De regeling van de technische installaties heeft de grootste impact op het toekomstige verbruik van het gebouw! Dit is dus geen "kers op de taart" waar pas aan het einde van het ontwerpproces aan wordt gedacht, maar een element dat vanaf het begin integraal deel moet uitmaken van het ontwerp en gelijktijdig met de keuze van de diverse technieken moet worden onderzocht. Het is essentieel dat de nodige middelen voor het onderzoek van het systeem worden vrijgemaakt en dat wordt geïnvesteerd in performante regeltoestellen.
Er zijn twee hoofdtypes regeling mogelijk:
- Regeling op basis van de comforttemperatuur in de vertrekken, waarmee de temperaturen worden gedefinieerd waarbij de installatie werkt om zo het gewenste comfort te bereiken
- Tijdsregeling, waarbij op basis van de gebruiksuren van het gebouw wordt bepaald op welke tijdstippen de installatie werkt.
De regeling heeft een extreem grote impact op het verbruik:
Voor verwarming in een "traditionele" woning betekent een temperatuur van 1°C meer dan de aanbevolen 20°C een verbruik dat minstens 7 % hoger ligt.
Afwezigheid van onderbreking wanneer het gebouw niet wordt gebruikt, brengt een extra verbruik van 5 tot 30 % met zich mee (afhankelijk van de inertie van het gebouw, het isolatieniveau en van hoe lang het gebouw niet in gebruik is).
In het algemeen moet een goede regeling van de verwarmings- of koelinstallatie het volgende mogelijk maken:
- Rekening houden met het ervaren comfort in de verschillende ruimten (zones) in het gebouw;
- Naleving van de streeftemperaturen voor binnen het gebouw, onafhankelijk van gratis warmtetoevoer;
- Onderbreking van de levering van warmte of koude wanneer het gebouw niet wordt gebruikt (of bij woningen, tijdens, periodes van leegstand);
- Beperking van het distributie- en productieverlies;
- Rekening houden met snelle weersveranderingen.
Type regeling naargelang het formaat van het gebouw
De EPB-regelgeving voor verwarming bepaalt, afhankelijk van het type werken en de bestemming, welke programmeertoestellen vereist zijn en welke bijzondere voorzieningen moeten worden getroffen (Bijlage 5 van het Besluit van de Brusselse Hoofdstedelijke Regering van 3 juni 2010 betreffende de voor de verwarmingssystemen van gebouwen geldende EPB-eisen bij hun installatie en tijdens hun uitbatingperiode). Onderstaande tabel vat deze voorschriften samen.
|
Vloeroppervlakte van de verwarmde vertrekken |
Programmeertoestel |
Voorzieningen |
|---|---|---|
|
< 400 m² |
Overschakeling tussen regimes, hetzij Op vaste tijdstippen via een tijdschakelaar of Op variabele tijdstippen via een optimalisator |
De tijdschakelaar moet een programmering van minstens 7 dagen mogelijk maken |
|
≥ 400 m² |
Voorschriften inzake de regeling volgens de EPB-regelgeving
Centrale vs. lokale regeling
De zonering van een gebouw maakt het mogelijk verschillende circuits te realiseren met centrale regeling (buitensonde, tijdschakelaar...) om zo de temperatuur van de warmte- of koudetransporterende vloeistof op het niveau van de zone te bepalen. Maar de verschillende vertrekken binnen een zone hebben vaak toch verschillende behoeften, vaak als gevolg van variabele interne warmteontwikkeling (bezetting, kantoorapparatuur). In aanvulling op de centrale regeling wordt dus gebruik gemaakt van temperatuurregeling per lokaal om het comfort van de gebruikers te verzekeren. Deze regeling maakt het mogelijk de eindunits in elk vertrek rechtstreeks te bedienen.
Verwarming
Centrale regeling
De centrale regeling van een verwarmingsinstallatie maakt het mogelijk de warmteproductie af te stemmen op een vooraf bepaald tijdrooster. Bij kantoorgebouwen kan bijvoorbeeld een nachtregime worden geïmplementeerd om nutteloos verbruik te vermijden.
Tijdsprogrammering in functie van de bezetting – onderbreking
Onderbreking levert altijd besparing op. Die kan groter of kleiner zijn, afhankelijk van de inertie van het gebouw, het isolatieniveau en de periode waarin het gebouw niet in gebruik is.
De onderbrekingstypes kunnen in twee categorieën worden verdeeld: systemen die de temperatuur van het water verlagen en systemen die de watertoevoer onderbreken. De tweede oplossing geniet de voorkeur, want daarmee is een snellere daling van de omgevingstemperatuur mogelijk tijdens periodes dat het pand niet wordt gebruikt. Zo wordt dus meer energie bespaard (tot wel 10 %).
