Samenvatting 4-HVAC
0. Inleiding
HVAC (& R): Heating Ventilation Air Conditioning & Refrigeration
Doel: Een HVAC-installatie levert automatisch het gewenste binnenklimaat te allen tijden!
➔ OOK: bij variërende weersomstandigheden, bezetting, …
Gewenst binnenklimaat is afhankelijk van het type gebouw (sporthal vs. crèche) en de gebruikers
(jong vs. Oud)
Voorbeeld van een kantoor: - luchttemperatuur: winter (19 à 22°C) vs. Zomer (22 à 26°C)
Voorbeeld van een kantoor: - luchtvochtigheid: 40 – 60%
Voorbeeld van een kantoor: - CO2-concentratie: < 1200ppm (buitenlucht = 400ppm)
Voorbeeld van een kantoor: - minimale verse luchttoevoer: > 30m³ per persoon
Enkele factoren die het binnenklimaat beïnvloeden: planten, ramen, #mensen, verlichting, …
Het ontwerpen van zo’n installatie is zeer complex, want er bestaat niet 1 optimaal concept. Men
moet verschillende factoren in rekening brengen zoals: wetgeving, budget, wensen en eisen van de
gebruikers, beschikbare ruimte, oriëntatie van het gebouw, …
➔ 3 belangrijke pijlers: - minimaliseer het energieverbruik
3 belangrijke pijlers: - gebruik duurzame energie
3 belangrijke pijlers: - efficiënt gebruik maken van fossiele brandstoffen
1. Classificatie van HVAC-systemen
I) Centraal systeem
➔ Grote zones worden geconditioneerd door 1 centrale installatie in 1 technische ruimte waar
alle technische hoofdcomponenten zich bevinden. Er zijn distributieleidingen/-kanalen nodig
om warmte/ koude te transporteren naar de te conditioneren ruimtes.
Voordelen Nadelen
Onderhoud Complexiteit installatie (regeling)
Energie-efficiënt (vb. warmterecuperatie) Investeringskost
Esthetisch Beperkte flexibiliteit
Akoestiek Ruimte nodig
Distributiemedium: - all-water (CV-water: 60 – 40°C vs. ijswater: 6 – 12°C)
Distributiemedium: - all-air
Distributiemedium: - air-water
𝜋∗𝐷²
Benodigd volumedebiet: 𝑄̇ = 𝑚̇ ∗ 𝑐𝑝 ∗ ∆𝑇 met 𝑚̇ = ρ ∗ V̇ en 𝑉̇ = v * A met A = 4
𝐽 𝐽
Water: cp = 4186 & ρ = 1000 kg/m³ => cp * ρ = 4 168 000
𝑘𝑔∗𝐾 𝑚³∗𝐾
𝐽 𝐽
Lucht: cp = 1005 & ρ = 1,2 kg/m³ (I.G.) => cp * ρ = 1206
𝑘𝑔∗𝐾 𝑚³∗𝐾
Conclusie: Øwatervoerende buis <<<< Øluchtkanaal
Rune Bruynen 1
,1) All-air
Verwarmde/gekoelde lucht wordt gedistribueerd doorheen het gebouw via luchtkanalen. De toevoer
naar de lokalen via vb. inblaasroosters noemt men pulsie. De afvoer uit de lokalen naar de
luchtbehandelingskast (recuperatie) of naar buiten (afblaas) noemt men extractie.
Pulsiedebiet = extractiedebiet!
Hoe groter het verschil in temperatuur tussen pulsie- en extractielucht, hoe kleiner het debiet voor
een welbepaald vermogen => kleinere kanaalafmeting (diameter)
Let op: - te warme pulsielucht blijft aan plafond hangen (warme lucht stijgt)
Let op: - te koude pulsielucht valt als baksteen naar beneden (kans op condensatie als < 15°C)
Voordelen Nadelen
Zeer snel opwarmen/afkoelen 100% convectie => minder comfortgevoel
Nauwkeurige regeling vochtigheid en Grote luchtkanalen nemen veel plaats in =>
temperatuur architect moet extra ruimte voorzien!
