Free cooling is een slimme manier om het energieverbruik voor de koeling van een gebouw te verlagen door gebruik te maken van natuurlijk koele buitenlucht. Wanneer het buiten koeler is dan binnen, kan het ventilatiesysteem meer buitenlucht aanvoeren om het gebouw af te koelen. Zo is er minder behoefte aan traditionele airconditioning en compressoren.
Deze methode kan het energieverbruik en de koelkosten aanzienlijk verlagen en tegelijkertijd de belasting van het mechanische koelsysteem verminderen. In plaats van alle benodigde koeling actief op te wekken, benut het gebouw de koelte die al in de buitenlucht aanwezig is. Het systeem past de hoeveelheid aangevoerde buitenlucht en de mechanische koeling automatisch aan om een comfortabele binnentemperatuur te handhaven.
Free cooling biedt zo een eenvoudige en energiezuinige manier om een comfortabel binnenklimaat te behouden en tegelijkertijd het totale energieverbruik en de exploitatiekosten van een gebouw te verlagen.
Free cooling versus airconditioning: wat is het verschil?
Zowel free cooling als airconditioning hebben als doel de binnentemperatuur te verlagen, maar beide werken volgens een heel ander principe:
-
- Airconditioning maakt gebruik van mechanische koeling via een koeltechnisch systeem. Het onttrekt actief warmte aan de lucht, waardoor de binnentemperatuur kan worden verlaagd, zelfs wanneer de buitenlucht te warm is voor free cooling. Om de warmte aan de lucht te onttrekken en het gebouw te koelen is elektriciteit nodig. Dit leidt doorgaans tot hogere werkingskosten en een grotere belasting van de mechanische koelinstallatie.
- Free cooling daarentegen vereist geen compressoren of koelcircuits om de aangevoerde lucht eerst actief af te koelen. Het ventilatiesysteem benut de natuurlijke koelcapaciteit van de buitenlucht. Wanneer de buitenlucht koeler is dan de binnenlucht, voert het systeem meer buitenlucht aan om overtollige warmte uit het gebouw af te voeren. Free cooling is dus afhankelijk van de buitentemperatuur, terwijl airconditioning ook kan koelen wanneer de buitenlucht (te) warm is.
Het grootste voordeel van free cooling is de energie-efficiëntie. Wanneer het buiten koel is, hoeft er immers weinig elektriciteit te worden verbruikt om mechanisch koeling op te wekken. Het gebouw kan dan profiteren van de natuurlijke koelere buitenlucht. Dit verlaagt het energieverbruik en de koelkosten en kan bovendien de werkingstijd en belasting van de airconditioning verminderen.
Beide koelmethoden sluiten elkaar niet uit, maar kunnen elkaar juist aanvullen. Wanneer de buitenomstandigheden gunstig zijn, kan free cooling de behoefte aan mechanische koeling verminderen of zelfs volledig wegnemen. Zodra de buitenlucht niet meer koel genoeg is, kan het systeem indien nodig overschakelen op mechanische koeling.
Slimme regeling voor een energiezuinige koeling
De koeling van gebouwen kan een aanzienlijk deel van het totale energieverbruik uitmaken, vooral bij warm weer en een hoge bezettingsgraad. Door de klimaatverandering komen warme periodes vaker voor en duren ze ook langer. Een energiezuinige koeling van gebouwen wordt daardoor steeds belangrijker. Free cooling helpt het energieverbruik voor koeling te verminderen door gebruik te maken van de natuurlijke koelcapaciteit van de buitenlucht. Wanneer de buitenlucht voldoende koel is, kan het ventilatiesysteem (een deel van) de koelbehoefte opvangen. Hierdoor hoeven compressoren en andere mechanische koelapparatuur minder vaak te werken.
De belangrijkste voordelen van free cooling zijn:
-
- Lager energieverbruik: vermindert de afhankelijkheid van mechanische koelapparatuur wanneer de buitenomstandigheden gunstig zijn
- Lagere koelkosten: benut de natuurlijke koelte van de buitenlucht om het gebruik van energie-intensieve koelsystemen te beperken
- Minder belasting van de mechanische koeling: zorgt ervoor dat airconditioningsystemen minder vaak of gedurende kortere periodes hoeven te werken
- Efficiëntere ventilatie: laat het ventilatiesysteem actief bijdragen aan de temperatuurregeling, in plaats van alleen verse lucht aan te voeren
- Meer comfort: helpt een aangename binnentemperatuur te behouden wanneer free cooling correct wordt geregeld
Free cooling is echter niet geschikt bij alle buitenomstandigheden. Als de buitenlucht te warm is, kan de aanvoer van extra buitenlucht de binnentemperatuur juist verhogen in plaats van verlagen. Een ventilatiesysteem moet daarom bepalen wanneer free cooling nuttig is en wanneer een andere koelstrategie nodig is. Free cooling is vooral nuttig in de lente en de herfst, tijdens koele zomernachten en op andere momenten waarop de buitenlucht koeler is dan de binnenlucht.
De natuur koelt, Sentera regelt
Een free cooling-regelaar volgt continu de relevante temperatuuromstandigheden op en activeert automatisch de toevoer van koele buitenlucht wanneer dat nodig is. Zo wordt free cooling ingeschakeld wanneer het binnen te warm is en de buitenlucht voor een effectieve koeling kan zorgen. Zodra de omstandigheden niet langer gunstig zijn, stopt free cooling automatisch. Deze slimme regeling voorkomt onnodige werking van de ventilatoren en past de koelstrategie aan de veranderende binnen- en buitentemperaturen aan.
