Hoe onaangenaam warm of koud het buiten ook is, wij kunnen binnen comfortabel blijven dankzij verwarmings- en koelapparatuur. De gevarieerde technologie die we tegenwoordig hebben voor het mechanisch verwarmen en koelen van binnenruimtes is werkelijk verbazingwekkend.
De gevarieerde technologie die we tegenwoordig hebben voor het mechanisch verwarmen en koelen van binnenruimtes is werkelijk verbazingwekkend: ovens die dat wel zijn bijna 100% efficiënt in het winnen van warmte uit brandstof, en warmtepompen die de aarde gebruiken als warmtebron of koellichaam, voor voorbeeld. Maar er zijn een paar constanten die van toepassing zijn op alle verwarmings- en koelsystemen en het is goed om deze in gedachten te houden bij het evalueren van opties.
De thermostaat is de eerste constante. Tenzij u vertrouwt op een houtkachel als uw belangrijkste warmtebron, kunt u met de thermostaat een constante binnentemperatuur behouden. Zodra u uw doeltemperatuur heeft ingesteld, wordt uw verwarmings- of koelsysteem ingeschakeld wanneer de ingebouwde thermometer van de thermostaat een afwijking van slechts een graad of twee aangeeft. Zodra de doeltemperatuur is bereikt, vertelt de thermostaat het verwarmings- (of koelsysteem) om uit te schakelen.
Isolatie is de tweede constante. Alle huizen hebben isolatie nodig om warmteverlies in de winter te vertragen en warmtewinst op warme zomerdagen te vertragen. Isolatie kan het interieurcomfort verbeteren door koude tocht in de winter en warme ruimtes in de zomer te elimineren. Een goed geïsoleerd huis is niet alleen comfortabeler, maar ook energiezuiniger en dus goedkoper om te verwarmen en te koelen.
Efficiëntie is de laatste constante bij elke beoordeling van de verwarmings- en koelingsbehoefte. Ongeveer de helft van het totale energiebudget van een gemiddeld huishouden wordt besteed aan verwarming en koeling. Het is logisch om de efficiëntie te optimaliseren omdat het geld bespaart en tegelijkertijd de milieu-impact van de uitstoot van fossiele brandstoffen minimaliseert. Het rendement van uw verwarmings- en koelsystemen is afhankelijk van een aantal factoren, die verderop worden toegelicht.
Efficiëntie van verwarmings- en koelsysteem
Leeftijd & onderhoudshistorie. Verwarmings- en koelsystemen werken efficiënter met regelmatig onderhoud. DIY-onderhoudstaken omvatten het vervangen van het luchtfilter op een geforceerd luchtsysteem (controleer het filter één keer per maand en vervang het als het vuil is) en houd een AC-buitenunit vrij van bladeren en ander vuil dat de lucht kan belemmeren circulatie. Het is ook belangrijk om verwarmings- en koelapparatuur minstens één keer per jaar te laten onderhouden door een professionele HVAC-aannemer.
Zelfs met goed onderhoud en professioneel onderhoud is de levensduur van verwarmings- en koelapparatuur beperkt. Sommige ovens en ketels kunnen 15 of 20 jaar goed blijven functioneren, maar als hun piekrendement laag is (65%, bijvoorbeeld), is het vaak zinvol om de unit te vervangen en te genieten van een veel hogere efficiëntie (zie "Efficiëntiewaarden", onderstaand).
Gezoneerde systemen. In grotere huizen kunt u met gezoneerde systemen energie besparen en geld besparen door alleen ruimtes te verwarmen of te koelen die op een bepaald tijdstip van de dag in gebruik zijn. Door bijvoorbeeld slaapkamers op de tweede verdieping op een aparte verwarmingszone te plaatsen, hoeft dit gedeelte van het huis overdag niet te worden verwarmd, wanneer de bovenverdieping leeg is. Elke zone wordt geregeld door een speciale thermostaat.
Programmeerbare thermostaten. Uw huis uitrusten met een programmeerbare thermostaat is een betaalbare en betrouwbare manier om energie en geld te besparen op verwarming en koeling. Met basismodellen kunt u de temperatuurinstellingen automatisch aanpassen om te voorkomen dat een woonruimte die niet wordt gebruikt wordt verwarmd of gekoeld. Meer geavanceerde modellen bieden weekend-/weekdaginstellingen.
Efficiëntie beoordelingen. De verwarmings- en koelapparatuur die tegenwoordig wordt verkocht, wordt geleverd met een efficiëntieclassificatie die is toegewezen door de EPA. Ovens en boilers hebben een AFUE-classificatie: Jaarlijks brandstofverbruik. De meest efficiënte units zijn modellen met "condensatie" of "direct-ventilatie" met een rating van 90% AFUE of hoger. Warmtepompen en centrale airconditioningapparatuur krijgen een SEER-aanduiding: Seasonal Energy Efficiency Rating. De meest efficiënte eenheden zullen in de 20-reeks zijn.
