Basisprincipes van HVAC

HVAC zorgt voor thermisch comfort en behoudt de luchtkwaliteit binnenshuis in residentiële, commerciële en industriële gebouwen. De basisfuncties van een HVAC-systeem zijn:

• Verwarming en koeling
• Reinigen van de lucht
• Luchtstroom reguleren
• Pressurisatie
• Bevochtigen en ontvochtigen

Dit artikel bespreekt de basisprincipes van een HVAC-systeem, de werking ervan en de verschillende typen.

Inhoudsopgave

• Basisprincipes van HVAC leren
• Waarom HVAC belangrijk is
• Werking van het HVAC-systeem
• Typen HVAC-systemen
• Waar zijn HVAC-regelingen nodig
• FAQs

Basisprincipes van HVAC leren

Een HVAC-systeem (verwarming, ventilatie en airconditioning) is ontworpen om besmetting te voorkomen en comfortabele leef- en werkomstandigheden te bieden.

• Verwarming houdt de juiste kamertemperatuur in stand, vooral bij koud weer.
• Ventilatie omvat het uitwisselen of vervangen van lucht binnen een ruimte om de temperatuur te reguleren of verontreinigingen te verwijderen.
• Airconditioning koelt binnenruimtes door warmte en vochtigheid uit de lucht te verwijderen.

Opmerking: HVAC-R is het uitgebreide acroniem, waarbij de 'R' staat voor koeling. Dit kritieke onderdeel helpt bederfelijke goederen te bewaren door precieze koeling. Koeling is essentieel in industrieën zoals voedselservice, medische faciliteiten en andere sectoren waar gecontroleerde koeling noodzakelijk is voor veiligheid en naleving.

Waarom HVAC belangrijk is

HVAC-systemen spelen een cruciale rol in het handhaven van een geschikte binnenomgeving om verschillende redenen:

1. Binnenluchtkwaliteit (IAQ): Commerciële HVAC-systemen zijn essentieel voor het beheren van de binnenluchtkwaliteit door verontreinigingen, allergenen en deeltjes te filteren. Een verbeterde IAQ creëert een gezondere omgeving, waardoor het risico op ademhalingsaandoeningen en allergische reacties onder de bewoners van het gebouw wordt verminderd.
2. Temperatuurregeling: Het bereiken en handhaven van ideale temperatuurniveaus zorgt voor comfort en productiviteit. HVAC-systemen bieden nauwkeurige controle over de temperatuur.
3. Vochtigheidsregulatie: Een geschikte vochtigheid is essentieel om comfort te behouden en de gezondheid binnen binnenruimtes te beschermen. HVAC-systemen spelen een cruciale rol bij het reguleren van vochtigheidsniveaus, waardoor problemen zoals schimmelvorming en het ongemak dat gepaard gaat met te vochtige of te droge lucht worden voorkomen.
4. Energie-efficiëntie: Moderne HVAC-systemen zijn ontworpen met een focus op energie-efficiëntie, wat bedrijven en huiseigenaren helpt operationele kosten te beheersen en hun milieu-impact te verminderen.

Werking van het HVAC-systeem

• Buitenlucht (A): Het systeem neemt buitenlucht (A) op, essentieel voor ventilatie. Deze lucht wordt in het systeem getrokken om gefilterd en geconditioneerd te worden voordat het de binnenruimtes binnenkomt.
• Luchtbehandelingsunit (C): De luchtbehandelingsunit (AHU) is een centraal onderdeel dat het filter, de ventilator en de spoelen (C) bevat. Het filter reinigt de binnenkomende lucht door deeltjes te verwijderen, de ventilator stuwt de lucht door het systeem, en de spoelen, die verbonden zijn met de chiller en de ketel, conditioneren de lucht door deze te verwarmen of te koelen.
• Chiller (E): De chiller (E) produceert gekoeld water. Het onttrekt warmte aan het water door middel van een koelcyclus, die de verdamping en condensatie van een koelmiddel omvat. Het gekoelde water wordt vervolgens naar de AHU gepompt, die warmte uit de lucht absorbeert, waardoor het effectief wordt gekoeld. De gekoelde waterlus omvat een expansievat om veranderingen in het watervolume als gevolg van temperatuurschommelingen op te vangen.
• Koeltoren (B): De koeltoren (B) maakt deel uit van de koelcyclus, met name in grotere HVAC-systemen. Het helpt de warmte van het gebouw te verdrijven door water te koelen dat warmte uit de binnenlucht heeft opgenomen. Het warme water van de condensor van de chiller wordt naar de koeltoren gestuurd, die door verdamping wordt gekoeld voordat het terug naar de chiller wordt gecirculeerd. De koeltoren is specifiek geassocieerd met watergekoelde chillers in plaats van luchtgekoelde chillers die geen koeltoren gebruiken.
• Ketel (G): De ketel (G) genereert heet water of stoom en distribueert dit vervolgens naar de verwarmingsspoelen van de AHU. Terwijl de lucht over deze spoelen stroomt, wordt deze verwarmd voordat deze door de luchtkanalen naar de binnenruimtes wordt gestuurd. De ketel wordt typisch gebruikt tijdens de koudere maanden wanneer verwarming nodig is. Het hete water/stoom van de ketel wordt ook gebruikt voor andere verwarmingstoepassingen binnen het gebouw, zoals radiatoren of vloerverwarmingssystemen.
• Pomp (D): De pomp (D) verplaatst het verwarmde of gekoelde water van en naar de chiller en ketel naar de spoelen in de AHU. Deze circulatie is cruciaal voor het overbrengen van de thermische energie die nodig is om het gebouw te verwarmen of te koelen. Er zijn doorgaans aparte pompen voor de chiller- en ketelcircuits. De gekoelde waterpomp circuleert water tussen de chiller en de AHU, en de hete waterpomp circuleert water tussen de ketel en de AHU.
• Geventileerde ruimte (F): De geventileerde ruimte (F) vertegenwoordigt de binnenruimtes die door het HVAC-systeem worden bediend. Geconditioneerde lucht van de AHU wordt in deze kamers geleverd, wat zorgt voor een comfortabele omgeving voor de bewoners. Het systeem verwijdert ook de verouderde lucht uit deze ruimtes om een goede luchtkwaliteit te behouden. De retourlucht uit deze kamers wordt doorgaans terug naar de AHU getrokken om opnieuw geconditioneerd te worden.

