Effectiviteit van mechanische ventilatie met filtertoepassing in een school langs de A10-West
Auteurs: Saskia van der Zee Maciek Strak
Met medewerking van: Harald Helmink Marieke Dijkema Jaap Visser Imke van Moorselaar Peter Koopman Peter Wallast Dave de Jonge
20 februari 2015
Inhoudsopgave Samenvatting
1
1. Inleiding
4
2. Methoden
6
2.1 Meetlocatie
6
2.2 Ventilatiesysteem
7
2.2.1 Bestaande ventilatiesysteem
7
2.2.2. Nieuw ventilatiesysteem: Unifan Octo10
9
2.3 Luchtmetingen
11
2.4 Data-analyse
14
3. Resultaten en interpretatie
15
3.1 Concentratie en windrichting
15
3.2 Effectiviteit van het filtersysteem
16
3.2.1. CO2, klimaat en gebruiksvriendelijkheid
16
3.2.2. Fijn stof en roet
19
4. Conclusies
25
SAMENVATTING
Het doel van dit onderzoek is om na te gaan in welke mate een mechanisch ventilatiesysteem met filtertoepassing de luchtkwaliteit in een bestaande school langs een snelweg kan verbeteren. Het onderzoek is uitgevoerd in het Comenius Lyceum, een school voor voortgezet onderwijs gelegen op korte afstand (tot 20 meter) van de rand van de A10-West in Amsterdam. Het onderzoek is gefinancierd door het R&D fonds van de GGD Amsterdam met aanvullende financiering van het Programmabureau Luchtkwaliteit Amsterdam. Daarnaast maakte het onderzoek deel uit van het Joint Air Quality Initiative (JOAQUIN) project, onderdeel van het EU Interreg IV-B NEW Program. In een goed geïsoleerd lokaal aan de snelwegzijde is een ventilatiesysteem aangelegd (Octo 10 van de firma Unifan) dat de buitenlucht aanvoert over een fijnmazig filter. Om de effectiviteit van het filter goed te kunnen vaststellen is gedurende 8 meetweken afwisselend gemeten met en zonder het filter in het systeem (4x2 weken) onder verder gelijke omstandigheden. Daarnaast is, mede op verzoek van de school, een voormeting uitgevoerd met het bestaande ventilatiesysteem onder normale omstandigheden (3 weken). Gedurende het onderzoek, uitgevoerd in de winter van 2013/2014, is in het lokaal en op het dak van de school het gehalte PM10, PM2.5 en roet gemeten. Daarnaast is in het lokaal het CO2 gehalte, temperatuur en luchtvochtigheid gemeten. Alle metingen zijn continu in de tijd uitgevoerd, zodat onderscheid kon worden gemaakt tussen lesuren en uren dat het lokaal niet in gebruik was. Door de docent is een dagboekje bijgehouden over factoren die van invloed zijn op ventilatie en luchtkwaliteit, en over het comfort van het ventilatiesysteem. Op het Comenius Lyceum is reeds een mechanisch ventilatiesysteem aanwezig dat per lokaal is aangelegd en dus ook per lokaal regelbaar is. Het is voorzien van een warmtewisselaar en voert lucht aan over een F5 plaatfilter, dat voor wat betreft het onderzoekslokaal vermoedelijk reeds lange tijd in het systeem zit. Vanwege het geluid van het bestaande ventilatiesysteem wordt het ook regelmatig uitgeschakeld, dit is door de docent geregistreerd. Omdat het bestaande ventilatiesysteem niet geschikt is om er een fijnmazig zakkenfilter in te plaatsen is het nieuwe ventilatiesysteem aangelegd (Octo10 van de firma Unifan). Dit systeem creëert overdruk in de klas, waardoor luchtstromen zoveel mogelijk van buiten naar binnen zijn gericht. De lucht wordt aangevoerd over een fijnmazig zakkenfilter dat door de producent (IFB filtertechniek) aan Unifan was verkocht en geleverd als F9 filter, maar dat bij nadere inspectie na afloop van het onderzoek een F8 filter bleek te zijn. Omdat de efficiency van F8 en F9 filters om hele fijne roetdeeltjes af te vangen maar weinig verschilt, heeft dit maar een beperkte invloed op het onderzoek. Bij de analyse van de meetresultaten is onderscheid gemaakt tussen vier situaties: A. Bestaande ventilatiesysteem uit (voormeting) B. Bestaande ventilatiesysteem aan (voormeting) C. Nieuw ventilatiesysteem, met filter D. Nieuw ventilatiesysteem, zonder filter. Daarnaast is onderscheid gemaakt tussen lesuren en uren dat het lokaal niet in gebruik was.
1
In situatie A en B zijn, tijdens lesuren, de gemeten PM2,5 en – vooral- PM10 concentraties in de klas hoger dan in de buitenlucht. Dit komt door activiteiten van leerlingen waardoor stof wordt opgewerveld dat al was neergeslagen, en door stof afkomstig van kleding, huidschilfers etc. Mensen en menselijk handelen zijn een bron van PM2.5 en vooral PM10, dit is ook uit ander onderzoek bekend. Het gaat hierbij echter vooral om het grovere deel van het fijn stof, dat minder diep in de luchtwegen kan doordringen en minder schadelijk is dan het fijnere fijn stof. De zeer fijne, gezondheidsschadelijke roetdeeltjes komen alleen vrij bij verbrandingsprocessen, hiervan zijn geen bronnen in de school aanwezig. In alle situaties, ook met het bestaande ventilatiesysteem (A en B) zijn de roetconcentraties binnen lager dan buiten. De zeer fijne roetdeeltjes (<0,4 micrometer) hebben een korte levensduur doordat ze snel reageren en samenklonteren tot grotere deeltjes, dit proces treedt ook op tijdens het transport van buiten naar binnen de school. Het bestaande ventilatiesysteem voldoet, ook op de hoogste stand, niet aan de ventilatie-eisen. Volgens de normen moet de CO2 concentratie gedurende 98% van de tijd lager zijn dan 1200 ppm en mag deze dus maximaal 2% van de tijd worden overschreden. Bij gebruik van het bestaande ventilatiesysteem werd de norm van 1200 ppm echter gedurende 64% van de tijd overschreden. Het bestaande systeem voert veel te weinig buitenlucht aan, en er wordt meer lucht af- dan aangevoerd waardoor in het lokaal onderdruk ontstaat. Een mogelijke oorzaak hiervan is de aanwezigheid van een(waarschijnlijk) dichtgeslibt F5 filter in het systeem, dat de doorvoer van verse lucht belemmert. Het Unifan Octo10 systeem voldoet ruimschoots aan de ventilatie-eisen, de CO2 concentratie komt op een enkele meetwaarde na niet boven de 1200 ppm uit. Het Unifan Octo10 systeem werd voor wat betreft het ervaren gebruikscomfort (geluid, tocht) als positief beoordeeld, voor wat betreft temperatuur als overwegend positief. Voor PM10, PM2.5 en roetconcentraties in de binnenlucht bestaan geen normen. Voor deze componenten kan dus niet worden getoetst aan grenswaarden, wel kan de concentratie in verschillende situaties worden vergeleken. Uit de metingen blijkt dat toepassing van het Unifan Octo10 systeem met F8 filter resulteert in een forse afname van de PM10, PM2.5 en roetconcentraties in de klas ten opzichte van de situatie zonder filter.Het vermogen van het bestaande ventilatiesysteem met (dichtgeslibt) F5 filter om roetdeeltjes af te vangen is echter bijna even groot als dat van het nieuwe systeem. De “prijs” die hiervoor betaald moet worden (vanwege onvoldoende luchtverversing) is een hoger PM10 en PM2,5 gehalte, en ook een hoger CO2 gehalte. Het Unifan Octo10 systeem slaagt er dus in om roetdeeltjes uit de lucht te filteren en zorgt tegelijkertijd voor een grote mate van luchtverversing waardoor ook de PM10 en PM2,5 concentraties, met bronnen in de klas, lager zijn. Toch is er ook bij toepassing van het Unifan Octo10 systeem met fijnmazig F8 filter voor alle componenten een statistisch significante relatie tussen de concentratie buiten en binnen. Anders gezegd, ook met een zeer fijnmazig filter in een goed functionerend ventilatie systeem, is de invloed van het verkeer op de snelweg meetbaar in het 3
