Energie besparen op je verwarming thuis

een avond door en voor
Energie besparen op je
verwarming thuis
Eddy Janssen
een avond door en voor
in samenwerking met
Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen
Industrieel ingenieur
Chemie
ICT
Bouwkunde
EM
vakgroepen
automatisering
werktuigbouw
automotive
energie
Onderwijs:
- leerlijn energie
- afstudeerrichting energie
een avond door en voor
in samenwerking met
Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen
Industrieel ingenieur
Chemie
ICT
Onderzoek:
onderzoeksgroep
Bouwkunde
EM
vakgroepen
automatisering
werktuigbouw
automotive
energie
Onderwijs:
- leerlijn energie
- afstudeerrichting energie
een avond door en voor
in samenwerking met
Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen
Industrieel ingenieur
Chemie
ICT
Onderzoek:
spin-off
Bouwkunde
EM
vakgroepen
automatisering
werktuigbouw
automotive
energie
Onderwijs:
- leerlijn energie
- afstudeerrichting energie
Afhankelijkheid
Betaalbaarheid
Eindigheid
Ecologie
Klimaatverandering
Veiligheid/ gezondheid






Afbakening en aanpak
Hoofdwetten van ‘energie’
Isoleren: hoeveel en hoe
Centrale ver(w)arming
Ik BEN mee
Hybride
 Afbakening en aanpak
Energie = vermogen x tijd
1kWh = 1 kW ged 1 h
Basis: Inzicht in verbruik (meten is weten)
1. spaardouchekop
2. dak- en zoldervloer
3. buitenmuren
4. ramen en vensters
5. PV
2: gebruik duurzame
energiebronnen
6. zonneboiler
7. condensatieketel
CO2 uitstoot
1: minimaliseer energievraag
3: efficiënt gebruik
fossiele
brandstof
trias energetica
Energie in woningen aanpakken: bestaand – renovatie – nieuwbouw






