onzekerheden met zich mee. Zo wordt met een aantal (geometrische) aspecten rekening
gehouden. Een aantal andere invloedparameters kunnen niet worden meegenomen in de
berekening.
Het is zeer moeilijk om een ‘warmteterugwinapparaat op maat’ te definiëren. Daarom zijn de
bijkomende specificaties in principe toepasbaar voor alle warmteterugwinapparaten en niet
enkel voor op maat gemaakte units. Om te vermijden dat hiervan misbruik wordt gemaakt
en om de meerwaarde van gemeten productgegevens te behouden, werd in de
bijkomende specificaties:

enerzijds een onzekerheids- en veiligheidsfactor ingebouwd op het bekomen
resultaat. Waar mogelijk werd dit onderbouwd door de vergelijking van berekende en
gemeten waarden;

“eenzelfde serie” gedefinieerd voor het toepassen van de methode voor toestellen
uit dezelfde serie.
Tot nu toe moest in het kader van de energieprestatieregelgeving het rendement van het
warmteterugwinapparaat in zijn geheel worden bepaald. Via de bijkomende specificaties is
het nu ook mogelijk om gebruik te maken van het rendement van enkel de warmtewisselaar.
De manier waarop het rendement van enkel de warmtewisselaar moet worden bepaald, is
opgenomen in de bijkomende specificaties.
Let op! Het meetgegeven dat aan de basis ligt van de toepassing van de bijkomende
specificaties moet steeds voldoen aan de huidige bijlage G (in geval van meting op een unit
uit dezelfde serie) of aan de bijkomende specificaties (in geval van meting op een
warmtewisselaar).
3. Het debiet in een project is groter dan het debiet bij de meting
Als een meting volgens NBN EN 308 beschikbaar is voor een bepaald
warmteterugwinapparaat, dan geldt het thermisch rendement volgens deze meting enkel in
projecten waarvan het debiet lager is dan of gelijk is aan het debiet bij deze meting. Als in
een project een warmteterugwinapparaat met een hoger debiet wordt toegepast, wordt in
de bijkomende specificaties een extrapolatie toegepast tot een debiet dat 56% hoger is dan
het debiet bij de meting volgens NBN EN 308.
De extrapolatie van het rendement gebeurt in functie van het debiet, wat neerkomt op het
toepassen van een variabele correctiefactor. Deze is aan de veilige kant ten opzichte van
3
Versie juni 2014
Het thermisch rendement van een warmteterugwinapparaat
een reële meting bij het gewenste debiet. Het laten uitvoeren van een meting heeft de
voorkeur boven de berekening met extrapolatie.
De formule voor de extrapolatie is:
ex  test 
0,05
(q  q )
 ex test
(1,56  1)
qtest
Deze schrijfwijze is ook terug te vinden in bijlage XI (§4 en §5.1).
4. Meting beschikbaar voor een toestel uit dezelfde serie
4.1 Toelichting bij de methode
In deze situatie is een meting volgens NBN EN 308 op het betreffende
warmteterugwinapparaat niet beschikbaar, maar de meting is wel beschikbaar voor een
toestel uit dezelfde serie. Voor een reeks toestellen uit dezelfde serie, is dus minstens één
meting op één van de toestellen nodig.
Het toestel uit de serie waarop een meting is uitgevoerd, wordt het ‘referentietoestel’
genoemd. Voor de andere toestellen uit dezelfde serie kan het rendement worden
omgerekend uitgaande van het rendement van het referentietoestel, bepaald volgens
bijlage G (op basis van de meting volgens NBN EN 308).
4.2 Toelichting bij de correctiefactoren
Voor verschillende types toestellen gelden andere correctiefactoren:
-
0,9
voor
een
luchtbehandelingsgroep
kruisstroomwarmtewisselaar;
met
een
enkelvoudige
-
0,9 voor een luchtbehandelingsgroep met een dubbele kruisstroomwarmtewisselaar;
-
0,95 voor een luchtbehandelingsgroep met een tegenstroomwarmtewisselaar;
-
0,70 voor een luchtbehandelingsgroep met een warmtewiel;
-
0,70 voor een luchtbehandelingsgroep met een statische regenerator;
De
correctiefactoren
van
de
kruisstroomwarmtewisselaars
en
de
tegenstroomwarmtewisselaar zijn afgeleid uit onderzoek. Er werd rekening gehouden met het
feit dat de correctiefactoren aan de veilige kant rekenen, maar ook scherp genoeg werden
gesteld (niet te negatief).
De correctiefactoren voor warmtewielen en statische regeneratoren zijn nog niet afgeleid uit
grondig onderzoek. Dat onderzoek is gepland voor de nabije toekomst. De correctiefactoren
voor deze toestellen zijn voorlopig aan de veilige (en dus lage) kant gekozen. Dat betekent
niet dat deze toestellen in realiteit slechter zijn.
Gedurende een korte periode (tot afronding van het verder onderzoek) kan een situatie
ontstaan waarbij de beoordeling van warmtewielen in de EPB-regelgeving slechter lijkt dan
andere oplossingen. Het is echter belangrijk dat wie nu zijn EPB-aangifte opmaakt, al niet
meer moet rekenen met 0%.
