Klimaatplafonds leveren besparing van 15% op

Vier klimaatsystemen onderling vergeleken

Nu men bij de beoordeling van verwarmingssystemen met argusogen kijkt naar het energieverbruik, zal u steeds meer in aanraking komen met klimaatplafonds die op dat vlak erg goed scoren. Een groot deel van de verklaring schuilt in het gebruik van straling. In dit artikel komen twee soorten klimaatplafonds aan bod: metalen plafonds en plafonds van gipskarton. Van beide bespreken we de opbouw en de montage. Verder komen de akoestiek en de thermische regeling aan bod. Ook vergelijken we verschillende klimaatsystemen.

ENERGIEVRIENDELIJKE, BEHAAGLIJKE WARMTE

Stralingswarmte

In tegenstelling tot de meeste conventionele verwarmingssystemen maken klimaatplafonds vooral gebruik van straling (60 tot 80%), veel meer dan van convectie (20 tot 40%). Wanneer de stralen invallen op een oppervlak, wordt de getransporteerde energie omgezet in warmte/koude. De werking is te vergelijken met die van de zon. We praten bij verwarming over een contacttemperatuur van 29 tot 30 °C bij een gemiddelde watertemperatuur van 32 °C.

Besparen op energie

Straling zorgt op de eerste plaats voor een significante energiebesparing. Dat komt omdat het menselijke lichaam gevoelig is voor zowel de luchttemperatuur als de temperatuur van de omliggende wanden en vloeren. Wat dit laatste
aspect betreft, doet stralingsoverdracht het beter dan convectie. Voor eenzelfde comfort- of gevoelstemperatuur hoeft de temperatuur van de ruimte bijgevolg niet zo hoog te liggen als bij luchtverwarming, gemiddeld zelfs 2 °C lager. En algemeen wordt aangenomen dat een verschil van 1 °C ongeveer een energiebesparing van 7-8% oplevert!

Andere voordelen

Behalve het energiebesparende aspect beschikt stralingswarmte over nog enkele andere troefkaarten. In vogelvlucht:

• Een zeer aangename gevoelstemperatuur die hoger ligt dan de reële temperatuur;
• Nagenoeg geen lucht- en dus ook geen stofverplaatsingen;
• Lage onderhoudskosten;
• Extra vrije ruimte, want geen extern koelingslichaam
• Esthetisch, want in plafond ingebouwd;
• Relatief eenvoudige installatie;
• Geen lawaai en quasi geen stroomverbruik (Regelkranen en pompen verbruiken natuurlijk wel stroom)

OPBOUW VAN DE KLIMAATPLAFONDS

Heel beknopt omschreven, is een klimaatplafond niets meer dan een plaat met een leidingnet erop gemonteerd. Door deze leidingen stroomt het water voor de koeling. We onderscheiden twee varianten, namelijk het plafond van gipskartonplaat en dat van metaal. De toegankelijkheid van de technische installaties in de ruimte boven het plafond blijft alleszins best verzekerd. Bovendien wordt de ruimte tussen het plafond meestal gebruikt om technieken in onder te brengen. Wegens de huidige eisen van ventilatie dienen alle ruimtes voldoende geventileerd te zijn. De aansluitingen van deze luchtkanalen op het plafond zijn steeds esthetische uitdagingen.

 

TEMPERATUURREGIMES
VOOR HET VERWARMEN
Gipskarton is een slechte geleider van thermische energie en ook dikker dan de gebruikte metaalplaten. Daardoor verschilt ook het temperatuur-regime. De aanvoertemperatuur ligt bij beide plafonds tussen 35 °C en 40 °C.

VOOR HET KOELEN
Voor het koelen liggen de aanvoertemperaturen tussen 13 °C en de 15 °C. Sommigen gaan zelfs al tot 18 °C.

Gipskartonplaat

Dit type wordt opgebouwd uit enerzijds de draagstructuur en anderzijds het klimaatpaneel met de hydraulische aansluitingen. Beiden zitten in het plafond onzichtbaar geïntegreerd.

