Botsende moleculen zorgen voor comfortabel binnenklimaat

Cor Tulp, directeur van ITN installatietechniek te Assen, kan niet goed uitleggen hoe het natuurkundig precies werkt. Onlangs installeerde zijn bedrijf het eerste Bauer-systeem in Nederland in de aula van het crematorium van Yarden in Goutum. ‘Het beste kun je misschien zeggen dat het een regelstrategie is die zorgt voor een permanent hogedrukgebied. In plaats van luchtstromen zijn het botsende moleculen die energie (warmte of koeling) van a naar b transporteren. In de aula van dit crematorium is het altijd mooi weer.

In Duitsland zijn al meer dan 750 gebouwen geheel of gedeeltelijk uitgerust met het Bauer-systeem. Onlangs installeerde ITN installatietechniek het eerste Bauer-systeem in een crematorium in Goutum voor uitvaart-organisatie Yarden. Als het aan directeur Cor Tulp ligt, zal dat niet het laatste systeem zijn. Begin april nodigde hij een groep adviseurs, architecten en relaties uit om de voordelen van het systeem te ervaren.

In de aula legt hij het verschil uit tussen het volgens hem revolutionaire Bauer-systeem en traditionele ventilatiesystemen. ‘Traditionele ventilatiesystemen blazen geconditioneerde lucht met een snelheid in de ruimte om een optimale menging te verkrijgen, waarbij de snelheid in de leefzone maximaal 0,2 m/s. mag bedragen. Daarvan wordt een belangrijk gedeelte direct weer via roosters afgezogen. Bij het Bauer-systeem hoeft veel minder lucht in de ruimte te worden ingeblazen, omdat de regelstrategie voor een permanente overdruk van ongeveer 4 Pa zorgt. Het hogedrukgebied zorgt voor een egale deken van warmte of koelte in de ruimte.’

Eerste Bauer-systeem in Nederland
Het Bauer-systeem is een revolutionaire regelstrategie die in de afgelopen jaren succesvol is toegepast in honderden projecten in onder andere Duitsland, Oostenrijk en Zwitserland, maar ook in het beroemde operagebouw in Sydney. ITN installatie-techniek uit Assen werkte bij de implementatie van het eerste Bauer-systeem in Nederland in het crematorium in Goutum voor uitvaartorganisatie Yarden samen met Mollenhorst advies en management uit Gorredijk. BaOpt Benelux (Bauer optimalisering) uit Haarlem is leverancier van de gepatenteerde Bauer-regeling die door Deos uit Rheine (Duitsland) werd geimplementeerd in de eigen regelapparatuur voor luchtbehandelingsinstallaties. Unica regeltechniek te Zwolle verzorgde als onderaannemer van ITN de installatie van de regelapparatuur. ’

Mooi weer

‘Het meeste discomfort in leefruimten wordt veroorzaakt door stromende lucht die tochtklachten geeft’, legt Marcel Mollenhorst uit, die Tulp bijstond bij dit eerste project in Nederland. ‘Een bekend probleem zijn de (te) koude voeten onder een bureau of juist een te warm hoofd. Dat heeft te maken met de verticale en horizontale temperatuurgradiënten in de ruimte. Die temperatuurverschillen geven de mensen die in de ruimte verblijven een gevoel van discomfort en zorgen bovendien dat iemand in de ene hoek het te warm en in de andere hoek te koud heeft.’

