Door de klimaatverandering neemt het aantal warme zomerdagen gestaag toe. Kantoren en flats warmen op. Nachten brengen nauwelijks verkoeling. Steeds meer mensen willen daarom thuis een airconditioner. Dat gaat gepaard met een hoger energieverbruik. Een mogelijk gunstig alternatief is het gebruik van het reeds geïnstalleerde verwarmingssysteem. Als je de werking van een warmtepomp omdraait, kan effectief worden gebruikt voor koeling. Dat blijkt uit een analyse van het Fraunhofer-instituut voor bouwfysica IBP.
Volgens het Internationaal Energieagentschap (IEA) werd in 2016 ongeveer 2000 terawattuur verbruikt voor de koeling van huizen en kantoren. Dit wordt geschat op ongeveer tien procent van het totale elektriciteitsverbruik in de wereld. De verwachting is dat tegen 2050 dat verbruik verdrievoudigt. Maar hoe kan de verwachte aanzienlijke toename van nieuwe airco’s worden vermeden? Onderzoekers van Fraunhofer IBP hebben dit probleem aangepakt.
“Als je de werking van een bestaande warmtepomp omkeert, dan kan hetzelfde systeem dat al is geïnstalleerd voor verwarming, worden gebruikt voor koeling”, zegt Sabine Giglmeier, een wetenschapper bij Fraunhofer IBP. Dit voorkomt de aankoop van extra airco’s. Zo kan er veel energie worden bespaard.
Analyse
Om na te gaan in hoeverre oververhitting in de zomer met deze technologie kan worden vermeden, hebben de ingenieur en haar team een potentieelanalyse uitgevoerd met twee verwarmingssystemen: Zij onderzochten of radiatoren en vloerverwarming gebruikt kunnen worden als airconditioningunits die nu vaak in bestaande gebouwen worden gebruikt. Bij deze toestellen wordt de afvalwarmte afgevoerd via een slang door het raam of via een gat in de muur. “Dergelijke airconditioners verbruiken niet alleen veel elektriciteit, ze maken ook veel lawaai en veroorzaken tocht. Als ze niet goed worden onderhouden, kunnen er ook nog eens hygiënische problemen ontstaan,” aldus de onderzoeker.
Simulatiesoftware
De onderzoeker en haar team voerden eerst eerste tests uit om na te gaan of warmtepompen in combinatie met radiatoren of vloerverwarming geschikt zijn voor koeling. Zij bouwden een testopstelling in een laboratorium en ze gebruikten simulatiesofware. Volgens de onderzoekers hebben zowel radiatoren als vloerverwarming het potentieel om de binnenluchttemperatuur in de zomer in kantoren met een standaardoppervlakte van 16 m2, met ramen tot 3 m2 en de aanwezigheid van twee werknemers aanzienlijk te verlagen en een aangenaam verkoelend effect te creëren zonder ongewenste condensatie op koude oppervlakken te veroorzaken.
Dauwpunt
Het is namelijk noodzakelijk de aanvoertemperatuur van het systeem te regelen op basis van het dauwpunt van de lucht in de ruimte. Zo wordt structurele schade door condensatie te voorkomen. “De dauwpunttemperatuur is een kritische dimensie waarmee wij rekening moeten houden in onze berekeningen. Dit komt doordat vocht aan het oppervlak condenseert wanneer het oppervlak kouder is dan de dauwpunttemperatuur van de lucht. Als de dauwpunttemperatuur 13 graden Celsius is, laten we geen water door het verwarmingssysteem lopen dat kouder is. Want het water uit de lucht condenseert op de radiator en op de toevoerleidingen en er kan zich vocht vormen”.
Een ander belangrijk criterium voor de berekeningen is het aantal uren overtemperatuur. Deze maatstaf geeft het aantal uren aan en graden Kelvin aan boven de limiettemperatuur van de ruimte. Die limiettemperatuur bedraagt 26 graden Celsius in een jaar. In woongebouwen zijn maximaal 1200 overtemperatuur-graaduren toegestaan. In kantoren slechts 500 per jaar. Uit de berekeningen van de onderzoekers bleek dat het aantal oververhittingsuren met meer dan 40 procent kon worden verminderd met een radiator van 70 cm bij 1 meter. Met radiatoren die twee keer zo groot zijn, kan een reductie van 65 procent worden bereikt in vergelijking met een ongekoelde kamer.
Koelcapaciteit
“Al met al hebben we kunnen aantonen dat de via radiatoren geleverde koelcapaciteit voldoende is bij een matig aandeel raamoppervlak. Bij een groot aandeel raamoppervlak is daarentegen een groter koeloppervlak nodig om een comfortabel binnenklimaat te handhaven. Deze ruimte kan worden voorzien van vloerverwarming, waarmee een aanzienlijk hoger koeleffect wordt bereikt, zoals uit onze tests is gebleken,” vat Giglmeier samen.
Wat nog moet worden getest is de mate waarin het totale systeem van invloed is op het comfort van de gebruiker. Worden bijvoorbeeld vloeren te koud. Of zijn temperatuursveranderingen van invloed op vloerbedekkingen en andere materialen in de ruimte.
Ook interessant: Toolbox vindt duurzame alternatieven voor verwarmen en koelen gebouwen
