Kan een ventilatiesysteem met warmteterugwinning energie besparen voor gebouwen?

Hoe een ventilatiesysteem met warmteterugwinning het energieverbruik van gebouwen verlaagt

Inzicht in de rol van warmteterugwinning bij het verlagen van verwarmings- en koelbelastingen met behulp van energieterugwinningsystemen

Ventilatiesystemen uitgerust met warmteterugwinningstechnologie verlagen de energiebehoefte door thermische energie over te brengen van de lucht die we afvoeren naar de verse binnenkomende lucht. Deze systemen, bekend als HRV's (Heat Recovery Ventilators) en ERV's (Energy Recovery Ventilators), werken via speciale warmtewisselaars die ongeveer 80 procent van de verspilde warmte uit de binnenlucht opvangen. Deze teruggewonnen warmte verwarmt of koelt vervolgens de buitenlucht voordat deze de hoofd-HVAC-installatie bereikt. Het Amerikaanse Ministerie van Energie schat dat deze systemen aanzienlijk kunnen bijdragen aan energiebesparing, waardoor de behoefte aan volledige verwarmings- of koelcycli sterk afneemt. Als gevolg hiervan gebruiken gebouwen uiteindelijk ongeveer 30 tot wel 50 procent minder energie voor hun HVAC-systemen.

Energiebesparing door continue luchtverversing zonder warmteverlies

Traditionele ventilatiesystemen blazen alleen geconditioneerde lucht weg en verspillen daardoor enorme hoeveelheden energie, maar moderne warmteterugwinningssystemen houden de binnenlucht fris zonder al die warmte te laten ontsnappen. Wanneer het systeem goed werkt, wordt de in- en uitgaande luchtstroom gebalanceerd via een speciale warmtewisselaar, meestal gemaakt van keramische materialen of bepaalde soorten kunststofpolymers. Tijdens dit uitwisselingsproces wordt ongeveer 60 tot 90 procent van de warmte teruggewonnen. Wat betekent dit voor praktijktoepassingen? Gebouwen verliezen elk jaar zo’n vijftig tot driekwart minder energie aan ventilatiekosten, waardoor mensen in de verschillende seizoenen daadwerkelijk stabielere temperaturen ervaren, in plaats van te maken te hebben met die onaangename temperatuurschommelingen die we allemaal gewend zijn van oudere systemen.

Hoe warmtewisselaars in HRV's/ERV's de binnenkomende lucht voorverwarmen of -koelen om de binnentemperatuurstabiel te houden

Tijdens de wintermaanden, wanneer de buitentemperaturen dalen tot ongeveer -5 graden Celsius, werkt het systeem door warmte uit de warmer afvoerlucht (ongeveer 20°C) te halen en over te brengen naar de koude buitenlucht. Wat eruit komt, is al voorverwarmd tot ongeveer 11°C voordat het zelfs het gebouw binnenkomt. Deze eenvoudige warmtewisseling vermindert wat huishoudens dagelijks aan verwarming moeten uitgeven, met een besparing van ongeveer 3 tot wel 5 kilowattuur aan energie. In de zomermaanden keert de situatie zich om. Het proces blijft hetzelfde, maar nu helpt het de verzengend hete lucht van buiten af te koelen door overtollige warmte over te dragen naar de uitgaande afvoerstroom. Dit betekent dat gebouwen comfortabel blijven vanbinnen zonder dat de airco-apparaten de hele dag constant hoeven te draaien. Mensen merken daadwerkelijk een betere temperatuurstabiliteit in hun huizen op, terwijl ze minder geld uitgeven aan die hoge HVAC-rekeningen aan het einde van de maand.

Inzicht in gegevens: Gemiddelde reductie van energieverbruik voor verwarming en koeling met 50–70% in woningen

Studie van de THESEF-stichting tonen aan dat woningen met ventilatie met warmteterugwinning 50–70% minder energie verbruiken voor verwarming en koeling dan woningen met conventionele systemen. In passieve huizen, waar warmteterugwinning standaard is, daalt de verwarmingsvraag vaak onder de 15 kWh/m²/jaar — een reductie van 80% ten opzichte van typische woningen.

Prestaties van ventilatiesysteem met warmteterugwinning in verschillende klimaten

Invloed van HRV's op HVAC-systeemafmetingen en energie-efficiëntie in koude klimaten

Wanneer de temperaturen onder het vriespunt dalen, verminderen HRV's de verwarmingsbehoeften van ongeveer 38% tot bijna de helft, wat betekent dat HVAC-systemen kleiner kunnen worden gebouwd en beter functioneren. De tegenstroom warmtewisselaartechnologie verwarmt de binnenkomende verse lucht daadwerkelijk met ongeveer 8 tot 12 graden Celsius ten opzichte van de buitentemperatuur, waardoor ingenieurs die grote verwarmingseenheden niet langer hoeven te installeren en mogelijk 1 of 2 ton aan apparatuur kunnen besparen, terwijl ze nog steeds goede resultaten behalen. Deze moderne bevriezingsbeveiligingen zorgen ervoor dat de systemen de meeste tijd soepel blijven draaien, zelfs wanneer het buitentemperatuur erg laag is, met een uptime van ongeveer 89% bij min 25 graden Celsius. Hierdoor zijn HRV's ook praktische oplossingen voor gebieden met strenge winterse omstandigheden. Een in 2022 gepubliceerde studie in Renewable and Sustainable Energy Reviews ondersteunt deze bewering over hun effectiviteit in extreme klimaten.

