Is koelen met ventilatiesystemen het overwegen waard?
Comfortabele binnentemperatuur, minder energieverbruik
Zolang de koeleisen van de klant niet te hoog liggen, kan koelen met ventilatiesysteem D een oplossing bieden. Ventilatiesysteem kan zowel voor passieve als actieve koeling zorgen, zonder veel ingrijpende aanpassingen van jouw kant.
Wat is er mis met aircosystemen?
Traditionele aircosystemen werken prima. Ze hebben het vermogen om een ruimte snel naar de gewenste temperatuur af te koelen. Alleen gebruikt dat proces energie, met name de compressiefase. Ook de ventilatoren, nodig voor de constante circulatie van lucht binnen de kamer, vragen energie. En in de zomer krijgen aircosystemen nog een keer af te rekenen met een hoge luchtvochtigheid. Die voelt niet alleen drukkend aan, de koelsystemen moeten daardoor extra hard werken wegens de toegenomen massa.
Bij ventilatiesystemen, zeker de types die gebruikmaken van een warmtewiel, stelt zich dat probleem veel minder. De lucht voelt te allen tijde comfortabel aan. In de zomer onttrekken warmtewielen namelijk vocht aan de ruimte, terwijl ze omgekeerd in de winter 40% van het vocht terugwinnen (bij hygroscopische warmtewielen is dat zelfs 75%). De meeste tegenstroomwisselaars hebben die vochtregulerende werking niet. Tot slot heb je nog het visuele aspect. Niet iedereen zit in het geval van een splitsysteem te wachten op de installatie van een binnenunit.
Ventilatiesystemen vormen een alternatief
Aan klanten die vallen over de net genoemde argumenten tegen aircosystemen, kan je als koelalternatief ventilatiesystemen voorstellen. Wees wel duidelijk en volledig in je uitleg als je dat doet, want het koelvermogen van ventilatiesystemen is natuurlijk veel beperkter dan van airco’s. Waar die laatste makkelijk 2,5 kW koelvermogen halen per ruimte en zelfs meer, is bij D-systemen het ventilatievolume als drager van de koude-energie de beperkende factor.
Een luchtvolume van 400 m³/h staat ongeveer gelijk aan een maximaal totaal koelvermogen van 2,5 kW, afhankelijk van de relatieve luchtvochtigheid. Alles staat of valt dus met de verwachtingen van de klant: wil hij op korte tijd een kamer écht koel krijgen, dan zullen ventilatiesystemen teleurstellen. Maar als een constante, aangename temperatuur volstaat, dan zijn ze zeker het overwegen waard.
Berekening koelvermogen ventilatiesystemen
Hier moet je de volgende formule toepassen:
Q = ρ * V * cp * (ΔT).
• ρ = dichtheid van lucht (1,2 kg/m³)
• V = luchtvolume (400 m³/h)
• cp = specifieke warmtecapaciteit van lucht (1005 J/kg.°C)
• ΔT = binnentemperatuur – temperatuur toevoerlucht
Stel dat het binnen 30 °C is en de toevoerlucht bedraagt 18 °C, dan verkrijg je een koelvermogen van 1,61 kW.
Passief koelen
s’ Nachts gebeurt het vaak dat de temperatuur buiten lager is dan binnen. Bij passieve koeling wordt die lagere buitentemperatuur aangewend om de binnenvertrekken te koelen. Deze functie staat bekend als de zomerbypass. Ze behoort tegenwoordig tot het standaardpakket van een ventilatiesysteem D: de koele buitenlucht gaat daarbij niet door de warmtewisselaar, maar wordt rechtstreeks de woning ingeblazen. Van warmteterugwinning is er dus geen sprake.
