Airco vermogen berekenen

Over de berekening van aircovermogen

De calculator voor het aircovermogen bepaalt het koelvermogen dat nodig is om een ruimte te koelen en het verwarmingsvermogen dat nodig is om deze te verwarmen. De berekening houdt rekening met de afmetingen, buitenmuren, isolatie, beglazing, temperaturen en andere factoren die de thermische belasting beïnvloeden.

Voor koelen wordt uitgegaan van het vloeroppervlak, waarna opeenvolgende correcties voor de omstandigheden in de ruimte worden toegepast. Voor verwarmen worden warmteverliezen door de gebouwschil en luchtverversing berekend. De resultaten in kW en BTU/h helpen het benodigde vermogen van een airco of split-systeem te schatten.

Richtwaarden en aanbevelingen

Afmetingen van de ruimte en buitenmuren

Oppervlakte van de ruimte. Het vloeroppervlak A in m² wordt berekend uit de lengte L en breedte B in meters. Door dit met de plafondhoogte H te vermenigvuldigen, ontstaat de ruimte-inhoud V in m³.

A = L × B

V = A × H

Buitenmuren. Alleen muren die aan de buitenlucht grenzen, worden meegenomen. Hun gezamenlijke lengte P_ext wordt bepaald door de gekozen zijden van een rechthoekige ruimte. Bij vier buitenmuren wordt de volledige omtrek gebruikt.

Pext = 2 × (L + B)

De bruto-oppervlakte van de buitenmuren vóór aftrek van openingen wordt berekend door hun totale lengte met de ruimtehoogte te vermenigvuldigen.

Aext = Pext × H

Als er geen buitenmuren zijn, wordt de oppervlakte op nul gesteld. Ramen en een buitendeur dragen dan niet bij aan de thermische belasting. Bij een vierkante ruimte zijn alle zijden even lang en volstaat het aantal buitenmuren.

Koelen: basisvermogen en plafondhoogte

Basis-koelvermogen. Voor een eerste inschatting van een airco voor woningen wordt vaak een richtwaarde van 100 W per 1 m² vloeroppervlak gebruikt. Dit is het uitgangspunt dat vervolgens wordt aangepast aan de werkelijke omstandigheden.

Qbase = 100 × A

Een ruimte van 20 m² heeft bijvoorbeeld een basisvermogen van 2000 W, ofwel 2 kW.

Correctie voor hoogte. De referentiehoogte van het plafond is 2,4 m. Bij andere hoogten verandert het basisvermogen evenredig met de verhouding tussen de werkelijke en de referentiehoogte.

Qheight = Qbase × H / 2.4

Bij 3 m hoogte bedraagt de factor 1,25 en neemt het basisvermogen met 25% toe. Zo wordt de ruimte-inhoud op vereenvoudigde wijze meegewogen.

Koelen: temperatuurcorrectie

Temperatuurverschil. De gewenste binnentemperatuur wordt afgetrokken van de buitentemperatuur. Als de buitenlucht koeler is dan de binnenlucht, wordt voor deze correctie een verschil van 0 °C gebruikt.

ΔT = max(0, Tout - Tin)

Temperatuurfactor. Het referentieverschil bedraagt 8 °C, met een factor van 1,00. Per graad afwijking verandert het berekende vermogen met 2,5%.

kT = 1 + 0.025 × (ΔT - 8)

De factor wordt beperkt tot 0,85-1,20. Bij een verschil van 2 °C of minder geldt 0,85, bij 8 °C geldt 1,00 en vanaf 16 °C geldt 1,20.

Na de correcties voor hoogte en temperatuur ontstaat het referentie-koelvermogen waarop de overige aanpassingen worden gebaseerd.

Qref = Qbase × H / 2.4 × kT

Koelen: buitenmuren en isolatie

Aandeel buitenmuren. Het oppervlak van de buitenmuren wordt vergeleken met de gezamenlijke oppervlakte van alle vier de muren. Het resulterende aandeel f laat zien welk deel van de verticale gebouwschil aan de buitenlucht grenst.

f = Aext / (2 × (L + B) × H)

Een aandeel van 50% buitenmuren is de referentiesituatie. De blootstellingscorrectie bedraagt 20% van het referentievermogen per volledige eenheid verandering van dit aandeel. Bij 100% buitenmuren stijgt het vermogen bijvoorbeeld met 10%, zonder buitenmuren daalt het met 10%.

