Koeling is een veelvoorkomende vraag geworden van bouwers en projectontwikkelaars. De zomers worden warmer en droger, waardoor een grotere behoefte ontstaat aan koeling binnenshuis. Anderzijds heeft een koelinstallatie een invloed op het energieverbruik. Ook in EPB is koeling een belangrijk aandachtspunt in de wedrace richting het halen van de Bijna-Energie-Neutrale standaard. We bespreken daarom beperkt de belangrijkste aandachtspunten van passieve en actieve koeling in woningen.

Passieve versus actieve koeling

 

Om een comfortabel binnenklimaat te bekomen, is het interessant om allereerst te gaan voorkomen dat overtollige zonnewinsten zich opstapelen in de binnenruimte. Dit is mogelijk door de zonnewarmte buiten te houden met zonnewering of zonwerend glas of een vorm van beschaduwing. Ook doordachte oriëntatie en dimensionering van beglazing speelt daar een rol in. Vervolgens kunnen we passieve koeling gaan benutten en pas in laatste instantie de actieve koelsystemen toepassen.

 

Het belangrijkste verschil tussen actieve en passieve koeling is dat er voor actieve koeling een specifiek energieverbruik kan gedefinieerd worden. Terwijl passieve koeling weinig tot geen energie verbruikt.

 

Er kan op verschillende wijzen passief gekoeld worden:

 

  • Passieve (nacht)koeling via openen van ramen. De koelere nachtlucht zorgt voor een afkoeling zonder bijkomende energie te verbruiken. Daartoe moeten ramen of roosters zonder inbraakrisico geopend kunnen worden gedurende de nacht. Een schoorsteeneffect van warme lucht in de woning of een optimale doorstroming van natuurlijke lucht in het ontwerp integreren zal de afkoeling sterk bevorderen.
  • Passieve koeling via intensieve ventilatie-voorzieningen zoals een by-pass op het mechanisch ventilatiesysteem of door voorkoeling via een canadese put of aardwarmtewisselaar.
  • Passieve koeling via een bodem-waterwarmtewisselaar en geothermische warmtepomp. Het door de bodem gekoelde bronwater koelt op zijn beurt via een warmtewisselaar het medium in het afgiftesysteem, veelal het vloerverwarmingssysteem. De compressor treedt hierbij niet in werking. Er is dan ook een beperkte energievraag waardoor geen sprake is van een actieve koeling.

 

Wat verstaan we dan precies onder actieve koeling? Het betreft een systeem waarbij energie (meestal elektriciteit) wordt verbruikt om koude af te geven aan een ruimte of gebouw. Gezien de inspanningen die vandaag worden gedaan om het energieverbruik in woningen te verlagen, is een actief systeem het laatste redmiddel om oververhitting tegen te gaan. Voorkomen is beter dan genezen en net daar ligt vaak de rol van de architect.

 

Daarbij is het belangrijk dat ook een reversibele warmtepomp beschouwd wordt als een actief koelsysteem, evenals een optionele koel-kit of -batterij op de warmtepomp.

Werking reversibele warmtepomp, bron: Daikin

Koeling-kit op het elektrisch bord van de binnenunit, bron: General/Thercon, EPB-infosessie 2018

Koeling in EPB: waarop letten?

 

In de EPB-rekenmethode wordt de oververhittingsindicator berekend. Dit is een indicator van de ‘koellast’ die aangeeft hoe hoog de kans is op oververhitting. Daarnaast wordt ook de noodzaak tot actieve koeling berekend. Voor woningen wordt er op basis van deze indicator een fictieve koelinstallatie (met forfaitaire energie-efficiëntieverhouding  EERtest = 2,5) ingerekend. Hoe hoger de indicator, hoe meer forfaitaire koeling er in de berekening reeds aanwezig is en hoe minder invloed een effectieve koelinstallatie zal hebben op het E-peil. Deze methode motiveert om zo min mogelijk woningen te gaan uitrusten met een energieverslindende koelinstallatie als het ook zonder kan.

 

In het licht van het S-peil is het uiterst interessant om de zonnewinsten te beperken. In EPB kan schaduw van luifels en omgeving ingerekend worden, maar ook zonnewering, lagere zonnetoetreding van beglazing en het effect van passieve nachtkoeling (opengaande en beveiligde mogelijkheden tot het openen van ramen ’s nachts).

Aandachtspunten bij passieve koeling

 

1.      Passieve nachtventilatie (freecooling) en intensieve ventilatie

 

Er wordt meestal op één van volgende principes gewerkt:

  • Eenzijdige ventilatie aan één gevel (minst gunstige effect)
  • Dwarsventilatie richting overstaande gevels (de wind is de drijvende kracht)
  • Ventilatie op basis van het schoorsteeneffect (gevel naar dak)

 

Bij de eenzijdige ventilatie en het schoorsteeneffect, wordt geventileerd op basis van het verschil in binnen- en buitentemperatuur. Als er gebruik gemaakt wordt van dwarsventilatie, is men afhankelijk van de wind (wind is algemeen minder aanwezig in warme periodes en is moeilijk in te schatten).

