Watergedragen
koelsystemen
white paper
Risico op oververhitting
Europese landen hebben te maken met een
toenemend risico op oververhitting van woningen,
woongebouwen en utiliteitsgebouwen. De
belangrijkste oorzaken zijn klimaatverandering
(opwarming), verduurzaming (energiebesparing
door thermische isolatie en hogere luchtdichtheid),
verstedelijking en toenemende interne warmtelast
(van apparaten, installaties en personen). Er zal vaker
en extremere hitte optreden.
Door de oplopende buiten- en binnentemperaturen
stijgt het risico op hittestress. Hitte heeft nadelige
invloed op de gezondheid, het welbevinden en de
prestaties van mensen (en dieren). Een koel gebouw
daarentegen heeft veel voordelen. Een gekoeld
binnenklimaat zorgt voor een betere concentratie,
een hogere productiviteit en een lager ziekteverzuim.
Koeling draagt zelfs bij aan een lager sterftecijfer,
wat juist van belang is nu de bevolking vergrijst.
Ook verhoogt koeling het woon- en werkplezier,
comfort en algemeen welzijn van de gebruikers van
het gebouw. Daarnaast draagt koeling bij aan een
betere hygiëne doordat het de kans op ongedierte en
schimmels verkleint.
De nadelen van hittestress en de voordelen van
koeling zorgen voor een stijgende aandacht voor
het binnenklimaat en een groeiende vraag naar
koudelevering of koeling. Echter, in de huidige
energietransitie ligt veel nadruk op het verbeteren
van de energieprestaties en het verduurzamen van de
gas-gedomineerde warmtevoorziening. Denk aan de
isolatie van de gebouwschil, energiezuinige installaties
en toepassing van duurzame energie.
Er wordt (nog) weinig rekening gehouden met
de toenemende koudevraag en het daarmee
samenhangende energieverbruik. Daarom is het
van belang de mogelijkheden voor een (duurzame
invulling van) de koudevraag in kaart te brengen.
Toekomstgericht koelen voor woningbouw en utiliteit
Dit white paper beschrijft de voordelen en kenmerken van watergedragen koelsystemen. Het leidingwerk
van deze systemen is tussen koudebron en koude-afgifte gevuld met water in vloeibare vorm. Systemen
waarvan deze leidingen een koudemiddel (vloeibaar of gasvormig) bevatten, vallen buiten deze scope.
2
White paper Watergedragen koelsystemen
Passieve koeling
Passief koelen kan op verschillende manieren. Te
beginnen met het voorkomen van intrede van
warmte (bijv. met behulp van zonwering) of het
verdrijven van warmte (bijv. door middel van
nachtventilatie of mediterraan koelen). Daarnaast
is passief koelen mogelijk met bodem/water
warmtepompen. Daarbij wordt de lage temperatuur
van de aardbodem (bodem/water-warmtepomp) of
van het grondwater (water/water-warmtepomp) via
leidingen van de vloerverwarming of lage
temperatuur (LT) convectoren rondgepompt om
het gebouw af te koelen. Via de warmtewisselaar
wordt warmte aan (het verwarmingswater van) het
gebouw onttrokken en opgeslagen in de bodem of
het grondwater. Bij passief koelen werkt alleen de
circulatiepomp en blijft de compressor uit.
Actieve koeling
Bij actief koelen is de warmtepomp volledig in
bedrijf, maar wordt de werking omgekeerd ten
opzichte van het verwarmingsproces om het
gebouw te koelen. Actief koelen kan met twee
soorten warmtepompen:
- een lucht/lucht-warmtepomp
- een lucht/water-warmtepomp.
Een lucht/lucht-warmtepomp is een split-unit of
airco. De binnenunit onttrekt warmte en voert
die met behulp van een koudemiddel af naar de
buitenunit. Een airconditioning met meerdere
binnenunits (multi-split) heeft per binnendeel
een individueel leidingcircuit. Voor het koelen van
complete gebouwen kan men kiezen voor een VRF
(Variable Refrigerant Flow) systeem, bestaande
uit een of meerdere buitenunits en meerdere
binnenunits die op één leidingcircuit
zijn aangesloten. Met één VRF-systeem kun je dus
meerdere ruimten verwarmen en/of koelen.
Een lucht/water-warmtepomp koelt het
water en pompt dit door de leidingen van de
vloerverwarming of LT-radiatoren zodat er warmte
aan de binnenlucht wordt onttrokken. Die warmte
wordt via de buitenunit aan de buitenlucht
afgegeven. Om die binnenwarmte af te voeren
naar een vaak warmere buitenlucht moet de
warmtepomp over een compressor beschikken.
Bij actief koelen is zowel de circulatiepomp als de
compressor actief en verbruik je meer stroom dan
bij passief koelen met een warmtepomp.
