Betonkernactivering met warmtepompen & Bodem- energieopslag

Betonkernactivering met

warmtepompen

& Bodem-energieopslag

water

grootschaligkleinschalig

lucht

‘traditionele’ verwarmingsystemen (/klimaatinstallaties)

Warmteproductie meestal middels gasgestookte ketel; rendementverbeteringen o.a. via …

Waarom ‘Betonkernactivatie’?

-Comfort (trefwoord: ‘vloerverwarming’)

Maar vooral door:

-’3-Voudige energie-efficiëntie’ trefwoorden:

- ’stralingswarmte’

- ‘warmtepomp’

-’energieopslag’

Wat is:

‘Betonkernactivering’

en wat is

‘bodem-energieopslag’

en waarom zouden we deze systemen toe passen?

Betonkernactivering:

‘Het beïnvloeden van de temperatuur van de bouwmassa’

met als doel een aangenaam binnenklimaat te creëren

Wat concreter:

Het aanbrengen van waterleidingen (*) in de kern van betonnen vloeren (**) om daarmee (de bouwmassa van) het gebouw te verwarmen of te koelen

* of luchtkanalen

** ev. ook wanden

In tegenstelling tot ‘vloerverwarming’ wordt dus niet alleen de toplaag van de vloer verwarmd.

Wat maakt dat dan voor verschil?

Vloerverwarming: buizenstelsel (op isolerende onderlaag) in afwerkvloer

Bij Betonkernactivering wordt gebruik gemaakt van het warmte- (of koude-)accumulerende vermogen van de betonmassa van de vloer

… waardoor het in bepaalde omstandigheden bijvoorbeeld mogelijk is om …

…een gebouw aan één kant te verwarmen, en tegelijkertijd aan de andere kant –de zonzijde meestal- te koelen…

…ZONDER GEBRUIK TE MAKEN VAN VERWARMINGS- of KOELINSTALLATIES!!

Water van 22 C circuleert in de vloer.

De vloer neemt de temperatuur van het water aan: 22 C

O

O

Zelfregulerende werking van Bka-systeem:

zelfs zónder installaties (*) temperatuurbeheersing(* wél geactiveerde circulatiepomp)

Warme zijde (zonzijde): het water neemt warmte op en koelt de vloer, en daarmee de ruimte

Koude zijde: het opgewarmde water staat de warmte af aan de relatief koele vloer

Wat is de overeenkomst tussen betonkernactivering en vloerverwarming?

Het zijn beide lage-temperatuur (*) warmteafgifte-systemen, die de warmte voor een belangrijk deel via straling afgeven

* Bv 30 C, t.o. 60 C voor radiatoren

Belueftung.jpg

(de temperatuur kán zoveel lager zijn, omdat het verwarmde oppervlak zoveel groter is…)

‘Behaaglijkheid’

is afhankelijk van (o.a.) verhouding

luchttemperatuur en stralingstemperatuur

Een relatief groot stralingsaandeel betekent dat de luchttemperatuur lager kan zijn, zónder dat de behaaglijkheid afneemt

Hetgeen als secundair effect heeft dat bijvoorbeeld natuurlijke ventilatie acceptabel wordt, waar het anders als ‘tocht’ waargenomen zou worden…

Dit kan resulteren in een kleiner mechanisch ventilatiesysteem, of zelfs het achterwege blijven daarvan.

De gunstige effecten van stralingswarmte gelden natuurlijk niet alleen voor verwarmde vloeren, maar ook voor wanden en plafonds.

Omdat bij betonkernactivering (‘Bka’) de gehele vloerconstructie wordt opgewarmd, is een

plafondverwarmings-(en koel-) systeem vanzelf ‘geïntegreerd’

Bij toepassing van betonkernactivering kunnen dus geen plafonds worden toegepast. (*)

Dit heeft zowel voor- als nadelen:

* Althans, het is niet zinnig om die toe te passen, omdat daarmee een essentieel sterk punt van Bka, het geïntegreerde verwarmings-/koelsysteem aan de onderkant van de vloer ‘teniet’ wordt gedaan

Nadelen van het ontbreken van een plafond:

