Publicatie 39 2017 issuu

ISSO-publicatie 39

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO) Ontwerp, realisatie en beheer Deel A: Normatieve teksten Deel B: Informatieve teksten

ISBN: 978-90-5044-307-4

INHOUDSOPGAVE Samenvatting

9

Symbolenlijst

11

Grafische symbolenlijst

13

Begrippenlijst WKO begrippen Werktuigkundige begrippen

15 15 15

Deel A: Normatieve teksten 1 2

Introductie

19

Inleiding

20

2.1

20

Introductie energiecentrale met WKO

2.2

Doel van de ISSO-publicatie

20

2.3

Toepassingsgebied

20

2.4

Afbakening met aangrenzende disciplines

20

2.5

Informatieoverdracht aangrenzende disciplines via communicatiemodellen

21

3

Stappenplan ontwerp, realisatie en beheer van energiecentrale WKO

22

4

Minimaal benodigde gegevens gebouwinstallatie

23

4.1

Ontwerpprocedure

23

4.2

Methoden

23

4.3

Communicatiemodel minimaal benodigde gegevens gebouwinstallatie

5

6

26

5.1

Procedure

26

5.2

Communicatiemodel oriĂŤnterende afstemming ondergrondse installatie

26

Bepaling systeemconcept

30

6.1

Procedure

30

Methoden

31

6.2.1

Energieberekeningen

31

6.2.2

SPF

31

6.2.3

Economische prestaties

31

6.2

7

8

9

10

11

ISSO-publicatie 39

23

OriĂŤnterende afstemming ondergrondse installatie

Ontwerp hydraulische schakeling

32

7.1

Procedure

32

7.2

Methoden

32

Dimensionering componenten hydraulische schakeling

33

8.1

Procedure

33

8.2

Methoden

34

8.3

Communicatiemodel minimaal uit te wisselen ontwerpgegevens ondergrondse installatie

