Koudetechniek & Klimaatregeling (homepage)

Hoogleraar: prof. ir. H. van der Ree

Beschrijving van de specialisatie:

Inleiding
Het is de bedoeling dat de studenten zich verder verdiepen in thermodynamische werkwijzen, gericht op de vakgebieden koudetechniek en klimaatregeling. Hierbij wordt een nauw contact onderhouden met de praktijk: het bedrijfsleven. Om een goed beeld te krijgen van de achtergrond waartegen onderwijs en onderzoek worden ingericht, worden de beide vakgebieden achtereenvolgens besproken.

Koudetechniek

De koudetechniek speelt een belangrijke rol in de samenleving. In het dagelijks leven is de toepassing van koude zodanig ingeburgerd, dat het als een vanzelfsprekende zaak wordt ervaren. In vrijwel ieder huis staat een koelkast en wordt in vele gezinnen een diepvrieskist gebruikt. Voordat de voedingsmiddelen in de huishoudkoelkast belanden, is er door deze producten een lange weg afgelegd vanaf de productie via een wijd vertakt distributiesysteem naar de detailhandel en uiteindelijk naar de keuken. Maar ook voor vele andere zaken als voedingsmiddelenbewerking en -distributie zijn lage temperaturen nodig. Uit de energievoorziening is aardgas niet meer weg te denken en voorlopig zal dit een belangrijke energiebron blijven. Een deel van het aardgas wordt in vloeibare vorm vervoerd en opgeslagen, waarvoor een temperatuur van -160 °C nodig is. Voor de ontzilting van zeewater voor de drinkwatervoorziening zijn processen in ontwikkeling via vriezen, hetgeen economisch en ecologisch gunstiger is dan de verdampingsprocessen. 
Een koelmachine is in feite een warmtepomp. Op lage temperatuur wordt warmte aan een object onttrokken die door de koelmachine op of boven de omgevingstemperatuur wordt gebracht, zodat warmte aan de omgeving kan worden afgestaan. Hetzelfde principe is bruikbaar voor het onttrekken van warmte aan de buitenlucht, welke warmte na op hoger niveau te zijn gebracht voor verwarming van huis of kantoor kan worden gebruikt. De warmtepomp gebruikt veel minder primaire energie voor ruimteverwarming dan direct gestookte systemen, waardoor een belangrijke energiebesparing wordt bereikt. Het ligt voor de hand dat er is gedacht aan de mogelijkheid om koelmachines door zonne-energie aan te drijven. Dat is vooral belangrijk voor ontwikkelingslanden. Ook de medische wetenschap maakt gebruik van koude, onder andere voor hypothermie, cryochirurgie en opslag van bloed, weefsels en organen. In de procestechniek zijn veel problemen op te lossen door toepassing van lage temperaturen. Een aantal processen is alleen met behulp van koude mogelijk en vaak kunnen deze processen hiermee economischer of milieuvriendelijker verlopen.
In de milieutechniek gebruikt men koude bij het condenseren van schadelijke stoffen uit de uitstoot van fabrieken, bijvoorbeeld kwikcondensatie. Afvalslib van rioolzuiveringsbedrijven is beter verwerkbaar nadat het door vriezen en dooien is geconditioneerd. Koelmachines of warmtepompen werken met het systeem van mechanische compressie of thermische compressie (sorptiesystemen). Aan beide systemen wordt onderzoek verricht in het laboratorium. Dit zijn de twee hoofdlijnen van het onderzoek, dat zo goed mogelijk bij de behoeften van de industrie aansluit. Ook op het gebied van aandrijving met alternatieve energie (zon) is veel expertise opgebouwd.
Voor de ingenieur die zich op dit terrein thuis voelt, zijn vele functies te vervullen. In Nederland hebben de fabrikanten en installateurs op koeltechnisch gebied gezamenlijk een omzet van één miljard gulden per jaar. Innovatie is ook voor deze tak van industrie van groot belang, dus wordt veel aandacht besteed aan onderzoek en ontwikkeling. Daarnaast hebben de gebruikers van koelinstallaties behoefte aan goede technici. De voedingsmiddelenindustrie is in Nederland een belangrijke bedrijfstak. Voorbeelden daarvan zijn zuivelbedrijven, pluimveeverwerkers en de vleesverwerkende industrie. In al deze bedrijven komt koeling voor bij de verwerking van de producten.
Door de geografische ligging is ons land een knooppunt van transitotransport voor Europa. Dit geldt ook voor gekoeld transport en de daarbij nodige tussenopslag. Het aantal m3 koel- en vrieshuizen per hoofd van de bevolking is in Nederland twee maal zo groot als het gemiddelde in de EEG. De waarde van de in Nederlandse koel- en vrieshuizen opgeslagen goederen is ongeveer 2,5 miljard gulden. Het zal duidelijk zijn dat voor de leiding over en bedrijfsvoering van deze industrietak goede mogelijkheden voor ingenieurs aanwezig zijn. Een uitgebreid werkterrein ligt open voor diegenen die in een ontwikkelingsland willen werken, omdat juist in de 'derde wereld' koeling een bijdrage moet leveren aan verbetering van de voedselproductie.