Goede luchtverdeling mogelijk
Geen afzonderlijk ventilatiesysteem nodig
2) All-water
De verwarmingsleidingen worden de CV-leidingen genoemd. De hoofdleidingen worden geïsoleerd
om warmteverliezen te beperken. De leidingen die instaan voor de koeling worden ijswater- of
gekoeldwaterleiding (GKW) genoemd. Om warmteverliezen te beperken isoleert men alle leidingen
met dampdichte isolatie aan de buitenkant. Anders zou de lucht afkoelen door 6/12°C waardoor er
waterdruppels en dus condensatie ontstaat.
Voordelen Nadelen
Diameter van leiding is relatief klein => Condensatieproblemen mogelijk in vals plafond
makkelijk in vals plafond wegwerken of muur
Water is goedkoop en milieuvriendelijk Afzonderlijk ventilatiesysteem nodig
Zowel convectie als straling => comfort
3) Air-water (hybride)
Benodigde componenten: - productie eenheid van warme/koude (CV-ketel, warmtepomp of chiller)
Benodigde componenten: - luchtbehandelingskast (LKF) voor voorgeconditioneerde lucht
Benodigde componenten: - Luchtkanalen & watervoerende leidingen
Benodigde componenten: - eventueel eind-units voor naverwarmen
Voordelen Nadelen
Kleinere luchtkanalen mogelijk Complexe systemen
Individuele ruimtetemperatuurregeling mogelijk
Rune Bruynen 2
,II) Decentraal systeem
Warmte/koude wordt decentraal opgewekt (vb. kachel, airco, …). Het distributiemedium van lokale
airconditioning- en splitsystemen is een koelmiddel (dikke leiding = gas, dunne leiding = vloeistof).
Benodigde componenten: compressor, condensor, expansieventiel en verdamper => koelcyclus
Twee systemen: 1) single split = 1 buiten- en binnenunit
Twee systemen: 2) multi split = 1 buitenunit en meerdere binnenunits
Voordelen Nadelen
Lage installatiekost Akoestiek: buitenunits maken lawaai
Individueel te regelen Esthetisch
Weinig ruimte nodig Koelmiddel is slecht voor milieu
2. Verwarming
I) Productie
1) CV-ketel
Werking condensatieketel: Door verbranding van brandstof wordt water opgewarmd tot een hoge
temperatuur. Hierbij is er sprake van 3 soorten verliezen, namelijk door onvolledige verbranding van
de brandstof, via ketelmantel en via de hete rookgassen. Water en rookgassen stromen hierbij in
tegenstroom, omdat men zo een hoger rendement verkrijgt.
Verbrandingsreactie:
λ = 1: brandstof + lucht (O2 + N2 ) → energie + CO2 + H2O + N2 (theoretisch)
Werkelijkheid λ > 1: brandstof + lucht (O2 + N2 ) → energie + CO2 + H2O + N2 + rest (O2 + N2 )
Als men de rookgassen afkoelt tot onder het “dauwpunt”, dan wordt haar H2O damp gecondenseerd
tot H2O vloeistof. De ketel condenseert, waardoor er minder waterdamp in rookgassen zit. Dit leidt
tot minder energie in rookgassen en dus een verhoging van het rendement van de verbranding.
Hoeveelheid H2O die condenseert hangt af van:
- hoe kleiner de luchtovermaat (λ), hoe hoger Tdauwpunt, hoe beter de condensatie;
- hoe lager de rookgastemperatuur, hoe beter de condensatie.
Rune Bruynen 3
, Verbrandingswarmte:
- Bovenwaarde (Hs): na verbranding, is al het gevormde water gecondenseerd tot vloeistof.
- Onderwaarde (Hi): na verbranding, is al het gevormde water nog waterdamp. Er treedt geen
ddddddddddddddd condensatie op.
In België refereert het rendement naar de onderwaarde Hi, terwijl dit in andere landen zoals vb.
𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔𝑒 𝑤𝑎𝑟𝑚𝑡𝑒
Nederland naar de bovenwaarde Hs refereert. België: 𝜂 = 𝐻𝑖
Hoe lager de rookgastemperatuur, hoe
beter het rendement.
Hoe minder luchtovermaat, hoe beter het
rendement.
Hoe lager de watertemperatuur, hoe
kleiner de “stilstandsverliezen” (verliezen
wanneer brander stilstaat).
=> mantelverliezen + schoorsteen
verliezen t.g.v. natuurlijke schoorsteentrek
Indien men de brander terug opstart, wordt de verbrandingskamer éérst met verse lucht gedurende
20s “voor-geventileerd” d.m.v. een ventilator om explosie van restbrandstof (lekjes) te vermijden.
Daarna start de branderautomaat de ontsteking en opent het brandstof ventiel.
=> Hoe meer start/stops, hoe groter de ‘voor-ventilatieverliezen’. => niet overdimensioneren!
Ketelrendement: 1) Rookgaszijdig rendement -> warmteverlies via schoorsteen, tijdens werking.
Ketelrendement: 2) Waterzijdig rendement = nominaal rendement -> schoorsteen + mantelverliezen.
Ketelrendement: 3) Seizoenrendement -> alle operationele verliezen (gemiddelde voor stookseizoen).
Ketelrendement: tijdens werking + stilstand + opstarten (alles)
Besluit: 1) Instaleer nooit een te grote ketel!
Besluit: 2) Dimensioneer de watertemperatuur zo laag mogelijk!
Besluit: 3) Zorg voor een goede afstelling van de brander!
Hoe lager de luchtovermaat λ, hoe hoger het
dauwpunt, hoe sneller de condensatie optreedt.
Wandketels Staande ketels
Vermogen is relatief klein (tot 60kW) Vermogen groot/klein (18-600kW)
Kleine waterinhoud Meestal groot watervolume
Ketelfabrikant eist minimum debiet Debiet mag 0 zijn, geen gevaar
Bij te klein debiet (wandketel): water kookt -> stoomproductie ->
veiligheidsklep open
Rune Bruynen 4
0. Inleiding
HVAC (& R): Heating Ventilation Air Conditioning & Refrigeration
Doel: Een HVAC-installatie levert automatisch het gewenste binnenklimaat te allen tijden!
➔ OOK: bij variërende weersomstandigheden, bezetting, …
Gewenst binnenklimaat is afhankelijk van het type gebouw (sporthal vs. crèche) en de gebruikers
(jong vs. Oud)
Voorbeeld van een kantoor: - luchttemperatuur: winter (19 à 22°C) vs. Zomer (22 à 26°C)
Voorbeeld van een kantoor: - luchtvochtigheid: 40 – 60%
Voorbeeld van een kantoor: - CO2-concentratie: < 1200ppm (buitenlucht = 400ppm)
Voorbeeld van een kantoor: - minimale verse luchttoevoer: > 30m³ per persoon
Enkele factoren die het binnenklimaat beïnvloeden: planten, ramen, #mensen, verlichting, …
Het ontwerpen van zo’n installatie is zeer complex, want er bestaat niet 1 optimaal concept. Men
moet verschillende factoren in rekening brengen zoals: wetgeving, budget, wensen en eisen van de
gebruikers, beschikbare ruimte, oriëntatie van het gebouw, …
➔ 3 belangrijke pijlers: - minimaliseer het energieverbruik
3 belangrijke pijlers: - gebruik duurzame energie
3 belangrijke pijlers: - efficiënt gebruik maken van fossiele brandstoffen
1. Classificatie van HVAC-systemen
I) Centraal systeem
➔ Grote zones worden geconditioneerd door 1 centrale installatie in 1 technische ruimte waar
alle technische hoofdcomponenten zich bevinden. Er zijn distributieleidingen/-kanalen nodig
om warmte/ koude te transporteren naar de te conditioneren ruimtes.
