Goed binnenklimaat :

Daglicht en frisse lucht doden ziektekiemen :

Onderzoek dr.Richard Hobday gepubliceerd in het internatonaal gerenommeerde Journal of Hospital Infection.
Vandaag de dag heeft 30 % van onze gebouwen geen gezond binnenklimaat. Veel van de infectieziekten die een gevaar vormen voor de volksgezondheid,zijn ziektes die veroorzaakt worden door een slecht binnenmileu. Dit is zorgwekkend, want we besteden tegenwoordig gemiddeld 90 % van onze tijd binnenshuis. Voordat antibiotica werden ontwikkeld waren grote hoeveelheden frisse lucht en natuurlijk licht belangrijke manieren om de verspreiding van infecties in gebouwen te voorkomen. Tegenwoordig ligt er minder nadruk op ventilatie en daglichttoetreding. Richtlijnen en regelgeving hebben de neiging om zeer geisoleerde,gesloten gebouwen te bevorderen. Die presteren wellicht beter op het gebied van energieprestaties dan oudere ontwerpen. Maar doordat er geen rekening wordt gehouden met de hoeveelheid daglicht en frisse lucht,wordt juist de verspreiding van infecties in de hand gewerkt legt Richard Hobday uit.

Ziekten door slecht binnenklimaat:

• Het risico op vochtgerelateerde ziekten zoals astma,allergieen,hoesten en een piepende ademhaling ;
• Het risico op Sick Building Syndrome,wat lichamelijke ziekten verorzaakt ;
• Het risico op Seasonal Affective Disorder wat depressie gelateerde symptomen veroorzaakt ;
• Een afname van de geestelijke gezondheid en prestaties ;
• Een verminderd vermogen om te leren ;
• Een lager productiviteitsniveau. ;


Conclusie artikel: Belangrijk meer ventilatie in gebouwen


• Nadeel meer ventileren krijg je drogere lucht
• Daarom moet er meer aandacht worden besteed aan bevochtiging lucht ;
• anders ook meer kans op :
• irritaties ogen
• irritaties luchtwegen
• verkoudsheidsverschijnselen
• hoofdpijn
• concentratieverlies

• Meer ventilatievoud gebouwen maar wel met goede warmteterugwinning (energietechnisch belang) en aandacht voor bevochtiging zie onderstaande artikelen:




TWIN COIL (2-COMPONENT SYSTEM)


Twincoil warmteterugwinning komt in vele varianten voor . Ze worden veel gebruikt in bestaande gebouwen waar een warmteterugwinning voor geventileerde lucht gewenst is. De plaats van toevoer en afvoer units is niet belangrijk.

Proces Principe :

Dit systeem bestaat uit twee elementen ( verwarming wisselaar en warmteterugwinning wisselaar ) , respectievelijk in het aan-en afvoer kanaal. Via een gesloten circuit worden ze met elkaar verbonden . Een ingebouwde circulatiepomp verzorgd het transport van het warmte transportmedium die de warmte opneemt van de economiser en deze afgeeft aan de verwarmer. De Toevoerlucht sectie en Afvoersectie kunnen volledig van elkaar gescheiden liggen. Voor beveiliging van het bevriezen van het medium in het gesloten circuit , wordt meestal voor dit medium een water- glycol oplossing gebruikt. Bj hoge temperaturen thermische olie . De capaciteit van het systeem wordt meestal geregeld door het medium doorstroming op een van de elementen te variëren.

Toepassing :

Twin coil systemen worden voornamelijk gebruikt voor warmteoverdracht tussen gasstromen (lucht) die gescheiden zijn van elkaar , die alleen tegen hoge kosten kunnen worden samengebracht . Zoals veel voorkomt bij bestaande gebouwen . Het systeem is voornamelijk geschikt voor het terugwinnen van warmte uit de afgevoerde lucht en deze toevoeren aan de verse ventilatielucht voor het gebouw.