35

Omschrijving beoogde functionaliteit energiecentrale

39

9.1

Procedure

39

9.2

Methoden

39

Uitwerking ontwerp

40

10.1

Procedure

40

10.2

Communicatiemodellen uitwerking ontwerp

41

Activiteiten realisatiefase

42

11.1

Procedure

42

11.2

Communicatiemodel voor de realisatie

43

3

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

12

Activiteiten Onderhoud en Beheer

44

12.1

Procedure

44

12.2

Methoden

44

12.3

Communicatiemodel beheer en onderhoud

44

Deel B: Informatieve teksten 13

Minimaal benodigde gegevens gebouwinstallatie

47

13.1

Werktuigbouwkundige gegevens

47

13.1.1 Temperatuurniveaus en stook- en koellijnen

47

13.2

Warmte- en koudebehoefte

48

13.2.1 Invloedsfactoren

49

13.2.2 Bepalingsmethodes voor bepaling van de warmte- en koudevraag

50

13.2.3 Representatie voor het ontwerpproces

51

13.3

Gegevens automatische werking

52

13.4

Toelichting bij bijzondere condities

52

13.4.1 Gebruik van de luchtbehandelingskast

52

13.4.2 Afwijkingen in specificaties: aanvoer- en retourtemperaturen en startsituatie

53

13.4.3 Minimale afname 14

55

14.1

Regelgeving

55

14.1.1 Energiebalans

55

14.1.2 Overige aspecten wet- en regelgeving

55

Bodemgeschiktheid

55

14.3

Brontypes

56

14.4

Positionering bronnen

57

14.5

Omkeervoorziening, spuivoorziening

14.2

15

15.2

15.3

15.4

ISSO-publicatie 39

58

Bepaling systeemconcept 15.1

16

54

OriĂŤnterende afstemming ondergrondse installatie

59

Basisconcept 1: Koudeopslag met koudeladen

59

15.1.1 Beschrijving van het systeemconcept

60

15.1.2 Ontwerpen op energiebalans

61

15.1.3 Energetische prestaties

62

Basisconcept 2: Beperkte warmtelevering en balans met LBK

63

15.2.1 Beschrijving van het systeemconcept

63

15.2.2 Ontwerpen op energiebalans

64

15.2.3 Energetische prestaties

65

Basisconcept 3: Energiecentrale met warmtepomp

66

15.3.1 Beschrijving van het systeemconcept

66

15.3.2 Ontwerpen op energiebalans

68

15.3.3 Energetische prestaties

71

Beheer en onderhoud

72

Ontwerp hydraulische schakeling

73

16.1

Basisconcept 1: Koudeopslag met koude laden

73

16.2

Basisconcept 2: Beperkte warmtelevering en balans met LBK

76

16.3

Basisconcept 3: Energiecentrale met warmtepomp

77

16.3.1 Basisconcept 3.1: Minimum functionaliteit

77

16.3.2 Basisconcept 3.2: Gemiddelde functionaliteit

79

16.3.3 Basisconcept 3.3: Maximale functionaliteit

89

4

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

17

Dimensionering componenten hydraulische schakeling

101

17.1

101

Berekening energiestromen 17.1.1 Bepalingsmethoden en modellen

101

17.1.2 Klimaatgegevens

103

17.1.3 Opslagpercentages

104

Dimensionering en simuleren

104

17.3

Dimensionering warmtepomp

105

17.4

Dimensionering TSA

105

17.5

Dimensionering regeneratievoorzieningen

107

17.5.1 Droge koeler

107

17.2

17.5.2 LBK als regeneratievoorziening 18

18.1

18.2

19

108

Toelichting bij communicatiemodel 'minimaal uit te wisselen gegevens ondergrondse installatie Ontwerpactiviteiten ondergrondse installatie

109

18.1.1 Effectberekeningen

109

18.1.2 Hydraulisch ontwerp

109

18.1.3 Omschrijving beoogde functionaliteit

109

Toelichting uit te wisselen gegevens

109

18.2.1 Energiestromen, temperaturen en debieten

109

18.2.2 (Pomp)debieten en bronpompen

110

18.2.3 Afwijkende condities startsituatie

110

18.2.4 Tijdsperiode en jaarbelasting

110

18.2.5 Dimensionering en materiaalkeuze TSA

110

18.2.6 Basisgegevens functioneel ontwerp

111

18.2.7 Overige aspecten

111

Omschrijving beoogde functionaliteit energiecentrale

113

19.1

Beschrijving van de gewenste automatische werking conform ISSO-publicatie 69 (standaard)

114

19.2

Beschrijving met ISSO-publicatie 69 en object-georiĂŤnteerde uitwerking

116

19.2.1 Objecten: fysieke en virtuele apparaten

116

19.3

19.2.2 Uitwisseling tussen gebouwinstallatie, energiecentrale en ondergrondse installatie

117

19.2.3 Tijdsvolgorde van schakeling en terugkoppeling via storingsmelding

117

19.2.4 Nadere specificatie en documentatie

117

Toelichting met energiecentrale met voorverwarming en regeneratie met LBK

118

19.3.1 'Koude ontladen'

118

19.3.2 'Koude laden'