Afbakening en aanpak
Hoofdwetten van ‘energie’
Isoleren: hoeveel en hoe
Centrale ver(w)arming
Ik BEN mee
Hybride
 Hoofdwetten van ‘energie’
0de hoofdwet van de thermodynamica
Natuurlijk streven naar thermisch evenwicht:
1-2 en 1-3
→
⟶ begrip temperatuur
1
2-3
2
3
Temperatuurverschil = nodig voor warmteoverdracht
 Hoofdwetten van ‘energie’
1ste hoofdwet van de thermodynamica
energiehoeveelheid
Energiebehoud
- Energie kan niet worden gecreëerd (perpetuum mobile)
https://www.youtube.com/watch?v=4b8ZsFszE8I
- Energie kan niet worden vernietigd…
maar waar blijft de aangekochte energie ?
- warmtewisseling met omgeving
- omzetting van arbeid naar warmte
 Hoofdwetten van ‘energie’
1ste hoofdwet van de thermodynamica
• arbeid → warmte = gemakkelijk
omgekeerd = moeilijk
arbeid
arbeid
warmte
warmte
• warmte: HT→ LT = spontaan
energiehoeveelheid
omgekeerd = moeilijk
p
HT
HT
LT
LT
 Hoofdwetten van ‘energie’
2de hoofdwet van de thermodynamica
• arbeid → warmte = gemakkelijk
arbeid
energiekwaliteit
omgekeerd = moeilijk
HT
arbeid
T1
+
warmte
warmte
• warmte: HT→ LT = spontaan
HT
LT
arbeid
T2
omgekeerd = moeilijk
HT
HT
T1
LT
LT
LT
arbeid
T2
 Hoofdwetten van ‘energie’
2de hoofdwet van de thermodynamica
energiekwaliteit
• warmte → arbeid = motor
HT
HT
LT
T1
+
arbeid
arbeid
motor
LT
T2
HT
T1
• warmte: LT→ HT = warmtepomp of koelmachine
HT
-
elektr
LT
LT
warmtepomp
koelmachine
arbeid
T2
 Hoofdwetten van ‘energie’
2de hoofdwet van de thermodynamica
energiekwaliteit
• warmte → arbeid = motor
HT
HT
T1
+
LT
ηmotor ↑ naarmate HT ↑ en LT ↓
arbeid
LT
T2
HT
T1
• warmte: LT→ HT = warmtepomp of koelmachine
HT
arbeid
LT
ηwp ↑ naarmate HT ↓ en LT ↑
LT
T2
 Hoofdwetten van ‘energie’
condensatieketel, wkk, warmtepomp, koelmachine, vrije koeling,
warmterecuperatie, energievernietiging, hernieuwbare energie, …
 Hoofdwetten van ‘energie’
 Hoofdwetten van ‘energie’
de belangrijkste energieprocesssen
E
_
1
El. App.
7
13
_
H
10
15
_
WKK
_
11
F
+
3
C
4
_
6
5
9
12
_
8
2
14
+
A
+
ORC
16
 Hoofdwetten van ‘energie’
Structuur
A: Ambient
(lucht, water, bodem)
E
C
H
F
C: Cooling needs
(gebouwen, industrie)
H: Heat demand
(gebouwen, industrie)
E: Electricity
(elektriciteitsnet)
A
F: Fuel
(fossiel of hernieuwbaar)
 Hoofdwetten van ‘energie’
Directe warmteoverdracht toepassing  toepassing
E
7: warmterecuperatie
7
C
H
9: omgevingswarmte
F
9
8
A
8: vrije koeling
 Hoofdwetten van ‘energie’
Directe warmteoverdracht brandstof  toepassing
E
10: ketel
C
H
10
11: energievernietiging
11
F
12
A
12: energieverlies
 Hoofdwetten van ‘energie’
Negatief kringproces (compressiecyclus)
E
1
• warmte van LT to HT
• verbruikt arbeid
_
C
H
F
3
2: compressiekoeling
_
_
2
A
1: koelen & verwarmen
3: compressiewarmtepomp
 Hoofdwetten van ‘energie’
Negatief kringproces (absorptiecyclus)
• warmte van LT to HT
• verbruikt warmte(HHT)
E
_
H
C
4
_
F
_
6
1: koelen & verwarmen
2: absorptieiekoeling
5
3: absorptiewarmtepomp
A
 Hoofdwetten van ‘energie’
Positief kringproces (elektriciteitscentrale,
aardgasmotor…)
• geproduceerde arbeid (E)
• verbruikte warmte
(F)
• vrijgekomen warmte (A of H)
E
C
H
15
F
+
WKK
14
+
A
14: gescheiden productie
15: WKK
 Hoofdwetten van ‘energie’
Primaire energie warmtepomp
14: 1 kWh gas ⟶ 0,5 kWh elektriciteit
E
15: 0,5 kWh elektriciteit ⟶ 1,5 kWh warmte
C
H
1,5 kWh
3
_
F
1 kWh
14
+
A
 Hoofdwetten van ‘energie’
Primaire energie om 1 liter soep te ontdooien ?
Stel rendement elektriciteitsproductie: 2,5 kWh primaire warmte voor 1 kWh elektriciteit
rendement koudeproductie:
1 kWh elektriciteit
voor 2 kWh nuttige koude
• gasfornuis:
P = 0,1 kWh
• microgolfoven:
P = 0,1 x 2,5 = 0,25 kWh
• buiten:
P = 0 kWh
• koelkast:
P = - 0,1 x 2,5/2 = - 0,125 kWh






Afbakening en aanpak
Hoofdwetten van ‘energie’
Isoleren: hoeveel en hoe
Centrale ver(w)arming
Ik BEN mee
Hybride
 Isoleren: hoeveel en hoe
Compactheid: vorm en afmetingen
vorm
afmetingen
niet compact
3 vrijstaanden woningen
compact
3 rijwoningen = 1 groot gebouw
 Isoleren: hoeveel en hoe
Hoeveel isoleren: € € €
1,8
investering €
1,6
1,4
U W/m².K
1,2
1
Plaatsingskost
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
Isolatiedikte (cm)
de eerste cm helpen het meest
 Isoleren: hoeveel en hoe
Hoeveel isoleren: € € €
1,8
investering €
1,6
1,4
U W/m².K
1,2
1
Plaatsingskost
meerkost
0,8
kost
0,6
0,4
0,2
0
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
Isolatiedikte (cm)
de eerste cm helpen het meest
maar onvoldoende isoleren betaal je 2x
 Isoleren: hoeveel en hoe
Hoeveel isoleren: thermisch comfort
 Isoleren: hoeveel en hoe
Hoeveel isoleren: thermisch comfort
een kachel straalt…
wanden stralen ook
maar geïsoleerde wanden meer
 Isoleren: hoeveel en hoe
Opgelet:
binnentemperatuur
zon
emissie & reflectie
transmissie
 Isoleren: hoeveel en hoe
Koudebruggen en oppervlaktecondensatie
 Isoleren: hoeveel en hoe
Koudebruggen en oppervlaktecondensatie
 Isoleren: hoeveel en hoe
Dampscherm en inwendige condensatie
 Isoleren: hoeveel en hoe
Luchtdicht bouwen…
en ventileren






