Dynamische programma’s voor centrale verwarming

Wat is het?

Een installatie voor centrale verwarming wordt idealiter zo aangestuurd en ingesteld dat het comfort van de gebouwgebruikers gegarandeerd wordt tijdens hun aanwezigheid in het gebouw. Tegelijkertijd is het niet altijd nodig om dit comfortniveau ook aan te houden wanneer er geen gebruikers aanwezig zijn in het gebouw en kan op die momenten mogelijks energie bespaard worden. Parameters die hierbij een rol spelen zijn onder meer de timing van het in – en uitschakelen van de warmteopwekker en de gewenste ruimtetemperaturen.

Er zijn verschillende manieren om deze parameters te beïnvloeden.

Bij een manuele bediening, wordt de verwarmingsinstallatie via de gebruikersinterface (bv. bedieningspaneel of smartphone app) manueel ingeschakeld en wordt de gewenste temperatuur ingesteld door een gebouwgebruiker op het moment dat er een warmtevraag is. Als dat niet meer het geval is, wordt terug uitgeschakeld. Er wordt dus een grote verantwoordelijkheid gelegd bij de gebouwgebruiker, wat impact heeft op het gebruiksgemak en ook een aantal risico’s met zich meebrengt. Zo zou een gebruiker kunnen vergeten om een installatie uit te schakelen of de temperatuur te verlagen bij afwezigheid. Figuur 1: Manuele bediening van een installatie voor centrale verwarming via de ruimtethermostaat. Bron: Shutterstock.

 

De gebruikersinteracties die nodig zijn bij een manuele bediening, kunnen geautomatiseerd worden door te werken met een programma, waarbij de relevante parameters opgeslagen worden in de installatie en de installatie aangestuurd wordt op basis van deze parameters. Bij een statisch programma worden de parameters zoals de tijdsperiodes waarbinnen verwarmd wordt en de gewenste ruimtetemperaturen vast ingesteld. Het programmeren (instellen van het programma) gaat typisch via het bedieningspaneel van de ruimtethermostaat maar kan eventueel ook via een domotica- of gebouwbeheersysteem gebeuren.
Figuur 2: Bij een klassieke ruimtethermostaat kan de eindgebruiker vaak handmatig een statisch programma instellen. Bron: Shutterstock.

 

Bij een dynamisch programma wordt het aandeel manuele ingrepen nog verder gereduceerd. Hierbij wordt het programma automatisch aangepast rekening houdend met factoren zoals de (verwachte) aanwezigheid van gebouwgebruikers en hun temperatuurvoorkeuren, weersvoorspellingen, zonne-instraling, enz.

In de praktijk zullen manuele bediening en programma’s vaak samen gebruikt worden. Zo kan een programma manueel uitgeschakeld worden (bv. bij langdurige afwezigheid). Een ander voorbeeld is dat gebruikers via de gebruikersinterface minder ingrijpende aanpassingen kunnen doen aan een ingesteld programma, bv. door het beperken van de afwijking op de geprogrammeerde ruimtetemperatuur. Een voordeel van dit laatste voorbeeld is dat gebruikers meer controle (of gevoel van controle) krijgen over hun eigen comfort zonder hiermee de werking van de installatie nefast te beïnvloeden.

 Figuur 3: Bij een slimme thermostaat wordt meestal met een dynamisch programma gewerkt. Bron: Shutterstock.

Hoe werkt het?

Een dynamisch programma dat rekening houdt met de aanwezigheid van gebouwgebruikers kan bijvoorbeeld gebruik maken van locatiebepaling via een smartphone. De gebouwgebruikers installeren dan een app die bijhoudt of er gebruikers in het gebouw aanwezig zijn en deze informatie vervolgens doorspeelt naar een (met internet verbonden) systeem zoals een slimme thermostaat of een domotica- of gebouwbeheersysteem. Zo kan de ruimteverwarming uitschakelen of kan een lagere temperatuur ingesteld worden op momenten dat er niemand is.

Een andere toepassing is het op voorhand inschakelen van de verwarming wanneer een gebouwgebruiker verwacht wordt. Het moment waarop de installatie in moet schakelen of de temperatuur moet verhoogd worden, zou bijvoorbeeld bepaald kunnen worden op basis van verwachte aanwezigheid en factoren zoals de buitentemperatuur. Door gebruik te maken van de real-time locatie van eindgebruikers (bv. via smartphone) kan dit op voorhand inschakelen nog beter afgesteld worden op de werkelijke aanwezigheid. Zo zou er bijvoorbeeld een tijdsafhankelijke geofence (een virtuele zone rond het gebouw, zie Figuur 4) ingesteld kunnen worden om een nauwkeurigere inschatting te maken van de verwachte aanwezigheid.

Daarnaast kan een systeem op basis van de gebruikersinput via manuele bediening automatisch leren wat de voorkeuren van een bepaalde gebruiker zijn en in combinatie met aanwezigheidsdetectie (bv. locatiebepaling via smartphone) de gewenste temperatuur op verschillende momenten doorheen de dag aanpassen.

Weersvoorspellingen kunnen gebruikt worden om de warmtevraag in een gebouw beter te voorspellen. Zo zou op koude dagen bij voorspelling van zonnig weer later op de dag (zie Figuur 5), iets minder warmte geproduceerd kunnen worden, rekening houdend met grotere zonnewinsten die worden verwacht.
Het systeem zou ook zelflerend kunnen werken zodat het nodige vermogen voorspeld wordt, niet enkel op basis van buitentemperaturen, maar ook op basis van zoninstraling, windsterkte en -richting en gebruikersgerelateerde parameters zoals aanwezigheid.