Qexposure = Qref × 0.20 × (f - 0.50)

Muurisolatie. Een extra factor is afhankelijk van de kwaliteit van de isolatie van buitenmuren:

• Slechte isolatie of een ouder gebouw: +0,08.
• Gemiddelde isolatie: 0.
• Goede isolatie of een modern gebouw: -0,08.

De correctie wordt geschaald naar het aandeel buitenmuren. Bij 50% geldt de volledige factor en bij 100% is het effect dubbel. De vermenigvuldigingsfactor is maximaal 2.

Qins = Qref × kins × min(f / 0.50, 2)

De totale correctie voor buitenmuren is de som van de invloeden van blootstelling en isolatie.

Qwalls = Qexposure + Qins

Koelen: beglazing en zonbelasting

Aandeel beglazing. Het raamoppervlak wordt vergeleken met het vloeroppervlak. Het referentieaandeel is 15%, waarbij de afzonderlijke correctie voor beglazing nul bedraagt.

r = Awin / A

kwin = 0.08 × (r - 0.15) / 0.15

De factor is begrensd tussen -0,08 en +0,12. Zonder ramen bedraagt de correctie -8%, bij 15% beglazing is deze nul en bij 30% +8%. Vanaf een aandeel van 37,5% geldt de maximale correctie van +12%.

Qwin = Qref × kwin

Zoninstraling. Een extra correctie houdt rekening met de intensiteit van het zonlicht op de ramen:

• Weinig zon of het grootste deel van de dag schaduw: -0,05.
• Gematigde zoninstraling gedurende een deel van de dag: 0.
• Veel directe zon, vooral vanuit het zuiden of westen: +0,10.

De zonnefactor wordt vermenigvuldigd met de verhouding tussen het werkelijke aandeel beglazing en de referentiewaarde van 15%. Deze vermenigvuldigingsfactor is maximaal 2 en de uiteindelijke zoncorrectie ligt tussen -10% en +20% van het referentievermogen.

ksolar = ksun × min(r / 0.15, 2)

Qsolar = Qref × ksolar

Als er geen buitenmuren of ramen zijn, is de zoncorrectie nul. Negatieve factoren betekenen een lagere berekende belasting ten opzichte van de referentieomstandigheden, niet dat zonlicht de ruimte daadwerkelijk afkoelt.

Koelen: dak en interne warmtelasten

Dak en zolder. Voor ruimtes direct onder het dak wordt een extra correctie toegepast afhankelijk van de isolatie van de bovengelegen constructie:

• Een andere ruimte erboven: 0%.
• Goed geïsoleerd dak of zolder: +5%.
• Gemiddelde dak- of zolderisolatie: +10%.
• Slecht geïsoleerd dak of hete zolder: +15%.

Qroof = Qref × kroof

Warmteafgifte door personen. Het basismodel gaat uit van normale aanwezigheid van maximaal twee personen. Vanaf de derde persoon wordt 180 W per extra persoon opgeteld. Bij nul, één of twee personen is deze correctie nul.

Qpeople = max(0, N - 2) × 180

Huishoudelijke apparaten. Het elektrische opgenomen vermogen van gelijktijdig werkende apparaten wordt direct in watt bij de warmtelast opgeteld. Apparaten van 300 W verhogen de berekende koelbehoefte bijvoorbeeld met 300 W. Hierbij wordt aangenomen dat vrijwel alle gebruikte elektrische energie in de ruimte in warmte wordt omgezet.

Qequipment = Pequipment

Koelen: totaal vermogen en airco selecteren

Totaal koelvermogen. Alle positieve en negatieve correcties worden bij het referentievermogen opgeteld. Het resultaat kan niet lager dan nul zijn.

Qcool = max(0, Qref + Qwalls + Qwin + Qsolar + Qroof + Qpeople + Qequipment)

Omrekening naar BTU/h. Het berekende vermogen in watt wordt vermenigvuldigd met 3,41214. Voor kilowatt wordt het aantal watt door 1000 gedeeld.