Het wordt lastiger om leidingen en andere installatievoorzieningen weg te werken, of er

onderhoud aan te verrichten

Nadelen van het ontbreken van een plafond:

(ev. te compenseren via extra akoestische werking (geluids-absorptie) van binnenwanden, of plaatselijk toe te passen plafond-elementen)

-het gemis van de gunstige akoestische eigenschap-pen van een plafond

Voordelen van het ontbreken van een plafond:

Besparing plafond-kosten

Besparing arbo-onvriendelijke werkzaamheden

Geen geluids-overdracht of brandoverslag via plafond

Opbouw van het Betonkernactivering-systeem

Een kenmerk –en een belangrijk nadeel-van Bka-toepassing is het feit dat er leidingen in de vloeren dienen te worden aangebracht

of dat nu op het werk gebeurt…

of in de fabriek.

warmwater-toestel

HR-ketel?

De leidingen worden ingestort in de betonnen vloeren en worden in de winter gevoed met warm water vanuit een …

Warmwater-toestel

In verband met de grote beschikbare verwarmingsvlakken (boven- én onderkanten van

de vloeren) volstaat een

‘lage-temperatuur verwarmingsysteem’

(hetgeen energetisch veel gunstiger is)

Zonnecollectoren bijvoorbeeld, (en/) of …

…een warmtepomp

Betonkernactivering gaat praktisch altijd gepaard met het gebruik van warmtepompen

Waarom is dat?

Wat is, en hoe werkt een warmtepomp?

grote hoeveelheid laagwaardige warmte

wordt ‘gecomprimeerd’ tot

kleine hoeveelheid hoogwaardige warmte

(=water met hogere, bruikbare temperatuur)

Principe warmtepomp

Op die wijze kan bijvoorbeeld uit lucht warmte worden ‘verzameld’, en ‘opgewaardeerd’:

Tijdens het verdichtingsproces en condenseren komt in de warmtepomp warmte vrij, zoals dat ook bij een fietspomp het geval is

De in de lucht aanwezige warmte doet de vloeistof in het warmtepomp-circuit verdampen.

Warmtepomp-unit, inclusief

verdamper, staat buiten opgesteld.

Via een warmte-wisselaar wordt de warmte overgedragen aan de klimaat-(/tapwater)installatie

Verdamper staat buiten opgesteld, de rest van de warmtpomp-installatie staat binnen. Vloerverwarming met warmte uit buitenlucht

Een warmtepomp werkt precies als een

koelkast. Het verschil is dat de

‘afvalwarmte’ aan de achterkant van de

koelkast nu nuttig gebruikt wordt

Het rendement van een warmtepomp wordt aangegeven

met de COP-waarde

(Coefficient of Performance)

COP =opgewekte warmte

aandrijfenergie ( = 1 – 6,5 )

CoP = 3,5 betekent dus een rendement van 350%:

met één deel (elektrische energie) worden 3,5 delen nuttige

warmte geproduceerd !!!

Algemeen: hoe kleiner het temperatuurverschil, hoe hoger het rendement

Laagtemperatuur-systemen (vloerverwarming etc.) zijn dus relatief gunstig.

Warmtepompen tbv radiatoren en tapwatervoorziening hebben lagere COP-waarden. Zij kunnen nog wel effectief zijn, maar worden minder snel ‘terugverdiend’

Betonkernactivering gaat praktisch altijd samen met het gebruik van warmtepompen, maar ook met ‘bodem-energieopslag’

Waarom is dat?

Bodem- energiebenutting

Zoals warmtepompen de ‘laagwaardige’ warmte uit lucht kunnen verzamelen en comprimeren, kunnen zij dat ook met de laagwaardige warmte uit de grond; uit de bodem dus, meestal die ónder het gebouw…

Dat kan met een horizontale collector

… of een verticale

In verband met het verschijnsel ‘op is op’ …

Wordt bodemenergie-benutting meestal toegepast in combinatie met …

een her-bruikbaar opslagsysteem, oftewel …

Bodem-

energieopslag

kleinschalige (/korte-duur) warmteopslag

Energie uit lucht wordt opgeslagen in grindbed in ‘kruipruimte’

grootschalige lange-duur warmteopslag

Werking in de zomer: A: Het gebouw wordt gekoeld met water (*) uit de koudebronB: Het opgewarmde koelwater (*) wordt opgeslagen in de warmtebron