Tegenwoordig wordt voornamelijk voor leidingen uit kunststof gekozen

Draagstructuur: Wie gewend is om plafonds te plaatsen, zal geen problemen kennen om de draagstructuur te monteren, aangezien ze zeer gelijkaardig is aan een gewoon gipsplafond. Deze metalen structuur bestaat uit een primaire en een secundaire drager. De eerste wordt via boorpunten aan het plafond bevestigd, terwijl de secundaire drager aan de primaire wordt gehangen. Om de montage te vereenvoudigen, maken sommige fabrikanten eerst een interne studie van de ruimte, waardoor ze de installateurs een plan kunnen geven van zowel de primaire als de secundaire draagstructuren met daarop de verschillende boor- en ophangpunten aangeduid. Bovendien duiden sommigen aan de onderkant van de gipskartonplaat het profiel aan, zodat er niet in de leidingen zou worden geschroefd.

Klimaatpaneel: Hoe de klimaatpanelen precies aan de secundaire drager vastgemaakt worden, verschilt naargelang de fabrikant. Eén manier van monteren, is het vastschroeven in de drager door middel van speciale lange schroeven. Immers, de panelen zelf zijn meestal dikker, waardoor men er met standaardschroeven niet komt. Wie het paneel openmaakt - en dat geldt bij ongeveer elke fabrikant - zal een meander zien van homogeen verdeelde leidingen waar ofwel koud ofwel warm water doorstroomt. Dit leidingnetwerk ligt ingebed in de plaat van gipskarton. Tevens steken er twee flexibele aansluitbuisjes uit het gipskarton voor de aan- en afvoer van water.

Metaal

Bij een tweede soort klimaatplafond wordt metaal als plaatmateriaal gebruikt.

Draagstructuur: In tegenstelling tot bij de gipskartonplaten bestaat de draagstructuur zowel enkelvoudig als dubbel. Bij dit soort klimaatplafonds zien we de laatste jaren wel een duidelijke evolutie. Bij de meeste grote gebouwen, wordt gebruikgemaakt van eilanden. Dit heeft voornamelijk te maken met de opkomst van het circulair bouwen. Hier worden verschillende onderdelen samengebracht tot een samenwerkend geheel. Het voordeel van dit soort klimaatplafond is dat alle afzonderlijke onderdelen één op één vervangen kunnen worden. Indien er een defect is, moet dus niet het volledige plafond opengebroken worden, maar kan enkel het defecte stuk verwisseld worden.

Klimaatpaneel: Net zoals bij het vorige type zorgt een homogeen verdeeld netwerk van leidingen voor een gelijkmatige energieverdeling naar beneden. De bovenkant is namelijk ook hier geïsoleerd, zodat de warmte of koeling niet daarlangs kan ontsnappen.

Leidingen

Qua materiaal voor de leidingen heeft men de keuze tussen kunststof en koper. Dat laatste is uiteraard een betere geleider, maar tegenwoordig wordt ook vaak gekozen voor kunststof. Let er hier wel steeds op dat de kunststofbuis zuurstofdiffusiedicht is.

Hydraulische aansluiting

Aan de bovenkant wordt het systeem, simultaan met de montage van het klimaatpaneel, hydraulisch aangesloten. Dat wil zeggen: men laat het water een kringloop maken, vertrekkende van de technische ruimte door het plafond, om daarna weer terug te keren. Dergelijke kringen worden ook bij vloerverwarming en radiatoren gemaakt. Voor die aansluiting zet men vaak snelkoppelingen in, ook wel pushkoppelingen genoemd. Die hebben immers als voordeel dat ze het vastschroeven of persen overbodig maken. De koppeling wordt namelijk op de leidingen geduwd.

De toepassing van het klimaatplafond bepaalt het materiaal

De afdichting zit in de koppeling geïntegreerd en een ring met haken zorgt ervoor dat de buis er niet meer uit kan. Maar naast de push worden er ook draaikoppelingen gebruikt. Om er zeker van te zijn dat ze rond blijven, hoeft men alleen nog een verstevigingsbus in de leidingen te stoppen.

Voedingssystemen

Doordat klimaatplafonds werken met relatief lage temperaturen (max. 40 °C), lenen ze zich bij uitstek voor de combinatie met de nieuwe energiesystemen zoals een condenserende ketel. Die heeft namelijk graag een zo laag mogelijke retourtemperatuur. Een andere geschikte optie vormt een warmtepomp, die de laatste jaren echt aan het doorbreken is. Het feit dat hier ook koeling mogelijk is, waardoor men geen extra koelunit nodig heeft, mag men zeker een voordeel noemen tegenover de condensketel. Geothermiek, tot slot, wordt ook vaak toegepast bij klimaatplafonds.

