Bærekraftige kjølesystemer: overflatekjøling kontra luftkjøling

Kjølesystemer for bærekraftig inneklimakomfort

Både nybygg og renoveringsprosjekter er i dag svært energieffektive. Utfordringen her er å skape en bærekraftig bygning som også tilbyr komfort året rundt. Med riktig varme- og kjølesystem er det lett å overholde kravene, forutsatt at det er tilpasset behovene til bygningen og forbrukerne.

En populær løsning er for eksempel å komplettere et varmesystem med radiator, i kombinasjon med et aktivt kjølesystem – for eksempel et klimaanlegg. Men viftekonvektorer eller strålesystemer med panel- eller gulvvarme og kjøling kan også være et interessant alternativ. La oss se på fordeler og ulemper ved hvert system.

Luftkjøling (AC)

Hovedårsaken til at folk installerer klimaanlegg er den høye kjøleytelsen. Et klimaanlegg kan også inneholde en luftfilterfunksjon som fjerner forurensninger fra luften for å forbedre inneluftkvaliteten. I tillegg er luftkjøling en svært pålitelig måte å kontrollere fuktigheten på, noe som reduserer risikoen for fuktighet, mugg eller skadelige bakterier. I noen tilfeller kan klimaanlegget også brukes til oppvarming, men dette krever at visse betingelser er oppfylt.

Finn ut når oppvarming med klimaanlegg er et godt valg

Selv om klimaanlegget gir høy komfort, har det også et relativt høyt energiforbruk. I tillegg inneholder den ofte kjølemidler som har en ganske kort levetid og en negativ innvirkning på miljøet. Utfordringen for både produsenter og sluttbrukere er derfor å bevege seg mot en mer bærekraftig implementering.

I sin rapport om fremtidens kjøling ⁽¹⁾ tar Det internasjonale energibyrået (IEA) opp emnet og oppfordrer sluttbrukere til å velge mer effektive klimaanlegg. De sier at den gjennomsnittlige effektiviteten til klimaanlegg som selges i dag er mindre enn halvparten av det som vanligvis er tilgjengelig på hyllene – og en tredjedel av den beste tilgjengelige teknologien. I henhold til deres effektive kjølescenario kan effektive retningslinjer doble gjennomsnittlig AC-effektivitet og redusere kjøleenergibehovet med 45 % sammenlignet med referansescenarioet.

Overflatekjøling

Et gulv- eller takpanelsystem tar ikke opp verdifull veggplass og produserer ikke støy. Takket være stråleoppvarming eller -kjøling er det heller ingen støvsirkulasjon eller trekk. Et slikt system kan enkelt kombineres med brukervennlige kontroller som vår Unisenza-serie for å stille inn ulike temperaturer for ulike rom. Dette optimaliserer komforten for forbrukerne og reduserer energiforbruket da rom som ikke er i bruk ikke blir unødvendig oppvarmet eller avkjølt.

Dessuten kreves det bare noen få tilleggskomponenter for å konvertere våre overflatevarmesystemer til overflatevarme og -kjøling. Som hovedregel brukes et 2-rørssystem, der det samme rørsystemet og de samme komponentene kan brukes til oppvarming og kjøling, som til ren oppvarming. Dette betyr at det allerede høye komfortnivået og livskvaliteten til et Purmo overflatevarmesystem kan økes ytterligere uten mye ekstra materiale og utgifter.

I prinsippet skilles det mellom aktiv og passiv kjøling i overflatekjøling, avhengig av kaldtvannsproduksjonen.

• Passiv kjøling: hovedsakelig vann/vann, saltlake/vann og i sjeldne tilfeller luft/vann varmepumpesystemer brukes til dette. Med passiv kjøling brukes vanligvis grunnen eller grunnvannet som en regenerativ kjølekilde. Ved kjøling overføres det tilsvarende temperaturnivået direkte til systemvannet med en varmeveksler.
  
