Hoe wordt industriële airconditioning gasonafhankelijk?
Hoe verwarm je een hal op de juist manier? Met welke aspecten moet rekening worden gehouden om binnen het lage temperatuurbereik met warmtepompen te klimatiseren zonder dat er tocht kan ontstaan? Deze en andere vragen beantwoorden wij aan de hand van een rekenvoorbeeld en met simulaties, uitgevoerd door het Kampmann Forschungs- und Entwicklungscenter (FEC, onderzoeks- en ontwikkelingsafdeling).
We geven alvast één antwoord weg: Wij adviseren het gebruik van luchtverwarmers. Ze zijn een moderne technische oplossing en worden voor de meest uiteenlopende toepassingen gebruikt. Om een hal op de juiste manier te plannen en te dimensioneren is het belangrijk om vooraf het exacte gebruik, de afmetingen en de verschillende klimatologische voorwaarden in de hal te kennen. De dimensionering van het systeem moet vervolgens zodanig zijn dat al naargelang de wens en behoefte een verwarming, koeling en luchtbehandeling wordt gerealiseerd die voldoet aan de eisen aan efficiëntie en behaaglijkheid.
Systeemdimensionering van de TGA, afgestemd op het soort gebruik van de hal
Verschillende soorten gebruik van hallen
Een ruimte die enkel als magazijn wordt gebruikt en waarin sprake is van een gelijkblijvende temperatuur van 5 °C, moet anders worden ingericht dan een hal waarin zich ook personen bevinden. Hierbij is de richtlijn werkplekken (Duitse Arbeitsstättenrichtlinie) van toepassing, waarin is voorgeschreven dat een ruimte waarin personen verblijven indien mogelijk op een temperatuur van 17 tot 20 °C moet worden gebracht. In een productiehal met een hoge warmtebelasting moet koeling plaatsvinden, want volgens de richtlijn werkplekken mag de maximale luchttemperatuur in werkruimtes niet hoger zijn dan 26 °C. Hallen in de logistieke branche beschikken bovendien over grote deuren die enerzijds vaak gesloten kunnen zijn, maar anderzijds regelmatig geopend zijn om verplaatsingen van goederen mogelijk te maken. Hier wordt het gebruik van luchtgordijnen aanbevolen. Deze leiden namelijk tot een merkbaar lagere infiltratiesnelheid en gaan het ontsnappen van geklimatiseerde lucht door de deur tegen.
Luchtverwarmers worden gekenmerkt door een efficiënt en stil bedrijf.
Verwarming van hallen in het lage temperatuurbereik
Voor de concrete dimensionering van de hal moeten opdrachtgever en planner talloze criteria opstellen waarmee rekening moet worden gehouden. Dat kunnen de volgende zijn:
- Geometrie van de hal
- Interne thermische bronnen of putten
- Warmtecapaciteit
- Isolatie
- Gebruik van regeneratieve energie
- Minimalisering van de CO2-uitstoot
- Investerings- en vervolgkosten
Model van een hal met een voorbeeld van de opstelling van een koudwatergenerator en een warmtepomp KaClima met luchtverwarmers, afmetingen van de hal: 50 m x 25 m x 8 m (l x b x h)
Het verwarmingsvermogen van een hal wordt conform DIN V 18599 en DIN EN 12831-1 bepaald. Daarbij kan een setpoint van bijvoorbeeld 18 °C voor de ruimtetemperatuur in de verblijfszone worden gebruikt. Als de ruimtetemperatuur wordt bepaald, mogen de temperatuurlagen niet buiten beschouwing worden gelaten. Uit ervaring weten we namelijk dat de temperatuur bij een hogere hal sterker stijgt naarmate de luchtbeweging in de hal afneemt.
In hallen die met luchtverwarmers en een warmtepomp in het lage temperatuurbereik worden verwarmd, is bij de juiste dimensionering sprake van voldoende luchtcirculatie om warmteophoping onder het dak te vermijden. Bij veel kleine apparaten is de verdeling van de temperatuur bovendien gunstiger, zijn de luchtsnelheden lager en ontstaan er minder geluiden. Daardoor wordt voor behaaglijkheid zonder tocht tot in de verblijfsruimte gezorgd.
Bij een berekend verwarmingsvermogen van 50 kW voor de hal uit ons voorbeeld zijn 6 luchtverwarmers met een vermogen van 8,8 kW per stuk nodig om een temperatuur van 18 °C in de verblijfsruimte te bereiken.