126

19.3.3 Samenvatting ten behoeve van communicatiemodellen 20

Ontwerp meetvoorzieningen voor optimaal beheer 20.1

ISSO-publicatie 39

109

134 135

Bepaling meetgrootheden

135

20.1.1 Wet- en regelgeving

135

20.1.2 Technisch functioneren en technische conditie

135

20.1.3 Energetische prestaties

136

20.1.4 Meetgrootheden voor afrekening energiekosten

136

20.1.5 Overige grootheden voor monitoring prestaties

136

20.1.6 Opslag, verwerking en interpretatie van de meetdata

136

20.2

Nadere specificatie meetvoorziening

137

20.3

Voorbeeld specificatie meetgrootheden van gerealiseerd project

137

5

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

21

22

23

Uitwerking ontwerp

139

21.1

Noodzaak terugkoppeling naar ontwerp

139

21.2

Werkomschrijving: keuze van materialen en fabrikaten, waterbehandeling

139

21.3

Werkomschrijving: werkbescheiden

139

21.4

Werkomschrijving: vastlegging vergunningen en nutsvoorzieningen

140

21.5

Werkomschrijving: verdere invulling functioneel ontwerp

140

21.6

Vastlegging en documentatie

22.1

Werkvoorbereiding: Werkplan en communicatiemodel

143

Werkvoorbereiding: Kwaliteitsplan

144

22.3

Werkvoorbereiding: VGM-plan

144

22.4

Uitvoering: Inbedrijfstelling van de installatie

144

22.4.1 Algemeen

144

22.4.2 Controle bekabeling en aansluitingen en in bedrijfstelling componenten

144

22.4.3 Inbedrijfstellen bronnen

144

22.4.4 Specifieke zaken voor de installatie met de warmtepompen

145

22.4.5 Testen en inbedrijfstellen totaalinstallatie

145

22.4.6 Controleren correct functioneren meetvoorzieningen en dataopslag

146

22.5

Feedback naar ontwerpfase

146

22.6

Oplevering: Gefaseerde oplevering

147

Activiteiten Onderhoud en Beheer

149

23.1

Onderhoudsbehoefte

149

23.2

Onderhoudsconcept

150

23.3

Onderhoudsplan

151

23.4

Contractvorm

152

23.5

Uitwerking Prestatiecontracten

152

23.5.1 Prestatie-indicatoren voor Beheer

152

23.5.2 Prestatie-indicatoren voor Perceptie

152

23.5.3 Prestatie-indicatoren voor Techniek

152

23.5.4 Vertaling naar bonus/malus regelingen

153

Communicatiemodellen Onderhoud en Beheer

154

Voorbeeld voorverwarming en regeneratie met LBK

155

24.1

24.2

24.3

24.4

ISSO-publicatie 39

143

22.2

23.6 24

142

Activiteiten realisatiefase

Afstemming met ontwerper gebouwinstallatie en communicatiemodel

155

24.1.1 Casusomschrijving

155

24.1.2 Afstemming met ontwerper gebouwinstallatie

156

24.1.3 Uitwisseling gegevens (communicatiemodel)

157

Dimensionering hoofdcomponenten

159

24.2.1 Koel/verwarmingsbatterij

159

24.2.2 Scheidingswarmtewisselaar TSA1

160

24.2.3 Koude laden en vorstbeveiliging

161

Functioneren van de installatie bij minimum deellast

165

24.3.1 Minimum deellast bij ontladen (koeling leveren)

165

24.3.2 Minimum deellast bij koude laden

166

24.3.3 Definitieve keuze tussen extra bronpomp of schakelbuffer

167

Energiestromen en energiebalans

167

24.4.1 Opslagpercentages

167

24.4.2 Uitwerking voor het voorbeeld

167

6

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

25

Voorbeeld dimensionering energiecentrale met warmtepomp

171

25.1

Afstemming met ontwerper gebouwinstallatie en communicatiemodel

172

25.2

Toelichting bij de selectie van systeemconcept en hydraulische schakeling

177

25.2.1 Aanvullend warmte en/of koude laden?

177

25.3

25.2.2 Globale bepaling van het aandeel vermogens warmte- en koudelevering

179

25.2.3 Hydraulisch schema

183

Dimensionering van de hoofdcomponenten

184

25.3.1 Voorlopig uitgangspunt temperatuursprong TSA

185

25.3.2 Temperatuurtrajecten en debieten warmtepomp

185

25.3.3 Dimensionering droge koeler en selectie van het debiet warme bron

187

25.3.4 Afstemming minimale debieten warmtepomp met brondebieten

190

25.3.5 Minimum deellast koude ontladen

195

25.3.6 Dimensionering TSA

196

25.4

Evaluatie energiecentrale als geheel

198

25.5

Uit te wisselen ontwerpgegevens ondergrondse installatie

199

Bijlage A

Frequenties buitentemperaturen klimaatjaren

203

Bijlage B

Thermische massa en zonbelasting: casus en indicatoren

205

Bijlage C

Vereenvoudigd rekenmodel koude laden met LBK

209

Bijlage D

Begripsomschrijving COP, EER, SPF en PER

210

Bijlage E

Quasi- steady state simulaties energiecentrales

213

Bijlage F

Defaultlijst met instellingen en setpoints ondergrondse installatie

217

Bijlage G

Kerndocument gebouwtechniek

218

Bijlage H

Vorstbestendige batterijen

220

Bijlage I

Temperatuurverschillen laden / ontladen: praktijkmetingen

222

Bijlage J

Regeling bronpompen: op gelijk debiet of op temperatuur?

223

Bijlage K

Uitwerking definitie en monitoren SPF van gesloten en open bodemenergiesystemen

229

Literatuurlijst

ISSO-publicatie 39

241

7

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

SAMENVATTING Warmte Koude Opslag (WKO) is een methode om energie in de vorm van warmte of koude op te slaan in de bodem. De techniek wordt gebruikt om gebouwen en processen te verwarmen en/of te koelen Doordat er gebruik gemaakt wordt van opslag van thermische energie is een andere ontwerpaanpak benodigd dan gebruikelijk voor conventionele installaties zoals ketels en koelmachines. Naast het ontwerpen op basis van benodigde capaciteiten is het noodzakelijk mede te ontwerpen op basis van energiestromen. Doordat er sprake is van gebruik van energie uit grondwater worden er wettelijke eisen gesteld aan de optredende energiestromen.

Deze ISSO-publicatie biedt ontwerpprocedures voor werktuigkundig ontwerpers van het bovengrondse deel van energiecentrales met WKO (open systemen).

Het ontwerp van het ondergrondse gedeelte vormt een aparte discipline en wordt behandeld in een aparte publicatie (SIKB-protocol 11001).

