Supermarkt met in de koelinstallatie geïntegreerde warmtepomp

Een prototype? In deze presentatie stellen we een ontwerp voor van een geïntegreerd systeem van supermarkt verwarming en koeling voor zoals een aantal keren gerealiseerd werd. Om een aantal redenen is het systeem is vrij onbekend gebleven. De meerinvestering is zeer gering tot zelfs negatief (dit is dan een min-investering) en het energieverbruik in geld is 18 tot 25% kleiner dan dat van een traditionele oplossing. De CO2 uitstoot is daarenboven 0, de equivalente uitstoot aanzienlijk kleiner.

Energieflow in een supermarkt bij normaal zomerbedrijf In een supermarkt wordt de warmte in de koelmeubelen en de koelcellen opgenomen door het koelmiddel, en via de koelmachines afgevoerd aan een hogere temperatuur, naar daartoe voorziene warmtewisselaar, hier staat hij op het dak : de buitencondensor.

Energiestromen bij zomerbedrijf (gemiddelde over alle koelmachines) Warmteinbreng door winkellucht in de zomer typisch 23°C, RV 50%, vormt 70% van de koellast Inbreng door het koelen van de producten, typisch 10% van de koellast Warmte afgeblazen door de condensor of gebruikt voor warmterecuperatie in de warm water productie Koelmachine Inbreng door ventilatoren, ontdooïng, verlichting en diversen, typisch 20% van de koellast Electriciteit opgenomen door de werking van de koelmachine gemiddeld 35% van de koellast

Energiestromen bij winterbedrijf bij klassieke warmterecuperatie Verwarming met klassieke stookinstallatie en eventueel warmterecuperatie, condensatietemperatuur geregeld dat hij ca 30°C blijft. Wij gaan eventuele lagere condensatietemperaturen mogelijk door elektronische expansieventielen hier niet bespreken.

Energieflow bij winterbedrijf Warmteinbreng door winkellucht typisch 17° 40%, vormt 40% van de koellast Inbreng door het koelen van de producten, typisch 20 van de koellast Koelmachine Warmte afgeblazen door de buitencondensor en of de recuperatie condensor Inbreng door ventilatoren, ontdooïng, endiversen, typisch 40% van de koellast Electriciteit opgenomen door de werking van de koelmachine gemiddeld 30% van de koellast De energieflow is aanzienlijk kleiner dan in de zomer

Vergelijking zomer en wintersituatie

Het is niet eenvoudig informatie omtrent de koellast van koelmeubelen te bekomen in functie van een andere omgevingstemperatuur dan deze in de ISO norm (25°C 50%) Voor de studie werd gebruik gemaakt van dit document.

Klassieke recuperatie De koelinstallatie in winterbedrijf heeft een aanzienlijk lagere capaciteit. Hierdoor is de hoeveelheid beschikbare warmte aan de condensor veel kleiner dan in de zomer. Hier over de periode gemiddeld : De warmterecuperatie kan de verwarmingsinstallatie meehelpen, maar niet vervangen, want de capaciteit is in de winter te gering. De condensatie temperatuur is meestal laag (max 30 in de winter tegen 45 en meer in de zomer), en dus de uitgeblazen lucht van de recuperatiecondensor is koud en niet comfortabel. Er is tocht. Laat men de condensatietemperatuur stijgen, dan is de tocht verdwenen, maar er is wel een bijkomend energieverbruik. De recuperatiecondensor, zijn regeling, zijn leidingen en eventueel zijn meerverbruik vormen een meerprijs van de installatie. Het is niet zeker dat deze meerprijs binnen een vooropgestelde tijd wordt terugverdiend (bij warenhuisketens wenst men tussen de 5 en de 8 jaar, anders is de rendabileit van de investering in eigen activiteit rendabeler)

Wij stellen vast Dat de warmteafgifte aan de condensor van de koelinstallatie, in de zomer groter is dan de warmte behoefte van een goed geïsoleerde en behoorlijk geventileerde supermarkt in de winter. Een goede isolatie is echter heden een gegeven, vroeger was de gemiddelde k voor een nieuwbouw 1.5, heden tot 0.3. Deze waarde laatste waarde is ruim voldoende. Dat de afgevoerde warmte door de meubelen in de zomer even groot is als de koellast van de klimatisatie van een supermarkt met een grote vers-afdeling. Indien deze meubelen behoorlijk verspreid over de supermarkt staan, kunnen ze de zomerklimatisatie realiseren. (dit laatste verschijnsel is bekent bij de mensen die zich met klimatisatie van supermarkten bezighouden, en wordt niet verder in deze presentatie behandeld.) Het wordt dan mogelijk de supermarkt te verwarmen met een systeem dat in de winter warmte kan afgeven gelijk aan die welke het koelsysteem in de zomer afgeeft : hier gaat deze voorstelling over.

