VERWARMING
Install Magazine 966 – december 2019
Energiebesparing door stookplaatsrenovatie
Stad Leuven pakt gebouwenpatrimonium aan
De vernieuwde stookplaats telt drie Viessmann-ketels: een voor het gedeelte dat in gebruik is door de VRT-radio (links) en een dubbelketel voor het historische stadhuis en het politiekantoor op de Grote Markt.
De collectoren en aansluitingen werden gemoderniseerd. De installatie werkt zonder primaire kring of evenwichtsfles.
Omdat microbellenafscheiders weinig effectief zijn in kelderopstelling, werd gekozen voor een drukstapontgasser.
Een compressoraangedreven expansievat zorgt voor het drukbehoud.
De stookplaats van het politiekantoor werd vervangen door een onderstation, eveneens zonder primaire pomp.
Om de drukverliezen te beperken werd voor grotere diameters gekozen.
Dit project is een onderdeel van het bredere klimaatnetwerk Leuven 2030 en kreeg Europese steun van het Elena-programma.
De stad Leuven heeft een stappenplan uitgewerkt om tegen 2050 koolstofneutraal te worden. Een onderdeel daarvan is om de uitstoot van gebouwen tegen 2030 met 55% te verminderen. De stad zelf geeft daarbij het goede voorbeeld door de eigen gebouwen onder handen te nemen. Een eerste fase bestaat erin gemakkelijke winsten te realiseren door verouderde stookplaatsen op de stand van de techniek te brengen. Een voorbeeld van welke besparingen zo mogelijk zijn is de modernisering van een stookplaats van het historisch stadhuis.
Een historische stookplaats
Het gotische stadhuis uit de vijftiende eeuw is een van de historische monumenten van de stad. Doorheen de jaren zijn er diverse gebouwen en vleugels aan- en bijgebouwd, en werd de installatie aangepast. Er waren drie stookplaatsen, waarvan de twee oudste onder handen genomen werden. Daarbij werd de bestaande stookplaats van het politiebureau op de Grote Markt vervangen door een onderstation, dat gevoed werd vanuit de vernieuwde installatie. Deze stookplaats bedient nu een deel van het historisch stadhuis, de achterbouw waar nu de VRT-radio is in ondergebracht, en het onderstation voor de politie.
Juist dimensioneren
De oude installatie bestond uit een cascade van atmosferische gasketels die hun beste tijd gehad hadden. Niet alleen lag het rendement van deze ketels veel lager dan dat van moderne modulerende condensatieketels; de individuele ketels konden ook hydraulisch niet ontkoppeld worden. Als er een werkte, werden de andere ook doorstroomd, wat het rendement verder naar omlaag haalde. Een modernisering drong zich dus op. De studie werd toevertrouwd aan studiebureau Van Dam, die het meest veelbelovende concept had voorgesteld. De werken werden uitgevoerd door het toenmalige bedrijf Debie-Veba, ondertussen omgedoopt tot Comtis.
Een eerste zorg voor studiebureau Van Dam was om overdimensionering te vermijden. De klassieke manier van werken waarbij er in elke stap van het ontwerp een veiligheidsfactor wordt bijgeteld, leidt tot installaties die veel te groot zijn en zelden tot nooit aan onder ontwerpomstandigheden zullen werken. Bij de renovatie moesten dus eerst de vereiste stookregimes en vermogens juist bepaald worden. De verdeelinstallatie werd dan ook nauwkeurig in kaart gebracht en de drukverliezen berekend. Dat alles werd gemodelleerd in de Hysopt-software om zo alle onderdelen te dimensioneren.
Men kwam uit op een opstelling van drie Vitocrossal condenserende gasketels van Viessmann van een vermogen van 240 kW elk. Het VRT-gedeelte vormt een aparte installatie en wordt bediend door een ketel met eigen regeling. Daarnaast staat een dubbelketel in voor het historisch stadhuis en het politiekantoor. Het is echter voorzien dat het ene installatiedeel het andere kan bijspringen in geval van nood
Pompen zoveel mogelijk beperken
Een juiste bepaling van de vermogens en debieten maakt het ook mogelijk om de installatie hydraulisch te optimaliseren. Dat liet studiebureau Van Dam toe om de primaire collector en een shuntpomp achterwege te laten. Ook het onderstation in het politiebureau heeft geen primaire pomp. De pompen van de verschillende verdeelkringen halen hun debiet direct uit de collector. “Bij renovatie mag je je niet blind staren op het verbruik van de ketels alleen,” legt Frank Van Dam uit. “Het elektriciteitsverbruik van pompen is niet te onderschatten. Zeker een shuntpomp die constant staat te draaien is een echte energievreter.” Door de primaire pompen weg te laten en verder met zuinige toerentalgeregelde pompen te werken, werd de pompenergie gereduceerd tot een fractie van de toestand voor de renovatie.
