Bij de lang gebruikte methode van ringleiding berekeningen wordt uitgegaan van de meest ongunstige strang. Dit is voornamelijk omdat deze methode handmatig uitvoerbaar moest zijn. Maar wat als we met moderne rekenmethoden een efficiëntere aanpak kunnen hanteren? De nieuwe ringleidingmethode maakt gebruik van computerintensieve berekeningen en biedt aanzienlijke voordelen, zoals een lagere druk voor circulatiepompen en een betere inregeling van de strangen. Dit artikel legt uit hoe deze methode werkt en welke voordelen het biedt.
De huidige ringleidingmethode
Bij de huidige methode, gebaseerd op de ISSO 55-norm, ligt de volgorde van het aansluiten van de ringleidingen vast. De aftakking die het verst van de warmteopwekker ligt, veroorzaakt waarschijnlijk het grootste warmteverlies en wordt gebruikt als basis voor de eerste berekening. Deze aftakking dient dan ook in tegengestelde volgorde weer te worden aangesloten op de retour.
Van deze ring wordt het totale warmteverlies bepaald door het gewenste temperatuurverschil tussen aanvoer en de retour. Dit bepaalt dan de flow bij de eerste leiding van de aanvoer, maar ook de flow van de laatste leiding van de circulatie. Samen met de maximumsnelheid in circulatieleidingen wordt de diameter van deze strang bepaald. Daarna kunnen de temperaturen op de knooppunten K1 en R1 (zie figuur 1) worden berekend. Dit is dan het temperatuurverschil over de eerste ring. Met deze temperaturen en de maximumsnelheid wordt dan de flow en de diameter van deze ring bepaald.
De flow van de volgende ring wordt bepaald uit het verschil tussen de flow van de eerste leiding en de flow in de deelring. De procedure herhaalt zich dan voor elke deelring.
Figuur 1
De nieuwe ringleiding methode
In de nieuwe methode kunnen de temperaturen van knooppunten R1 en R2 worden bepaald als een mengtemperatuur van de deelringen. Dit voegt een extra moeilijkheidsgraad toe, die wordt opgelost door gebruik te maken van de rekenkracht van de computer. De berekeningen worden iteratief uitgevoerd: elke nieuwe berekening maakt gebruik van de resultaten van de vorige iteratie. Dit proces wordt herhaald totdat de minimale temperaturen boven de gewenste waarden liggen.
De diameters van de aanvoerleidingen worden, net als in de vorige methode, bepaald naar aanleiding van de tapwater en liggen daarmee grotendeels vast. De retourleidingen worden zo klein mogelijk gekozen en worden nooit groter dan de aanvoerleidingen
Voor elke ring wordt de overgang tussen de aanvoer- en retourleiding vastgesteld. Dit betreft het laatste tappunt van een strang, ook wel het eindtappunt (ET) genoemd. Deze overgang krijgt een minimale flow, waardoor de retourleiding gegarandeerd te koud wordt.
Figuur 2
Optimale flow en warmteverliezen
De totale flow door het stelsel wordt door sommatie van de verschillende flows per knooppunt bepaald. De warmteverliezen van alle leidingen en de temperaturen van alle knooppunten worden daarna berekend. Hierbij is het van belang om de temperatuur en de flow van de verzamelende leidingen te bepalen via de mengtemperatuur berekening. Dit is de sommatie van de producten van flow en temperatuur van de verschillende strangen, gedeeld door de totale flow door die strangen. Dit zal dus ook betekenen dat de temperatuur weer toeneemt wanneer het samenkomt met een warmere leiding. De nieuwe methode maakt het mogelijk om deze lagere temperatuur te bewaren zodat deze kan worden vergeleken met de gewenste minimale temperatuur.
Indien de leiding met de laagste minimumtemperatuur lager is dan de gewenste waarde, moet de flow worden verhoogd met een kleine stap. Het proces wordt dan opnieuw uitgevoerd, totdat de laagste temperatuur boven de gewenste minimale temperatuur ligt.
In het voorbeeld van figuur 3 zal uitkomen dat de eindtemperatuur van strang ET3 een waarde van de minimumtemperatuur 60.0°C kan krijgen. Daarna wordt het weer opgewarmd door de strang ET2 voor de volgende stap zodat die ook weer uitkomt op 60.0°C op het einde van ET2. Deze opwarming gebeurt door de mengtemperatuur te bepalen. Om de temperatuur van ET2 te verhogen, kan de flow ook worden verhoogd. Dit zorgt voor een hogere weerstand in ET2, waardoor er minder inregeling nodig is. De toename in flow verandert de begintemperatuur van de ring, waardoor de berekeningen voor de eerste ring opnieuw uitgevoerd moeten worden. Door de toegenomen flow stijgt de begintemperatuur van ET3, waardoor de flow in ET3 af kan nemen zodat de eindtemperatuur weer op 60.0°C kan uitkomen.
Voorbeeld:
Figuur 3: Weergave oude methode
Figuur 4: Weergave nieuwe methodeHetzelfde proces zal zich herhalen in ring ET1
In de uitvoer wordt nu naast de bereikte minimale temperatuur ook de leiding weergegeven waar deze temperatuur voorkomt. Deze moet dan in de gaten worden gehouden voor legionella controle.
De nieuwe methode zorgt ervoor dat de temperaturen in het stelsel lager zijn dan bij de oude methode. Hierdoor neemt de totale flow en daarmee ook de pompdruk af. Omdat deze pomp het grootste gedeelte van het jaar aanstaat zou dit een behoorlijke energiebesparing kunnen opleveren.
Bij deze methode is het ook niet meer nodig de juiste aansluitvolgorde aan te houden. De iteraties bepalen het temperatuur verloop. Wanneer een andere strang ineens een lagere temperatuur geeft dan wordt de flow in deze strang iets verhoogt. Ook is het mogelijk om op een plaats in het stelsel een leiding te verwarmen door een hogere omgevingstemperatuur te geven. Op deze manier kan een doorstroom verwarmingstoestel worden gesimuleerd.
In figuur 4 is te zien hoe de nieuwe methode ervoor zorgt dat elke strang in de deelring een eindtemperatuur van 60.0°C bereikt. Door deze lagere temperatuur kan de flow worden verlaagd. Om dit te compenseren moet de temperatuur en de flow in de volgende strang iets worden verhoogd. Dit leidt tot een druktoename in die strang, maar vermindert de noodzaak tot inregeling.
In totaal zal de flow in het hele stelsel afnemen en ook de pompdruk.
Wil je meer informatie of heb je een vraag over de nieuwe ringleiding methode? Neem dan contact met ons op, we helpen je graag verder.
