Duurzame koelsystemen: oppervlaktekoeling vs. airconditioning

Koelsystemen voor duurzaam binnenklimaatcomfort

Bij zowel nieuwbouw- als renovatieprojecten gaat tegenwoordig veel aandacht naar energie-efficiëntie. De uitdaging daarbij is om een duurzaam gebouw te creëren dat ook het hele jaar door comfort biedt. Met het juiste verwarmings- en koelsysteem is dat perfect haalbaar, op voorwaarde dat dat systeem is afgestemd op de behoeften van het gebouw en de bewoners.

Een populaire oplossing is bijvoorbeeld om een verwarmingssysteem met radiatoren te combineren met een actief koelsysteem zoals airconditioning. Toch kunnen ventilo-convectoren of stralingssystemen met paneel- of vloerverwarming en -koeling ook een interessante optie zijn. Laten we de voor- en nadelen van elk systeem eens onder de loep nemen.

Airconditioning

Mensen kiezen in de eerste plaats voor een aircosysteem omdat het zo krachtig koelt. Een airco kan ook een luchtfilterfunctie hebben, die verontreinigende stoffen uit de lucht haalt om de binnenluchtkwaliteit te verbeteren. Bovendien is airconditioning een zeer betrouwbare manier om de vochtigheidsgraad te regelen, waardoor het risico op vocht, schimmel of schadelijke bacteriën vermindert. In sommige gevallen kan airconditioning ook worden gebruikt om te verwarmen, maar daarvoor moet aan bepaalde voorwaarden worden voldaan.

Ontdek wanneer verwarmen met een airco een goede keuze is

Hoewel airconditioning een hoog comfortniveau biedt, verbruikt het ook relatief veel energie. Bovendien maakt het vaak gebruik van koudemiddelen met een vrij korte levensduur en een negatieve impact op het milieu. De uitdaging voor zowel fabrikanten als eindgebruikers is dus om te verduurzamen.

In zijn verslag over de toekomst van koeling⁽¹⁾ bespreekt het Internationaal Energieagentschap (IEA) dit onderwerp en pleit het ervoor dat eindgebruikers kiezen voor efficiëntere aircomodellen. Volgens het agentschap bedraagt het gemiddelde rendement van de airco's die tegenwoordig verkocht worden, minder dan de helft van wat er doorgaans in de handel verkrijgbaar is – en één derde van de beste beschikbare technologie. Volgens hun scenario voor efficiënte koeling kunnen effectieve beleidsmaatregelen het gemiddelde rendement van aircosystemen verdubbelen en de vraag naar koelenergie met 45% verlagen in vergelijking met het referentiescenario.

Oppervlaktekoeling

Een vloer- of paneelsysteem neemt geen waardevolle wandruimte in beslag en produceert geen geluid. Dankzij de stralingsverwarming of -koeling is er ook geen stofcirculatie of tocht. Bovendien is een dergelijk systeem eenvoudig te combineren met gebruiksvriendelijke bedieningselementen zoals die in ons Unisenza-assortiment om voor verschillende ruimtes een verschillende temperatuur in te stellen. Dat optimaliseert het comfort voor de bewoners en verlaagt het energieverbruik, omdat ongebruikte ruimtes niet onnodig worden verwarmd of gekoeld.

Bovendien zijn er slechts enkele extra componenten nodig om onze oppervlakteverwarmingssystemen om te zetten in een combinatie van oppervlakteverwarming en -koeling. In de regel wordt een 2-leidingsysteem gebruikt, waarbij hetzelfde leidingsysteem en dezelfde onderdelen kunnen worden gebruikt om te verwarmen en te koelen of louter te verwarmen. Dat betekent dat de toch al hoge graad van comfort en woonkwaliteit van een Radson oppervlakteverwarmingssysteem nog kan worden verhoogd zonder veel extra materiaal en kosten.

In principe wordt bij oppervlaktekoeling een onderscheid gemaakt tussen actieve en passieve koeling, afhankelijk van de koudwaterproductie.

• Passieve koeling: Hiervoor worden voornamelijk water/water-, brine/water- en in zeldzame gevallen lucht/water-warmtepompsystemen gebruikt. Bij passieve koeling wordt de grond of het grondwater gewoonlijk gebruikt als bron van regeneratieve koeling. Bij koeling wordt het overeenkomstige temperatuurniveau met een warmtewisselaar direct op het systeemwater overgedragen.
  