Een dergelijk hydraulisch concept is alleen maar mogelijk met ketels met een grote waterinhoud, omdat die geen minimum debiet nodig hebben. Als er altijd een zeker debiet over de ketel moet worden gegarandeerd, moet er een aparte primaire kring met een bijbehorende pomp worden aangelegd.
Hydraulische optimalisatie
Voor een goede werking moest de verdeelinstallatie hydraulisch geoptimaliseerd worden. Men koos systematisch voor grotere leidingdiameters, om de drukval te reduceren. Zo kan men hetzelfde debiet bereiken met lagere snelheden, wat gunstig is voor het pompverbruik. Door de waterinhoud van de installatie te vergroten, kan men ook meer energie in de verdeelinstallatie zelf opslaan, zonder dat er aparte buffervaten nodig zijn. Omdat er geen tussenstappen tussen de ketels en de verdeelkringen zijn, kan de keteltemperatuur lager worden gehouden: er is slechts 10°C verschil tussen de temperatuur van de ketels en de vertrektemperatuur van de verdeelkringen. Bovendien is er geen bijmenging in de retourleiding met warmer water, bijvoorbeeld door evenwichtsflessen. Dat alles zorgt voor een optimaal condensatie-effect.
Een installatie zal echter pas hydraulisch goed werken als er ook geen problemen zijn met lucht en drukbehoud. Daarom werd een stap verder gegaan dan een doorsnee oplossing: er kwam een expansievat met compressor om de druk altijd op peil te houden. Standaard microbellenafscheiders werken niet optimaal als ze -zoals hier- op een laag punt van de installatie staan opgesteld. Daarom werd hier een vacuümstapontgasser geplaatst. Dat werkt op het principe dat opgeloste gassen in water vrijkomen naarmate de druk daalt. Het toestel tapt telkens een hoeveelheid water uit de installatie en verlaagt dan de druk. Eventuele opgeloste lucht komt zo vrij en wordt dan verwijderd, terwijl het gasvrije water weer in het circuit wordt gebracht.
Meten voor optimalisatie
Voor de verdere hydraulische optimalisatie wordt gebruik gemaakt van de ingebouwde intelligentie van de pompen. Deze slimme Grundfos-toestellen beschikken namelijk over een meting van temperatuur en debiet in de pomp zelf. Door die te combineren met een temperatuurvoeler op de retour, kan men vrij eenvoudig de werkelijk afgegeven vermogens per kring bepalen. Die worden dan in kaart gebracht om de inregeling te optimaliseren in functie van de werkelijke behoeftes. Dat betekent een extra efficiënte condenserende werking.
De installatie wordt op verschillende vlakken gemonitord. Er is bijvoorbeeld ook een Risycor corrosiedetectie voorzien. Zo kan men meteen detecteren als er ergens in de installatie corrosie optreedt, bijvoorbeeld door problemen met de waterkwaliteit of door toevoer van zuurstof.
Modelstookplaats
Installatiebedrijf Debie-Veba maakte ook van de gelegenheid gebruik om de stookplaats om te bouwen tot een modelinstallatie. Het leidingtracé werd gerationaliseerd, waarbij er ook aandacht was aan de bereikbaarheid van de verschillende componenten voor onderhoud of herstelling. Tevens werd alles zorgvuldig geïsoleerd en kwamen er heldere bordjes om alle elementen te identificeren. Als extra energiebesparende maatregel werd de bestaande stookplaatsverlichting vervangen door zuinige led-lampen.
Europese steun
Deze aanpak toont aan wat er bereikt kan worden, gewoon door de stookplaats op de stand van de techniek te brengen. Men verwacht een besparing van ongeveer 30% op het gasverbruik en in het beste geval zou dat zelfs 90% van het pompverbruik zijn. Ondertussen wordt ook nagedacht over de herbestemming van het historische stadhuis. Daarbij zullen er ongetwijfeld maatregelen genomen worden om de verwarmingsbehoefte te reduceren, wat nog een extra besparing zal opleveren.
De inspanningen van Leuven om klimaatneutraal te worden, krijgen Europese steun en erkenning. Zo werd de stad al bekroond tot European Green Leaf 2018. Het project van de stookplaatsrenovatie werd financieel ondersteund vanuit het Elena-programma. Dat is een initiatief van de Europese Investeringsbank en de Europese Commissie dat subsidies verleent aan haalbaarheidsstudies en technische studies om energiezuinige technieken toe te passen. Onder de projectnaam L.E.U.V.E.N. werd een subsidie-aanvraag ingediend, die dan ook werd goedgekeurd. Dat alles is een onderdeel van het bredere klimaatnetwerk Leuven 2030, dat tot doel heeft om zoveel mogelijk belanghebbenden samen te brengen om de energietransitie in gebouwen te realiseren.
Door Alex Baumans