De energiecentrales met WKO dienen in samenhang met de gebouwinstallaties ontworpen te worden (distributie en gebruikers). Het ontwerp van de gebouwinstallatie zelf valt buiten het bestek van deze ISSO-publicatie, evenals het ontwerp van de automatiseringsinstallatie. Deze ISSO-publicatie biedt communicatiemodellen ten behoeve van samenwerking met de disciplines ontwerp ondergrondse installatie, gebouwinstallatie en automatiseringsinstallatie.

De ontwerpprocedures en communicatiemodellen hebben betrekking op de volgende fases:  Ontwerp;  Realisatie;  Onderhoud en beheer.

Op 1 juli 2013 is het wijzigingsbesluit bodemenergiesystemen in werking getreden, waarin de verplichting is opgenomen tot het registreren en rapporteren van Seasonal Performance Factor (SPF) van bodemenergiesystemen. Per 1 oktober 2013 is de ministeriële regeling van kracht waarin de praktische invulling is gegeven. In deze ISSO-publicatie is de invulling en uitwerking van deze regelgeving voor open en gesloten bodemenergiesystemen gegeven. De wettelijke en normatieve teksten over de SPF zijn opgenomen in deel A van deze ISSO-publicatie met normatieve teksten. De uitwerking van de wettelijke en normatieve teksten is uitgewerkt in de informatieve bijlage K van deze ISSO-publicatie.

In deze nieuwe uitgave van ISSO-publicatie 39 2017 zijn de communicatietabellen voor boven- en onder de grond geactualiseerd en afgestemd op de SIKB BRL 11000. De communicatietabellen voor grote gesloten bodemenergiesystemen zijn ook in deze ISSO-publicatie opgenomen.

ISSO-publicatie 39

9

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

SYMBOLENLIJST A

Autoriteit

[-]

H

Specifiek warmteverlies

[W/K]

P

(Elektrisch) vermogen

[kW]

Q

Energie/warmte

[kWh]

Rc

Warmteweerstand

[m2K/W]

SPF

Seasonal Performance Factor

[-]

SV

Regelverhouding van een regelafsluiter gebaseerd op gemeten waarden kvs/kvr

[-]

SVO

Theoretische regelverhouding van een regelafsluiter kvs/kvo gebaseerd op de grondkarakteristiek

[-]

V

Volume

[m3]

W

Arbeid

[kWh]

c

Soortelijke warmte

[kJ/(kg·K)]

h

Hoogte

[m]

kv

Volumestroom door een regelafsluiter onder genormeerde condities VDI/VDE 217

[m3/h]

n

Ventilatievoud

[-]

p

Druk

[kPa]

qv

Volumestroom

[m3/h]

t

Tijd

[s]

v

Snelheid

[m/s]

Δp

Drukverlies

[kPa]

ε

Temperatuurrendement warmtewisselaar

[-]

θ

Temperatuur

[°C]

ρ

Soortelijke massa

[kg/m3]

Φ

Vermogen

[kW]

ISSO-publicatie 39

11

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

GRAFISCHE SYMBOLENLIJST Symbool

Afkorting

Omschrijving

-

Buffervat wel of niet temperatuur gelaagd

CP

Circulatiepomp

CP

Circulatiepomp met toerenregeling

RA

Drieweg regelafsluiter met servomotor

PI

Drukaanwijzer

PdT

Drukverschilopnemer (zendend)

PT

Drukopnemer (zendend)

-

Expansievoorziening

-

Handafsluiter

IRA

Inregelafsluiter met meetnippels

-

Kortgesloten verdeler verzamelaar (klein drukverlies)

MA

Motorbediende afsluiter (open/dicht)

TSA

Tegenstroom apparaat

TA

TA

Temperatuur alarm

TI

TI

Temperatuur aanwijzer (thermometer)

TE03

TE

Temperatuur opnemer passief (zendend)

TT8

TT

Temperatuur opnemer actief (zendend)

PI

PT1

ISSO-publicatie 39

13

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

-

Terugslagklep

RA

Tweeweg regelafsluiter met servomotor

FT

Volumestroommeter (zendend)

Verdeler of verzamelaar (buis met klein drukverlies)

ISSO-publicatie 39

WG of KG

Warmtegebruiker of koudegebruiker

WO

Warmteopwekker of koudeopwekker

14

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

BEGRIPPENLIJST WKO BEGRIPPEN

Koude laden Bedrijfssituatie van de ondergrondse installatie waarbij de infiltratietemperatuur lager is dan de onttrekkingstemperatuur.

Bodemenergiesysteem Zie open en gesloten bodemenergiesysteem.

