duurzaam
Peter Heijboer
Seizoenmatige opslag van koude en warmte in bronclusters
Tomatenkassen verwarmen nieuwbouwwijk
De nieuwbouwwijk Hoogeland-Oost te Naaldwijk gaat ruim 41 procent minder CO2 uitstoten dankzij de toepassing van een energiesysteem gebaseerd op individuele warmtepompen en collectieve warmte- en koudeopslag (wko) in de bodem. Het wko-systeem wordt ’s zomers met zonnewarmte geladen, afkomstig van nabijgelegen kassen. Eind 2011 is het eerste appartementencomplex aangesloten.
De woonwijk Hoogeland-Oost is een ontwikkeling van de woningcorporatie Vestia. In totaal zullen ruim zevenhonderd energiezuinige woningen worden gebouwd en ongeveer 26.500 m² aan utiliteits- en zorggebouwen. Het ontwikkelde energieconcept met warmte- en koudeopslag en warmtepompen is een rolmodel voor wijken zonder aansluiting op het aardgasnet, die toegroeien naar passief bouwen. Dit concept stimuleert – anders dan bij stadsverwarming – het maximaal isoleren van de woningen. Immers, des te beter de isolatie, des te kleiner en goedkoper de warmtepomp en broncapaciteit behoeft te zijn. De woningen zijn, ook voor de toekomst, verzekerd van een goede energieprestatie. Naarmate het landelijke elektriciteitsnet verder wordt verduurzaamd, verbetert dit meteen de energieprestatie van de wijk.
Systeemopzet Alle woningen in de wijk krijgen een eigen elektrische warmtepomp met tapwaterboiler. Ook de utiliteitsgebouwen krijgen elk een eigen wp-installatie. Deze warmtepompen leveren de benodigde warmte voor ruimteverwarming en tap-
Artist impression van Hoogeland-Oost (bron: Vestia Westland).
780
mei 2012
vv+
waterverwarming. Hiervoor onttrekken de warmtepompen bronenergie aan een laagtemperatuurringnet dat in de wijk is aangelegd. In de zomer kan uit ditzelfde ringnet koude worden onttrokken voor vloerkoeling in de woning. Centraal in de wijk zijn twee collectieve warmte- en koudeopslagsystemen (bronclusters) voorzien voor seizoenmatige opslag van de vanuit het collectieve ringnet aangevoerde koude en warmte. Een broncluster bestaat uit drie warme en drie koude grondwaterbronnen met elk een diepte van ruim 200 m. Via deze bronnen wordt ’s zomers warmte van zo’n 18 °C en ’s winters koude van 8 °C opgeslagen in de ondergronds aanwezige watervoerende zandlaag. Vanuit het oogpunt van bedrijfszekerheid is gekozen voor het toepassen van meerdere clusters aan grondwaterbronnen. De bronclusters worden onderling gekoppeld aan het ringnet, zodat bij uitval van een broncluster de levering van warmte of koude vanuit de andere bronclusters kan worden overgenomen.
Individuele warmtepompen Gekozen is voor toepassing van individuele warmtepompen per woning. Omdat de wijk voornamelijk uit grondgebonden woningen zal bestaan, scoren individuele warmtepompen energetisch gezien veel beter dan collectief opgestelde warmtepompen. Collectieve inzet van warmtepompen zou tot gevolg hebben dat op grote schaal distributie van warmte op 50 – 70 °C moet plaatsvinden. Dit geeft dusdanige warmteverliezen dat de energiebesparing van de collectieve warmtepompen weer vrijwel geheel teniet zou worden gedaan. Met de individuele inzet van warmtepompen kunnen de temperaturen in het ringnet dusdanig laag zijn dat de warmteverliezen verwaarloosbaar zijn. In Hoogeland is er zelfs voor gekozen om het ringnet in hdpe zonder leidingisolatie uit te voeren. Het gekozen energieconcept in Hoogeland past goed bij de variabele bouwsnelheid in de wijk. De individuele warmtepompen behoeven pas te worden aangeschaft tijdens de bouw van de woningen. Inmiddels is het eerste broncluster met een capaciteit van 240 m³/h in bedrijf genomen. Zodra de wijk zich verder heeft ontwikkeld, wordt het tweede broncluster gerealiseerd.
Schematische weergave van de energievoorziening (bron: dwa).
Kas als energiebron De op ongeveer 1.500 m afstand van de wijk gelegen tomatenkas van de telersvereniging Prominent gaat zomers warmte leveren aan de wijk. Het 3,4 ha grote kassencomplex werkt volgens het ‘gesloten kas’-principe. Kenmerkend hiervoor is dat het overschot aan zonnewarmte uit de kassen via geforceerde koeling wordt afgevoerd. Deze zonnewarmte met een temperatuur van gemiddeld 22 °C gaat via een leidingnet naar de wko-opslagsystemen in de wijk en is dan vervolgens ’s winters weer te benutten voor de verwarming van de woningen. Het mes snijdt hier dus aan twee kanten: de kas krijgt koude uit de wijk waardoor de temperatuur in de gesloten kassen beter beheersbaar wordt en de woningen ontvangen warmte. Voor het leidingnet tussen de kas en de wijk is een gestuurde boring met gps-boorkop gemaakt onder kassen, wegen en sportvelden door. De boring gaat op ruim 15 m diepte onder bestaande kassen, wegen en sportvelden door.
