Alle geavanceerde methoden in GHEtool vereisen een belastingsprofiel per uur, dat meestal niet beschikbaar is in de vroege ontwerpfasen. Het is echter juist in deze vroege ontwerp- en haalbaarheidsfase dat concepten worden bepaald en dat een diepere kennis van het geothermische potentieel nuttig is. Vandaag hebben we dit opgelost door het mogelijk te maken om in enkele seconden een vraagprofiel per uur te maken!
Voordelen van een belastingsprofiel per uur
We hebben in het verleden al vaak besproken wat het voordeel is van een belastingsprofiel per uur (zoals in ons laatste artikel hier). Uurprofielen bevatten belangrijke informatie over hoe ‘piekerig’ de verwarmings- en koelvraag van het gebouw is en wanneer deze pieken meestal optreden. Dit maakt het bijvoorbeeld mogelijk om onderscheid te maken tussen een gebouw met een traag emissiesysteem (zoals vloerverwarming) of een gebouw waar verwarming en koeling voornamelijk wordt gedaan door de luchtbehandelingskast. Deze uurinformatie is daarom essentieel om optimaliseren of hybride systemen simuleren, of naar actieve en passieve koeling combineren met het geothermische boorveld.
Naast het feit dat deze informatie nodig is voor de meer geavanceerde methoden binnen GHEtool, is er ook het probleem van gelijktijdigheid (dat we bespraken in onze vorig artikel) in collectieve systemen. Wanneer meerdere gebruikers zijn aangesloten op één collectief boorveld, is het resulterende piekvermogen op het boorveld meestal lager dan de totale som van alle piekvraag. Dit komt omdat niet alle gebouwen hetzelfde zijn en de bewoners verschillend gedrag vertonen. Het percentage van de geïnstalleerde vraag ten opzichte van de piekvraag wordt de gelijktijdigheid genoemd.
Door deze gelijktijdigheid kan het vermogen waarvoor u uw boorveld ontwerpt soms kleiner zijn, vooral bij grotere collectieve systemen met meer dan 100 units. Voor geothermische systemen is echter niet alleen de piekvraag belangrijk, maar ook de piekduur. Door gebruik te maken van een belastingsprofiel per uur is het nu mogelijk om dit nauwkeuriger in te schatten en het ontwerp van collectieve systemen eenvoudiger en betrouwbaarder te maken dan ooit tevoren.
In de volgende paragraaf bespreken we de methodologie achter deze uurlijkse belastingsprofielgenerator, waarna we laten zien hoe eenvoudig deze te gebruiken is in GHEtool Cloud.
Methodologie
Het mag duidelijk zijn dat uurbelastingsprofielen veel meer inzicht geven in geothermische ontwerpen, maar meestal worden ze gemaakt op basis van dynamische simulaties van het gebouw, waarvoor veel informatie, tijd en geld nodig is. Deze drie dingen zijn meestal niet beschikbaar in een vroeg stadium. Daarom hebben we een methode ontwikkeld om een belastingsprofiel per uur te maken op basis van alleen de volgende gegevens:
- Jaarlijkse vraag naar verwarming/koeling van het gebouw/de gebouwen
- Jaarlijkse piekvraag naar verwarming/koeling van het gebouw/de gebouwen
- Geïnstalleerde elektrische verwarming/koeling van het gebouw/de gebouwen
- Weerprofiel (EPW of gebaseerd op locatie)
!Let op
Het geïnstalleerde vermogen kan verschillen van de jaarlijkse piekvraag. Stel je een gebouw voor met een piekvraag van 12 kW waar slechts een warmtepomp van 10 kW is geïnstalleerd, of andersom. Dit is vooral belangrijk voor collectieve systemen met een hoge gelijktijdigheid, omdat het de piekduur beïnvloedt.
Verwarmings- en koelingsgraaddagen
Het idee achter deze methode is dat de verwarmings- en koelvraag gerelateerd is aan de buitenluchttemperatuur, zoals in het geval van verwarmings- en koelingsgraaddagen (voor meer informatie zie hier).
- Door te beginnen met een weerbestand en een initiële drempeltemperatuur waarboven de verwarming begint, wordt een uurprofiel verkregen. De hogere waarden komen voor op de uren dat de temperatuur lager is en het verschil tussen de temperatuur en de drempel dus het grootst. Op deze momenten verwachten we ook de hoogste piekvraag. Dezelfde redenering kan worden toegepast op de koelvraag.
- Vervolgens wordt dit uurprofiel geschaald met de jaarlijkse energievraag (die een invoer is) om een belasting per uur te creëren die dezelfde jaarlijkse vraag heeft als het gebouw.
- Tot slot moet het piekvermogen worden gecontroleerd. Als het piekvermogen van het profiel afwijkt van de piekvraag van het gebouw, wordt de temperatuurdrempel aangepast zodat de verwarming eerder of later start en wordt de tweede stap herhaald.