Zodra het buiten weer warmer wordt, schakelt de functie zich automatisch weer uit. Door frisse, verse lucht op die manier de woning in te sturen, is passieve koeling in staat een gebouw minstens voor een stukje af te koelen. Voor zijn koelcapaciteit rekent het volledig op de temperatuur van de buitenlucht: hoe groter het verschil met de binnentemperatuur, hoe dieper de koeling. Maar vergeet niet dat het luchtvolume sowieso een extra beperkende factor is.
Actief koelen
Om écht te koelen, heeft passieve koeling een duwtje in de rug nodig. Actieve koeling is een uitbreiding op het ventilatiesysteem D in de vorm van een koelbatterij die in het toevoerluchtkanaal naar de leef- en slaapruimtes wordt geplaatst.
Door middel van actieve koeling kan je de binnentemperatuur tijdens ‘normale’ warme periodes op een constante, aangename temperatuur houden. Tijdens langere periodes van 30 °C en meer, daarentegen, is de kans groot dat het koelvermogen van een ventilatietoestel op een zeker moment niet langer zal volstaan.
Werking
Eerst zal de ventilatie-unit warme buitenlucht aanzuigen. Die gaat vervolgens door de wisselaar van het ventilatietoestel. Daar vindt een eerste koeling plaats, want de frissere binnenlucht afkomstig van de badkamer, de keuken, het wc … zal een deel van die koude afgeven, waardoor de temperatuur al een stuk zal dalen.
Die koeling van de aangezogen buitenlucht is eerder bescheiden en alleszins onvoldoende voor een aangename temperatuur (bv. van 30 °C naar 25 °C). Op dit moment zitten we met warme, vochtige lucht die wacht op een diepere koeling. Daarvoor is extra energie nodig van ofwel een koudwaterbatterij ofwel een directe expansiebatterij (DX).
Koudwaterbatterij
Een koudwaterbatterij moet gevoed worden met koud water van ongeveer 13 °C en is daarom altijd aangesloten op een koelsysteem zoals een warmtepomp (geothermisch of lucht-water). De koudwaterbatterij zelf bestaat uit een netwerk van koperen leidingen waardoor het koude water stroomt. De aangezogen lucht zal door middel van convectie zijn warmte aan het water afgeven. Zo koelt de lucht af en kan het ventilatiesysteem de gekoelde lucht naar de woon- en slaapkamers blazen.
Naast koelen zal de koudwaterbatterij de lucht ook ontvochtigen. Wanneer de warme lucht in contact komt met de koude leidingen, kan de lucht zijn dauwpunt bereiken en condenseren. Dat vocht wordt opgevangen en afgevoerd, wat een aangenaam binnenklimaat oplevert. Het opgewarmde water in de batterij vindt op zijn beurt zijn weg terug naar de warmtepomp, waar het opnieuw wordt gekoeld en in een gesloten kringloop opnieuw naar de waterbatterij wordt gepompt.
Directe expansiebatterij
De koeling met een DX-batterij werkt in grote lijnen volgens hetzelfde principe als een koudwaterbatterij, maar dit keer wordt de koude niet uit het water gehaald maar uit de buitenlucht dankzij het gebruik van een koelmiddel en een buitenunit. De buitenunit en batterij zijn met elkaar verbonden via koelleidingen.
Tijdens het stromen door de leidingen van de DX-batterij verdampt het koelmiddel als gevolg van de opname van warmte uit de lucht. Omgekeerd daalt de temperatuur van de lucht, zodat het ventilatiesysteem opnieuw actief kan koelen. Het nu gasvormige koelmiddel wordt teruggevoerd naar de compressor, waar het opnieuw wordt samengeperst en de cyclus weer van voren af aan begint.
Ventilatie-unit met ingebouwde warmtepomp
Er bestaat nog een derde mogelijkheid: de markt biedt toestellen aan met een ingebouwde warmtepomp. Die bestaan als lucht-lucht of water-lucht variant.