(* Feitelijk wordt er geen water aan de bronnen onttrokken. Opgepompt water wordt direct weer

geïnjecteerd, nadat er via warmtewisselaars warmteoverdracht heeft plaatsgevonden)

grootschalige lange-duur warmte- én koelteopslag

Werking in de winter: A: Het gebouw wordt verwarmd met water uit de warmtebron

B: Koud water wordt opgeslagen in de koudebron

Hoe vindt de uitwisseling en opslag van warmte en koude in grond plaats?

Met:

-Energiepalen

-Dieptebronnen (boorputten; aquifers)

Bodem-energieopslag met

Energie-palen

De funderingspalen toegepast als warmtewisselaars

‘Buis-in-buis’, of concentrische buizen- systeem

‘Retourbuizen’-systeem

Wat is de opbrengst van energiepalen bij woningbouw?

(Verklaring verschil: vrijstaande woning heeft meer palen, en grotere hoeveelheid beschikbare grondmassa)

80% van de warmtebehoefte is te voorzien met E-palen

100% (inclusief tapwater)

Ter oriëntatie:

Vrijstaande woningen:

‘Rijtjeshuizen’:

Bodem-energieopslag met dieptebronnen

(boorputten; aquifers)

aquifer

Een aquifer (letterlijk:

‘waterdragend’) is een watervoerende zandlaag in de

bodem, geschikt om warmte of koude in op te

slaan

Een dieptebron is een boorput die tot in een

aquifer reikt.

Het hier afgebeelde systeem is een ‘doublet’ systeem: een systeem met twee boorputten

Goedkoper dan een doublet-systeem is de zogenaamde monobron.

Bij een monobron worden in één boorput zowel warmte als koude opgeslagen; ónder elkaar

BodemstructuurBodemstructuur

1 of meerdere1 of meerdereaquifers totaquifers tot100m -m.v.100m -m.v.

geen aquifers geen aquifers tussen 0 entussen 0 en100m -m.v.100m -m.v.

Nederland is een bij uitstek geschikt land voor energieopslag in de bodem

Overzicht producten GeoComfort 2004Overzicht producten GeoComfort 2004

GeoMini GeoThermic GeoDoublet5 tot 15 m3/uur 15 tot 50 m3/uur 30 tot 200 m3/uur

30-175 kW koeling 175-575 kW koeling 350-2300 kW koeling

Warmtepomp tot 150 kW warmte



Kantoren tot 2.000 m2 Kantoren 1.500 tot 10.000 m2

Kantoren 10.000 tot 40.000 m2

1 kW elektriciteit 60 kW koeling

1 kW elektriciteit 100 kW koeling

1 kW elektriciteit 30-70 kW koeling

Monobronsysteem Monobronsysteem Doubletsysteem

• Op de GeoMini en GeoThermic zijn sprinklersystemen tot 180 m3/hr mogelijk• Op de GeoDoublet systemen zijn sprinklersystemen tot 300 m3/hr mogelijk • Varianten enkel, dubbelpomp met noodstroom en dieselgedreven• Bluswater brandweer tot 120 m3/hr is op GeoThermic en GeoDoublet mogelijk

Geocomfort is een bedrijf dat kant-en-klare dieptebronnen levert …

De volgende plaatjes (net als de vorige overigens afkomstig van van Geocomfort) laten zien hoe

een boorput in de praktijk gemaakt wordt

(Werk waar je na afloop slechts weinig van terug zien)

Booropstelling tijdens realisatieBooropstelling tijdens realisatie

Materialisatie bronMaterialisatie bronBronfilter met centreerringen

Grondmonsters per meter

Inbouw pompkamer 500 mm

Schoonpompen en ontwikkelen van Schoonpompen en ontwikkelen van de bronde bron

Ontwikkelen van bron door het zand- en slibvrij maken en stabiliseren van de boring.

