Nieuwe berekening voor warmtapwatercirculatiesystemen

Sinds jaar en dag gebruiken we de rekenmethode die is omschreven in Isso 55. In het Vabi programma wordt deze methode afgedwongen doordat je retourleidingen alleen maar aan kunt sluiten op door het programma bepaalde knooppunten. Deze worden in de kleur geel weergegeven.

Nu komt het steeds vaker voor dat de leidingen in de praktijk niet op deze manier zijn aangesloten. De berekeningen kunnen dan geheel anders zijn dan de praktijksituatie. Maar om te controleren wat de gevolgen zijn kun je dit systeem dus niet invoeren in het programma. Dit kan in Vabi UO versie 11.0 wel, waarbij de Isso 55 systeem afwijkende leidingen in het paars worden weergegeven.

Uitgangspunten berekening Circulatie

  • Een circulatie kan zijn opgebouwd uit meerdere deelringen.
  • De diameters van de tapleidingen (aanvoerleidingen) zijn al bepaald op grond van de tapvraag van de tappunten in combinatie met de gelijktijdigheden.
  • Bij de bepaling van de aanvoerleidingen in de deelringen wordt ervan uitgegaan dat de tappunten niet worden gebruikt.
  • Op het punt waar de tapleidingen overgaan op de retourleidingen wordt voor de berekening een fictief tappunt toegevoegd waardoor de flow van de deelring stroomt.
  • In de invoer is een maximumsnelheid opgegeven. Dit is default 0.7 m/s wat een aanname is om geluidshinder door stromend water te voorkomen.
  • In de publicaties staat een minimumsnelheid van 0.5 m/s in alle leidingen gegeven om de mogelijkheid te creëren om lucht uit het water te verwijderen. Dit wordt in het programma niet meegenomen.

 

De huidige berekening gaat in principe als volgt:

  1. Bepaal de warmteverliezen van de leidingen bij een watertemperatuur van de aanvoertemperatuur min de helft van de temperatuurdaling. B.v. bij een aanvoertemperatuur van 65 °C en een minimum temperatuur van 60 °C wordt het warmteverlies bepaald bij 62.5 °C.
  2. Sommeer deze warmteverliezen per deelring.
  3. Ga uit van de langste deelring (grootste warmteverlies) en van de totale temperatuurdaling. Reken dan de diameters uit waar de snelheid onder de 0.7 m/s blijft. Zo nodig herhaal stappen 1 en 2.
  4. Bepaal de temperaturen van de knooppunten.
  5. Ga bij de een na langste ring uit van de temperaturen tussen deze knooppunten om de warmteverliezen te bepalen, de sommatie voor deze deelring en de diameters.
  6. Reken op deze manier terug per deelring totdat alle deelringen zijn bepaald.

In stap 3 wordt de langste deelring gebruikt omdat ervan uit wordt gegaan dat deze de meeste weerstand heeft en ook de meeste warmteverliezen. Dit hoeft door extra hulpstukken of andere isolatie of omgevingstemperaturen niet altijd zo te zijn. Door hier iets aan te veranderen kunnen dus ook de meeste winsten behaald worden.

Nieuwe methode

In het algemeen scherm (zie afbeelding hieronder) kunnen we ervoor kiezen om de nieuwe methode te gebruiken.

Standaard staat Isso55 op ‘ja’, echter voor de nieuwe methode zet je de Isso 55 op ‘nee’.

Uitgangspunten

  • Diameters van retourleidingen worden niet groter dan de aanvoer
  • De deelring welke het langste is heeft waarschijnlijk de grootste weerstand (maar misschien ook het grootste warmteverlies en dus grootste temperatuurdaling). Elke andere deelring moet dus worden ingeregeld om in balans te komen. Wanneer de snelheid in deze in te regelen deelring wordt verhoogd zal de weerstand kwadratisch toenemen, de temperatuurdaling afnemen en de inregeldrukken verlagen.

Methode:

  1. Bepaal de temperatuur op een derde van de aanvoertemperatuur en de omgevingstemperatuur. Dit is een aanname om ook rekening te houden met correctie-factor voor extra warmteverliezen door hulpstukken (Waterwerkblad 4.4a par 5.5.3 en in Isso 55 welke 1.2 is). B.v. een aanvoertemperatuur van 65 °C en een omgevingstemperatuur van 20 °C wordt voor een eerste temperatuur uitgegaan van 50 °C.
  2. Bepaal bij deze temperatuur (in alle leidingen) de warmteverliezen bij de kleinste diameters voor de retourleidingen, de diameters voor de aanvoerleidingen veranderen niet.
  3. Bepaal de flow in deze deelring om een temperatuurdaling te krijgen tot de in stap 1 bepaalde temperatuur.
  4. Doe stappen 1 t/m 3 voor alle deelringen.
  5. De flows door alle fictieve tappunten zijn nu bekend, waarna de flows door de gemeenschappelijke leidingen kunnen worden bepaald.
  6. Bepaal nu alle drukverliezen maar ook de diameters van alle leidingen n.a.v. deze flows rekening houdend met de maximale snelheid.
  7. Bepaal de warmteverliezen bij deze flows en diameters.
  8. Bepaal de temperaturen van alle knooppunten.
  9. Bepaal van het hele stelsel de minimum temperatuur. Dit hoeft dus niet de leiding naar de pomp te zijn zoals dat voorheen wel het geval was.
  10. Is de minimum temperatuur de gewenste temperatuur dan stop de berekening, anders ga verder met de berekening.
  11. Zoek vanuit dit knooppunt naar de deelringen die hierop zijn aangesloten en die het meeste moet worden ingeregeld en verhoog hiervan de flow met een verschil welke afhankelijk is van het verschil naar de uiteindelijk gewenste minimum temperatuur.
  12. Voer de berekening opnieuw uit:
    1. Wordt het resultaat slechter, zoek dan een andere deelring
    2. Is deze er niet neem het vorige knooppunt en herhaal de cyclus

Voordelen van deze methode:

  1. De minimum temperaturen van alle leidingen zijn nu zichtbaar, ook wanneer dit niet de leiding naar de pomp is. Hierop kan dus extra aandacht gevestigd worden. Deze leiding wordt nu ook in de uitvoer weergegeven.
  2. De totale druk benodigd voor de pomp zal in de meeste gevallen lager uitvallen omdat een andere deelring wordt aangepast.
  3. De inregeldrukken worden verminderd waardoor de ventielen kleiner kunnen worden.
  4. De leidingen kunnen dezelfde begrenzingen krijgen zoals ook worden gebruikt voor de aanvoer.
  5. De hulpstukken in de retour worden nu ook op dezelfde manier berekend als in de aanvoer.

 

Vergelijking via het standaard Vabi voorbeeld

Ter vergelijking het hieronder weergegeven schema:

Huidige berekening:

Nieuwe berekening:

We zien hier al een druk-verlaging van 11.9 kPa naar 9.4 kPa terwijl de diameters allemaal gelijk zijn gebleven.

Meer tips voor deze methode

  • Door de maximale snelheid in het algemeen scherm te verlagen kan nog meer de pompdruk worden verlaagd.
  • Deze methode is nu ook geschikt voor een Tichelmann systeem. Normaal uitgangspunt voor een Tichelmann is om de inregeldrukken op 0 te krijgen maar doordat de aanvoer verschillend is van de retour wordt met deze methode de inregeldrukken toch aanzienlijk verlaagd. Volgend voorbeeld is geen Tichelmann maar heeft toch een afwijkende aansluiting. Hierdoor neemt de druk wel af maar gaat wel ten koste van extra leidingen.

  • Het voorbeeld hierna lijkt wel meer op een Tichelmann. In de huidige methode kan gewoon worden berekend maar in de nieuwe methode wordt de retourtemperatuur niet hoger dan 59.1 °C. Dit komt omdat deze minimum temperatuur niet in de leiding van de pomp zit, waarop de oude methode niet controleerde. Door hiervan nu een soort Tichelmann te maken krijg je wel een resultaat.

  • Aansluiting van een aanvoerleiding met een hogere temperatuur op de circulatie verhoogd de temperatuur van de retourleidingen wat een positief effect kan hebben.

  • In de nieuwe methode wordt de maximum snelheid niet meer overschreden. Ook niet als de diameter is vastgezet.
  • In de nieuwe methode is een controle ingebouwd die een waarschuwing geeft wanneer de kans bestaat dat het water de verkeerde kant kan opgaan.

Heb je nog vragen of wil je meer informatie over Vabi UO? Neem dan contact met ons op.

Gerelateerde artikelen

07 juni 2022
Terugblik: van UO naar Elements

De Vabi werd opgericht om betrouwbare rekenprogramma’s te maken. De oprichting van Vabi is ontstaan omdat diverse bedrijven rekenprogramma’s hadden op het mainframe die,...

07 juni 2022
Vraag het aan Esther: de buitentemperatuur in de koellastberekening

Deze week gaat het over de buitentemperatuur in de koellastberekening van Vabi Elements. Op de servicedesk krijgen we vaak vragen over het zelf aanpassen van...

07 juni 2022
Hoe maak je een aparte geluidsberekening voor een ruimte in Vabi UO

In versie 11.0 van de stromingsprogramma’s is geluid in luchtkanalen aangepast. In dit artikel leggen we graag uit wat er precies is aangepast. In...