QBTU = Qcool × 3.41214

QkW = Qcool / 1000

Selectie van de vermogensklasse. Uit de nominale reeks 7000, 9000, 12000, 15000, 18000, 21000, 24000, 28000, 30000, 36000, 42000, 48000 en 60000 BTU/h wordt de kleinste waarde gekozen die niet lager is dan de berekende behoefte. Boven 60000 BTU/h wordt naar het volgende veelvoud van 1000 BTU/h naar boven afgerond.

De procentuele reserve wordt berekend als de verhouding tussen de gekozen vermogensklasse en de berekende behoefte.

Reserve = (Qsize / QBTU - 1) × 100%

De vermogensklasse in BTU/h is een richtwaarde. Het werkelijke nominale koelvermogen van een airco kan afwijken van de kW-waarde die een directe omzetting van BTU oplevert. Vergelijk bij de keuze van apparatuur de berekende belasting met de technische gegevens van het model.

Verwarmen: temperatuurverschil en warmtetransport

Ontwerptemperatuurverschil. Voor het bepalen van het benodigde verwarmingsvermogen van de airco wordt het verschil gebruikt tussen de ingestelde binnentemperatuur en de winterse buitentemperatuur.

ΔT = max(0, Tin - Tout)

Bijvoorbeeld: bij +20 °C binnen en -15 °C buiten is het verschil 35 K. Als de buitentemperatuur niet lager is dan de binnentemperatuur, wordt het verschil als nul genomen.

Warmtetransport door bouwdelen. Warmteverlies wordt berekend als het product van de oppervlakte van het bouwdeel, de warmtedoorgangscoëfficiënt U en het temperatuurverschil.

Q = U × A × ΔT

Hierbij is Q het warmteverlies in watt, A de oppervlakte in m² en U de warmtedoorgangscoëfficiënt in W/(m²·K). Hoe lager de U-waarde, hoe beter de isolatie en hoe kleiner het warmteverlies.

Verwarmen: warmteverlies via buitenmuren

Muurisolatie. In plaats van iedere laag van een muur te berekenen, worden benaderde warmtedoorgangscoëfficiënten gebruikt:

• Slechte isolatie of een ouder gebouw: 1,30 W/(m²·K).
• Gemiddelde isolatie: 0,60 W/(m²·K).
• Goede isolatie of een modern gebouw: 0,25 W/(m²·K).

Netto muuroppervlak. De oppervlaktes van de ramen en buitendeur worden afgetrokken van het bruto buitenmuurvlak. Hierdoor wordt warmteverlies door hetzelfde deel van de gebouwschil niet dubbel geteld.

Awall = Aext - Awin - Adoor

Qwall = Awall × Uwall × ΔT

Als de gezamenlijke raam- en deuroppervlakte groter is dan de buitenmuur, wordt pas gerekend nadat de invoer is gecorrigeerd.

Verwarmen: ramen en buitendeur

Warmteverlies via ramen. Voor beglazing worden de volgende benaderde warmtedoorgangscoëfficiënten gebruikt:

• Oude ramen met veel warmteverlies: 2,80 W/(m²·K).
• Moderne ramen met isolatieglas: 1,40 W/(m²·K).
• Moderne energiezuinige ramen: 0,90 W/(m²·K).

Qwin = Awin × Uwin × ΔT

Buitendeur. Voor verschillende uitvoeringen worden gangbare oppervlaktes en warmtedoorgangscoëfficiënten aangenomen:

• Geïsoleerde enkele deur: 2 m², U = 1,40 W/(m²·K).
• Geïsoleerde dubbele deur: 4 m², U = 1,40 W/(m²·K).
• Ongeïsoleerde buitendeur: 2 m², U = 3,00 W/(m²·K).
• Enkele deur met glas: 2 m², U = 1,60 W/(m²·K).
• Dubbele glazen deur of terrasdeur: 4 m², U = 1,60 W/(m²·K).

Qdoor = Adoor × Udoor × ΔT

Als er geen buitendeur is, zijn de oppervlakte en het warmteverlies daarvan nul.

