Topkoeling met Water! 

Enorme energiebesparing in verpleeghuis Bruggerbosch!

Gratis koeling is het net niet, maar wel zeer energiezuinig. Verpleeghuis Bruggerbosch in Enschede koelt adiabatisch, oftewel met water. Het principe van Menerga Klimaattechnologie werkt zo goed dat extra compressiekoelmachines achterwege konden blijven.

Ruim twee jaar geleden verhuisden de tweehonderd bewoners van het Enschedese verpleeghuis Bruggerbosch naar een splinternieuw gebouw. Een hele verbetering ten opzichte van de woonpaviljoens uit begin jaren zeventig, zeker in klimatologisch opzicht. Luchtbehandeling was er al wel, maar die bestond uit een beetje toevoeren en afzuigen. Niks geen warmteterugwinning, laat staan conditionering van de toevoerlucht. De huidige eisen zijn flink opgeschroefd. “Bij nieuwbouw is de zorg zelfs wettelijk verplicht om topkoeling te installeren”, vertelt Fokko de Boer, manager technische dienst. Koeling in de nieuwbouwplannen kwam daarom op zijn bordje terecht.
De nieuweToevallig las De Boer net een artikel over adiabatische koeling, oftewel koelen door het verdampen van water. Het bleek te gaan om adiabatische koeling in de luchtbehandelingkasten van Menerga. “Energetisch pakt zo’n systeem heel gunstig uit, stond in het verhaal, doordat er geen stroomvretende compressorkoelsysteem nodig is.” De Boer en het technisch adviesbureau Wieringa (Royal Haskoning) wilden er wel wat meer van weten en reisden af naar een referentie-installatie op een defensieterrein op de Veluwe.

Kazernes
Om de gebouwen van de manschappen te koelen, gebruikt de Rijksgebouwendienst op diverse kazernes adiabatische koelunits.

De Boer was meteen onder de indruk van de luchtbehandelingkasten van Menerga waar het natuurlijke koelsysteem is ingebouwd.
“Het was geen zomer, dus de werking van de topkoeling kon ik niet meteen beoordelen. Wel zag ik dat zelfs bij een buitentemperatuur van rond het vriespunt de ingeblazen ventilatielucht niet eens hoefde te worden naverwarmd.” Het cvwater naar de naverwarmingsbatterij stroomde niet, de klep bleef gesloten. Het rendement van de warmteterugwinning is zeer groot, concludeerde De Boer daaruit.
Ook in het koelprincipe had hij veel vertrouwen, hoewel dat vanwege de lage buitentemperatuur niet kon worden gedemonstreerd. “De rijksoverheid zal er geen rommel neerzetten”, zegt De Boer die na het bezoekje aan de defensiegebouwen enthousiast raakte over adiabatische koeling.

'Niet betaalbaar'
De milieuvriendelijke manier van koelen paste namelijk helemaal in de filosofie van Bruggerbosch. De zorginstelling wilde graag aan energiebesparing doen. Een WKK-installatie (warmte en elektriciteit) zoals in de oudbouw werd gebruikt, bleek niet rendabel omdat de warmtevraag in de goedgeïsoleerde nieuwbouw een stuk lager is. “Daardoor zou de installatie onvoldoende draaiuren kunnen maken”, legt De Boer uit. Ook warmtekoude-opslag in de bodem, gekoppeld aan warmtepompen, was niet voor de Enschedese zorginstelling weggelegd. De ondergrond in dat deel van Twente is ongeschikt voor bodemopslag in acquifers. “Toen kwam adiabatische koeling gelukkig in beeld”, zegt De Boer die ook de w-adviseur wist mee te krijgen.
Alleen had die een wat minder prettige mededeling: ‘We kunnen het niet betalen’. Want het adiabatische koelsysteem gaat vergezeld van een complete luchtbehandelingkast van Menerga. “Ons bedrijf gaat voor kwaliteit en doet niet mee aan de wedrace van de goedkoopste offerte”, verklaart account manager Frank Efdé. Gelukkig was Menerga Nederland bereid om er een voorbeeldproject van te maken voor adiabatische koeling in de zorg, zodat het financieel net haalbaar was. Voor de kantoren van Bruggerbosch was het budget niet toereikend. “Daar is een traditioneel luchtbehandelingsysteem met een koelmachine geïnstalleerd”, vertelt De Boer.

Kruisstroomwisselaar
Het adiabatische koelsysteem is geïntegreerd in de luchtbehandelingkasten van Menerga. Het Duitse bedrijf richtte zich oorspronkelijk op luchtbehandeling in zwembaden. Daartoe werd een speciale kunststof warmtewisselaar ontwikkeld die corrosiebestendig is en niet vervuilt, de luchtstromen volledige scheidt en met een hoog rendement warmte uitwisselt.
De kruisstroomwisselaar is van een speciale kunststof gemaakt. Het materiaal laat zich moeilijk verlijmen, maar door een speciaal procedé is Menerga daarin wel geslaagd. Doordat Menerga een polypropyleen-wisselaar heeft kunnen maken, werd het ook mogelijk water in de wisselaar te sproeien, doordat corrosie is uitgesloten.

