Vous êtes ici

Voor welk systeem kiezen?

Open Vs Closed system

Benchmarking

Momenteel zijn gesloten systemen in het Brussels Gewest in de meerderheid omdat ze eenvoudig te gebruiken zijn, aanpasbaar zijn aan kleine projecten zoals eengezinswoningen en omdat er een lichter regelgevend kader voor geldt.

Het open systeem:

  • vereist een hydrogeologische haalbaarheidsstudie om het potentieel van de beoogde grondwaterhoudende laag te bevestigen en te kwantificeren, terwijl een gesloten systeem theoretisch op het hele grondgebied van Brussel functioneel is;
  • wordt beperkt door zwaardere regels op het gebied van milieuvergunningen dan voor het gesloten systeem; dit wordt gerechtvaardigd door de impact van het systeem op de grondwatervoorraad, die moet worden beheerst;
  • lijkt ongeschikt te zijn voor kleine projecten zoals eengezinswoningen vanwege de beperkingen op het vlak van haalbaarheid, omvang en onderhoud van de putten, waarvoor onder andere de tussenkomst van een in hydrogeologie gespecialiseerd studiebureau voor de ondergrond nodig is.

Toch moet opgemerkt worden dat het aantal open systemen in het Brussels Gewest toeneemt. De redenen hiervoor zijn:

  • een lagere investering doordat een doublet van geothermische putten dezelfde hoeveelheid energie kan produceren als 10 tot 50 geothermische sondes van 200 m diep!
  • een veel hogere energieperformance met als gevolg een betere energieonafhankelijkheid (optimalisatie van de exploitatie van de ondergrondse energie) en dus lagere operationele kosten dan voor het gesloten systeem;
  • een bekend geothermisch potentieel voor een open systeem, waardoor deze optie volledig haalbaar is.
  Gesloten systeem Open systeem
Technische haalbaarheid & onderhoudsgemak
Geschikt voor eengezinswoningen
Energie-efficiëntie & vermogen
Reglementaire verplichtingen
Investering
Exploitatiekosten

Typische dimensionering

In onderstaande tabel staan voorbeelden van typische dimensionering in een gesloten of open systeem voor 10 gebouwklassen die representatief zijn voor de segmentatie van het Brusselse gebouwenpark, dat voornamelijk wordt gekenmerkt door woningen en kantoren. Deze klassen worden gedefinieerd op basis van de onderstaande criteria :

  • type gebouw: eengezinswoning (150 m²), collectief woongebouw (10 maal 70 m²), klein (5.500 m²), middelgroot (15.000 m²) en groot (75.000 m²) kantoorgebouw
  • isolatieniveau: nieuwbouw en renovatie

Voor elke klasse worden referentiewaarden qua thermische behoeften voor de onderstaande parameters gedefinieerd :

  • koudebehoefte per m² oppervlakte (kWh/m²/jaar)
  • warmtebehoefte per m² oppervlakte (kWh/m²/jaar)
  • jaarlijkse behoefte aan sanitair warm water (kWh/jaar)

Op basis hiervan wordt voor elke klasse een schatting gemaakt van de jaarlijkse behoefte (kWh/jaar) aan koude en warmte. De schatting wordt vermeerderd met de jaarlijkse behoefte aan sanitair warm water. Vervolgens wordt het met de ondergrond uitgewisselde vermogen (kW) berekend voor zowel koeling als verwarming.

Het maximale met de ondergrond uitgewisselde vermogen (kW) dat overeenkomt met de warmte- of koudebehoefte, maakt het uiteindelijk mogelijk om enerzijds een totale lengte (m), een diepte (m) en een standaard aantal sondes in een gesloten systeem te definiëren, en anderzijds een grondwaterdebiet (m³/h) en een standaard aantal doubletten in een open systeem.
 
De typische waarden voor dit eerste dimensioneringsinitiatief worden weergegeven in de onderstaande tabel. Deze voorgestelde waarden zijn richtwaarden die verwijzen naar een grootteorde en moeten noodzakelijkerwijs worden aangepast aan de technische kenmerken van het project in het kader van de dimensionering:

 

Klassen & types Referentiewaarden thermische behoeften Typische dimensionering in gesloten systeem Typische dimensionering in open systeem
# Gebouwtype Type isolatie

Oppervlakte

[m²]

Warmte

[kWh/m²/ jaar]

Koude

[kWh/m²/ jaar]

Sanitair warm water 

[kWh/ jaar]

Totale lengte van de sondes 

[m]

Aantal sondes *

Boordiepte 

[m] *

Grondwater- debiet

[m³/h]

Aantal doubletten **

1

Eengezins- woning

Nieuwbouw 150 15 - 4100 92 1 92 0,5 1
2 Renovatie 150 45 - 4100 156 1 156 0,8 1
3 Collectief woongebouw Nieuwbouw 700 15 - 28500 562 3 187 3 1
4 Renovatie 700 45 - 28500 865 4 216 4 1
5 Kantoren (klein) Nieuwbouw 5500 15 15 5500 1784 9 198 9 1
6 Renovatie 5500 30 10 5500 2458 12 205 13 1 - 2
7 Kantoren (middelgroot) Nieuwbouw 15000 15 15 studie 4865 24 203 25 1 - 3
8 Renovatie 15000 30 10 studie 6486 32 203 33 1 - 4
9 Kantoren (zeer groot) Nieuwbouw 75000 15 15 studie 24324 118 206 126 3 - 13
10 Renovatie 75000 30 10 studie 32432 158 205 167 4 - 17

 

*(gesloten systeem) andere configuraties met een lagere diepte en een groter aantal sondes zijn mogelijk.
**(open systeem) eén enkel doublet, hoewel voldoende in termen van debiet, kan bij het stilvallen van een pomp problemen met de toevoer veroorzaken.