Doubletsysteem Energieopslagsysteem dat gebruik maakt van (series van) twee putten, waarbij de filters waarmee het warme en koude water in de bodem worden teruggebracht, zich op dezelfde diepte binnen één watervoerend pakket bevinden.

Onttrekkingstemperatuur Temperatuur van het grondwater dat onttrokken wordt voor energieuitwisseling met de bovengrondse installatie.

Regeneratie van de bodem Het extra toevoeren van warmte of koude aan de bodem om de totale hoeveelheden warmte en koude die aan de bodem worden toegevoerd met elkaar in evenwicht te brengen.

Energiebalans Er is sprake van een energiebalans in de bodem op het moment dat de hoeveelheid toegevoegde koude gelijk is aan de hoeveelheid warmte die is toegevoegd aan de bodem.

Regeneratievoorziening Installatie bestaande uit één of meerdere apparaten met regeneratie van de bodem als hoofdfunctionaliteit.

Gesloten bodemenergiesysteem Installatie waarmee gebruik wordt gemaakt van de bodem voor de levering van warmte of koude ten behoeve van de verwarming of koeling van bouwwerken, door middel van een gesloten circuit van leidingen, met inbegrip van het bovengrondse deel van de installatie.

SPF Seasonal Performance Factor. Geleverde energie per jaar, gedeeld door de hiervoor benodigde energie.

SPFBES SPF van het bodemenergiesysteem voor de levering van warmte en koude, het rendement van het bodemenergiesysteem zoals bedoeld in de AMvB Bodemenergie.

Monobron Een energieopslagsysteem dat gebruik maakt van één put, waarbij de filters waarmee het warme en koude water in de bodem worden teruggebracht, zich op verschillende dieptes binnen één watervoerend pakket bevinden.

SPFK SPF van het bodemenergiesysteem voor de levering van koude.

Open bodemenergiesysteem Installatie waarmee van de bodem gebruik wordt gemaakt voor de levering van warmte of koude ten behoeve van de verwarming of koeling van bouwwerken, door grondwater te onttrekken en na gebruik in de bodem terug te brengen, met inbegrip van het bovengrondse deel van de installatie.

SPFW SPF van het bodemenergiesysteem voor de levering van warmte.

Warmte laden Bedrijfssituatie van de ondergrondse installatie waarbij de infiltratietemperatuur hoger is dan de onttrekkingstemperatuur.

Put Boorgat met de bron, peilbuizen, filtergrind, kleistoppen, aanvulgrond, pomp, leidingen en afwerking bovengronds.

WERKTUIGKUNDIGE BEGRIPPEN Distributie Het transport van de vloeistof (water) van de opwekkers (koude / warmte) naar de gebruikers (koude / warmte).

Recirculatiesysteem Een (doublet)systeem dat continue op dezelfde plaats grondwater onttrekt en continue op dezelfde plaats grondwater in de bodem terugbrengt. Deze systemen maken geen gebruik van opgeslagen warmte en koude, maar van de (constante) natuurlijke grondwatertemperatuur.

Energiecentrale Dit is het bovengrondse deel van het bodemenergiesysteem en wordt gevormd door het totaal van bovengrondse warmte- en koudeopwekkers en regeneratievoorzieningen. Exclusief distributiemodules en gebruikersmodules en exclusief de ondergrondse installatie, inclusief de scheidingswarmtewisselaar met het grondwatercircuit. Werkelijke demarcatie: projectafhankelijk.

Infiltratietemperatuur Temperatuur van het grondwater dat geïnfiltreerd wordt in de bodem na energieuitwisseling met de bovengrondse installatie.

ISSO-publicatie 39

15

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

Hoofdfunctionaliteit energiecentrale Beschrijving van het type energielevering per hoofdcomponent die gekoppeld is aan één bedrijfssituatie van de energiecentrale.

Bedrijfssituatie Situatie van een klimaatinstallatie afhankelijk van het operationeel gebruik van een gebouw of een storing of een alarm.

Gebouwinstallatie Totaal van distributiemodules en gebruikersmodules.

Bedrijfsstanden apparaten Een apparaat kan open/dicht, ingeschakeld/uitgeschakeld of regelend zijn, afhankelijk van o.a.. de bedrijfssituatie van een klimaatregelinstallatie.

Hoofdcomponenten energiecentrale Warmte- en/of koudeopwekkers en regeneratievoorzieningen.

Functioneel ontwerp Beschrijving van de werking van een klimaatinstallatie door middel van:  Algemene beschrijving van de totale installatie, processchema's;  Functielijsten van de apparaten en instrumenten in de processchema's;  Bedrijfsstandenmatrix en/of definitie van centrale bedrijfssituaties;  Toelichtende beschrijvende teksten.