Yarden, de uitvaartondernemer waarvoor ITN veel installatiewerk verricht op verschillende locaties door het land, zocht naar een oplossing van dit probleem in aula’s. Het crematorium in Goutum, dat onlangs werd opgeknapt, was een mooie gelegenheid voor Tulp om het Bauer-systeem bij deze klant te introduceren. Zelf kwam hij via Ruud Hilhorst van Unica Regeltechniek in aanraking met het regelsysteem dat door de Duitse firma Deos (Digital Energy Optimalization Systems) werd ingepast in de eigen regelsystemen die het bedrijf al bijna tien jaar ontwikkelt om de werking van luchtbehandelingskasten en klimaatinstallaties te optimaliseren. Tulp: ‘Wat we hier in de aula van het crematorium doen, is mooi weer maken door kunstmatig een hogedrukgebied te creëren. Een hogedrukgebied geeft een rustig weerbeeld met weinig wind. Het natuurkundige effect daarvan is dat lucht niet gaat stromen, maar eigenlijk stil gaat staan. Gevolg is dat er geen tochtklachten zijn, terwijl botsende moleculen wel voor de warmte- of koudeoverdracht zorgen.’

Een bijkomend, maar niet onbelangrijk voordeel is dat het systeem energie bespaart. Omdat het systeem wordt gestuurd op CO₂, temperatuur of relatieve vochtigheid en de verse lucht met veel lagere snelheid wordt ingeblazen, wordt elke kubieke meter optimaal benut alvorens deze weer wordt afgezogen. En minder luchtverversingen betekent automatisch minder energiebehoefte voor ventilatoren en cv-ketel. ‘En omdat het systeem zo’n aangename gelijkmatige warmte oplevert, kan de vloerverwarming uit,’ zegt Tulp, ‘en zijn radiatoren bij de gevel onnodig.’

Geen patent

Op het creëren van hogedrukgebieden berust geen patent, dus zou het natuurkundige principe waarop Bauer inspeelt met zijn regelstrategie in feite door elke aanbieder van luchtbehandelingssytemen kunnen worden gebruikt, geeft Tulp toe als Rink Hindriksma van Sportstad Heerenveen tijdens de presentatie aangeeft dat hij het principe kent en ook al jaren toepast om het comfort te verbeteren en energie te besparen in sporthallen en het Heerenveense voetbalstadion. ‘Maar,’ zegt Tulp zonder de claim van Hindriksma te bagatelliseren, ’dat komt omdat hij heel veel kennis heeft van thermodynamica en ook de tijd heeft om bij wijze van spreken de hele dag aan de knoppen te draaien, zodat de vereiste overdruksituatie de hele dag in stand blijft. Dat geldt natuurlijk niet voor de gemiddelde facilitymanager. En dan biedt het Bauer-systeem een intelligente geautomatiseerde sturing.’

Software

Een sensor aan de buitengevel meet de heersende luchtdruk, de software stuurt vervolgens aan hoeveel lucht er in de ruimte moet worden gebracht om de gewenste overdruk van 4 Pa te creëren. Manfred Horstman van Deos geeft aan dat zelfs kan worden volstaan met een overdruk van 0,8 Pa om het principe van botsende moleculen te laten werken. Het energiegebruik is dan nog lager, al zorgt die kleine marge voor een grotere kans op verstoring.

In Goutum stuurt de software van Bauer op basis van luchtkwaliteit en temperatuurmetingen, en de heersende luchtdruk buiten en in de te conditioneren ruimte, de hardware aan. Dat zijn de koelmachine, verwarmingsinstallatie, luchtbehandelingskast, luchtkleppen en frequentiegeregelde motoren. Daardoor wordt precies zoveel lucht toegevoerd en afgevoerd als nodig om de vereiste overdruk in de ruimte te handhaven. Wel adviseert Mollenhorst regelmatig een tegenmeting uit te voeren, omdat bijvoorbeeld een CO₂-meter op den duur afwijkingen kan gaan vertonen. Overigens is de Bauer-regeltechniek bijna oneindig uitbreidbaar door de theoretisch vijfhonderd sturingsparameters die aan het systeem kunnen worden verbonden.

Nadelen

De grootte van de ruimten waarin het systeem kan worden toegepast zijn onbeperkt. In Duitsland is het systeem toegepast in kantoortuinen van wel 2.000 m². Het is dan wel nodig om meerdere temperatuurzones te creëren vanwege de geveloriëntatie of interne belasting, of er moet worden gecompartimenteerd. ‘Een ander nadeel is dat je absoluut geen ramen open kunt zetten, want dan verdwijnt de overdruksituatie na ongeveer een kwartier en is het effect weg.’

