Elementen voor een duurzame keuze

Overzicht van de elementen voor een duurzame keuze

De volgende tabel vat de verschillende elementen van duurzame keuze tegenover de maatregelen samen. Voor elk ervan geeft een symbool de relevantie aan voor elk argument. In de mate dat de elementen van de duurzame keuze de denkoefening inzake duurzaamheid van het project voeden, gaat het om een gewone indicatie die dieper moet worden geïnterpreteerd in elke specifieke situatie.

Technische aspecten

Renovatie of nieuwbouw

Bij nieuwbouw heeft men veel meer keuzevrijheden dan bij renovatie. Om de repercussies hieromtrent te kunnen inschatten voor de hernieuwbare koeltechnieken is het makkelijk de koeltechnieken op te splitsen in 3 componenten (de koelmachine zelf, de afgifte-elementen en de bron). Elk van deze elementen moet zijn plaats kunnen krijgen in het gebouw of op de site. Het is aangewezen deze denkoefening te maken tijdens het ontwerp.

De koelmachine zelf:

• Er dient voldoende ruimte te zijn opdat de koelmachine geplaatst zou kunnen worden + de nodige ruimte om vlot de aansluitingen te kunnen maken met de collector naar de afgifte-elementen en de bron. Bij renovatie (en nieuwbouw) plaatst men de koelmachine soms op het dak. Het dak dient voldoende draagkracht te hebben om de koelmachine te kunnen dragen.
• De koelmachine moet kunnen binnengebracht worden in het gebouw. Zijn de doorvoeren beperkt dan kan men indien mogelijk de koelmachine opdelen in kleinere stukken of tijdelijk een opening maken.

Afgifte:

• De afgifte-elementen (batterijen, ventiloconvectoren, koelplafonds, betonkernactievering, ...) moeten een plaats krijgen in het gebouw. In bestaande gebouwen is het mogelijk dat sommige elementen wegens plaatsgebrek niet geplaatst kunnen worden. Daarnaast, zijn afgifte-elementen als betonkernactievering geïntegreerd in de structuur van het gebouw en bijgevolg niet toe te passen bij een renovatie waarbij de draagstructuur niet vervangen wordt.
• Verder, dienen ook de leidingen tussen de koelmachine en de afgifte-elementen geplaatst te kunnen worden.

Bron:

• De lucht als bron is doorgaans makkelijker te integreren dan de bodem als bron. Bij de lucht als bron heeft men plaats nodig op het dak of op het terrein om de condensor (b.v. de koeltoren) te kunnen plaatsen. Bij de bodem als bron heeft men ruimte nodig om verticale boringen te kunnen maken in de grond (incl. de plaatst voor de machines die de boringen uitvoeren). Bij renovatie, in het bijzonder in een dicht bebouwde omgeving, kan het moeilijk zijn om voor de verticale boringen voldoende ruimte te vinden.
• Verder, dienen ook de leidingen tussen de koelmachine en de bron geplaatst te kunnen worden.

Type gebouw

Een koeling met de lucht als bron, met of zonder free-chilling modus, kan bijna op elk type gebouw worden toegepast. Er is enkel nood aan plaats (op het dak) om de condensor te plaatsen. Afhankelijk van de stedenbouwkundige bepalingen zal deze moeten omkast worden of niet. Dit om het uitzicht naar de omgeving verzorgd te houden. Bij zwaardere condensoren moet het dak de condensor ook kunnen dragen.

Koeling met de grond als bodem gaat perfect in gebouwen waar er een behoorlijk evenwicht is tussen de koude- en de warmtevraag en waar de koude- en warmtevraag niet tegelijkertijd optreden.

Voor koeling met water als bron dient er omgevingswater makkelijk naar het gebouw te brengen te zijn en over geen al te grote afstand (te bekijken in functie van het vermogen).