lokaal. Van elke microgram/m toename in de buitenluchtconcentratie PM10, PM2.5 en roet is in een 3
situatie zonder F8 filter respectievelijk 0,79, 0,84 en 0,79 microgram/m terug te vinden in de klas. 3
Met F8 filter in het systeem is dat afgenomen tot respectievelijk 0,17, 0,44 en 0,47 microgram/m . Dat
2
is een afname van respectievelijk 78%, 48% en 41%. Metingen uit het vaste meetnet van de GGD Amsterdam met een iets andere meetmethode laten zien dat de roetconcentraties langs een drukke weg ca 2x hoger zijn dan op een niet door verkeer belaste achtergrondlocatie. De afname van 41% in de klas die het filtersysteem bereikt weegt hier niet helemaal tegenop, met andere woorden: het roetgehalte in een school met filtersysteem langs de snelweg wordt nog altijd beïnvloed door, en is nog altijd hoger dan het roetgehalte in een school in een rustige straat. ‘Afstand houden’ tot de (snel)weg heeft dus altijd de voorkeur. Niettemin kan toepassing van filtersystemen de luchtkwaliteit in bestaande scholen langs drukke wegen, mits juist toegepast, fors verbeteren.
3
1. INLEIDING Wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond dat langdurige blootstelling aan luchtverontreiniging van het verkeer nabij drukke wegen nadelig is voor de gezondheid, vooral voor kinderen, ouderen en mensen met al bestaande luchtwegklachten en hart- en vaataandoeningen. Gezondheidseffecten die kunnen optreden zijn: levensduurverkorting, longfunctiedaling en verergering en vaker optreden van hart- en vaatziekten en luchtwegaandoeningen In Amsterdam woont ca 12% van de bevolking langs een drukke weg. Hoewel de gemeente Amsterdam hard werkt aan verbetering van de kwaliteit van de buitenlucht is de lucht in Amsterdam, met name langs drukke wegen en nabij van snelwegen, nog lang niet schoon te noemen. Toepassing van mechanische ventilatie met filtersystemen zou een effectieve manier kunnen zijn om de blootstelling aan verkeersgerelateerde luchtverontreiniging in woningen en scholen langs drukke wegen te verlagen.. De effectiviteit van deze systemen in testsituaties en in leegstaande gebouwen om fijn stof uit de lucht te filteren is uitgebreid onderzocht en is zeer groot (>95%). Er is echter nog relatief weinig onderzoek gedaan naar de effectiviteit van deze systemen in de praktijk.
Het doel van dit onderzoek is om na te gaan in welke mate een mechanisch ventilatiesysteem met filtertoepassing de luchtkwaliteit in een bestaande school langs een drukke (snel)weg kan verbeteren. Het onderzoek is uitgevoerd in het Comenius Lyceum, een school voor voortgezet onderwijs op korte afstand (20 tot 80 meter) van de A10-West. Hiertoe zijn in de winter van 2013/2014 metingen uitgevoerd van het fijn stof gehalte buiten de school en in een lokaal aan de snelwegzijde tijdens verschillende omstandigheden: - in de uitgangssituatie met het bestaande mechanische ventilatiesysteem (3 weken) - na installatie van een nieuw mechanische ventilatiesysteem met F8 filter, waarbij gedurende een periode van 8 weken werd gemeten afwisselend met en zonder filter in het systeem, maar onder verder dezelfde omstandigheden (4 x 2 weken).
Er zijn metingen uitgevoerd van verschillende fracties van fijn stof in de binnen- en buitenlucht: -
PM10: een mengsel van in de lucht zwevende deeltjes met een diameter kleiner dan 10 micrometer, variërend in grootte, samenstelling en herkomst.
-
PM2,5: een mengsel van in de lucht zwevende deeltjes met een diameter kleiner dan 2,5 micrometer, variërend in grootte, samenstelling en herkomst.
-
Roet (‘black carbon’): zwarte koolstofdeeltjes die ontstaan bij verbrandinsgprocessen en die vooral door het wegverkeer (met namel dieselverkeer) worden uitgestoten. Deze roetdeeltjes bevinden zich voor het overgrote deel in de < 0,4 micrometer fractie van het fijn stof. In nabijheid van drukke wegen worden vooral deze hele fijne roetdeeltjes geassocieerd met het optreden van schade aan de gezondheid.
Metingen in binnen-en buitenlucht zijn nodig omdat de binnenlucht altijd wordt beïnvloed door de kwaliteit van de buitenlucht. Buitenlucht komt een gebouw niet alleen binnen via ventilatie maar ook via infiltratie. Ventilatie is het bewust toevoeren van buitenlucht, infiltratie is lucht die door kieren en
4
naden in de gebouwschil binnendringt. Lucht die via infiltratie de school binnenkomt is niet te filteren. Het fijn stof gehalte in scholen wordt behalve door de concentraties in de buitenlucht ook bepaald door bronnen in de school zelf (leerlingen). Daarbij gaat het vooral om het grovere deel van het fijn stof (in grootte varierend tussen de 2,5 en de 10 micrometer), dat door resuspensie als gevolg van lichamelijk activiteit weer in de lucht wordt gebracht. Ook wordt fijn stof in de lucht gebracht vanuit kleding en huidschilfers. Ook hier gaat het om het wat grovere deel van het fijn stof. Roet komt uitsluitend vrij bij verbrandingsprocessen en hiervan mag worden aangenomen dat er geen bronnen in de school aanwezig zijn.
Behalve metingen van PM10, PM2.5 en roet zijn ook metingen uitgevoerd van CO2 gehalte, temperatuur en relatieve luchtvochtigheid. Alle metingen zijn continu uitgevoerd, zodat onderscheid kon worden gemaakt tussen lesuren en uren dat het lokaal niet in gebruik was. Ook is het gebruikscomfort van het nieuwe ventilatiesysteem (geluid, tocht, geur, temperatuur) in kaart gebracht met behulp van een dagboekje.