Koeloplossingen
Om een gebouw te koelen, zijn uiteenlopende
maatregelen mogelijk. Daarbij wordt onderscheid
gemaakt tussen passieve en actieve koeling.
Passieve of natuurlijke koeling is duurzamer dan
actieve koeling met name doordat het weinig of
geen energieverbruik vergt. Toch is actieve koeling
soms onvermijdelijk.
3
White paper Watergedragen koelsystemen
Koudemiddelen
Bij actieve koeling door middel van airconditioning
worden koudemiddelen ingezet om warmte in een
koelinstallatie of warmtepomp te transporteren.
Dit kunnen synthetische (chemische) of
natuurlijke koudemiddelen zijn. Synthetische
koudemiddelen zijn industrieel vervaardigd en
worden onderscheiden in gechloreerde fluor(kool)
waterstoffen of (H)CFK’s en fluorkoolwaterstoffen
of HFK’s. Natuurlijke koudemiddelen komen
in de natuur voor en worden onderscheiden
in water, koolstofdioxide (CO2), ammoniak en
koolwaterstoffen, zoals ethaan, propaan, propeen en
(iso)butaan.
Synthetische koudemiddelen zijn schadelijk
voor het milieu en kunnen ontsnappen uit een
installatie. (H)CFK’s brengen schade toe aan de
ozonlaag en HFK’s vergroten het broeikaseffect.
Ter bescherming van het milieu is de toepassing
van synthetische koudemiddelen onderworpen aan
Europese regelgeving. Voor ozonlaagafbrekende
stoffen of (H)CFK’s is dat de Verordening
ozonlaagafbrekende stoffen (EG nr. 1005/2009) en
voor gefluoreerde broeikasgassen of HFK’s is dat de
F-gassenverordening (EU) nr. 517/2014.
Natuurlijke koudemiddelen tasten de ozonlaag
niet aan en hebben een zeer laag of geen
aardopwarmend vermogen (GWP of Global
Warming Potential). Wel kunnen ze bij lekkage
een risico vormen voor hun directe omgeving.
Daarom is er voor deze koudemiddelen regelgeving
vastgelegd in het Activiteitenbesluit. Die verplicht
onder andere eigenaren van koelinstallaties jaarlijks
een preventieve keuring te laten uitvoeren.
Europa wil het gebruik van milieubelastende
koeltechniek terugdringen. Bijvullen met (H)CFK’s,
zoals R22 is sinds 2015 al verboden. De toepassing
van de HFK’s wordt in de F-gassenverordening tot
2030 uitgefaseerd. Zo komt er een gebruiksverbod
voor zwaardere HFK’s met een te hoog GWP en
worden de handel en productie van F-gassen
sterk gereduceerd. Het gebruik van natuurlijke
koudemiddelen wordt uit milieukundig en
economisch oogpunt steeds meer aantrekkelijk. Dat
komt mede doordat het toepassen van synthetische
koudemiddelen negatief doorwerkt op BREEAM-
scores.
Watergedragen koelsystemen
Watergedragen koeling is een van de meest
duurzame en meest efficiënte alternatieven voor
koelsystemen met F-gassen. Water is natuurlijk en
een watergedragen systeem verbruikt veel minder
energie. Dat komt mede doordat water een hoge
soortelijke warmte heeft en per volume-eenheid
veel energie kan opslaan. Ook is water veilig en
beheersbaar.
Een ander voordeel is dat een installateur voor het
aanleggen en onderhouden van zo’n watergedragen
koelsysteem, in tegenstelling tot bij systemen die
werken op basis van synthetische en natuurlijke
koudemiddelen, niet gecertificeerd hoeft te zijn. Ook
is aanpassen van het systeem door de decentrale
werking eenvoudig. De installateur kan het systeem
makkelijk met aansluitingen uitbreiden of inkrimpen,
zowel tijdens als na het bouwtraject. Dat is bij een
DX-systeem veel ingrijpender en gecompliceerder.
Verder heeft een watergedragen koelsysteem, mits
goed ontgast, een veel langere levensduur.
Watergedragen koelsystemen zijn toekomstgerichte
oplossingen om de uitdaging van oververhitting aan
te gaan. Elk systeem bevat een leidingennetwerk
(distributie) en afgiftesysteem.
Een watergedragen koelsysteem kan zowel
door middel van passieve als actieve koeling
functioneren.
4
White paper Watergedragen koelsystemen
Koelsysteem kiezen
Om een koelinstallatie te ontwerpen, heb je een
indicatie nodig van de koelcapaciteit die nodig is om
een optimaal binnenklimaat, met een aangename
temperatuur in de zomer, te garanderen. Op basis
van een gebouwsimulatie kun je op vertrek- en
gebouwniveau de koelbehoefte of
hoeveelheid koelvermogen bepalen om die
comfortabel te houden. Zo’n simulatie houdt
rekening met interne warmtewinsten (apparatuur,
personen) en geveloriëntatie (oost-zuid-west zon-
instraling). De totale koellasten bepalen mede de
keuze van het koelsysteem.
