Energieprestatie en ventilatie in schoolgebouwen

Energieprestatie en ventilatie in schoolgebouwen Dries Stael, Linde Van den Bossche

Promotor: prof. dr. ir.-arch. Arnold Janssens Begeleider: ir.-arch. Jelle Laverge Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in de ingenieurswetenschappen: bouwkunde

Vakgroep Architectuur en stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Bart Verschaffel Faculteit Ingenieurswetenschappen Academiejaar 2008-2009

Energieprestatie en ventilatie in schoolgebouwen Dries Stael, Linde Van den Bossche



Voorwoord Een slechte luchtkwaliteit en hoge energiefacturen zijn de belangrijkste pijnpunten van de bestaande schoolgebouwen. De schoolinfrastructuur in Vlaanderen is sterk verouderd en kampt met grote energiefacturen. Veel schoolgebouwen zijn ook nooit aangepast aan het stijgende aantal leerlingen en de nieuwe onderwijsbehoeften. Er is dan ook weinig geïnvesteerd geweest in de schoolinfrastructuur. Daarom zijn minister Vandenbroucke (minister van onderwijs) en de Vlaamse bouwmeester gestart met een ambitieus plan voor schoolgebouwen. Ze willen niet enkel nieuwe scholen bouwen met een energiepeil lager dan 70, maar tevens enkele passiefscholen. Voor woongebouwen bestaat reeds het concept passiefhuis. We zullen dan ook onderzoeken in hoeverre dit laag-energie concept toepasbaar is op schoolgebouwen. De nieuwe schoolgebouwen moeten zodanig gebouwd worden dat ze een hoog comfort bezitten met een zo laag mogelijk energieverbruik. Dit heeft vele voordelen, zowel op economisch als milieutechnisch vlak. Het enige nadeel is de hogere investeringskost van het gebouw, maar deze hogere kost wordt op termijn snel teruggewonnen wegens het veel lagere energieverbruik. Gebouwverwarming is verantwoordelijk voor 30 tot 35 % van het totale verbruik in België. Om de Kyotodoelstellingen te bereiken moet dit energieverbruik drastisch dalen. Vooral oude gebouwen zorgen voor dit hoog verbruik. De bouw van nieuwe scholen of de renovatie van bestaande gebouwen is de ideale kans om gemakkelijk aan deze doelstellingen te voldoen. De hoeveelheid CO2 in de lucht is een goede maat voor de luchtkwaliteit. Te hoge concentraties zijn slecht voor de gezondheid en de leerprestaties. Het doel is om via een goede ventilatie de concentratie laag te houden en zo een goede binnenluchtkwaliteit te hebben in de klaslokalen.

De auteurs geven de toelating deze masterproef voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de masterproef te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze masterproef.

Dries Stael

Linde Van den Bossche

Dankwoord Wij danken onze promotor prof. dr. ir.-arch. Arnold Janssens om ons de mogelijkheid te geven dit interessante onderwerp te bestuderen en voor de goede begeleiding. Wij danken onze begeleider Ir.-Arch. Jelle Laverge voor de goede begeleiding en de aangename samenwerking. Jouw deur stond steeds wagenwijd open voor ons. Dries dankt zijn ouders en vrienden voor de vele steun en aanmoedigingen tijdens de laatste rechte lijn naar het diploma. Linde dankt haar ouders en vriend voor de steun en aanmoedigingen in deze drukke periode. Ze dankt in het bijzonder haar moeder voor het nalezen van de tekst. Wij danken Petra Demoor en Christine De Racker voor de leuke interactie tussen burgies en archies. Wij danken alle directies die ons toelating hebben gegeven om ons onderzoek uit te voeren in hun school. We danken ook de medewerkers die ons geholpen hebben met het verzamelen van de nodige informatie. Wij danken de externe bedrijven voor het verstrekken van informatie over de scholen: Bureau Bouwtechniek nv en Buro II.

Overzicht Deze masterproef over de energieprestatie en ventilatie in schoolgebouwen werd uitgevoerd aan de Universiteit Gent. Onder leiding van prof. dr. ir.-arch. Arnold Janssens en ir.-arch. Jelle Laverge van de vakgroep Architectuur en Stedenbouw is onderhavig werk met zorg opgesteld. In een eerste hoofdstuk wordt een kort overzicht gegeven van de bestaande literatuur over de luchtkwaliteit in scholen en de gevolgen op de gezondheid van de leerlingen. Omtrent dit onderwerp zijn reeds vele onderzoeken uitgevoerd zodat het niet mogelijk was om elk onderzoek gedetailleerd te bespreken. We hebben ons beperkt tot enkele belangrijke en relevante publicaties. We hebben in 12 Vlaamse scholen een meetcampagne uitgevoerd om de huidige situatie te bestuderen. In dit onderzoek zijn zowel oude als nieuwe scholen betrokken. De evolutie van de luchtkwaliteit en het binnenklimaat in Vlaamse scholen wordt uitvoerig besproken in onderhavig werk. Met behulp van de EPB-software van de Vlaamse Overheid zal de energieprestatie van een schoolgebouw verbeterd worden. Eerst zal de berekeningswijze van deze software kritisch getoetst worden aan het schoolklimaat. Vervolgens wordt de invloed van verscheidene maatregelen op het Epeil berekend. Hiermee zullen maatregelenpakketten opgesteld worden die toelaten om energiezuinigere scholen te bouwen. Een daling van het energieverbruik tot E45 zal mogelijk blijken. Met behulp van de software TRNSYS zoeken we een goed ventilatiesysteem voor scholen. De criteria waarop we ons baseren zijn een goede luchtkwaliteit en een laag energieverbruik. We onderzoeken tevens de invloed van vraaggestuurde ventilatie. Verder simuleren we een passiefschool en vergelijken deze met de resultaten van een standaardschool. Ten slotte bekijken we het thermisch comfort en de luchtkwaliteit in warme periodes. In de bijlagen wordt een overzicht gegeven van de scholen die hun medewerking hebben verleend aan ons onderzoek. Voor elke school wordt apart de temperatuur, het CO2-gehalte, de relatieve luchtvochtigheid en de luchtdichtheid besproken. Ook de opbouw van het EPB-model en de figuren die horen bij de onderzochte ventilatiesystemen zijn terug te vinden in de bijlagen.