5
2. METHODEN
2.1 Meetlocatie
Het Comenius Lyceum is een school voor voortgezet onderwijs (havo/vwo) met ongeveer 700 leerlingen, gelegen aan de Derkinderenstraat in Amsterdam-West. Het schoolgebouw dateert uit de jaren ’60, en heeft in het verleden een huishoudschool gehuisvest. Sinds 2004 is het Comenius Lyceum op deze locatie gevestigd. De school is in de afgelopen jaren sterk gegroeid. Daarom is aan het oorspronkelijke gebouw, dat varieerde van 1 tot 3 verdiepingen, tijdelijke huisvesting toegevoegd. De school ligt dichtbij de A10-West ter hoogte van de afslag S106. Figuur 1 toont een foofle maps overzicht van de school. De afstand van de hoofdingang aan de Derkinderenstraat tot de geluidswal van uitrijstrook van de A10-West, ter hoogte van de afslag S106, bedraagt ongeveer 70 meter. De afstand van de meest oostelijk gelegen lokalen tot de geluidswal van de A10-West bedraagt ongeveer 20 meter. De A10-West bestaat op deze locatie uit twee driebaanrijstroken en een tweebaans in- en uitvoegstrook. De totale intensiteit van het wegverkeer op de hoofdrijbanen en de in- en uitvoegstroken bedraagt 146.493 motorvoertuigen per etmaal (data afkomstig uit de Monitoringstool 2013). De maximum snelheid tijdens de onderzoeksperiode was 100 km/uur gedurende 7:00-19:00 uur en 80 km/uur gedurende 19:00-7:00 uur.
Figuur 1. Google maps overzicht van het Comenius Lyceum (x = meetapparatuur)
6
De A10-West ligt op een talud met een hoogte van ongeveer 5 meter, tussen de school en de snelweg ligt een geluidwal met een hoogte van ongeveer 5 meter. Het onderzoek is uitgevoerd in lokaal 2.07, gelegen aan de kopse kant van het gebouw op de tweede en hoogste verdieping, die het dichtst bij de snelweg ligt. Het betreft een aardijkskundeloaal met een 3
volume van 241 m en vaste vloerbedekking. Het lokaal heeft aan beide zijden ramen die zijn voorzien van dubbelglas en niet geopend kunnen worden. Aan beide zijden zijn op een hoogte van ca 3 meter ventilatieroosters aanwezig. Deze roosters waren voor aanvang van het onderzoek aan de noordzijde gesloten en aan de zuidzijde geopend. De voormeting is uitgevoerd met geopende ventilatieroosters aan de zuidzijde, deze zijn na installatie van het nieuwe ventilatiesysteem geloten. Het lokaal grenst aan een gang die tevens toegang geeft tot een aantal andere lokalen. Het bovenste deel van de niet-lokaal zijde van de gang bestaat uit enkelglas, met aan de bovenzijde op een hoogte van 3 meter tuimelraampjes, er zijn geen ventilatieroosters aanwezig. De lessen in lokaal 2.07 werden vrijwel altijd door dezelfde aardrijkskundedocent gegeven. Het aantal leerlingen tijdens uren waarop het lokaal in gebruik was werd door de docent bijgehouden en varieerde van 5 tot 30. De buitenluchtmetingen werden uitgevoerd op het dak van de school op een afstand van ca 2 meter van de rand van het dak. Het dak van de school komt ca 1,5 meter boven het geluidsscherm uit. De metingen zijn uitgevoerd op een hoogte van ongeveer 12 meter.
2.2 Ventilatiesysteem
2.2.1 Bestaande ventilatiesysteem Mede op verzoek van school en schoolbestuur is eerst een voormeting uitgevoerd met metingen in de binnen-en buitenlucht in de uitgangssituatie, met het bestaande ventilatiesysteem. De school is al voorzien van een mechanisch ventilatiesysteem, waarbij de ventilatiekanalen apart voor elk lokaal zijn aangelegd en dat dus ook apart voor elk lokaal regelbaar is. Volgens mededeling van school en schoolbestuur ging het om een verouderd systeem waarin, naar men dacht, de aangezogen lucht niet gefilterd werd. Het debiet van het bestaande ventilatiesysteem zou onvoldoende groot zijn om de extra weerstand die gepaard gaat met een fijnmazig filter aan te kunnen. Er vindt regelmatig onderhoud en controle plaats van het bestaande ventilatiesysteem door een installatiebedrijf waarmee de school een onderhoudscontract heeft Het bestaande ventilatiesysteem is nogal lawaaiig, daarom wordt dit door docenten niet altijd gebruikt. Het systeem kan op 10 standen worden ingesteld, in de praktijk wordt het volgens mededeling van de school vooral gebruikt als aan/uit systeem waarbij het ofwel uit staat of op stand 10. Omdat het bestaande ventilatiesysteem niet voldoende aanzuigcapaciteit leek te hebben om de beoogde F9 filters in het systeem te plaatsen, is een geheel nieuw ventilatiesysteem aangelegd in lokaal 2.07. Bij nadere inspectie van het bestaande ventilatiesysteem na afloop van het onderzoek, bleek dat zowel de aangezogen als de afgezogen lucht over een F5 plaatfilter werd geleid. Deze F5 filters bevinden zich in de unit die bovenin het naast lokaal 2.07 gelegen rommelhokje hangt. Bij de andere
7
lokalen bevindt deze unit zich op de gang. Niet bekend is op welke datum de F5 filters zijn geplaatst. Een luchtfilter van F5 klasse (sinds invoering van de NEN-EN 779 in 2012 M5 klasse genoemd) houdt gemiddeld 40-60% van het fijn stof < 0,4 micrometer. De effectiviteit van deze en andere filters is vastgelegd in de NEN-EN 779 volgens de specificaties zoals genoemd in tabel 1.
De F5 filters van lokaal 2.07 zijn lastig in- en uit de unit te plaatsen, omdat de unit maar ten dele open kan door ruimtebeperking in het rommelhokje. De ventilatiekanalen lopen vanuit de hal via het rommelhokje – waar zich de WTW unit bevindt – naar het lokaal, waar de lucht werd ingeblazen aan de oostzijde van het lokaal. Afzuiging vindt plaats via afzuigroosters die zich boven het verlaagde plafond bevinden. Uitwisseling van lucht uit het lokaal naar boven het plafond vindt plaats via de open platen waarin de verlichting is aangebracht. In lokaal 2.04, dat een vergelijkbaar syteem heeft, is het debiet van de aanzuig- en afvoerkanalen gemeten met een FlowFinder, waarbij het ventilatiesysteem op stand 10 (maximaal) werd gezet. Hiertoe is het debiet van elk aanvoerrooster afzonderlijk gemeten en vervolgens gesommeerd. 3
Hetzelfde is gedaan voor de afvoerroosters. De totale aanvoer van buitenlucht bedroeg 126 m per 3
uur. De totale afvoer van lucht bedroeg 673 m per uur. Dit betekent dat er sprake is van flinke onderdruk in het lokaal, waardoor luchtstromen ontstaan die – van buiten de ventilatiekanalen om naar de klas gericht zijn. Dat betekent dat ongefilterde buitenlucht naar het lokaal stroomt. Dit is tevens met een rookproefje (uitgevoerd op 31 januari) bevestigd.