Effectiviteit van warmteterugwinningventilatie in vochtige en gemengde klimaten

ERV-systemen presteren echt uitstekend in warme, vochtige gebieden en plaatsen met gemengde weersomstandigheden, omdat ze tegelijkertijd temperatuurregeling en vochtbeheer kunnen verzorgen. Deze units kunnen de behoefte aan extra koeling verminderen met ongeveer 18 tot 27 procent dankzij hun vermogen om vocht selectief van de ene naar de andere kant te verplaatsen, waardoor ze veel beter zijn in het drooghouden van ruimtes vergeleken met standaardsystemen. Als we specifiek kijken naar mediterrane klimaten, doen dual-core modellen het uitstekend tijdens koude maanden doordat ze ongeveer 74% van de warmte recupereren die anders verloren zou gaan. Tegelijkertijd zorgen deze systemen ervoor dat de binnenlucht niet te vochtig wordt tijdens warmere seizoenen. Dit is belangrijk omdat standaard airconditioningsystemen vaak tussen de 20 en 30 procent energie verspillen wanneer er te veel geventileerd wordt, iets wat vrij vaak voorkomt in veel huizen en gebouwen.

Casestudy: Energiebesparing in een Canadese passieve woning met HRV over 12 maanden

Een oud huis in Saskatchewan is gerenoveerd tot passiefhuis met een warmteterugwinunit die werkt met een rendement van ongeveer 92%. Deze verbetering heeft de verwarmingskosten bijna met twee derde verlaagd, wat neerkomt op een jaarlijkse besparing van ongeveer $1.240 ten opzichte van de periode dat ze enkel over standaard afzuigventilatoren beschikten. Volgens onderzoek uit het tijdschrift Energy and Buildings bleef de koolstofdioxideconcentratie in dit huis onder de 800 delen per miljoen, terwijl het totale energieverbruik met ongeveer 42% daalde. Dat is zelfs 31 punten beter dan wat de ASHRAE 62.2-normen vereisen voor adequaat ventilatie. Best indrukwekkende resultaten voor zo'n aanzienlijke verbetering op het gebied van comfort en kostenbesparing.

Maximalisering van energiebesparing door vroege integratie in het gebouwontwerp

Verlagen van de HVAC-belasting door integratie van het ventilatiesysteem met warmteterugwinning tijdens de ontwerpfase

Wanneer architecten warmteterugwinventilatiesystemen vanaf het begin direct in hun ontwerpen integreren, zien gebouwen doorgaans een verbetering van ongeveer 30 tot 50 procent in de prestaties van de HVAC-systemen in vergelijking met situaties waarin deze systemen later worden toegevoegd. Door dit vroegtijdig goed aan te pakken, kunnen ontwerpers de luchtkanaalsystemen adequaat plannen en de grootte van de warmtewisselaars afstemmen op de daadwerkelijke behoeften van het gebouw. Anders verliezen gebouwen die deze systemen pas na de constructie installeren vaak ongeveer 15 tot 25 procent efficiëntie, omdat alles gewoon niet zo goed op elkaar is afgestemd. Het Amerikaanse ministerie van Energie benoemt iets dergelijks in hun documentatie over energiebronnen voor stammen. Gebouwen met correct geïntegreerde systemen behouden gedurende verschillende seizoenen een zeer goede prestatie, en behouden zelfs bij dramatische buitentemperatuurveranderingen een efficiëntie van ongeveer 80 tot 90 procent.

Trendanalyse: Adoptie van Warmteterugwinventilatie in Netto-Nul-Energiegebouwen

Ongeveer twee derde van alle energieneutrale gebouwen in het land zijn momenteel uitgerust met ventilatiesystemen met warmteterugwinning, grotendeels dankzij richtlijnen van het Ministerie van Energie over een integrale bouwontwerpbenadering. Wanneer bouwers deze systemen correct integreren, kan de behoefte aan verwarmingsapparatuur in koudere klimaten bijna gehalveerd worden en kan de koelvraag met ongeveer een derde worden verlaagd in gebieden met hoge vochtigheid. Voor specifiek Passive House-gecertificeerde constructies helpt het vroegtijdig installeren van een HRV om een uitstekende binnenluchtkwaliteit te behouden zonder afbreuk te doen aan de luchtdichte afsluiting die nodig is voor energie-efficiëntie. Dit evenwicht tussen verse luchtverversing en het behoud van een luchtdichte omhulling blijft cruciaal om de ambitieuze energieneutrale doelstellingen te bereiken.