Trefwoorden: scholen, energieverbruik, luchtkwaliteit, CO2-concentratie, ventilatie

Improving the energy performance and indoor air quality of Flemish schools Dries Stael and Linde Van den Bossche Supervisors: prof. dr. ir.-arch. Arnold Janssens, ir.-arch. Jelle Laverge Abstract— This article gives a first impression of the solutions to reduce the energy consumption and improve the indoor air quality of Flemish schools. A summary of a national research, energy reducers and ventilation strategies will be given. Keywords— Schools, energy consumption, air quality, CO2-concentration, ventilation

I.

INTRODUCTION

180 days a year every young child from the age of 5 till 18, or even older, spends his time at school. To create a comfortable environment for the pupils schools need to take into account several needs: heating, lighting, ventilation,… All of these indispensable elements have a price to it. To reduce the yearly energy consumption, the Flemish government has drawn up the energy performance rules. These rules contain mainly requirements concerning insulation. The government also puts a software-programme at everybody’s disposal to calculate his yearly consumption. Besides insulation, the energy performance rules also contain demands concerning inside environment. A bad indoor air quality leads to a decrease of concentration and grades. The rules recommend minimum ventilation rates to make sure the air quality in classrooms is acceptable.

II.

OBJECTIVE

The results of a national research in Flemish schools will be discussed first. The result of this research will show the necessity to develop a specific ventilation strategy for schools. Energy savings will be possible by following the guidelines of certain measure packages which will be put together.

III.

INDOOR AIR QUALITY OF FLEMISH SCHOOLS

Research in twelve schools has proved that the indoor air quality in Flemish schools is poor. The ∆CO2-concentration often exceeds the healthy limit of 1000 ppm. Even schools with mechanical ventilation frequently don’t meet this requirement. Generally the temperature and relative humidity in classrooms are between acceptable limits.

IV.

ENERGY PERFORMANCE SOFTWARE

The energy performance software for utility buildings like schools is based on the properties of office buildings. However, there are some important differences between schools and offices, for example the occupation and the lower time of use, caused by the many school holidays. A more school related software is necessary to obtain a more correct energy calculation. Another important misconception of the software is the overestimation of the light calculation. A more correct value of the specific power is necessary to be able to achieve a low energy consumption. The correct calculation is used to put up the measure packages.

V.

LOW ENERGY SCHOOLS

An important aspect of energy savings is a good insulation. School buildings are obliged to meet the K45-level requirement. Using the existing rules concerning the U-values of construction elements, it is not possible to reach this criterion. Concerning the large wall and window surfaces a more severe Uvalue is necessary for these elements. Compact buildings are able to reach the K45-level by reducing de U-value of walls to 0,3 W/m²K and the U-value of windows to 1,8 W/m²K. Less compact buildings will need an even more severe U-value of the windows or a combination of 0,3 W/m²K for walls, 1,8 W/m²K for

windows and more severe values for the roof and floor. Besides a better insulation, several other interventions contribute to a lower energy consumption. The most effective measures are a heat recovery system, a heat pump and less in- and exfiltration. Combining these improvements results in a set of measure packages which reduce the energy consumption and the financial needs of schools. Simulations with the software shows a possibility to reduce the yearly energy consumption with 38,2 % when a school meets the E70-level requirement instead of the obligatory E100-level. The decrease of the E-level down to E70 is completely statesubsidized.

Yearly energy consumtopn [million MJ]

Energy consumption 2 1,5 1 0,5 0 E100 E70

E65

E60

E55

E50

E45

Using even more severe measures reduces the consumption with another 22,1 % when the building reaches the E45-level.

VI.

VENTILATION STRATEGIES

Most schools do not have a ventilation system. Opening windows is the only way to refresh the indoor air. In wintertime windows are closed because of the low outside temperature. This leads to high CO2-concentrations which frequently exceed the healthy limit. In summertime it is recommended to leave the windows open during the whole school day. To improve the air quality one can use a natural ventilation system. Although the maximum CO2concentration decreases, it is still not adequate for schools. To acquire a better indoor environment a mechanical ventilation system is necessary. The best results are obtained with mechanical supply and extraction. This system involves a large energy consumption. To minimalize this disadvantage a heat recovery system should be used.

The control of the ventilation fans is important to reduce the ventilation heat loss. A CO2-regulation is preferred to a clock regulation. Providing an old school with a ventilation system D, including heat recovery, is difficult and very expensive. It does not only require the system, but also a better insulation and airtightness. System C needs less structural interventions and also gives an acceptable indoor air quality. A passive school combines a very low energy consumption with a good air quality, but is also the most expensive.

VII. CONCLUSIONS Large energy savings in school buildings are certainly possible if taken care of the necessary interventions. A major issue in this story is the awareness of schools. An information campaign will be useful to convince school boards to follow the guidelines to build a low energy school building. Ventilation is absolutely necessary to provide a healthy indoor environment. In old schools system C is recommended. In newly-built schools system D including heat recovery is preferred.

Inhoudstafel HOOFDSTUK 1: LITERATUURSTUDIE

1

1.

Luchtkwaliteit in scholen 1.1 Probleemstelling 1.2 Belgisch onderzoek 1.3 Nederlands onderzoek 1.4 Internationaal onderzoek 1.5 Een kritische noot uit Nederland 1.6 Onze kritische noot

2 2 2 4 8 10 10

2.

Ventilatie 2.1 Waarom ventileren? 2.2 Wat is ventilatie? 2.3 Normen, wetten, eisen & voorschriften 2.4 Luchtdichtheid 2.5 Comfort

11 11 12 14 19 21

3.

Energieprestatie van Schoolgebouwen 3.1 De huidige situatie verbeteren 3.2 Het comfort in schoolgebouwen 3.3 Energieprestatieregelgeving 3.4 Energiezorg in scholen 3.5 Energiezuinig bouwen en verbouwen 3.6 Overzicht van de eisen

25 25 26 27 32 33 39

4.

Passiefscholen 4.1 Passiefhuizen 4.2. Passiefscholen 4.3 Criteria voor Kwaliteitsverklaring: Schoolgebouwen

41 41 46 49

HOOFDSTUK 2: ONDERZOEK IN VLAAMSE SCHOLEN

51

1.

Inleiding

52

2.

Vlaamse scholen

53

3.

Meettoestellen 3.1 Telaire® 7001 3.2 Blowerdoor

54 54 54

4.

Gehanteerde criteria 4.1 Temperatuur 4.2 CO2-gehalte 4.3 Luchtvochtigheid 4.4 Luchtdichtheid

55 55 55 55 56

5.

6.