8
2.2.2. Nieuw ventilatiesysteem: Unifan Octo10 In lokaal 2.07 is een ventilatiesysteem Octo10 aangelegd door de fa. Unifan. Bij het ventilatiesysteem is door de fa. Unifan een F9 zakkenfilter (biologisch filter met antibacteriele werking) besteld bij IFB Filtertechniek. Dit filter is ook geleverd als zijnde een F9 filter en geplaatst, bij nadere inspectie na afloop van het onderzoek bleek echter dat het niet ging om een F9 filter maar om een F8 filter. Een luchtfilter van F8 klasse houdt dus gemiddeld 90-95% van het fijn stof < 0,4 micrometer tegen met een minimum efficientie van 55%. Bij een luchtfilter van F9 klasse zijn deze percentages respectievelijk >95% en 70%, zie tabel 1. Het Unifan Octo10 systeem is een CO2 gestuurd systeem dat is gebaseerd op het overdrukprincipe, dit betekent dat er meer lucht wordt aangevoerd dan er wordt afgevoerd. Hierdoor ontstaat een overdruksituatie in de klas, waardoor luchtstromen van buiten naar binnen gericht zijn. Op deze manier wordt zoveel mogelijk voorkomen dat ongefilterde lucht van binnen naar buiten wordt aangevoerd. Het systeem functioneert normaal gesproken zodanig dat 98% van de tijd de CO2 concentratie beneden de 1000 ppm blijft. Wanneer er veel leerlingen in de klas zijn gaat het ventilatiesysteem automatisch meer aanzuigen en afvoeren, bij weinig leerlingen is het omgekeerde het geval. Wanneer er langere tijd geen leerlingen in de klas zijn en er dus geen CO 2 productie is, schakelt het systeem automatisch uit. Omdat het belangrijk was te weten hoeveel lucht er werd toegevoerd is het debiet tijdens het onderzoek ingesteld op een vast aanzuigvolume 3
3
van 1000 m /uur van 8:00-17:00 uur en op 300 m /uur van 17:00-8:00. Vanwege kou-klachten is het systeem in de laatste week van het onderzoek (vanaf 23 januari) ingesteld op een debiet van 3
1000 m /uur van 8:45-19:00 uur, waarna het systeem in de nachturen helemaal werd uitgeschakeld. Dit loste de klachten over kou grotendeels op.
De werking van het Unifan Octo10 ventilatiesysteem is schematisch weergegeven in figuur 2. 3
Buitenlucht wordt aangevoerd vanaf het dak van de school bij een debiet van 1000 m /uur, waarna de lucht door een F9 zakkenfilter (naar later bleek, F8 filter) wordt geleid. De gefilterde lucht wordt vervolgens door een warmtewisselaar gevoerd, waarbij de inkomende koude buitenlucht de warmere lucht die vanuit het lokaal wordt afgevoerd kruist via het tegenstroomprincipe, en aldus wordt verwarmd. Vervolgens wordt de lucht in het klaslokaal ingeblazen, om tochtstromen te vermijden gebeurt dit via een microperforatieslang: een textiele luchtverdeelslang waarin zich een groot aantal hele kleine gaatjes bevindt . De afvoer van lucht vindt plaats via een afzuigrooster in 3
het plafond en is ingesteld op een debiet van 600 m /uur. Dit is beduidend lager dan het debiet van de toegevoerde lucht, hierdoor ontstaat in de klas een overdruksituatie, waardoor luchtstromen van buiten naar binnen de klas gericht zijn. De afvoerlucht wordt door een F7 filter geleid, zodat de luchtafvoerunit (ventilator) niet vervuild raakt. Via de warmtewisselaar, waarbij de afgevoerde lucht via het tegenstroomprincipe de inkomende buitenlucht kruist, wordt de lucht via een afvoerpijp op het dak weer afgevoerd.
9
Figuur 2. Schematische weergave van het Unifan Octo10 systeem in lokaal 2.07
Elke 2 weken werd het F8 filter in en uit de luchttoevoerbuis geplaatst. Tabel 2 geeft het overzicht van de ventilatie-omstandigheden en de meetperioden.
10
Tabel 2. Overzicht ventilatie-omstandigheden tijdens de onderzoeksperiode.
Situatie
Periode
Voormeting met bestaand ventilatiesysteem (aan of uit naar
28 oktober – 22 november 2013
keuze) Installatie nieuwe ventilatiesysteem (geen metingen)
23-28 november 2013
Metingen met nieuw systeem aan, met F8 filter
28 november – 10 december 2013
Metingen met nieuw systeem aan, zonder F8 filter
11-20 december 2013
Kerstvakantie (geen metingen)
20 december 2013- 6 januari 2014
Metingen met nieuw systeem aan, met F8 filter
6-19 januari 2014
Metingen met nieuw systeem aan, zonder F8 filter
19-31 januari 2014
2.3 Luchtmetingen De PM10 en PM2.5 concentratie is gemeten met behulp van TEOM’s. Voordeel van het gebruik van TEOM’s is dat hiermee met een korte tijdsresolutie betrouwbare meetgegevens worden verkregen. TEOM’s geven evenwel een systematische onderschatting van het fijn stof gehalte, omdat bij een temperatuur van 50 °C wordt gemeten waardoor vluchtige componenten in het fijn stof kunnen verdampen. Om hiervoor te corrigeren is in het verleden voor PM10 een correctiefactor van 1,3 toegepast, afgeleid van vergelijkingsmetingen met de referentiemethode op basis van filterweging. In dit onderzoek is geen correctiefactor toegepast omdat er niet aan wettelijke grenswaarden getoetst kan worden, en omdat er voor PM2.5 geen correctiefactor bekend is. De TEOM’s meten continu in de tijd, datacommunicatie gebeurt via een telefoonverbinding (SAP) waardoor de meetgegevens op afstand zijn uit te lezen. Voor dit onderzoek zijn de concentraties als halfuurgemiddelden opgeslagen en gerapporteerd.
Roetdeeltjes zijn gemeten met een draagbare Aethalometer (micro Aeth, model AE51, Magee Scientific). De Aethalometer meet de lichtabsorptie van de opgevangen aerosoldeeltjes bij een golflengte van 880 nm. De Aetholometer is ingesteld op een tijdsresolutie van 5 minuten. Naarmate de Aethalometer langer aerosoldeeltjes (roetdeeltjes) verzamelt neemt de zwarting van het filter toe en verandert de absorptie van het filter. Dit een maat voor het Black Carbon (=roet) gehalte. De 3
eenheid is nanogram per kubieke meter (ng/m ). De meetwaarden worden per 5 minuten geregistreerd en opgeslagen in het interne geheugen. Om te voorkomen dat het filter verzadigd raakt is het iedere schooldag vervangen. Dit gebeurde zoveel mogelijk in de lunchpauze. De exacte begin- en eindtijd van elke meting is geregistreerd. In totaal werden vier Aetholometers gebruikt, twee voor de metingen binnen en twee voor de metingen buiten, waarbij steeds dezelfde combinatie van Aethalometers voor binnen en buiten werd gebruikt. Elke tweede vrijdag werden
11
parallelmetingen uitgevoerd van alle vier Aethalometers, waarbij ze werden vergeleken met elkaar en met een MAAP uit het vaste meetnet van de GGD. CO2 concentratie, temperatuur en relatieve luchtvochtigheid zijn gemeten met een Q-Trak op een tjdsinterval van 10 minuten. Alleen tijdens de voormeting was de Q-Trak ingesteld op een interval van 1 minuut. Om een indruk te krijgen van de stikstofdioxide (NO 2) concentratie in en buiten de school zijn ook metingen uitgevoerd met Palmes diffusiebuisjes. Deze Palmes diffusiebuisjes werden elke 4 weken gewisseld en liepen parallel met de andere NO2 metingen die door de GGD Amsterdam worden uitgevoerd. De aanzuigkoppen van de TEOM’s zijn achterin de klas is geplaatst bij een aanzuighoogte van ongeveer 1,5 meter, de pompen werden – om geluidsoverlast te voorkomen – geplaatst in het naastgelegen rommelhokje. De Aethalometers, Q-Trak en Palmes buisjes (in duplo) werden eveneens achterin het lokaal geplaatst. De metingen buiten zijn uitgevoerd op het dak recht boven lokaal 2.07.