Essentieel onderdeel van gegarandeerde waterlevering

aquifer

Boring 600

sectiepompen

Filterbuis 250

Afvoer slib

De bovengrondse afwerking De bovengrondse afwerking energieopslagenergieopslagGeoMini ondergronds

GeoDoublet

GeoThermic molestvrij GeoThermic met bluswater

GeoThermic standaardafwerking

Energieopslag visieEnergieopslag visie

Conventionele koelmachine

Vervanging door energieopslag is: • Duurzame koeling• Duurzame verwarming• Sprinklervoeding• Bluswaterlevering• Bedrijfswaterlevering

Conventionele sprinklervoorraadtank

Wanneer is toepassing van betonkernactivering haalbaar in een

project?

NADELEN

VOORDELEN

NADELEN van toepassing van

Betonkernactivatie

(en warmtepompen/ bodem-energieopslag)

-Leidingen in vloeren: kosten en uitvoeringsaspecten daarvan

-kosten boorputten tbv dieptebronnen


Betonkernactivatie


-Traag reagerend systeem

-Individuele regelbaarheid niet optimaal

(oplossing: ruimtetemperatuur bijregelen met lokaal geïnstalleerde naverwarmers (in het ventilatiesysteem))

(oplossing: …anticiperen, aanvullende installatie)


Betonkernactivatie


-Koudeval bij gevelopeningen minder makkelijk te compenseren dan bij gebruik van radiatoren/convectoren

Oplossing(en):

Aanvullende installatie

Extra isolerende beglazing

‘Bijlegstroken’ (plaatselijk extra warmwater-leidingen in geactiveerde vloer)


Betonkernactivatie



Oplossing(en):





Betonkernactivatie



Oplossing(en):





Betonkernactivatie


-Installatievoorzieningen moeilijker weg te werken/ bereikbaar

Door ontbreken plafond:

-Geluidsabsorptie elders te regelen

VOORDELEN van toepassing van

Betonkernactivatie


-Grote energiebesparing bij verwarmen

-Zeer grote energiebesparing bij koelen

door hoge efficiency van

A) ‘lage temp. straling’

B) warmtepomp-principe

C) bodem-enegieopslag

A) ‘laden’ in de winter

B) uitschakelen warmtepomp (‘passieve koeling’)


Betonkernactivatie


-Comfort: ‘stralingswarmte’, geen stofbeweging, geen tocht

-Eerder natuurlijke ventilatie; minder ventilatie-kosten


Betonkernactivatie


-Eén installatie voor zowel verwarmen als koelen, één afgiftesysteem

-Relatief weinig onderhoud aan installaties


Betonkernactivatie


-Geen grote luchtbehandelingskasten of –kanalen in/op/door het gebouw, onder de vloeren

Grotere nuttige hoogte:

-minder gevel(kosten) -extra verdieping?


Betonkernactivatie


-Relatief weinig onderhoud aan installaties


Betonkernactivatie


-EPC omlaag: geeft ruimte voor ‘architectonische extra’s’

-Ev.: besparing sprinklertank, bluswatervoorziening

Instrumenten om haalbaarheid van toepassing van Betonkernactivering te

bepalen:

‘QUICKSCAN’ (TNO/SenterNovem)

OEFENING ‘Bka-Beo’

( ADVIESBUREAU )

-Woningbouw

-Utiliteitsbouw

-Glas-en-Tuinbouw

wordt aan gewerkt …

100 Euro …

Gratis te downloaden!

Zie

www.bouwonderwijs.net

:‘Betonkern-activering’

http://www.bouwonderwijs.net/



Tenslotte enkele voorbeelden van in Nederland gerealiseerde projecten

Bijzonderheid: toepassing asfaltcollector; zonnecollector in wegdek

VTZ Transportgroep Wormerveer

Energie-palen


= ‘uitsluitend warmtepompen; geen aanvullende systemen’

(COP warmtepomp tbv tapwater: 2,31)

‘Monovalent energiesysteem’


‘Asfaltcollector t.b.v. bodemregeneratie’


‘Hybride ventilatie met WTW in de winter’

Einde van deze presentatie

Zie voor meer informatie, o.a. links naar de sites waar de getoonde afbeeldingen etc. uit overgenomen zijn:

www.bouwonderwijs.net > ‘Betonkernactivering’


Documents

Betonkernactivering met warmtepompen & Bodem- energieopslag