Koudegebruiker Apparaat (warmtewisselaar) waarmee koude wordt overgedragen aan het water of medium van de hydraulische schakeling van een klimaatinstallatie.

Koudeopwekker Apparaat waarmee koude wordt overgedragen aan het water of medium van de hydraulische schakeling van een klimaatinstallatie.

Functielijst Lijst waarin van de apparaten en instrumenten van de klimaatinstallatie het aantal benodigde digitale en analoge in- en uitsignalen van de automatiseringsinstallatie zijn vastgelegd, alsmede de relevante ontwerpgegevens zoals vermogen, temperatuur van de apparaten en ingestelde waarden en type regelaar van de instrumenten.

Minimale terugregelbaarheid leidingcircuits Minimale debiet dat bereikt kan worden in een leidingcircuit door bijvoorbeeld toerengeregelde pompen en andere corrigerende organen zoals kleppen.

Ondergrondse installatie  De bronnen, inclusief bronpompen, regelkleppen, appendages enzovoort;  Het verbindend leidingwerk tussen de bronnen inclusief kleppen, appendages enzovoort, exclusief de scheidingswarmtewisselaar;  De sensoren voor het meten van temperaturen, debieten, energiestromen, drukken ten behoeve van regeling, monitoring en beveiliging.

Proces Klimaatinstallatie of deel van een klimaatinstallatie waar een fysische verandering en/of omzetting van energie plaats vindt.

Processchema Tekening van een hydraulische en luchttechnische schakeling met daarin opgenomen de apparaten en instrumenten met als doel de opzet van dit deel van de klimaatinstallatie te laten zien.

Werkelijke demarcatie: projectafhankelijk.

TSA (= tegenstroomapparaat) Warmtewisselaar die geschakeld is volgens het tegenstroomprincipe.

Technische ontwerp v/d automatiseringsinstallatie Op basis van de informatie van het functioneel ontwerp het definitief vaststellen, vastleggen, selecteren en dimensioneren van:  De benodigde apparaten en instrumenten;  De specifieke software;  De stuurstroomschema's v/d schakelkasten;  De lay-out en omvang v/d schakelkasten;  Soort en diameter bekabeling.

Warmteopwekker Apparaat waarmee warmte wordt overgedragen aan het water of medium van de hydraulische schakeling van een klimaatinstallatie.

Warmtegebruiker Apparaat (warmtewisselaar) waarmee warmte wordt onttrokken aan het water of medium van de hydraulische schakeling van een klimaatinstallatie.

Vrije koeling Het (voor)koelen van het GKW-circuit met behulp van een regeneratievoorziening (droge koeler, koeltoren, oppervlaktewater, asfaltcollector, energiedak).

Automatiseringsinstallatie Een installatie die is opgebouwd uit de volgende onderdelen: veldapparatuur, aansluitbekabeling, schakelkasten en automatiseringsstations met daarin ondergebracht DDC regel- en besturingsvoorzieningen (hardware en software), datacommunicatienetwerk en randapparatuur voorzien van beheerprogrammatuur.

ISSO-publicatie 39

Werktuigbouwkundig ontwerpen Het bedenken en dimensioneren van het werktuigbouwkundig deel van een klimaatinstallatie, inclusief het beschrijven van de werking van de klimaatinstallatie d.m.v. het functioneel ontwerp.

16

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

Deel A: Normatieve teksten

ISSO-publicatie 39

17

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

1

INTRODUCTIE

Deze ISSO-publicatie 39 heeft betrekking op het ontwerpen van energiecentrales met gebruikmaking van warmte- en koudeopslag in de bodem.

Deel A beschrijft hierbij de ontwerpprocedures en benodigde activiteiten voor realisatie, onderhoud en beheer. Ten behoeve van de leesbaarheid zijn de ontwerpprocedures voorzien van verklarende opmerkingen.

Een technische toelichting en richtlijnen voor uitwerking worden gegeven in deel B. De ontwerpprocedures beschrijven de activiteiten die nodig zijn om technisch-inhoudelijk gezien tot een volledig uitgewerkt en gedocumenteerd ontwerp te komen van een energiecentrale met WKO. ISSO-publicatie 39 is ontwikkeld in samenwerking met het SWKO-project van het ministerie van I&M (voorheen VROM).

Binnen het SWKO-project zijn o.a. de benodigde documenten ontwikkeld voor kwaliteitsborging en certificering onder en boven de grond.

Boven de grond: 1. ISSO-publicatie 39; 2. ISSO-publicatie 72; 3. ISSO-publicatie 80; 4. ISSO-publicatie 81; 5. BRL 6000-21 Certificering gebaseerd op ISSO-pubicaties.