12
Figuur 3. Meetopstelling in de klas (boven) en op het dak (onder). Op de achtergrond is de snelweg te zien; links van de meetopstelling vindt aanzuiging van buitenlucht door het ventilatiesysteem plaats, rechts wordt de vanuit het lokaal afgezogen lucht afgevoerd.
13
2.4 Data-analyse
Om de PM en roetconcentraties te kunnen vergelijken zijn de roetconcentraties, gemeten met een 5-minuutsinterval, omgerekend naar halfuurgemiddelden. Op basis van de vergelijkingsmetingen die zijn uitgevoerd tussen de vier Aetholometers konden geen systematische afwijkingen worden aangetoond, daarom zijn geen correcties toegepast, temeer de metingen steeds met dezelfde combinatie van apparaat binnen – apparaat buiten zijn uitgevoerd. Na afloop van de lessen werd de klas gestofzuigd, dit gebeurde meestal tussen 15:00 uur en 16:00. Dit resulteerde in zeer hoge PM10 concentrates, deze meetwaarden zijn buiten de analyse gelaten. De analyses zijn uitgevoerd in Excel en in SAS versie 9.2.
14
3. RESULTATEN EN INTERPRETATIE
3.1 Concentraties en windrichting
De school ligt aan de westzijde van de snelweg, dit betekent dat er bij de in Nederland overheersende windrichting (west/zuidwest) geen belasting is vanaf de snelweg. Vanwege de noord-zuid oriëntatie van de snelweg mag worden aangenomen dat de school bij windrichtingen tussen 190° en 360° bovenwinds ligt en bij windrichtingen tussen 0° en 180° benedenwinds.
Tabel 3 toont de gemiddeld tijdens het hele onderzoek gemeten concentraties in de buitenlucht en in het klaslokaal tijdens de perioden dat de school beneden- en bovenwinds van de snelweg lag Tabel 3 laat zien dat zowel buiten als in het lokaal hogere concentraties worden gemeten als het lokaal benedenwinds van de snelweg ligt. Het contrast neemt toe met afnemende deeltjesgrootte, het gehalte zeer fijne roetdeeltjes (<0,3 micrometer) is zowel binnen als buiten 3x hoger bij wind vanuit oostelijke richtingen. Ook laat tabel 3 zien dat, gemiddeld over de hele onderzoeksperiode, in de klas lagere PM10, PM2,5 en roetconcentraties werden gemeten dan buiten. 3
Tabel 3. Gemiddelde PM10, PM2.5 and roetconcentratie (in µg/m ) buiten en binnen gedurende uren dat de school boven- en benedenwinds van de snelweg ligt
Bovenwinds (190-350°)
Benedenwinds(0-180°)
57% van de tijd
43% van de tijd
PM10 concentratie
15,4
16,9
PM2.5 concentratie
8,6
13,2
roetconcentratie
0,97
2,08
PM10 concentratie
8,4
11,0
PM2.5 concentratie
7,0
9,9
roetconcentratie
0,55
1,29
BUITEN
BINNEN
Bij de interpretatie van tabel 3 moeten worden opgemerkt dat niet alleen de lokale snelwegbijdrage, maar ook de aanvoer van luchtverontreiniging van verder weg gelegen bronnen groter is bij wind vanuit oostelijke richting. Bij westenwind wordt relatief schone lucht vanaf zee aangevoerd. Bij oostenwind wordt relatief vervuilde lucht vanuit Duitsland en Oost-Europa aangevoerd. Wind vanuit het oosten gaat vaak gepaard met lage windsnelheid, hogedrukgebied en weinig neerslag waardoor ook lokaal uitgestoten verontreiniging blijft hangen. Bij westenwind is het omgekeerde het geval.
15
3.2 Effectiviteit van het filtersysteem
3.2.1 CO2, klimaat en gebruikservaring Gebruikservaring Dagelijks is door de docent een dagboekje ingevuld waarop de lestijden werden ingevuld, werd aangegeven of er hinder optrad als gevolg van het ventilatiesysteem (tocht, geluid, geur temperatuur), het aantal leerlingen in de klas – per uur – en tijdstippen waarop de deur van het lokaal langer dan 5 minuten open was. Na afloop van het onderzoek is een evaluatieformulier ingevuld door de docent die nagenoeg alle lessen in lokaal 2.07 geeft, hij heeft dit in overleg met leerlingen gedaan. Uit de evaluatie van de docent kwam naar voren dat het nieuwe ventilatiesysteem ten opzichte van het bestaande systeem als verbetering werd gezien voor wat betreft: geluidhinder van het systeem, gevoel van mufheid/benauwdheid en geur. Voor wat betreft tocht en temperatuur in de klas tijdens de lessen werd geen verschil in comfort ervaren tussen beide systemen. Het oude systeem werd als beter beoordeeld voor wat betreft de temperatuur in de klas in de vroege ochtend, voor aanvang van het eerste lesuur, wanneer de docent zelf en regelmatig ook een klein aantal leerlingen al aanwezig was. Inderdaad laten ook de metingen zien dat de nachttemperatuur met het nieuwe systeem (te) ver terugliep, waardoor het in de vroege ochtend ronduit koud was in de klas. Dit kwam doordat het ventilatiesysteem de hele nacht op een (weliswaar laag debiet) door bleef draaien en dus koude buitenlucht bleef aanvoeren. Omdat de verwarming in de school ’s nachts uit is loopt de temperatuur in de klas flink terug en daardoor kan er geen warmte-uitwisseling plaatsvinden. Het octo-systeem is na afloop van het onderzoek ingesteld op CO2 gestuurd (waarvoor het ook bedoeld is), hierna namen de klachten over kou in de ochtend af. Het weer was in de wintermaanden dat het onderzoek werd uitgevoerd relatief mild, het zal nog moeten blijken hoe het nieuwe systeem voor wat betreft temperatuur wordt beoordeeld tijdens echt koud winterweer en tijdens de zomer, zoals ook door de docent terecht wordt opgemerkt. Al met al wordt het nieuwe systeem als verbetering ervaren ten opzichte van het bestaande systeem, Het oude systeem scoort alleen op het punt ‘regelbaarheid’ beter dan het nieuwe, maar het nieuwe systeem is eveneens regelbaar. Tijdens de duur van het onderzoek is deze functie echter uitgeschakeld, omdat het anders niet meer duidelijk zou zijn hoeveel lucht werd aangezogen. Dit is dus eigenlijk de ‘schuld’ van de onderzoekers, inmiddels heeft de docent als het goed is een instructie gehad van de producent van het systeem over de manier waarop het systeem kan worden ingeregeld.
