Bezoekadres Nieuwe Achtergracht 100 1018 WT Amsterdam
Postbus 2200 1000 CE Amsterdam Telefoon 020 555 5405
GGD Amsterdam Leefomgeving Milieu en Gezondheid Luchtkwaliteit
www.gezond.amsterdam.nl
Effectiviteit van mechanische ventilatie met filtertoepassing in een klaslokaal
Datum
19 Juni 2009
Auteurs
Marieke Dijkema Rob van Strien Remon Jonker Saskia van der Zee
Met dank aan
Harald Helmink Peter Koopman Dave de Jonge Jaap Visser
E-mail
[email protected] (020) 555 5405
Telefoon
Inhoudsopgave Inhoudsopgave Samenvatting 1 Inleiding 1.1 Aanleiding 1.2 Onderzoeksvraag 2 Multatulischool te Amsterdam 3 Opzet test 3.1 Systeem A: Mechanische toevoer, natuurlijke afvoer 3.2 Systeem B: Losstaande module balansventilatie 3.3 Systeem C: Balansventilatiesysteem 4 Kosten 4.1 Aanschaf- en installatiekosten 4.2 Onderhoud 4.3 Energieverbruik 5 Effectiviteit Mechanische Ventilatie 5.1 Geurbeleving 5.1.1 Leerlingen 5.1.2 Leerkracht 5.2 Ventilatie 5.3 Temperatuur 5.4 Gebruikerservaringen 5.5 Geluid 5.6 Tocht 6 Effectiviteit Filtertoepassing 6.1 Stikstofdioxide (NO2) 6.2 Fijn stof (PM2.5) 6.3 Ultrafijn stof 6.4 Roet 7 Conclusie 8 Literatuur Bijlagen Bijlage 1: Scorelijst kinderen Bijlage 2: Vragenlijst leerkracht
1 2 4 4 4 5 6 6 7 8 10 10 11 12 13 13 13 14 14 15 16 16 16 17 17 18 19 20 23 25 26 27 28
1
Samenvatting In het lokaal van groep 5 van de Multatulischool in Amsterdam zijn gedurende de winter van 2008/2009 drie ventilatiesystemen met filtertoepassing getest. De school ligt op 100 tot 150 meter afstand van de ring A10, één van de drukste snelwegen van Nederland. Het Stadsdeel Bos en Lommer wil graag een beter binnenklimaat en een betere luchtkwaliteit in de scholen die zo dicht bij de A10 zijn gelegen. Zij hoopt dit met de toepassing van ventilatiesystemen met filters te kunnen behalen. De GGD heeft in opdracht van het Stadsdeel en het Programmabureau Luchtkwaliteit van de gemeente Amsterdam uitgezocht of er ventilatiesystemen met filtertoepassing zijn die dit kunnen bewerkstelligen. Naast luchtkwaliteit en binnenklimaat is er bij de tests ook aandacht geweest voor kosten, energieverbruik en ervaren comfort door leerkracht en leerlingen.
De resultaten voor de drie geteste systemen Het eerste geteste systeem (A: Airswitch, firma Bergschenhoek) maakt gebruik van mechanische toevoer van buitenlucht en, door middel van overdruk, natuurlijke afvoer via kieren en spleten. Het is het goedkoopste geteste systeem, de onderhoudskosten en het energieverbruik zijn gemiddeld. De mate van luchtverversing die met dit systeem bereikt werd was erg goed, al werd dit niet als zodanig gewaardeerd in de geurtesten door juf en kinderen. De temperatuur werd gedurende het testen van dit systeem vaak te koud ervaren en ook wel te warm. Er trad geen geluid- of tochthinder op. Het systeem werd goed gewaardeerd door de leerkracht. De filtertoepassing in dit systeem hield het ultrafijne stof tegen, fijn stof en roetdeeltjes werden echter net zo goed doorgelaten als bij natuurlijke ventilatie. Het tweede geteste systeem (B) betrof een ‘plug-and-play’-unit voor balansventilatie inclusief warmteterugwinning (WTW)-installatie (MonoLine, firma Ned-Air). Dit systeem is in aanschaf net zo kostbaar als systeem C, maar kost het minste in onderhoud. Het energieverbruik van het systeem is hoog, zodat ondanks de WTW het energieverbruik als matig werd gewaardeerd. Het systeem scoorde op alle binnenklimaatpunten voldoende, alleen de frisheid (geur) van de lucht verbeterde volgens juf en kinderen niet merkbaar. De filtertoepassing in het systeem zorgde voor geen van de gemeten componenten van luchtverontreiniging voor minder infiltratie dan gedurende de nulmeting (natuurlijke ventilatie). Het laatst geteste systeem (C) is een balansventilatiesysteem met WTW-installatie (OCTO, firma Unifan). De aanschafprijs van dit systeem is voor één lokaal gelijk aan systeem B, maar omdat op de installatie meerdere lokalen kunnen worden aangesloten wordt deze beter gewaardeerd. De onderhoudskosten zijn gemiddeld. Op energieverbruik scoort dit systeem goed vanwege het gemiddelde elektriciteitsverbruik en de toepassing van WTW. De luchtverversing met dit systeem was erg goed, en werd ook als zodanig gewaardeerd. Er traden geen comfortproblemen op. De filtertoepassing zorgde voor een meetbare vermindering van de infiltratie van fijn- en ultrafijn stof, roetdeeltjes werden niet tegen gehouden.
Conclusie Het balansventilatiesysteem OCTO van firma Unifan, met toepassing van een F9 filter, (systeem C) werd als beste gewaardeerd door de leerkracht. Dit systeem scoorde goed op alle binnenklimaat belevingspunten en bleek ook volgens metingen het oplopen van de CO2 concentratie in het lokaal erg goed te beperken. Van de drie geteste systemen was dit systeem het beste in staat verkeersgerelateerde deeltjesvormige luchtverontreiniging uit de lucht te filteren. Roetdeeltjes werden door het systeem echter niet tegengehouden. Door het filter in het ventilatiesysteem OCTO wordt een deel van luchtverontreiniging dus tegengehouden, maar zeker niet alles. Voor nieuw te plannen gevoelige bestemmingen blijft de GGD daarom adviseren afstand tot een snelweg of drukke binnenstedelijke weg te bewaren. In reeds bestaande situaties kan de toepassing van dit ventilatiesysteem met filtertoepassing voor enige verbetering zorgen.
2
Deze test van ventilatiesystemen heeft plaatsgevonden bij drie systemen. De werking van deze systemen is onderzocht gedurende slechts vier weken per systeem en op slechts één locatie. De kenmerken van de school (oud gebouw, veel natuurlijke ventilatie door kieren en spleten) en klas (groep 5, 22 leerlingen) waar de tests hebben plaatsgevonden kunnen een belangrijke rol spelen bij de gemeten resultaten. Bij toepassing van dezelfde systemen in andere lokalen of scholen, en bij toepassing gedurende een langere periode, kunnen mogelijk andere resultaten worden gemeten. Op basis van dit onderzoek kan niet worden beoordeeld of de gezondheid van de leerlingen er na toepassing van een filtersysteem op vooruit gaat. Tenslotte is goed onderhoud van de systemen, en het tijdig vervangen van filters, van groot belang. Slecht onderhouden systemen kunnen een bron zijn van luchtverontreiniging in de klas, hiermee moet bij toepassing van ventilatiesystemen altijd rekening worden gehouden.
