Bouwfysisch Ontwerp 3 Ventilatie en Infiltratie

Bouwfysisch ontwerpen 3 23 september 2009

Bouwfysisch Ontwerp 3 Ventilatie en Infiltratie door:

Ir. J.W. (Jack) Ponsteen Adviseur en unitmanager bij

Cauberg-Huygen Raadgevende Ingenieurs B.V. 038 – 422 14 11 [email protected] 1


amsterdam

zwolle

rotterdam

• opgericht in 1975 door prof. ir. Hans Cauberg • 170 medewerkers over 5 vestigingen • eigen akoestisch bouwfysisch laboratorium • kwaliteitszorgsysteem volgens ISO 9001:2000

s-hertogenbosch

maastricht 2


Onderwerpen

Ventilatie Algemeen Eisen

ventilatie / infiltratie Berekenen ventilatie / infiltratie Meten ventilatie / infiltratie en bijbehorende aspecten

(Gelijkwaardige) oplossingen ventilatie 3


Ventilatie algemeen

Ventilatie is nodig voor gezond binnenmilieu Afvoer

verontreinigde lucht Toevoer zuurstof

Ventilatie kost energie Ventilatie brengt luchtbeweging teweeg en heeft grote invloed op thermisch comfort: luchtsnelheid en turbulentie 4


Waarom ventilatie?

Ventilatie is nodig voor gezond binnenmilieu: afvoer verontreinigde lucht, vocht, CO2 > hygiëne, gezondheid toevoer zuurstof daarnaast ook: afvoer warmte > comfort verbrandingslucht atmosferische gastoestellen > veiligheid, gezondheid 5


Waarom?

aanvoer van zuurstof ~ 360 l/h lucht pp → ~ 75 l/h zuurstof → opname ~ 15 l/h zuurstof afvoer van afvalstoffen CO2

(11 -12 l/h pp) vocht (0,1 l/h pp)

afvoer van reukstoffen hygiënische

grenswaarde CO2 max 0,12% [=1200 ppm] (≈ 25 m3/h•pp) 6


Binnenmilieu versus energie

7


Ventilatie en infiltratie

Onderscheid tussen ventilatie en infiltratie Ventilatie: bewust Via

ventilatievoorzieningen Regelbaar en controleerbaar

Infiltratie: onbewust

Gebouweigenschap Tocht,

discomfort, energieverlies 8


Basisprincipes ventilatie

Natuurlijke ventilatie Onder

invloed van wind en temperatuur Ventilatie-openingen in de gevel Afvoer via kanalen of dwarsventilatie

Mechanische ventilatie D.m.v.

ventilatoren Basiscomponenten ventilator, kanalen, e.d.

Hybride ventilatie 9


Ventilatiesystemen Natuurlijk

Mechanisch

Natuurlijk

Natuurlijk

Natuurlijk Mechanisch

Mechanisch Mechanisch

10


Basisprincipes van ventilatie

Drijvende kracht (luchtdrukverschil) Natuurlijke ventilatie

wind

thermische krachten

turbulentie

Mechanische ventilatie door

ventilatoren 11


Nevenaspecten Energiezuinigheid Comfort

– Meer ventilatie betekent meer energieverlies; – Warmteterugwinning (WTW). – Bij grote ventilatiedebieten kans op tocht; – Voorverwarming luchttoevoer.

Geluidwering gevel

– Natuurlijke ventilatie en infiltratie kan problematisch zijn bij een grote geluidbelasting op de gevel. – Suskasten, muurdempers. – Ventilatiedebiet suskast is lager dan dat van ventilatierooster met gelijke lengte

Brandveiligheid

– Overstroomvoorziening brandwerende wanden alleen mogelijk via bijvoorbeeld opschuimende roosters e.d. – Spuiventilatie in brandwerende wanden alleen mogelijk door middel van zelfsluitende ramen (m.u.v. ramen in gevel woning).

