Vollast en deellast van een klimaatplafond

Voor het bepalen van de benodigde koel- en verwarmingsvermogens worden koellast- en transmissieberekeningen uitgevoerd. Daarbij wordt uitgegaan van de meest ongunstige buitencondities die gedurende het jaar kunnen optreden. Voor koeling wordt aanvullend rekening gehouden met factoren zoals maximale bezetting en de warmtelast van apparatuur.

De uitkomsten van deze berekeningen bepalen het vermogen dat de installatie moet kunnen leveren tijdens vollast: het moment waarop de maximale capaciteit wordt gevraagd. In de praktijk komt dit echter relatief weinig voor. Een klimaatsysteem draait slechts circa 5 tot 10% van de tijd op vollast, wat neerkomt op ongeveer 30 tot 40% van de gebruiksuren van een gebouw.

Het grootste deel van de tijd functioneert het systeem dus in deellast. Juist in deze situatie is een stabiele en efficiënte regeling van groot belang voor een comfortabel en energiezuinig binnenklimaat.

1. Hoe werkt de vollast en deellast bij een klimaatplafond?

Het hydraulisch ontwerp van een klimaatplafond wordt in de basis afgestemd op vollastbedrijf. Wanneer een systeem zowel voor koelen als verwarmen wordt ingezet, is de vollastsituatie in de praktijk meestal bepalend voor het koelbedrijf.

Een klimaatplafond werkt doorgaans als een change-over systeem: hetzelfde watercircuit wordt gebruikt voor zowel warm als koud water. Bij de gebruikelijke watertrajecten levert het systeem in verwarmingsbedrijf vaak meer vermogen dan op dat moment nodig is. Daardoor is er bij verwarmen vrijwel altijd sprake van deellast.

Dat betekent dat het systeem vooral tijdens koelen op maximale capaciteit wordt ontworpen, terwijl het in verwarmingsbedrijf onder normale omstandigheden met een gedeeltelijke belasting functioneert. Juist daarom is een goede afstemming van regeling en hydrauliek essentieel voor een stabiel en efficiënt werkend klimaatplafond.

2. Berekening waterdebiet en realiseren van turbulente stroming.

Omdat de maximale capaciteit van een klimaatplafond slechts een beperkt deel van het jaar wordt benut, is een goede regeling essentieel. Deze regeling vindt plaats op basis van het waterdebiet: de hoeveelheid water die door de leidingen stroomt, en de wijze waarop panelen in serie worden geschakeld.

Bij het ontwerp worden de benodigde debieten bepaald op basis van vollastcondities en het gekozen watertraject. Tegelijkertijd wordt gekeken naar de optimale serielengte van de panelen, zodat het systeem zowel technisch als energetisch goed functioneert.

Een belangrijk uitgangspunt hierbij is het realiseren van turbulente stroming in de klimaatelementen. Bij turbulentie mengen de waterdeeltjes zich over de volledige buisdoorsnede, waardoor een efficiënte warmteoverdracht tussen water en buiswand ontstaat. Dit draagt direct bij aan de prestaties en betrouwbaarheid van het klimaatplafond.

3. Beperken laminaire stroming

In veel situaties wordt een debietregeling toegepast, waarbij per ruimte of zone de waterhoeveelheid wordt aangepast met een gemotoriseerde regelafsluiter. Naarmate de gevraagde capaciteit afneemt (deellast), wordt ook het waterdebiet gereduceerd.

Een lagere waterstroom leidt echter tot een lagere stroomsnelheid in de klimaatelementen. Hierdoor kan laminaire stroming ontstaan. In dat geval vormt zich een vrijwel stilstaande waterlaag langs de buiswand, waardoor de warmteoverdracht afneemt en de hydraulische weerstand verandert.

Dit kan nadelige effecten hebben op de werking van het systeem, zoals:

• Een minder gelijkmatige verdeling van temperatuur over het plafond;
• Onrustig regelgedrag, zoals het pendelen van afsluiters;
• Ophoping van lucht in flexibele slangen.

Een zorgvuldig ontwerp en juiste afstemming van het systeem zijn daarom essentieel om ook in deellast een stabiele en betrouwbare werking te garanderen.

4. Negatieve gevolgen voorkomen

Om dit soort effecten te voorkomen, heeft Inteco deze situaties in de eigen klimaatkamer onderzocht. Op basis van deze testen zijn voor onze klimaatsystemen bewust kleine buisdiameters van 8 en 10 mm gekozen. Deze afmetingen presteren goed bij zowel vollast als deellast, omdat het risico op laminaire stroming kleiner is en de afname van het vermogen beperkt blijft.

Voor ieder project bepalen wij vervolgens de optimale serie- en parallelschakelingen, afgestemd op de ontwerptemperaturen en gevraagde capaciteiten. Zo zorgen we ervoor dat het klimaatplafond zowel in koel- als verwarmingsbedrijf betrouwbaar, gelijkmatig en efficiënt functioneert.