3
1 Inleiding 1.1
Aanleiding
In stadsdeel Bos en Lommer is er begin 2008, naar aanleiding van twee specifieke nieuwbouw/ uitbreidingsplannen, regelmatig gesproken over de gezondheidsrisico’s bij schoolkinderen ten gevolge van de luchtverontreiniging nabij de A10. In mei 2008 heeft stadsdeel Bos en Lommer GGD Amsterdam gevraagd om advies en ondersteuning bij de aanpak van het binnenklimaat in de 7 bestaande basisscholen binnen 300 meter van de A10. Hierbij werd specifiek gevraagd om advies over technische ingrepen om verbeteringen van de luchtkwaliteit te bereiken. De afdeling Milieu en Gezondheid van de GGD heeft een jarenlange ervaring op het gebied van binnenmilieu op scholen. De GGD richt zich hierbij hoofdzakelijk op ventilatie, een zeer belangrijk aspect in het beheer van de binnenmilieukwaliteit. In de specifieke vraag van Stadsdeel Bos en Lommer speelt de buitenluchtkwaliteit echter een belangrijke rol. De scholen zijn zo dicht bij de snelweg gelegen dat de buitenluchtkwaliteit onvoldoende is en gezondheidsrisico’s met zich mee brengt. Hieruit voortkomend ontstond de wens de lucht te reinigen alvorens deze de school in te zuigen. Filtersystemen liggen hierbij het meest voor de hand. De GGD had voorafgaand aan het onderzoek geen ervaring met de toepassing van filtersystemen in scholen op locaties met een slechte luchtkwaliteit. Wel is er in de afgelopen jaren enige ervaring opgedaan met filtersystemen in woningen (Helmink, 2008; Weterings, 2007), maar ook daar staat het praktijkonderzoek nog altijd in de kinderschoenen. Ook (inter)nationaal is er weinig wetenschappelijk onderzoek gepubliceerd over de effectiviteit van filtersystemen in de praktijk (Jamriska, Morawska et al., 2003; Stranger, Potgieter-Vermaak et al., 2008). De vraag van stadsdeel Bos en Lommer is een logisch gevolg van de advisering van de GGD over gevoelige bestemmingen. Vragen over maatregelen ter verbetering van de binnenluchtkwaliteit op bestaande locaties nabij drukke wegen zijn sinds de start van het onderzoek ook uit verschillende andere stadsdelen gekomen. De GGD wil graag een goed gefundeerd advies geven over toe te passen filter- en ventilatietechnologie. Om meer kennis te krijgen over de effectiviteit van dergelijke systemen is daarom dit onderzoek in de Multatulischool uitgevoerd. Het onderzoek is uitgevoerd door GGD Amsterdam, afdelingen Luchtkwaliteit en Milieu en Gezondheid, in nauw overleg en in samenwerking met Programmabureau Luchtkwaliteit en Stadsdeel Bos en Lommer.
1.2
Onderzoeksvraag
In één lokaal van de Multatulischool, gelegen binnen 150 meter van de ring A10, zijn achtereenvolgens drie ventilatiesystemen met filtertoepassing getest. Van ieder systeem zijn de effectiviteit van het ventilatiesysteem, de effectiviteit van de filtertoepassing en de kosten in kaart gebracht. Hierbij spelen naast harde, meetbare (luchtkwaliteit)resultaten ook de perceptie van leerkracht en leerlingen een belangrijke rol. Op basis van bovenstaand beschreven onderzoek hoopt de GGD het stadsdeel te kunnen adviseren over ventilatiesystemen met filtertoepassing, welke kunnen worden toegepast in de basisscholen die nabij de snelweg gelegen zijn.
4
2 Multatulischool te Amsterdam
Figuur 1: De Multatulischool
De testen van de ventilatiesystemen vonden plaats in het lokaal van groep 5 van de Multatulischool in stadsdeel Bos en Lommer, in het westen van Amsterdam (zie Figuur 1 en 2). Groep 5 heeft 22 leerlingen en een vaste leerkracht: juf Jeanet. De school is gelegen binnen 150 meter van de ringweg A10. Over die weg gaan dagelijks ongeveer 92.000 motorvoertuigen, het is daarmee een van de drukste snelwegen van Nederland. De straten in de directe nabijheid van de school zijn rustig. De Multatulischool is gevestigd in een gemeentelijk monument, wat in 1953 is gebouwd en een typische H-vorm heeft. In de school is bij aanvang van het onderzoek geen ventilatiesysteem aanwezig. In de klas wordt geventileerd door de ramen aan linker- of rechterzijde van het lokaal te openen. Aan de linkerzijde grenst het lokaal aan de rustige en groene binnentuin, waardoor ventilatie aan deze zijde meestal de voorkeur heeft. Aan de rechterzijde grenst het lokaal aan een plantsoen.
Figuur 2:
Amsterdam, de locatie van de Multatulischool is met een groene markering aangegeven.
5
3 Opzet test In de winter van schooljaar 2008/2009 werden achtereenvolgens drie verschillende ventilatiesystemen met een filtertoepassing getest. De testen vonden plaats buiten de schoolvakantieperioden. Aan de testfasen ging een nulmeting (natuurlijke ventilatie, zonder filters)vooraf, na afloop van de drie tests is een tweede nulmeting uitgevoerd. Iedere testfase bestond uit een meetperiode van vier weken (schoolvakanties niet meegerekend). De eerste nulmeting vond plaats gedurende vier weken voorafgaand aan de kerstvakantie. De tweede nulmeting vond plaats gedurende twee weken, voorafgaand aan de meivakantie. Onderstaand zal ieder getest ventilatiesysteem kort beschreven worden. Ook zal hierbij worden aangegeven in welke F-klasse het in het geteste systeem aanwezige filter was ingedeeld. Filters worden na ontwikkeling door een fabrikant in een onafhankelijk laboratorium getest op de filterende eigenschappen, en vervolgens ingedeeld in een bepaalde F-klasse. Filters met een hoge F-klasse (hoger nummer) houden meer en kleinere deeltjes tegen dan filters met een lagere F-klasse (zie Tabel 1).
Filter klasse F5 F6 F7 F8 F9
0.1 µm
0.3 µm
0.5 µm
1 µm
3 µm
5 µm
10 µm
0-10 5-15 25-35 35-45 45-60
5-15 10-25 45-60 65-75 75-85
15-30 20-40 60-75 80-90 90-95
30-50 50-65 85-95 95-98 >98
70-90 85-95 >98 >99 >99
90-99 95-99 >99 >99 >99
>98 >99 >99 >99 >99
Tabel 1: Fractionele efficiëntie van F-filters (tegengehouden gewicht van synthetisch stof in procenten)
Alle drie de geteste systemen zijn CO2gestuurd. CO2 is een gas wat in hoge concentraties voorkomt in uitademingslucht. Als een ruimte waarin veel mensen aanwezig zijn, zoals een klaslokaal, slecht geventileerd wordt, stijgt de CO2 concentratie. Bij CO2gestuurde systemen is een sensor in de klas aangebracht (zie Figuur 3) die meet wat de concentratie CO2 is, en wanneer deze boven een bepaalde concentratie uitkomt wordt er automatisch (meer) geventileerd. De leerkracht hoeft dus niet zelf aan knoppen te draaien. De instelling van de CO2 sensor in het testlokaal was 800 ppm, bij hogere concentraties CO2 wordt er dus meer geventileerd.
Figuur 3: CO2 sensor in groep 5 van de Multatulischool
Alle ventilatiesystemen zijn tijdelijk aangebracht, dat wil zeggen dat zij niet op de gebruikelijke manier weg zijn gewerkt achter plafonds of voorzetwandjes. De foto’s die in deze rapportage gebruikt zijn, tonen dus de tijdelijke opstellingen.
3.1
Systeem A: Mechanische toevoer, natuurlijke afvoer
Het eerste geteste systeem, de Airswitch van de firma Bergschenhoek (www.airswitch.nl ), maakt gebruik van mechanische toevoer van frisse lucht en natuurlijke afvoer van de gebruikte lucht. Door steeds frisse lucht aan te voeren in het lokaal ontstaat er een teveel aan lucht (overdruk), die daardoor vanzelf verdwijnt door kieren, spleten en bijvoorbeeld bij het openen van een deur. De werking van systeem A is schematisch weergegeven in de tekening in Figuur 4. In dit systeem is daarnaast een F7 filter toegepast.
6
Systeem A is getest in de periode van 12 januari tot en met 6 februari 2009.
Figuur 4: Schematische tekening van ventilatiesysteem A
Zoals zichtbaar op de foto’s in Figuur 5, is in de gang voor het lokaal de motor van het ventilatiesysteem aangebracht. Boven de deur van de gang naar de binnentuin is een opening gemaakt in de gevel. Via deze opening wordt frisse lucht aangezogen door de motor. Via een filter (ook zichtbaar in de gang) wordt de lucht de klas ingeblazen. In de klas hangt een textiele buis aan het plafond waardoor de frisse lucht aangevoerd wordt. Door deze buis komt niet alle lucht op één plek binnen, maar wordt het door de hele klas verspreid. Hierdoor worden tochtproblemen zoveel mogelijk voorkomen.
