Warmteterugwinning en distributie bij optimale temperaturen
"Doe het gewoon" en bespaar 50 %
Wanneer de vraag naar commerciële koeling, verwarming en conventioneel geïnstalleerde systemen samenvallen, is het meestal opletten geblazen. Onder bepaalde omstandigheden zijn er aanzienlijke mogelijkheden om primaire energie te besparen. Dit is wat er gebeurde in de SPAR winkel in Reichraming bij Steyr. De beloning: de toekenning van de 'Energy Globe Award Opper-OostenrijkEind vorig jaar.
Je kunt van elke fabrieksverbouwing een 'doctoraalscriptie' maken. Vaak is een project echter al van de baan voordat de haalbaarheid is vastgesteld. Of je begint eraan en doet het. Want jarenlange ervaring, correcte schattingen en gezond verstand zijn vaak de beste adviseurs.
Fig. 1: SPAR-winkel Reichraming
Er komt nog meer
"In ons geval was het een defecte circulatiepomp die de weegschaal deed doorslaan," herinnert senior Harald Landerl zich. Zijn vrouw Maria runt al 37 jaar de enige kruidenierswinkel in Reichraming, Opper-Oostenrijk. Ze wonen er allebei al net zo lang, net als hun zoon Harald en zijn gezin. "Onze bekende verwarmingsmonteur Raimund Aschauer kwam langs en nam de gelegenheid te baat om alles te bekijken. Zijn conclusie: Harald, je kunt iets uit je systeem halen".
Harald Landerl aarzelde eerst. Want geld sparen betekent altijd eerst investeren. Dit gebeurde 10 jaar geleden op grote schaal. De winkel verdubbelde toen bijna in omvang tot zijn huidige omvang van 416 m². De pelletketel van 55 kW en een nieuw koelsysteem van 45 kW werden geïnstalleerd. Sindsdien heeft een klein deel van de condensorafvalwarmte van het koelsysteem af en toe het kleine zwembad op het terras verwarmd. Het grootste deel van de warmte-energie werd echter aan het milieu verspild, zoals bij veel commerciële koelsystemen het geval is. Hier viel dus eigenlijk iets te winnen.
Afb. 2: Maria en Harald Landerl zijn helemaal weg van het nieuwe verwarmingsconcept in hun SPAR-winkel.
Aschauer merkte nog een 'zwak punt' op. Sinds de verbouwing 9 jaar geleden is het hoger gelegen huis van de zoon via een ongeveer 20 meter lange leiding verbonden met het verwarmingscentrum voor de winkel en het ouderlijk huis. Als ontkoppeld verwarmingscircuit, want vanwege de afstand en vooral het hoogteverschil van 22 meter moest er een warmtewisselaar tussen. Een verstandig idee. Het heen en weer schakelen tussen de twee verwarmingscircuits gebeurde sindsdien echter handmatig. Dit was niet erg handig en betekende vaak onnodig hoge bedrijfsuren voor het pelletverwarmingssysteem. Er was geen buffervat. Ook hier is zeker ruimte voor optimalisatie.
En dan was er nog de warmtedistributie in de winkel en de woonruimtes via radiatoren, vloerverwarming en plafondradiatoren. Aangezien het hele hydraulische netwerk verbonden is met slechts één verwarmingscentrum, werden de gewenste aanvoertemperaturen bereikt door koud water toe te voegen en het te verdelen met circulatiepompen. Dit is vandaag de dag nog steeds het geval in talloze installaties. Effectieve, maar nog steeds toegepaste energievernietiging.
50 procent is mogelijk
Fig. 4: Warmteleverancier pelletketel
Fig. 3: Buffercilinder met warmtewisselaar
Fig. 5: Koelsysteem
Met deze bevindingen ging Raimund Aschauer vervolgens om de tafel zitten met zijn partner Albert Koppenberger. Na een eerste ruwe beoordeling konden ze Harald Landerl goed nieuws geven: "Als we de afvalwarmte van het koelsysteem koppelen, een bufferopslagtank installeren, het hydraulische systeem ombouwen naar rendeMIX-mengers van Baunach en het hele verwarmingssysteem uitrusten met een modern regelsysteem, kun je het jaarlijkse pelletverbruik ruwweg halveren". Dat was een woord! Aangezien de verwachte afschrijving van de ombouw volgens de eerste berekeningen ook rond de zeven jaar zou liggen, bedacht ondernemer Landerl zich geen moment en plaatste de bestelling. De attributen 'milieubescherming' en 'zuinig omgaan met hulpbronnen' zijn tenslotte erg belangrijk voor de getrainde gereedschapsmaker en hielpen bij de beslissing.
