Airconditioning

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Zie artikel Voor de cd van Curved Air, zie Airconditioning (Curved Air)
Airco's (de apparatuur met de ventilator) in een appartementsblok in Hongkong (2002)
Stofsporen bij een luchtbehandelingssysteem

Airconditioning, klimaatregeling, luchtbehandeling of luchtregeling is het reguleren van de lucht in binnenruimtes, zoals in een gebouw, auto of trein. Andere benamingen zijn airco, luchtregelaar, klimaatregelaar, klimaatregeling en comfortkoeling. Het algemene consumentenapparaat, zoals in voertuigen toegepast, wordt meestal airco of airconditioning genoemd; afkorting A/C. Voor de apparaten of installaties voor bedrijven of grote panden worden de termen klimaatregeling (vooral in de landbouw), klimaatregelaar, luchtregelaar of eveneens airconditioning gebruikt.

Met het apparaat of installatie kan de temperatuur en luchtvochtigheid op een aangenaam niveau gehouden worden, terwijl het buiten onaangenaam warm (of koud) is. Door het toepassen van een filtersysteem kan de lucht tevens worden gezuiverd.

Geschiedenis[bewerken | brontekst bewerken]

In 1902 bedacht de jonge Amerikaanse ingenieur Willis Carrier een systeem om de temperatuur in een drukkerij onder controle te houden. In 1924 werd de eerste bioscoopzaal, de Rivoli in New York, voorzien van een luchtkoeling. De omzet van de bioscoop steeg spectaculair. 5 jaar later hadden 300 bioscoopzalen in de Verenigde Staten luchtkoeling. In de 19de eeuw waren er ook al systemen bedacht maar zonder veel succes, omdat er te veel ijs voor nodig was.[1]

Luchtbehandelingsmiddelen[bewerken | brontekst bewerken]

Airconditioning kan op de volgende manieren werken: met een warmtepomp, of door (indirecte) verdamping van water.

Werking van airco met warmtepomp[bewerken | brontekst bewerken]

Schematische tekening van een warmtepomp: 1 is de condensor, 2 de turbine (eventueel smoorventiel), 3 de verdamper, 4 is de compressor.

Een warmtepomp is een gesloten kringloop van een vloeibaar koudemiddel met een laag kookpunt, bijvoorbeeld freon. Dit koudemiddel verdampt in de verdamper en condenseert weer tot vloeistof in de condensor. De warmte wordt hierbij netto van de verdamper naar de condensor vervoerd, tegen de bestaande temperatuurgradiënt in.

Er gaat altijd een dikke en een dunne buis naar de verdamper. In de dikste buis stroomt gasvormig (verdampt) koudemiddel; in het dunne buisje vloeibaar koudemiddel op een temperatuur ongeveer gelijk aan de buitentemperatuur. Dit koudemiddel wordt naar de geventileerde koelbatterij in de binnenunit gepompt: de verdamper. Juist voor de verdamper zit een expansiesysteem (capillair of expansieventiel), dat de vloeistof laat ontsnappen naar een lagere druk op verdampingstemperatuur. De vloeistof begint te verdampen en neemt daarbij warmte op uit de te koelen ruimte. Bij een airco is de temperatuur hier ongeveer 0 °C. Men neemt voor een airco een verschil van ongeveer 20° C, bij koelcellen is dat 7-10°.

Bij moderne aircotoestellen zit het capillair nagenoeg altijd in het buitentoestel verwerkt. Dit doordat bij het inspuiten van het koudemiddel van hoge naar lage druk een geluid ontstaat. Mocht het capillair in het binnentoestel verwerkt zijn, is dit geluid van inspuiten oncomfortabel en hoorbaar. Door het kleine buisje stroomt dan niet-verdampte vloeistof op verdampingstemperatuur.