Resultaten 5.1 Temperatuur 5.2 CO2-gehalte 5.3 Relatieve luchtvochtigheid 5.4 Luchtdichtheid Conclusies

HOOFDSTUK 3: ENERGIEPRESTATIE

58 58 59 62 63 64

65

1.

Doel van het onderzoek

66

2.

Relevantie van de software voor scholen

67

3.

Basismodel

74

4.

K-peil 4.1 Basismodel 4.2 Invloed op het K-peil

76 76 76

5.

E-peil en primair energieverbruik 5.1 Basismodel 5.2 Invloed van het K-peil 5.3 Invloed van het ventilatiesysteem 5.4 Forfaitaire berekeningen 5.5 Invloeden op het E-peil 5.6 Maatregelenpakketten

79 79 80 82 83 86 89

6.

Conclusies

HOOFDSTUK 4: VENTILATIE 1. 2.

Inleiding Simulatiemodel 2.1 Geometrie van het model 2.2 Lessenrooster 2.3 Muren en ramen 2.4 Ventilatie 2.5 Weerfile 2.6 Wind 2.7 Luchtdichtheid 2.8 Verwarming 2.9 Ventilatiesysteem 2.10 Toe-, door- en afvoeropeningen 2.11 Regeling van de ventilatie 2.12 WTW 2.13 Interne warmtewinsten 2.14 CO2-productie 2.15 Warmtebalans: verwarmingsvraag en ventilatieverliezen

97

98 99 100 100 100 101 102 105 105 106 107 108 108 110 111 111 112 113

3.

4.

2.16 Energieverbruik ventilatoren 2.17 Luchtkwaliteit

113 114

Simulaties 3.1 Kleine geometrie 3.2 Grote geometrie 3.3 Variabele bezetting 3.4 Passiefschool 3.5 Warme periode

115 116 128 146 153 158

Conclusies

167

HOOFDSTUK 5: ALGEMEEN BESLUIT

168

REFERENTIES

170

Publicaties

171

Cursussen

172

Normen

173

Websites

173

Afkortingen en symbolen Afkortingen AGIOn AOR ARAB BV CFL CO CO2 COP CV dB(A) DBFM EHA EPB EPBD EPC EPU EPW ETA IDA IDA-C met ODA PC PPD ppm PUR REG SFP SO2 SUP UIA VEA WTW

Agentschap voor Infrastructuur in het Onderwijs Aangrenzende onverwarmde ruimte Algemeen Reglement voor de Arbeidsbescherming Beschermd volume Compacte fluorescentielamp of spaarlamp Koolstofmonoxide Koolstofdioxide Coëfficiënt Of Performance Centrale Verwarming Geluidsniveau met A-weging Design, Build, Finance and Maintain Exhaust Air Energieprestatie en Binnenklimaat Energy Performance of Building Directive Energieprestatiecertificaat Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van kantoor- en schoolgebouwen Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van woongebouwen Extract Air Indoor Air Indoor Air Control Metabolic Rate Outdoor Air Pressure Conditions Percentage of Dissatisfied Parts per million Polyurethaan Rationeel Energiegebruik Specific Fan Power Zwaveldioxide Supply Air Universiteit Antwerpen Vlaams Energieagentschap Warmteterugwinning

Symbolen c ca csys d ∆p g n n n n50 ninf nv pe** pi psat t v v50 v50g

Soortelijke warmte van het materiaal Soortelijke warmte van lucht Effectief vermogen van de ventilator Dikte Drukverschil Zontoetredingsfactor Aantal mol Stromingsexponent Ventilatievoud Ventilatievoud bij 50 Pa Infiltratievoud Ventilatievoud (door ventilatiesysteem) Weekgemiddelde dampdruk buiten Dampdruk in het gebouw Verzadigingdampdruk Tijd Windsnelheid Oppervlakteluchtdichtheid bij 50 Pa Geveloppervlakteluchtdichtheid bij 50 Pa

[J/kg.K] [J/kg.K] [W.h/m³] [m] [Pa] [-] [-] [-] [1/h] [1/h] [1/h] [1/h] [Pa] [Pa] [Pa] [s] [m/s] [m³/h.m²] [m³/h.m²]

A AE Ag Cp Cs ∆CO2 Eh G L P Pf Q R R RH Ti Te U U V

Oppervlakte Lekoppervlak Geveloppervlakte Winddrukcoëfficiënt Stromingscoëfficiënt Concentratieverschil tussen binnen en buiten Energieverbruik van de verwarming Luchtdebiet Hulpvariabele van de verlichting Druk Elektrisch vermogen van een ventilator Luchtdebiet Gasconstante Warmteweerstandscoëfficiënt Relatieve luchtvochtigheid Binnentemperatuur Buitentemperatuur Inwendige energie Warmtedoorgangscoëfficiënt Volume Lekdebiet bij 50 Pa

[m²] [m²] [m²] [-] [m³/h.Pan] [ppm] [W] [kg/s] [-] [atm] [W] [m³/h] [l.atm/k.mol] [m².K/W] [%] [K] [K] [J] [W/m².K] [m³] [m³]

50

λ η θ θe θi ρ Φi Φh Φs Φt Φv

Rendement Warmtegeleidingscoëfficiënt Rendement Temperatuur Buitentemperatuur Binnentemperatuur Densiteit van het materiaal Interne warmtewinsten Energievraag voor verwarming Warmtewinsten ten gevolge van bezonning Transmissieverliezen ten gevolge van geleiding doorheen de gebouwschil Ventilatieverliezen ten gevolge van het convectief warmtetransport door luchtstroming via het ventilatiesysteem of door de gebouwschil

[-] [W/m.K] [-] [°C] [°C] [°C] [kg/m³] [W] [W] [W] [W]

[W]

Hoofdstuk 1: Literatuurstudie

1

1. Luchtkwaliteit in scholen 1.1 Probleemstelling Wanneer we een klaslokaal binnenkomen is vaak een muffe geur waarneembaar. Dit zorgt zowel bij leerlingen als leerkrachten voor een onaangenaam gevoel tijdens de lessen. Het eerste discomfort dat men hiervan ondervindt is de geurhinder. Maar het gaat veel verder dan enkel dit ongemak. Een warme en ongezonde omgeving zorgt bij velen voor concentratieverlies. Dit is natuurlijk niet gewenst in een school. Ook gezondheidsklachten kunnen een gevolg zijn van de onfrisse lucht. De oorzaak van de slechte luchtkwaliteit is een groot tekort aan verluchting van de lokalen. Niemand kan ontkennen dat ventilatie nodig is. Maar de vraag is hoe effectief een ventilatiesysteem is. Om op deze vraag een antwoord te formuleren zijn reeds vele onderzoeken uitgevoerd. Internationaal onderzoek heeft reeds aangetoond wat de gevolgen zijn van een slechte luchtkwaliteit. Op dit gebied hinkt Vlaanderen achterop. In de volgende paragrafen wordt een overzicht gegeven van resultaten die bekomen werden uit metingen van de luchtkwaliteit en de eraan gekoppelde effecten bij de leerlingen. Hiervoor hebben we een onderscheid gemaakt tussen het Belgisch onderzoek, het Nederlands onderzoek en het internationaal onderzoek. Nederland wordt apart van het internationaal onderzoek besproken om aan te tonen dat het onderzoek in Nederland verder gevorderd is dan in België.