Figuur 5:
3.2
Ventilatiesysteem A: mechanische toevoer, natuurlijke afvoer, zoals geplaatst in de Multatulischool
Systeem B: Losstaande module balansventilatie
Het tweede systeem is getest in de periode van 9 februari tot 13 maart 2009 (met uitzondering van de week voorjaarsvakantie beginnende op 23 februari). Systeem B, de MonoLine van firma Ned-Air (www.ned-air.nl), betreft een balansventilatiesysteem in een losstaande module, een zogenaamd plug-and-play systeem. Het gehele apparaat bevindt zich in het lokaal. Vanuit het apparaat zijn twee buizen naar buiten aangebracht; één voor de aanvoer van frisse lucht, één voor de afvoer van gebruikte lucht (zie ook schematische tekening in Figuur 6). Het systeem beschikt over een warmteterugwinninginstallatie (WTW). Het systeem is uitgerust met een automatische bypass, dit betekent dat wanneer de lucht te warm wordt (bijvoorbeeld in de zomermaanden) er geen warmteterugwinning plaatsvindt. In de module van systeem B is een filter toegepast met de F-klasse 7. De module heeft het formaat van een flinke kast en dient in het lokaal te worden geplaatst. Er moeten twee doorvoeren in de gevel gemaakt worden; één voor de aanvoer van frisse lucht, één voor de afvoer van gebruikte lucht.
7
Figuur 6: Schematische tekening van ventilatiesysteem B
Op de foto’s in Figuur 7 is de kast duidelijk zichtbaar aanwezig in het lokaal. Frisse lucht wordt aangevoerd door de nozzles (ventielen) aan de boven-voorzijde van de kast. De gebruikte lucht wordt via de grond aangezogen. Op de foto’s is duidelijk de zwarte buis zichtbaar die aan de ene zijde van het lokaal lucht aanzuigt en aan de andere zijde weer afvoert.
Figuur 7: Ventilatiesysteem B: losstaande module balansventilatie, zoals geplaatst in de Multatulischool
3.3
Systeem C: Balansventilatiesysteem
Het derde, en laatste geteste systeem, betrof een balansventilatiesysteem van het type OCTO, van de firma Unifan (periode 16 maart tot 10 april 2009). Dit systeem was, in tegenstelling tot systeem B, grotendeels buiten het lokaal geplaatst. Net als bij systeem A vonden aan- en afvoer van lucht en de filtering plaats in de gang voor het lokaal. De buizen in de klas zelf (zichtbaar op de foto’s in Figuur 8) zijn alleen nodig voor de aan- en afvoer van lucht in het lokaal. In de schematische tekening in Figuur 8 is de werking van het systeem weergegeven. De frisse lucht wordt via de verticale poreuze buizen naast het bord aangevoerd op ‘kindhoogte’. Opgewarmde, gebruikte lucht wordt via de ventielen boven het bord weer afgezogen. In dit systeem is een filter toegepast in de klasse F9. Dit systeem beschikt daarnaast over een WTW- installatie met automatische bypass.
8
Figuur 8: Ventilatiesysteem C: Balansventilatie, schematische tekening en zoals geïnstalleerd in de Multatulischool
9
4 Kosten De kosten van ventilatiesystemen bestaan uit de vaste aanschafkosten van het systeem, kosten van benodigde accessoires (zoals roosters, bedieningspaneel en aan- en/of afvoerbuizen), installatiekosten, onderhoudskosten en energieverbruikkosten. De exacte kosten zijn zeer afhankelijk van de precieze situatie. Het gaat daarbij onder andere om de plaats van het systeem in het gebouw of lokaal, de mogelijkheden voor doorvoering door de gevel, aanleg van elektra en afvoer (van condenswater) naar riolering en uit het zicht plaatsen van de installatie. De kosten kunnen daarom fors verschillen per school of lokaal. In deze rapportage wordt daarom alleen een kostenindicatie gegeven. Om de kosten te bepalen is gebruik gemaakt van specificaties en uitgebrachte offertes door fabrikanten en/of installateurs. De weergegeven kosten zijn een prijsindicatie en dateren van maart 2009, alle genoemde prijzen zijn exclusief BTW.
4.1
Aanschaf- en installatiekosten
Uit navraag bij de verschillende installateurs bleek dat aanschafkosten niet goed zijn te splitsen van de installatiekosten. Zo zijn er bijvoorbeeld altijd aan- of afvoerkanalen nodig of kanalen tussen de verschillende modules die worden gebruikt. Er is daarom gekozen om een totaalprijs weer te geven, inclusief accessoires en installatie.
Systeem
Beschrijving
A
mechanische toevoer, natuurlijke afvoer balansventilatie (incl. WTW), losstaande module balansventilatie (incl. WTW)
B C
Aanschaf- en Installatiekosten € 4.500,€ 8.445,€ 7.850,-
Tabel 2: Aanschaf- en Installatiekosten van de geteste ventilatiesystemen, bij toepassing in één klaslokaal
De door de installateurs opgegeven kosten, exclusief BTW en daterend van maart 2009, zijn weergegeven in Tabel 2. De hier weergegeven prijzen zijn van toepassing voor de in hoofdstuk 3 beschreven systemen, bij toepassing in één klaslokaal en in de configuratie zoals toegepast in dit onderzoek. Inmiddels is systeem B tegen een meerprijs van € 165,- leverbaar met een filter met een hogere Fklasse (F8) dan getest (F7). De systemen A en C zijn leverbaar met een aanvullend actief koolfilter. Een dergelijk filter vangt bepaalde gasvormige verontreinigingen uit de buitenlucht. Het testen van dergelijke filters viel buiten de doelstelling van dit onderzoek, omdat de meest gezondheidsrelevante fractie van verkeersgerelateerde luchtverontreiniging deeltjesvormig is (deeltjesvormige componenten zijn bijvoorbeeld fijn stof, ultrafijn stof en roet). In eerdere (buitenlandse) studies is echter gebleken dat actief koolfilters het comfort van ventilatiesystemen, met name in de zomer, erg kunnen verbeteren doordat er minder ‘luchtjes’ ontstaan (Beko, Clausen et al., 2008). De additionele prijs voor een actief koolfilter is € 150,- in de systemen A en C. De aanschafkosten voor systeem B en C zijn aanmerkelijk hoger dan van systeem A. Voor systeem C geldt echter dat aansluiting van (afhankelijk van situatie en aantal leerlingen per lokaal) maximaal drie lokalen op hetzelfde systeem mogelijk is. De meerprijs voor extra aan te sluiten lokalen bedraagt ongeveer € 4.500,- per lokaal.
10
4.2
Onderhoud
Bij elk systeem is jaarlijks onderhoud noodzakelijk. Reiniging van bepaalde delen van de installatie en vervanging van de filters of filtersectie zijn hierbij de belangrijkste werkzaamheden. Eén keer in de vijf jaar is het noodzakelijk de kanalen in zijn geheel te reinigen. Bij elke installatie is er sprake van standaard onderhoudswerkzaamheden. Voor elk systeem wordt hier aangegeven welke werkzaamheden dit betreft. Tevens worden de kosten hiervoor geraamd. De jaarlijkse kosten voor onderhoud staan weergegeven in Tabel 3. Deze prijzen gelden voor het onderhoud zoals uitgevoerd door een installatiebedrijf inclusief de vervangingskosten van een filter. De kosten van de filters kunnen verschillen per systeem en per soort (F-klasse).