Het systeem is ontwikkeld als CO2 gestuurd systeem waardoor het, afhankelijk van het aantal leerlingen in de klas, meer of minder buitenlucht toevoert zodanig dat de 1000 ppm CO 2 niet meer dan 2% van de tijd wordt overschreden. Omdat het belangrijk was te weten hoeveel lucht er werd toegevoerd is het debiet tijdens het onderzoek ingesteld op een vast aanzuigvolume van 1000
16
3
3
m /uur van 8:00-17:00 uur en op 300 m /uur van 17:00-8:00. Vanwege kou-klachten is het systeem 3
in de laatste week van het onderzoek (vanaf 23 januari) ingesteld op een debiet van 1000 m /uur van 8:45-19:00 uur, waarna het systeem in de nachturen helemaal werd uitgeschakeld. Dit loste de klachten over kou grotendeels op.
CO2 en klimaatmetingen Er is onderscheid gemaakt tussen lesuren en ‘niet-lesuren’ op basis van het lesrooster en het door de docent ingevulde dagboekje. Ook uren waarop slechts een klein aantal leerlingen (tenminste 1) aanwezig was zijn als lesuur aangemerkt. Vanuit oogpunt van blootstelling zijn alleen de lesurenrelevant. De concentraties die zijn gemeten in afwezigheid van docent en leerlingen geven wel aanvullende nuttige informatie over de luchtkwaliteit in de klas in afwezigheid van ‘lokale bronnen: mensen en menselijk handelen zijn immers een bron van zowel CO2 als ook PM10 en in mindere mate PM2.5. Ook geeft het nuttige informatie over het functioneren van het ventilatiesysteem ‘sec’. Tevens is er onderscheid gemaakt tussen vier situaties: A. Bestaande ventilatiesysteem uit (voormeting) B. Bestaande ventilatiesysteem aan (voormeting) C. Nieuw ventilatiesysteem, met filter D. Nieuw ventilatiesysteem, zonder filter.
Toetswaarden Het Bouwbesluit vormt de wettelijke basis voor de ventilatienormen waaraan scholen moeten voldoen. De ventilatienormen in het Bouwbesluit beogen de CO2 concentratie te beperken tot de grens van 1200 ppm (als 98 percentiel). Deze grenswaarde is gebaseerd op een advies van de Gezondheidsraad. De optimale temperatuur voor hersenactiviteit is 20- 22°C. Een aangename temperatuur in scholen ligt tussen de 18-22°C. Bij temperaturen vanaf 25°C neemt de behaaglijkheid af en wordt het prestatievermogen minder. De relatieve luchtvochtigheid geeft aan in welke mate de lucht verzadigd is met vocht. De relatieve luchtvochtigheid dient tussen ca 30-70% te zijn.
Tabel 4 toont de resultaten van de CO2 en klimaatmetingen bij verschillende ventialtieomstandigheden.
17
Tabel 4. CO2 concentratie (in parts per million, ppm), temperatuur (in °C) en relatieve luchtvochtigheid (%) tijdens verschillende ventilatie-omstandigheden.
Bestaand
Bestaand
Nieuw systeem,
Nieuw
systeem
systeem
met filter
systeem,
aan
uit
Aantal meetwaarden
636
1530
4364
5478
CO2 concentratie
1376
1811
728
700
(gemiddelde, range)
(709-3168)
(1710-4184)
(711-1199)
(389-1249)
98-percentiel CO2
2636
3727
1075
1043
64%
75%
0%
0,02%
Temperatuur
22,2
22,0
20,7
20,4
(gemiddelde, range)
(20,9 – 24,2)
(19,5-24,5)
(17,1-22,8)
(17,3-22,7)
Relateve luchtvochtigheid
49 (34-62)
48 (35-59)
40% (23-57)
36 (25-47)
Aantal meetwaarden
-
8868
24682
23691
CO2 concentratie
-
699
463 (403-1086)
462 (388-1344)
zonder filter
TIJDENS LESUREN
norm is 1200 ppm % van de tijd > 1200 ppm norm is ≤ 2%
BUITEN LESUREN
(gemiddelde, range)
(355-3854)
98-percentiel CO2
-
1974
698
671
% van de tijd > 1200 ppm
-
10%
0%
0%
Temperatuur
-
17,8
15,6
14,9
(14,2-24,0)
(11,5-22,4)
(10,5-22,6)
51 (35-67)
48 (22-67)
46 (25-67)
(gemiddelde, range) Relateve luchtvochtigheid
-
Tabel 4 laat zien dat aanzetten van het bestaande ventilatiesysteem leidt tot een duidelijke afname van de CO2 concentratie ten opzichte van de situatie waarin het systeem is uitgeschakeld. Het bestaande ventilatiesysteem voldoet echter niet aan de ventilatienormen. Het 98-percentiel van de gemeten CO2 concentratie tijdens lesuren dat het systeem aan staat bedraagt 2636 ppm en de CO 2 concentratie is 64% van de tijd hoger dan 1200 ppm. Het octo systeem voldoet ruimschoots aan de ventilatienormen, het CO2 komt op een enkele meetwaarde na niet boven de 1200 ppm uit. Met het nieuwe ventilatiesysteem neemt de gemiddelde CO2 concentratie af naar (ongeveer) het CO2 gehalte in de buitenlucht (350 à 500 ppm). Het bestaande ventilatiesysteem wordt na afloop van de lessen uitgeschakeld, hierdoor loopt het CO2 gehalte in de klas na afloop van de lessen slechts langzaam terug. Daardoor worden de CO2 normen zelfs in afwezigheid van leerlingen overschreden. Doordat het CO2 gehalte in de nacht niet afneemt tot achtergrondniveau (buitenluchtconcentratie) begint de nieuwe lesdag al met relatief hoge CO2 concentraties. 18
Temperatuur en relatieve luchtvochtigheid Voor wat betreft de temperatuur voldoen beide systemen aan de toetswaarden. Met het bestaande systeem aan is het gemiddeld iets warmer in de klas dan met het nieuwe ventilatiesysteem.
Electriciteitsverbruik Het electriciteitsverbruik van het bestaande systeem is niet gemeten, maar na installatie van het nieuwe systeem is een electriciteitsmeter geplaatst. Doel was om na te gaan in welke mate het fijnmazige filter en de extra weerstand in het systeem die daarmee gepaard gaat, leidt tot extra stroomkosten. Tabel 5 geeft het stroomverbruik weer.
Tabel 5. Electriciteitsverbruik van het Unifan Octo10 systeem
Datum
kWh
verschil
Aantal
kWh/dag
dagen
Met/zonder filter
3-dec
0
11-dec
65,1
65,1
8
8,1
met
20-dec
138,21
73,11
9
8,1
zonder
6-jan
272,46
134,25
17
7,9
met
20-jan
384,12
111,66
14
8,0
zonder
3-feb
436,17
52,05
14
3,7
met
Er is geen verschil in electriciteitsverbruik tijdens meetperioden met en zonder filter, plaatsing van het filter leidt dus niet tot extra stroomkosten. Tijdens de laatste periode is het stroomverbruik fors lager doordat in die periode het systeem in de nachtelijke uren was uitgeschakeld. Bij een gemiddelde prijs van 0,23 per kWh was het totale stroomverbruik in twee maanden 100 euro. Bij instelling op CO2 gestuurd zal dit nog aanzienlijk lager zijn.