1.2 Belgisch onderzoek In 1988 is een onderzoek naar het binnenklimaat in Vlaamse schoolgebouwen uitgevoerd1. In opdracht van het WTCB en het Hoger Architectuurinstituut Sint-Lucas Gent werden metingen in 10 verschillende schoolgebouwen uitgevoerd. De resultaten uit deze metingen toonden aan dat de ventilatie in de meeste scholen ontoereikend is. De afwisseling tussen hoge en lage CO2-waarden toont aan dat ventilatie enkel bekomen wordt door het openen van ramen en deuren. Wanneer alles gesloten is en de leerlingen zich in de lokalen bevinden kan het CO2-gehalte regelmatig oplopen tot meer dan 3000 ppm, uitzonderlijk zelfs tot 5000 ppm. Tabel 1 toont een overzicht van het procentueel aantal metingen dat een bepaalde CO2-waarde overschrijdt.

1

Dit onderzoek is terug te vinden op de website www.groenopschool.be

2

CO2 [ppm] % ≥ 1000 70 ≥ 1200 57 ≥ 1500 47 ≥ 2000 32 ≥ 2500 19 ≥ 4000 4 Tabel 1: Gemeten CO2-concentraties Omwille van de verontrustende resultaten van deze meetcampagne is een jaar later opnieuw een onderzoek uitgevoerd om de resultaten te verfijnen. Ditmaal werd het CO2-gehalte gemeten gedurende een langere observatie. Hieraan namen slechts 5 scholen deel. Uit deze metingen bleek dat het CO2-gehalte nog hogere waarden aannam dan voordien gemeten. Het hoogste CO2-gehalte tijdens deze observatie bedroeg 6760 ppm. Onderstaande tabel toont de gemiddelde waarde van het CO2-gehalte van de observatieperiode. School CO2 [ppm] 1 2206 2 3111 3 297 4 1927 5 4417 Tabel 2: Maximale CO2-concentraties Ook de universiteit van Antwerpen heeft reeds een onderzoek uitgevoerd naar de luchtkwaliteit in klaslokalen [17]. Dit gebeurde in 1998 naar aanleiding van een projectwerk van de niveau I opleiding aan de UIA. Het “Ergonomisch onderzoek naar fysische omgevingsfactoren van theorielokalen in het secundair onderwijs” werd uitgevoerd door drie onderzoekers van de postacademische opleiding bedrijfsergonomie en arbeidshygiëne. Eén van de elementen die dit onderzoek behandelt is het klimaat en de verluchting in de klaslokalen. Ook uit dit onderzoek is gebleken dat het CO2-gehalte vaak boven de grens van 1200 ppm (volgens TNO) ligt 2. Zelfs de schadelijkheidsgrens van 3000 ppm wordt op sommige momenten bereikt. Deze hoge waarden veroorzaken bij de leerlingen concentratiemoeilijkheden en lichamelijke ongemakken. Op de universiteit van Leuven hebben twee studenten in 2004 een onderzoek uitgevoerd over het energieverbruik, het thermisch comfort en de luchtkwaliteit in Vlaamse scholen. Hierbij werden vooral metingen uitgevoerd in oude scholen. Het resultaat bevestigt de hoge CO2-concentraties die reeds in vorige onderzoeken werden opgemeten. De oorzaak hiervan ligt in het ontbreken van een degelijke ventilatie. Het openen van ramen is op zich geen goede oplossing en zorgt voor hinder onder de vorm van tocht, te koude temperaturen in de winter en lawaaihinder. Het sluiten van

2

De toegelaten grenswaarde van het CO2-gehalte verschilt van land tot land. Het is geen wettelijke waarde, maar eerder een persoonlijke interpretatie van een gezonde luchtkwaliteit. In Duitsland wordt een grens van 1500 ppm gehanteerd, in Frankrijk is dit zelfs 2000 ppm.

3

ramen zorgt dan weer voor een vermindering van de luchtinfiltratie waardoor slechts een infiltratiedebiet van 2,7 à 3,2 m³ per uur per persoon verkregen wordt. Uit voorgaande onderzoeken blijkt dat in België wel al metingen van de luchtkwaliteit zijn uitgevoerd maar dat deze nog maar zelden in verband zijn gebracht met de gevolgen op de concentratie en gezondheid van de leerlingen. In het buitenland is hier reeds meer informatie over verzameld.

1.3 Nederlands onderzoek 1.3.1 Onderzoek Ook in Nederland is de problematiek van een gezonde binnenlucht een actueel onderwerp. In 2007 is in opdracht van de ministeries VROM, OCW, SZW en VWS een onderzoek uitgevoerd naar het binnenmilieu van Nederlandse basisscholen [21]. Het onderzoek is uitgevoerd door Lichtveld Buis & Partners BV (LBP). Het onderzoek werd niet enkel uitgevoerd om de kwaliteit van het binnenmilieu te kennen, maar ook om te controleren of de bouwvoorschriften omtrent ventilatie en geluid worden nageleefd, om het gedrag bij het gebruik van de voorzieningen te onderzoeken en om een idee te krijgen van hoe de scholen zelf de kwaliteit van het binnenmilieu beleven. Naast de metingen van het CO2-gehalte, de temperatuur en de luchtvochtigheid omvatte het onderzoek ook een inventaris van alle bouwkundige en installatietechnische gegevens en een enquête onder de leerkrachten. Het onderzoek is over heel Nederland uitgevoerd in 60 verschillende scholen. Het betrof zowel oude als nieuwe schoolgebouwen. Bij de verwerking van de resultaten werd een onderscheid gemaakt tussen 4 lokaaltypen: • • • •