METAAL VS. GIPSKARTON

Tot nog toe hebben we de overeenkomsten tussen beide varianten besproken. Maar uiteraard vertonen ze ook duidelijke
verschillen. Die hangen nauw samen met het toepassingsdomein.

Sectoren

Klimaatplafonds vindt men terug in kantoorgebouwen en winkelruimtes, maar net zo goed in residentiële woningen. Uiteraard zijn de behoeften inzake klimatisatie voor deze twee sectoren volledig anders. Dat zien we dan ook weerspiegeld in het type klimaatplafond. Zo wordt de metalen variant vooral in kantoorgebouwen gebruikt, terwijl plafonds van gipskarton veeleer in privéwoningen worden toegepast. Daarvoor zijn er twee redenen aan te geven. Ten eerste geleidt metaal de temperatuur beter dan een gipskartonplaat. Het rendement van metalen klimaatplafonds ligt
bijgevolg ook hoger.

De esthetica vormt een tweede argument. Terwijl de warmte die plafonds van gipskarton uitstralen, perfect aansluit bij een privé-interieur, is het koele zakelijke karakter van metalen platen eerder geknipt voor een kantooromgeving.

Collectoren

Klimaatplafonds zijn niet onderhevig aan enige oppervlaktebeperkingen, behalve dat de hydraulische kringen niet onbeperkt kunnen worden uitgebreid. Dat zou te hoge weerstanden opleveren. Normaliter gaat men uit van een 8 tot 9 m² als maximumoppervlakte voor één kring. In het geval van grote oppervlakten gaat men, analoog met vloerverwarming, messingverdelers of collectoren inzetten waar de diverse kringen op worden aangesloten.

Bij metalen klimaatplafonds ligt het gebruik van verdelers minder voor de hand. Omdat de tussenwanden die de diverse kantoren scheiden, in moderne kantoorgebouwen vaak verschoven worden, moet een strook eigenlijk flexibel te herconfigureren zijn. Met andere woorden, één strook per kring. In plaats van verschillende kringen via collectoren te combineren, gaat men in kantoren het leidingsysteem vaak onderbrengen in de gang waarop de kringen rechtstreeks worden aangesloten. De meeste opdrachtgevers willen trouwens geen hydraulische koppeling in het kantoor vanwege het lekkagegevaar en de toegankelijkheid. Een gang als neutrale zone vormt dan de ideale oplossing. De aansluiting gebeurt via een klep waarop een kleine motor staat (zie temperatuurregeling) die door een thermostaat wordt bediend. Hierbij moet het wel mogelijk zijn op het niveau van het gebouwbeheersysteem om de zone van een motortje flexibel aan een kantoor toe te wijzen.

Plaatsing

De collectoren staan bij voorkeur zo dicht mogelijk bij het plafond of het lokaal zelf. In het geval van vier kringen zou dat anders tot te veel onnodige buizen leiden. In privéwoningen plaatst men daarbij een inspectieluik, zodat men steeds toegang heeft tot de collectoren. Dat is zeker nodig omdat het gaat om elektrische kleppen die na een tijd verslijten en in dat geval vervangen dienen te worden. Gezien de lage temperaturen plaatst men de plafonds idealiter op een hoogte tussen 2,7 en 3 m. Men kan zich overigens afvragen of de installatie van klimaatplafonds überhaupt tot het takenpakket behoort van de HVAC-installateur. In de praktijk ziet men dat de installatie van de metalen varianten in kantoorgebouwen meestal door gespecialiseerde plafondbouwers gebeurt. Zij trekken de leidingen door tot in de gang waar de hydraulische aansluiting aan de installateur wordt overgelaten. Plafonds van gipskarton worden veel vaker door de HVAC-installateur gemonteerd.

 

CONDENSATIE
Bij klimaatplafonds is condensatie uit den boze, omdat het condenswater niet afgevoerd kan worden. Hoe wordt condens dan vermeden wanneer men geen dauwpuntregeling gebruikt? Simpel, door gebruik te maken van een weersafhankelijke regeling die de temperatuur aanpast naargelang de buitentemperatuur. Is het buiten erg warm, dan laat men ook de binnentemperatuur stijgen. Voor het thermische comfort mag de ∆T sowieso niet groter zijn dan 4 tot 6 °C. Bij warm weer wordt er daarom geen 24 °C vooropgesteld zoals bij airco, maar 26 °C.

