Opbouw van een airconditioning-installatie
Een centraal systeem heeft deze onderdelen:
- Warmtebron: een chiller maakt koud water (ongeveer 7 C). Een ketel of warmtepomp maakt warm water om te verwarmen. Een koeltoren of buitenunit voert de warmte naar buiten af.
- Pompen en leidingen: vervoeren het water.
- Luchtbehandelingskast (LBK): filter, spiraal (koelen of verwarmen), ventilator en soms een luchtbevochtiger.
- Kanalen en roosters: brengen de lucht naar de ruimtes en verspreiden haar daar.
- Regeling: sensoren, regelaar en kleppen.
De weg van de lucht is: kamerlucht, filter, spiraal, ventilator, kanaal, rooster, kamer.
Centrale en losse airco-units
Centrale systemen maken op één plek koud water of koude lucht en sturen die naar veel ruimtes. Ze passen bij grote gebouwen: goede regeling, hoog rendement en onderhoud op één plek, maar ze hebben technische ruimtes en schachten nodig.
Losse systemen (raam-, split-, cassette- en VRF-units) bedienen één kamer of zone. Ze zijn goedkoop en makkelijk te plaatsen en je regelt elke kamer apart. Veel units kunnen wel meer lawaai buiten geven en meer onderhoud vragen. Een split-airco heeft een binnenunit en een buitenunit, verbonden door koelmiddelleidingen. VRF verbindt veel binnenunits met één buitenunit.
Regeling van airconditioning
Een regelkring heeft een sensor (temperatuur of vochtigheid), een regelaar en een actuator (klep, luchtklep of ventilatortoerental). De regelaar vergelijkt de meting met de ingestelde waarde en grijpt in. Een tweewegklep gaat verder open als de kamer warm is. Andere regelingen: ventilatortoerental, stand van de luchtklep voor verse lucht, en tijdschema's die de installatie 's nachts uitzetten.
Dit heet een terugkoppeling (feedbackloop): meten, vergelijken, ingrijpen, herhalen.
Energie besparen bij airconditioning
- Stel de temperatuur in op 24 tot 26 C: elke graad hoger bespaart ongeveer 6%.
- Isoleer muren en dak, zorg voor schaduw bij ramen en dicht kieren.
- Gebruik inverter-compressoren en ventilatoren en pompen met variabel toerental.
- VAV (variabel luchtvolume) verlaagt de luchtstroom als de belasting klein is. Het ventilatorvermogen daalt ongeveer met de derde macht van het toerental.
- Win warmte terug uit de afgevoerde lucht en gebruik gratis koeling als de buitenlucht koel is.
- Maak filters en spiralen schoon, repareer lekken en zet lege ruimtes uit.
COP = koelvermogen / elektrisch vermogen. Een hogere COP betekent minder stroom voor dezelfde koeling.
Ontwerp van airconditioning
Ontwerpstappen: (1) bepaal de koel- en warmtebelasting; (2) kies het vermogen van de installatie (kW of TR); (3) bereken de luchtstroom V = Q / (rho x cp x ΔT); (4) bepaal de afmeting van de kanalen, oppervlak A = V / v (ongeveer 5 m/s in kantoren); (5) bereken de debiet van het koudwater m = Q / (cp x ΔT), met cp = 4.18 kJ/kg K; (6) kies pompen, ventilatoren en regeling. Neem een kleine veiligheidsmarge, maar kies niet te groot.
Belangrijke formules en begrippen
- COP = koelvermogen / elektrisch vermogen
- Luchtstroom V = Q / (rho x cp x deltaT), rho = 1.2 kg/m3, cp = 1.005 kJ/kg K
- Kanaaloppervlak A = V / v
- Waterdebiet m = Q / (cp x deltaT), cp = 4.18 kJ/kg K
- Besparing is ongeveer 6% per graad hogere ingestelde temperatuur
Uitgewerkte voorbeelden
1. Een airco geeft 9 kW koeling met 3 kW elektriciteit. Bereken de COP.
COP = 9 / 3 = 3.
2. Een kamer heeft 6 kW voelbare koeling nodig en de toevoerlucht is 10 K koeler. Bereken de luchtstroom.
V = 6 / (1.2 x 1.005 x 10) = 0.4975, ongeveer 0.5 m3/s.
3. Luchtstroom 0.5 m3/s met 5 m/s. Bereken het kanaaloppervlak.
A = 0.5 / 5 = 0.1 m2.
4. Een spiraal onttrekt 84 kW en het water warmt 5 K op. Bereken het waterdebiet.
m = 84 / (4.18 x 5) = 4.02 kg/s, ongeveer 4 L/s.
5. Een unit gebruikt 900 kWh per maand. De ingestelde temperatuur gaat 2 graden omhoog. Energie kost 8 per kWh. Bereken de besparing per maand.
Besparing 12% = 108 kWh. Geld = 108 x 8 = 864.
Veelgemaakte fouten
- Een unit kiezen die veel groter is dan de belasting, waardoor hij steeds aan- en uitslaat.
- De thermostaat in de zon of vlak bij een warmtebron plaatsen.
- Vergeten de filters schoon te maken, waardoor de ventilator harder moet werken.
- COP (geen eenheid) verwarren met vermogen in kW.