Windstelsel in Belgisch klimaat (Bron: gids duurzame gebouwen, Brussels Gewest)

Indien men passieve nachtkoeling wenst te gaan toepassen, kan men deze aandachtspunten in acht nemen om het systeem te optimaliseren (niet limitatieve lijst):

  • De windrichting van de te openen roosters of ramen:
    Op de afbeelding van het windstelsel is te zien dat de wind overheerst vanuit ZZW. Ramen die openen op ZZW zullen sneller zorgen voor toegang van koelere lucht/wind in de woning. Vooral als er in de overstaande zijde van het gebouw (NNO) ook ramen geopend worden of hoger in de woning (dakramen).
  • Het inbraakrisico van de openingen:
    Als de openingen voor nachtventilatie niet inbraakveilig zijn, is de kans klein dat de bewoners er gebruik van zullen maken. In EPB wordt kiepstand als veilig aanzien, terwijl dit in de praktijk, door bewoners en politie, vaak pas als ‘veilig’ beschouwd wordt in combinatie met een rolluik. Opengaande ramen op grotere hoogte worden doorgaans wel aanzien als ‘veiliger’, maar voor een optimale passieve nachtventilatie is dit niet meteen een voordeel. Het kan dus interessant zijn een speciale voorziening te treffen die inbraakveilig kan geopend worden (vb. een lamellenrooster op lage verdieping in combinatie met opengaande ramen op hogere verdiepingen).

  • Het realiseren van een schoorsteeneffect:

    Hierbij is het optimaal om voorzieningen te plaatsen die zo laag en zo hoog mogelijk geopend kunnen worden. Zodoende kan er een schoorsteeneffect (gedreven door het drukverschil en temperatuur van de lucht) gerealiseerd worden.

  • Opslag van koelte in thermische massa:

    In lichte hout- of staalskeletwoningen is er een snellere opwarming, maar ’s nachts ook een snellere afkoeling. Bij massieve woningen is de beschikbaarheid van thermische massa (muren, vloeren e.a.) dan weer een aandachtspunt. Zo verliest de woning bij het toepassen van binnenisolatie in renovaties een deel van zijn thermische inertie om koelte in op te slaan. De manier van isoleren en binnenafwerking heeft dus een invloed op de thermische inertie van het gebouw.

  • Het automatiseren van de openingen:

    Automatisatie kan zorgen voor een optimale passieve koeling, ook als bewoners afwezig zijn. Zo zorgt bijvoorbeeld een raam, dat automatisch opent bij koelte en droog weer met sensoren en een motor, op een hogere verdieping, voor een optimaal schoorsteeneffect.

  • Mogelijke vervuiling van binnenkomende lucht:

    De kans bestaat dat geurhinder (vb. frituurdampen, geuren van industrie of uitlaatgassen) binnentreedt door het openen van de ramen. De omgeving dient met andere woorden nagegaan te worden alvorens de opengaande delen te positioneren.

  • De mogelijkheid om de koelcapaciteit van de lucht te verhogen (vb. lucht die over een wateroppervlak vocht kan opnemen alvorens de woning te koelen).

  • Geforceerde nachtventilatie via het mechanisch ventilatiesysteem (verhoogd debiet ’s nachts via de volledige by-pass van de warmteterugwinning).

2.      Passieve koeling via een bodem-waterwarmtewisselaar en geothermische warmtepomp

 

Bij passieve koeling wordt de compressor overbrugt, een circulatiepomp zorgt voor de circulatie van koel water in de vloer. Daardoor koelt de massa van de vloer af en wordt de warmte afgevoerd. De door het medium opgenomen warmte wordt opnieuw afgegeven aan de bodem. De in de bodem afgegeven warmte gaat niet verloren en blijft beschikbaar, ook tijdens herfst en wintermaanden. Waardoor de warmtepomp bovendien een beter rendement haalt tijdens het verwarmingsseizoen.

 

  • Het rendement en de koelcapaciteit is afhankelijk van het gebouw en de regeling.
  • Een beperkte energieverbruik om de circulatiepomp te laten draaien.
  • Passieve koeling moet steeds vervat zitten in de ontwerpfase, zodat dit systeem goed kan werken (is de bodem en inplanting van de woning geschikt, afgiftesysteem er op aangepast, voldoende vermogen, enz.).
  • Slechts een beperkt aantal bouwheren kiezen vandaag voor vloerverwarming op de verdieping. Wanneer ook op hogere verdiepingen vloerverwarming wordt voorzien, kan men ook daar optimaal gebruik maken van passieve koeling.
  • Dit systeem heeft ook een prijskaartje, er zal een externe warmtewisselaar, mengkraan en pomp nodig zijn om koelte te kunnen afgeven.