Systeem A
B
C
Onderhoudswerkzaamheden (volgens installateur) 1) Vervangen grof- en fijn stof filter (F7) 2) Reinigen luchtverdeelslang 3) Reinigen aanzuigkap 4) Inspectie aanzuigkanaal 5) Algemene inspectie 6) Reinigen van het aanzuigkanaal (1 x per 5 jaar)
Kosten (per jaar)
€ 225,-
1) Vervangen grof- en fijn stof filters (F7) in toe- en afvoer 2) Inspectie toe- afvoerkanaal 3) Reinigen aanzuigkap/rooster 4) Algemene inspectie 5) Reinigen van toe- en afvoerkanaal (1 x per 5 jaar)
€ 185,-
1) Vervangen grof- en fijn stof filters (F7 of F9) in toe- en afvoer 2) Reinigen van de afzuigventielen 3) Reinigen aanzuigkap/rooster 4) Onder hoge druk reinigen van de aluminium tegenstroomwisselaar (WTW) 5) Inspectie toe- afvoerkanaal 6) Algemene inspectie 7) Reinigen toe- en afvoerkanaal (1 x per 5 jaar)
€ 265,-
Tabel 3: Overzicht jaarlijkse onderhoudswerkzaamheden en -kosten van de geteste ventilatiesystemen
Systeem A en C kunnen ook worden uitgerust met een actief koolfilter. Dit filter dient jaarlijks vervangen te worden. De totale kosten hiervoor bedragen circa € 150,-. De door de verschillende installateurs geleverde prijsopgaven liggen in dezelfde orde van grootte. Wel treden er enkele verschillen op in de opgegeven onderhoudswerkzaamheden. Zo wordt de warmtewisselaar in systeem C jaarlijks gereinigd, en gebeurt dit niet in systeem B. De inzichten over de noodzaak van dergelijke werkzaamheden verschillen tussen de verschillende systeemontwikkelaars. Binnen deze studie kunnen we geen uitspraak doen over het al dan niet noodzakelijk zijn van deze werkzaamheden. Door de installateurs werd aangegeven dat de jaarlijkse reiniging uitgevoerd zou kunnen worden door een handige conciërge. In de praktijk blijkt echter dat het onderhoud hiermee meestal onvoldoende geborgd is. Onvoldoende, of zelfs geheel niet uitgevoerd onderhoud kan leiden tot vervuiling van het ventilatiesysteem. Het ventilatiesysteem kan daarmee verworden tot een bron van luchtverontreiniging.
11
4.3
Energieverbruik
Het energieverbruik van een ventilatiesysteem is afhankelijk van verschillende variabelen, zoals de instelling van het systeem (bij hoeveel CO2 gaat het systeem ventileren), de hoeveelheid lucht die per uur wordt toegevoerd in het lokaal en of er een warmteterugwinninginstallatie (WTW) is geplaatst. Hierdoor is het onderling vergelijken van de systemen nauwelijks mogelijk. Om een indicatie te geven over het verbruikte vermogen, wordt deze in Tabel 4 weergegeven zoals vermeld in de brochure van de fabrikant. In verhouding tot natuurlijke ventilatie, verbruikt mechanische ventilatie meer energie. Van de geteste systemen is het verbruik van systeem B is het hoogst.
Systeem A B C
Opgenomen vermogen (max) 160 W 250-280 W 165 W
Potentieel Warmteverlies Hoog Beperkt Beperkt
Tabel 4: Energieverbruik en warmteverlies van de geteste ventilatiesystemen
Systemen B en C zijn voorzien van een WTW, waardoor het warmteverlies door deze systemen aanmerkelijk lager zal zijn dan van systeem A. Helaas was het niet mogelijk het warmteverlies in deze praktijktest zichtbaar te maken. Wanneer het verbruik van het systeem en het potentiële warmteverlies naast elkaar wordt gezet, geldt dat systeem C als meest energievriendelijk naar voren komt.
12
5 Effectiviteit Mechanische Ventilatie Om de effectiviteit van het ventilatiesysteem te bepalen is uitgegaan van enkele meetbare factoren (temperatuur, CO2 concentratie) maar ook hoe de kwaliteit van het binnenmilieu door de leerkracht en leerlingen wordt ervaren. De leerkracht en leerlingen hebben daartoe dagelijks vragenlijsten ingevuld. Bij de specifieke onderwerpen wordt ingegaan op de wijze van bevragen. De uitslagen zijn statistisch vergeleken. Daarbij wordt, met behulp van 95%betrouwbaarheidsintervallen, gekeken of er een statistisch significant verschil is tussen het ventilatiesysteem en de nulmeting en tussen de systemen. Wanneer in de tekst wordt gesproken over een significant effect wordt gedoeld op een statistisch significant effect.
5.1
Geurbeleving
5.1.1 Leerlingen Aan het begin van de meetperiode is door de GGD een les verzorgd over lucht. In deze les heeft de klas onder andere gezien dat een vlammetje verse lucht nodig heeft om goed te kunnen branden. Ook heeft de klas een geurproef gedaan. De kinderen hebben aan verschillende buisjes met daarin een bekend geurtje geroken. Alle leerlingen schreven op wát ze roken, en of dat een lekker of vies geurtje was. Bij het bespreken van dit proefje bleek dat sommige kinderen alle geurtjes hadden herkend, anderen vonden dit erg moeilijk. Ook bleek dat sommige kinderen pindakaas of ui heel lekker vinden ruiken en dat sommige anderen het erg vinden stinken. Uit dit proefje leerden de kinderen dat het reukvermogen niet bij iedereen gelijk is, en dat het bovendien afhankelijk is van je eigen voorkeuren welk geurtje je lekker vindt en welk vies. Ook is in de klas behandeld wat muf en fris is, en in welke situaties je dat soort luchtjes tegen kunt komen. Met deze ervaring kregen de kinderen een opdracht; elke week was een ander groepje in de klas het snuffelteam. Deze kinderen gaven de lucht drie keer per dag een cijfer. Ieder kind beoordeelde individueel of de lucht muf of fris was en gaf daarvoor een cijfer tussen 1 (heel muf) en 5 (heel fris). Hiervoor werd een formulier gebruikt, dat is weergegeven in Bijlage 1. 5
4
3
2
1
0 Nulmeting
Figuur 9:
Systeem A
Systeem B
Systeem C
De gemiddelde geur-cijfers zoals gegeven door de leerlingen (het streepje geeft het 95%betrouwbaarheidsinterval weer)
13
De lucht kreeg van de leerlingen gedurende de nulmetingen een dikke 4. Bij systeem A was dit een 3.8, bij systeem B een 4.4 en bij systeem C een 4.5. Deze cijfers zijn ook statistisch geanalyseerd, hiervoor is het 95%-betrouwbaarheidsinterval gebruikt (zie Figuur 9). Uit deze analyse blijkt dat er geen verschil is tussen de verschillende ventilatiesystemen. De leerlingen vonden dus niet dat de lucht met een ventilatiesysteem frisser werd, en merkten ook geen verschil tussen de systemen.
5.1.2 Leerkracht Ook de leerkracht gaf de lucht meerdere keren per dag een cijfer tussen 1 (muf) en 5 (fris). De vragenlijst voor de leerkracht maakte deel uit van het dagboek wat dagelijks door de juf ingevuld werd (voorbeeld in Bijlage 2). 5
4
3
2
1
0 Nulmeting
Figuur 10:
Systeem A
Systeem B
Systeem C
De gemiddelde geur-cijfers zoals gegeven door de leerkracht (het streepje geeft het 95%betrouwbaarheidsinterval weer)
Gedurende de nulmetingen gaf de juf een 3.0, net als gedurende de tijd dat systeem A in werking was. Gedurende de periode dat systeem B in werking was gaf de juf een 3.9 en gedurende systeem C een 4.9. Statistische analyse liet zien dat de juf in de periode dat systeem B of C was ingeschakeld de lucht significant frisser vond dan gedurende de nulmeting. Ook vond ze de lucht bij het testen van de systemen B en C significant frisser dan bij het testen van systeem A. De geur gedurende de testperioden van systeem A verschilde niet significant van de periode zonder ventilatiesysteem.
5.2
Ventilatie
In de dagelijkse vragenlijst heeft de leerkracht geen enkele keer aangegeven de ventilatie onvoldoende te vinden. Naast de dagelijkse vraag is ook de mate van ventilatie in het klaslokaal gemeten. Een hiervoor veel gebruikte methode is het meten van de CO2 concentratie (Q-track 8551, TSI Inc., Shoreview, MN, USA). In de uitademinglucht van kinderen en leerkracht zit veel CO2. Wanneer er sprake is van (te) weinig ventilatie, loopt de concentratie CO2 in een lokaal daarom gauw op. Omdat de CO2 concentratie afkomstig is van uitademinglucht, kan de hoeveelheid aanwezige personen van belang zijn bij het beoordelen van de CO2 concentratie. Gedurende de metingen heeft de leerkracht daarom dagelijks bijgehouden hoeveel leerlingen er in de klas aanwezig waren. Tijdens de test van systeem A
14
is er een dag geweest met veel zieken, er waren toen slechts 18 leerlingen aanwezig. Op alle andere meetdagen waren er 20 tot 22 leerlingen in het lokaal aanwezig. Bij het beoordelen van CO2 concentraties is het gebruikelijk om vooral ook aandacht te hebben voor de hoogste piekconcentraties, de hiervoor gebruikte maat is het 98-percentiel. In Tabel 5 staan daarom, naast de gemiddelde concentraties, ook het 98-percentiel van iedere testperiode weergegeven.