Berekeningsaannames voor de waarden in deze tabel

Warmtebehoeften (kWh/m²/jaar):

Voor de nieuwbouw legt de Brusselse EPB-verordening "passieve" warmtebehoeften op (netto warmtebehoefte < 15 kWh/m² per jaar). Voor zware renovaties zijn enkel de kenmerken van de gerenoveerde muren genormeerd. De "lage energie"-norm (netto warmtebehoefte < 45 kWh/m² per jaar) wordt aangehouden voor de totale beoogde prestatie van de woning. In kantoren wordt de "zeer lage energie"-norm (< 30 kWh/m² per jaar) aangehouden gezien de interne toevoer. Schatting uitgevoerd door Benjamin Wilkin, Executive Director bij APERe vzw. Als u vragen hebt, neem dan contact op met APERe vzw.

Koudebehoefte (kWh/m²/jaar):

Het residentiële segment (eengezins- of collectieve woningen) heeft over het algemeen geen actieve koudeproductie nodig. Dat is niet het geval voor kantoren waar de behoefte aan actieve koeling, afhankelijk van de bezettingsgraad overdag en de blootstelling van de gevels aan de zon, de warmtebehoeften kan evenaren of zelfs overtreffen (hoge bezettingsdichtheid en grote glazen oppervlakken). Schatting uitgevoerd door Benjamin Wilkin, Executive Director bij APERe vzw. Als u vragen hebt, neem dan contact op met APERe vzw.

Behoefte aan sanitair warm water (kWh/jaar):

De behoefte aan sanitair warm water wordt gedefinieerd voor elke gebouwklasse. Ze is over het algemeen groter in eengezinswoningen dan in collectieve woningen en is beperkt in kleine kantoorgebouwen. In deze drie gevallen is het efficiënt om geothermische energie ook te gebruiken voor de productie van sanitair warm water. In het geval van grotere kantoorgebouwen (> 10.000 m²) is de behoefte aan warm water sterk afhankelijk van een eventuele hogere vraag door bijvoorbeeld schoonmaakactiviteiten of industriële keukens. Het gebruik van geothermische energie om in deze behoeften te voorzien zal moeten worden bestudeerd om ervoor te zorgen dat de warmwaterproductie de nodige warmteproductie niet belemmert. Schatting uitgevoerd door Benjamin Wilkin, Executive Director bij APERe vzw. Als u vragen hebt, neem dan contact op met APERe vzw.

Koude- en warmtevermogen (kW) en maximaal met de ondergrond uitgewisseld vermogen (kW):

De berekeningen zijn deels gebaseerd op de methodes die in de Zwitserse norm SIA 384-6 gedefinieerd zijn. Deze parameters, die niet in de tabel zijn opgenomen maar wel worden gebruikt voor de berekeningen, worden gedefinieerd op basis van de onderstaande gegevens en aannames:

  • de jaarlijkse behoefte (kWh/jaar) aan warmte en sanitair warm water enerzijds, en aan koude anderzijds, vooraf berekend voor elke klasse
  • tijdsequivalent werking aan volle belasting  van 1850 uur
  • prestatiecoëfficiënt (PC) van 5 voor zowel verwarming als koeling
  • uitsluitend actieve koudetoevoer (geen geocooling)

Berekeningen gemaakt door Mathieu Agniel, Hydrogeoloog, Leefmilieu Brussel. Als u vragen hebt, kunt u contact opnemen via magniel@environnement.brussels.

Typische dimensionering in gesloten systeem: 

De berekeningen zijn gebaseerd op de methodes die zijn gedefinieerd in de Technische voorlichting 259 van het Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf, Ondiepe geothermie. Ontwerp en uitvoering van bodemenergiesystemen met U-vormige bodemwarmtewisselaars, 2016, aangevuld met de Zwitserse norm SIA 384-6. De onderstaande aannames worden gemaakt:

  • dubbele U-sonde in polyethyleen van hoge densiteit, Ø 32 mm 
  • temperatuur, warmtecapaciteit en warmtegeleidingsvermogen van de ondergrond van respectievelijk 10 °C, 2,0 MJ/(m³.K) en 1,8 W/(m.K)
  • specifiek vermogen van 30 W/m
  • temperatuurverschil bij de verdamper van 3 °C
  • warmteoverdrachtvloeistof bestaande uit 25% monopropyleenglycol, dichtheid 1052 kg/m³ en dynamische viscositeit van 0,0052 kg/(m.s)
  • licht turbulente stroming (Re = 2500 +/- 200)

De thermische invloed van het sondeveld (indien aantal sondes > 1) wordt niet in aanmerking genomen.

Berekeningen gemaakt door Mathieu Agniel, Hydrogeoloog, Leefmilieu Brussel. Als u vragen hebt, kunt u contact opnemen via magniel@environnement.brussels.

Typische dimensionering in open systeem: 

De berekeningen zijn gebaseerd op het boek Hydrogeology, Groundwater science and engineering, Alain Dassargues, 2019

De onderstaande aannames worden gemaakt:

  • temperatuurverschil bij de verdamper van 5 °C
  • dichtheid en massa-warmtecapaciteit van het water van respectievelijk 1000 kg/m³ en 4186 J/(kg.°C)
  • uittrekbaar debiet per put van ongeveer 10 tot 50 m³/u, afhankelijk van de geëxploiteerde watervoerende laag en het lokale potentieel

Berekeningen gemaakt door Mathieu Agniel, Hydrogeoloog, Leefmilieu Brussel. Als u vragen hebt, kunt u contact opnemen via magniel@environnement.brussels.

Date de mise à jour: 10/07/2020