Samenvatting
Dauwpuntkoeling is een koeltechniek die weinig stroom verbruikt en vriendelijk is voor het milieu. Deze koeltechniek maakt gebruik van de verdamping van water om de lucht te koelen.
- Type maatregel | Installatie
- Oplossing voor | Koelinstallatie
- Koelcategorie | Wegkoelen
- Voordelen | Minder temperatuursverschil tussen binnen/buiten
Efficiënt
Meer koelvermogen bij hoge temperatuur - Nadelen | Alleen topkoeling
Verhoogt luchtvochtigheid binnen (bij directe dauwpuntkoeling ) - Kosten | Direct goedkoper dan indirect
- Energie-efficiëntie | 10-20
- Technology Readiness Level | 7 - demonstratie van het systeem in de vorm van een prototype in een gebruiksomgeving
Wat is het?
Dauwpuntkoeling is een koeltechniek die weinig stroom verbruikt en vriendelijk is voor het milieu. Deze koeltechniek maakt gebruik van water om de lucht te koelen. De werking van dauwpuntkoeling is te vergelijken met de manier die mensen gebruiken om de lichaamstemperatuur te regelen: door te zweten verdampt lichaamsvocht in de omgevingslucht en koelt het lichaam. Een dauwpuntkoeler, of verdampingskoeler, werkt op een soortgelijke manier. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen directe en indirecte verdampingskoeling.
Directe verdampingskoeling
Een ventilator zuigt verse buitenlucht op en blaast die door een – met water doordrenkt – medium. Hierdoor wordt de lucht gekoeld en tegelijkertijd bevochtigd. De koele, vochtige lucht wordt vervolgens de ruimte in geblazen.
Indirecte verdampingskoeling
Het systeem zuigt twee luchtstromen aan. Eén luchtstroom (secundair) wordt op dezelfde manier gekoeld als bij directe verdampingskoeling. Deze gekoelde secundaire luchtstroom koelt de primaire luchtstroom via een warmtewisselaar, waarna de secundaire luchtstroom weer naar buiten wordt afgevoerd. De koele primaire luchtstroom wordt vervolgens door een ventilator verspreid door de ruimte. Doordat er twee aparte luchtstromen zijn, wordt de toegevoerde lucht alleen gekoeld en niet bevochtigd. De mate van koeling is afhankelijk van het vochtgehalte van de buitenlucht. Hoe lager de luchtvochtigheid, hoe lager het dauwpunt en hoe groter het koelvermogen en rendement. De werking van een dauwpuntkoeler staat schematisch weergegeven in Figuur 1.
Figuur 1 Schematische weergave van dauwpuntkoeling (bron: www.airco-kenniscentrum.nl)
Als de inkomende buitenlucht eerst gedroogd wordt voordat deze wordt gekoeld, kan dieper en ook bij een vochtige buitenlucht worden gekoeld. Vooraf drogen verhoogt dus de effectiviteit en gebruiksmogelijkheden van de koeler. Deze methode wordt 'Dry to Cool' (D2C) genoemd. Een extra voordeel van deze toepassing is dat hiermee altijd een vaste en stabiele eindtemperatuur kan worden behaald.
Waar is het geschikt?
Vanwege een toenemende luchtvochtigheid is directe verdampingskoeling alleen geschikt voor ruimtes waar de luchtvochtigheid niet belangrijk is, bijvoorbeeld in productieruimtes. Indirecte verdampingskoeling is daarentegen beter geschikt voor ruimtes waar de luchtvochtigheid constant moet blijven. Het kan daarom vooral worden gebruikt in ruimtes waarin personen werken of recreëren.
Dauwpuntkoeling is afhankelijk van zowel de buitentemperatuur als het vochtgehalte. Deze techniek kan in woningen worden toegepast in combinatie met een WTW-installatie. Zowel koelers als bevochtigers kunnen ook toegevoegd worden aan al bestaande WTW luchtkanalen in woningen. Deze vorm van koeling kan ook in nieuwbouw worden gebruikt in combinatie met gebalanceerde ventilatie. Het toevoegen van het D2C ('dry to cool')-systeem kan vervolgens zorgen voor een hoger koelvermogen en een stabiele binnentemperatuur.
Dauwpuntkoelers die op de markt beschikbaar zijn voor utiliteit hebben ventilatiecapaciteiten van ongeveer 1.000 tot 14.500 m3/h (m3/h is de luchtverplaatsing in kubieke meter binnen een bepaalde tijd). Ze worden vooral gebruikt in sporthallen of grote kantoorruimten. Dauwpuntkoelers voor woningen hebben lagere ventilatiecapaciteiten (tot 800 m3/h) en een koelvermogen van 1 tot 2 kW.
Het kan als zelfstandige koeler worden gebruikt bij nieuwe gebouwen en in sommige gevallen – afhankelijk van de beschikbare installatieruimte en de diameters van de ventilatiekanalen – ter vervanging van koelers in bestaande gebouwen. Voor een bepaald koelvermogen is namelijk veel lucht nodig en daarmee ook grotere luchtkanalen. Verder kan het systeem worden gebruikt als vóórkoeler in een bestaand luchtbehandelingssysteem om energie te besparen en de koelcapaciteit te vergroten.
Hoe duurzaam is het?