Eisen waaraan het gebouw moet voldoen 1 (Inwendige warmtebronnen : personen, verlichting, toestellen + de beschikbare warmte aan de recuperatiecondensor van de koelinstallatie) > (statische warmteverliezen (muren, ramen, dak,…) + ventilatieverliezen (afzuigingen, deuropeningen…) + (warmte onttrokken door meubelen in de winter)). 2 De ventilatie moet gebruik maken van warmterecuperatie op de afgezogen lucht, en er moet een lichte overdruk zijn om luchtpenetrate te beperken. De ventilatie gebeurd via een warmtewisselaar tussen de aangezogen buitenlucht en de af te blazen vervuilde lucht. Het is uiteraard bijna uitgesloten dit bij een bestaand gebouw te realiseren

Isolatiekeuze bij dit project De inbreng van personen, verlichting en toestellen bedraagt gemiddeld 38.000W, de ventilatieverliezen zijn ca (dank zij de warmtewisselaar) 1.500 W, de warmte die de meubelen aan de winkel onttrekken is 32.500 W. Het gehele bilan is daarmee in evenwicht bij de verwachte minimale buiten temperatuur. Vandaag zou voor een veel betere isolatie worden gekozen. De koelmeubelen werden van nachtgordijnen voorzien.

Winterbedrijf bij recuperatie en geïntegreerde warmtepomp

Energieflow bij GIW-bedrijf Warmte opgenomen uit de buitenlucht Warmteinbreng door winkellucht typisch 17° 40%, vormt 40% van de koellast Inbreng door het koelen van de producten, typisch 20 van de koellast Koelmachine Warmte afgeblazen door de recuperatie condensor, Inbreng door ventilatoren, ontdooïng, en diversen, typisch 40% van de koellast Electriciteit opgenomen door de werking van de koelmachine Meerverbruik door verhogen van condensatietemperatuur

Energiebalans van de geintegreerde warmtepomp

Bepaling COP = onder comfortabele voorwaarden beschikbare warmte / meerkost om ze aan te maken Dit is de gemiddelde seizoens COP. Deze waarde is zo hoog wegens de unieke combinatie van de koelinstallatie, die sowiewo in werking is en het dubbel gebruik van de buitencondensors. Er is geen enkele klassieke lucht lucht warmtepomp die dergelijke waarden kan halen.

Technische realisatie

Het projekt Naam van de Supermarkt : GB 244 Brasschaat Bouwjaar 1984, opening januari 1985. Vrijgave van de gegevens : 1987. Audit in het kader van RD Energie door Prof. Bergmans van de Katholieke Universiteit van Leuven 1987. Laureaat Energy Award : 1989

Kanalennet en luchtverdeling

Resultaten Vanaf de start werd het project nauwgezet gevolgd en vergeleken met vergelijkbare supermarkten

Jaar na jaar blijven de resultaten uitstekend

Samenvatting van het resultaat Gemiddeld stroomverbruik 5 winkels : 1636 BEF/m2 Gemiddeld stroomverbruik Brasschaat : 1550 BEF/m2 Gemiddeld verbruik verwarming 5 winkels : 143 BEF/m2 (aan de prijs van aardgas in 1987.) Gemiddeld verbruik verwarming Brasschaat : inclusief (0) Economie Brasschaat tov andere over 5 jaar : 2.154.640 BEF Aanvangsinvestering : geen. Economie : 19 %. Return on investment : 4 jaar.

Het vervolg Brasschaat kreeg nog bij GB-INNO-BM een drietal broertjes, en werd ook door verschillende installateurs in andere ketens gekopieerd (of is het heruitgevonden?) In 1988 komt er een nieuwe CEO, een “briljante bankier uit New York” en er begint echter een nieuwe wind in GIB te waaien : De groep met 54.000 werknemers en een netto winst van 264.109.000.000 BEF moet meer winst maken en minder kosten genereren. GIB Engineering moet vanaf dan als zelfstandig bedrijf door het leven en kan slechts van de vrijwillige opdrachten van de verkoopsdirectie van de groep en werken buiten de groep overleven. Het concept van Brasschaat is volgens de verkoop “een vreemd systeem is dat weinigen kennen, en dat de concurrentie tussen aannemers bemoeïlijkt”, wordt niet meer gebruikt. Er wordt er van uitgegaan dat de loodgieter van om de hoek aan alle installaties moet kunnen werken (sic). Toch komt er nog een twee projecten bij de GIB groep en enkele buiten de groep (!), en enkele gerealiseerd door installateurs, die zich de know how hebben eigen gemaakt. In 1990, na een zware crisis, wordt GIB voor een stuk overgenomen door Promodes, in 2002 tenslotte wordt wat er van de groep nog overblijft overgenomen door Carrefour. De cellen Engineering en Technische Directie zijn intussen ontmanteld. Vanaf nu brandt de lamp alleen in Parijs. In 1995 verlaat Wilfried De Smet de GIB groep en gaat kort daarna verder door het leven als Coolconsult. Het doek over GIW is gevallen. In 2009 wordt bij een remodeling de installatie ontmanteld, en installeert men een ketel.

Tot slot Wij wensen ten slotte de uitspraak van Professor Bergmans, die hij maakte op het einde van zijn energieaudit van de installatie te Brasschaat te herhalen : Er dient besloten te worden dat de toepassing van de warmtepomp voor koeling en verwarming in supermarkten bijzonder rendabel is en dient aangemoedigd te worden….. Men zegge het verder…