Fig. 6: Holger Müller legt de functies van de rendeMIX uit in huis 1 (een identieke tweede 2×4 mixer hangt nu in het huis van de junior).
Twee makers aan het werk
Aschauer en Koppenberger (A&K) werkten nu een geavanceerd systeem, hydraulica en regeling uit. Het daaropvolgende gesprek met Hauser was positief en leidde ertoe dat de leverancier van koelinstallaties en koeltechniek een warmtewisselaarmodule installeerde op het nieuwe, door A&K op maat gemaakte bufferopslagvat. Sindsdien wordt dit gebruikt om de gegenereerde condensatieafvalwarmte uit het koelcircuit op te slaan. Sindsdien wordt deze gebruikt om de gegenereerde condensatieafvalwarmte uit het koelcircuit te onttrekken en rechtstreeks aan de buffer toe te voeren op een temperatuurniveau tussen 45 en 50°C. Omdat een koelsysteem in een supermarkt het hele jaar door in bedrijf moet zijn, zijn er bijna geen fasen zonder warmteafvoer. Als de afvalwarmte van het koelsysteem echter niet voldoende is om de vereiste bewaartemperaturen te genereren, dan verwarmt de pelletketel alleen de dubbellaagse buffervat met een capaciteit van 2200 liter opnieuw. En als er geen afvalwarmte nodig is, is de geïnstalleerde axiale condensor van het koelsysteem nog steeds beschikbaar voor afgifte aan de buitenlucht.
De nieuwe hydraulische geleiders
Deze maatregel alleen al zou naar verwachting aanzienlijke besparingen opleveren. Het tweede grote potentieel lag in warmtedistributie en buffering. Raimund Aschauer herinnerde zich een seminar georganiseerd door HG Baunach GmbH. Holger Müller presenteerde de rendeMIX in Wels. Een meerwegmengkraan die perfect voldeed. "Als het gaat om het efficiënt koppelen van radiatoren en vloerverwarming, levert ons gepatenteerde systeem de beste resultaten," zegt Müller.
Fig. 7: Succesvolle projectpartners (vanaf links): Holger Müller, Harald Landerl jun., Albert Koppenberger, Raimund Aschauer.
"De retour van de radiator wordt de stroom voor de pijpspiralen in de vloer. De intelligente besturing in de 2×4 menger zorgt ervoor dat de mengverhoudingen en temperaturen nauwkeurig worden aangehouden. "Nog een pluspunt: de aanzuigcirculatiepomp voor het mengcircuit is al geïntegreerd in de assemblage. Hydraulische wisselaars, sensoren of een extra regelmodule zijn ook overbodig. "Je zou kunnen zeggen dat de rendeMIX de geleider wordt van het hele hydraulische systeem", aldus Müller, die de voordelen treffend samenvat.
Conversie in slechts vier weken
Het werk begon in augustus 2014. En het werk werd in slechts vier weken voltooid. De dubbellaagse buffervat, geïsoleerd met schapenwol, werd geïnstalleerd in het ketelhuis, dat zich in een bijgebouw tussen de twee woongebouwen bevindt (zie diagram).
Fig. 8: Schema van het vereenvoudigde schema van het volledige verwarmingscircuit, geïllustreerd aan de hand van de werkelijke omstandigheden ter plaatse
Hauser heeft de heetgaszijde van het compoundsysteem aangesloten op de warmtewisselaarmodule. Omdat het koudemiddel hiervoor moet worden afgetapt en bijgevuld, is een gespecialiseerd koelbedrijf nodig. Vervolgens werd in de kelders van elk van de twee woongebouwen een rendeMIX DN25 2×4 RH35 en aan de aanvoer-/retourzijde aangesloten op de warmtetoevoer en op de radiator- en vloerverwarmingscircuits. Tegelijkertijd werden drie circulatiepompen overbodig. Elektrospecialist Albert Koppenberger kwam met een ingenieus concept voor het regelsysteem. Met de vrij programmeerbare UVR-regelaars van de fabrikant Technische Alternative uit Amaliendorf is het hele verwarmingssysteem nu intelligent in een netwerk opgenomen.