Absorptiekoeling is enkel mogelijk in gebouwen waar restwarmte aanwezig is of in de buurt ter beschikking is, eventueel zelfs uit een stadverwarmingsnet. De koelvraag is bij voorkeur zo constant mogelijk. Dit is een dure techniek en is vaak niet rendabel in gebouwen waar er maar enkele maanden koeling nodig is. In extremis kan men speciaal voor de absorptiekoeling zonnecollectoren plaatsen, maar de rendabiliteit dient dan heel nauwlettend bekeken te worden.

Trigeneratie is zowel van toepassing in (a) gebouwen waar er tegelijkertijd een warmte en koude vraag is (b.v. slachthuizen, farmaceutische bedrijven, voedingsnijverheid. Hier wordt koude gebruikt voor opslag en warmte voor de werkruimtes.) als in (b) gebouwen waar er op bepaalde momenten (b.v. de winter) grote warmtevraag is en op andere momenten (b.v. de zomer) grote koudevraag.

Zowel absorptiekoeling, trigeneratie, als free-chilling kunnen enkel aangewend worden voor ruimtekoeling en niet voor b.v. vriescellen. De watertemperaturen in de afgifte-elementen van free-chilling liggen boven de temperaturen van de bron (water, grond). Bij absorptiekoeling en trigeneratie is de minimale verdampingstemperatuur 4,5 °C.

Mogelijkheden afgifte-elementen

Free-chilling is enkel aangewezen bij hoge temperatuurkoeling. Dit is koeling met een hoge afgiftetemperatuur (de temperatuur van het koelmedium aan de gebouwzijde). Dit heeft een beperking op het vermogen van de afgifte elementen, doorgaans zijn dit koelplafonds of betonkernactivering. Maar, ook een batterij in de luchtgroep om licht te koelen is mogelijk.

Bij andere productiewijzen speelt de afgiftetemperatuur minder een beperkende rol. Maar het rendement zal wel hoger zijn, als de afgiftetemperatuur hoger is. Voor meer informatie over de afgifte-elementen zie Verwarming en sanitair warm water: efficiënte installaties garanderen (distributie en afgifte).

Beschikbaar vermogen

Koeling via de lucht als bron bestaat in zeer kleine vermogens vanaf 3 kW. Wil men een adiabatische werking integreren b.v. een koeltoren, dan kan dit vanaf 20 kW. Hybride koelers heeft men vanaf 200 kW.

Koelgroepen met de grond of water als bron heeft men vanaf 35 kW.

Absorptiekoelmachines beschikbaar vanaf 35 kW. Hetzelfde geldt logischerwijze voor trigeneratie.

Milieuaspecten

Koelmiddel

De ozonlaag

Koelmiddelen die bestaan uit chloorfluorkoolwaterstoffen (CFK's) en chloorfluorkoolwaterstoffen (HCFK's) met R22 of in mengsels met R22 zijn vanwege hun directe broeikaseffect verboden. Het gebruik van water of koolwaterstoffen (butaan, propaan...) bevindt zich momenteel in de ontwikkelingsfase.

Om meer te weten zie Brussel Leefmilieu.

Broeikasgassen

De bijdrage van koelmiddelen is gewoonlijk uitgedrukt als de Global Warming Potential (GWP). Onderstaande tabel geeft een overzicht van het GWP per koelmiddel. GWP mag evenwel niet als enige beslissingsfactor gebruikt worden. De gekozen koelvloeistof heeft ook een impact op het rendement van de installatie.

Overzichtstabel met GWP van verschillende koelmiddelen

Bron: Daikin, 2011

De bodemverontreiniging

Ook bij free-chilling is er een koelvloeistof aanwezig. Deze koelvloeistof verbindt de koelmachine met de bron. Wanneer de bron de bodem is stoomt de koelvloeistof via leidingen in de bodem. Wanneer water de bron is, is er contact tussen de warmtewisselaar met daarin de koelvloeistof en het omgevingswater. Bij een breuk in de leidingen of de warmtewisselaar kan glycol (indien gebruikt) lekken naar de bodem of het omgevingswater. Bij een koelmachine met de bodem (of water) als bron is het uit den boze om het koudemiddel van de koelcompressiekringloop doorheen de bodem te laten circuleren. De toxiciteit van het koelmiddel betekent een grote belasting voor het milieu. (Géén directe expansie in de bodem).