12


Tocht

Voorkomen tocht t.g.v. ventilatie Positie

inblaas (BB: > 1,8 m boven vloer) Debiet beperken Beperken temperatuurverschil / verwarmen

Oplossingen Mengbox

semi-plenum

plafondeiland

13


Praktijk: Ventilatie eisen Ventilatie eisen Bouwbesluit Luchtverversing Toevoer en afvoer

Permanente ventilatie

Spuiventilatie

Roosters Klepramen Kanalen

Ramen Deuren

14


Ventilatie eisen

aanwezigheid

capaciteit

thermisch comfort

regelbaarheid

stromingsrichting

plaats van de opening

luchtkwaliteit

15


Capaciteitseisen woningen

Nieuwbouw (minimumeis): Verblijfsgebied: Verblijfsruimte: Opstelpl.

kooktoestel:

Badruimte: Toiletruimte:

0,9 l/s per m2 7 l/s 21 l/s 14 l/s 7 l/s

16


Capaciteitseisen utiliteit

Gekoppeld aan bezettingsgraadklasse B1 B2 B3 B4 B5

≤ 1,3 m2 pp > 1,3 en ≤ 3,3 m2 pp > 3,3 en ≤ 8,0 m2 pp > 8,0 en ≤ 20,0 m2 pp > 20,0 m2 pp

Gekoppeld aan gebouwfunctie 17


Capaciteitseisen

Aantal personen meestal maatgevend, ook afhankelijk van activiteit

Minimale verversing per persoon: - 25 m3/h per persoon

Gebruikelijke verversing per persoon*: - 35 m3/h per persoon (niet roken) - 50 m3/h per persoon (roken)

* Zittend werk / kantoor 18


Capaciteitseisen

Gangbare luchtverversing van enkele functies: - woning

n = 0,5-1 h-1

- kantoor

n = 1-1,5 h-1 *

- bibliotheek

n = 4-5 h-1

- supermarkt

n = 4-6 h-1

- operatiekamer n = 15-20 h-1 * bij all-air-systeem: ventilatievoud n = 3-5 h-1

19


Hoedanigheid van ventilatielucht

Toevoer voor verblijfsgebied (VG) mag van buiten of uit ander verblijfsgebied Echter: tenminste 50% van buiten van de totale capaciteit voor gehele VG Afvoer van toilet, badruimte en opstelplaats kooktoestel (keuken) rechtstreeks naar buiten 20


Spuiventilatie

Spuiventilatie is bedoeld om in korte tijd grote luchtdebieten te realiseren Afvoer van grotere verontreinigingen en warmte Incident! geen eisen comfort of geluid Spuien middels “grote openingen” (ramen, deuren) 21


Bouwbesluit eis voor spuien

Eis VG: 6 dm3/s per m² vloeroppervlakte

Eis VR: 3 dm3/s per m² vloeroppervlakte


Infiltratie

Onbedoelde ventilatie via kieren en naden, o.a.:

Aansluiting dak / gevel Aansluiting HSB / vloer Aansluiting begane grondvloer / kruipluik Leidingdoorvoeren begane grondvloer en dak Aansluiting kozijn / gevel Aansluiting te openen deel / raamkozijn

Nadelig voor energieprestatie Nadelig voor geluidwering Nadelig voor comfort

23


Bouwbesluit eis infiltratie

Eis totaal gebouw: Bouwbesluit -

(NEN 2686):

Maximaal 0,20 m3/s per 500 m3 gebouwinhoud

Detaillering conform SBR 200 en SBR 360A+B

- Maximaal 0,10 m3/s per 500 m3 gebouwinhoud -

(bouwpraktijk) Maximaal 0,05 m3/s per 500 m3 gebouwinhoud (haalbaar met zorgvuldig ontwerp en uitvoering)


Bouwbesluit: aanpak

Bepalen: Gebruiksoppervlakte

(GO)

Verblijfsgebied

(VG) Verblijfsruimte (VR)

Opstellen ventilatiebalans Berekenen spuicapaciteit


Gebruiksoppervlakte (GO)

Deel van oppervlakte gericht op doelstelling en gebruik van gebouw.

Definitie en bepalingsmethode: NEN

2580 hoofdstuk 4.5.


Gebruiksoppervlakte

Niet tot gebruiksoppervlakte behorend: dragende

binnenwand vloeren waar boven netto-hoogte < 1,5 m (m.u.v. vloeren onder trappen) trapgat, liftschacht, vide > 4 m2 leidingschacht > 0,5 m2 vrijstaande bouwconstructie > 0,5 m2


Voorbeeld bepalen gebruiksoppervlakte


Gebruiksoppervlakte

Niet gericht op doelstelling gebouw

?

?