Lees ons artikel over HVAC-instrumenten voor meer details over de verschillende meetapparaten die in een HVAC-systeem worden gebruikt.

Typen HVAC-systemen

HVAC-systemen worden grofweg ingedeeld in zelfstandige eenheidspakketten en centrale systemen, elk met hun eigen operationele methoden en geschikte toepassingen.

Zelfstandige eenheidspakketten

Zelfstandige eenheidspakketten zetten een primaire energiebron, zoals elektriciteit of gas, direct om in verwarming en koeling voor de ruimte die ze bedienen. Voorbeelden van zelfstandige eenheidspakketten zijn:

• HVAC-systemen op het dak: Vaak te vinden op commerciële gebouwen, deze eenheden zijn geïnstalleerd op het dak en bieden verwarming en koeling aan de ruimte binnen het gebouw.
• Individuele kamer airconditioners: Draagbare of raamgemonteerde eenheden die enkele kamers koelen.
• Lucht-lucht warmtepompen: Deze systemen kunnen verwarmen en koelen door warmte over te dragen tussen de binnen- en buitenlucht van een gebouw.

Zelfstandige eenheden worden doorgaans gebruikt in eengezinswoningen of individuele kamers waar lokale controle en eenvoud gewenst zijn.

Centrale systemen

Centrale systemen zetten energie van brandstoffen zoals gas of elektriciteit om op een centrale locatie, waarna thermische energie door het hele gebouw wordt gedistribueerd. Ze bestaan uit een centraal toevoersubsystem en verschillende eindgebruiksubsystemen, die een breed scala aan configuraties bieden. De meest voorkomende opstelling omvat:

• Centrale warm- en koudwatersystemen: Deze systemen sturen warm en/of koud water naar meerdere ventilatorsystemen door het hele gebouw.
• Ventilatorsystemen met water-lucht warmtewisselaars (spoelen): Deze systemen gebruiken het water van de centrale installatie om de lucht te verwarmen of te koelen, waarna het naar de aangewezen gebieden wordt gedistribueerd.

Eindgebruiksubsystemen in centrale systemen kunnen zijn:

• Enkelzone ventilatorsystemen: Bedienen een specifiek gebied of zone.
• Meerzone ventilatorsystemen: Gebruiken VAV (variabel luchtvolume) boxen om meerdere zones te bedienen, waardoor individuele temperatuurregeling binnen elke zone mogelijk is. Een VAV is een component van het HVAC-systeem dat de luchtstroom naar verschillende zones reguleert, waardoor individuele temperatuurregeling mogelijk is.

Centrale systemen hebben de voorkeur in grotere, meerdere verdiepingen tellende gebouwen met beperkte toegang tot buitenlucht. Hoewel ze mogelijk complexere besturingssequenties hebben, bieden ze over het algemeen lagere operationele kosten vanwege hun efficiëntie en schaalbaarheid. Lees ons overzichtsartikel over zonekleppen voor meer details over de werking en kenmerken van HVAC-zonekleppen.

Waar zijn HVAC-regelingen nodig

HVAC-regelingen verwijzen naar de verschillende apparaten en systemen die worden gebruikt om de werking van HVAC-apparatuur in een gebouw te reguleren. HVAC-regelsystemen zijn essentieel en worden strategisch verdeeld over drie sleutelzones:

1. Primaire mechanische kamerregelingen: Deze regelingen beheren de werking van de centrale HVAC-apparatuur, zoals chillers, ketels en pompen. Ze zorgen ervoor dat de apparatuur binnen de gewenste parameters werkt, inclusief veiligheidscontroles, energiebeheercontroles en interfacecontroles voor het monitoren en aanpassen van instellingen.
2. Regelingen voor de luchtbehandelingsunit (AHU): Regelingen voor AHU's reguleren de luchtstroom, vochtigheid, temperatuur en luchtkwaliteit. Ze passen de snelheid van ventilatoren aan, de positie van dempers en de werking van verwarmings- en koelspoelen, evenals bevochtigers en ontvochtigers, om ervoor te zorgen dat de aan verschillende delen van het gebouw geleverde lucht voldoet aan de vereiste comfort- en kwaliteitsnormen.
3. Individuele kamerregelingen: Dit zijn gelokaliseerde regelingen die de omstandigheden binnen individuele kamers of zones beheren. Ze omvatten thermostaten, hygrostaten en CO2-sensoren die bewoners in staat stellen de temperatuur, vochtigheid en luchtkwaliteit aan te passen, evenals de werking van ventilatorconvectoren, variabele luchtvolume (VAV) boxen en andere eindapparaten die direct comfort in een specifieke ruimte beïnvloeden.

FAQs

Wat is het verschil tussen AC en HVAC?

AC is een onderdeel van HVAC; AC reguleert de binnentemperatuur door koeling, terwijl het HVAC-systeem verwarming, ventilatie en airconditioning omvat.

Wat is het basisprincipe van HVAC?

HVAC-systemen regelen het binnenklimaat door temperatuur, luchtstroom en vochtigheid te reguleren voor comfort en luchtkwaliteit.