Voordelen:

• grote flexibiliteit door scheiding van aan-en afvoer kanalen ( vooral bij bestaande situaties ) ;
• vrijwel onbeperkte capaciteit ;
• geen eigen geluid productie ;
• compact systeem dat weinig inbouwruimte vergt ;
• menging afvoerlucht met toevoerlucht is totaal uitgesloten omdat de elementen ingebouwd zijn in verschillende luchtkanalen;
• eenvoudig systeem dat weinig onderhoud vraagt ;
• ook geschikt voor koude terugwinning;
• Eenvoudige montage in het kanaalsysteem , dat ook in bestaande omstandigheden makkelijk te realiseren is
• makkelijke capaciteitregeling door varieren flow vloestofcircuit

Nadelen:

• uitwisseling (terugwinning) vocht is niet mogelijk ;
• relatief hoger warmteverlies door lange afstand warmteoverdracht;
• extra elektriciteitsverbruik door een extra pomp en meer luchtweerstand ;
• Laag warmeterugwinning rendement.

Materiaal:

De keuze van het tussenmedium is sterk afhankelijk van de temperatuur . Voor lage temperaturen wordt als tussenmedium vooral water of indien bevriezingsgevaar aanwezig is, een water/glycol oplossing toegepast , verhouding water / glycol mengsel 70/30 ) . Bij hoge temperaturen tot ongeveer 350 'C , dan denken we aan industriële processen , wordt thermische olie toegepast . Dit heeft de eigenschap dat de vloeistof bij hoge temperaturen nog vloeibaar is zodat met lage systeemdruk gewerkt kan worden . De elementen zijn in principe standaard warmtewisselaars met dezelfde keuzemogelijkheden als de conventionele verwarmers / koelers die gebruikt worden in luchtbehandelingskasten . Wisselaars worden doorgaans opgebouwd uit koperen pijpen met aluminium lamellen . In een agressieve omgeving (condensatie en / of agressief condensaat) kunnen de wisselaars worden bekleed (gecoat) of roestvast staal of kunstof wisselaars worden toegepast .

Luchtweerstand.

Normale druk verliezen (verschildruk luchtwarmtewisselaars) zijn tussen 100 en 300 Pa , deze is afhankelijk van de aanstroomsnelheid, constructie van de batterij ( vinafstand , aantal rijen )

Snelheid Lucht door wisselaar.

I.v.m warmteterugwinningsrendement ongeveer 2 m/Sec luchtsnelheid

Winst bij huidige technieken . 40-80 % : :

Het rendement van de twin coil systeem is voornamelijk afhankelijk van de volgende factoren :
1 . Wisselaar Diepte . Wanneer de opbrengst wordt berekend uit een Twincoil systeem dan zijn het aantal rijen en de diepte van de wisselaar de meest doorslaggevende factor .
2 . Impact medium . Ieder product heeft een eigen warmtecapaciteit.
3 . Relatieve luchtvochtigheid (RV ) . Als relatieve vochtigheid toeneemt , dan wordt het rendement hoger .
Ook andere factoren spelen een rol , zoals :
• verhouding Afvoerlucht t.o.v. toevoerlucht ;
• gemiddelde lucht snelheid .
De grootste voordelen worden bereikt door : :
lage snelheid lucht,
hoge flow medium water
grote verwarmend oppervlak ( diep blok met kleine vinafstand ) .
Rendementen in deze systemen ligt tussen 40 % en 80 %( afhankelijk dauwpuntonderschijding in de afvoer lucht , latente warmteoverdracht ) .

Kruiswisselaar


Opmerkingen :

Kruiswisselaar komen veel voor in luchtbehandelingsinstallaties en in de industrie. In de industrie onder extreme condities (agressieve gassen /vloeistoffen) hoge temperaturen.

Proces principe :

Warmteterugwinningssysteem dat is gebaseerd op directe warmte uitwisseling tussen lucht-en vloeistofstromen (of in combinatie) via warmte geleiding door metalen platen/buizen. De lucht /vloeistofstromen bij deze wisselaars zijn absoluut gescheiden waardoor geen water of stof overdracht kan plaatsvinden tussen het aan-en afvoer medium. De buiswarmtewisselaars vergeleken met de platenwarmtewisselaars hebben meer volume bij dezelfde capaciteit. Door ruime keuze aan materialen zijn toepassingen mogelijk bij hoge temperaturen en agressieve lucht. De capaciteit regeling kan met behulp van omloopkleppen geregeld worden . De kleppen zijn op de voorzijde wisselaar geplaatst. Het kan ook worden gebruikt voor ontdooien warmtewisselaar in geval van ijsvorming, De warmewisselaar te ontdooien door geen,of maar een klein gedeelte buitenlucht over de platenwisselaar te sturen. Warmteoverdracht geschikt voor: gassen en vloeistoffen.

