Oververhitting in een gebouw voorkomen: zo dimensioneer je een airco!

Gebouwen warmen op omdat er bronnen zijn die warmte toevoeren. Dit zijn de belangrijkste bronnen:

• Zonne-energie die door de ramen binnenvalt. Dit is veruit de belangrijkste bron van opwarming in gebouwen. Je kunt dit vermijden door schaduw te creëren op de ramen door bijvoorbeeld bomen te planten op de juiste locatie of van een zonnescherm te voorzien. Je kunt er ook voor zorgen dat de zon niet door het raam binnenvalt door zonwering aan te brengen (let erop dat deze langs de buitenkant van het raam wordt geplaatst) of door met zonwerend glas te werken dat een deel van de zonne-energie naar buiten weerkaatst.
  
  
• Verlichting en toestellen die warmte afgeven. Vooral oude energieverslindende spots geven veel warmte af. Deze kun je vervangen door modernere LED verlichting. Andere toestellen zoals computers, servers, beamers en kopieerapparaten kunnen ook warmte afgeven.
  
  
• Mensen, vooral als ze aan het sporten zijn, geven relatief veel warmte af.
  
  
• Warme lucht die via het ventilatiesysteem naar binnen komt is ook een belangrijke bron van warmte. Probeer daarom vooral ’s nacht te ventileren. Dit heeft het bijkomend voordeel dat de stenen massa van het gebouw ’s nachts afkoelt en waardoor het gebouw overdag iets langer koel blijft.
  
  
• Transmissie van warmte door de isolatie schil van het gebouw naar binnen. Het extra isoleren van een gebouw zorgt er dus voor dat het minder snel opwarmt. De impact hiervan wordt dikwijls overschat omdat het temperatuurverschil tussen binnen en buiten in de zomer relatief klein is. Als het binnen niet warmer dan 26°C mag worden en het buiten 32°C is, dan is het temperatuurverschil bijvoorbeeld 32°C – 26°C = 6°C. Als we dit vergelijken met de situatie in de winter waar het buiten -10°C is en je de woning op 20°C wilt houden, dan is het temperatuurverschil tussen binnen en buiten -10 – 20 = 30°C. Dit wil zeggen dat de transmissieverliezen in de winter 30°C / 6°C = 5 keer groter zullen zijn dan in de zomer. Extra isoleren heeft dus een positieve impact op het opwarmen van gebouwen, maar wordt om deze reden soms wat overschat.

Oververhitting kun je dus voorkomen door de zon buiten te houden, intensief ’s nachts te ventileren, verlichting te vervangen en extra te isoleren. Dit is echter niet altijd mogelijk en dan kun je een airco gebruiken om de overtollige warmte af te voeren.

In een koellastberekening wordt bepaald hoeveel zonne-energie er naar binnen straalt, hoeveel warmte er wordt afgegeven door mensen, verlichting en toestellen en hoeveel warmte er binnenkomt via ventilatie. Deze warmte moet worden afgevoerd om een bepaald comfort te kunnen creëren. De uitkomst van een koellastberekening kan bijvoorbeeld zijn dat er in een ruimte 3000 W koelvermogen voorzien moet worden om ervoor te zorgen dat de temperatuur nooit boven de 26°C komt.

Een veel gemaakte fout is dat alle koelvermogens op ruimteniveau opgeteld worden om zo het koelvermogen op gebouwniveau te bepalen. Dit is niet correct omdat de zon rond een gebouw draait en de pieken in ruimtes dus ook op verschillende momenten voorkomen.

Om dit correct te bepalen worden de koelvermogens voor alle ruimtes per uur berekend. Ruimtes met een raam op het oosten hebben aan het eind van de ochtend een piek in de koelbehoefte en voor ruimtes met een raam op het westen is dit in de namiddag. Voor elk uur wordt berekend wat de som is van de koelbehoeftes van alle ruimtes. Er wordt dan bepaald op welk moment deze som maximaal is en zo wordt het koelvermogen dat op gebouwniveau nodig is berekend.

Ruimtes met een raam gericht op het westen zijn de ruimtes die het meeste koelvermogen nodig hebben. De reden hiervoor is dat deze ruimtes de hele dag door wordenverwarmd worden door omliggende ruimtes. Aan het einde van de dag valt dan ook nog eens de zon op de ramen en daarom worden deze ruimtes warmer dan ruimtes met een andere ligging. 