Type 1: Lokalen met natuurlijke ventilatie Type 2: Lokalen met natuurlijke ventilatie, maar tevens met ventilatieroosters in de gevel Type 3: Lokalen met toevoer van ventilatielucht via ventilatieroosters in de gevel en mechanische afvoer Type 4: Lokalen met mechanische toeen afvoer

De eisen van het Bouwbesluit 2003 in Nederland zijn zodanig gesteld dat een maximale CO2concentratie van 1200 ppm kan bereikt worden na langdurige aanwezigheid in de ruimte. Enkel de lokalen van het type 3 en 4 die na 1992 gebouwd zijn, moeten aan het bouwbesluit voldoen. Toch voldoet 65 % van deze lokalen niet aan de gestelde ventilatievoorzieningen. Uit dit onderzoek blijkt opnieuw dat de luchtkwaliteit een knelpunt is in vele scholen. Vooral tijdens het stookseizoen wordt de grenswaarde van 1200 ppm overschreden. Dit gebeurt in 88 % van de lokalen. De oorzaak van deze hoge waarden zijn vooral toe te schrijven aan een onvoldoende capaciteit van de ventilatievoorzieningen.

4

De CO2-concentraties van leslokalen met mechanische ventilatie liggen beduidend lager dan deze van lokalen met een gedeeltelijke mechanische of een natuurlijke ventilatie. Hieruit blijkt dat ventilatie zeker nuttig is om een gezonder binnenklimaat in de lokalen te bekomen. Ook lawaaihinder ten gevolge van het al dan niet aanwezig zijn van ventilatie werd onderzocht. In de lokalen waar mechanische ventilatie voorzien is, blijkt het lawaai dat afkomstig is van het ventilatiesysteem zelf het meest hinderlijk te zijn. In lokalen met natuurlijke ventilatie daarentegen ondervinden de leerlingen vooral hinder van buitenlawaai ten gevolge van het openen van ramen en deuren om voldoende verse lucht in het lokaal binnen te laten. De voorziene ventilatieroosters in de gevels worden dan ook regelmatig gesloten omwille van het buitenlawaai zodat deze niet doeltreffend zijn. Het onderzoek van de ministeries concentreerde zich vooral op het al dan niet aanwezig zijn van ventilatie en de doeltreffendheid van het systeem om de CO2-concentratie te verlagen. Maar er is ook reeds onderzoek uitgevoerd naar de invloed van een lagere CO2-concentratie op de cognitieve prestaties van leerlingen. Van Buggenum onderzocht in 2003 de invloed van het binnenmilieu in baisscholen op de leerprestatie van de kinderen. Hieraan namen 24 scholen deel. 605 leerlingen participeerden in een psychometrisch onderzoek om hun nauwkeurigheid en snelheid te testen. Men kon echter de resultaten van de testen niet correleren met het CO2-gehalte. Dit betekende niet dat er geen relatie was tussen beiden, maar dat een beter onderzoek moest uitgevoerd worden. Dat onderzoek werd in 2006 georganiseerd door de organisatie TNO Bouw en Ondergrond [5]. Het omvatte het effect van vraaggestuurde ventilatie op de cognitieve prestaties van leerlingen in een basisschool in Nederland. Ook in het onderzoek van TNO is het CO2-gehalte de belangrijkste factor. Uit vorige onderzoeken was reeds gebleken dat in klaslokalen het CO2-gehalte kan oplopen tot waarden ver boven een Nederlandse grenswaarde van 1200 ppm. Om een goed beeld te kunnen vormen van de invloed van het CO2-gehalte en de ventilatie werd het onderzoek uitgevoerd in nietgeventileerde en in vraaggestuurde geventileerde lokalen. Met dit onderzoek gingen een aantal beperkingen gepaard. Toch kon men ondanks deze beperkingen een besluit trekken uit de resultaten die voortkwamen uit de testen. Zowel uit de taal- als rekentesten is gebleken dat de leerlingen beter presteren bij vraaggestuurde ventilatie. Uit de metingen die tijdens de testen werden uitgevoerd blijkt ook dat het CO2-gehalte de waarde van 1200 ppm ver overschrijdt indien niet geventileerd wordt. Het is dus niet enkel belangrijk voor het comfort van de leerlingen, maar ook voor de werkprestaties dat een aangepaste ventilatie wordt ontworpen. De relatie tussen het CO2-gehalte en de gezondheid werd door Daisy JM, Angell WJ en Apte MG onderzocht. Ze voerden een epidemiologische studie uit in 7 Nederlandse scholen (14 klaslokalen). Uit hun experimenteel onderzoek en een literatuurstudie bleek dat een CO2-concentratie van 1000 ppm gepaard kan gaan met ongewenste gezondheidsrisico’s.

5

L.M.J. Geelen heeft in 2007 een onderzoek uitgevoerd om het ventilatiegedrag in scholen te verbeteren [10]. Hiervoor vergeleek ze drie methodes: • een klasspecifieke ventilatiestrategie: na een evaluatie van een CO2-meting in het lokaal werd aan elke klas informatie gegeven over hoe de ventilatie moet geregeld worden. • een klasspecifieke ventilatiestrategie met een CO2-waarschuwing: de lokalen krijgen een CO2meettoestel waarbij een rood lichtje brandt als het CO2-gehalte de waarde van 1200 ppm overschrijdt. • een klasspecifieke ventilatiestrategie met een leerpakket: de leerlingen krijgen informatie over de nood aan ventilatie. Deze informatie werd gepresenteerd op het niveau van kinderen in een basisschool en zette hen aan tot het meehelpen om een betere luchtkwaliteit te verkrijgen. Aan het onderzoek namen 20 scholen deel (81 klaslokalen). 20 lokalen beschikten enkel over een ventilatiestrategie, 20 lokalen kregen ook een CO2-meettoestel, 21 lokalen kregen een leerpakket en 20 lokalen behoorden tot een controlegroep die geen interventie ontvingen. Het CO2-gehalte werd gemeten gedurende een week. De resultaten geven enkel een overzicht van de waarden die geregistreerd werden tijdens de lesuren. De leerkrachten van de onderzochte lokalen waren zeer positief over de gebruikte methodes. 95 % van hen vond het CO2-meettoestel nuttig. Het klasspecifieke advies over ventilatiestrategiën vonden 80 % van de leerkrachten handig. 75 % vond het leerpakket nuttig. Soms werden ook negatieve opmerkingen gegeven, deze waren vooral een gevolg van tocht of te koude buitentemperaturen. Tijdens de week dat het leerpakket en het CO2-meettoestel aanwezig waren in de lokalen werd de grootste daling van de CO2-concentratie gemeten in de lokalen die beschikten over het meettoestel. Bij de lokalen die enkel het leerpakket kregen werd slechts een kleine verbetering waargenomen. Na zes weken werd het CO2-gehalte opnieuw gemeten en werd het omgekeerde vastgesteld. In de lokalen die voordien over een meettoestel beschikten, werden terug hogere waarden geregistreerd terwijl de CO2-concentratie in de lokalen met het leerpakket nog sterker gedaald was. Een combinatie van beide methodes zou kunnen leiden tot een verbetering zowel op korte als op lange termijn. Het gebruik van een CO2-meettoestel en een leerpakket zijn doeltreffende methodes om het CO2gehalte in klaslokalen te verminderen, maar zijn geen ideale oplossing. Tijdens de metingen in deze lokalen werd gedurende 40 % van de tijd nog steeds CO2-waarden boven 1000 ppm gemeten, terwijl dit voor de verbetering van het ventilatiegedrag nog opliep tot 65 % van de tijd. Verbetering van de ventilatiefaciliteiten is dus nodig.