Voordelen: :

• toepasbaar in vuile lucht;
• geschikt voor hoge temperaturen tot 800 'C speciale uitvoering;
• voor luchtoverdracht tot ca. 100 'C geschikt; • menging met afvoerlucht mogelijk d.m.v een by-pass ;
• vooral in kleine afmetingen relatief goedkoop te produceren ;
• praktisch oneindige capaciteit ;
• betrouwbaar en weinig onderhoud wegens ontbreken bewegende onderdelen (exclusief kleppen);
• Systeem ook geschikt voor koude terugwinning;
• mogelijkheden serie of parallel circuit ;
• relatief weinig ruimte nodig ;

Nadelen :

• Kans op lekkage door de relatief velen naden ;
• Toe en afvoerkanalen/medium moeten op de zelfde plaats uitkomen;
• geen vocht terugwinning ;
• regeling slechts via een omloop mogelijk ;
• omloopconstructie neemt relatief veel ruimte in ;

Toepassingen :

• kruistroomwisselaar : De meeste recuperatoren worden geïmplementeerd als kruisstroomplaten-warmtewisselaar.    Bij deze geometrie ontstaat een temperatuurverloop in de uitgaande stromen over de breedte van het uitstroomkanaal . Meestal zijn kruisstroomwisselar voor luchtverwarming van aluminium gemaakt . • Dubbele kruisstrooomwisselaar : Dit wordt bijvoorbeeld toegepast in convectierecuperatoren serie geschakeld .  Deze bestaan vaak uit een aantal pijpenbundels die luchzijdig seriegeschakeld in een verbrandingsgasstroom zijn geplaats. Tegenwoordig ook veel in luchtbehandelingskasten i.v.m hoger rendement.
  • Tegenstroom : platenwisselaars in tegenstroom uitvoering met een hoge theoretische rendement worden uit kostenoverwegingen nauwelijks gebruikt ( fabricagetechnisch moeilijk te vervaardigen ) .
 • Gelijkstroom : Bij een gelijkstroomrecuperator bewegen de luchtstromen in dezelfde richting . Als nu de wisselaar groot is , worden de uitgangs temperaturen van beide stromen gelijk en wel bij gelijke capaciteitsstromingen , halverwege de ingangstemperatuur. Dit wordt meestal toegepast op stralingsrecuperatoren .

Materiaal :

Keuze materialen voor de overdracht van warmte meestal toepassing van aluminium,
  staal,roestvrij staal, glas, bepaalde kunststoffen en papier.
  De materiaalkeuze heeft grote invloed op de prijs en de levensduur van de wisselaar, maar ook voor onderhoud wisselaar.

Toepassinggebieden :

•Gas voor gas. Deze groep is in de eerste plaats voor het terugwinnen van warmte of koude uit geventileerde lucht
• Vloeibaar gas . Warmtewisselaars voor verwarming of koeling van ventilatielucht , met bijvoorbeeld CV restwater of afvalwater .
• vloeistof/vloeistof . Deze worden gebruikt voor warmte-overdracht apparatuur voor verwarming, koeling , warm water en aanverwante systemen .  Hier denken we aan installaties in appartementsgebouwen, ziekenhuizen, hotels , kazernes , stadsverwarming en kassen .


Luchtweerstand. :


Voor de warmteterugwinning uit ventilatielucht geldt het volgende :
Typische drukverliezen zijn tussen de 150 en 250 Pa,
dit is afhankelijk van de aanstroomsnelheid en plaatafstand.


Bij gelijkstroomwisselaar is de doeltreffendheid van deze uitwisseling gedefinieerd als de verhouding tussen de temperatuurverschil over een van de stromen en dat van de ingangstemperaturen.Voor een gelijkstroomwisselaar is rendement ongeveer 50%. Bij kruisstroom is het thermisch rendement ongeveer 70% mogelijk, Bij tegenstroom is ongeveer 75% mogelijk. De hoogste rendementen worden met lage aanstroom snelheid gehaald, klein plaatafstanden en hoge temperatuurverschillen, in combinatie met vochtige retourlucht. Door toepassen serie schakeling van twee kruisstroomwisselaar zijn de rendementen tot ongeveer 80% haalbaar. Het rendement is afhankelijk van een aantal voorwaarden ondermeer het dauwpuntsonderschrijding in de afvoerlucht verhoogt het rendement Rendement is afhankelijk van grootte en de volumestroom van het warmteterugwinningsapperaat.