!Let op
Stel bijvoorbeeld dat in stap 2 de piekvraag naar verwarming in ons profiel groter is dan de werkelijke geschatte vraag. In dat geval nemen we aan dat de verwarming te laat in het seizoen begint, omdat de vraag te geconcentreerd is, wat leidt tot hoge piekvermogens. Door de temperatuurdrempel waarop de verwarming begint te verlagen, wordt het uurprofiel breder en, na herschaling, worden de piekvermogens verlaagd.!Let op
In deze stap hebben we het nog steeds over de werkelijke vraag van het gebouw, dus wordt de piekvraag gebruikt en niet het geïnstalleerde vermogen.
- Tot slot kan het gebeuren dat zowel onze jaarlijkse energievraag als onze piekvraag overeenkomen met het profiel, maar dat het werkelijk geïnstalleerde piekvermogen lager is. Wanneer dit het geval is, wordt het piekvermogen beperkt tot het geïnstalleerde vermogen en wordt de belasting in de tijd verschoven. Als we bijvoorbeeld een piekvraag hebben van 10 kW maar slechts een geïnstalleerd vermogen van 8 kW, dan wordt 1 kW verschoven naar het uur ervoor en 1 kW naar het uur erna. Als dat uur ook een vraag heeft die hoger is dan 8 kW, wordt de belasting verder in de tijd verschoven, waardoor de piekduur indirect toeneemt.
!Let op
Het is belangrijk op te merken dat deze methode je een goede eerste schatting geeft van een realistisch belastingsprofiel per uur, maar dit hangt natuurlijk sterk af van het gebouw zelf. Factoren zoals comforttemperatuur en bezettingsgedrag worden niet meegenomen in de beschreven methode. Daarom moet deze methode niet worden gebruikt om dynamische gebouwsimulaties te vervangen, maar om ze in een vroeg stadium aan te vullen.
Belastingen per uur genereren met GHEtool Cloud
In dit hoofdstuk bespreken we kort hoe je je eigen uurbelasting in GHEtool kunt maken met behulp van de hierboven beschreven methode.
Onder het tabblad Thermische vraag vind je een knop ‘uurbelasting aanmaken’. Deze knop is alleen zichtbaar als je nog geen belastingsprofiel per uur hebt geüpload. Als je erop klikt, wordt het volgende tabblad geopend.
Zoals besproken in de bovenstaande methodologie, hebben we een weerbestand nodig om dit uurprofiel te maken, dat ofwel handmatig kan worden geüpload of kan worden gevonden op basis van de locatie.
!Let op
Het typische meteorologische jaar wordt gecreëerd op basis van het PVGIS-project, dat de hele wereld dekt en gratis online beschikbaar is via deze link.
Voor zowel een enkele gebruiker als een collectief systeem is de invoer hetzelfde: je hebt een schatting nodig van het piekvermogen voor verwarming en koeling, evenals een schatting van de jaarlijkse verwarmings- en koelvraag voor het hele project. Als je een collectief systeem selecteert, heb je de optie om het aantal aangesloten gebruikers in te voeren om de gelijktijdigheid te berekenen. Anders kun je het geïnstalleerde vermogen instellen op een waarde die hoger of lager is dan de vraag van het gebouw.
Hieronder zie je een gegenereerde uurbelasting voor een verwarmingsvraag van 15 kW.
!Let op
Ter informatie worden ook de drempelwaarden voor verwarmings- en koelingsgraden gegeven. Dit is het resultaat van de gebruikte methodologie om een profiel te verkrijgen met hetzelfde piekvermogen en jaarlijkse energievraag, en niet van een strikte temperatuurinstelling op de thermostaat. Dus wanneer de bovenstaande figuur aangeeft dat koeling begint boven 14,4°C, bepaalt dit gewoon wanneer de koelperiode begint, op basis van het piekvermogen voor koeling en de jaarlijkse koelvraag die je hebt ingevoerd. Als je denkt dat deze drempel te laag is, kun je de piekvraag naar koeling verhogen of de jaarlijkse vraag naar koeling verlagen om de drempel te verhogen en het koelseizoen korter te maken.
Voor het onderstaande profiel is een geïnstalleerd vermogen van 12 kW ingesteld voor de verwarmingsbelasting. Zoals je kunt zien, zijn beide temperatuurdrempels hetzelfde, omdat de vraag van het gebouw niet is veranderd, maar het profiel ziet er iets anders uit. Het piekvermogen wordt in de winter afgebouwd, wat leidt tot een langere piekduur bij een lager piekvermogen.
Conclusie
In dit artikel is een nieuwe, maar zeer krachtige functie in GHEtool besproken om een belastingsprofiel per uur te maken met slechts een minimum aan instellingen. Het voordeel hiervan is dat al in een vroeg stadium de meer geavanceerde methoden van GHEtool beschikbaar komen en rekening kan worden gehouden met de gelijktijdigheid van collectieve systemen zonder afhankelijk te zijn van ingewikkelde en dure dynamische gebouwsimulaties.
Referenties
- Bekijk onze video over dit artikel op onze YouTube pagina hier.