Wat is passieve koeling?
Passieve koeling is een methode die ontwerp en technologie omvat om een gebouw te koelen zonder het gebruik van stroom. Traditionele koeltechnieken, zoals airconditioning of verdampingskoeling, vertrouwen op vermogen om compressoren en ventilatoren te bedienen die een ruimte met geweld koelen. Zulke energie wordt meestal gekocht bij een lokaal nutsbedrijf en wordt opgewekt door het verbranden van fossiele brandstoffen die nadelige effecten op het milieu kunnen hebben. Passieve koelingstechnieken vereisen geen stroom en variëren van eenvoudig, zoals het schaduwen van het gebouw, tot complexer, zoals strategisch gebouwontwerp. Het gebruik van dergelijke technieken kan de behoefte aan aangedreven koeling verminderen of elimineren.
In warmere klimaten, vooral in droge gebieden, is koeling het belangrijkste milieuprobleem voor gebouwen. Er zijn twee primaire bronnen van ongewenste warmte die moeten worden aangepakt om het interieur van het gebouw comfortabel te houden voor de bewoners. Direct zonlicht op een gebouw, vooral schijnt op ramen, is een belangrijke bron van warmtewinst voor de meeste gebouwen. Infiltratie van warme lucht door scheuren en spleten en warmteoverdracht door bouwmaterialen beïnvloeden ook de binnentemperatuur.
Over het algemeen is de eenvoudigste methode om een gebouw te koelen om te voorkomen dat het in de eerste plaats wordt verwarmd. Strategische oriëntatie van een gebouw om directe blootstelling aan de zon te minimaliseren, vooral tijdens het heetste deel van de dag, kan de warmtebelasting aanzienlijk verminderen. Zodra een structuur is gebouwd, kan het gebruik van zonneschermen of zonneschermen en strategische landschapsarchitectuur helpen directe blootstelling aan de zon te voorkomen. Waar directe blootstelling niet kan worden vermeden, zoals op een dak, kunnen reflectietechnieken worden gebruikt om ongewenste verwarming te voorkomen. Een dak kan bijvoorbeeld worden gecoat met een reflecterende, witte coating om verwarming over een groot, onbeschermd gebied te verminderen.
Passieve koelingstechnieken kunnen ook verhitting voorkomen door de infiltratie van warmte in de structuur te verminderen. Warmte stroomt op natuurlijke wijze van gebieden met hogere temperaturen, zoals buitenshuis in de zomer, naar gebieden met lagere temperaturen, zoals een comfortabel interieur. Het afdichten en toevoegen van tochtstrips rond ramen en deuren, bijvoorbeeld, vermindert het gebied waardoor ongewenste hete lucht een structuur kan binnendringen. Isolatie is materiaal met een hoge weerstand tegen warmtestroming. Het toevoegen van isolatie aan een gebouw belemmert ongewenste warmteoverdracht van de heter buitenomgeving naar de binnenruimte die koel wordt gehouden.
Hoewel veel verwarming kan worden voorkomen, is het vaak niet mogelijk om een constructie op een comfortabele temperatuur te houden door alleen te vermijden. Een andere passieve koelstrategie omvat het koelen van de structuur door convectie. Convectie is een proces waarbij warmte wordt overgedragen van de ene locatie naar de andere door de beweging van moleculen van een gas of vloeistof.
Ventilatieopeningen en ramen die strategisch in het ontwerp van een gebouw zijn opgenomen, kunnen bijvoorbeeld warme lucht uit het huis leiden terwijl koele lucht wordt aangezogen om deze te vervangen. Hetere lucht heeft meer drijfvermogen dan koelere lucht en stijgt vanzelf vanzelf. Ventilatieopeningen in de buurt van het plafond aan de zijkant van het huis, weg van de heersende wind, kunnen deze heter lucht helpen de structuur te ontsnappen. Om het te vervangen door koele lucht, kunnen ventilatieopeningen en ramen laag aan de zijkant van het huis worden geplaatst in het pad van de heersende wind. Het is dan eenvoudig om ventilatieopeningen en vensters te openen om natuurlijke convectie aan te moedigen om de structuur te koelen.
Meer complexe passieve koelmethoden kunnen ook worden opgenomen in het ontwerp van een gebouw, zoals aardekoelbuizen. Aardekoelbuizen profiteren van de lagere temperaturen onder het aardoppervlak om een structuur te koelen. Begraven onder de grond terwijl ze naar een structuur leiden, trekken aardekoelbuizen buitenlucht het gebouw binnen via een ondergrondse route. Terwijl het door deze buizen stroomt, verliest lucht warmte aan de veel koelere grond waardoor het zich op weg naar de structuur verplaatst. Andere passieve koelingstechnieken worden typisch gebruikt in combinatie met aardbuizen om een natuurlijke convectie door de structuur op te zetten en hetelucht te luchten.
Hoewel niet geschikt voor gebruik op alle locaties, wordt passieve koeling in veel gebieden gebruikt voor energie-efficiëntie, wat resulteert in kostenbesparingen en minimale impact op het milieu. Het is over het algemeen het meest geschikt voor warmere klimaten en droge gebieden. Passieve koeling kan de kosten van koelingstechnieken die worden aangedreven door aangedreven apparaten zoals ventilatoren en compressoren geheel of gedeeltelijk vermijden. Deze strategie voor energiebesparing kan ook het milieu ten goede komen door de noodzaak te verminderen om niet-hernieuwbare brandstoffen te verbranden die voor het milieu schadelijke bijproducten uitstoten.