& Bodem-energieopslag Betonkernactivering met warmtepompen & Bodem-energieopslag

‘traditionele’ verwarmingsystemen (/klimaatinstallaties) kleinschalig grootschalig water lucht

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’

‘Betonkernactivering’ 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. Vloerverwarming: buizenstelsel (op isolerende onderlaag) in afwerkvloer Wat maakt dat dan voor verschil?

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: Koude zijde: het opgewarmde water staat de warmte af aan de relatief koele vloer Warme zijde (zonzijde): het water neemt warmte op en koelt de vloer, en daarmee de ruimte Zelfregulerende werking van Bka-systeem: zelfs zónder installaties (*) temperatuurbeheersing (* wél geactiveerde circulatiepomp)

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 (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: -het gemis van de gunstige akoestische eigenschap-pen van een plafond (ev. te compenseren via extra akoestische werking (geluids-absorptie) van binnenwanden, of plaatselijk toe te passen plafond-elementen)

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 in de fabriek. of dat nu op het werk gebeurt…

De leidingen worden ingestort in de betonnen vloeren en worden in de winter gevoed met warm water vanuit een … warmwater-toestel HR-ketel?

‘lage-temperatuur verwarmingsysteem’ In verband met de grote beschikbare verwarmingsvlakken (boven- én onderkanten van de vloeren) volstaat een ‘lage-temperatuur verwarmingsysteem’ Warmwater-toestel (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 Principe warmtepomp grote hoeveelheid laagwaardige warmte wordt ‘gecomprimeerd’ tot kleine hoeveelheid hoogwaardige warmte (=water met hogere, bruikbare temperatuur)

Op die wijze kan bijvoorbeeld uit lucht warmte worden ‘verzameld’, en ‘opgewaardeerd’: De in de lucht aanwezige warmte doet de vloeistof in het warmtepomp-circuit verdampen. Tijdens het verdichtingsproces en condenseren komt in de warmtepomp warmte vrij, zoals dat ook bij een fietspomp het geval is

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 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) opgewekte warmte ( = 1 – 6,5 ) COP = aandrijfenergie

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… Bodem- energiebenutting

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: B: Het opgewarmde koelwater (*) wordt opgeslagen in de warmtebron A: Het gebouw wordt gekoeld met water (*) uit de koudebron

(. Feitelijk wordt er geen water aan de bronnen onttrokken (* 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: B: Koud water wordt opgeslagen in de koudebron A: Het gebouw wordt verwarmd met water uit de warmtebron

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

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

Wat is de opbrengst van energiepalen bij woningbouw? Ter oriëntatie: Wat is de opbrengst van energiepalen bij woningbouw? ‘Rijtjeshuizen’: 80% van de warmtebehoefte is te voorzien met E-palen Vrijstaande woningen: 100% (inclusief tapwater) (Verklaring verschil: vrijstaande woning heeft meer palen, en grotere hoeveelheid beschikbare grondmassa)

Bodem-energieopslag met dieptebronnen (boorputten; aquifers)

Een dieptebron is een boorput die tot in een aquifer reikt. Een aquifer (letterlijk: ‘waterdragend’) is een watervoerende zandlaag in de bodem, geschikt om warmte of koude in op te slaan aquifer 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

Bodemstructuur 1 of meerdere aquifers tot 100m -m.v. geen aquifers tussen 0 en 100m -m.v. Nederland is een bij uitstek geschikt land voor energieopslag in de bodem

Overzicht producten GeoComfort 2004 GeoMini GeoThermic GeoDoublet 5 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 Warmtepomp tot 500 kW warmte Warmtepomp tot 2000 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 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 realisatie

Materialisatie bron Bronfilter met centreerringen Inbouw pompkamer 500 mm Grondmonsters per meter

Schoonpompen en ontwikkelen van de bron Afvoer slib aquifer sectiepompen Boring 600 Filterbuis 250 Ontwikkelen van bron door het zand- en slibvrij maken en stabiliseren van de boring. Essentieel onderdeel van gegarandeerde waterlevering

De bovengrondse afwerking energieopslag GeoMini ondergronds GeoThermic molestvrij GeoThermic met bluswater GeoThermic standaardafwerking GeoDoublet