Airco’s zijn apparaten die 'diep koelen' of 'condenserend koelen'. Hiermee bedoelen we dat ze lucht afkoelen tot onder het dauwpunt en dat er tijdens dit proces dus condensvocht ontstaat. In een airco wordt dit condensvocht opgevangen en daarom kunnen airco’s lucht afkoelen tot een heel lage temperatuur.

Warmtepompen daarentegen doen meestal niet aan diep koeling maar aan oppervlakte koeling. Dit wil zeggen dat er gekoeld wordt via de vloerverwarming en dat de lucht niet afgekoeld wordt tot onder het dauwpunt. Anders ontstaat er condensvocht op de vloer.

Het voordeel van een airco is dat deze snel werkt en de lucht in ruimtes sterk kan afkoelen. Het nadeel is dat airco’s veel energie verbruiken. Warmtepompen daarentegen kunnen minder snel en krachtig koelen omdat ze lucht niet tot onder het dauwpunt kunnen afkoelen.

Het rendement van een warmtepomp is wel veel beter, dus ze verbruiken veel minder energie. Een warmtepomp zal een ruimte eerder 'verfrissen', maar als dit gecombineerd wordt met zonwering voor de ramen is dat normaal voldoende om aangename temperatuur te krijgen.

Een bijkomend voordeel van koelen met vloerverwarming is dat je de vloer wat kan 'voorkoelen' voor de zon opkomt. De thermische massa van de vloer wordt afgekoeld naar een zo laag mogelijke temperatuur en daardoor wordt de ruimte langer koel gehouden gedurende de dag. 

In beide oplossingen stroomt er een groter volume water naar de radiatoren/convectoren dan eerder het geval was. Belangrijk is dat er gecontroleerd wordt dat de bestaande waterleidingen dit grotere volume aankunnen.

Er zijn ook hoge temperatuur warmtepompen op de markt. Deze kunnen water aanmaken op hogere temperaturen, maar de efficiëntie van deze systemen is altijd veel lager en daarom gaan we niet verder in op deze systemen in dit artikel.

Een warmtepomp kan een bepaald vermogen leveren bij een bepaalde buitentemperatuur en watertemperatuur. Zo spreken we bijvoorbeeld over 10kW bij A2/W35. Dit wil zeggen dat de warmtepomp 10 kW kan leveren bij een 'Air' temperatuur of buitentemperatuur van 2°C en een 'Water' temperatuur van 35°C. Diezelfde warmtepomp kan dan bijvoorbeeld bij A-7/W35 maar 7.5 kW leveren. In Nederland wordt het nodige verwarmingsvermogen echter altijd bepaald bij een buitentemperatuur van -10°C. In het vervolg van dit artikel gaan we dus uit van een benodigd vermogen bij -10°C.

Warmtepompen die meer dan 10-12 kW (bij -10°C) moeten kunnen leveren worden al snel duurder. Dit verschilt een beetje per merk, maar als je voor een all-electric oplossing wil gaan, is het een goede regel om onder de 10-12 kW te blijven. Een all-electric warmtepomp kan meer dan 10-12 kW leveren, maar dan wordt de installatie snel duurder en dan kun je dus beter kiezen voor een hybride warmtepomp.

Heat-Box is een eenvoudige software tool die gebruikt wordt voor het maken van warmteverlies- en koellastberekeningen. Technische Unie gebruikt de tool zelf om klanten te helpen en ook u kunt met Heat-Box aan de slag.

Het bepalen van het nodige koelvermogen gebeurt door de oppervlakte, de maximum temperatuur en het aantal personen in de ruimte in te geven. Dit kun je eenvoudig zelf doen en dit ziet er dan zo uit:

Verder worden ook nog het type verlichting, het aantal computers en de oriëntatie van de ramen ingegeven. Het berekende koelvermogen ziet er dan zo uit:

We zien hier dat de leefruimte een koelvermogen van 4303 W nodig heeft. Op gebouwniveau doet de piek zich om 14 uur voor en is er een vermogen van 5.21 kW nodig.

Heat-Box laat verder ook nog toe om te bepalen wat de geschatte temperatuur wordt in een ruimte als er wel of niet gekoeld wordt. In het onderstaande voorbeeld wordt de leefruimte niet gekoeld en loopt de temperatuur op tot 34.9°C. De slaapkamer wordt wel gekoeld en daar blijft de temperatuur onder de 25°C.