Energiebesparing en woonlasten Het verduurzamen van woningen begint met de reductie van de energievraag. De woningen krijgen daarom een goed isolatiepakket, hr++-glas en vraaggestuurde ventilatie op basis van
CO2. Verder is er veel aandacht voor kierdicht bouwen. Tijdens de oplevering vinden luchtdichtheidsmetingen plaats via een blowerdoorproef. De epc van de woningen ligt hierdoor rond de 0,45 à 0,50, een stuk lager dus dan de huidige wettelijke norm. Van de keuze voor een goed isolatiepakket en luchtdicht bouwen, kan gedurende de gehele levensduur van de woning worden geprofiteerd. Dankzij de inzet van individuele warmtepompen per woning en de benutting van zonnewarmte uit de kassen van Prominent wordt een reductie in CO2-uitstoot van 41 procent gerealiseerd (1.120 ton/a in de wijk en 400 ton/a in de kas). Naast het gunstige milieueffect betekent dit ook dat de woonlasten minder afhankelijk zijn van de toekomstige prijsstijgingen van energie, die met fossiele brandstoffen wordt opgewekt. De ontwikkeling van de duurzame energievoorziening in Hoogeland is begin 2008 gestart met het overeenkomen van een intentieverklaring tussen Vestia, Prominent, gemeente Westland en Zorginstellingen Pieter van Foreest. Dankzij de toekenning van de subsidies is het project te exploiteren. Er is 0,8 miljoen euro subsidie verleend vanuit de ukp-regeling en 1,6 miljoen euro subsidie vanuit de Europese subsidieregeling Efro. mei
2012
vv+
781
Booropstelling [1].
in elkaar te schuiven. Energie kan worden ge誰ntegreerd in de toch al aanwezige processen, zoals klantenservice, facturatie et cetera. Het project Hoogeland vormt de pilot van waaruit nieuwe ontwikkelingen van Vestia Energie afgeleid worden. Door zelf de exploitatie ter hand te nemen, is Vestia beter in staat greep te houden op de energie-lasten. Het bedrijfsonderdeel Dream van adviesbureau dwa heeft Vestia Energie geadviseerd bij het opzetten van Vestia Energie, het ontwerp en aanbesteding van de energievoorziening in Hoogeland en het aanvragen van subsidies. Momenteel begeleidt dwa de realisatiefase.
Prestatieborging
Het aanbrengen van de leiding naar de kassen van Prominent via de gestuurde boring [2].
Via de leiding kan de zonnewarmte uit de tomatenkas uitgewisseld worden met de koude van de woningen [3].
Procesintegratie Vanuit de ambitie om dergelijke energiesystemen vaker toe te passen in nieuwbouwprojecten heeft Vestia een eigen energiebedrijf opgericht, Vestia Energie. Het sleutelwoord bij de implementatie van duurzame systemen is namelijk procesintegratie. Door energiesystemen vanuit een eigen energiebedrijf te ontwikkelen, kan deze integratie optimaal worden gewaarborgd. Vestia Energie slaat de brug tussen de bouwkundige ontwikkeling van de woningen en de uitrol van collectieve energiesystemen, zowel tijdens de bouw- als de exploitatiefase. Juist een woningcorporatie heeft de mogelijkheid om wonen en energie
Om het project succesvol te laten verlopen, is tijdens de ontwerp- en bouwfase veel aandacht besteed aan procesintegratie en prestatieborging. Partijen en disciplines komen in een vroegtijdig stadium bij elkaar om tot een optimaal ontwerpen realisatieproces te komen en faalkosten tegen te gaan. Innovatief in project Hoogeland is ook de nadruk op prestatieborging. Zowel de aannemer van het wko-systeem Eteck als de warmtepompleverancier Itho geven tijdens de exploitatiefase garanties voor het behalen van de beoogde energierendementen en storingsvrije werking van het energieconcept. Een projectschaal zoals project Hoogeland met ruim zevenhonderd woningen biedt de kans met de warmtepompleverancier een slag te maken in productontwikkeling. Alle individuele warmtepompen krijgen een monitoringsprint. Hiermee kunnen eventuele storingen proactief gesignaleerd en verholpen worden. Ook maakt de monitoring het mogelijk om situationeel onderhoud te plegen, dus op maat gesneden onderhoud afhankelijk van de prestaties van de warmtepomp. Dit geeft een interessante kostenreductie in de onderhoudsfase. Uit de bedrijfsdata van de warmtepomp wordt tevens de energieprestatie continu berekend. Dit geeft een duidelijk inzicht in de herkomst van het elektriciteitsverbruik van de warmtepomp. Komt een hoog verbruik bijvoorbeeld door bewonersgedrag of door het minder goed functioneren van de warmtepomp of het wko-systeem? Voor de toekomst biedt deze vorm van monitoring allerlei mogelijkheden voor het geven van inzicht aan bewoners in de relatie tussen stookgedrag en energiekosten. De eerste stappen richting de implementatie van smart grids dus. Auteur Peter Heijboer, dwa installatie- en energieadvies. Fotografie [1, 2] Welvreugd Drilling, [3] Prominent.
mei
2012
vv+
783