Warmtewiel


Opmerking.

Wanneer het warmtewiel vocht kan overdragen wordt het een regeneratie systeem genoemd. warmtewielen waarbij geen vochtterugwinning mogelijk is heten recuperatieve warmtewisselaars.    Of vochtterugwinning mogelijk is , is afhankelijk van de oppervlaktebehandeling van het warmtewiel.

Proces principe.

De warmteoverdracht bij roterende warmtewisselaars vindt plaats doordat bij het draaien van het roterende medium,   de rotor, steeds een wisselwerking plaatsvind tussen de toe- en afvoerzone.    Het systeem is een warmteaccumulerend element in de vorm van een wiel, opgebouwd uit kleine aluminium buisjes. De uitgaande warme lucht gaat door de aluminium buisjes die de temperatuur van de lucht aanneemt. De verse lucht wordt door de warmte van de buisjes opgewarmd. De in de rotor opgeslagen hoeveelheid warmte die wordt onttrokken uit de halve omwenteling van de afvoerlucht wordt vervolgens afgegeven aan de toevoerlucht. De doorstroomkanaaltjes worden dus in tegengestelde richting afgewisseld door de toevoer en afvoer lucht. In de zomer wordt met het zelfde systeem gebruikt om de binnenkomende lucht te koelen met de relatief koele ruimtelucht. De dikte van het warmtewiel, vaak van aluminium, bepaalt de warmtecapaciteit . Het warmtewiel draait met een snelheid van 1 tot ongeveer 10 omwentelingen per minuut. Door de snelheid van het warmtewiel te variëren en te regelen op de temperatuur van de luchttoevoer is een constante aanvoertemperatuurregeling mogelijk. De regeneratie is verstelbaar door middel van de aanpassing van het toerental van de rotor. Het rendement voor de temperatuur is ongeveer rond de 80%, afhankelijk van de luchtstroom. Rendement vochtterugwinning is ongeveer 70%, afhankelijk van het dauwpuntonderschijding. Door variëren van de snelheid, bijvoorbeeld bij deellast, verandert rendement. De rendementen van leveranciers zijn altijd op maximale snelheid. Het rendement is afhankelijk van de luchtstroom verhouding, de rotor samenstelling (hoe fijner hoe beter) en de snelheid.


Voordelen

• eenvoudig temperatuurregeling door het aanpassen van de rotor snelheid;
• overdracht van zowel voelbare warmte als vochtterugwinning;
• hoge temperatuur verhouding (hoog rendement);
• zelfreinigend effect door de laminaire stroming

Nadelen:

• toevoer en afvoer lucht moeten bij elkaar liggen;
• extra onderhoud door bewegende delen;
• extra elektriciteitverbruik;
• relatief grote inbouwruimte
• vuile lucht kan bij schone lucht komen

toepasing

Het systeem wordt veel gebruikt in de utiliteitsbouw, heeft een grote capaciteit bereik en heeft over het algemeen een hoog rendement voor zowel lucht als vocht overdracht. Het wordt ook toegepast in de industriële sector gericht op terugwinning van warmte in bepaalde industriële processen.

Luchtweerstand.

Het drukverlies over de rotor is tussen 150 en 250 Pa, afhankelijk van de luchtstroom en rotor constructie

Materiaals.

Het warmtewiel bestaat uit afwisselend gladde en gegolfde platen met een dikte van + / - 0.08 mm . Deze bouwwijze creëerde veel kleine doorstroomkanalen . Hierdoor ontstaat een groot oppervlak tussen de rotor materiaal en stromende lucht . De keuze van de rotor materiaal omvat naargelang hun bereidheid om vloeistof of de mate van corrosie te dragen , die te verwachten . Voorheen een asbesthoudende vulling van de rotor in het algemeen , dit is nu een zeldzaamheid geworden . Vandaag de dag , veel rotoren gemaakt van aluminium folie. Een hygroscopische laag (bijv. LiCl ) ze kunnen ze naast voelbare warmte te brengen ook latente warmte -overdracht . Evenzo worden de aluminium wielen uitgerust met anti - corrosiebehandeling . Er zijn rotoren gemaakt van een keramisch materiaal en cellulose mogelijk . Ook wordt gebruikt gemaakt van staal of kunststof , doorgaans geen vochtuitwisseling . Typische rotor diameters variëren tussen 0,5 en 5 meter , de dikte van de rotor is meestal 20 cm . De standaard temperatuurbereik is tot ongeveer 250 ' C in de industrie t/m 750 'C.



