Airco & Verwarming Calculator voor Exp-container behuizingen

Fysische en psychrometrische berekening voor parallelle Zomer-koeling en Winter-verwarming (Worst Case).

Rapport & Projectgegevens

#?? Volledige Technische Handleiding & Formuleverantwoording (Alle Stappen) ?

1. Geometrie & Luchtdruk op Hoogte

De inhoud van de container bepaalt de hoeveelheid luchtmassa binnen. De barometrische luchtdruk ($P$) daalt exponentieel met de hoogte ($Alt$), wat invloed heeft op de luchtdichtheid ($ ho$) volgens de ideale gaswet:

Inhoud (m³) = Hoogte * Lengte * Breedte Luchtdruk P (Pa) = 101325 * exp(-Altitude / 8400) Dichtheid Lucht ρ (kg/m³) = P / (287.05 * (273.15 + T))

2. Transmissieberekening (U-waarde & Warmteweerstand)

De warmtedoorgang door de schil is gebaseerd op de thermische geleidbaarheid ($\lambda$) en dikte ($d$) van het isolatiemateriaal. De totale warmteweerstand ($R$) bepaalt de warmtestroom bij een temperatuurverschil ($\Delta T = |T_{ ext{buiten}} - T_{ ext{binnen}}|$):

R-waarde (m²·K/W) = (Dikte in mm / 1000) / λ Warmtestroom Transmissie (W) = (Oppervlakte * ΔT) / R-waarde

3. Ramen, Zon-instraling & Personen (Zomer-only)

Ramen introduceren een directe stralingscomponent. In de wintermodus vervallen deze warmtebronnen functioneel om een veilige ondergrens te garanderen:

Stralingslast Zuidramen (W) = Oppervlakte * 337 W/m² * Zonneschermfactor (1.0 of 0.5) Stralingslast Overige ramen (W) = Oppervlakte * 165 W/m² Warmtelast Personen (W) = Aantal personen * 120 W (voelbare warmte per persoon)

4. Fresh Air Component: Lekstroom & Mechanische Ventilatie (ACH)

Frisse lucht dringt de container binnen via actieve ventilatie (bijv: 6 Air Changes per Hour) én via natuurlijke lekstroom door een opening ($A$) onder overdruk ($\Delta P$):

Leksnelheid v (m/s) = √((2 * ΔP) / ρ_buiten) Lekstroom Q_lek (m³/h) = A * v * 3600 Ventilatiedebiet Q_ach (m³/h) = Inhoud * ACH Totaal Fresh Air Debiet Q_fresh (m³/h) = Q_lek + Q_ach

5. Psychrometrische Energie & Enthalpie (Koellast vs. Verwarmingslast)

De energie die nodig is om de binnenkomende buitenlucht te conditioneren verschilt fundamenteel per seizoen:

  • Zomer (Koelen): Bevat zowel voelbare warmte (afkoelen van de lucht) als latente warmte (condenseren van vocht op basis van absolute vochtigheid $X$ in g/kg).
  • Winter (Verwarmen - Worst Case): Rekent puur met de voelbare energie om de koude buitenlucht op te warmen. Interne bronnen (apparatuur en verlichting) worden hier op 0 kW gezet omdat hun constante aanwezigheid niet gegarandeerd is.
Massa Fresh Air (kg/s) = (Q_fresh * ρ_buiten) / 3600 Zomer Fresh Air Last (kW) = [Massa * 1.006 * ΔT] + [Massa * (X_buiten - X_binnen) * 2501] Winter Fresh Air Last (kW) = Massa * 1.006 * ΔT

6. Return Airflow & Totale Fan Capacity

De interne ventilator moet voldoende lucht circuleren om de totale thermische last te compenseren op basis van de maximaal toegestane temperatuursprong over de koelbatterij ($\Delta T_{ ext{fan}}$):

Benodigd Fan Massadebiet (kg/s) = Totale Thermische Last (kW) / (1.006 * ΔT_fan) Return Airflow Volumestroom (m³/h) = (Massadebiet * 3600) / ρ_binnen Totale Fan Capacity (m³/h) = Return Airflow Volumestroom + Totaal Fresh Air Debiet

1. Invoer Parameters

Bij speciaal gefabriceerde industriële zeecontainers (zoals een E-Houses of equipment-rooms) worden de deuren voorzien van goede afdichtingsprofielen (zoals EPDM of siliconen met een holle kamer of lippen).
Om de lekopening (het effectieve lekoppervlak of de spleetgrootte) te bepalen, wordt gekeken naar de luchtdichtheidsklasse van de deur/behuizing of een specifieke lekdebiet-waarde per meter naad.

Wat is de effectieve lekopening van een goed rubber?
Bij een goed gemonteerd, hoogwaardig EPDM-rubbersysteem dat onder de juiste druk staat (ingedrukt met ca. 30% tot 50% van zijn hoogte), is het rubber op de strakke delen vloeistof- en luchtdicht. De lekopening ontstaat vrijwel uitsluitend op twee plekken: De hoeken: Waar het rubber wordt gevouwen, verstek geknipt of gevulkaniseerd. Micro-spleten bij de sluitingen/scharnieren: Waar de klemkracht lokaal iets afneemt.