Doordat dit koudemiddel een verdampingstemperatuur heeft die lager is dan de omgeving, zal het koudemiddel de warmte opnemen en hierdoor verdampen. Deze warmte energie zal worden opgenomen door het koudemiddel. Anders gezegd: warmte van de ruimte wordt overgedragen naar het koudemiddel. Het vloeibaar koudemiddel verdampt volledig en wordt zelfs iets oververhit om te voorkomen dat de compressor last krijgt van vloeistofslag. De compressor van een airco kan namelijk geen vloeistof verpompen, alleen gas. Dit komt het rendement van het systeem niet ten goede, Om een compressor zo effectief mogelijk te maken is de schadelijke ruimte van een compressor erg klein, hierdoor kan er maximale gas hoeveelheid worden verpompt. Het gasvormige koudemiddel wordt hier samengeperst tot een hogere druk en temperatuur en naar de condensor gevoerd. De temperatuur van deze gassen is in sommige gevallen 50° boven de buitentemperatuur. De temperatuur waarop gecondenseerd wordt noemt men de condensatietemperatuur. Om het warmtetransport naar de buitenomgeving te vergemakkelijken wordt vaak een ventilator aangebracht.

Buiten de te koelen ruimte geeft dit gas zijn onttrokken warmte weer af aan de condensor en condenseert weer tot vloeistof. De compressor is de stuwende kracht in het gehele proces, door het gasvormig koudemiddel te verplaatsen. Een bijzondere uitvoering is de zogenaamde invertercompressor. Deze is door zijn toerenregeling een stuk comfortabeler in de regeling van de ruimtetemperatuur en bovendien ruim 30% energiezuiniger dan een aan-uitcompressor. De koelcyclus benadert de Carnotcyclus, met uitzondering van het smoorventiel voor de verdamper.

Werking als verdamper van water[bewerken | brontekst bewerken]

Wanneer water wordt verdampt, verhoogt dit de luchtvochtigheid en wordt de verdampingsenergie onttrokken aan de lucht, waarbij de temperatuur daalt. Dit heet adiabatische koeling. Wanneer de vochtige, gekoelde, lucht wordt toegevoerd aan de gebruiksruimte, dan spreekt men van directe adiabatische koeling.

De vochtige gekoelde lucht kan ook worden gebruikt om een tweede, gescheiden, luchtstroom te koelen. Deze techniek heet indirecte adiabatische koeling. De temperatuur van de tweede luchtstroom wordt hierbij verlaagd door middel van de eerste luchtstroom. De tweede luchtstroom wordt toegevoerd aan de gebruikersruimte. De absolute luchtvochtigheid van de tweede luchtstroom is lager dan bij een direct adiabatische koeling, wat een hoger comfort geeft.

Deze airco heeft als groot voordeel dat alleen energie nodig is voor de ventilator die de lucht naar de verbruiksruimte pompt, wat vaak toch al wordt gedaan (mechanische ventilatie). De toegevoerde lucht is bovendien verse lucht (bij airco met warmtepomp wordt vaak alleen de ruimtelucht gekoeld en ontvochtigd, en rondgepompt maar niet ververst). Verder is er wat water nodig om te verdampen. Het nadeel van deze airco is dat de bereikbare temperatuurverlaging afhankelijk is van de luchtvochtigheid buiten en dat hij niet als ontvochtiger gebruikt kan worden.[2]

Drogen[bewerken | brontekst bewerken]

Hoge temperaturen worden minder goed verdragen wanneer ook de luchtvochtigheid hoog is. Het reduceren van de luchtvochtigheid geeft dan al een bijdrage aan het kunnen verdragen van hoge temperaturen. Dit kan bijvoorbeeld gedaan worden door middel van desiccatie, oftewel het gebruik van droogmiddelen.

Toepassingen[bewerken | brontekst bewerken]

Een airconditioning die uitgerust is met een vierwegklep kan naast koelen ook verwarmen door het hierboven beschreven proces om te keren. Veel airco's zijn tevens uitgerust met bijkomende functies: koelen (en automatisch ontvochtigen); verwarmen (als het apparaat is uitgerust met een vierwegklep); enkel ontvochtigen; enkel ventileren. Zelfs bij matige vorst is verwarming mogelijk.