Gemiddelde concentratie (95%-BHI) 98-percentiel Percentage tijd boven 1200 ppm Percentage tijd boven 800 ppm Tabel 5:
Nulmeting
Systeem A
Systeem B
Systeem C
929 (854-1003)
811* (764-859)
737* (678-797)
770* (730-810)
2061
1190
1366
1174
25.6
0.9
6.4
1.6
54.2
57.3
34.4
50.1
Gemiddelde CO2-concentatie (en 95%-betrouwbaarheidsinterval), het 98-percentiel en de tijd waar de concentratie boven 1200 respectievelijk 800 ppm was (percentage) in het lokaal gedurende de testperioden. Significante verschillen zijn weergegeven met een asterisk.
In vergelijking met wat de GGD vaak tegen komt in natuurlijk geventileerde scholen, was de gemiddelde CO2-concentratie gedurende de nulmeting best goed, ook het 98-percentiel is lager dan wat op natuurlijk geventileerde scholen meestal wordt gemeten. Volgens de GGD richtlijn ‘Beoordeling van ventilatie in scholen’ zijn de CO2 concentraties te hoog. In het project ‘Verbetering Ventilatie Basisscholen’, waarbinnen door GGD’en in het hele land door middel van een ééndagsmethode ventilatieadvies op maat wordt gegeven, wordt uitgegaan van een ander beoordelingskader, waar de ventilatie van de school ook gedurende de nulmeting als goed zou worden beoordeeld. De CO2 concentraties zijn na het in gebruik nemen van alle ventilatiesystemen statistisch significant lager dan gedurende de nulmeting. Ook de 98-percentiel concentratie daalt aanmerkelijk. Nadere analyse van de cijfers (percentage van de tijd boven de 800 en 1200 ppm) laat zien dat systeem B waarschijnlijk bij iets lagere concentraties al actief wordt, maar minder goed in staat is erg hoge concentraties op te vangen. De systemen A en C zijn beter in staat hoge piekconcentraties op te vangen en presteren hierin allebei ongeveer even goed.
5.3
Temperatuur
De temperatuur is op twee manieren gemeten. Ten eerste is de juf gevraagd hoe zij de temperatuur in de klas vond (zie Bijlage 2), daarnaast is de temperatuur in de klas iedere tien minuten gemeten. De leerkracht vond het gedurende de 100% nulmeting nooit te koud, zoals weergegeven in Figuur 11. Dit was wel zo tijdens de helft van de dagen gedurende systeemtest A . Gedurende de nulmeting 75% vond de juffrouw het soms te warm, ook tijdens de systeemtests kwam dit soms voor. 50%
De temperatuur in het klaslokaal is gedurende de testperioden ook gemeten (Q-track 8551, TSI Inc., Shoreview, MN, USA). De resultaten van deze meting (weergegeven in Tabel 6) laten zien dat Figuur 11:De temperatuurperceptie van de leerkracht gedurende de testperioden
25%
te warm te koud goed
0% Nulmeting Systeem A
Systeem B
Systeem C
15
de gemiddelde temperatuur gedurende alle metingen tussen de 19 en 22 graden Celsius lag. Na ingebruikname van systeem A was de temperatuur significant hoger en bij systeem B en C significant lager dan gedurende de nulmeting.
Temperatuur gemiddeld (95%-BHI) Tabel 6:
Nulmeting
Systeem A
Systeem B
Systeem C
20.9 (20.5-21.2)
21.6* (20.3-22.8)
19.8* (19.4-20.3)
18.8* (17.8-19.8)
Gemiddelde temperatuur (en 95-betrouwbaarheidsinterval) in het lokaal gedurende de testperioden. Significante verschillen zijn weergegeven met een asterisk.
De perceptie van de leerkracht, zoals weergegeven in Figuur 11, komt niet goed overeen met de gemiddelde gemeten temperatuur. Wel blijkt, na nadere analyse, dat de temperatuur op de dagen waarop de jufrouw aangeeft het te warm of te koud te vinden ook hoger, respectievelijk lager, is dan op de dagen waarop de jufrouw de temperatuur prettig vond. Op basis van dit laatste resultaat lijkt het dat de temperatuur bij systeem A minder stabiel is en hiermee tot een minder comfortabele situatie leidt. Systemen B en C lijken hier minder last van te hebben.
5.4
Gebruikerservaringen
Bij alle geteste systemen is ervoor gekozen om deze CO2-gestuurd te laten bedienen. Dit betekent dat de leerkracht zelf het systeem niet hoeft in- of uit- te schakelen, maar dat dit automatisch gaat. Wanneer de CO2 sensor in de klas meet dat er extra ventilatie nodig is, gaat het systeem vanzelf aan. Ook de WTW in systeem B en C treedt automatisch in werking, en beschikt over een automatische bypass (geen warmteterugwinning als de temperatuur te hoog oploopt). Het bedieningsgemak van alle drie de systemen is voor de leerkracht daarom gelijk. De ventilatiecapaciteit van alle drie de systemen werd door de leerkracht gelijkelijk beoordeeld, systeem C werd door de juf het meest comfortabel bevonden.
5.5
Geluid
Gedurende de tests is steeds aan de leerkracht gevraagd of het systeem geluid maakte, en of het geluid hinderlijk was in de les. Dit is tevens nagevraagd in de dagelijkse vragenlijst. In deze vragenlijst is geen enkele keer geluidshinder gerapporteerd, mondeling gaf de juf aan dat zij de systemen geen van allen heeft gehoord. Ook de leerlingen hoorden geen van de drie systemen.
5.6
Tocht
Het mechanisch inbrengen van frisse lucht zorgt voor andere luchtstromen in het lokaal. Het is theoretisch mogelijk dat hierdoor tochtklachten ontstaan. Bij geen van de systeemtesten bleek hier sprake van te zijn.
16
6 Effectiviteit Filtertoepassing Om de effectiviteit van het filtersysteem te kunnen beoordelen zijn er luchtkwaliteitsmetingen uitgevoerd. Omdat we in dit onderzoek geïnteresseerd zijn in de filtering van verkeersgerelateerde (buiten) luchtverontreiniging zijn deze metingen niet alleen in het lokaal uitgevoerd, maar ook vlak daarbuiten (zie Figuur 12). De buitenluchtkwaliteit verschilt sterk van dag tot dag. Dit komt door verandering in bronnen (aantal voertuigen op de snelweg, files) maar in belangrijke mate ook door het weer. Bij bepaalde weerstypen waait of wast de lucht als het ware schoon, terwijl luchtverontreiniging bij andere weerstypen juist extra blijft hangen. Figuur 12:
Luchtmeet opstelling binnen in het lokaal (links) en in een kast in de (binnen)tuin vlak buiten het lokaal (rechts). Om geluidshinder in het lokaal te voorkomen zijn de pompen van de apparatuur die binnen staat ook buiten het lokaal geplaatst.
Uit eerder onderzoek is bekend dat op dagen met veel luchtverontreiniging in de buitenlucht, ook de concentraties in de binnenlucht hoger zijn. Daarom moet er als het ware worden ‘gecorrigeerd’ voor de concentraties in de buitenlucht. In dit onderzoek gebeurt dit door te kijken naar de infiltratiecoëfficiënt. In een grafiek van de concentratie in de binnenlucht (y-as) en buitenlucht (x-as) staan de gemiddelde concentraties per dag weergegeven. Door deze punten kan een regressielijn worden getrokken, de helling van deze lijn is de infiltratiecoëfficiënt. De regressielijnen van verschillende systeemtesten kunnen vervolgens vergeleken worden met de regressielijn van de nulmeting. Een minder steile lijn betekent een lagere infiltratiecoëfficiënt, oftewel een betere filterende werking. Het snijpunt van de lijn met de y-as (intercept) geeft andere processen dan infiltratie weer en moet hierin dus niet beoordeeld worden. De vergelijking van de helling van de regressielijnen kan op het oog (in grafiekjes) worden gedaan, maar ook statistisch. In dit onderzoek worden de figuren weergegeven, daarnaast is ook berekend of er statistisch significante verschillen optreden. De hiertoe gebruikte infiltratiecoëfficiënten met bijbehorend 95%betrouwbaarheidsinterval staan in tabellen weergegeven. Als in de tekst wordt gesproken over significante verschillen, wordt hiermee bedoeld dat dit statistisch significante verschillen zijn. Deze verschillen zijn in de tabellen aangeduid met een asterisk. Luchtverontreiniging bestaat uit een complex mengsel van stoffen, die niet allemaal gemeten kunnen worden. In overleg met het RIVM (Dr. ir. Nicole Janssen) is besloten welke componenten van het mengsel luchtverontreiniging in deze studie het meest belangrijk zijn. Er is voor gekozen de stoffen fijn stof (in dit geval PM2.5), ultrafijn stof, roet (elementair koolstof en reflectie) en stikstofdioxide te meten. Voor ieder van deze stoffen is het effect van de systemen onderzocht ten opzichte van de nulmetingen. Voor iedere bestudeerde component zijn alleen de schooldagen gebruikt, alle weekenden en vakantiedagen zijn niet in de analyses meegenomen.
