Een woonzorgcentrum passief koelen
PCM voor een zorginstelling
Het project betrof de renovatie van een vleugel van de woonzorginstelling Hoogstraete in Sittard (Nederland). Het zomercomfort liet daar te wensen over. Het gebouw was al wel voorzien van enkele koelinstallaties, maar die stonden los van elkaar en koelden alleen de gemeenschappelijke ruimtes. De woonkamers zelf hadden geen koeling, alleen ventilatie door mechanische afzuiging, in combinatie met centraal geregelde zonwering. In de gerenoveerde vleugel werd de bouwschil verbeterd. Tegelijk werd een balansventilatiesysteem geplaatst, dat tevens koeling leverde voor de woningen. Om oververhitting te voorkomen, werd automatische zonwering ingezet.
Dit project maakte gebruik van een ongewone koeltechniek. Er is namelijk geen traditionele compressoraangedreven installatie, maar een systeem dat bestaat uit een combinatie van Phase Change Material (PCM) met adiabatische koeling. Zo wordt de inblaaslucht afgekoeld om tot een aangename temperatuur in de kamers te komen.
Duurzame koeling
De PCM-installatie werd geleverd door Orange Climate, een specialist terzake. Het werkingsprincipe is erg eenvoudig: de luchtbehandelingskast is voorzien van een batterij van PCM-elementen, waar de binnenkomende lucht doorheen wordt gestuurd. Door het contact met de PCM-batterij koelt de verse lucht af. De elementen zijn namelijk gevuld een zoutoplossing met een smelttemperatuur van 20°C en een regeneratietemperatuur van 17°C. De warmere binnenkomende lucht zal de PCM doen smelten. Zo wordt er warmte uit de toevoerlucht onttrokken. De lucht wordt afgekoeld tot ongeveer 18-19°C en in de kamers geblazen. Dit proces gaat door tot de PCM helemaal gesmolten is.
Als de temperatuur ’s nachts daalt, wordt de koelere nachtlucht over de PCM-batterij gestuurd om ze weer op te laden door de zouten te laten stollen. Zo komt men toe zonder compressorcyclus en vermijdt men ook alle hoofdbrekens over stroomverbruik en koudemiddelproblematiek.
Adiabatische ondersteuning
De werking van de luchtbehandelingskast kan aangepast worden aan de omstandigheden. Zo is er eerst en vooral een warmtewisselaar voor warmteterugwinning op de uitblaaslucht van de balansventilatie. In functie van de temperatuur kan de lucht dan direct worden ingeblazen over een bypass, dan wel over de PCM-batterij worden gestuurd. Als de PCM-batterij onvoldoende vermogen kan leveren, dan wordt deze warmtewisselaar gebruikt om bijkomende koeling te leveren via adiabatische koeling. Er wordt dan water verneveld in de afvoerlucht, om de temperatuur ervan te doen dalen tot ongeveer 18°C. Deze lucht koelt dan de binnenkomende luchtstroom via de warmtewisselaar. Omdat alles aan relatief lage temperaturen gebeurt, en er niet wordt verneveld in de toevoerlucht, is het risico op Legionella zo goed als uitgesloten.
Het gebruik van PCM heeft zijn beperkingen. De belangrijkste daarvan is de regeneratie. Die zal alleen plaatsvinden als de nachttemperatuur voldoende laag is en die temperaturen voldoende lang aanhouden. Dat is belangrijkste dimensioneringsparameter voor het systeem: of de installatie kan regenereren bepaalt immers welk vermogen het kan leveren tijdens de warmste periode. Er zijn een aantal maatregelen die men kan nemen om het regeneratieproces te optimaliseren. Men kan een PCM-materiaal kiezen met een hogere smelt- en stoltemperatuur. Daardoor kan men wel bij hogere luchttemperaturen regenereren, maar tegelijk zal de minimale inblaastemperatuur stijgen. Een tweede beperking betreft de omvang en het gewicht van het geheel. De PCM-batterij neemt plaats in, waardoor de luchtbehandelingskast aanzienlijk groter uitvalt dan een klassieke versie met een verwarmings- en koelbatterij. Dat is vooral een aandachtspunt in renovatie, omdat een nieuwe luchtbehandelingskast met PCM-batterij niet meer in de technische ruimte van de oude zal passen.
En de praktijk?
De uitvoering was een huzarenstukje. De ventilatieschachten naar de woonkamers moesten immers aangelegd worden terwijl de vleugel nog bewoond was. Er werd dan telkens uitgebreid overlegd zowel met de bewoners als met het zorgpersoneel, zodat iedereen wist waar men aan toe was en aan welke hinder men zich mocht verwachten. De uitvoerder legde ook genoeg flexibiliteit aan de dag om de planning aan te passen in functie van eventuele gezondheidsproblemen van de bewoners.
De resultaten werden gemeten door de TU Eindhoven die ook een bevraging deed naar het aanvoelen van de bewoners en het zorgpersoneel. Daaruit bleek dat de doelstellingen over het algemeen gehaald werden. Tijdens de afgelopen warme zomer werd er in slechts een van de tien bemeterde kamers een temperatuur van meer dan 28°C vastgesteld. Qua aanvoelen heeft dit systeem een zekere gewenning nodig, in vergelijking met actieve koeling. De gebruikers verwachten namelijk dat je een knop omdraait en dat er dan volop koude lucht wordt ingeblazen. Dit systeem werkt zo niet: de grootste winst zit erin dat er geen warme lucht binnenkomt en de woonruimte dus niet opwarmt. Hier is dus sensibilisering van de gebruikers nodig. De praktijkresultaten bewijzen echter dat een aanvaardbaar comfort mogelijk is, zonder een actief koelsysteem met compressorcyclus.
Bouwteam
De installatie werd gerealiseerd door een bouwteam dat bestond uit de volgende partners:
- Zuyderland Zorgcentra: Opdrachtgever en eindgebruiker.
- Exeades Bouwrealisten: Projectmanagement en bouwteamcoördinatie.
- Sweco (business unit Volantis) Adviseur installatietechniek.
- Equans Installateur werktuigbouwkundige, elektrotechnische en regeltechnische installaties.
- Orange Climate Specialist en leverancier van PCM-oplossingen.
- Technische universiteit Eindhoven De Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) is binnen het Interreg-project Duurzaam Zomercomfort betrokken als kennispartner.
Interreg Project Duurzaam Zomercomfort
Het project telt de volgende partners:
- Thomas More Kempen vzw
- Embuild Vlaanderen
- EXTRAQT
- Katholieke Universiteit Leuven
- Technische Universiteit Delft
- Technische Universiteit Eindhoven
- TVVL
- Zuyderland Zorgcentra BV
- Kamp C
- Stemo - Safe Group
Door: Alex Baumans - Afbeelingen: Interreg Project Duurzaam Zomercomfort
