Door de klimaatverandering zal het aantal tropische dagen waarschijnlijk stijgen. Om het comfort in huis dan te garanderen is een duurzame manier van koelen essentieel.
September 2023 gaat de geschiedenis in als de eerste septembermaand waarin een hittegolf werd gemeten in ons land. Het aangename aan zo’n tropische dag is dat je ’s avonds rustig een terrasje kan doen. Maar als je ’s avonds thuiskomt is het vaak nog vervelend warm in huis. Door de klimaatverandering zal het aantal te verwachten hittegolven en tropische dagen nog verder stijgen.
Comfort wordt niet alleen bepaald door onze omgeving
Of het vervelend warm is in huis is in eerste instantie afhankelijk wat voor je zelf comfortabel is. Wanneer het rond oktober stilaan kouder wordt trek ik zelf al eens sneller een dikke trui aan, terwijl collega’s bij Thomas More nog in T-shirt rondlopen. Hoe comfortabel ik me voel is dus niet alleen afhankelijk van de luchttemperatuur en de relatieve luchtvochtigheid. Ook de luchtsnelheid, de aanwezigheid van (zonne-)straling, het type kleding dat ik draag en mijn metabolisme hebben hier een invloed op. Het is dus persoonsgebonden hoe goed we overweg kunnen met warmte.
Gelukkig is ons lichaam op zich al in staat om zich aan te passen aan een geleidelijke toename van temperatuur. Uit onderzoek blijkt dat we, binnen bepaalde grenzen een temperatuurstijging van 1°C per dag wel kunnen verdragen zonder dat dit oncomfortabel wordt. Je wordt met andere woorden toleranter voor de warmte in je huis. Let wel op, het gebruik van koeling kan dit proces serieus belemmeren. Gebruikers stellen dan dikwijls de temperatuur in op 22 à 23°C. Hierdoor is het temperatuurverschil met buiten groot, blijf je sneller binnen om de hitte buiten te ontlopen en zal je deze acclimatisatie tegenwerken.
Passieve koeling kan een deel van de koellast wegnemen
Acclimatisatie is allemaal goed en wel, maar boven een bepaalde temperatuur, voor vele mensen ligt dit rond 25 °C, wordt warmte toch onaangenaam. Om het klimaat dan toch comfortabel te houden is er een bepaald vermogen aan koeling nodig. Factoren zoals zoninstraling, de gebouwconstructie, eventueel aanwezige ventilatie, maar ook gebruikersgedrag of interne warmtebronnen zoals verlichting of het bereiden van een warme maaltijd beïnvloeden dit vermogen.
Even een fictief voorbeeld. Ik heb thuis een bureauruimte met een raam van 2.5 m² dat naar het zuidwesten is gericht. Door dit raam gaat deze ruimte op zomerse dagen redelijk snel opwarmen. Omdat ik graag werk in een comfortabele omgeving ga ik op zoek naar systemen die me hierbij kunnen helpen. Een installateur van koelsystemen komt langs en hij berekent dat deze ruimte een koellast heeft van 1200 W. In eerste instantie ga ik kijken naar duurzame manieren van koeling die geen energie verbruiken. Ook al heb ik al dubbel glas geïnstalleerd, toch blijkt dat nog altijd 575 W aan warmte langs mijn raam binnenkomt. Zonwering binnen houdt al een belangrijk deel van deze stralingswarmte buiten. Maar het plaatsen van buitenzonwering zou de warmtelast door de zon nog verder verlagen naar 195 W, waardoor mijn koellast zou zakken tot 820 W. Dit is een voorbeeld van passieve koeling. Een andere voorbeeld hiervan is het openen van de ramen tijdens de koelere uren ‘s nachts.