4.3 Definitie van een warmteterugwinapparaat uit dezelfde serie
Om te behoren tot eenzelfde serie moet de te evalueren luchtbehandelingsgroep voor alle
volgende criteria gelijk zijn aan de referentieluchtbehandelingsgroep:
4
Versie juni 2014
Het thermisch rendement van een warmteterugwinapparaat
 fabrikant van de gehele luchtbehandelingsgroep;
 fabrikant van de warmtewisselaar;
 categorie (zie NBN EN 308) en type (enkelvoudige kruisstroom, dubbele kruisstroom,
tegenstroom, warmtewiel of statische regenerator) van warmtewisselaar;
 vorm voor dubbele kruisstroom: ligging van beide warmtewisselaars ten opzichte
van elkaar;
 de opstelling van de warmtewisselaar in de luchtbehandelingsgroep, hetzij haaks
op, hetzij in de langsrichting van de luchtstroming doorheen de
luchtbehandelingsgroep;
 opbouw van de luchtbehandelingsgroep: chassis met invulwanden of zelfdragende
wanden, samenstelling van de wanden (gebruikte materialen voor het omhulsel en
de isolatie);
 de positie van de ventilatoren ten opzichte van de warmtewisselaar.
5. Meting beschikbaar voor de warmtewisselaar in het toestel
Als er geen meting volgens NBN EN 308 op het volledige warmteterugwinapparaat
beschikbaar is, maar wel een meting op de warmtewisselaar in datzelfde toestel, dan kan
het rendement van het warmteterugwinapparaat worden bepaald door op het rendement
van de warmtewisselaar een correctiefactor van 0,85 toe te passen. Deze correctiefactor is
aan de veilige kant genomen. Dat betekent dat een meting van het rendement op het
volledige warmteterugwinapparaat een gunstiger resultaat zal hebben dan het toepassen
van de factor van 0,85 op het rendement van de warmtewisselaar.
Het thermisch rendement van een warmtewisselaar in een unit is over het algemeen slechter
dan het thermisch rendement van de warmtewisselaar wanneer die niet in de unit is
geplaatst. Dat verschil kan worden verklaard door de invloed van de kwaliteit van de unit zelf
op het rendement: koudebruggen in de unit, interne en/of externe lekken, luchtstromen in
verhouding tot de warmtewisselaar … Momenteel legt bijlage G op dat de meting van het
thermisch rendement gebeurt op de volledige unit, net om met deze kwaliteitseffecten van
de unit zelf rekening te houden en niet alleen met de kwaliteit van de warmtewisselaar.
De correctiefactor van 0,85 houdt rekening met die effecten en met de invloeden van de
unit zelf. Er werd voor een veilige correctiefactor van 0,85 gekozen, om het voordeel te
behouden (en dus een stimulans) van een reële meting op de volledige unit, ten opzichte
van een berekening op basis van een meting op de warmtewisselaar.
6. Meting beschikbaar voor de warmtewisselaar in een toestel uit dezelfde serie
Deze methode is een combinatie van de methodes beschreven in 4 en 5.
7. Vaste waarde van het thermisch rendement voor twin-coil systemen en heat pipe
systemen
Voor twin-coil systemen en heat pipe systemen werd een vaste waarde voor het rendement
ingevoerd, namelijk 30%.
Bij een twin-coil systeem is er een water/glycol circuit tussen beide warmtewisselaars
geplaatst. Dat systeem wordt vooral gebruikt als de afstand tussen de afvoerlucht en de
toevoerlucht groot is. De warme lucht wordt door een warmtewisselaar gevoerd waarmee
een water/glycol mengsel wordt opgewarmd. Met een andere warmtewisselaar wordt de
koude toevoerlucht opgewarmd. Een pomp zorgt voor de circulatie van het water/glycol
mengsel tussen de beide warmtewisselaars.
5
Versie juni 2014
Het thermisch rendement van een warmteterugwinapparaat
In een heat pipe systeem zit een transportmedium. Dat verdampt aan de warme kant,
waarbij het energie opneemt en beweegt zich voort als gas naar de koude kant, waar het
condenseert en zijn warmte afgeeft. Vervolgens stroomt het transportmedium als vloeistof
terug naar de warme kant.
8. Beschikbaarheid rekenblad
De formules voor de berekening van het thermisch rendement volgens de bovenstaande
beschreven methodes, zijn uitgeschreven in bijlage XI bij het ministerieel besluit van 2 april
2007. Het is niet eenvoudig om deze manueel te berekenen. Sommige berekeningen moeten
zelfs iteratief gebeuren.
Er is momenteel een rekenblad in opmaak. Het Vlaams Energieagentschap zal dat rekenblad
zo snel mogelijk op de website ter beschikking stellen. Voor het gebruik van het rekenblad zijn
er invoergegevens nodig die afkomstig zijn van de fabrikanten van de
warmteterugwinapparaten. De fabrikanten moeten de nodige gegevens ter beschikking
stellen, zodat de berekening kan worden uitgevoerd of zij stellen zelf de berekende waarden
voor hun toestellen beschikbaar.
9. Conclusie
Volgens de bijkomende specificaties voor het bepalen van het thermisch rendement van
een warmteterugwinapparaat, blijft nog altijd een meting volgens NBN EN 308 vereist, maar
de meting is niet langer noodzakelijk op het toestel zelf.
 ofwel is een meting op een unit uit dezelfde serie nodig;
 ofwel is een meting op de warmtewisselaar die zich in het betreffende toestel of in
een toestel uit dezelfde serie bevindt (en niet het volledige toestel) nodig.
Enkel voor twin-coil systemen en heat pipe systemen is een vaste waarde voor het thermisch
rendement geldig.
Als er geen enkele meting beschikbaar is, blijft de waarde bij ontstentenis van 0% van
toepassing.
6