Het beheer op basis van onderbreking van de warmwatervoorziening (en dus stillegging van de ketel) kan worden verbeterd door gebruik van optimalisatoren (NB: optimalisatoren zijn verplicht voor verwarmde ruimten met een oppervlakte van 400m² of meer). Deze toestellen maken een automatische aanpassing van het herstarttijdstip van de ketel mogelijk in functie van de buiten- en eventueel de binnentemperatuur. Het idee is dat in de tussenseizoenen de nachtelijke ontlading van het gebouw minder groot is dan in de winter. De opwarmtijd is dus korter, zodat de inschakeling van de verwarming later kan plaatsvinden voor hetzelfde temperatuurresultaat.
De circulatoren moeten eveneens zijn onderworpen aan de uurregeling van de installatie.
Glijdende temperatuurschaal
In het verleden werkte de temperatuurregeling vrij simpel: de ketel werd constant op een hoge temperatuur gehouden om altijd over een warmtereserve te beschikken voor wanneer warm water of verwarming nodig was. De temperatuur werd geregeld via een aquastaat in de ketel, meestal met een streeftemperatuur van 70 à 80°C. Dit type regeling komt nog veel voor in oude gebouwen. Het is zeer energieverslindend, want de temperatuur wordt het hele jaar door hoog gehouden.
Voorbeeld van de verwarmingscurve die wordt gebruikt voor de regeling van een verwarmingsinstallatie
In de jaren 80 begon men gebruik te maken van glijdende regeling via een buitentemperatuursonde. Dankzij meting van de buitentemperatuur anticipeert de regelaar op het benodigde verwarmingsvolume in het pand. De streeftemperatuur van de ketel kan zo worden verlaagd. Bepaalde oude keteltypes zijn niet compatibel met dit type regeling omdat ze permanent een hoge watertemperatuur vereisen. Voor recentere ketels geldt dit niet.
Lokale regeling
Op lokaal niveau zijn meerdere soorten regelingen mogelijk om het comfort te garanderen en de energiekost te beperken.
Enerzijds functioneren de verschillende subcircuits elk op een eigen temperatuur, in functie van het gebruikte type afgifte-elementen en de zonering van het gebouw. Anderzijds moet een lokale regeling op het niveau van de zone (of het vertrek) mogelijk zijn door de aanwezigheid van regelelementen aan het afgifte-element zelf (thermostaten, tweewegkleppen...). Deze regelelementen moeten uiteraard steeds toegankelijk zijn voor onderhoud en eventuele reparatie.
Lokale regeling naargelang het type ketel
Niet elk type regeling werkt zonder risico voor elk type ketel: sommige ketels vereisen een permanent waterdebiet of een permanent hoge watertemperatuur. Daarom moet bij de leverancier van de ketel worden nagegaan of de regelmethode geen risico van beschadiging van de ketel met zich meebrengt. Een ketel die niet op lage temperatuur kan werken, kan bijvoorbeeld niet worden bediend met een omgevingstemperatuur of een klimaatregelaar, want dan zal corrosie ontstaan. Bij renovaties moet dit in gedachten worden gehouden.
Lokale regeling naargelang het type warmteafgifte-element
- Vloerverwarming wordt voornamelijk geregeld in functie van de buitentemperatuur (dit is een zeer inert systeem; lokale regeling maakt een goede werking van de installatie onmogelijk). De regeling moet zodanig gebeuren dat de watertemperatuur de 45°C niet overschrijdt en dat de oppervlaktetemperatuur niet meer dan 29°C bedraagt (met het oog op het gebruikerscomfort). Om veiligheidsredenen moet bovendien een zogenoemde veiligheidsthermostaat worden voorzien die de vertrektemperatuur meet en de warmteproductie indien nodig stillegt. Bij voorkeur kan die vervolgens alleen handmatig worden herstart om duidelijk te maken dat er sprake is van een defect.
- Voor radiatoren binnen systemen van beperkte omvang zijn automatische (thermostaat)kleppen (elektrokleppen) de meest efficiënte oplossing. Voor omvangrijkere systemen (langere circuits, groot aantal afgifte-elementen) zijn tweewegkleppen met een thermostaat in elke zone de meest performante oplossing om het gewenste comfort te bereiken.
- De regeling van convectoren gebeurt lokaal via een omgevingsthermostaat.
- Bij ventiloconvectoren moet het mogelijk zijn de ventilatoren en de circulatie van de waternetwerken tijdens periodes van leegstand automatisch uit te schakelen om onnodig elektriciteits- en brandstofverbruik te vermijden.
- Voor de activering van de betonnen kern moet er allereerst voor worden gezorgd dat de oppervlaktetemperatuur van het beton op jaarbasis tussen de 20 en 25°C ligt. Sensoren in het beton kunnen de temperatuur van het aangevoerde water meten. Het temperatuurverschil tussen aankomst en vertrek wordt eveneens gemeten; indien de temperatuurdelta te klein is, wordt er geen warmte geproduceerd.