6.1
Stikstofdioxide (NO2)
Stikstofdioxide is een gasvormige component van luchtverontreiniging, die onder andere door het verkeer wordt uitgestoten. In de Nederlandse wetgeving omtrent luchtkwaliteit is NO2 een zeer belangrijke stof. Gezondheidskundig is NO2 vooral belangrijk als indicator, of gidsstof, voor het totale
17
mengsel aan verkeersgerelateerde luchtverontreiniging. De gezondheidsrisico’s van NO2 zelf in concentraties zoals die in en om de school voorkomen zijn beperkt. In dit onderzoek is de concentratie NO2 gemeten met een chemiluminescentiemonitor (API 200E, Teledyne, San Diego, CA, USA). Gedurende de gehele testperiode is de verhouding van de concentratie stikstofdioxide binnen en buiten ongeveer gelijk geweest. Er zijn geen verschillen opgetreden bij het in gebruik nemen van een van de ventilatiesystemen ten opzichte van de nulmeting. Ook was er geen verschil tussen de systemen onderling. Aangezien de ventilatiesystemen allen waren uitgevoerd met een stoffilter, maar niet met een actief koolfilter, is dit een waarneming die overeen komt met de verwachtingen. De gasvormige luchtverontreiniging is door het stoffilter heen in het lokaal gekomen. Bekend is dat actief koolfilters ook stikstofdioxide kunnen afvangen. De systemen A en C kunnen, tegen meerprijs, worden uitgebreid met een dergelijk filter.
6.2
Fijn stof (PM2.5)
Fijn stof wordt gezien als een van de componenten van het mengsel aan luchtverontreinigende stoffen die het meest schadelijk is voor de gezondheid. Er zijn verschillende maten voor fijn stof, waarvan de bekendste PM10 is (fijn stof met een diameter kleiner dan 10 micrometer). Fijn stof heeft naast het verkeer ook verschillende andere binnen bronnen. Onder invloed van de zwaartekracht zakken de iets 60 Nulmeting grotere deeltjes naar de grond, onder invloed van luchtstromen Systeem A kunnen ze echter ook weer 50 opwervelen. Systeem B Voor dit onderzoek is, na overleg met het RIVM, gekozen PM2.5 te meten (fijn stof met een diameter kleiner dan 2½ micrometer). Dit kleinere fijn stof wordt in iets mindere mate opgewerveld door beweging dan PM10. Eerdere metingen in klaslokalen (Janssen, Van Vliet et al., 2001) lieten namelijk zien dat door de beweging van kinderen de concentratie PM10 in klaslokalen soms veel hoger kan zijn dan daarbuiten. Voor PM2.5 geldt dit in mindere mate.
Figuur 13:
Systeem C
40
30
20
10
buiten
0 0
10
20
30
40
50
60
De daggemiddelde concentratie en infiltratiecoëfficiënt van de concentratie fijn stof (PM2.5) op schooldagen gedurende de testperioden en de nulmeting
De concentratie PM2.5 is bepaald door gedurende 24 uur lucht aan te zuigen en het stof dat kleiner is dan 2.5 micrometer te verzamelen op een van te voren gewogen kwartsfilter (Klein Filter Gerät en PNS16, Derenda, Duitsland). Doordat zowel het gewicht van het verzamelde stof als de hoeveelheid aangezogen lucht bekend zijn, kan de concentratie PM2.5 per etmaal bepaald worden in microgram 3 stof per kubieke meter lucht (µg/m ). Gedurende de beide nulmetingen is in totaal een concentratie voor 30 schooldagen beschikbaar, voor systeemtest A en B zijn er elk 20 en voor systeemtest C 16 schooldagen beschikbaar. De daggemiddelde resultaten van de metingen zijn, weergegeven per testperiode, weergegeven in Figuur 13. Uit Figuur 13 blijkt dat, ook zonder ventilatiesysteem of filtertoepassing (nulmeting) de binnenlucht concentratie PM2.5 lager is dan buiten. Vergelijking van de infiltratiecoëfficiënten (ook weergegeven in
18
Tabel 7) laat zien dat deze bij de nulmeting iets hoger is dan 0.4, bij systeem A en B rond 0.4 en bij systeem C 0.3. De infiltratiecoëfficiënt van systeem C is significant lager dan gedurende de nulmeting en gedurende de testperioden van systeem A en B. Systemen A en B verschillen in de infiltratiegraad van PM2.5 niet significant van de nulmeting.
Infiltratie coëfficiënt PM2.5 (95%-BHI) Tabel 7:
Nulmeting
Systeem A
Systeem B
Systeem C
0.44 (0.36-0.52)
0.39 (0.27-0.51)
0.38 (0.17-0.60)
0.31* (0.23-0.39)
De infiltratiecoëfficiënten van de concentratie fijn stof (PM2.5) op schooldagen gedurende de testperioden en de nulmeting (en 95%-betrouwbaarheidsinterval). Significante verschillen zijn weergegeven met een asterisk.
De genoemde infiltratiecoëfficiënten geven aan dat er bij natuurlijke ventilatie sprake is van ongeveer 56% minder PM2.5 in de klas dan in de buitenlucht. Door toepassing van systeem C wordt dit 69% minder. Door toepassing van systeem C kan de concentratie PM2.5 in de klas in vergelijking met de buitenlucht concentratie dus met 13% extra worden teruggebracht.
6.3
Ultrafijn stof
Ultrafijn stof is stof met een diameter van kleiner dan 0.1 micrometer (100 nanometer). Deze stofdeeltjes zijn dus veel kleiner en wegen veel minder dan PM2.5. Daarom wordt voor ultrafijn stof de 3 concentratie uitgedrukt als het aantal deeltjes per kubieke centimeter lucht (deeltjes/cm ). Ultrafijn stof wordt gezien als een voor de gezondheid belangrijke component van luchtverontreiniging (Delfino, Sioutas et al., 2005) omdat het zo klein is dat het tot diep in de luchtwegen door kan dringen. De nanodeeltjes die deel uitmaken van het ultrafijne stof zouden zelfs via de longen in het bloed opgenomen kunnen worden. Ultrafijn stof gedraagt zich in de lucht anders dan PM2.5, door het zeer kleine gewicht is er bijvoorbeeld nauwelijks sprake binnen van neerslaan en daardoor ook 80000 niet van opwerveling van Nulmeting ultrafijn stof. 70000 De metingen van ultrafijn stof Systeem A (CPC 3007, TSI Inc., Systeem B Shoreview, MN, USA) zijn zeer 60000 arbeidsintensief en daarom voor Systeem C een beperkt aantal dagen 50000 uitgevoerd. Daarnaast zijn gedurende elke testperiode de 40000 data van enkele meetdagen onbruikbaar gebleken. 30000 Uiteindelijk waren er data beschikbaar voor 8 dagen 20000 gedurende de nulmetingen, 7 dagen gedurende zowel testperiode A als B en 6 dagen 10000 gedurende systeemtest C. Het daggemiddelde van de buiten 0 binnen- en buitenmetingen is 0 20000 40000 60000 80000 weergegeven in Figuur 14. Figuur 14:
De daggemiddelde concentratie en infiltratiecoëfficiënt van de concentratie ultrafijn stof op schooldagen gedurende de testperioden en de nulmeting
Uit de metingen blijkt dat zonder ventilatiesysteem (nulmeting) de concentratie ultrafijn stof binnen lager is dan buiten, de infiltratiecoëfficiënt (zie ook Tabel 8) is ongeveer 0.7. Dit komt overeen met
19
metingen elders (Matson, 2005). Uit de metingen blijkt ook dat de systemen A en C een significant lagere infiltratiecoëfficiënt hebben (beide rond 0.3) dan de nulmeting of systeem B (0.7). Systeem B verschilde gedurende de testperiode niet significant van de nulmeting, waarbij moet worden aangetekend dat de meting op één dag hierbij sterk het beeld bepaalt. Er is geen reden om aan te nemen dat deze dag niet representatief was.