Het energieverbruik

Er bestaat een nauwe relatie tussen de energieprestaties van een koelsysteem en het gebruikte koudemiddel.  Een koelmiddel dat op zichzelf beschouwd milieuvriendelijk is, kan een toename van het energieverbruik van de installatie met zich meebrengen. Deze twee zaken steeds samen te bekijken.

De dichtheid van de installatie controleren

Bij koudemiddelen met een grote potentiële milieu-impact is de lekdichtheid van de koelinstallatie van groot belang. De hoeveelheid koelmiddel die jaarlijks uit een koelsysteem ontsnapt, varieert sterk van installatie tot installatie en riskeert op te lopen tot zo'n 10 % per jaar bij sommige installaties. De lekdichtheid is afhankelijk van de hoeveelheid leidingen, de onderhoudspraktijken, de complexiteit, de operationele omstandigheden, de compressieverhouding van de installatie enz. Het spreekt voor zich dat een systeem dat zo weinig mogelijk lekken vertoont, de voorkeur krijgt.

In afwachting dat ze in 2015 definitief worden verboden, zijn de geklasseerde koelinstallaties aan strenge voorwaarden onderworpen om emissies als gevolg van lekken te voorkomen. Een onoordeelkundige en onzorgvuldige uitbating van koelinstallaties leidt namelijk tot emissies van ozonafbrekende stoffen of broeikasgassen.

Na 2015 is de meest radicale oplossing om alle ozonafbrekende stoffen en alle gefluoreerde broeikasgassen te verbieden als koelvloeistof. Een andere oplossing bestaat erin sommige stoffen nog toe te staan maar ze beter te controleren en de uitstoot te beheersen.

Om de emissies zoveel mogelijk te beperken, organiseert het Brussels Hoofdstedelijk Gewest (BHG) in toepassing van de Europese verordeningen, een strenger toezicht en controles van de koelinstallaties. Zo moeten koeltechnische bedrijven zich laten registeren en moeten de koeltechnici aan bepaalde minimum opleidingseisen voldoen, alvorens te mogen werken op installaties met risico op emissies.

Voir dispositif Agents réfrigérants

Water

Koelmachines met de lucht als bron verbruiken ook water indien ze gebruik maken van een koeltoren of hybride koeler. Deze condensoren verbruiken ook water. Ze halen evenwel een hoger rendement. Onder Koelmachines met de lucht als bron vallen vaak ook absorptiekoeling en trigeneratie. Deze moeten de opgenomen warmte ook afvoeren en gebruiken hiervoor vaak een dry-cooler, koeltoren of hybride koeler. Als ze een koeltoren of hybride koeler gebruiken, verbruiken ze ook water.

Geluid

Elke koelmachine maakt geluid. Er moet steeds gekeken worden naar hoe dit geluid aan de bron kan aangepakt worden. Een monobloc en zeker een WKK zal meer geluid produceren dan de andere koelinstallaties. Bij het plaatsen van een koelmachine is daarom steeds de milieuwetgeving te controleren.

Grondtemperatuur

Bij een koelgroep met de grond als bodem kunnen is er steeds interactie met de reeds in de bodem aanwezige zaken. Zeker binnen een stedelijke context kan er een conflict ontstaan met leidingnetwerken, tunnels, e.d. . Dit is, in het bijzonder bij diepe verticale boringen steeds te bekijken.