Afbakening en aanpak
Hoofdwetten van ‘energie’
Isoleren: hoeveel en hoe
Centrale ver(w)arming
Ik BEN mee
Hybride
 Centrale ver(w)arming
1968
2008
2030
stadsverwarming
 Centrale ver(w)arming
-90 % CO2 in 2050 ?
Industriële restwarmte
Restwarmte elek-centrales
Geothermie (diep/ ondiep)
Vaste biomassa
Afvalwater
GFT, maaisel, snoeisel,...
Restafval
Aardgas als transitoir
De Schelde
 Centrale ver(w)arming
Steden met
•
•
•
•
•
•
•
•
•
stadsverwarming
Stockholm
Parijs
Berlijn
Rotterdam
Kopenhagen
Amsterdam
Helsinki
Wenen
…
 Centrale ver(w)arming
Steden zonder
met stadsverwarming
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Brussel
Antwerpen
Gent
Brugge
Hasselt
Luik
Namen
Aarlen
Bergen
Leuven
Waver
…
 Centrale ver(w)arming
 Centrale ver(w)arming
Haven Antwerpen
1.000.000 kW bij 100 °C
2012
2022
2032
2042
 Centrale ver(w)arming
aardgas + lucht
CH4 + O2
+ N2
rookgassen
→
CO2 + H2O
+ N2
+ warmte
rookgas
stralingsverlies
verbrandingswarmte
ketel
nuttige warmte
afgegeven aan water
systeemafbakening, energie- en
massabalans
condensaat
 Centrale ver(w)arming
warmtewisselaar
brander
Verbrandingskamer
 Centrale ver(w)arming
Europese norm: 3 klassen
1. standaard ketel:
 condensatie is niet toegelaten,
bekomen door een hoge watertemperatuur
 energieverlies
2. lagetemperatuurketel:
 condensatie is niet toegelaten,
bekomen door keteltechnologie
 minder energieverlies
3. condensatieketel:
 condensatie is gewenst, hoogste rendement
 Centrale ver(w)arming
standaardketel
condensatieketel
 Centrale ver(w)arming
stralingsverlies
brandstof
ventilatieverlies
rookgasverlies
 Centrale ver(w)arming
Brandstofwarmte
Stilstands-verlies
(is er veel langer)
Verlies bij
werking
Nuttige warmte
 Centrale ver(w)arming
€
Hoog rendement door:
lage retourtemperatuur
Grote radiatoren,
vloerverwarming…
€
€
klein debiet, grote T
55 °C
60 °C
1 kW
50 °C
terugstroming vermijden
1 kW
70 °C
70 °C
50 °C
45 °C
Q = m . c . T
ketel
40 °C
60 °C
40 °C
 Centrale ver(w)arming
80/60
Hoog rendement door
deellastwerking
50/30
omschrijving
nominaal vermogen (Pn) CV-bedrijf (80/60 ºC)
nominaal vermogen (Pn) CV-bedrijf (50/30 ºC)
nominale belasting (Qn)
CV-bedrijf (Hi)
vermogen (kW) rendement
min max deellast vollast
5 24,1
0,96 0,96
5,6 25,5
1,08 1,02
5,2
25
 Centrale ver(w)arming
Ketelvermogen :
• oude ketel vaak te groot
- niet goed berekend
- het gebouw is nageïsoleerd
• belang correct ketelvermogen (niet te groot)
- plaatsbesparing
- goedkoper in aanschaf
- hoger rendement
• bepalen van het ketelvermogen
- schilberekening, logging
- sww (doorstroom of voorraad)
 Centrale ver(w)arming
Regeling met kamerthermostaat:
- waar kamerthermostaat plaatsen ?
- wat doet deze precies ?
 Centrale ver(w)arming
Kamerthermostaat in leefkamer:
- kamerthermostaat stuurt de brander
- watertemperatuur verandert met buitentemp
 Centrale ver(w)arming
Geen kamerthermostaat maar weersafhankelijk
- geen geschikte plaats te vinden
- watertemperatuur verandert met buitentemp
 Centrale ver(w)arming
Temperatuurregeling in elke kamer afzonderlijk:
- comfort/energie
- waterdebietregeling
R
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
probleemstelling
expansievat
corrosie- en luchtproblemen, oorzaak …
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
probleemstelling
expansievat
ontluchten, druk daalt
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
probleemstelling
expansievat
ontluchten, druk daalt
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
probleemstelling
expansievat
ontluchten, druk daalt
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
probleemstelling
expansievat
water bijvullen, druk stijgt
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
probleemstelling
expansievat
water bijvullen, druk stijgt, vat komt te vol
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
onderdruk, lucht
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
probleemstelling
expansievat
water bijvullen, druk stijgt, vat komt te vol
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
probleemstelling
expansievat
corrosie, luchtproblemen
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
goede praktijk
expansievat
luchtdruk instellen bij leeg vat
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
goede praktijk
expansievat
vat leegmaken via kapventiel
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
hoogte
ketel
pomp
kapventiel
goede praktijk
expansievat
luchtdruk instellen (1 bar per 10 m hoogte)
ventiel (cfr autoband)
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
goede praktijk
expansievat
water bijvullen zodat druk nog wat stijgt
 Centrale ver(w)arming
Expansievat:
- nergens en nooit onderdruk ivm lucht
- voorkomt corrosie- en luchtproblemen
thermostaatkraan
manometer
inregelkraan
veiligheidsventiel
radiator
bellenafscheider
ketel
pomp
kapventiel
goede praktijk
expansievat
klaar voor een jaar