Vloer- en plafondkoeling
Bij het koelen van ruimten zijn verschillende
afgiftesystemen te onderscheiden: vloerkoeling (en
wandkoeling) of plafondkoeling. Beide systemen
pompen, bijvoorbeeld via een warmtepomp, koud
water door leidingen om omgevingswarmte af
te voeren. Ze werken stil en zijn energiezuinig
en onderhoudsarm. Vaak worden deze systemen
gecombineerd met een omkeerbare warmtepomp,
die ook warm water kan rondpompen om
ruimten te verwarmen. Daarnaast kunnen ook
ventilatorconvectoren en luchtbehandelingskasten
voor watergedragen koeling zorgen.
Vloerkoeling (en wandkoeling) met een
warmtepomp kan de binnentemperatuur enkele
graden verlagen, maar door het lagere vermogen
werkt vloerkoeling minder snel en krachtig dan
plafondkoeling. Plafondkoeling gaat gepaard met
iets meer convectie, maar is meer geschikt om een
specifieke temperatuur te bereiken. Als er geen
bepaald koelsysteem is voorgeschreven, wordt
meestal gekozen voor vloerkoeling.
Plafondkoeling is vanwege de hogere
investeringskosten meer voorbehouden aan utiliteit.
Woningen en woongebouwen maken door de
opmars van warmtepompen vrijwel altijd gebruik
van vloerkoeling. Dat kan met een lucht/water-
warmtepomp (actieve koeling) of met een bodem/
water-warmtepomp of water/water-warmtepomp
(passieve koeling). De passieve systemen zijn
goedkoper in aanschaf, maar hebben minder
koelcapaciteit en zijn minder nauwkeurig in te
stellen.
Op basis van het gekozen systeem kan de
installateur de benodigde systeemcomponenten
kiezen. Over het algemeen is vloerkoeling, met name
de passieve systemen, eenvoudiger en kleiner van
opzet.
5
White paper Watergedragen koelsystemen
Condens- en gasvorming
Watergedragen koelsystemen werken anders dan
verwarmingsinstallaties. Daarom kunnen er speciale
maatregelen nodig zijn om condensvorming en
gasvorming te voorkomen.
Door koeling kan er condensvorming op de koude
leidingen optreden. Daardoor neemt de isolatie af
en kan er nog meer vocht neerslaan. Doorgaans
is een watertemperatuur van 16 ºC (dauwpunt)
voldoende om condensatie op de leidingen van
vloerverwarming te voorkomen. Het dauwpunt is
mede afhankelijk van de relatieve luchtvochtigheid
(RV) bij een gegeven temperatuur. Wordt bij een
bepaalde temperatuur de RV
lager, dan komt ook het dauwpunt lager te liggen.
Maar bij extreme hitte en/of hoge luchtvochtigheid
kan het dauwpunt ook hoger liggen. Het dampdicht
isoleren van de (aanvoer)leidingen kan condensatie
(en corrosie) voorkomen. Er is minder warmteverlies
(condensatie kost warmte) en het koelsysteem hoef
minder hard te werken.
Lagetemperatuursystemen zijn kwetsbaar voor
lucht, dat op den duur corrosie en biofilm kan
veroorzaken. Hierdoor werken de systemen niet
meer optimaal. Conventionele luchtafscheiders
werken minder goed bij lage temperaturen. Voor
een effectieve luchtafscheiding is het nodig een
vacuüm-ontgasser toe te passen.
6
White paper Watergedragen koelsystemen
Ondersteuning en advies
Aalberts hydronic flow control (Flamco en Comap)
ondersteunt en adviseert installateurs bij het ontwerpen
van een koelinstallatie. Daarnaast biedt Aalberts HFC
een ruim assortiment producten om de distributie
en afgifte van koude in woningen, woongebouwen
en utiliteitsgebouwen te installeren en onderhouden.
Denk aan pompgroepen, vloerkoelsystemen, leidingen,
verdelers, regelsystemen, inregelafsluiters, expansievaten,
veiligheidsventielen, lucht- en vuilafscheiders en vacuum-
ontgassers.
whp_Watergedragen_koelsystemen_nld_2023-10
België
Alsembergsesteenweg 454
1653 Dworp
+32 (0)2 371 01 61
be.info@aalberts-hfc.com
flamco.aalberts-hfc.com/be-nl
Nederland
Postbus 30110 / 1303 AC Almere
Fort Blauwkapel 1 / 1358 AD Almere
+31 (0)36 526 2300
support@aalberts-hfc.com
flamco.aalberts-hfc.com/nl