• Aktiv kjøling: dette krever energi for å drive en kjøler eller en reversibel varmepumpe. Et kjølemiddel som sirkulerer i kjøleren trekker ut overskuddsvarme fra systemvannet som skal kjøles ned via en fordamper. Prinsippet tilsvarer et kjøleskap, bare i større dimensjoner. Den oppnåelige kjølekapasiteten avhenger av kaldtvannstemperaturen og det effektive overføringsområdet for kjøleflaten i rommet. Den begrenses hovedsakelig av duggpunkttemperaturen. Selv om den beregnede kjølebelastningen og den planlagte romtemperaturen ikke oppnås, kan romtemperaturene reduseres med noen få grader, noe som gir en betydelig fordel komfortmessig sammenlignet med bygninger som ikke kjøles.

En ulempe med systemer med overflatekjøling er at den maksimale kjøleeffekten er begrenset av rommets overflateareal. I tillegg bør kondensering forebygges for optimal drift. Dette betyr at alle områder som kommer i kontakt med varm uteluft, som vinduer, dører, ventilasjonsåpninger osv. må tettes ordentlig.

Viftekonvektorer

I likhet med strålesystemer er viftekonvektorer, som Vido S2, en utmerket match for systemer med lavtemperaturvarme, og kan brukes til både oppvarming og kjøling når de er koblet sammen med en reversibel varmepumpe. I tillegg påvirkes de ikke så mye av det tilgjengelige overflatearealet, slik at effekten kan skreddersys mer spesifikt til alle varme- og kjølebehov.

På den annen side krever viftekonvektorer noe veggplass og må dimensjoneres tilstrekkelig stort for å sikre at viftene ikke trenger å kjøre på høyeste innstilling mesteparten av tiden. Det vil øke både energiforbruket og støynivået.

Sammenligning av ulike kjølesystemer

Innenfor prosjektet SCoolS (Sustainable Cooling Systems) har forskere ved Thomas More University of Applied Science og Belgian Building Research Institute satt opp flere simuleringer. Ved hjelp av disse simuleringene undersøkte de ytelsen til bærekraftige kjølesystemer og sammenlignet dem med luftkondisjonering som en referanse for komfort (best) og energiforbruk (høyest). Som forventet kan aktive luftkjølingssystemer gi god komfort i 98 % av de undersøkte tilfellene med en kjøleeffekt på 50 W/m². Ved 15 til 30 W/m², kan imidlertid mer bærekraftige systemer med overflatekjøling og viftekonvektorer gi tilsvarende komfort i 80 % av tilfellene.

Simuleringene viser også at når det brukes bærekraftige kjølesystemer, som overflatekjøling eller viftekonvektorer, er det en drastisk reduksjon i energiforbruk sammenlignet med klassiske aktive kjølesystemer. Dette forutsetter imidlertid at styringen er tilpasset bygningen og brukernes behov. I tillegg må det være stor nok margin mellom settpunktet og det lavere komforttemperaturnivået, slik at de høyeste kapasitetskravene kan bufres i systemet og i bygningen.⁽²⁾

Bærekraftige kjølesystemer: Hele bildet

Når valget mellom de ulike kjølesystemene som er omtalt ovenfor ligger på bordet, er det viktig å se på hele bildet. Det betyr å ta hensyn til både oppvarming og kjøling, men også bygningens egenskaper og beboernes daglige aktiviteter. Er det for eksempel tilstrekkelig overflateareal tilgjengelig for kjøling for å gi tilstrekkelig komfort? I så fall er gulvkjøling eller et panelsystem et godt alternativ som er både fleksibelt og energieffektivt. Men ved for eksempel høy opptaksgrad kan det være bedre å velge et kjølesystem med viftekonvektorer eller et klimaanlegg som kan skreddersys bedre til kjølebehovet.

Kilder
1. https://www.iea.org/reports/the-future-of-cooling
2. https://www.duurzamekoeling.be/uploads/1/0/2/1/102130926/8-180-21_wuyts.pdf