Om de overige koellast weg te koelen geraken we er niet met passieve koeling. Twee andere mogelijkheden zijn het gebruik van vrije koeling en actieve koeling. Vrije koeling gaat een natuurlijke koudebron gebruiken. De bekendste is een geothermische warmtepomp. Naast verwarming in de winter kan deze ook vaak gebruikt worden voor koeling in de zomer. Vanaf een bepaalde diepte in de bodem is de temperatuur ongeveer 10°C. Door een koelvloeistof rond te pompen en gebruik te maken van een warmtewisselaar kan deze koude rechtstreeks gebruikt worden voor koeling in huis. De energie die de pomp nodig heeft om de koelvloeistof rond te pompen is de enige energie die deze manier van koelen gebruikt. Naast vrije koeling kan je ook actieve koeling gebruiken. De bekendste hiervan is de klassieke airco.
De opgewekte koeling moet ook efficiënt afgegeven worden
De koude die opgewekt wordt met vrije of actieve koeling moet ook in mijn bureau afgegeven kunnen worden. We delen deze afgiftesystemen op in twee grote groepen. Aan de ene kant hebben we de condenserende afgiftesystemen. Airco’s gebruiken typisch dit type systeem. Als het koelsysteem water kan aanmaken met een temperatuur tot 6 tot 12°C kan dit gebruikt worden. Het systeem zorgt er voor dat condens gevormd wordt, dat wel afgevoerd moet worden. Een voorbeeld hiervan is een convector waar een ventilator actief lucht over gaat blazen, dit noemt men een ventilo-convector. Naast het koelen heeft dit ook als voordeel dat het vocht uit de lucht haalt, waardoor het comfort in huis verder verbeterd.
Daarnaast hebben we ook niet-condenserende afgiftesystemen. Deze systemen werken bij afgiftetemperaturen van 16 tot 18 °C. De hierboven beschreven geothermische warmtepomp wekt bijvoorbeeld deze afgiftetemperaturen op. Als afgiftesysteem kan opnieuw gebruikgemaakt worden van de ventilo-convector, waarbij er dan geen condensatie mag optreden. Een andere mogelijkheid is om oppervlaktekoeling te gebruiken in de plafond, de wand of de vloer. In de praktijk wordt voor vloerkoeling gebruikgemaakt van de aanwezige vloerverwarming waar dan koud water van 16 tot 18°C in rondgepompt wordt.
Elk afgiftesysteem heeft andere karakteristieken en zo ook een bepaalde invloed op het comfort (zie onderstaande tabel). Zo is vloerkoeling redelijk traag en ook niet zo efficiënt in het afgeven van koude. Een ventilo-convector op lage temperatuur kan daarentegen heel snel, sterk koelen. Maar door de ventilatoren is er wel een achtergrondgeluid aanwezig en kan er tocht ontstaan.
Tot slot komen we nog even terug op mijn bureau waar het, ondanks de zonwering, toch nog altijd warm is in de zomer. Er was nog een koellast aanwezig van 820 W. We willen graag op een duurzame manier mijn bureau koelen. Stel dat er in dit voorbeeld een geothermische warmtepomp aanwezig is voor verwarming. Zouden we deze dan ook kunnen gebruiken om mijn bureau te koelen? Een condenserende ventilo-convector om de koude af te geven is niet mogelijk, want daarvoor is de temperatuur die we uit de grond halen niet laag genoeg. Een niet-condenserende ventilo-convector zou wel kunnen. Uitgaande van een koelvermogen van 450 W/m blijkt wel dat een ventilo-convector van 1m lengte niet voldoende gaat zijn om in mijn volledige koelvermogen te voorzien. Maar wanneer ik twee van deze ventilo-convectoren voorzie, hebben we een extra koelvermogen van 900 W (in het ideale geval). Dit is ruim voldoende om mijn bureau op een duurzame manier comfortabel te houden tijdens de warme zomermaanden.
De verschillende systemen om koude af te geven die in dit artikel worden benoemd, kunnen in onderstaande tabel eenvoudig worden vergeleken. Op het vlak van afgiftevermogen, hoe snel de koeling voelbaar is, hoeveel geluid ze produceren en wat dit betekent voor het comfort is verschillend. De ventiloconvector op lage temperatuur (de blauwe kolom) is het enige afgiftesysteem waar ook condensatie optreedt (Bron: https://www.duurzamekoeling.be/).