Luchtdichtheid

De luchtdichtheid van een ruimte is altijd cruciaal, geeft Mollenhorst aan. ‘Verdwijnt er onzichtbaar lucht via de gevel,’ legt hij uit, ‘of via koudebruggen, zoals aansluitingen van kozijnen, dan probeert het geautomatiseerde systeem uiteraard de overdruk te handhaven door meer lucht in te blazen. Dat houdt een keer op, omdat de ventilatoren een maximumcapaciteit hebben. Als dat maximum nog niet is bereikt, merk je als gebruiker nog niets, maar moet de ventilator ongemerkt wel veel meer vermogen leveren en moet de extra ingeblazen lucht ook worden verwarmd of gekoeld. Dat kost energie en geld.’ Voor Hindriksma is het eenvoudig: ‘Er is een norm voor luchtdicht bouwen’, zegt hij. ‘Spreek de aannemer daar simpelweg op aan als jij een installatie oplevert die voor een goede werking afhankelijk is van de Rc-waarde en infiltratie van een gebouw, maar dit is voor traditionele installaties ook van belang.’

Mollenhorst merkt nog op dat om de hardware heel exact te kunnen aansturen, alle kleppen met individuele servomotoren moeten worden aangestuurd, wat een iets hogere initiële investering vraagt dan luchtkleppen die via een stangenstelsel worden gekoppeld. Andere extra investeringen zijn volgens hem een drukopnemer en een licentie van Bauer (BaOpt Benelux) En als het gebouw meerdere verdiepingen heeft, kan het nodig zijn drukmeters op verschillende hoogten te plaatsen en ook op verschillende gevels, want hoge gebouwen zijn volgens Horstman van Deos wel moeilijker te regelen dan bijvoorbeeld zwembaden of sporthallen.

Tulp merkt in de aula nog op dat de ventilatoren nog aardig wat geluid maken, ‘maar dat komt omdat wij het systeem pas hebben aangezet, vlak voordat u hier naar binnenging.’ De druk in de aula moet dus nog even worden opgebouwd. Op tijd aanzetten dus.

Energiebesparing

In Goutum is op dit moment nog niet te zeggen hoeveel energie Yarden gaat besparen. Deos claimt in Duitsland energiebesparingen tussen de 30 en 70 procent te behalen met het systeem. Hindriksma meldt besparingen van circa 180.000 kWh per jaar en 15 procent op de verwarmingskosten in een zwembad waar hij al wel werkt volgens de principes van het creeren van hogedrukzones. ‘Dat kan alleen maar beter worden als we de regeling automatiseren. En,’ voegt hij eraan toe, ‘vroeger werkten we met onderdruk om ervoor te zorgen dat chloorlucht niet naar de omgeving ontsnapte. Dat leverde wel stankoverlast op in het zwembad. Met een overdruk van 10 Pa hebben zowel de zwemmers als overige gebruikers van het sportcomplex geen overlast.’

Tulp ziet nog meer comfort- én energiewinst in zwembaden. ‘De poolmanager van Center Parcs ‘De Huttenheugte’ te Dalen merkte tijdens een werkbezoek aan een zwembad in Ibbenburen (D) waar ook Bauer is geïnstalleerd, dat waar mensen zich voorheen afdroogden als zij plaatsnamen op een ligbed vlakbij het raam, omdat de koude luchtstroom bij het raam zorgde voor onaangename afkoeling van het lichaam, mensen nu door de gelijkmatige deken van warmte, vlakbij het raam kunnen gaan zitten zonder zich af te drogen, omdat de lucht niet stroomt. Extra convectoren in vloerputten zijn ook niet meer nodig.’

Tekst: Paul Smorenburg
Fotografie: Industrie