Verwarmingssystemen en hoe ze werken
Kamer kachels. Deze grote categorie omvat zowel draagbare als ingebouwde verwarmingstoestellen die onafhankelijk van een cv-installatie functioneren. Draagbare elektrische kachels zijn het minst duur en het gemakkelijkst te bedienen. Ingebouwde kamerverwarmers zijn verkrijgbaar in de vorm van plinten of wandunits. Er zijn ook kamerverwarmers beschikbaar die op propaan of aardgas branden. Deze kachels moeten naar buiten ventileren om te voorkomen dat schadelijke verbrandingsgassen zich binnenin ophopen.
Heteluchtverwarming. Dit systeem is ontworpen om verwarmde lucht door een gebouw te verdelen en bestaat doorgaans uit een centraal geplaatste oven en een netwerk van luchtkanalen. De oven kan elektriciteit, stookolie, aardgas, propaan of (in zeldzame gevallen) brandhout als warmtebron gebruiken. Wanneer de binnentemperatuur onder de temperatuurinstelling op je thermostaat komt, gaat de oven automatisch aan. Een ventilator stuwt verwarmde lucht door toevoerkanalen die eindigen in warmteregisters die zich door de woonruimte bevinden. Tegelijkertijd zuigt de blazer een bijpassend volume koelere lucht aan via het retourkanaal, om opnieuw te worden verwarmd in de oven.
Bij warm weer kan hetzelfde kanaalwerk dat warme lucht naar de woonruimte levert, worden gebruikt om koele lucht van een centraal airconditioningsysteem te verspreiden. Dit is een van de belangrijkste redenen waarom bouwers en huiseigenaren kiezen voor heteluchtverwarming. Heteluchtverwarming biedt nog een opmerkelijk voordeel: het is sneller dan hydronische verwarming bij stijgende kamertemperatuur.
Hydronische verwarming. Dit populaire centrale verwarmingssysteem werkt door verwarmd water te laten circuleren naar aan de muur gemonteerde radiatoren of lange stukken plastic pijp die onder de afgewerkte vloer zijn geplaatst. Dit laatste systeem wordt vloerverwarming genoemd. In plaats van lucht te verwarmen, verwarmen hydronische systemen objecten zoals meubels, vloeren en wandoppervlakken. Hydronische systemen gebruiken een boiler of een tankloze boiler om water te verwarmen, dat vervolgens naar leidingen of radiatoren wordt gepompt.
Hybride of combisystemen. Deze systemen combineren functies om geld te besparen op installatie- en bedrijfskosten. Een gemeenschappelijk hybride systeem maakt gebruik van een enkele boiler of tankloze boiler om water te verwarmen voor baden en verwarming. Een ander voorbeeld is een oven met een verwarmingsspiraal voor water, waardoor een enkele unit warm water kan leveren samen met verwarmde lucht.
Warmtepompen. Afhankelijk van de grootte en het ontwerp van een warmtepomp, kan deze verwarming, koeling of beide leveren. Lucht-water warmtepompen zijn de meest voorkomende en werken het beste als de buitentemperatuur boven het vriespunt ligt. Bij kouder weer is een back-up warmtebron een goed idee. Aardwarmtepompen (ook bekend als geothermische) en waterwarmtepompen kunnen het hele jaar door effectief en efficiënt functioneren, maar ze zijn veel duurder om te installeren.
Houtkachels. In gebieden waar brandhout direct beschikbaar is, kan een EPA-gecertificeerde houtkachel een goede bron van aanvullende warmte zijn. Het kan ook de primaire warmtebron zijn voor een klein huis of een eenpersoonskamer. EPA-certificering betekent dat de kachel veilig kan werken, terwijl de schadelijke uitstoot tot een minimum wordt beperkt.
Zonne verwarming. De prioriteiten van het huisontwerp omvatten tegenwoordig vaak groene bouwkenmerken zoals energie-efficiëntie en duurzaamheid. Zonneverwarming is een belangrijk element in groen bouwen. Het omvat doorgaans de volgende kenmerken: geïsoleerde ramen die georiënteerd zijn voor maximale blootstelling aan direct zonlicht, hoge mate van isolatie en luchtdichte constructie om warmteverlies tijdens koud weer, thermische massa die zonnewarmte effectief kan opslaan en deze warmte kan uitstralen als de zon ondergaat, plus zonwering- en ventilatiefuncties die oververhitting bij warm weer voorkomen.
Koelsystemen en hoe ze werken
Centrale airconditioning. Hetzelfde kanaalsysteem dat verwarmde lucht door een huis circuleert, kan worden gebruikt om gekoelde lucht te verdelen in een centraal airconditioningsysteem. Een netwerk van toevoerkanalen levert geconditioneerde lucht aan verschillende kamers in het huis, terwijl het retourkanaal de lucht terugvoert naar de ventilator van het systeem (ook bekend als luchtbehandelingsapparaat) om te worden gereconditioneerd.