1.3.2 Toetswaarden voor ventilatie In Nederland heeft de werkgroep binnenmilieu van de vakgroep Milieu en Gezondheid van de GGD (Gemeentelijke gezondheidsdienst) Nederland gezondheidskundige toetswaarden voor de ventilatie in klaslokalen opgesteld [11]. Deze toetswaarden zijn zodanig bepaald dat de ventilatie voldoende is om verontreinigingen af te voeren en gezondheidsrisico’s te beperken.

6

De werkgroep heeft aan de hand van de CO2-productie van een kind een verband opgesteld tussen enerzijds het gewenste concentratieverschil van het CO2-gehalte tussen binnen en buiten en anderzijds de ventilatie die nodig is om dit verschil te bereiken. Dit verband wordt getoond in tabel 3. Ventilatiedebiet [m³/uur per persoon] ∆CO2 [ppm] 250 40 400 25 670 15 800 12,5 1000 10 1430 7 2000 5 Tabel 3: Theoretisch verwacht verband tussen ∆CO2 en het ventilatiedebiet Metingen wijzen er echter op dat dit theoretisch verband niet realistisch is. De werkelijk optredende CO2-gehaltes zijn hoger dan de voorspelde waarden. De reden hiervan is dat de theoretische waarden enkel rekening houden met de CO2-productie van de leerlingen. Er zijn echter nog andere mogelijke invloeden zoals de meetmethode, een niet volledige menging van de ventilatielucht en de uitgeademde lucht, een te kleine luchtstroom, een te kleine veronderstelde CO2-productie van de leerlingen,… Bovendien is de ventilatie en de CO2-productie niet continu in de tijd. Hierdoor kan op bepaalde tijdstippen de CO2-concentratie veel te hoog zijn terwijl de gemiddelde waarde over een volledige dag wel aanvaardbaar is. Het zijn vooral de hoogste waarden die zorgen voor gezondheidsrisico’s. Daarom is het belangrijk dat bij de dimensionering van het ventilatiesysteem rekening gehouden wordt met de maximale CO2-concentratie die mag optreden. Er is geen grenswaarde vastgelegd voor de maximale CO2-concentratie die mag optreden. In het verleden zijn reeds enkele voorstellen gedaan om een aanvaardbare grenswaarde te hanteren. Von Pettenkofer heeft aanbevolen om het CO2-gehalte lager te houden dan 1000 ppm. Hiervoor gebruikte hij geurhinder als criterium. Ook het TNO hanteert als grenswaarde 1000 of 1200 ppm op basis van de geurhinder. Een slechte luchtkwaliteit heeft echter ook andere effecten dan geurhinder, zoals risico’s voor de gezondheid. Als we met alle effecten rekening houden, kan zelfs vanaf een concentratie van 650 ppm reeds hinder waargenomen worden. Toch wordt in de meeste normen een concentratieverschil tussen binnen en buiten van 1000 ppm als aanvaardbaar beschouwd. In het verleden zijn reeds verschillende normen opgesteld met nodige ventilatiedebieten om een gezond binnenklimaat te bekomen zoals de NEN 1089 (geldig van 1992 tot 2003), het Bouwbesluit 2003 en het Arbobesluit. Sinds maart 2005 zijn deze vervangen door de Europese norm EN 13779. Om de nodige ventilatiedebieten vast te leggen heeft een werkgroep van de Europese normeringsorganisatie CEN toetswaarden voor ventilatiestromen opgesteld voor scholen en kindercentra. Deze worden vermeld in het technisch rapport CR 1752 en getoond in tabel 4.

7

∆CO2 [ppm] 460 660 1190

Appreciatie Ventilatiedebiet [m³/uur per persoon] 15 % negatief oordeel 36 20 % negatief oordeel 25 30 % negatief oordeel 14 Tabel 4: Toetswaarden ventilatie CEN

Uitgaande van deze waarden heeft de werkgroep een norm opgesteld die ervoor zorgt dat in alle seizoenen een comfortabel en gezond binnenklimaat bereikt wordt. Deze norm is in de eerste plaats opgesteld voor kantoorgebouwen, maar is ook toepasbaar op scholen. Tabel 5 toont de klassen volgens norm EN 13779. Ventilatiedebiet [m³/uur per persoon] ∆CO2 [ppm] < 400 > 54 400 – 600 36 – 54 600 – 1000 22 – 36 > 1000 < 22 Tabel 5: Klassegrenzen volgens norm EN 13779 De hierboven vermelde toetswaarden werden steeds bepaald op basis van geurhinder. Gezondheidskundige aspecten zijn hierbij niet in rekening gebracht. In scholen is de gezondheidszorg zeer belangrijk aangezien kinderen gevoelig zijn voor schadelijke stoffen en de dichtheid van personen vaak hoger is dan in kantoorgebouwen of woningen. Onderzoek heeft aangetoond dat in een klaslokaal het aantal infectieziekten evenredig is met de ventilatie. Tussen de grenzen van 600 en 1600 ppm bestaat er een lineair verband tussen beiden. Ook overdracht van TBC of het rhinovirus kan verminderd worden door een betere ventilatie of zelfs uitgeschakeld worden wanneer ∆CO2 daalt tot onder 400 ppm. Op basis van deze waarnemingen en de Europese norm heeft de werkgroep binnenmilieu van de vakgroep Milieu en Gezondheid van de GGD Nederland de toetswaarden in tabel 6 opgesteld. Ventilatieklasse Ventilatiedebiet [m³/uur per persoon] ∆CO2 [ppm] 0. Zeer goed < 250 > 90 I. Goed 250 – 400 54 – 90 II. Matig 400 – 600 36 – 54 III Voldoende 600 – 1000 22 – 36 IV Slecht > 1000 < 22 Tabel 6: Gezondheidskundige toetswaarden voor ventilatie in scholen