Infiltratie coëfficiënt ultrafijn stof (95%-BHI) Tabel 8:
Nulmeting
Systeem A
Systeem B
Systeem C
0.67 (0.60-0.73)
0.29* (-0.05-0.62)
0.73 (0.29-1.16)
0.32* (0.04-0.60)
De infiltratiecoëfficiënten van de concentratie ultrafijn stof op schooldagen gedurende de testperioden en de nulmeting (en 95%-betrouwbaarheidsinterval). Significante verschillen zijn weergegeven met een asterisk.
Vergelijking van de drie ventilatiesystemen met filtertoepassing laat dus zien dat de systemen A en C voor minder infiltratie van ultrafijn stof in het lokaal zorgen. Zij zijn hierin allebei ongeveer even effectief. Toepassing van de systemen zorgt voor 70% minder fijn stof in het lokaal dan in de buitenlucht. Zonder ventilatiesysteem met filtertoepassing was dit 33% lager. Bij toepassing van systeem A of C wordt de binnenluchtconcentratie ten opzichte van de buitenluchtconcentratie dus met ongeveer 37% extra verlaagd.
6.4
Roet
Wetenschappelijk onderzoek heeft uitgewezen dat vooral de roetdeeltjes die worden uitgestoten door (diesel)verkeer schadelijk kunnen zijn voor de gezondheid (Sydbom, Blomberg et al., 2001). Er zijn verschillende methoden om deze roetdeeltjes te meten. In deze studie zijn twee van deze methoden toegepast; reflectie (Janssen, Van Vliet et al., 2001;Van Roosbroeck, Wichmann et al., 2006) en elementair koolstof (Janssen, Van Vliet et al., 2001;Polidori, Arhami et al., 2007). Beide maten worden breed toegepast in het binnen onderzoek naar 2,5 luchtverontreiniging, maar Nulmeting geven niet geheel vergelijkbare waarden. De beide maten voor Systeem A ‘roet’ vormen een goede 2 Systeem B aanvulling op elkaar. Beide roetmeetmethoden gaan Systeem C uit van de fijn stof filters zoals gebruikt om de concentratie 1,5 PM2.5 te bepalen. Bij de bepaling van de reflectie wordt gemeten hoe zwart het 1 opgevangen fijn stof is (EEL model 43, Diffusion Systems Ltd., London, UK). Voor de elementair koolstof-meting 0,5 wordt een stukje van het filter chemisch geanalyseerd op de aanwezigheid van koolstof buiten 0 (Sunset Laboratory, Tigard, Oregon, USA). 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Figuur 15:
De daggemiddelde concentratie en infiltratiecoëfficiënt van roet, gemeten als Elementair Koolstof op schooldagen gedurende de testperioden en de nulmeting
20
Infiltratie coëfficiënt elementair koolstof (95%-BHI) Tabel 9:
Nulmeting
Systeem A
Systeem B
Systeem C
0.62 (0.43-0.82)
0.89* (0.64-1.15)
0.86* (0.65-1.07)
0.66 (0.44-0.89)
De infiltratiecoëfficiënten van roet, gemeten als Elementair Koolstof, op schooldagen gedurende de testperioden en de nulmeting (en 95%-betrouwbaarheidsinterval). Significante verschillen zijn weergegeven met een asterisk.
De analyses van de infiltratie van elementair koolstof (zie Figuur 15 en Tabel 9) laten zien dat de infiltratiecoëfficiënt van de systemen A en B significant hoger lijkt te zijn dan bij de nulmeting. Dit zou betekenen dat bij toepassing van de systemen meer elementair koolstof in het klaslokaal komt dan zonder toepassing van een ventilatiesysteem. De resultaten voor de infiltratiecoëfficiënt van elementair koolstof zijn echter zeer lastig te interpreteren, mede doordat de intercepten voor de verschillende ventilatiesystemen en de nulmeting sterk verschillen, en soms zelfs negatief zijn. Zonder op deze plek uitgebreid in te gaan op de betekenis van de intercepten, blijkt hieruit dat de resultaten niet erg betrouwbaar zijn. Hiervoor zijn verschillende verklaringen denkbaar, zoals de meetfout van de toegepaste meetmethode. Al met al zijn de gevonden resultaten in ieder geval erg onzeker. In aanvulling op de infiltratiecoëfficiënt is daarom ook een andere effectberekeningsmethode toegepast: er is gekeken naar de verhouding tussen de binnen- en buitenconcentratie (I/O-ratio, Figuur 16, links). Op basis van de I/O-ratio’s gedurende de verschillende testperioden zou worden geconcludeerd dat bij systeem B en C de hoeveelheid elementair koolstof significant zou verminderen ten opzichte van de nulmeting. Voor systeem A geldt dit niet. Ook voor deze methode geldt dat de gevonden resultaten erg onzeker zijn. Concluderend geldt voor elementair koolstof dat de resultaten allerminst eenduidig zijn, er kan niet met zekerheid worden vastgesteld of de filtertoepassingen zorgen voor minder elementair koolstof in het lokaal. 1
1 Elementair Koolstof
Reflectie
0,9
0,9
0,8
0,8
0,7
0,7
0,6
0,6
0,5
0,5
0,4
0,4
0,3
0,3
0,2
0,2
0,1
0,1
0
0 nulmeting
Figuur 16:
A
B
C
nulmeting
A
B
C
De gemiddelde I/O-ratio van de concentratie roet (links gemeten als Elementair Koolstof, rechts als Reflectie) op schooldagen gedurende de testperioden en de nulmeting
De metingen van een andere roetmaat, de reflecties (Figuur 17 en Tabel 10) van de PM2.5 filters, leiden tot iets andere resultaten: gedurende alle drie de systeemtesten worden hier infiltratiecoëfficiënten geobserveerd die vrijwel gelijk zijn aan de infiltratiecoëfficiënten gedurende de nulmeting. Geen van de systemen verschilt significant van de nulmeting of een van de andere systemen. 21
Infiltratie coëfficiënt Reflectie (95%-BHI) Tabel 10:
Nulmeting
Systeem A
Systeem B
Systeem C
0.77 (0.67-0.88)
0.82 (0.75-0.89)
0.81 (0.67-0.96)
0.82 (0.64-1.00)
De infiltratiecoëfficiënten van roet, gemeten als Reflectie, op schooldagen gedurende de testperioden en de nulmeting (en 95%-betrouwbaarheidsinterval). Significante verschillen zijn weergegeven met een asterisk.
De I/O-ratio, daarentegen, laat bij toepassing van alle drie de systemen een significante afname zien (Figuur 16, rechts). Bij de systemen B en C is deze afname bovendien significant groter dan bij systeem A. Concluderend zijn ook voor reflectie de resultaten niet eenduidig, en kan niet met zekerheid worden vastgesteld dat de roetconcentraties na filtertoepassing lager zijn.
binnen 0,00003 Nulmeting Systeem A Systeem B Systeem C
0,00002
0,00001
buiten
0 0 Figuur 17:
0,00001
0,00002
0,00003
De daggemiddelde concentratie en infiltratiecoëfficiënt van roet, gemeten als Reflectie op schooldagen gedurende de testperioden en de nulmeting
De resultaten van zowel de metingen van elementair koolstof als reflectie zijn niet eenduidig, en lastig te interpreteren. Op basis van de resultaten van beide roetmaten kan niet met zekerheid worden vastgesteld of de ventilatiesystemen met filtertoepassing roet uit de lucht filteren.