> 4 m2

29


Verblijfsgebied (VG)

Besloten ruimte: op

dezelfde bouwlaag bestaande uit verblijfsruimten en andere afzonderlijke ruimten, uitgezonderd: badruimte, toiletruimte, technische ruimte

Door ontwerper “vrij” aan te geven moet

wél voldoen aan minimum afmetingen


Eisen verblijfsgebied

totaal VG tenminste 55% van GO met minimum van 24 m2 minimale afmetingen: breedte

> 1,8 m hoogte > 2,6 m (oppervlakte VR > 5 m2)

bereikbaar vanaf toegang woning zonder door toilet, badruimte, bergruimte of technische ruimte te gaan


Verblijfsgebied Kast mag in VG, maar dan ventileren

Geen dragende wand – geen belemmering VG

?

?

Hal > 1,8 m

VG1

VG2

?

optie: verdieping één VG

bk

VG2 32


Verblijfsruimte

Keuze voor zolder: - VR dan ventileren - geen VR: geen eis

33


Luchtstromingstrajecten wk

wk

wk

keuken wc

wc

keuken

wc

keuken

wc

34


Ventilatiebalans

toevoervoorzieningen overstroomvoorzieningen overstroomvoorzieningen

kunnen niet gelijktijdig als toevoer en afvoer functioneren maximaal twee overstroomvoorzieningen

afvoervoorzieningen voorzieningen moeten gelijktijdig kunnen functioneren 35


Opstellen ventilatiebalans 1. Vaststellen oppervlakten van VG 2. Vaststellen capaciteit per VG 3. Opstellen ventilatiebalans start bij verblijfsruimten met 7 l/s houdt rekening met te behalen capaciteiten (MV)

4. Bepaal afvoercapaciteit 5. Verdeel capaciteit over VR 6. Bepaal toevoervoorzieningen 36


Voorbeeld ventilatiebalans Mechanische afvoer

17 17 7

37


Ventilatievoorzieningen keuze Mechanisch: aangeven debieten Natuurlijk: Luchtdoorlaat : • Afhankelijk van merk en type ventilatierooster • Bijvoorbeeld: Aralco Junior SL: 7,5 dm³/s.m bij een drukverschil van 1 Pa

38


Natuurlijke toevoer suskast

ventilatierooster

muurrooster

39


Balansventilatie

Mechanische toevoer in alle kamers Afvoer via openingen in binnenwanden naar afzuigpunten in keuken, toilet en bad warmteterugwinning (WTW) uit afvoerlucht

40


Berekening spuicapaciteit

Bepalingsmethode NEN 1087 qv = A x v x 1000 [dm3/s] A = netto oppervlakte [m2] v = luchtsnelheid [m/s]

bij spuien via 2 gevels*: v = 0,40 [m/s] bij spuien via 1 gevel: v = 0,10 [m/s] *gevel met kleinste oppervlakte openingen bepalend


Bepaling infiltratie

Detailbeoordeling SBR-200 Bouwtechnische details voor energie-efficiënte woningbouw Bepalingsmethode NEN 2686 na realisatie van het bouwwerk


Meting van ventilatiecapaciteit

Mechanische ventilatie: “flowfinder”

Natuurlijke ventilatie: meetmethode afgeleid van “opblaasproef”

praktijkmeting is lastig meting in lab vormt de praktijk


Controle luchtdoorlatendheid NEN 2686 600.000

500.000

volumestroom [dm3/s]

400.000

300.000

200.000

100.000

0.000 0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

100.0

drukverschil [Pa]

44


Meting (lokale) luchtsnelheid Meetboom

Anemometer

45


Luchtdichtheidsmeting geveldeel Utiliteitsbouw Test infiltratie Luchtdichtheidsklasse (bijv. K40 / K100 hoogbouw) Drukverschil over gevel tot 600 Pa Bijdrage per kier/naad

46


Visuele test luchtlekken

Rookbuisje voor visuele constatering luchtlekken

47


Klimaatkamer meting

Luchtsnelheid en luchttemperatuur ten gevolge van ventilatiesysteem Verticale doorsnede meetsituatie

buiten-

binnenruimte

ruimte

48


Klimaatkamer meting

3D raster t.b.v. metingen luchtstromen (ook zelfde stappen in hoogte) Horizontale doorsnede meetsituatie

49


Klimaatkamer meting

50


Klimaatkamer meting

51


Klimaatkamer meting

Luchtsnelheid t.g.v. ventilatiesysteem (afh. van spleethoogte > inblaassnelheid > worplengte) [eis: < 0,15 m/s in winter]