3.2.2 Fijn stof en roet
PM10 is een verzamelnaam voor fijn stofdeeltjes in de lucht met een diameter van 10 micrometer en kleiner.PM10 concentraties in de klas worden bepaald door 1) bronnen in de klas: eerder neergedwarreld stof van de vloer dat door bewegingen van aanwezige leerlingen wordt opgewerveld, stof afkomstig van kleding, huidschilfers, haar en 2) aanvoer vanuit de buitenlucht. Dit geldt in mindere mate ook voor PM2.5, fijn stof deeltjes met een diameter kleiner dan 2,5 micrometer. Het fijn stof met een diameter tussen 2,5 en 10 micrometer wordt ook wel aangeduid als “PMcoarse”, dit zijn de wat grotere deeltjes van wat nog steeds als fijn stof wordt beschouwd. Activiteit in klassen leidt met name tot een toename in deze PMcoarse fractie. Voor roet geldt dat dit voor het grootste deel ultrafijne deeltjes zijn, die ontstaan door verbrandingsprocessen en met een diameter die kleiner is 19
dan 0,3 micrometer. Er zijn geen bronnen van roet in de school, aanvoer vanuit de buitenlucht is de enige bron van roet in de klas. Tabel 6 vat de meetresultaten voor PM10, PM2.5 en roet, gemeten tijdens de lesuren, samen. Weergegeven zijn de binnen en buiten gemeten concentraties bij verschillende ventilatieomstandigheden. De concentraties in de buitenlucht worden uiteraard niet beïnvloed door de ventilatie-omstandigheden in de klas, maar zijn van invloed op de binnenluchtconcentraties. Door toeval (relatief veel oostenwind) zijn de buitenluchtconcentraties tijdens de meetweken zonder filter in het nieuwe ventilatiesysteem relatief hoog geweest. Ook weergegeven is de indoor/outdoor ratio (I/O ratio) ofwel de verhouding tussen de binnen en buiten gemeten concentratie. Een I /O buiten ratio groter dan 1 betekent dat de binnenlucht – voor wat betreft die component – meer vervuild is dan buiten. 3
Tabel 6. Gemiddelde PM10, PM2,5 en roetconcentratie in µg/m tijdens de verschillende ventilatieomstandigheden (A= bestaande systeem aan, B=bestaande systeem uit, C= nieuw systeem met filter, D= nieuw systeem zonder filter) en aantal half-uur meetwaarden (N). Ook weergegeven is de mediaan van de I/O ratio. Binnen N N PM10 PM2,5 roet (PM) (roet)
Buiten
I/O ratio
PM10 PM2,5 roet PM10 PM2,5 roet
Tijdens lesuren A
48
34
30,3
14,8
0,68
15,0
8,8
1,17
2,04
1,48
0,58
B
107
81
26,1
15,2
0,97
16,2
9,6
1,37
1,45
1,58
0,68
0,79
0,51
C
170
128
14,0
8,4
0,57
17,4
10,2
1,16
0,75
D
152
97
22,3
17,0
2,03
18,8
14,9
2,54
1,14
1,13
0,80
A
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
B
967
499
7,2
6,9
0,80
15,4
9,6
1,39
0,41
0,72
0,64
C
1103
737
D
1591
384
5,8 10,3
5,5 10,0
0,49 1,71
16,3 14,2
10,1 10,7
1,06 2,19
0,34 0,66
0,55 0,95
0,48 0,81
Buiten lesuren
Tabel 6 laat zien dat met het bestaande ventilatiesysteem: -
De PM10 en PM2,5 concentraties in de klas hoger zijn dan buiten
-
De roetconcentratie in de klas lager is dan buiten
Dat geldt zowel voor de situatie waarin het bestaande ventilatiesysteem was aangeschakeld (A) als waarin die was uitgeschakeld (B). Aanzetten van het bestaande ventilatiesysteem leidt tot: -
Een (lichte) toename van de PM10 concentratie en een ongeveer gelijk blijvende PM2.5 concentratie
-
Een afname van de roetconcentratie
Het F5 filter in het bestaande ventilatiesysteem houdt het roet dat vanuit de buitenlucht wordt aangevoerd vrij goed tegen. Doordat het filter er (vermoedelijk) al langere tijd in zit kan het 20
dichtgeslibt zijn en weert het fijne (roet)deeltjes nog efficienter dan volgens de oorspronkelijke klasse-indeling in tabel 1. Hierdoor belemmert het echter ook de doorvoer van verse buitenlucht. De luchtstroming in de klas is evenwel toch groter dan met het ventilatiesysteem uit en brengt reeds in de klas gedeponeerd stof weer in de lucht. Omdat de lucht in de klas onvoldoende wordt vervangen door - wat PM10 betreft - relatief schone buitenlucht, leidt dit tot een netto (lichte) toename van de PM10 concentratie in de klas. Voor roet is de situatie anders. Aanzetten van het bestaande ventilatiesysteem leidt ertoe dat een groter deel van de – wat roet betreft - relatief vervuilde buitenlucht wordt aangevoerd via het F5 filter waardoor de concentratie in de klas afneemt.
Tabel 6 laat tevens zien dat: -
Toepassing van het nieuwe systeem met filter resulteert in een afname van de PM10, PM2.5 en roetconcentraties in de klas ten opzichte van de situatie zonder filter.Het vermogen van het bestaande ventilatiesysteem met (dichtgeslibt?) F5 filter om roetdeeltjes af te vangen is echter bijna even groot als dat van het nieuwe systeem. De “prijs” die hiervoor betaald moet worden (vanwege onvoldoende luchtverversing) is een hogere PM10 en PM2,5 gehalte.
-
De PM2.5 en roetconcentratie in de klas het hoogst is tijdens de meetweken waarin is gemeten met het nieuwe systeem zonder filter (D). Tijdens deze meetweken was door toeval (veel oostenwind) de buitenlucht relatief veel meer vervuild dan tijdens de andere meetweken. De I/O ratio, in feite een maat voor de ‘voor buitenluchtverontreiniging gecorrigeerde’ concentratie in de klas was voor zowel PM10, PM2.5 als roet beduidend lager met filter in het nieuwe systeem dan zonder filter.
-
Het nieuwe systeem slaagt er dus in om roetdeeltjes uit de lucht te filteren en zorgt tegelijkertijd voor een grote mate van luchtverversing waardoor ook de PM10 en PM2,5 concentraties, met bronnen in de klas, lager zijn.
Om te illustreren op welke manier de concentraties in de buitenlucht samenhangen met de concentraties in de binnenlucht is in figuur 4 de roetconcentratie buiten afgezet tegen de roetconcentratie binnen. De concentratie in de klas is afhankelijk van de concentratie in de buitenlucht volgens de volgende formule:
Concentratie binnen = b0 + b1* concentratie buiten In deze vergelijking kan de richtingscoëfficiënt, b1, worden geïnterpreteerd als een fractie die aangeeft welk deel van de concentratie buiten terug te vinden is in de klas. De relatie tussen de buiten en binnen gemeten concentratie is afzonderlijk bepaald voor lesuren en voor de periode buiten de lessen om. Vanuit oogpunt van gezondheid is eigenlijk alleen het eerste van belang, immers wanneer er niemand in de klas aanwezig is vindt er ook geen blootstelling plaats.
21
22
Figuur 4. Relatie tussen buiten en binnen gemeten roetconcentratie tijdens de verschillende ventilatie-omstandigheden.