• Actieve koeling: Hiervoor is energie nodig om een koeler of een omkeerbare warmtepomp aan te drijven. Een koudemiddel dat in de koeler circuleert, onttrekt overtollige warmte aan het systeemwater dat via een verdamper moet worden gekoeld. Het principe komt overeen met dat van een koelkast, maar dan op grotere schaal. De haalbare koelcapaciteit hangt af van de temperatuur van het koude water en het effectieve overdrachtsgebied van het koeloppervlak in de ruimte. Ze wordt voornamelijk beperkt door de dauwpunttemperatuur. Zelfs als de berekende koelbelasting en de geplande kamertemperatuur niet worden bereikt, zakt de kamertemperatuur toch met enkele graden, wat aanzienlijk meer comfort biedt in vergelijking met gebouwen die niet worden gekoeld.

Een nadeel van oppervlaktekoelsystemen is dat hun maximale koelcapaciteit wordt beperkt door de kameroppervlakte. Bovendien moet condensvorming worden voorkomen voor een optimale werking. Dat betekent dat alle zones die in contact komen met warme buitenlucht, zoals ramen, deuren en ventilatieopeningen, goed afgedicht moeten zijn.

Ventilo-convectoren

Net als stralingssystemen passen ventilo-convectoren, zoals de iVector S2, uitstekend in lagetemperatuurverwarmingssystemen en kunnen ze in combinatie met een omkeerbare warmtepomp worden gebruikt voor zowel verwarming als koeling. Bovendien speelt het beschikbare oppervlak een kleinere rol, waardoor hun vermogen gerichter kan worden afgestemd op de totale verwarmings- en koelingsbehoeften.

Aan de andere kant hebben ventilo-convectoren wel wat wandruimte nodig en moeten ze groot genoeg zijn om ervoor te zorgen dat de ventilatoren het grootste deel van de tijd niet op hun maximum hoeven te draaien. Dat zou zowel het energieverbruik als het geluidsniveau verhogen.

Verschillende koelsystemen vergeleken

Binnen het project SCoolS (Sustainable Cooling Systems) hebben onderzoekers van de Thomas More hogeschool en Buildwise (toen WTCB) verschillende simulaties opgezet. Aan de hand van deze simulaties onderzochten ze de prestaties van duurzame koelsystemen en vergeleken ze die met airconditioning als referentie voor comfort (beste) en energieverbruik (hoogste). Zoals verwacht kunnen actieve luchtkoelsystemen een aangenaam comfort bieden in 98% van de onderzochte gevallen met een koelvermogen van 50 W/m². Bij 15 tot 30 W/m² kunnen de duurzamere systemen met oppervlaktekoeling en ventilo-convectoren echter in 80% van de gevallen een vergelijkbaar comfort bieden.

De simulaties tonen ook aan dat het energieverbruik drastisch vermindert in vergelijking met klassieke actieve koelsystemen wanneer duurzame koelsystemen, zoals oppervlaktekoeling of ventilo-convectoren, worden ingezet. Dat geldt wel op voorwaarde dat ze zijn afgestemd op het gebouw en de behoeften van de bewoners. Bovendien moet er voldoende marge zijn tussen het instelpunt en het lagere comforttemperatuurniveau, zodat de hoogste capaciteitsvereisten in het systeem en in het gebouw kunnen worden gebufferd.⁽²⁾

Duurzame koelsystemen: het totaalplaatje

Als er moet worden gekozen tussen de verschillende hierboven besproken koelsystemen, is het belangrijk om het volledige plaatje te bekijken. Dat betekent rekening houden met zowel verwarming als koeling, maar ook met de kenmerken van het gebouw en de dagelijkse activiteiten van de bewoners. Is er bijvoorbeeld voldoende oppervlakte beschikbaar voor koeling om genoeg comfort te bieden? Dan is vloerkoeling of een paneelsysteem zeker een goede optie die zowel flexibel als energiezuinig is. Bij een hoge bezettingsgraad kan het echter beter zijn om te kiezen voor een koelsysteem met ventilo-convectoren of een airco die beter kan worden afgestemd op de koelvraag.

Bronnen
1. https://www.iea.org/reports/the-future-of-cooling
2. https://www.duurzamekoeling.be/uploads/1/0/2/1/102130926/8-180-21_wuyts.pdf