Indirecte verdampingskoeling verbruikt aanzienlijk minder energie (tot wel 70-80%) dan een gebruikelijke airconditioner. Verdampingskoelingsinstallaties scoren gemiddeld een COP-waarde ('Coefficient of Performance') tussen 10 en 20. Airconditioners en warmtepompen scoren gemiddeld een waarde van 3 of 4.
Het vooraf drogen ('Dry to Cool') verhoogt de effectiviteit van het koelen en heeft een COP-waarde tussen 12 en 20. De energie die nodig is, wordt alleen gebruikt voor het aandrijven van de ventilator en de waterpomp. Vanwege de weinige bewegende delen zijn de kosten voor onderhoud en gebruik laag. Daarnaast werkt de installatie met water als koudemiddel en dus niet met andere middelen die het milieu belasten.
Gebruik
Een verdampingskoeler koelt verse lucht van buiten. De koelcapaciteit is afhankelijk van de buitenomstandigheden. Hierdoor is een dauwpuntkoeler beter geschikt voor zogenaamde topkoeling en minder geschikt om een vaste binnentemperatuur te houden. Bij topkoeling schommelt de temperatuur van de gekoelde lucht mee met de temperatuur van de buitenlucht. Het verschil met de buitentemperatuur wordt vaak niet te groot, waardoor dit als een aangename vorm van gekoeld ventileren wordt ervaren.
De keuze tussen een directe of indirecte verdampingskoeler berust op het verschil in relatieve luchtvochtigheid van de ventilatielucht. Indirecte verdampingskoeling is daarbij het meest voor de hand liggende systeem voor toepassingen in de gebouwde omgeving. Bij directe koeling loopt de luchtvochtigheid op, dit zorgt voor een lager comfort bij hogere temperaturen. Doordat de luchtstromen bij indirecte koeling van elkaar gescheiden zijn, loopt de luchtvochtigheid niet op.
Stand van de techniek
Recente ontwikkelingen gebruiken een aantal natuurlijke principes – waaronder zwaartekracht en middelpuntvliedende kracht – samen met wateraantrekkende werking van bepaalde kunststoffen. Zo worden bewegende onderdelen beperkt en dat bespaart energie en onderhoud. Een dergelijke vorm van koeling heet statische dauwpuntkoeling.
Met de ontwikkeling van indirecte verdampingskoelers kwamen eenvoudigere en goedkopere systemen op de markt. Deze systemen kunnen warme lucht van bijvoorbeeld 28 ºC koelen naar 19 ºC. Wanneer bij erg hoge temperaturen dauwpuntkoeling op zichzelf niet kan zorgen voor de gewenste binnentemperatuur, kan het systeem worden aangevuld met PCM's ('phase changing materials') als koudebuffer. Meer informatie over PCM's staat weergegeven bij 'PCM's en koudebuffers'.
De markt voor dauwpuntkoelers was voornamelijk gericht op de utiliteitsbouw, maar tegenwoordig zijn er ook commerciële dauwpuntkoelers op de markt voor woningen. In woningen kunnen compacte systemen makkelijk geïntegreerd worden in de – al dan niet bestaande – ventilatiekanalen. De meest recente ontwikkelingen zijn een ‘Dry to Cool Multisplit’ met plafondunits voor kantoren en een dauwpuntkoelers in combinatie met warmteterugwinning voor scholen en woningen.
Aandachtspunten, voor- en nadelen
Bij gebruikelijke airconditioners neemt de luchtvochtigheid van de ruimte af. Bij directe verdampingskoeling neemt de luchtvochtigheid van de ruimte juist toe. Bij indirecte verdampingskoeling neemt de luchtvochtigheid niet toe, omdat er enkel verse buitenlucht wordt aangezogen en deze luchtstroom gescheiden blijft van de vochtige luchtstroom.
Dauwpuntkoeling heeft een bijzonder kenmerk: bij een stijgende buitentemperatuur en een gelijkblijvende luchtvochtigheid, stijgt de koelcapaciteit met hetzelfde energieverbruik. De temperatuur die kan worden bereikt met verdampingskoeling hangt daarentegen wel af van de luchtvochtigheid van de lucht die wordt aangezogen. Bij zeer hoge temperaturen (met hogere luchtvochtigheid) zal indirecte verdampingskoeling niet kunnen voldoen aan de gewenste temperatuurkoeling.
De toegepaste bevochtigings- of verdampingskoeler moet op een legionellaveilige manier functioneren. Dit kan worden aangetoond met een risicoanalyse gemaakt door een gespecialiseerd laboratorium of instituut zoals TNO.
Bij indirecte dauwpuntkoeling blijven lucht en water van elkaar gescheiden, waardoor er geen risico is op besmetting met legionella. Door kunststoffen of coatings te gebruiken wordt voorkomen dat bacteriën en andere micro-organismen zich ontwikkelen in het vochtige milieu in de dauwpuntkoeler. Zo kan makkelijk voldaan worden aan de wettelijke legionella-voorschriften en wordt de installatie niet aangetast door corrosie.
Met een aantal andere koelsystemen kan in de winter ook worden verwarmd. Met dauwpuntkoeling kan dit niet, maar de techniek kan wel worden gecombineerd met een warmtepomp, warmtenet of WTW-unit.
Bronnen / verder lezen
- Schoolmeester, C. (2007). HVAC installaties met verdampingskoeling: werking en prestaties. Universiteit Gent, https://lib.ugent.be/fulltxt/RUG01/001/312/238/RUG01-001312238_2010_0001_AC.pdf