52


Klimaatkamer meting

Luchttemperatuur ten gevolge van ventilatiesysteem

53


Luchtstromingsmodel (CFD)

54


Luchtstromingsmodel (CFD) Containerwoningen Amsterdam

55


Luchtstromingsmodel (CFD) Containerwoningen Amsterdam

Oude situatie: - risico van secundaire branden in schacht - temperatuur in schacht 180 °C in ventilatiekanaal 500 °C Oplossing: - beperking brandoverslag door overdruk (inblaas vanuit elke wooneenheid levert koeling hoofdkanaal) - extra veiligheid door opschuimend roosters in kanaal - schacht gevuld met min. wol vlokken 56


Alternatieve (gelijkwaardige) oplossingen

Ventilatie via atria Energiezuinige ventilatie Vraaggestuurde ventilatie Hybride ventilatie Climarad Grondbuisventilatie Ventilatie hoogbouw Duurzaam concept 57


Ventilatie via atrium

Voorwaarde niet-besloten ruimte Bepalend

zijn de condities in de ruimte tijdens een

brand • Stralingsflux niet groter dan 1 kW/ m3; • Temperatuur niet hoger dan 45 ºC; • Zichtlengte niet kleiner dan 100 m.

Verdunningsfactor • Luchttoevoer voldoende kwaliteit; • Rekening houden met eventuele voorzieningen voor luchtafvoer en rookafvoer die uitkomen in het atrium; • Spuivoorzieningen mag wel. 58



Luchtstromingen in een nietgeklimatiseerde atrium (wintersituatie) Toevoer ventilatielucht laag in gevel Afvoer hoog in gevel en/of dak 59


Ventilatie via atrium Kantoor en laboratorium TNO-NITG te Utrecht

Gasunie Groningen

60



Luchttoevoer 61



Luchtafvoer

62


Energiezuinige ventilatie

Ventilatie via serres

63


Vraaggestuurde ventilatie

64


Vraaggestuurde ventilatie

hybride ventilatie convectoren onder raam t.b.v. thermisch comfort

Schoolgebouw Waterland

65


Hybride ventilatie 2 mode systeem

natuurlijk zo veel mogelijk natuurlijke krachten • wind • temperatuurverschil

mechanisch in geval natuurlijke ventilatie te gering is

66


Hybride ventilatie Stadskantoor te Zwolle

67


Mechanische ventilatie toevoerventiel

afzuigventiel

68


Hybride ventilatie

69


Climarad-systeem

70


Grondbuisventilatie

warmtewisselaar

bypass luchtfilter

71


Hotel Yenagoa Nigeria - Grondbuisventilatie

Warme Lucht (ca. 30 ºC.) Extra koeling

Koel grondwater 72


Hotel Yenagoa Nigeria – ventilatie gevel Dubbele gevel

Afvoer lucht

Toevoer lucht 73


Bodemcollector

warmtewisselaar

toevoerwisselaar

bodemcollector

74


Ventilatie Woontoren Amsterdam

75


Ventilatie Woontoren Amsterdam

76


Ventilatie hoogbouw Aandachtspunten ventilatie hoogbouw Veel ruimte voor installaties en kanalen Hele verdieping voor centrale LBK’s Grote centrale verticale kanalen (drukloos) Aftakking per woning (eigen lokaal systeem) op verticaal kanaal Toe- en afvoer in gevel techn. ruimte 77


Provinciehuis Noord-Holland

Foto’s en afbeeldingen: MAP Barcelona

78


79


80


Warmteterugwinning WTW

81


Warmteterugwinning WTW

82


Ventilatieopeningen

83


Ventilatieopeningen

Ventilatierooster achter kozijn 84


Einde

85


86


oefening ventilatiebalans 22 l/s

Basis uitgangspunt definitieve balans

49,4 m2

7 l/s

9 m2 11,6 m2

VG2

VG1

7 l/s

VG1: VG1:44,5 45 l/sl/s

12 l/s

7 l/s

14 l/s

23-7 l/s

21 45 l/s

VG2: 19 18,6 l/sl/s 7 l/sl/s 12

7 l/s

14 l/s

39,4 m2 onbenoemd: 0 l/s

23 l/s 14+4 l/s

VG3

20,0 m2

7 l/s begane grond

18 l/s 1e verdieping

zolder

87

Bouwfysisch Ontwerp 3 Ventilatie en Infiltratie

Recommend Documents