23
In tabel 7 wordt de richtingscoefficient weergegeven van alle componenten tijdens alle ventilateomstandigheden.
Tabel 7. Richtingscoëfficiënt (fractie van de concentratie buiten die doordringt naar binnen) tijdens de verschillende ventilatie-omstandigheden. Weergegeven is de beta met tussen haakjes de 3 standaarderror in µg/m . PM10
PM2,5
roet
-0.18 (0.37) 0.15 (0.19) 0.17 (0.07)** 0.79 (0.07)
0.57 (0.26)* 0.45 (0.11)** 0.44 (0.05)** 0.84 (0.03)**
0.42 (0.08)** 0.60 (0.11)** 0.47 (0.01)** 0.79 (0.02)**
A. bestaand systeem aan
-
-
-
B. bestaand systeem uit
0.25 (0.02)** 0.18 (0.01)** 0.71 (0.02)**
0.36 (0.02)** 0.41 (0.01)** 0.76 (0.01)**
0.21 (0.02)** 0.4 (0.01)** 0.75 (0.02)**
Tijdens lesuren A. bestaand systeem aan B. bestaand systeem uit C nieuw systeem met filter D nieuw systeem zonder filter Buiten lesuren
C nieuw systeem met filter D nieuw systeem zonder filter * p<0,05 * p<0,01
De resultaten in tabel 7 moeten als volgt worden geïnterpreteerd: met het bestaande systeem uit 3
(B) tijdens lesuren, gaat een toename in de roetconcentratie van 1 µg/m in de buitenlucht gepaard 3
met een toename van 0,60 µg/m in de klas. Dit is een statistisch significante toename (p<0,01). In 3
3
dezelfde situatie leidt een toename van 1 µg/m in de PM10 concentratie tot een 0,15 µg/m in de klas, maar de onzekerheid in deze schatting (de standaarderror tussen haakjes) is zo groot dat deze toename niet statistisch significant is. Er is dus in die situatie geen relatie tussen buitenluchten binnenluchtconcentratie.
Hoe lager de richtingscoëfficiënt, hoe groter de efficiency van het systeem om die component buiten de klas te houden. Tabel 7 laat zien dat toepassing van het filter in het nieuwe systeem ertoe 3
3
leidt dat van elke µg/m roet in de buitenlucht, slechts 0,47 µg/m in de binnenlucht terecht komt 3
tegen 0,79 µg/m in de buitenlucht. Het filter houdt dus 40% meer roet buiten dan in een situatie zonder filter. Toch is er ook met filter nog steeds een significante invloed van de uitstoot op de snelweg op de luchtkwaliteit van het klaslokaal. Dat komt doordat een deel van de lucht via andere routes dan het ventilatiesysteem de klas binnenkomt.
24
4. CONCLUSIE
Om alle meetresultaten samen te vatten is in tabel 8 weergegeven hoe goed de verschillende ventilatie-omstandigheden ‘scoren’ op alle onderzochte parameters. Tevens is een ranking aangebracht per component die oploopt van 1 (beste) naar 4 (slechtste). Temperatuur en relatieve luchtvochtigheid zijn niet meegenomen in de ranking omdat hiervoor wat in alle situaties aan de normen werd voldaan.
Tabel 8. Overzicht van score en ranking van de luchtkwaliteit per component zoals gemeten tijdens de verschillende ventilatie-omstandigheden. + = goed, 0 =neutraal, - = slecht waarbij de score is bepaald op basis van de toetswaarden voor CO2 en op basis van de I/O ratio voor PM10, PM2.5 en roet. Ranking aflopend van 4 (slechtste) naar 1 (beste). PM10
PM2.5
roet
CO2
Overall ranking
A
Bestaand
- (4)
- (3)
+ (2)
- (2)
2/3
- (3)
- (4)
- (3)
- (3)
4
+ (1)
+ (1)
+ (1)
+ (1)
1
0 (2)
- (2)
- (4)
- (4)
2/3
systeem aan B
Bestaand systeem uit
C
Nieuw systeem met filter
D
Nieuw systeem zonder filter
Het nieuwe Unifan Octo10 systeem met filter komt als beste uit het onderzoek. Het Unifan Octo10 systeem zonder filter is uiteraard geen reëel alternatief en is alleen meegenomen om het effect van het filter te testen. Deze variant is het meest nadelig voor de roetconcentraties in de klas, ook na correctie voor de hoge roetconcentraties in de buitenlucht. Het Unifan Octo10 systeem zonder filter scoort evenwel voor wat betreft PM10 en PM2.5 toch beter dan het bestaande ventilatiesysteem. 3
Dit is een gevolg van de hoge mate van luchtverversing (1000 m /uur) en het gegeven dat de PM10 – en in mindere mate de PM2.5 – concentraties in de klas hoger zijn dan buiten. Daardoor leidt de aanvoer van veel, weliswaar ongefilterde buitenlucht toch tot lagere PM10 en PM2.5 concentraties. Aanzetten van het bestaande ventilatiesysteem houdt een aanzienlijk deel van het roet tegen. Omdat vooral roetdeeltjes schadelijk zijn voor de gezondheid compenseert dit ruimschoots de iets hogere PM10 concentraties waartoe aanzetten van het ventilatiesysteem leidt. 3
Van elke microgram/m toename in de buitenluchtconcentratie PM10, PM2.5 en roet is in een situatie 3
zonder F8 filter respectievelijk 0,79, 0,84 en 0,79 microgram/m terug te vinden in de klas. Met F8 3
filter in het systeem is dat afgenomen tot respectievelijk 0,17, 0,44 en 0,47 microgram/m . Dat is een afname van respectievelijk 78%, 48% en 41%. Metingen uit het vaste meetnet van de GGD
25
Amsterdam met een iets andere meetmethode laten zien dat de roetconcentraties langs een drukke weg ca 2x hoger zijn dan op een niet door verkeer belaste achtergrondlocatie. De afname van 41% in de klas die het filtersysteem bereikt weegt hier niet helemaal tegenop, met andere woorden: het roetgehalte in een school met filtersysteem langs de snelweg wordt nog altijd beïnvloed door, en is nog altijd hoger dan het roetgehalte in een school in een rustige straat. ‘Afstand houden’ tot de (snel)weg heeft dus altijd de voorkeur. Niettemin kan toepassing van filtersystemen de luchtkwaliteit in bestaande scholen langs drukke wegen, mits juist toegepast, fors verbeteren.
Tegelijkertijd heeft dit onderzoek laten zien dat de effectiviteit van filtersystemen valt of staat met goed onderhoud en regelmatige vervanging van het juiste type filters. De borging hiervan is op dit moment onvoldoende. Totdat de kwaliteit van het onderhoud van de ventilatiesystemen en het vervangen van de filters geborgd is, zijn we terughoudend met het adviseren van toepassing van luchtfilterende ventilatiesystemen. Dat is jammer, want de systemen zijn tamelijk goed in staat om de luchtkwaliteit in het lokaal te verbeteren. Wij doen de aanbeveling om bijvoorbeeld via de Branche vereniging Leveranciers Luchttechnische Apparatuur een systeem van certificering en controle op deze installaties te laten ontwikkelen.
26
BIJLAGE. Verloop van de roetconcentratie binnen en buiten de school tijdens de dag, met en zonder F8 filter in het systeem.
27