Klimaatregeling

Het doel van de klimaatregeling is het scheppen van een behaaglijk binnenklimaat voor mensen en optimale condities voor producten en processen. Voorts wordt hiertoe gerekend het tegengaan van milieuvervuiling door middel van stofafscheiding uit de afvoergassen van bepaalde processen.
In het verleden werd uitsluitend gestreefd naar een behaaglijk binnenklimaat en werd minder gelet op het hiermee gepaard gaande energieverbruik. De laatste jaren is deze wijze van aanpak drastisch gewijzigd. Vastgesteld is namelijk dat van de nationale energiebehoefte ca. 15 % gebruikt wordt in woningen en ca. 2% in utiliteitsgebouwen, zoals kantoren, warenhuizen en ziekenhuizen. Juist op dit gebied blijken grote besparingen mogelijk.
Gebouwen en woningen dienen zodanig te worden ontworpen, dat het energieverbruik ter verkrijging van een behaaglijk binnenklimaat tot een minimum beperkt blijft. Gestreefd moet worden naar een optimale combinatie van een laag energieverbruik en aanvaardbare investeringen.
Bij zware gebouwen met effectieve zonafscherming en geringe bezettingsgraad kan dikwijls worden volstaan met alleen een centrale verwarmingsinstallatie. Bij hoge en bij diepe gebouwen (bijvoorbeeld kantoortuinen) kan een leefbaar binnenklimaat alleen worden gehandhaafd met behulp van een klimaatinstallatie, die kan verwarmen en koelen.
De laatste twee decennia doet zich een probleem voor bij sommige kantoorgebouwen. Bij volledig geklimatiseerde gebouwen klaagt men over het binnenklimaat. De klachten vertonen enige samenhang en worden het “Sick Building Syndrome” genoemd, er wordt onderzoek naar dit verschijnsel gedaan.

Het vakgebied van de klimaatregeling richt zich momenteel op de volgende zwaartepunten:

• Energiebesparing bij woningverwarming door toepassing van:

• Verbeterde installatie.

•  Zonne-energie.

• Warmtepompen.

• Gecombineerde warmte/krachtinstallaties (voor blokverwarming).

• Energiebesparing in utiliteitsgebouwen door toepassing van:

• Betere bouwkundige constructies.

• Nauwkeuriger gedimensioneerde klimaatbeheersingssystemen.

• Betere regeling en beheer van installaties met computersystemen.

• Klimatisering van de directe werkomgeving.

• Ontwikkelen van nieuwe klimatiseringssystemen:

• Klimatiseringsinstallatie voor tuinbouwkassen.

• Passieve klimatisering d.m.v. natuurlijke ventilatie en zonne-energie.

• Sick Building Syndrome

• De invloed van de klimaatinstallatie en de luchtkwaliteit op de gezondheid van de bewoners.

In Nederland wordt de klimaatregeling uitgeoefend door een zeer groot aantal middelgrote en kleine bedrijven met een gezamenlijke jaarlijkse omzet van 2 à 2,5 miljard gulden en een gezamenlijk personeelsbestand van 20.000 personen. Daarnaast werken ca. 2000 personen bij de adviesbureaus op dit gebied met een omzet van ca. 160 miljoen gulden.

Op het ogenblik is er een grote behoefte te signaleren om de installatie te ontwerpen aan de hand van energiegebruiksanalyses. Tevens worden vele, reeds in gebruik zijnde installaties nu doorgelicht op het energiegebruik en wordt getracht het gebruik te verminderen door het toevoegen van nieuwe apparaten en regelsystemen. Het zal duidelijk zijn dat hiervoor goed opgeleide ingenieurs nodig zijn.

Verplichte vakken en oefeningen

*) mits geen onderdeel van het Kandidaatsprogramma.

Aanbevolen keuzevakken

Op bovenstaand programma zijn de vormeisen van toepassing.