VERWARMING  
Install Magazine 1000 – oktober 2024

Oorzaken voor gebrekkige werking van afleversets

Analyse op basis van metingen in de praktijk

In het kader van de energietransitie wordt de combinatie van centrale stookplaatsen met afleversets gezien als een veelbelovende oplossing. Dit maakt schaalvoordelen in de warmteproductie mogelijk en de integratie van hernieuwbare energie gaat vlotter en flexibeler. Performante afleversets garanderen het comfort in de individuele woningen en zorgen voor een hoog systeemrendement. Tot zover de theorie, hoe staat het nu in de praktijk? Om dat na te gaan deed het onderzoeksteam EMIB van de Universiteit Antwerpen energiemetingen in zeven gebouwen die met een dergelijke installatie waren uitgerust. Uit de resultaten blijkt dat er nog heel wat kan mislopen bij de uitvoering van dit concept.

Performance gap

In principe zijn gemeenschappelijke stookplaatsen een erg efficiënte oplossing. Door gebruik te maken van gelijktijdigheidsfactoren kan het totale geïnstalleerd vermogen veel lager gehouden worden dan het geval zou zijn bij individuele verwarmingstoestellen. Verder zijn er schaalvoordelen qua productierendement en kostprijs, en is hernieuwbare energie gemakkelijker te integreren. Het traditionele zwakke punt van gecentraliseerde installaties ligt in de verdeling (en facturering) van de warmte onder de verschillende gebruikers. Moderne afleversets bieden daar een antwoord op. Het is dan ook niet verwonderlijk dat in een aantal nieuwe projecten voor deze configuratie gekozen werd.

Tussen de theorie en de praktijk gaapt een kloof, die men gewoonlijk de ‘performance gap’ noemt: het verschil tussen de verwachte prestaties en de werkelijke. Om na te gaan hoe dat zat met afleversets deed een team van de Universiteit Antwerpen (afdeling EMIB) praktijkmetingen in zeven gebouwen. De resultaten zijn gepubliceerd als The Impact of Commonly Overlooked Faults in Combined Heat Distribution Circuits: Analysis of Heat Meter Data (Senne Van Minnebruggen, Stef Jacobs, Ivan Verhaert en Peter Hellinckx). We geven de conclusies weer.

Om tot algemene conclusies te kunnen komen, werden diverse gebouwtypes onderzocht. De zeven gebouwen omvatten appartementen, sociale woningen, assistentiewoningen en winkels. Vijf gebouwen waren aangesloten op een warmtenet, de overige twee hadden hun eigen gasketel. Een hiervan had ook een zonnethermische installatie. De individuele afnemers waren uitgerust met een afleverset met combilus. Bij een combilus zijn de afleversets met een tweepijps installatie verbonden met de stookplaats (of onderstation in geval van een warmtenet) en wordt het sanitair warm water plaatselijk geproduceerd in de afleverset. Deze configuratie vertegenwoordigt de stand van de techniek.

Er werden energiemeters geplaatst op de centrale energietoevoer (de gasleiding of het onderstation van het warmtenet, naargelang) en op de individuele afleversets. Op basis daarvan werd het rendement bepaald. De resultaten waren ontnuchterend: de installaties scoorden veel lager dan verwacht. Slechts in een geval werd 90% rendement benaderd. In het stookseizoen schommelde het rendement tussen 67-83% met een duidelijke dip in de zomer als er alleen behoefte was aan SWW. In de literatuur wordt er gerekend met rendementen van 94 tot 97%. De vraag van de onderzoekers was dan ook: hoe kan men dat verschil verklaren, en kunnen we dat achterhalen door alleen naar de meetdata te kijken? Als dat laatste mogelijk is, kunnen gebouwenbeheerders immers op die manier fouten en inefficiënties op het spoor komen.