Vuistregel voor het effectieve lekoppervlak: Voor een goed ontworpen industriële containerdeur met dubbele of enkelvoudige lipprofielen geldt onder normale testomstandigheden (zoals bij 50 Pa overdruk/onderdruk): Enkele deur (ca. 6 tot 8 meter naad): Effectieve lekopening van circa 1,5 tot 4 cm² (0.00015 - 0.0004 m²) in totaal. Dubbele deur (ca. 10 tot 12 meter naad, inclusief de middennaad): Effectieve lekopening van circa 4 tot 8 cm² (0.0004 - 0.0008 m²) in totaal. (Ter vergelijking: Een ouderwetse stalen standaard zeecontainerdeur zonder speciale kleminrichting heeft al snel een lekopening van 30 tot 50 cm² (0.03 tot 0.05 m² of meer).

Tbv. ventilator capaciteit berekening:
Voor een niet speciaal aangepaste deur met rubbers ga uit van 0,010 m² voor een enkele deur en 0,018 m² voor een dubbele deur

Waar hangt de daadwerkelijke lekopening vanaf? Zelfs met de beste rubbers valt of staat de uiteindelijke leklucht met drie constructatiedetails:
Stijfheid van het frame en het deurblad: Als de container onder overdruk komt te staan (of bij zware wind), mag het deurblad niet doorbuigen. Als het staal 2 mm wijkt tussen de scharnieren in, verlies je de druk op het rubber en schiet de lekopening omhoog.
Type sluiting (Klemkracht): Een standaard draaihendel drukt de deur vaak alleen boven en onder aan. Voor een minimale lekopening worden in de industrie driepuntsstangsloten of klemgrepen (toggle latches) gebruikt die het rubber over de gehele lengte gelijkmatig indrukken.
De drempel/onderzijde: Dit is de meest kritische plek. Een rubber dat over de vloer sleept slijt snel en dicht slecht af. Een opkant (aanslagprofiel) waar de deur tegenaan sluit met een goedgeplaatst rubber geeft een vele malen kleinere lekopening dan een sleeprubber.
Delta-T over de Airco koelelement!
Bij industriële airco's is de Delta T — over de koelbatterij doorgaans tussen de 8 °C en 12 °C. Het is afhankelijk van de gebruikte koeler. Het exacte temperatuurverschil hangt sterk af van het ontwerp van de koelinstallatie:
1. Comfortkoeling van 8 tot 12 °C .
2. Precisie- en proceskoeling: Grotere Delta T (12 °C tot 15 °C+).
3. Bijv. Serverruimtes (droge lucht) kan een groter temperatuurverschil. Omdat het systeem amper vocht uit de lucht hoeft te halen.
4: Kleinere Delta T (5 °C tot 8 °C): In cleanrooms of laboratoria waar de temperatuur uiterst stabiel moet zijn.

Welke factoren beïnvloeden dit verschil?:
a: Luchtvochtigheid: Vochtige lucht afkoelen kost enorm veel energie omdat het vocht condenseert op de koeler. Bij een hoge luchtvochtigheid gaat een groot deel van de koelcapaciteit in het ontvochtigen (latente warmte) zitten, waardoor de voelbare temperatuur van de lucht veel minder daalt.
b: Luchtsnelheid (debiet): Hoe sneller de ventilator de lucht over de koelbatterij blaast, hoe korter de lucht de tijd krijgt om af te koelen. Een te hoge luchtsnelheid resulteert in een kleine Delta T.
c: Koudemiddel: De temperatuur van het medium en het totale koeloppervlak van de batterij bepalen de maximale warmteoverdracht.

2. Gecalculeerde Resultaten

Parameter / ModusZomerconditiesWintercondities
Ontwerptemperatuur (In / Uit) 0 / 0 °C 0 / 0 °C
Dauwpunt Buitenlucht (Td) 0 °C Nvt (Droge lucht)
Luchtmassa Dichtheid Buiten ($ho$) 0 kg/m³ 0 kg/m³
Transmissieverliezen Schil (W)
Transmissie Dak0 W0 W
Transmissie Wanden0 W0 W
Transmissie Vloer0 W0 W
Interne & Stralingslasten (kW)
Ramen + Personen Last0 kW0.000 kW (Geforceerd)
Apparatuur + Verlichting0 kW0.000 kW (Geforceerd)
Fresh Air Luchtstromen & Effecten (6x ACH)
Totaal Fresh Air Debiet0 m³/h0 m³/h
Fresh Air Thermische LastSens+Lat: 0 kWPuur Sens: 0 kW
Interne Ventilator (Fan Capacity)
Benodigd Interne Luchtstroom0 m³/h0 m³/h
Systeem dimensionering totalen
ZOMER: Totale Koellast Inhoud: 0 m³ 0 kW
WINTER: Netto Warmtebehoefte (Apparatuur/Licht = 0) 0 kW