ENE07_top

Dossier | Een passieve koelstrategie toepassen

Een passieve koelstrategie toepassen

© Bethany Legg / Unsplash.com

Kiezen voor een passieve koelstrategie als alternatief voor een actief koelsysteem (klimaatregeling) maakt het mogelijk een oplossing te bieden voor het probleem van oververhitting in goed geïsoleerde gebouwen, terwijl ook het energieverbruik sterk wordt verminderd en het gebruik van verontreinigende koelmiddelen wordt vermeden. Het principe is gebaseerd op het gebruik van bronnen van "gratis koeling" zoals de bodem en de lucht.

In functie van het type van project en de normen en reglementeringen die erop van toepassing zijn, kunnen 3 niveaus van doelstellingen worden beoogd door de ontwerper van een passief koelsysteem, gaande van het naleven van de regelgeving en een minimaal comfort tot een duurzaam ambitieus voorbeeldproject.

Er worden drie types van passieve koelsystemen (of voorzieningen) voorgesteld:

  • free-cooling , dat een beroep doet op een intensieve ventilatie (free-cooling overdag en ventilatie 's nachts); het kan gaan om natuurlijke, mechanische of hybride ventilatie;
  • de aardwarmtewisselaar , samengesteld uit een ondergrondse buis waardoor de lucht die in het gebouw wordt aangevoerd wordt gekoeld;
  • de adiabatische koeling , die erin bestaat de lucht te koelen door er water in te laten verdampen.

Van deze drie systemen moet de voorkeur worden gegeven aan free-cooling.

De ontwerpmethodologie van een passief koelsysteem bevat verschillende stappen:

  • de koelbehoeften verminderen (interne zonnewinsten beperken en de thermische inertie verbeteren);
  • het deel van de behoeften die kunnen worden gedekt door een passief koelsysteem evalueren;
  • indien dit systeem niet alle koelbehoeften kan dekken, een bijkomend systeem identificeren : passief systeem (aardwarmtewisselaar, adiabatische koeling) of hernieuwbaar systeem.

Uitdagingen

Actieve koeling van gebouwen vertegenwoordigt zowat 10 % van het totale elektriciteitsverbruik in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest en is oorzaak van het gebruik van vervuilende koelvloeistoffen. Het fenomeen riskeert trouwens nog uit te breiden, want nieuwe of intens gerenoveerde gebouwen zijn zeer goed geïsoleerd en dus ook gevoeliger voor het risico tot oververhitting, net als commerciële gebouwen, kantoren of ateliers. In plaats van te opteren voor een actieve koeling, van het type airco, gaat passieve koeling de koude beschikbaar in de lucht en op de grond nuttig gebruiken én het is gratis! De enige verbruikskostprijs is slechts de energie vereist voor het vervoer dan deze gratis koude (ventilator en/of pompen).

De basisconcepten bij de realisatie van passieve koeling

Koelbehoeften

Nieuwe gebouwen of zwaar renoveerde gebouwen worden heden ten dage steeds beter geïsoleerd. Deze gebouwen worden hierdoor gevoeliger voor oververhitting. Een gelijkaardig probleem kan worden gevonden in gebouwen met een sterke interne belasting (warmte van personen, apparaten en verlichting), zoals een handelspand, kantoor of een werkplaats.

Vaak wordt als antwoord op het oververhittingsprobleem gegrepen naar actieve koeling (airconditioning, ...). De actieve productie van koeling vraagt evenwel zeer veel energie (bijna 10% van alle elektriciteitsverbruik in gebouwen in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest gaat naar koeling). Daarnaast, heeft actieve koeling ook het nadeel dat er milieubelastende koelvloeistoffen gebruikt worden.

Er bestaat evenwel een alternatief onder de naam passieve koeling . Koeling die minder energie verbruikt door gebruik te maken van natuurlijke bronnen: niet de klassieke zon, windkracht, water of biomassa, maar de vaak vergeten lucht die ons omringt en de bodem, welke ook natuurlijke warmte-en koudebronnen zijn.

Passieve koeling komt erop neer dat deze ‘gratis' koude uit de lucht en grond gevaloriseerd wordt. De enige verbruikskosten die men mogelijks heeft, zijn de energiekosten om de gratis koude te transporteren (ventilator en/of pompen).

Verder, is passieve koeling in het bijzonder aangewezen in een passief gebouw omdat er voor passiefgebouwen een maximum koelbehoefte geldt (en omdat het passief koelconcept aansluit bij het algemeen passief-concept).

In de onderstaande figuur is te zien dat de toename van de koudebehoefte voornamelijk tot uiting komt in een verlenging van het koelseizoen, in plaats van een toename van het vereiste vermogen. Dat betekent dat de extra koelbehoefte zich voordoet terwijl de buitenlucht een voldoende lage temperatuur heeft. Buitenlucht met een voldoende lage temperatuur kan aan de koelbehoefte voldoen zonder gebruik te maken van traditionele klimaatregeling. Dit omstandigheden zijn ideale om aan passieve koeling te doen.

Passieve koeling is dus bijzonder goed voor passiefgebouwen, die gekenmerkt worden door een maximale koelbehoefte, en omdat het concept passieve koeling past in het algemene concept van passiefbouw.”

Verloop van de warmte- en koudevraag in functie van de buitentemperatuur voor 2 verschillende isolatieniveaus

Indien er toch actieve koeling nodig blijkt te zijn , is het aangewezen deze te beperken (door de lasten te beperken en waar mogelijk te combineren met passieve koeling), ze beredeneerd te installeren (enkel waar nodig) en de koude zo efficiënt mogelijk, en bij voorkeur hernieuwbaar , op te wekken en zo vaak mogelijk in free-chilling modus te werken

Voor meer informatie, zie dossier De beste productiewijzen voor hernieuwbare koeling kiezen

Aanpak

De koelbehoeften beperken door vermindering van de interne winsten en zonnewinsten

Raadpleeg dossier Warmtelasten beperken

Thermische inertie optimaliseren;

Raadpleeg dossier Een hoge thermische energie verzekeren

Op basis van de methodologie voor het ontwerp van een koelsysteem, eerst de integratie van free cooling simuleren;

Dan de integratie simuleren van andere technieken voor passieve koeling of hernieuwbare technieken.

Raadpleeg dossier De beste productiewijzen voor hernieuwbare koeling kiezen.

bijgewerkt op 01/03/2017

Code n° : G_ENE07 - Thema's : Energie - Andere thema's : Thermische inertie - Gerelateerde project components : Houtenskelet | Zonnefilters | Hernieuwbare energie | Free-cooling | Koeling | Ventilatie