 Figuur 4: Bepalen van verwachte aanwezigheid met geofence. In dit voorbeeld kan de installatie rekening houden met het moment dat (de smartphone of wagen van) de eindgebruiker binnen een ingestelde zone rond het gebouw komt (evt. enkel in bepaalde tijdsperiodes).

 

Figuur 5: Weersvoorspellingen kunnen gebruikt worden bij het (automatisch) instellen van parameters zoals inschakeltijden en gewenste ruimtetemperaturen binnen een dynamisch programma.

Wat is de meerwaarde?

Door de warmteproductie beter af te stemmen op de warmtevraag, kunnen het energieverbruik en de ermee gepaard gaande kosten gereduceerd worden.

Bepaalde functies van een dynamisch programma, kunnen daarnaast ook zorgen voor een hoger comfort. Zo kan men oververhitting vermijden door rekening te houden met weersvoorspellingen en kan het anticiperend inschakelen van de verwarming op basis van voorspelde aanwezigheid vermijden dat de temperatuur te laag is wanneer er gebruikers in het gebouw aankomen.


Figuur 7: Met een dynamisch programma kunnen energetische en financiële besparingen gerealiseerd worden. Bron: Shutterstock.

 Figuur 8: Wanneer via een dynamisch programma de centrale verwarming optimaal afgesteld wordt op de aanwezigheid en de comfortwensen van de gebouwgebruikers, kan dit voor een verhoogd thermisch comfort zorgen. Bron: Shutterstock.

Benodigde technologie

Voor het werken met een dynamisch programma is een toestel of systeem vereist dat de nodige data (bv. aanwezigheid, weer, tarieven, …) kan ontvangen en verwerken en de verwarmingsinstallatie kan aansturen.

Een eerste mogelijkheid is om te werken met een slimme thermostaat die (meestal bekabeld) aangesloten wordt op de verwarmingsinstallatie en (meestal draadloos, bv. via Wi-Fi) connecteert met het internet.
Een andere mogelijkheid is om te werken met een meer geavanceerd systeem voor datacaptatie, -verwerking en -sturing zoals een domotica– of een gebouwbeheersysteem.

Afhankelijk van de toepassing kan ook bijkomende technologie nodig zijn zoals een smartphone met een app voor locatiebepaling, een sturing van de installatie voor zonwering en eventueel de nodige software-interfaces voor het rechtstreeks opvragen van real-time data via het internet (bv. weersvoorspellingen).

Aandachtspunten

Bij de keuze van een slimme thermostaat of gateway-module voor een domotica- of gebouwbeheersysteem moet voldoende aandacht besteed worden aan de compatibiliteit met het aangestuurde verwarmingstoestel. Voor een document met meer algemene informatie over compatibiliteit, zie ‘Meer info’ onderaan deze pagina. Er bestaan verschillende communicatieprotocollen voor communicatie tussen verwarmingstoestellen en thermostaten (bv. OpenTherm) en sommige functies zullen enkel ondersteund worden door thermostaten van de fabrikant van het verwarmingstoestel. Essentiële functies zoals het modulerend kunnen aansturen, worden idealiter ondersteund door de gekozen thermostaat of module (ook als deze niet van de fabrikant van het verwarmingstoestel is). Dit om de energetische efficiëntie en de levensduur van het verwarmingstoestel zelf te waarborgen.

Om met een dynamisch programma snel te kunnen inspelen op een variabele warmtevraag, bezit het afgiftesysteem liefst een kleine thermische traagheid , zodat het vermogen snel kan worden in- en uitgeschakeld. Een klassieke vloerverwarming is daarvoor wat minder geschikt, omdat er soms een vertraging van enkele uren optreedt. Radiatoren, convectoren en in zekere mate bepaalde dunne vloer- en wandverwarmingssystemen zijn op dat vlak interessanter.

Daarnaast moet het afgiftesysteem ook over een voldoende groot vermogen beschikken, bv. door gebruik van grotere radiatoren en convectoren of vloerverwarming met kleinere pasafstanden. Gezien de verwarmingsinstallatie wordt ontworpen voor een extreme buitentemperatuur, die zelden voorkomt, is er bijna altijd een vermogensoverschot dat je kan gebruiken binnen die flexibiliteitsbehoeften en moet je niet noodzakelijk extra dimensioneren. Bij vloerverwarming, die normaal gezien met een stooklijn (regimetemperatuur in functie van de buitentemperatuur) wordt gestuurd, kan je de vermogensreserve aanspreken door die stooktemperaturen tijdelijk wat te verhogen. Het gevolg kan dan wel zijn dat de flexibiliteitstoepassingen van een dynamisch programma niet gebruikt kunnen worden op (het beperkt aantal) zeer koude dagen, omdat er op die dagen mogelijks geen vermogensreserve is.

Tot slot is het ook belangrijk om ervoor te zorgen dat er bij een automatische inschakeling van een installatie in afwezigheid van de gebouwgebruikers geen problemen of suboptimale situaties ontstaan. Denk bijvoorbeeld aan een afgedekte convector of openstaande ramen in een verwarmde ruimte. Om die laatste situatie te vermijden kan voor een andere slimme oplossing gekozen worden, zie de hiervoor de pagina over het automatisch uitschakelen verwarming bij gelijktijdige passieve of actieve koeling. (in voorbereiding)

Meer informatie