Fig. 9: Nieuwe UVR-regelaar in de stookruimte
Handmatige interventie is hierdoor overbodig geworden. In plaats daarvan wordt de thermische energie efficiënt gegenereerd en gebufferd aan de kant van de generator volgens een logische functie en wordt ze alleen verplaatst naar waar ze nodig is. De aanvoertemperaturen voor alle verwarmingscircuits worden nu zodanig verlaagd dat er geen comfortverlies optreedt, maar er slechts zoveel warmte-energie hoeft te worden toegevoegd als nodig is. Dit wordt gegarandeerd door de twee rendeMIX mengers. Het weersafhankelijke regelsysteem zorgt ervoor dat geen enkele ruimte te veel afkoelt, zelfs 's nachts niet. Het water in de verwarmingscircuits wordt daarom constant gecirculeerd op een temperatuurniveau tussen 38 en 40 °C. Als een van de twee boilers in de woongebouwen tussen 6 uur 's ochtends en 10 uur 's avonds een hogere temperatuur nodig heeft, wordt het debiet kortstondig verhoogd tot 55 °C en vervolgens weer verlaagd zodra de opslagtank is bijgevuld. Alleen de boiler in de warenhuizen wordt elektrisch heropgewarmd om de temperaturen te handhaven die vereist zijn door de hygiënevoorschriften.
Afb. 10: De prachtige bevestiging van een visionair idee. Albert Koppenberger met het certificaat van de Energy Globe Award Oberösterreich.
Verwachte besparingen in zicht
Dat Aschauer en Koppenberger niet te veel hadden beloofd, bleek al tijdens de inspectie van de installatie eind februari 2015. "Sinds de pelletketel negen jaar geleden werd geïnstalleerd, heb ik altijd twee keer per jaar brandstof besteld," herinnert Harald Landerl zich, "13 ton in september en nog eens 10 ton in februari. En kijk nu eens hoeveel er nog ligt na de eerste levering sinds september 2014." Een blik op de winkel geeft een idee dat hij nog net niet halfvol is. "Tot het einde van de stookperiode 2014/15 hoef ik niet meer te bestellen. En er zal waarschijnlijk zelfs nog wat overblijven, zodat er effectief tussen de 10 en 12 ton pellets bespaard zullen worden." Dit betekent dat de werkelijkheid heel dicht in de buurt komt van de schatting van 50% die aan het begin van het project werd gemaakt. Bijna een precisielanding.
Een positieve conclusie
Samengevat: Het restwarmteniveau van een koelsysteem kan zinvol worden gebruikt voor verwarming en warmwaterbereiding als er tegelijkertijd warmte nodig is. Intelligente regeling is de sleutel tot vraaggerichte warmtevoorziening. En de rendeMix mixer voorkomt dat er warmte verloren gaat in verwarmingscircuits met verschillende aanvoertemperaturen. De combinatie van deze maatregelen heeft geleid tot energie- en kostenbesparingen van ongeveer 50 procent voor SPARMarkt Landerl, en de twee fabrieksingenieurs Aschauer en Koppenberger ontvingen de Energy Globe Award Upper Austria 2014 in de categorie 'Brand' als speciale onderscheiding. Nogmaals onze felicitaties aan alle betrokkenen voor een echt showcaseproject - dat gewoon is uitgevoerd.
De rendeMIX kan meer
Naast de koppeling van een hoge- en een lagetemperatuurcircuit, zoals in het voorbeeld van SPARMarkt Landerl, kan de vierwegmenger rendeMIX ook rechtstreeks op een gelaagd buffervat worden aangesloten. Opladen en ontladen in twee zones is dan mogelijk. Het voordeel is dat warm, koud en gemengd water (door retourbenutting) alleen in en uit hun respectievelijke zones stromen. Dit creëert een veiligheidsschild in het midden van de buffer. De gelaagdheid in de opslagtank blijft zo behouden. Naast deze effectieve belading, loost de rendeMIX ook een cilinder op een efficiënte manier. Dit betekent bijvoorbeeld dat de bedrijfstijd van zonnesystemen of kleine WKK-eenheden economisch kan worden verlengd. En omdat de retourstroom van de radiatoren de stroom voor de vloerverwarming wordt, stroomt het water kouder terug naar een olie- of gascondensatieketel. Hierdoor wordt er meer condensaat geproduceerd en komt er meer condensatiewarmte uit de rookgassen in het verwarmingswater terecht. Dit bespaart effectief primaire energie.
Achim Frommann
PR-workshop NutzWort
Sasbach (Duitsland)
Download het technische artikel als PDF