Heat Pipe


Opmerking.

Dit is een recuperatieve systeem. De warmteoverdracht berust op warmte/koudeoverdracht door een oplossing in een gesloten circuit dat verdampt (deze neemt warmte op) en condenseert (deze staat warmte af).





Proces principe.


Deze systemen kunnen toegepast worden als toevoer en afvoerkanaal naast elkaar liggen. De warmteoverdracht vindt plaats d.m.v een circulerende stroming van damp en condensaat. Voor het damp- en condensaattransport is geen pomp nodig, maar wordt van natuurlijke circulatie gebruikt gemaakt.




Toepassing :

Vornamelijk in utiliteitssector en in de industriesector.

Materialen.

Vooral staal en rvs bij hoge temperaturen.



Voordelen

• capaciteit onbegrensd;
• Volledige scheiding tussen toevoer en afvoerkanaal;
• temperatuurverdeling na de heatpipe is zeer gelijkmatig;
• bedrijfszeker systeem
• compact systeem



Nadelen

• Geen vochtoverdracht mogelijk
• Lekkage koudemiddel in niet te constateren en uit zich pas als rendement merkbaar terugloopt;
• temperatuurverdeling na de heatpipe is zeer gelijkmatig;
• toe- en afvoerkanalen moeten naast elkaar liggen
• extra elektriciteitsverbruik door hoge luchtweerstand



Luchtweerstand.

Het drukverlies over de heatpipe is tussen 125 en 300 Pa, afhankelijk van de aanstroomsnelheid en batterijconstructie

Winst bij huidige technieken . 55-60 % :

Kan sterk varieren door mate dauwpuntonderschijding in de afvoerlucht (latente warmteoverdracht) daarnaast is het afhankelijk van de aanstroomsnelheid en batterijconstructie




Warmtepomp


Opmerkingen.

Overal in onze omgeving is warmte aanwezig die onbruikbaar is, omdat de temperatuur te laag is. Voorbeelden hiervan zijn onder andere ventilatielucht uit gebouwen, oppervlaktewater, restwarmte uit de industrie en de bodem. Met een warmtepomp is het mogelijk deze warmte efficiënt om te zetten naar een hoger bruikbare temperatuurnivo0. In de winter produceert de warmtepomp het hoofdproduct warmte. In de zomer produceert de warmtepomp koude en warmte als bijproduct. Energie van koude en warmte bijproducten kunnen worden opgeslagen in bodem en later effectief gebruikt.

Proces principe.

In de natuurkunde is algemeen bekend dat druk en verdampingstemperatuur een relatie met elkaar hebben. Lage druk , lage verdampingstemperatuur . Van deze eigenschap wordt bij warmte pompproces of koudeproces gebruik gemaakt. Deze elektrische warmtepomp , genaamd compressiewarmtepomp wordt schematisch weergegeven toont een gesloten lus met vier leidingen verbonden onderdelen : verdamper ( 1 ) , compressor ( 2 ) , de condensor ( 3 ) en een expansieventiel ( 4 ) . Verdamper en condensor bestaat uit warmtewisselaars , de compressor is een pomp : een zuiger pomp of een schroefomp . De compressor circuleert het koelmiddel. In de verdamper verdampt het koelmiddel bij lage temperatuur en lage druk onder opname van warmte ( bijv. van water of luchtstroom ) . De compressor pompt,onde opname van mechanische energie(hier gelevert door een elektromotor). De damp van de verdamper naar de condensor . Hier condenseert het koudemiddel bij een hoge druk en hoge temperatuur , en staat zijn warmte (de som van de verdamperwarmte en compressorarbeid)af aan de omgeving ( centrale verwarmingsinstallatie , boiler of luchtverwarming ) . Vervolgens stroomt het koudemiddel via een smoorklep terug naar de verdamper .