In vele warmere streken van de aardbol is door de airconditioning een Noord-Europees dagritme mogelijk. Zonder deze systemen zou er b.v. in de Golfstaten in het Midden-Oosten 's zomers niet veel activiteit mogelijk zijn.

Type airco's[bewerken | brontekst bewerken]

Er zijn diverse types airconditioners. De airco die het meest voorkomt is de split-unit airco. Deze heeft een afzonderlijke eenheid aan de buitenzijde van de gevel waar de koelvloeistof afkoelt. Verder komt de mobiele airconditioning steeds meer voor. Deze combineert alle onderdelen in een verplaatsbare eenheid. Hierbij wordt het vocht via een dunnere slang afgevoerd en opgevangen in een condensatiebak en/of voert warme vochtige lucht af via een dikkere luchtslang die door het raam gehangen kan worden dan wel semi-permanent via een vaste opening in een houten buitenwand of -muur. Een nieuw type wat in opkomst is, is de standalone-airconditioning. Dit is een gesloten systeem waarin beide afzonderlijke eenheden van de airconditioning zijn samengevoegd in een binneneenheid. Enkele type airco's zijn: plafond model, raam model, mobiele airco en cassettemodel.

Nadelen[bewerken | brontekst bewerken]

Koelen met airco's heeft ook nadelen. Het proces gebruikt veel energie, en hoewel die energie nodig is op het moment dat de zon het meeste energie levert, wordt die zonne-energie nauwelijks benut.[bron?] Verder vereist het aircosysteem dat gebouwen goed gesloten gehouden worden, want anders gaat de verkregen koelte door vermenging met de warme buitenlucht weer verloren. Vergelijkbare verliezen treden trouwens op bij een mobiele airco die de warmte afvoert door een luchtslang naar buiten; onvermijdelijk wordt hierbij (warme) buitenlucht van elders aangezogen.

Een airconditioner kan (vooral wanneer die slecht onderhouden is door bijvoorbeeld het luchtfilter nooit of zelden te reinigen) aanleiding geven tot allerlei ziekten en allergieën (het zogenaamde sickbuildingsyndroom).

Een verschil van meer dan vier à zes graden kan ons lichaam niet goed opvangen. Daarom is het raadzaam om de binnentemperatuur niet meer dan 4-6 °C lager te houden dan de buitentemperatuur. Binnen zal het toch nog altijd frisser aanvoelen, wanneer men van buiten naar binnen gaat, temeer omdat men dan geen last heeft van de directe verwarming van de zon en het 'drukkende' of 'broeierige' gevoel dat vochtige, warme buitenlucht geeft. Een té lage luchtvochtigheid (lager dan de ideale 45-60 %) zorgt voor een verminderde weerstand, waardoor bacteriën en virussen een kans krijgen zich te vermenigvuldigen.

Trein[bewerken | brontekst bewerken]

Treinen met airconditioning zijn gemiddeld (gemeten over het hele jaar) energiezuiniger dan treinen zonder airco.[bron?] Doordat de ramen niet meer open kunnen, is het treinoppervlak gladder en gestroomlijnder. De luchtweerstand is daardoor kleiner en er is minder energie nodig voor de aandrijving. Door ramen te gebruiken die niet geopend kunnen worden, is de trein bovendien ook beter geïsoleerd, zodat er in de winter minder energie nodig is om de trein te verwarmen. Daarnaast kan de turbine-efficiëntie worden verhoogd door het entropieverlies van de airco met behulp van een generator om te zetten in kinetische energie die dan weer wordt gebruikt om de trein aan te drijven. De Nederlandse VIRM-treinstellen (nieuwe generatie dubbeldekstreinen) en de gemoderniseerde ICRm-rijtuigen en ICMm-treinstellen van de NS zijn voorzien van airconditioning of bij GTW's van Arriva. Bij de NMBS hebben de I11- en M6-rijtuigen (nieuwe generatie dubbeldeksrijtuigen) airco. Ook zijn de AM96-, de MW41- en sommige I10- en I6-rijtuigen uitgerust met airconditioning.

Zie de categorie Air conditioners van Wikimedia Commons voor mediabestanden over dit onderwerp.