Temperatuursbehoudfunctie

De analyse van het team was in eerste instantie puur gebaseerd op metingen. Er werd in deze fase niet ter plaatse gekeken naar thermostaatinstellingen of werking van kleppen. Uit de analyse kon men toch al enkele conclusies trekken. Zo werd vastgesteld dat sommige afleversets wel een lage warmtevraag hadden, maar dat er tegelijk een groot debiet aan hoge temperaturen weer naar de retourleiding gestuurd werd. Dat deed de temperatuur in de centrale retourleiding stijgen, wat het algemene installatierendement naar omlaag haalde. In de meeste gevallen werd er ook een significant hogere retourtemperatuur gemeten dan de ontwerpwaarden.

Bij nadere analyse ter plaatse bleek de voornaamste reden voor deze hoge temperatuur in de retourleiding is de temperatuurbehoudfunctie te zijn. Hierbij wordt vertrekleiding altijd op een zekere temperatuur gehouden, zodat de afleverset snel SWW kan produceren, zonder hinderlijke wachttijden. De meest efficiënte manier om dit te doen is een bypass met een temperatuursgestuurde klep tussen de centrale vertrek- en retourleiding. Een andere manier is een permanent debiet doorheen de afleverset te garanderen. Zo wordt de vertrektemperatuur in de afleverset zelf op een bepaald niveau gehouden via een bypass. In de onderzochte gevallen werden er echter verschillende manieren van temperatuurbehoud toegepast, die niet altijd even efficiënt bleken. De debieten in de centrale bypass waren soms te hoog ingesteld; er was zelfs een combinatie van een centrale bypass met een permanent debiet doorheen de afleversets. In dat laatste geval werd er constant een hoog debiet rondgepompt, ook al was er geen warmtevraag.

Hydraulisch balanceren

De slechtst presterende afleversets werden verder bekeken om te zien er nog verdere problemen waren. Daaruit bleek dat ook de hydraulische inregeling beter kon. Twee voorbeelden tonen aan hoe het verkeerd kan lopen.

In de appartementen met radiatoren was het stookregime bepaald op een temperatuursverschil van 20°C. De debieten waren echter veel te hoog ingesteld, zodat men amper aan een temperatuursverschil van 10°C kwam. Het resultaat was een te hoge retourtemperatuur en dus een lager rendement. Dit was te wijten aan een verkeerde berekening en een gebrek aan kennis of aandacht bij de installateurs.

Een tweede voorbeeld had te maken met zomerwerking. Bij sommige afleversets werden dan hoge bypass debieten vastgesteld. Deze appartementen waren voorzien van vloerverwarming die gevoed werd via een secundair mengcircuit. In dit circuit werd het debiet van de primaire vertrekleiding gemengd met de retourleiding van het secundaire circuit om tot de gewenste temperatuur in de secundaire vertrekleiding te komen. De kamerthermostaat bediende echter alleen het secundaire circuit, terwijl er geen manier was om het primaire circuit te beperken. Als er dus geen warmtevraag was, werd het secundaire circuit wel stilgelegd, maar stroomde het primaire circuit integraal door de bypass van de afleverset. De afleversets waren voorzien van kleppen om dat te vermijden, maar om verschillende redenen bleven deze kleppen open staan. In een geval ontbraken bijvoorbeeld de klepmotoren.

Ruimte voor verbetering

De conclusie is dan ook dat vele afleversets suboptimaal presteren. In deze meetcampagne was dat zelfs het geval voor de meeste combilus-installaties. Om dat te vermijden, moet er vooraf een nauwkeurige berekening van debieten en temperatuurregimes uitgevoerd worden en gekozen worden voor een efficiënt hydraulisch concept. Bij de opstart moet men er dan ook op toezien dat de ontwerpwaarden effectief gehaald worden dat alle hydraulische componenten aanwezig zijn en naar behoren werken.

Het oorspronkelijke artikel is te vinden via onderstaande link. Wie meer wil weten over de metingen en de exacte berekeningsmethoden van het rendement kan daar terecht.

Door Alex Baumans

Figuren: Emib

https://doi.org/10.1051/e3sconf/202456210002