Bij de lucht-lucht versie zit de condensor/verdamper in de afvoer- en toevoerlucht van het ventilatietoestel zelf. Het voordeel is dat de warmtepomp zo gebruik kan maken van de restwarmte na de warmtewisselaar. In theorie kan een interne warmtepomp zo hogere rendementen halen dan een buitenunit. Daartegenover staat dan weer dat het gaat om erg compacte toestellen met een kleine condensor/verdamper. De energieoverdracht is daardoor minder groot. En met betrekking tot de koeling geldt ook voor deze toestellen dat het koelvermogen eerder beperkt is.
In de water-lucht variant verwarmt of koelt een aardwarmtewisselaar de binnenkomende lucht met de energie uit de grond. Tel daar de koude- en warmteterugwinning van de wtw-unit bij op en dan is er nog maar weinig energie nodig voor een goede temperatuurcontrole.
Kan elk ventilatiesysteem koelen?
Niet elk ventilatiesysteem D is op koeling voorzien of is daarmee compatibel. Hoe verschilt dit type van ventilatie-units van de standaard?
Aanpassing in de software
Om te beginnen moet het ventilatiesysteem op de hoogte zijn van de aanwezigheid in zijn toevoerluchtkanaal van een koelbatterij. Anders kan de ventilatie-unit de batterij niet aansturen. Vaak gaat het om een softwarematige aanpassing: een eenvoudige update of een activering in het installatiemenu van de ventilatie-unit.
Logica en aansluitklemmen
Zowel bij een water- als bij een DX-batterij zal de ventilatie-unit iets externs moeten aansturen om het koelen te starten. Bijgevolg moeten de logica en aansluitklemmen daarvoor aanwezig zijn. In het geval van een koudwaterbatterij vertaalt dat zich in de aansturing van een tweeweg- of driewegklep. Het verschil tussen beide is dat het water bij een driewegklep nooit stilstaat en het koude of warme water daardoor sneller tot bij de batterij geraakt.
Voor een DX-batterij moet de ventilatie-unit een signaal geven om de buitenunit aan te sturen. Meestal gaat het om een 0-10 V-signaal, maar dat kan ook een simpel maakcontact zijn. Belangrijk is nog dat de ventilatie-unit zich ergens op moet kunnen baseren om het koelproces te starten, met andere woorden een temperatuurmeting waarop de ventilatie-unit reageert. De diverse fabrikanten doen dat op verschillende manieren.
Sommigen voeren een temperatuurmeting uit met een sensor in het kanaal achter de batterij, anderen werken met een koelmodule op de ventilatie-unit. Die zal op basis van de uitgaande temperatuur na de ventilatie berekenen wanneer de module aan of uit moet gaan.
Isolatieleidingen
Wanneer koude lucht door de kanalen gevoerd wordt, zal het kanaal ook zelf gaan afkoelen. Het risico ontstaat dat de warmere lucht rond de buitenzijde van het kanaal, met een relatieve luchtvochtigheid van ongeveer 60% daardoor condenseert. Om dat te vermijden, probeert men als een soort van vuistregel niet onder de 18 °C te zakken.
Daarom is de combinatie met vloerkoeling zo ideaal: daar wordt nooit dieper gekoeld. Maar dit even terzijde. Condensatie is hoe dan ook een aandachtspunt. Wil je dieper koelen dan 18 °C, dan is het sterk aanbevolen om de kanalen te isoleren.
Geen alternatief voor airco
Rekening houdend met het voorafgaande, moet de slotconclusie zijn dat we ventilatiesystemen niet helemaal als alternatief voor aircosystemen kunnen beschouwen. Daarvoor is het koelvermogen misschien net te beperkt. Anderzijds, als de koeleisen niet te hoog liggen en de klant al tevreden is met een constante, comfortabele binnentemperatuur, kan het wel.
Maar dan is het wel heel belangrijk dat die koelmethode wordt gecombineerd met een degelijke zonwering en goede isolatie. Anders is de kans op oververhitting reëel. Ook de thermische massa (massiefbouw versus houtskeletbouw) zal een grote impact op het koelresultaat hebben.