Energieopslag 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

Betonkernactivatie NADELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) -Leidingen in vloeren: kosten en uitvoeringsaspecten daarvan -kosten boorputten tbv dieptebronnen

Betonkernactivatie NADELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) -Individuele regelbaarheid niet optimaal (oplossing: ruimtetemperatuur bijregelen met lokaal geïnstalleerde naverwarmers (in het ventilatiesysteem)) -Traag reagerend systeem (oplossing: …anticiperen, aanvullende installatie)

Betonkernactivatie NADELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) -Koudeval bij gevelopeningen minder makkelijk te compenseren dan bij gebruik van radiatoren/convectoren Oplossing(en): Aanvullende installatie ‘Bijlegstroken’ (plaatselijk extra warmwater-leidingen in geactiveerde vloer) Extra isolerende beglazing

Betonkernactivatie NADELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) -Koudeval bij gevelopeningen minder makkelijk te compenseren dan bij gebruik van radiatoren/convectoren Oplossing(en): Aanvullende installatie ‘Bijlegstroken’ (plaatselijk extra warmwater-leidingen in geactiveerde vloer) Extra isolerende beglazing

Betonkernactivatie NADELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) -Koudeval bij gevelopeningen minder makkelijk te compenseren dan bij gebruik van radiatoren/convectoren Oplossing(en): Aanvullende installatie ‘Bijlegstroken’ (plaatselijk extra warmwater-leidingen in geactiveerde vloer) Extra isolerende beglazing

Betonkernactivatie NADELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) Door ontbreken plafond: -Installatievoorzieningen moeilijker weg te werken/ bereikbaar -Geluidsabsorptie elders te regelen

Betonkernactivatie VOORDELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) Grote energiebesparing bij verwarmen door hoge efficiency van A) ‘lage temp. straling’ B) warmtepomp-principe C) bodem-enegieopslag Zeer grote energiebesparing bij koelen A) ‘laden’ in de winter B) uitschakelen warmtepomp (‘passieve koeling’)

Betonkernactivatie VOORDELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) -Comfort: ‘stralingswarmte’, geen stofbeweging, geen tocht -Eerder natuurlijke ventilatie; minder ventilatie-kosten

Betonkernactivatie VOORDELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) -Eén installatie voor zowel verwarmen als koelen, één afgiftesysteem -Relatief weinig onderhoud aan installaties

Betonkernactivatie VOORDELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) -Geen grote luchtbehandelingskasten of –kanalen in/op/door het gebouw, onder de vloeren Grotere nuttige hoogte: -minder gevel(kosten) -extra verdieping?

Betonkernactivatie VOORDELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) -Relatief weinig onderhoud aan installaties

Betonkernactivatie VOORDELEN van toepassing van (en warmtepompen/ bodem-energieopslag) -EPC omlaag: geeft ruimte voor ‘architectonische extra’s’ -Ev.: besparing sprinklertank, bluswatervoorziening

www.bouwonderwijs.net : Instrumenten om haalbaarheid van toepassing van Betonkernactivering te bepalen: ( ADVIESBUREAU ) ‘QUICKSCAN’ (TNO/SenterNovem) -Woningbouw wordt aan gewerkt … Zie www.bouwonderwijs.net : -Utiliteitsbouw 100 Euro … -Glas-en-Tuinbouw Gratis te downloaden! OEFENING ‘Bka-Beo’ ‘Betonkern-activering’

Tenslotte enkele voorbeelden van in Nederland gerealiseerde projecten

Bijzonderheid: toepassing asfaltcollector; zonnecollector in wegdek

Energie-palen VTZ Transportgroep Wormerveer

‘Monovalent energiesysteem’ = ‘uitsluitend warmtepompen; geen aanvullende systemen’ (COP warmtepomp tbv tapwater: 2,31) VTZ Transportgroep Wormerveer

‘Asfaltcollector t.b.v. bodemregeneratie’ VTZ Transportgroep Wormerveer

‘Hybride ventilatie met WTW in de winter’ VTZ Transportgroep Wormerveer

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’