Onder de grond: 1. SIKB-protocol 11001; 2. ISSO-publicatie 73; 3. SIKB-BRL 11000 Certificering gebaseerd op protocol 11001 en ISSO-publicatie 73.

In deze ISSO-publicatie is ook uitgewerkt de wettelijke verplichte definitie en monitoren van de SPF voor open en gesloten bodemenergiesystemen. De wettelijke en normatieve teksten zijn opgenomen in het normatieve deel van deze publicatie. De praktische uitwerking is opgenomen in de informatieve bijlage K van deze ISSO-publicatie.

In 2017 zijn zowel de BRL's en ISSO-publicaties geactualiseerd. Hierbij zijn de communicatietabellen voor boven en onder de grond aangepast en verbeterd. Ook de communicatietabellen voor grote gesloten bodemenergiesystemen zijn in deze ISSO-publicatie opgenomen.

ISSO-publicatie 39

19

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

2

INLEIDING

2.1 INTRODUCTIE ENERGIECENTRALE MET WKO Warmte Koude Opslag (WKO) is een methode om energie in de vorm van warmte of koude op te slaan in de bodem. De techniek wordt gebruikt om gebouwen, woningen, kassen en processen te verwarmen en/of te koelen. Er is sprake van twee soorten bodemenergiesystemen: open en gesloten systemen.

2.2 DOEL VAN DE ISSO-PUBLICATIE Het doel van deel A van deze ISSO-publicatie is het geven van ontwerpprocedures voor energiecentrales met WKO met bijbehorende methoden en communicatie-modellen. De doelgroep wordt gevormd door installatieontwerpers.

Een technische toelichting en richtlijnen voor uitwerking worden gegeven in deel B van deze ISSOpublicatie.

Bij open bodemenergiesystemen wordt grondwater gebruikt als transportmedium voor energie. De opslag van energie vindt plaats in zandlagen in de bodem (aquifers), zie afbeelding 2.1. In dit voorbeeld is sprake van een warme en een koude bron (doublet). Andere vormen worden nader omschreven in deel B.

Op 1 juli 2013 is het Wijzigingsbesluit bodemenergie in werking getreden, waarin de verplichting is opgenomen tot het registreren en rapporteren van de Seasonal Performance Factor (SPF) van bodemenergiesystemen. Per 1 oktober 2013 is de ministeriĂŤle regeling van kracht waarin de praktische invulling is vastgelegd. Het doel van deze ISSO-publicatie is invulling te geven aan de regelgeving met betrekking tot de SPF van open en gesloten bodemenergiesystemen zoals benoemd in voorgenoemde regeling.

Bij gesloten bodemenergiesystemen wordt er geen grondwater verplaatst. De energieuitwisseling vindt plaats via een gesloten circuit van bodemwarmtewisselaars. De energie wordt opgeslagen in de bodemlagen waarin de bodemwarmtewisselaar is aangebracht. Voor dimensioneren van gesloten bodemenergiesystemen wordt verwezen naar ISSOpublicatie 73 [100].

2.3 TOEPASSINGSGEBIED Het toepassingsgebied van deze ISSO-publicatie betreft individuele utiliteitsgebouwen aangesloten op een bodemenergiesysteem. Hierbij is het open bodemenergiesysteem gedetailleerd uitgewerkt. De teksten en de voorbeelden in deel B van deze ISSOpublicatie zullen daar op gericht zijn.

Collectieve systemen, waarin meerdere gebouwen, op een collectief open bodemenergiesysteem zijn aangesloten, hebben ook een aantal specifieke aspecten die niet in detail uitgevoerd worden in deze ISSO-publicatie.

Toepassing in de glastuinbouw en industrie hebben specifieke kenmerken die in deze ISSO-publicatie buiten beschouwing blijven.

Voor bodemenergiesystemen aangesloten op woninginstallaties wordt verwezen naar ISSOpublicatie 72 en ISSO-publicatie 80. ISSO-publicatie 72 betreft individuele woninginstallaties en ISSOpublicatie 80 behandelt collectieve woninginstallaties.

Het bepalen en monitoren van de SPF van bodemenergiesystemen is in deze ISSO-publicatie uitgewerkt voor zowel utiliteitsgebouwen en woningen. De informatieve teksten met een uitwerking van de wettelijke eisen is gegeven in bijlage K.

Afb. 2.1Open systemen met grondwater als transportmedium: voorbeeld van doubletsysteem met scheidingswarmtewisselaar (TSA) In het spraakgebruik over WKO wordt meestal over het ondergrondse en het bovengrondse deel gesproken.