Afbakening en aanpak
Hoofdwetten van ‘energie’
Isoleren: hoeveel en hoe
Centrale ver(w)arming
Ik BEN mee
Hybride
 Ik BEN mee
Verplichtingen voor de EU-lidstaten 2002/2010:
• Eisen globale energieprestaties
(nieuwe en vernieuwde gebouwen ) = EPB
• Energieprestatiecertificaat (bouw, verkoop of verhuur)
met aanbevelingen voor verbetering = EPC
• Periodieke keuring c.v.-ketels en airco
(>15 jaar: eenmalige keuring)
Renovatiepakt 2014-2016: voortdurende verstrenging
BEN vanaf 2021
nieuwe gebouwen:
verwarming, koeling, ventilatie, sww, hernieuwbare energie






Afbakening en aanpak
Hoofdwetten van ‘energie’
Isoleren: hoeveel en hoe
Centrale ver(w)arming
Ik BEN mee
Hybride
 Hybride
Hybride systemen (verwarming, koeling, ventilatie)
- combineert voordelen van diverse systemen
(ketel, warmtepomp, zonne-energie, passieve koeling…)
inzake prijsfluctuatie, buitentemperatuur, pieken…
en effect op CO2-uitstoot, primaire energie…
- toenemende complexiteit, pakketten…
- belang van concept, dimensionering, regeling
- ERP en energielabel maakt vergelijken mogelijk
 Hybride
Hybride systemen: productlabel
 Hybride
Hybride systemen: productlabel
ruimteverwarming combitoestellen
hybride systemen
 Hybride
Hybride systemen, voorbeeld Universiteit Antwerpen
faculteit toegepaste ingenieurswetenschappen
 Hybride
12 scenario’s, vb. 1: verwarmen via elektrische
warmtepomp met warmte uit buitenlucht
 Hybride
12 scenario’s, vb. 2: koelen met warmterecuperatie,
saldo van of naar buitenlucht
 Hybride
12 scenario’s, vb. 3: verwarmen met gaswarmtepomp,
bron is bodemwarmte
 Hybride
12 scenario’s, vb. 4: idem, maar tegelijk regeneratie met
warmte uit buitenlucht
 Hybride
12 scenario’s, vb. 5: passieve koeling met bodem, tegelijk
wordt de bodem geregenereerd voor de winter
 Centrale ver(w)arming
Wat moeten de
anderen doen…
maar vooral wat kan ik zelf doen ?
het beleid
de ingenieur
energielabels: mik hoog