Voordelen Nadelen
Onderhoud Complexiteit installatie (regeling)
Energie-efficiënt (vb. warmterecuperatie) Investeringskost
Esthetisch Beperkte flexibiliteit
Akoestiek Ruimte nodig
Distributiemedium: - all-water (CV-water: 60 – 40°C vs. ijswater: 6 – 12°C)
Distributiemedium: - all-air
Distributiemedium: - air-water
𝜋∗𝐷²
Benodigd volumedebiet: 𝑄̇ = 𝑚̇ ∗ 𝑐𝑝 ∗ ∆𝑇 met 𝑚̇ = ρ ∗ V̇ en 𝑉̇ = v * A met A = 4
𝐽 𝐽
Water: cp = 4186 & ρ = 1000 kg/m³ => cp * ρ = 4 168 000
𝑘𝑔∗𝐾 𝑚³∗𝐾
𝐽 𝐽
Lucht: cp = 1005 & ρ = 1,2 kg/m³ (I.G.) => cp * ρ = 1206
𝑘𝑔∗𝐾 𝑚³∗𝐾
Conclusie: Øwatervoerende buis <<<< Øluchtkanaal
Rune Bruynen 1
,1) All-air
Verwarmde/gekoelde lucht wordt gedistribueerd doorheen het gebouw via luchtkanalen. De toevoer
naar de lokalen via vb. inblaasroosters noemt men pulsie. De afvoer uit de lokalen naar de
luchtbehandelingskast (recuperatie) of naar buiten (afblaas) noemt men extractie.
Pulsiedebiet = extractiedebiet!
Hoe groter het verschil in temperatuur tussen pulsie- en extractielucht, hoe kleiner het debiet voor
een welbepaald vermogen => kleinere kanaalafmeting (diameter)
Let op: - te warme pulsielucht blijft aan plafond hangen (warme lucht stijgt)
Let op: - te koude pulsielucht valt als baksteen naar beneden (kans op condensatie als < 15°C)
Voordelen Nadelen
Zeer snel opwarmen/afkoelen 100% convectie => minder comfortgevoel
Nauwkeurige regeling vochtigheid en Grote luchtkanalen nemen veel plaats in =>
temperatuur architect moet extra ruimte voorzien!
Goede luchtverdeling mogelijk
Geen afzonderlijk ventilatiesysteem nodig
2) All-water
De verwarmingsleidingen worden de CV-leidingen genoemd. De hoofdleidingen worden geïsoleerd
om warmteverliezen te beperken. De leidingen die instaan voor de koeling worden ijswater- of
gekoeldwaterleiding (GKW) genoemd. Om warmteverliezen te beperken isoleert men alle leidingen
met dampdichte isolatie aan de buitenkant. Anders zou de lucht afkoelen door 6/12°C waardoor er
waterdruppels en dus condensatie ontstaat.
Voordelen Nadelen
Diameter van leiding is relatief klein => Condensatieproblemen mogelijk in vals plafond
makkelijk in vals plafond wegwerken of muur
Water is goedkoop en milieuvriendelijk Afzonderlijk ventilatiesysteem nodig
Zowel convectie als straling => comfort
3) Air-water (hybride)
Benodigde componenten: - productie eenheid van warme/koude (CV-ketel, warmtepomp of chiller)
Benodigde componenten: - luchtbehandelingskast (LKF) voor voorgeconditioneerde lucht
Benodigde componenten: - Luchtkanalen & watervoerende leidingen
Benodigde componenten: - eventueel eind-units voor naverwarmen
Voordelen Nadelen
Kleinere luchtkanalen mogelijk Complexe systemen
Individuele ruimtetemperatuurregeling mogelijk
Rune Bruynen 2
,II) Decentraal systeem
Warmte/koude wordt decentraal opgewekt (vb. kachel, airco, …). Het distributiemedium van lokale
airconditioning- en splitsystemen is een koelmiddel (dikke leiding = gas, dunne leiding = vloeistof).