Voorbeeld van een optimaal gedimensioneerde hal binnen het lage temperatuurbereik
Numerieke simulatie van het temperatuurverloop in de hal
Met behulp van numerieke simulaties kunnen grote en complexe systemen op het gebied van klimatisering worden afgebeeld om vragen van klanten met behulp van een analyse concreet te kunnen beantwoorden.
Numerieke simulatie van een voorbeeldhal binnen het lage temperatuurbereik
(Weergave van het temperatuurverloop in (lengte)-doorsnede)
Bij deze simulatie bedraagt de buitentemperatuur -12 °C. Het bedrijf van luchtverwarmers is getest in combinatie met warmtepompen. Bij onze modellen zijn de haldeuren bij de berekening en simulatie buiten beschouwing gebleven. Er moet hierbij rekening worden gehouden met het feit dat systemen met luchtgordijnen de infiltratiesnelheid, namelijk de toevoer van koude lucht, tijdens de verwarmingsperiode massief verlagen.
De simulatie van de voorbeeldhal toont aan: Zelfs bij een buitentemperatuur van -12 °C behalen de luchtverwarmers binnen het lage temperatuurbereik een haltemperatuur van meer dan 18 °C.
Simulatie van het tochtrisico in de verblijfsruimte
Dankzij de simulatie kan ook de behaaglijkheid in de verblijfsruimte nauwkeuriger worden bekeken. De volgende doorsnede laat zien dat ook bij een uitblaastemperatuur van minder dan 40 °C, dus onder de lichaamstemperatuur, in grote delen van de hal geen problemen met de behaaglijkheid in de zin van DIN EN ISO 7730 optreden. Lichte tochtrisico's ontstaan eventueel uitsluitend net iets onder de luchtverwarmers. Die zijn echter verwaarloosbaar, omdat alleen de verblijfsruimte doorslaggevend is.
Controle van de tochtrisico's in de verblijfsruimte met behulp van een simulatie
(Weergave van de luchtsnelheden in (lengte)-doorsnede)
Resultaat van de simulatie: Geen tochtrisico's in de verblijfsruimte.
Kan een hal met luchtverwarmers ook worden gekoeld?
Luchtverwarmers TOP C
Als het uitgangspunt van de planning een hal met een hoge warmtebelasting is, moet er ook gekoeld worden. Dit is bijvoorbeeld in de procestechniek belangrijk om een perfecte productie te waarborgen. Ook voor de personen die in de hal werken moet een aangename en behaaglijke ruimtetemperatuur tot stand worden gebracht. De juiste keuze van apparaten en de juiste systeemtemperaturen vormen de oplossing.
Bij de dimensionering moet echter ook met de luchtgeleiding rekening worden gehouden. Koude lucht „valt” van het plafond van de hal omlaag. Daardoor ontstaan warme en koude zones, waarbij medewerkers vooral de laatste vaak als te koel of tochtig ervaren. De luchtverwarmer TOP C verhelpt dit probleem. Deze luchtverwarmer is een allrounder als het aankomt op verwarmen en koelen van allerlei soorten hallen als magazijn, in de productie en in de verkoop. Het apparaat is voorzien van een condensaatbak en zodanig ingesteld dat het ook koude lucht horizontaal in de hal brengt. Ook de luchtverwarmer Ultra beschikt over een koelfunctie en is ontwikkeld als plafondapparaat voor verwarming, koeling en luchtbehandeling in exclusieve grote ruimtes.
Het gebruik van luchtverwarmers is toekomstbestendig
In deze tijd is het van belang om potentieel voor energiebesparing te benutten. Het gebruik van luchtverwarmers zorgt hierbij voor een goede uitgangspositie. Ze werken op waterbasis en verbruiken geen gas, in tegenstelling tot donkere of lichte radiatoren die direct van gas worden voorzien. Met name het gebruik van luchtverwarmers in combinatie met een warmtepomp is ecologisch van voordeel, omdat slechts geringe hoeveelheden koelmiddel in de warmtepomp nodig zijn en de elektrische energie in toenemende mate van ecologische productie afkomstig is.
Koudwatergenerator en warmtepomp KaClima kunnen luchtverwarmers van gepompt warm en koud water voorzien.
Kiest u in de toekomst voor een warmtepomp en heeft u advies nodig omtrent de juiste dimensionering van de technische gebouwenuitrusting in combinatie met luchtverwarmers? Uw persoonlijke contactpersoon geeft u antwoord op deze en andere vragen.