Kamertemperatuur 22°C op 24 juli 2019 bij een buitentemperatuur van 34°C (woning op passieve koeling met geothermie)

Aandachtspunten bij actieve koeling

 

De eerste stap is in ontwerpfase elke vorm van actieve koeling te vermijden. Dit kan door de passieve systemen zoals hierboven vermeld. Wanneer echter blijkt dat er tijdens gebruiksfase of op vraag van de klant toch een actieve koeling noodzakelijk is, dan zijn volgende aandachtspunten interessant om mee te nemen bij de keuze (niet limitatieve lijst):

 

  • Actieve koeling heeft een invloed op het E-peil van de woning:
    Gemiddeld is de impact voor nieuwbouw rond de 5-10 E-punten. Wanneer de oververhittingsindicator echter al hoog uitvalt (richting 6500 Kh), dan is de impact minder groot op het E-peil.
    Wees attent: ook wachtleidingen (zelfs wanneer het toestel nog niet is geïnstalleerd) voor een L/L warmtepomp worden beschouwd als actieve koeling in het EPB-verhaal.
    De invloed bij nieuwbouw is in EPB groter dan bij renovatie, maar mag in deze laatste niet vergeten worden.
  • Een warmtepomp met actieve koeling kan ertoe leiden dat er geen premie kan aangevraagd worden, dus dit moet op voorhand zeker bekeken worden. https://www.fluvius.be/nl/thema/premies/premie-warmtepomp

  • Bij gebruik van een (lucht/water of bodem/water) warmtepomp kan de werking simpelweg omgekeerd worden:

    De woning wordt de energiebron en de compressor haalt nu actief warmte uit de woning om deze te gaan afgeven aan de bodem of lucht. Het voordeel t.o.v. een airconditioningsysteem is dat de massa’s gekoeld worden en niet rechtstreeks de lucht, waardoor dit systeem tocht vermijdt, die door veel mensen als onaangenaam of hinderlijk wordt ervaren. Bovendien wordt er minder energie verbruikt.

  • Bij een lucht/lucht warmtepomp of “airco” is actief koelen standaard inbegrepen:

    De lucht/lucht warmtepomp kan zowel verwarmen als koelen en dit kan zeer eenvoudig omgewisseld worden. Bij deze systemen zien we een hoger energieverbruik als bij de andere warmtepompen met actieve koeling. Bovendien liggen de rendementen lager dan bij andere types warmtepompen.

    Bij de keuze van L/L warmtepompen moet zeker op het volgende gelet worden:

    • De binnenunit heeft een condensafvoer nodig als deze voor koeling wordt gebruikt. Bij multi-split systemen kan dit een condensafvoer per kamer betekenen.

    • De buitenunit heeft geluidsproductie, waardoor er aandacht moet zijn voor de plaatsing. Vooral in stedelijke omgeving en rijwoningen is de positionering een aandachtspunt.

    • De lucht wordt gekoeld, er is dus kans op tocht.

  • Koelen op de ventilatielucht:

    Een batterij op de ventilatiekanalen of -unit kan zorgen voor actieve koeling van de ingeblazen lucht. Dit systeem wordt in woningen sterk afgeraden omwille van volgende aandachtspunten:

    • De luchtsnelheid moet voldoende laag zijn om tocht te vermijden

    • De plaats van inblazen in de ruimte is belangrijk

    • De temperatuur in de kanalen mag niet te laag liggen om condensatie (en dus vervuiling van de kanalen te vermijden)

  • Bij alle vormen van koeling wordt aangeraden om niet te diep te koelen:

    Als het buiten 32°C is, hoeft de binnentemperatuur geen 20°C te zijn, er wordt dan ook aangeraden om enkel “topkoeling” te realiseren. Bij topkoeling worden de temperatuurtoppen of -pieken afgevlakt. Dit bespaart energie en voorkomt nadelen als condensatie.

  • Het energielabel van het toestel vertelt je alvast wat je mag verwachten, maar let op met vergelijken:

    Een warmtepomp die zowel koelt als verwarmt zal ongeveer op jaarbasis een 15% meer verbruiken dan een warmtepomp die enkel verwarmt. Voor de koelingsmodus bestaat er voor passieve koeling en L/L warmtepompen geen officieel label, maar voor de laatste wordt de seizoensgebonden energie-efficiëntie weergegeven door de SEER. Hoe hoger deze waarde hoe energiezuiniger de warmtepomp. Op het label staat vermeld hoeveel kWh-verbruik men mag verwachten voor het gebruik van een warmtepomp die zowel kan koelen als verwarmen.

To cool or not to cool?

 

We besluiten dat er in een ontwerp een stappenplan kan gebruikt worden om (af)koeling in het gebouw te integreren:

  • Stap 1: voorkomen van te hoge zonnewinsten en oververhitting via zonwering, zonwerend glas, beschaduwing en andere
  • Stap 2: zoveel mogelijk gebruik maken van passieve koelsystemen, in de mate van het mogelijke; automatisch gestuurd (vb. automatische by-pass in ventilatiesysteem D, automatisch openen van dakvensters, enz.)
  • Stap 3: alleen indien absoluut noodzakelijk het plaatsen van een duurzaam en energiezuinig koelsysteem (bij voorkeur een warmtepomp).

 

Tot slot: het is niet altijd eenvoudig als architect om de klant hierin te adviseren, maar de slogan blijft: 'voorkomen is beter dan genezen'.

Bronnen

terug naar overzicht