Benodigde componenten: compressor, condensor, expansieventiel en verdamper => koelcyclus
Twee systemen: 1) single split = 1 buiten- en binnenunit
Twee systemen: 2) multi split = 1 buitenunit en meerdere binnenunits
Voordelen Nadelen
Lage installatiekost Akoestiek: buitenunits maken lawaai
Individueel te regelen Esthetisch
Weinig ruimte nodig Koelmiddel is slecht voor milieu
2. Verwarming
I) Productie
1) CV-ketel
Werking condensatieketel: Door verbranding van brandstof wordt water opgewarmd tot een hoge
temperatuur. Hierbij is er sprake van 3 soorten verliezen, namelijk door onvolledige verbranding van
de brandstof, via ketelmantel en via de hete rookgassen. Water en rookgassen stromen hierbij in
tegenstroom, omdat men zo een hoger rendement verkrijgt.
Verbrandingsreactie:
λ = 1: brandstof + lucht (O2 + N2 ) → energie + CO2 + H2O + N2 (theoretisch)
Werkelijkheid λ > 1: brandstof + lucht (O2 + N2 ) → energie + CO2 + H2O + N2 + rest (O2 + N2 )
Als men de rookgassen afkoelt tot onder het “dauwpunt”, dan wordt haar H2O damp gecondenseerd
tot H2O vloeistof. De ketel condenseert, waardoor er minder waterdamp in rookgassen zit. Dit leidt
tot minder energie in rookgassen en dus een verhoging van het rendement van de verbranding.
Hoeveelheid H2O die condenseert hangt af van:
- hoe kleiner de luchtovermaat (λ), hoe hoger Tdauwpunt, hoe beter de condensatie;
- hoe lager de rookgastemperatuur, hoe beter de condensatie.
Rune Bruynen 3
, Verbrandingswarmte:
- Bovenwaarde (Hs): na verbranding, is al het gevormde water gecondenseerd tot vloeistof.
- Onderwaarde (Hi): na verbranding, is al het gevormde water nog waterdamp. Er treedt geen
ddddddddddddddd condensatie op.
In België refereert het rendement naar de onderwaarde Hi, terwijl dit in andere landen zoals vb.
𝑛𝑢𝑡𝑡𝑖𝑔𝑒 𝑤𝑎𝑟𝑚𝑡𝑒
Nederland naar de bovenwaarde Hs refereert. België: 𝜂 = 𝐻𝑖
Hoe lager de rookgastemperatuur, hoe
beter het rendement.
Hoe minder luchtovermaat, hoe beter het
rendement.
Hoe lager de watertemperatuur, hoe
kleiner de “stilstandsverliezen” (verliezen
wanneer brander stilstaat).
=> mantelverliezen + schoorsteen
verliezen t.g.v. natuurlijke schoorsteentrek
Indien men de brander terug opstart, wordt de verbrandingskamer éérst met verse lucht gedurende
20s “voor-geventileerd” d.m.v. een ventilator om explosie van restbrandstof (lekjes) te vermijden.
Daarna start de branderautomaat de ontsteking en opent het brandstof ventiel.
=> Hoe meer start/stops, hoe groter de ‘voor-ventilatieverliezen’. => niet overdimensioneren!
Ketelrendement: 1) Rookgaszijdig rendement -> warmteverlies via schoorsteen, tijdens werking.
Ketelrendement: 2) Waterzijdig rendement = nominaal rendement -> schoorsteen + mantelverliezen.
Ketelrendement: 3) Seizoenrendement -> alle operationele verliezen (gemiddelde voor stookseizoen).
Ketelrendement: tijdens werking + stilstand + opstarten (alles)
Besluit: 1) Instaleer nooit een te grote ketel!
Besluit: 2) Dimensioneer de watertemperatuur zo laag mogelijk!
Besluit: 3) Zorg voor een goede afstelling van de brander!
Hoe lager de luchtovermaat λ, hoe hoger het
dauwpunt, hoe sneller de condensatie optreedt.
Wandketels Staande ketels
Vermogen is relatief klein (tot 60kW) Vermogen groot/klein (18-600kW)
Kleine waterinhoud Meestal groot watervolume
Ketelfabrikant eist minimum debiet Debiet mag 0 zijn, geen gevaar
Bij te klein debiet (wandketel): water kookt -> stoomproductie ->
veiligheidsklep open
Rune Bruynen 4