22
7 Conclusie De resultaten zoals gepresenteerd in de hoofdstukken 4, 5 en 6 kunnen worden samengevat in onderstaande tabel:
Effectiviteit mechanische ventilatie
Onderhoud
Energie verbruik
Geur
Ventilatie
Temperatuur
Geluid
Tocht
Gebruikers ervaringen
Stikstof dioxide (NO2)
Fijn stof (PM2.5)
Ultrafijn sof (UFP)
Roet
Systeem A Airswitch Systeem B MonoLine Systeem C OCTO
Effectiviteit filtertoepassing
Aanschaf en installatie
Kosten
++
0
0
0
++
0
+
+
+
0
0
+
0
0
+
0
0
+
+
+
+
+
0
0
0
0
+
0
+
+
++
+
+
+
++
0
+
+
0
De drie systemen op een rijtje Samengevat zijn de kosten van de Airswitch veruit het laagst, OCTO haalt hier een tweede en MonoLine een derde plaats. De gemeten en ervaren effectiviteit van mechanische ventilatie is bij toepassing van de OCTO het beste gewaardeerd. De Airswitch en MonoLine hebben andere sterkere en zwakkere punten maar gaan over het geheel ongeveer gelijk op. Voor wat betreft de filtering van luchtverontreiniging scoorde systeem OCTO het beste. De infiltratie van fijn en ultrafijn stof was na ingebruikname van dit systeem lager. Bij toepassing van de Airswitch was er meetbaar minder ultrafijn stof, bij de MonoLine is op geen van de gemeten componenten een effect geconstateerd. De OCTO is qua kosten een middenmoter, maar wordt het beste gewaardeerd door de leerkracht, scoort goed op de gemeten binnenklimaatpunten en is van de geteste systemen het beste in staat luchtverontreiniging te filteren.
Kosten De aanschaf- en installatiekosten van systeem A zijn beduidend lager dan van systeem B en C, welke ongeveer evenveel kosten. Systeem C wordt desondanks ‘beter’ gewaardeerd dan B, omdat op dit systeem tegen de kosten van systeem A meerdere lokalen (tot een maximum van 3) kunnen worden aangesloten. De onderhoudskosten van alle drie de systemen liggen in dezelfde orde grootte, maar vallen iets lager uit bij systeem B. Het energieverbruik van systeem A en C is ongeveer gelijk, en lager dan dat van B. Omdat er in systeem C daarnaast ook een WTW is toegepast, waardoor er minder potentieel warmteverlies is, wordt dit als het energiezuinigste systeem gewaardeerd.
Effectiviteit mechanische ventilatie Bij geen van de geteste systemen is geluids- of tochthinder opgetreden. De frisheid van de lucht (geur) werd door de kinderen voor alle systemen gelijk gevonden, de juf vond systeem C het beste scoren op dit onderdeel. De gemeten ventilatie (CO2-concentratie) was bij alle drie de geteste systemen beter dan bij natuurlijke ventilatie (nulmeting). De systemen A en C waren het beste in staat pieken in CO2 concentratie te voorkomen. De temperatuur was gedurende het testen van systeem A naar waardering van de juf soms te hoog of laag, de andere systemen hadden hier minder last van. Al met al vond de juf het binnenklimaat bij het in gebruik zijn van systeem C het prettigst.
23
Effectiviteit filtertoepassing De geteste filtertoepassingen waren, zoals verwacht, niet effectief in het afvangen van stikstofdioxide (NO2). Alleen systeem C liet meetbare verschillen zien in de mate waarin fijn stof (PM2.5) het lokaal binnen dringt. Ultrafijn stof werd door de systemen A en C minder binnengelaten. Roetdeeltjes werden door geen van de systemen goed tegengehouden. Concluderend kan worden gesteld dat in deze test systeem C het beste in staat bleek om verkeersgerelateerde luchtverontreiniging uit de lucht te filteren.
Beperkingen Op basis van dit onderzoek kunnen conclusies worden getrokken over de werking van ventilatiesystemen met filtertoepassing. Hierbij moeten wel enkele beperkingen genoemd worden. De werking van deze systemen is onderzocht gedurende een beperkte periode van vier weken per systeem en op slechts één locatie. De kenmerken van de school (oud gebouw, veel natuurlijke ventilatie door kieren en spleten) waar de metingen hebben plaatsgevonden kunnen een belangrijke rol spelen bij de gemeten resultaten. In een beter geïsoleerd schoolgebouw zou een ventilatiesysteem met filtertoepassing wellicht betere resultaten laten zien, omdat er minder ‘lekkage’ van lucht en verontreiniging door kieren en spleten plaatsvindt. Ook heeft dit onderzoek slechts plaatsgevonden in een klas, groep 5, met een relatief klein aantal van 22 leerlingen en binnen een relatief groot lokaal. Bij een groter aantal leerlingen, een kleiner klaslokaal, of oudere leerlingen is meer ventilatie nodig. Het zou mogelijk kunnen zijn dat er bij toepassing van dezelfde systemen dan een ander comfort wordt ervaren. Zo zou er bij meer ventilatie misschien meer geluid of tocht kunnen optreden. Op basis van dit onderzoek kan niet worden vastgesteld of de gemeten veranderingen in infiltratie van luchtverontreiniging groot genoeg zijn om ook de gezondheidsrisico’s van de leerlingen te verminderen. Hiervoor is langer lopend onderzoek nodig, waarbij ook specifiek naar de gezondheid van de kinderen wordt gekeken. Doorvertaling van de in dit onderzoek waargenomen resultaten naar de toegepaste filterklasses lijkt niet mogelijk. Alhoewel de systemen A en B beide waren uitgerust met een filter uit de F7 klasse, werden niet dezelfde filterresultaten gemeten. De filterende werking van een ventilatiesysteem met filtertoepassing lijkt daardoor voor een belangrijk deel afhankelijk te zijn van het ventilatiesysteem en niet alleen van het toegepaste filter. Tenslotte is goed onderhoud van de systemen, en het tijdig vervangen van filters, van groot belang. Slecht onderhouden systemen kunnen een bron zijn van luchtverontreiniging in de klas, hiermee moet bij toepassing van ventilatiesystemen altijd rekening worden gehouden. Mogelijk is op locaties met veel verkeersgerelateerde luchtverontreiniging de frequentie van onderhoud zoals regulier geadviseerd door de installateurs en fabrikanten aan de lage kant. De onderzoeksperiode was te kort om hier uitspraken over te kunnen doen. Na toepassing van een ventilatiesysteem in de praktijk is het verstandig hier in de eerste jaren aandacht voor te hebben.
24
8 Literatuur
Beko, G., Clausen, G., Weschler, C. J., 2008. Sensory pollution from bag filters, carbon filters and combinations. Indoor.Air 18, 27-36. Delfino, R. J., Sioutas, C., Malik, S., 2005. Potential role of ultrafine particles in associations between airborne particle mass and cardiovascular health. Environ.Health Perspect. 113, 934-946. Helmink, H. Validatiemetingen PM10 en PM2.5 in een woning aan de Ringbaan Oost te Tilburg. 2008. Amsterdam, GGD Amsterdam, in opdracht van Provincie Noord Brabant, directie Ecologie. Jamriska, M., Morawska, L., Ensor, D. S., 2003. Control strategies for sub-micrometer particles indoors: model study of air filtration and ventilation. Indoor.Air 13, 96-105. Janssen, N. A., Van Vliet, P., Aarts, F., Harssema, H., Brunekreef, B., 2001. Assessment of exposure to traffic related air pollution of children attending schools near motorways. Atmospheric Environment 35, 3875-3884. Matson, U., 2005. Indoor and outdoor concentrations of ultrafine particles in some Scandinavian rural and urban areas. Sci Total Environ. 343, 169-176. Polidori, A., Arhami, M., Sioutas, C., Delfino, R. J., Allen, R., 2007. Indoor/Outdoor relationships, trends, and carbonaceous content of fine particulate matter in retirement homes of the Los Angeles Basin. J Air Waste Manag.Assoc 57, 366-379. Stranger, M., Potgieter-Vermaak, S. S., Van, G. R., 2008. Characterization of indoor air quality in primary schools in Antwerp, Belgium. Indoor.Air 18, 454-463. Sydbom, A., Blomberg, A., Parnia, S., Stenfors, N., Sandstrom, T., Dahlen, S. E., 2001. Health effects of diesel exhaust emissions. Eur Respir.J 17, 733-746. Van Roosbroeck, S., Wichmann, J., Janssen, N. A., Hoek, G., van Wijnen, J. H., Lebret, E., Brunekreef, B., 2006. Long-term personal exposure to traffic-related air pollution among school children, a validation study. Sci.Total Environ. Weterings, M., 2007. Gezond wonen langs drukke wegen. Gezond Bouwen en Wonen 2, 26-29.
25
Bijlagen Bijlage 1: Scorelijst kinderen Bijlage 2: Vragenlijst leerkracht
26
Bijlage 1: Scorelijst kinderen
27
Bijlage 2: Vragenlijst leerkracht
28