De free cooling-regelaar van Sentera is ontworpen voor ventilatie- en koeltoepassingen in kantoren en commerciële en industriële gebouwen. De regelaar combineert continue temperatuurmonitoring, automatische ventilatorsnelheidsregeling, aansturing van terugslagkleppen en flexibele communicatiemogelijkheden in één oplossing.
Hoe werkt de free cooling-regelaar?
De regelaar werkt volledig automatisch en monitort continu de binnen- en buitentemperatuur met behulp van twee PT500-temperatuursensoren. Door beide temperaturen met elkaar te vergelijken, bepaalt de regelaar wanneer de buitenomstandigheden geschikt zijn voor free cooling en past de toevoer van verse buitenlucht hierop aan.
Free cooling wordt geactiveerd wanneer aan de volgende voorwaarden is voldaan:
-
- De binnentemperatuur ligt boven het instelpunt
- De binnentemperatuur ligt hoger dan de buitentemperatuur
- De buitentemperatuur bedraagt meer dan 5 °C
Eerst openen de terugslagkleppen. Vervolgens starten de afvoer- en toevoerventilatoren.
Voor de ventilatoren zijn twee regelmodi beschikbaar:
-
- In de modus "Variabele ventilatorsnelheidsregeling" wordt de ventilatorsnelheid stapsgewijs aangepast aan het temperatuurverschil tussen binnen- en buitenlucht. Zo verloopt de koeling op een energiezuinige manier. Bij een klein temperatuurverschil blijft de ventilatorsnelheid bewust laag om onnodig energieverbruik te vermijden. Naarmate het temperatuurverschil groter wordt, neemt de ventilatorsnelheid toe om de beschikbare koelcapaciteit van de buitenlucht optimaal te benutten.
- In de modus "Vaste ventilatorsnelheidsregeling" draait de ventilator op een vooraf ingestelde snelheid zolang free cooling actief is. Het doel is om het gebouw zo snel mogelijk te koelen met verse buitenlucht.
De ventilatoren stoppen zodra een van de volgende voorwaarden optreedt:
-
- De binnentemperatuur daalt onder het instelpunt.
- Het temperatuurverschil tussen binnen- en buitenlucht daalt onder 1 °C.
- De buitentemperatuur daalt onder 4 °C.
Daarnaast kunnen de ventilatoren handmatig worden aangestuurd, ongeacht de gemeten temperaturen. Met de Boost-functie kan de ventilatorsnelheid tijdelijk worden verhoogd wanneer een snelle luchtverversing nodig is. De functie wordt eenvoudig geactiveerd met de knop op het voorpaneel.
Met de Override-functie kan de automatische regeling gedurende een langere periode worden overbrugd. Deze functie kan uitsluitend via Modbus RTU-communicatie worden geactiveerd en gedeactiveerd.
Hoe sluit je de free cooling-regelaar aan?
De free cooling-regelaar beschikt over één analoge uitgang om de ventilatorsnelheid te regelen. Hiermee kan zowel een toevoer- als een afvoerventilator worden aangestuurd, of enkel afvoerventilator. Wanneer beide ventilatoren zijn aangesloten, worden ze via hetzelfde analoge signaal geregeld. Het uitgangssignaal kan worden ingesteld op 0–10 VDC, 4–20 mA of PWM. Hierdoor is de free cooling-regelaar geschikt voor verschillende EC-motoren met een analoge ingang. Daarnaast kan de regelaar ook AC-ventilatorsnelheidsregelaars met een analoge ingang of frequentieregelaars aansturen. Op die manier kan vrijwel elk type motor aangestuurd worden, al dan niet in combinatie met een ventilatorsnelheidsregelaar of frequentieregelaar.
De relaisuitgang kan worden gebruikt om de terugslagkleppen te openen en te sluiten. Zowel de openingstijd van de klep als de uitlooptijd van de ventilator kunnen worden ingesteld.
Dankzij de ingebouwde Modbus RTU-communicatie kan de free cooling-regelaar worden verbonden met de SenteraWeb-cloud voor
toegang vanop afstand. Daarnaast kan de regelaar worden geïntegreerd in een gebouwbeheersysteem, zodat meetwaarden, werkingsstatus en instellingen beschikbaar zijn.
De free cooling-regelaar gebruikt twee PT500-temperatuursensoren om de binnen- en buitentemperatuur te meten. Deze sensoren zijn verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen en moeten afzonderlijk worden besteld.
SenteraWeb-cloud
Via het online HVAC-platform SenteraWeb kunnen de instellingen van de free cooling-regelaar worden aangepast, de werking worden opgevolgd en meetgegevens worden geregistreerd. Om de regelaar met SenteraWeb te verbinden, is een internetgateway nodig. Deze kan via wifi of een LAN-kabel met het netwerk worden verbonden.
Met SenteraWeb is het mogelijk om:
-
- De parameters van aangesloten toestellen te configureren
- Aangesloten toestellen te monitoren
- De firmware van toestellen bij te werken
- Gegevens te registreren en in grafieken weer te geven
- Geregistreerde gegevens als CSV-bestand te exporteren
- Waarschuwingen en alarmmeldingen via e-mail of sms te ontvangen wanneer ingestelde drempelwaarden worden overschreden
- Met de dag- en weekplanner specifieke waarden op bepaalde tijdstippen in te stellen en andere uitgangswaarden op vooraf bepaalde momenten te overschrijven
- Verschillende gebruikers en configuratoren aan elke installatie toe te wijzen
- Een persoonlijk dashboard voor de installatie samen te stellen
- Een QR-code af te drukken waarmee anderen toegang krijgen tot het dashboard van de installatie. Zo kunnen ze de binnen- en buitentemperatuur en de status van het free cooling-proces bekijken.
Laat de natuur voor verkoeling zorgen