- Voor wat verwarming via de lucht betreft moet een verwarmingsbatterij met warm water op de ventilatiegroep worden geplaatst (plus warmteterugwinningssysteem). Lokaal maken naverwarmingsbatterijen het mogelijk de gewenste temperatuur in elke zone/ruimte te bereiken (regeling op basis van omgevingsthermostaat). Let op: de temperatuur van de aangeblazen lucht mag om redenen van comfort niet hoger zijn dan 35°C.
Compatibiliteit van de verwarmingsregelingssystemen
Als de regeling van de productie en/of distributie wordt verzorgd door een thermostaat of een omgevingssonde, kunnen de verwarmingselementen in het vertrek waar die zich bevindt/bevinden niet met thermostaatkranen worden uitgerust. De concurrentie van de twee systemen kan tot permanente werking leiden, hetgeen zinloos is en tot een hoog energieverbruik van de ketel en/of de circulator leidt.
En voor vertrekken met verwarmings- en koelelementen?
Wanneer binnen een vertrek zowel warmteafgifte als koeling mogelijk is (via een en hetzelfde systeem of middels gescheiden systemen), moet de regeling de gelijktijdige werking van warmteafgifte en koeling onmogelijk maken.
Bovendien moet er een neutrale zone tussen de streeftemperaturen voor verwarming en koeling worden vastgelegd om te vermijden dat te snel heen en weer wordt geschakeld tussen de verwarmings- en de koelmodus.
Voor ventiloconvectoren die warmte en koude produceren, gebeurt de regeling van deze units binnen hetzelfde lokaal via een en dezelfde bediening en meting ("master-slave"-techniek). Zo kan worden voorkomen dat er gelijktijdig warmte en koude geproduceerd wordt op verschillende apparaten als gevolg van verschillende instelwaarden van de apparaten of verschillende nauwkeurigheidsbereiken van de sensoren.
Sanitair warm water
De voornaamste uitdaging van de regeling van de warmwatervoorziening is de garantie van een stabiele temperatuur van het water. Dit gebeurt op het niveau van de warmteproductie-eenheid (definitie van de vertrektemperatuur om de gewenste temperatuur op het aftappunt te garanderen).
Concreet...
De vele aanbevelingen die hierboven zijn besproken, worden in onderstaande tabel in samengevat.
Samenvatting van de aanbevelingen inzake de regeling van de verwarmings- en koelinstallaties
|
Regelniveau |
Type regeling |
|---|---|
|
Centrale regeling |
Tijdschakelaar voor de productie en de distributie Productie met glijdende temperatuurschaal |
|
Lokale regeling |
Temperatuur van de subcircuits in functie van de zonering en het type afgifte-elementen Regeling op het niveau van de afgifte-elementen Neutrale zone tussen verwarming en koeling |
Deze aanbevelingen moeten echter niet uit het oog doen verliezen dat een efficiënte installatie allereerst een installatie is die eenvoudig en gebruiksvriendelijk is voor de eindgebruikers, ongeacht het automatiseringsniveau (van een eenvoudige thermostaat tot een volledige domotica-installatie).
De fabrikanten maken steeds geraffineerdere systemen: alles is tegenwoordig mogelijk, maar paradoxaal genoeg wordt de regelapparatuur steeds moeilijker te volgen voor de gewone gebruiker. En als de gebruiker niet begrijpt hoe het systeem werkt, kan zelfs de meest uitgekiende regelinstallatie tot een catastrofale energiefactuur leiden. Laten we ons geen illusies maken: de bediening van de installaties is de taak van de gebruiker of de beheerder en niet van de installateur. Die kan dus niet beoordelen hoe adequaat de regeling is.
Het type uitrusting van de gekozen regeling moet overeenstemmen met de vaardigheden van de beheerder, rekening houdend met de gebruiksvriendelijkheid van het systeem. Het systeem moet vergezeld gaan van een gebruiksaanwijzing en een duidelijk schema van hoe de regeling werkt, want anders kan onjuiste bediening alle voordelen ongedaan maken. Het gebruik van een klimaatregelaar bijvoorbeeld (met buitensonde) is alleen echt efficiënt als de gebruiker in staat is de verwarmingscurve correct te parametreren. Is dat niet het geval, dan kan het tot oververhitting en dus tot extra energieverbruik leiden.
Indien meerdere installaties door dezelfde persoon moeten worden beheerd, zal een eenvormige set principes en materieel ook leiden tot goede bediening.