Verwarmen: plafond en vloer

Warmteverlies via het plafond. Voor de bovenste constructie wordt het volledige vloeroppervlak gebruikt. De factor hangt af van de ruimte boven het plafond:

• Verwarmde ruimte erboven: U = 0.
• Goed geïsoleerd dak of zolder: U = 0,18 W/(m²·K).
• Gemiddelde dak- of zolderisolatie: U = 0,35 W/(m²·K).
• Slechte isolatie of koude zolder: U = 0,90 W/(m²·K).

Qceiling = A × Uceiling × ΔT

Warmteverlies via de vloer. Voor de onderste begrenzing van de ruimte worden de volgende factoren gebruikt:

• Verwarmde ruimte eronder: U = 0.
• Onverwarmde kelder of garage: U = 0,35 W/(m²·K).
• Goede vloerisolatie: U = 0,20 W/(m²·K).
• Gemiddelde vloerisolatie: U = 0,40 W/(m²·K).
• Slechte vloerisolatie of geen isolatie: U = 0,80 W/(m²·K).

Qfloor = A × Ufloor × ΔT

Voor plafond en vloer wordt hetzelfde verschil tussen binnen- en buitentemperatuur toegepast. Dit zijn vereenvoudigde effectieve waarden. De temperaturen op zolder, in de kelder en in de grond worden niet afzonderlijk berekend.

Verwarmen: luchtverversing en infiltratie

Ventilatiewarmteverlies. Als koude buitenlucht de ruimte binnenkomt, is warmte nodig om die tot de binnentemperatuur op te warmen. Het warmteverlies hangt af van de ruimte-inhoud, luchtwisselingsgraad en het temperatuurverschil.

Qair = 0.34 × n × V × ΔT

De factor 0,34 benadert de volumieke warmtecapaciteit van lucht. De luchtwisselingsgraad n wordt uitgedrukt in h^-1 en geeft aan hoeveel ruimtevolumes lucht elk uur worden vervangen door buitenlucht.

Voor een globale berekening gelden de volgende waarden:

• Lage luchtverversing: 0,3 h^-1.
• Normale luchtverversing: 0,5 h^-1.
• Matig verhoogde luchtverversing: 0,8 h^-1.
• Verhoogde luchtverversing: 1,0 h^-1.
• Hoge luchtverversing: 1,5 h^-1.
• Zeer hoge luchtverversing: 2,0 h^-1.

Voor gewone woonruimtes wordt bij een eerste schatting vaak een luchtwisselingsgraad van circa 0,5 h^-1 aangehouden. Meer luchtverversing verhoogt het bijbehorende warmteverlies evenredig.

Verwarmen: totaal verwarmingsvermogen

Totaal warmteverlies. De warmteverliezen via buitenmuren, ramen, deur, plafond, vloer en luchtverversing worden opgeteld. Het resultaat is het verwarmingsvermogen dat nodig is om deze verliezen bij de ingestelde temperaturen te compenseren.

Qheat = Qwall + Qwin + Qdoor + Qceiling + Qfloor + Qair

Het totale vermogen wordt weergegeven in watt en kilowatt. Voor omrekening naar BTU/h wordt dezelfde factor 3,41214 gebruikt.

QkW = Qheat / 1000

QBTU = Qheat × 3.41214

Specifieke thermische belasting. In beide standen wordt het vermogen ook berekend per eenheid vloeroppervlak en ruimte-inhoud.

qA = Q / A

qV = Q / V

De eerste waarde wordt uitgedrukt in W/m², de tweede in W/m³. Zo kunnen thermische belastingen van ruimtes met verschillende afmetingen worden vergeleken.

Een airco kiezen voor verwarmen. Het berekende verwarmingsvermogen moet worden vergeleken met het werkelijke vermogen van het toestel bij de gekozen buitentemperatuur. Bij airco's met warmtepomp kan het beschikbare verwarmingsvermogen afnemen wanneer het buiten kouder wordt. Alleen het nominale vermogen is daarom onvoldoende.