Een centraal AC-systeem werkt volgens dezelfde principes die uw koelkast gebruikt om voedsel koel te houden. Het buitengedeelte van dit splitsysteem omvat een compressor, een condensor en een ventilator om lucht over de condensorbatterijen te laten circuleren. Door samen te werken, veroorzaken deze componenten een "faseverandering" die koelgas in een vloeistof verandert. Dit vloeibare koelmiddel wordt vervolgens naar binnen gepompt, waar het de verdamperspiralen in het plenum van de luchtbehandelingskast binnenkomt. Terwijl warme binnenlucht over de spoelen blaast, verdampt het vloeibare koelmiddel en onttrekt warmte aan de lucht - hetzelfde verkoelende effect dat u ervaart wanneer zweet van uw huid verdampt. Omdat lucht zijn capaciteit verliest om vocht vast te houden als het afkoelt, ontvochtigt uw AC-systeem ook uw lucht. Om de cyclus te voltooien, gaat het koelgas terug naar de buitenunit om weer vloeibaar te worden.
Raam en draagbare AC-units. Raam-airconditioners zijn betaalbaar (prijzen beginnen rond de $ 200), eenvoudig te installeren en effectief in het koelen van kamers van elke omvang. De modellen van vandaag worden geleverd met programmeerbare bedieningselementen die zijn ontworpen om het comfort en het bedieningsgemak te vergroten. De koelcapaciteit van deze units wordt uitgedrukt in Btu’s (Britse thermische eenheden); het bereik begint bij ongeveer 5.000 en loopt op tot 12.000. De vuistregel voor het dimensioneren van een raam-airconditioner is 20 Btu voor elke vierkante meter ruimte. Maar het is slim om koelcapaciteit toe te voegen als er hoge plafonds, lage isolatieniveaus of grote ramen zijn die veel direct zonlicht binnenlaten. Omdat een raam-airconditioner afbreuk kan doen aan het uiterlijk van een huis, kiezen veel huiseigenaren ervoor om ze op een minder zichtbare kant van het huis te installeren. Onthoud dat het apparaat het beste werkt wanneer het gekoelde lucht naar het midden van een kamer richt.
Draagbare airconditioners kunnen ook zorgen voor koeling in huizen zonder centrale airconditioning. Deze units worden meestal geleverd met wielen en zijn ontworpen om op de grond naast een raam te zitten. Flexibel kanaalwerk strekt zich uit door een smal verdeelstuk dat in de raamopening wordt gemonteerd om warme lucht af te voeren. Hoewel deze units een werkbare oplossing kunnen zijn wanneer bouwvoorschriften geen op het raam gemonteerde AC toestaan, zijn ze groot, zwaar (nauwelijks draagbaar) en over het algemeen niet zo efficiënt als raamunits.
Passieve koeling. Strategieën voor koeling zonder mechanische hulp zijn al lang bekend en vaak de moeite waard om te implementeren. Schaduw is een geweldig wapen tegen oververhitte interieurs en kan worden geleverd door bomen, veranda-daken, luifels en op het raam gemonteerde zonneschermen. Het openen van ramen om te profiteren van natuurlijke briesjes en dwarsventilatie is een andere strategie. Mensen die zonder airconditioning zijn opgegroeid, herinneren zich misschien ook de doeltreffendheid van het openen van ramen wanneer de temperatuur 's avonds afkoelde en ze vervolgens' s ochtends sluiten, toen de hitte begon op te bouwen.
Veel voorkomende problemen
Systeemontwerpfouten. Er is een ervaren HVAC-aannemer nodig om verwarmings- en koelsystemen te ontwerpen. Veel factoren spelen een rol bij de selectie van apparatuur en de lay-out van leidingwerk of stralingsverwarming zones: huisgrootte, isolatie en luchtdichtheid, raamoppervlak, brandstofvoorkeuren, budget en meer. Het installeren van verwarmings- en koelapparatuur met overcapaciteit (een veel voorkomende fout) kan door overmatig fietsen juist comfort- en efficiëntieproblemen veroorzaken.
Slecht onderhoud. Het is gemakkelijk en goedkoop om de filter(s) in een geforceerde luchtsysteem te vervangen; dit is basisonderhoud dat elke huiseigenaar kan uitvoeren. Controleer het filter een keer per maand en vervang het als het vuil is. Laat een HVAC-technicus uw verwarmingssysteem voor het stookseizoen onderhouden en doe hetzelfde voor uw koelsysteem. Deze basisonderhoudstaken houden uw apparatuur in topconditie.
Oude en/of verouderde apparatuur. Een 20 jaar oude oven die goed is onderhouden om met maximale efficiëntie te werken, werkt mogelijk nog steeds slechts op 75% AFUE (Annual Fuel Use Efficiency). Daarentegen zal een nieuwe, zeer efficiënte oven met directe ontluchting een rendement van meer dan 90% opleveren.
Problemen met de bouwschil (luchtlekken, slechte isolatie). Oude huizen kunnen hoge eisen stellen aan verwarmings- en koelsystemen. Dit gebeurt wanneer er te weinig isolatie is en te veel luchtlekken waardoor "geconditioneerde" binnenlucht kan ontsnappen, terwijl ook buitenlucht wordt binnengelaten die vaak te warm of te koud is voor comfort. Het goede nieuws is dat deze problemen met de gebouwschil vaak kunnen worden verholpen door luchtdichte openingen, het vervangen van verouderde ramen en het verhogen van de isolatie van het huis.