Gezondheid: netwerken voor sanitair warm water en legionella:
Op distributieniveau vormt stilstaand water een ideale kweekbodem voor legionella. Het distributienetwerk moet dus volgens de geldende regels voor een goede praktijk worden ontworpen:
Circulatoren met variabele snelheid kiezen
Circulatoren zijn onmisbaar voor de goede werking van een hydraulisch netwerk. Ze kunnen echter veel energie verbruiken en daarom is het van essentieel belang dat ze correct gedimensioneerd zijn.
Circulatoren met een te grote capaciteit leiden niet alleen tot overmatig elektriciteitsverbruik, maar ook tot een te hoog debiet, waardoor de terugkeertemperatuur van het water naar de ketel stijgt. Dit is vooral van belang voor condensatieketels, want het verbrandingsrendement neemt erdoor af. Een juiste afstemming van het debiet op de behoefte maakt een optimalisatie van de condensatie en dus van het rendement mogelijk. Metingen hebben aangetoond dat de gebruikte circulatoren vaak een debiet hadden dat 2,5 maal hoger was dan nodig. Dit komt doordat het ladingsverlies niet of niet nauwkeurig wordt berekend en er bij de keuze van de uitrusting te grote veiligheidsmarges worden gehanteerd.
Bij gebruik van een condensatieketel heeft het hydraulisch netwerk eveneens een impact op de condensatiemogelijkheden. De keuze voor een circulator met variabele snelheid is dus heel belangrijk.
Om overdimensionering te voorkomen wordt aanbevolen een circulator met variabele snelheid te kiezen waarmee de snelheid aan de behoeften kan worden aangepast. Zo kan 25 tot 50 % op het verbruik van de circulator worden bespaard.
Circulator met variabele snelheid
Als de werking van de circulatoren in de regeling wordt geïntegreerd, kan de werkingstijd van de circulatoren worden gehalveerd. Als bijvoorbeeld de brander rechtstreeks via een omgevingsthermostaat wordt bediend, moet die ook de werking van de circulator regelen (met tempering) om deze te kunnen uitschakelen wanneer er geen vraag is naar warmte of koeling.
De meerkost van een elektronische circulator in plaats van een circulator met een of meer snelheden wordt in minder dan 2 jaar terugverdiend als de snelheid correct wordt afgestemd op de behoeften.
In de woonsector hangt de juiste dimensionering van een circulator allereerst samen met de keuze van een elektronisch exemplaar waarvan de basissnelheid tijdens de installatie wordt geregeld om het gewenste nominale debiet te verkrijgen. Alleen al deze regeling bij de start levert voldoende economisch voordeel op om de keuze voor dit type circulator te rechtvaardigen. Let echter wel dat de circulator meestal integraal deel uitmaakt van een (individuele) verwarmingsketel voor huishoudelijk gebruik.
Plaatsing van tweewegkleppen op de eindunits
Tweewegkleppen ter hoogte van de eindunits maken eveneens een optimalisatie van het distributienetwerk mogelijk als sprake is van een netwerk met variabel debiet. Ze maken een regeling van de omgevingstemperatuur op het niveau van de afgifte-elementen mogelijk, waardoor het comfort binnen elk vertrek toeneemt en het energieverbruik wordt beperkt. Gemotoriseerde kleppen op ventiloconvectoren en thermostaatkranen op radiatoren zijn voorbeelden van tweewegkleppen op eindunits.
Een circulator met variabele snelheid kan het globale debiet van de installatie verminderen (gecentraliseerde actie) op basis van de vraag van de tweewegkleppen op de eindunits (gedecentraliseerde actie).
Verwarmingsnetwerk met lokale regeling op de afgifte-elementen (klep op de radiatoren)
Evenwicht binnen de installatie
Een regelsysteem kan alleen naar tevredenheid werken als de waterverdeling in de installatie in evenwicht is, d.w.z. dat de verschillende afgifte-elementen hun normale debiet ontvangen. In het tegengestelde geval kunnen er in de vertrekken aan het einde van het circuit risico comfortproblemen ontstaan. Die zullen dan worden gecompenseerd door verhoging van de temperatuurregeling, hetgeen tot meer energieverbruik leidt.
Algemeen gesproken is het aanbevolen om het distributiecircuit zo nauwkeurig mogelijk af te stellen, afhankelijk van de configuratie (afgifte-elementen…). Er moeten niet te veel regelkleppen worden geplaatst, want die veroorzaken ladingsverlies. Wel kunnen evenwichtselementen nodig zijn om het debiet tussen de verschillende takken van het netwerk correct te verdelen. Ze vormen ook een efficiënt middel om het debiet te meten dat werkelijk in de installatie stroomt, en laten toe de manometrische referentiehoogte van circulatiepompen met een veranderlijke snelheid juist in te stellen. Zo kan onnodig extra verbruik worden vermeden.
Voorbeeld van een installatie die een evenwichtige verdeling tussen de verschillende circuits mogelijk maakt: plaatsing van verdeelkleppen aan de voet van de kolommen en aan het begin van de circuits