De 3 hoofd typen :


Elektrische warmtepomp. In de meeste warmtepompen wordt de compressor aangedreven met behulp van elektriciteit.
Dit meest voorkomende type wordt gebruikt om huizen en andere gebouwen te verwarmen.

Gasgestookte warmtepompen. Dan wordt de compressor direct door een gasmotor aangedreven of via een zogenaamd absorptieproces met een brander / generator combinatie.

In de industrie, zijn verschillende soorten, zoals mechanische dampcompressie, thermische dampcompressie en warmtetransformator

Toepassing :

In Kantoren etc. nuttig voor centrale verwarming als ook koeling zomers nodig is . Toepasing van een warmtepomp in een luchtbehandelingkast wordt niet veel gebruikt omdat de investering en onderhoudskosten relatief hoog zijn in vergelijking met de terugverdientijd.


Voordelen :

• zet de normaal onbenutte restenergie om in bruikbare energie;
• milieuvriendelijk;
• zeer geschikt voor zwembaden met betrekking tot ontvochtigen;
• gedekt door subsidies en fiscale regelingen;
• hernieuwbare energie met een hoog rendement;
• uitstoot van schadelijke stoffen in kader broeikasteffect 40% lager dan dat van een HR-ketel.


Nadelen :

• relatief hoge onderhouds-en inspectiekosten;
• kapitaalintensief;
• relatief kleine temperaturen omzetting ;
• veel kwalitatief hoogwaardige en gevoelige technieken;
• hoge inwendige druk, meer kans op slijtage.


Luchtweerstand :

De druk verliezen als gevolg van de warmteterugwinningwisselaar, verdamper en condensor ongeveer 150-300 Pa
Dit is afhankelijk van de grootte van het systeem, de snelheid en ontvochtiging


Materiaals :

Elektrische warmtepompen Het koelmiddel dat momenteel gebruikt wordt zijn meestal propaan (R-290) of HFC (chloorvrij), of een fluorocarbon CH2FCF3 die milieuvriendelijk is. Om een idee van de drukken te geven,bij het koelmiddel R-290 is bij een lage temperatuur 0'C lage druk van 5 bar, en een hoge temperatuur 50'C druk van 18 bar. R-13

Absorptie Pomp :

Typische mengsels zijn water / ammoniak (ammonia koudemiddel) en lithiumbromide / water (koelmiddel water). Het materiaal van de verdamper en de condensor wordt bepaald door zowel de eigenschappen van het tussenmedium in gesloten kring en door de media. Afhankelijk van deze eigenschappen wordt roestvrij staal veel gebruikt bij hoge temperaturen en drukken (industriële processen). In ventilatietoepassingen in bijvoorbeeld utiliteitsbouw wordt meestal koper gebruikt en ook aluminium lamellen worden veel gebruikt. De buizen kunnen worden voorzien van een inwendige poreuze laag om het transportmedium te verbeteren.

Rendement :

Voor de productie van nuttige warmte met een warmtepomp is energie nodig. Deze energie is vereist voor het comprimeren van de damp en aandrijfenergie. Hoe efficiënt het is, wordt uitgedrukt met de Engels term Coefficient of Performance (COP). Dit is de verhouding tussen het nuttige vermogen van de warmtepomp en de nodige voeding. Dit is het rendement van de warmtepomp. Voor het Nederlands stookseizoen met een gemiddelde buitentemperatuur van 4,8°C en een gemiddelde binnentemperatuur van 17,3 ° C en 50% efficiency is een COP van 3,0 gangbaar. Hoe kleiner het temperatuurverschil tussen de warmtebron en warmte gebruikers, hoe beter de efficiëntie (COP). De COP is de verhouding tussen de verkregen bruikbare warmte en voeding. Een warmtepomp met een COP van 3 geeft dus 1 deel voeding (bv elektriciteit) nodig om 3 delen nuttige warmte te produceren. Het rendement is dan 300% De COP van de huidige generatie van warmte tussen 1 en 5. Het verschilt per soort en ook het temperatuurniveau van de warmte

Richtlijnen voor de COP van warmtepompen in woningen en gebouwen zijn:
Elektrische warmtepomp: 2,5 tot 5,0
Gasmotor warmtepomp: 1,2-2
Absorptie warmtepomp: 1-1,5