1.4 Internationaal onderzoek De problematiek omtrent de luchtkwaliteit in scholen is niet enkel in België en Nederland een actueel onderwerp maar ook ver daarbuiten. Pools onderzoek heeft bevestigd wat reeds vermeld werd bij het Belgisch en Nederlands onderzoek. Ook de Poolse scholen kampen met een slechte luchtkwaliteit. CO2-concentraties hoger dan 3000 ppm zijn geen uitzondering. Om hiervoor een oplossing te vinden heeft J. Ferdyn-Grygierek van de

8

Silesian University of Technology in een Poolse school zes ventilatiestrategieën getest [9]. Het doel van dit onderzoek was het vinden van een ventilatiestrategie die zorgt voor een goede luchtkwaliteit en een laag energieverbruik. De zes strategieën die hij gebruikte zijn: • A: Natuurlijke ventilatie, ramen constant gesloten • B: Natuurlijke ventilatie, ramen geopend tijdens pauzes • C: Natuurlijke ventilatie, ramen voorzien van toevoerroosters en één raam geopend tijdens pauzes • D: Mechanische ventilatie: natuurlijke toevoer en mechanische afvoer • E: Mechanische ventilatie: natuurlijke toevoer en mechanische afvoer. De ventilatoren zijn voorzijn van een DCV-controlsysteem (demand-controlled ventilation). • F: Mechanische ventilatie: mechanische toevoer en afvoer. De ventilatoren zijn voorzien van een DCV-controlesysteem. Na de lesuren wordt overgeschakeld op natuurlijke ventilatie. Bij strategie A werd een ventilatiedebiet van 0,3 l/uur gemeten. Hierdoor steeg de CO2-concentratie tot 5000 ppm. Strategie B verminderde de maximale waarde tot onder 3000 ppm. Deze oplossing had echter als nadeel dat de temperatuur in de lokalen ook sterk daalde, soms tot onder 10 °C. Enkel de strategieën D tot F leidden tot een bevredigend resultaat. De hogere ventilatiedebieten zorgden ervoor dat het CO2-gehalte daalde tot onder de waarde van 1000 ppm. Dit bracht wel hogere energiekosten met zich mee. Toch mag deze extra kost niet belangrijker zijn dan de gezondheid van de leerlingen. Zowel onderzoek in Zweden, Noorwegen als Denemarken hebben aangetoond dat de leerprestaties verminderen bij een slechtere luchtkwaliteit. In Zweden werd dit onderzocht door middel van een enquête onder de leerlingen. In Denemarken werden de prestaties van de leerlingen getest aan de hand van rekenen taaltesten. In Noorwegen werd beiden testmethodes gebruikt. Ook buiten Europa zijn onderzoeken uitgevoerd naar de luchtkwaliteit in scholen. In de Verenigde Staten werd een verband tussen het CO2-gehalte en het verzuimpercentage gezocht. In lokalen met een laag CO2-gehalte bedroeg het verzuim 5 %. In lokalen met een slechtere luchtkwaliteit steeg het ziekteverzuim tot 7,5 %. Dat een slechte luchtkwaliteit naast slechtere leerprestaties ook tot gezondheidsrisico’s leidt, is eveneens in internationaal onderzoek bevestigd. Meer ventilatie leidt tot minder klachten van hoofdpijn, minder moeilijkheden in concentratie, een hoger metabolisme met als gevolg een hogere werksnelheid, minder onwil om te werken,… In het Nederlands onderzoek is steeds ventilatie als oplossing geboden om de luchtkwaliteit te verbeteren. Een andere mogelijkheid is het gebruik van elektrostatische deeltjesfiltratie [24]. In Denemarken is de invloed van beiden onderzocht. Een hoger ventilatiedebiet zorgde voor een prestatieverhoging van de studenten, vooral op gebied van snelheid. Een verdubbeling van het ventilatiedebiet zorgde voor een verhoging van de snelheid met 8 %. De elektrostatische deeltjesfiltratie werkte effectiever wanneer het ventilatiedebiet kleiner was, maar kon geen consistent verband leggen met een toename van de prestaties van leerlingen. Deze oplossing zou echter wel op lange termijn een gezondere lucht kunnen garanderen.

9

1.5 Een kritische noot uit Nederland In Nederland is aan de TUDelft een onderzoek uitgevoerd naar de bestaande literatuur omtrent het binnenmilieu in scholen en de gevolgen hiervan [14]. Hierin wordt opgemerkt dat er veel literatuur beschikbaar is, maar dat deze meestal niet voldoende wetenschappelijk bewijs levert. Er zijn slechts een drietal Nederlandse onderzoeken gevonden die voldoen aan de hoogste wetenschappelijke standaard. In andere verslagen ontbreken heel wat gegevens die noodzakelijk zijn voor een goede interpretatie van de resultaten. Een opmerking die regelmatig terugkomt gaat over de indicatoren die gebruikt worden bij onderzoeken. Vaak blijven deze beperkt tot de temperatuur, de luchtvochtigheid en de CO2concentratie omdat deze het gemakkelijkst kunnen gemeten worden. Het binnenmilieu is echter ook afhankelijk van onder andere fijn stof, CO, NOx, VOS en formaldehyde. Ook tegenover het verband tussen een slecht binnenklimaat en de leerprestaties staan ze sceptisch. Ze hebben niet voldoende wetenschappelijk onderzoek gevonden dat dit verband bestaat. Hier komt weer de opmerking naar voor dat enkel CO2 al indicator gebruikt wordt, terwijl de leerprestaties ook beïnvloed worden door temperatuur, geluid en licht.