Koelprincipe
Het adiabatische koelprincipe lijkt eenvoudig: gewoon een kwestie van een beetje water in de afgaande kant van de warmtewisselaar sproeien. “Maar er komt meer bij kijken”, verduidelijkt accountmanager Frank Efdé. De afgezogen ventilatielucht moet zoveel mogelijk waterdamp kunnen opnemen. Daarom wordt het proceswater zowel aan de boven- als onderkant water in de wisselaar gesproeid. “Een klein deel van het water verdampt en dat zorgt juist voor afkoeling van de warmtewisselaar”, aldus Efdé. Door de dunne wand (0,3 mm) wordt de koude overgedragen aan de verse buitenlucht die nu gekoeld het gebouw inblaast. Onder de warmtewisselaar komt het niet-verdampte water in een lekbak terecht voor hergebruik. Een circulatiepompje versproeit het water opnieuw over de warmtewisselaar. De bijna volledig met waterdamp verzadigde lucht verdwijnt naar buiten. Het waterverbruik is gering, vertelt Efdé. “Per uur zo’n acht liter onbehandeld leiding- of regenwater per duizend kubieke meter ingeblazen lucht.”

Besparing
De elektriciteitsbesparing is hierdoor enorm. Dat wordt nog versterkt doordat Menerga met direct gedreven frequentiegeregelde ventilatoren werkt. “Ten opzichte van snaar-aangedreven ventilatoren bespaar je hiermee zo’n 35 procent elektriciteit”, zegt Efdé.
Doordat de luchtstromen door twee kruisstroomwisselaars worden gevoerd is het totaal rendement op warmtewinning erg hoog. “We halen tachtig procent voelbare warmte. Dat is meer dan met een warmtewiel. En er is geen lekverlies.” In de zomer tijdens het adiabatisch koelen is het rendement zelfs 90 procent.
Begin jaren negentig werd adiabatische koeling al door Menerga op de markt gebracht. Pas een paar jaar geleden zijn een paar andere producenten met adiabatische koeling op de markt gekomen.
Volgens Efdé is Menerga de enige fabrikant die met een kunststof platenwisselaar werkt. “En we bouwen het zelfs in heel grote luchtbehandelingkasten in.”

Zeer content
Voor koeling van de bewonersruimtes van Bruggerbosch zijn in totaal vier lbk’s van Menerga geïnstalleerd. Twee hebben een capaciteit van 17.000 m3/h, één heeft een capaciteit van 20.700 m3/h en één haalt zelfs 27.000 m3/h. De natuurlijke koelinstallatie heeft nu twee zomers gedraaid en De Boer is zeer content met de installatie.
“Op warme dagen waarbij de buitentemperatuur tot boven de dertig graden steeg, bleef het binnen minstens vijf graden Celsius kouder.” Hij plaatst daarbij als kanttekening dat adiabatische koeling minder effectief is bij een hogere luchtvochtigheid.
Dat is zomers zelden het geval, maar het kan tegen het einde van een lange zomerse periode toch voorkomen als het buiten erg broeierig is. “Je moet enige mate van warmteoverschrijding accepteren”, vindt hij.

Dat blijkt in de praktijk echter mee te vallen. Uit voorzorg adviseerde het adviesbureau om de mogelijkheid voor extra compressorkoeling open te houden. In de luchtbehandelingkasten is daarom ruimte vrijgehouden voor de plaatsing van de verdamper en condensor van compressorkoeling.
“Tot nu toe was deze uitbreiding niet nodig en ik verwacht niet dat dit na twee zomers alsnog het geval zal zijn”, zegt De Boer. “Of de zomers moeten heel extreem worden.”
Volgens de berekeningen heeft de koelinstallatie zich nu al terugverdiend door de enorme besparing op stroomkosten. En daarmee is aangetoond dat natuurlijke koeling in alle nieuw te bouwen zorginstellingen of bij vervanging van de huidige lbk’s haalbaar is. “We zijn er bijzonder tevreden over.”

Werking adiabatische koeling
Adiabatische koeling, ook wel dauwpuntskoeling genoemd, werkt op basis van het verdampen van water. Voor deze faseverandering is energie nodig, dat wordt onttrokken uit de omgeving. Natte handen voelen –zeker in de wind- koud aan, omdat het verdampende water warmte onttrekt uit ons lichaam. In de kunststof warmtewisselaar loopt het water langs de wand naar beneden en de langsstromende afgezogen ventilatielucht zorgt dat kleine beetjes water verdampen. Verse buitenlucht aan de andere kant van de wand van de warmtewisselaars wordt nu afgekoeld.
Gemiddeld kan de buitenlucht zo’n 8°C in temperatuur worden verlaagd. Menerga werkt momenteel aan de mogelijkheid van luchtontvochtiging volgens het natuurlijke absorptieprincipe. Zouten brengen de vochtigheid naar beneden zodat de lucht ontvochtigt en vervolgens gekoeld de ruimte inblaast. Voor het absorptieprincipe is water van minimaal 55 - 65°C nodig, bijvoorbeeld uit zonnecollectoren, restwarmte van een proces of van een stadsverwarmingnet. Het bedrijf werkt nu aan een voorbeeldinstallatie in Nederland.


Download het complete artikel uit Gebouwbeheer en lees verder of download het artikel uit RCCTotalEnergy.

Bron: Gebouwbeheer 3 2009 www.gebouwbeheer.nu/		Bron: RCCTotalEnergy november 2009 www.koudeenluchtbehandeling.nl