Het ondergrondse deel wordt in hoofdzaak gemaakt door een boorfirma, het bovengrondse deel door een installatiebedrijf. Deze ISSO-publicatie richt zich primair op het bovengrondse gedeelte. Dit wordt in het vervolg van deze ISSO-publicatie de 'energiecentrale' genoemd.

ISSO-publicatie 39

2.4

AFBAKENING MET AANGRENZENDE DISCIPLINES In deze paragraaf wordt omschreven wat onder de zogenoemde energiecentrale wordt verstaan. Dit is alles wat met warmte- en koude opwekking te maken heeft. In ISSO-publicaties wordt onderscheid gemaakt naar opwekking, distributie en gebruikers (zie ISSO-publicatie 44 en ISSO-publicatie 47). Met het bovengrondse deel wordt het opwekkingsgedeelte bedoeld. Distributie en gebruikers vallen onder wat genoemd wordt de 'overige gebouwinstallaties'. ISSOpublicaties kennen echter geen verder onderscheid

20

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)

naar 'bovengronds' en 'ondergronds'. In deze publicatie wordt dit onderscheid nadrukkelijk gemaakt omdat er over de ondergrondse installaties een aparte publicatie verschijnt [210]. Het ontwerpen van een bronnensysteem en met bijbehorende kennis van geohydrologie vormen een aparte discipline.

Gebouwinstallatie

2.5

INFORMATIEOVERDRACHT AANGRENZENDE DISCIPLINES VIA COMMUNICATIEMODELLEN Voor een goed ontwerp van een WKO-systeem is het van belang dat er gedurende het ontwerpproces afgestemd wordt met de ontwerper(s) van de andere gebieden / disciplines (afbeelding 2.2 en 2.3). Om deze afstemming te faciliteren en certificeerbaar te maken worden in deze ISSO-publicatie zogenoemde communicatiemodellen gepresenteerd. In deze modellen wordt omschreven wat er over en weer gecommuniceerd dient te worden.

Gebruikers warmte / koude Distributie warmte / koude incl. transportpompen

Communicatie m.b.v. communicatiemodel Energiecentrale

Opwekking warmte/koude Incl. TSA

Communicatie m.b.v. communicatiemodel Ondergrondse installatie

NB: Het betreft hier communicatie tussen disciplines.

Dit is niet maatgevend voor de organisatorische uitwerking.

ISSO 39

Bronnen, bronpompen Verbindend leidingwerk

Afb. 2.2Onderscheid gebouwinstallatie, bovengrondse installatie (energiecentrale) en de ondergrondse installatie; demarcatie definitief vast te stellen per project Het ondergrondse deel bestaat uit: 1. De bronnen, inclusief bronpompen, regelkleppen, appendages enzovoort; 2. Het verbindend leidingwerk tussen de bronnen inclusief kleppen, appendages enzovoort, exclusief de scheidingswarmtewisselaar; 3. De sensoren voor het meten van temperaturen, debieten, energiestromen, drukken ten behoeve van regeling, monitoring en beveiliging.

W-Ontwerper Gebouwinstallatie

Ontwerper Automatiseringsinstallatie Energiecentrale

W-Ontwerper Energiecentrale ISSO 3939 ISSO

Ontwerper Automatiseringsinstallatie Ondergrondse installatie

W-Ontwerper Ondergrondse installatie

Afb. 2.3 Communicatiemodellen informatie-uitwisseling tussen verschillende disciplines (NB: hier zijn alleen de communicatiestromen tussen de werktuigkundig ontwerper van de energiecentrale en de betrokken disciplines weergegeven; communicatiestromen tussen andere disciplines onderling zijn niet weergegeven)

De volgende onderdelen behoren nog bij de beschrijving van het bovengrondse deel: 1. De scheidingswarmtewisselaar1; 2. Uitwisseling van signalen die relevant zijn voor het regelen, besturen en beveiligen van de energiecentrale installatie.

1.

Ontwerper Automatiseringsinstallatie Gebouwinstallatie

In het SIKB-protocol wordt dit als volgt omschreven: het ondergronds circuit is doorgaans gescheiden van het bovengronds deel van de installatie door een scheidingswarmtewisselaar of door de warmtepomp. Het bovengronds deel van bodemenergiesystemen valt onder het certificatieschema van KBI. De scheidingswarmtewisselaar of warmtepomp vormt een integraal onderdeel van het bodemenergiesysteem, en vormt doorgaans de scheiding van het bovengronds en ondergronds gedeelte. In het certificatieschema wordt de wisselaar en de warmtepomp tot het bovengronds gedeelte gerekend [210].

ISSO-publicatie 39

21

Energiecentrale met warmte en koude opslag (WKO)