TEMPERATUURREGELING

Indien het klimaatplafond gebruikt wordt om zowel te verwarmen als te koelen, is een dauwpuntregeling altijd het meest aangewezen. Die gaat de temperatuur van het water dat door het plafond stroomt, steeds boven het dauwpunt houden en op die manier condensatie vermijden. Indien het klimaatplafond enkel gebruikt wordt om te verwarmen, is een dauwpuntregeling eerder overbodig.

Weersafhankelijke regeling aanvoerwater (gehele systeem)

De weersafhankelijke regeling is opgebouwd uit een centrale regelmodule waaraan de voeler voor de buitentemperatuur, de voeler voor de aanvoertemperatuur en de anticondensaatvoeler worden aangesloten. De voeler voor de buitentemperatuur wordt gemonteerd tegen een buitenwand op een plaats waar hij nooit wordt aangestraald door de zon. Hij meet voortdurend de buitentemperatuur en geeft die waarde door aan de centrale regelmodule.

Het voordeel van klimaatplafonds is dat het quasi geruisloos werkt

De ingebouwde microprocessor in de regelmodule berekent, aan de hand van een van de voorgeprogrammeerde curven, de theoretische aanvoertemperatuur van het installatiewater en vergelijkt die waarde met de werkelijke waarde van de aanvoertemperatuur. Die wordt gemeten door de voeler voor het aanvoerwater. In functie van het verschil tussen de berekende en de gemeten waarde van de aanvoertemperatuur geeft de regelmodule een stuursignaal aan de servomotor van de mengkraan van het hydraulische regelsysteem om de mengkraan verder open of dicht te sturen, dat net zolang tot de theoretische en de werkelijke aanvoertemperatuur overeenstemmen.

Lokale naregeling van de ruimtetemperatuur (verwarmen)

Afhankelijk van het aantal mensen aanwezig in een ruimte, de verlichting, oriëntatie en andere invloedsfactoren kan de thermische belasting lokaal per lokaal verschillen. Om die reden gaat men de diverse ruimtes individueel naregelen door middel van kamerthermostaten die ingrijpen op de circulatie van het desbetreffende lokaal. Het systeem werkt op basis van een kraan met een motor die voor de plafondcollector staat. Een kamerthermostaat stuurt de kraan aan. Indien de reële temperatuur in een lokaal te laag zou worden in vergelijking met de opgegeven (gewenste) temperatuur, wordt er
een signaal aan de motor gegeven, waarna de kraan opengaat en er extra warm water naar de collector wordt gestuurd. Kringen zullen overigens nooit individueel worden nageregeld, omdat er in dat geval zones zouden ontstaan zonder straling, terwijl men altijd een homogene temperatuur nastreeft. Dat betekent natuurlijk ook dat klimaatplafonds zich niet lenen voor zoneverwarming. De vermogens zijn daarenboven te klein om met stroken te werken.

AKOESTIEK

Om de akoestiek te beoordelen, moet men kijken naar het systeem en naar de omgeving.

Watersnelheid

Het systeem zelf werkt geruisloos. Bij de dimensionering houdt men immers sterk rekening met de watersnelheid. Die mag niet te hoog liggen omwille van de akoestiek. Maar men mag ook niet te laag gaan, want dat zou de energie-uitwisseling in het gedrang brengen.

Omgeving

Wat de omgeving betreft, is de akoestiek in privéwoningen van enigszins ondergeschikt belang. Wie de akoestische waarden wil opschroeven, kan dat via het gebruik van tapijten en andere dempingselementen. Klimaatplafonds van gipskartonplaat scoren op het niveau van gewone plafonds van gipskarton. In kantooromgevingen daarentegen weegt de akoestiek veel meer door. Om die reden beschikken metalen platen over perforaties die het geluid doorlaten. Binnenin de plaat worden de golven door een akoestisch deken geabsorbeerd. Echter, gipskartonplaten bestaan ook in geperforeerde uitvoeringen. Deze worden meer en meer toegepast.

BRANDSTABILITEIT

Tegenwoordig is er een wetgeving van kracht die stipuleert dat evacuatiewegen bij brand tot dertig minuten vrij moeten blijven. Binnen die periode mag een (klimaat)plafond niet naar beneden donderen. Zowat alle fabrikanten voldoen inmiddels aan die wetgeving (langer wordt moeilijk, omdat de platen dan zo dik zullen worden dat het rendement flink onder druk zal komen te staan).

Met dank aan Climatrix, Giacomini Benelux, Interalu Klimaatplafonds, Kreon en Rehau