Gerelateerde Europese normen

EN ISO 52016-1 ‘Energieprestatie van gebouwen. Energiebehoeften voor verwarming en koeling, binnentemperaturen en voelbare en latente warmtelasten. Deel 1: Berekeningsprocedures’. Deze norm beschrijft methoden voor het bepalen van energiebehoeften en thermische belastingen van gebouwen. De calculator gebruikt een vereenvoudigd stationair model met vaste factoren en geen volledige berekening volgens deze norm.

EN 12831-1 ‘Energieprestatie van gebouwen. Methode voor de berekening van de ontwerpwarmtelast. Deel 1: Warmtelast voor ruimteverwarming’. De norm beschrijft hoe het benodigde verwarmingsvermogen wordt bepaald uit transmissie- en ventilatiewarmteverliezen. Deze onderdelen worden in vereenvoudigde vorm in de verwarmingsstand gebruikt.

EN ISO 6946 ‘Bouwdelen en bouwelementen. Warmteweerstand en warmtedoorgangscoëfficiënt. Berekeningsmethoden’. De norm behandelt de berekening van warmteweerstand en warmtedoorgang van bouwconstructies. De calculator gebruikt vooraf ingestelde benaderingswaarden in plaats van een berekening per materiaallaag.

EN 14511-2 ‘Luchtbehandelingsapparaten, vloeistofkoelaggregaten en warmtepompen voor ruimteverwarming en -koeling, met elektrisch aangedreven compressoren. Deel 2: Beproevingsvoorwaarden’. Deze norm bepaalt de testomstandigheden voor apparatuur, waaronder het vaststellen van koel- en verwarmingsvermogen. Controleer bij de keuze van een airco de prestatiegegevens van de fabrikant voor de betreffende temperaturen.

Veelgestelde vragen

Waarom heeft een airco een ander vermogen nodig voor koelen en verwarmen?

Bij koelen worden warmtetoenames door vloeroppervlak, zonlicht, beglazing, mensen en apparaten geschat. Bij verwarmen wordt bepaald welk vermogen nodig is om verliezen via bouwdelen en luchtverversing te compenseren. De uitkomsten voor dezelfde ruimte kunnen daardoor aanzienlijk verschillen.

Kun je het aircovermogen alleen op basis van de oppervlakte berekenen?

Een richtwaarde van 100 W/m² is geschikt voor een eerste schatting van het koelvermogen onder gewone omstandigheden. Ruimtes met hetzelfde oppervlak kunnen echter verschillende thermische belastingen hebben door plafondhoogte, beglazing, isolatie en zoninstraling. Voor verwarmen zijn vooral het warmteverlies van het gebouw en de winterse ontwerp-buitentemperatuur belangrijk.

Welke buitentemperatuur moet je gebruiken om het vermogen te berekenen?

Kies voor koelen een representatieve hoge buitentemperatuur waarbij de airco de gewenste binnentemperatuur moet handhaven. Gebruik voor verwarmen de winterse ontwerp-buitentemperatuur voor jouw regio in plaats van het seizoensgemiddelde. Een groter temperatuurverschil verhoogt de berekende thermische belasting, hoewel de temperatuurcorrectie voor koelen tot het vastgestelde bereik is beperkt.

Waarom wordt bij verwarmen niet de eerstvolgende BTU-vermogensklasse gekozen?

Het nominale verwarmingsvermogen van een airco kan sterk afwijken van het werkelijke vermogen bij lage buitentemperaturen. Twee toestellen met dezelfde BTU-klasse kunnen bij vorst verschillende verwarmingsvermogens leveren. Daarom wordt de berekende verwarmingsbehoefte afzonderlijk weergegeven en moet het model gekozen worden op basis van de opgegeven verwarmingsprestatie bij de vereiste wintertemperatuur.

Hoe beïnvloedt isolatie het benodigde aircovermogen?

Bij koelen verandert de isolatie het berekende vermogen via procentuele correcties voor het aandeel buitenmuren. Bij verwarmen bepalen warmtedoorgangscoëfficiënten direct de warmteverliezen via muren, ramen, plafond en vloer. Als de warmtedoorgangscoëfficiënt van een buitenmuur van 1,30 naar 0,25 W/(m²·K) daalt, neemt het berekende verlies via het dichte deel bijvoorbeeld met circa 81% af bij gelijk oppervlak en temperatuurverschil.