Een koelmachine met de grond als bron warmt de grond op. Als deze warmte in de winter niet gebruikt wordt, zal de grond langzaam opwarmen, zeker als in de nabije omgeving nog veel gebouwen hetzelfde principe gebruiken. De warmte kan dan moeilijker afgevoerd worden naar de wijdere omgeving. Om de thermische balans van de ondergrond niet te verstoren, een sluitende energiebalans (evenwicht tussen warmte input en warmte afname) moeten hebben. Dit wordt bekeken over een periode van 5 jaar omdat er in functie van het weer jaarfluctuaties zijn in warmte- en koudevraag.

Economische aspecten

Investering en onderhoud

Er zijn twee zaken doorslaggevend in de prijs: de koelgroep op zich en hoe de warmte van de condensor wordt afgegeven.

• De koelgroep is duurder bij absorptiekoeling en trigeneratie, wegens de vervanging van de compressor door een absorptiekoelmechanisme
• De afvoer van de condensorwarmte is het goedkoopst bij een monobloc (geïntegeerde dry-cooler in het toestel), ongeveer dubbel zo duur bij een afzonderlijke dry-cooler of open koeltoren en ongeveer drie dubbel zo duur bij gesloten of hybride koeltoren, hybride condensor of een adiabaat.
• Bij de afvoer van warmte naar de grond of rivierwater zijn ook bijkomende investeringen te doen om de warmte tot in de grond (leidingen, collector, pompen, ...) of tot in het omgevingswater (leidingen, pompen, filters, ...) te krijgen.

Toestellen met waterverbruik in de condensor vragen meer onderhoud en bij investering ook een investering in een waterbehandelingskit.

Alle meerinvesteringen zijn steeds af te wegen t.o.v. het hogere rendement.

Te halen EER's

Voor koeltoestellen met de lucht, bodem of water als bron zal de EER stijgen bij:

• Lagere brontemperatuur (condensortemperatuur)
• Hogere afgiftetemperatuur (temperatuur van de afgifte in het gebouw)
• Als er adiabatisch gewerkt kan worden

Koeltoestellen met de lucht als bron hebben daarom gemiddeld de laagste EER. Binnen deze groep heeft een monobloc een lagere EER dan een dry-cooler. De EER van deze koeltoestellen zal sterk fluctueren over het jaar, gezien de sterke fluctuaties in de buitentemperatuur. Als er in de winter niet gekoeld dient te worden, zal de gemiddelde EER lager zijn. Er wordt dan namelijk gekoeld bij hoge buitentemperaturen en dan is de EER het laagst. De EER bij testcondities (hoge buitentemperaturen) zal ongeveer 3 zijn. Wanneer de condensoren van deze koeltoestellen in vermogen verhoogd worden door de integratie van adiabatische koeling, b.v. via een koeltoren of hybride koeler, zal de EER ongeveer verdubbelen richting 6.

Bij koelmachines met de bodem als bron zal de EER hoger liggen omdat de temperatuur van de bodem doorgaans lager is. Doch, ook de bodemtemperatuur kan sterk fluctueren. Van +5°C in het begin van de zomer (koelseizoen) tot +15°C aan het einde van de zomer. De spreiding kan zelfs makkelijk nog wijder zijn. Het betreft hier dus wel een jaarschommeling en geen dagschommeling. De EER zal in actieve koelmodus bij een goede installatie onder de 4 à 5 liggen. In free-chilling modus kan deze een factor 5 hoger liggen. Gezien de jaarschommelingen zal in het begin van het stookseizoen free-chilling veel vaker kunnen worden toegepast. Hoe groter het aandeel free-chilling op jaarbasis, hoe groter het gemiddeld jaarrendement zal zijn.

Ter aanvulling: Gebouwen die ingediend worden in het kader van de projectoproep Voorbeeldgebouwen (Batex) hebben ook specifieke eisen in zake koeling. De minimale “EER” voor actieve koeling dient 5 te zijn.

Bij absorptiekoeling ligt de EER doorgaans tussen de 0,5 en de 1,2.