1.6 Onze kritische noot België zit achter op gebied van onderzoek naar de luchtkwaliteit in Vlaamse scholen. Er zijn reeds enkele onderzoeken uitgevoerd om de CO2-concentratie in klassen te meten, maar verder dan deze metingen gaat het onderzoek meestal niet. Ons onderzoek omvat eerst een eigen meetcampagne om het negatieve beeld van het CO2-gehalte in Vlaamse scholen te bevestigen en na te gaan of er een positieve evolutie merkbaar is de laatste jaren. Nadien gaan we dieper in op de ventilatiemogelijkheden om een geschikte oplossing te vinden voor het CO2-probleem. Nederland staat in zijn onderzoek veel verder dan België. Dit bewijzen de verscheidene onderzoeken en de kritische noot van de TUDelft hierop. In dit laatste verslag geven ze terecht enkele kritische opmerkingen over de reeds gevoerde onderzoeken. Toch vinden wij dat deze tekst er niet mag toe leiden dat al deze onderzoeken als nutteloos worden beschouwd. Ze merken op dat er vaak slechts één indicator, meestel CO2, wordt onderzocht en dat dit geen correct beeld kan geven van de relatie tussen een slecht binnenklimaat en een achteruitgang van de leerprestaties. Dit klopt uiteraard, maar zowel het binnenklimaat als de leerprestaties van leerlingen zijn afhankelijk van een zeer groot aantal factoren die niet allemaal tegelijk kunnen gemeten worden. Zelfs indien men alle factoren kent en ze allemaal meet, dan is het ook moeilijk om te weten wat precies de invloed is van één bepaalde factor. Bovendien is de perceptie van de luchtkwaliteit en de invloed ervan op de leerlingen persoonsgebonden. Het is dus niet mogelijk om alles perfect wetenschappelijk te verklaren waardoor vaak beroep moet gedaan worden op menselijke factoren om een binnenklimaat al dan niet als ongezond te aanzien. We willen geen afbreuk doen aan het goed onderbouwde document van de TUDelft, maar vinden dat hun negatieve opmerkingen moeten genuanceerd worden met de gedachte dat een school in eerste instantie een persoonsaangelegenheid is en niet enkel kan bestudeerd worden met exacte wetenschap.

10

2. Ventilatie 2.1 Waarom ventileren? Vaak wordt ventilatie beschouwd als een overbodige luxe, iets wat niet noodzakelijk is. Zowel particulieren als bedrijven halen verschillende redenen aan waarom ze niet zouden moeten ventileren: het kost veel, maakt lawaai, “we zetten wel een raam open”, … Toch mag ventilatie niet beschouwd worden als een nutteloze kost. De redenen tot het niet aanschaffen van een ventilatieinstallatie kunnen dan ook weerlegd worden: kies de juiste ventilatiestrategie met een minimale energiekost, een goede dimensionering zorgt voor minder lawaai, in de winter worden niet vaak ramen opengezet, … Zoals hierboven reeds aangehaald zorgt een gebrek aan ventilatie voor een daling van het comfort. Hierbij denken we onmiddellijk aan geurhinder en schadelijke stoffen die in de ruimte aanwezig blijven. Er zijn echter nog andere gevolgen: tocht ten gevolge van openstaande ramen, condensatie op ramen en spiegels, schimmels, vochtschade,… Maar niet enkel het comfort is een reden tot ventileren. Een vervuilde binnenlucht is ook slecht voor de gezondheid. Vervuilde lucht kan de oorzaak zijn van lichte irritaties tot dodelijke CO-vergiftiging. Ook het gebouw kan hinder ondervinden als een te veel aan vocht niet wordt afgevoerd. Om de ventilatie niet te overdimensioneren, is het nodig om eerst te onderzoeken wat de vervuiling van de lucht veroorzaakt en welke oorzaken kunnen geminimaliseerd worden. In het algemeen, en zeker in schoolgebouwen, is de grootste vervuiler van de lucht de mens zelf. Wanneer een groep leerlingen aanwezig is in een lokaal, produceren ze samen een grote hoeveelheid CO2. Het is echter noodzakelijk voor de schoolprestaties van de leerlingen dat dit gehalte zo laag mogelijk gehouden wordt. Het CO2-gehalte heeft pas negatieve effecten voor de gezondheid vanaf concentraties die groter zijn dan 5000 ppm. Maar het is niet enkel het CO2-gehalte dat zorgt voor een slecht binnenmilieu, ook andere door de mens geproduceerde stoffen zoals geurstoffen en allergene stofdeeltjes kunnen aanleiding geven tot gezondheidseffecten. Deze stoffen kennen een toename die parallel is aan het CO2-gehalte. Onderzoek heeft aangetoond dat hierdoor bij een CO2concentratie van 1200 ppm reeds klachten optreden. Toch mogen we niet enkel de mens als enige vervuiler beschouwen. De buitenomgeving, biologische factoren en materialen binnen het gebouw hebben ook hun aandeel in de vervuiling. Al deze oorzaken zijn moeilijk of zelfs onmogelijk uit te schakelen door efficiënte oplossingen. Het is dus belangrijk dat een goede ventilatiestrategie zorgt voor een gezonde leef- en werkomgeving.

11

2.2 Wat is ventilatie? 2.2.1 Ventilatiesystemen Ventilatie kan op verschillende manieren gerealiseerd worden. Zowel mechanische als natuurlijke systemen zorgen voor de toevoer van buitenlucht. De voor- en nadelen van elk systeem zullen in de praktijk telkens moeten overwogen worden om het optimale ventilatiesysteem te bepalen. Een belangrijk aspect bij de keuze van een ventilatiesysteem is de invloed die deze heeft op het E-peil. Systeem A: natuurlijke ventilatie Bij natuurlijke ventilatie wordt geen gebruik gemaakt van ventilatoren, wat uiteraard een grote besparing is op de kostprijs en geen energie verbruikt. Anderzijds heeft dit systeem echter ook duidelijke nadelen. De luchtstroom wordt veroorzaakt door drukverschillen in de verschillende ruimten. Men is dus afhankelijk van het klimaat om een goede ventilatie te bekomen. De natuur kan wel een handje geholpen worden door regelbare toeen afvoeropeningen te voorzien.

• •

Natuurlijke toevoer in de droge ruimtes Natuurlijke afvoer in de natte ruimtes

Figuur 1: Natuurlijke ventilatie Systeem B: mechanische toevoerventilatie Bij de mechanische toevoerventilatie wordt verse buitenlucht de ruimte binnengestuurd via een ventilator. De afvoer verloopt analoog als bij natuurlijke ventilatie, via regelbare afvoeropeningen. Ten gevolge van de mechanische toevoer wordt het gebouw in overdruk geplaatst, wat in ons klimaat minder aangenaam is.

• •

Mechanische toevoer in de droge ruimtes Natuurlijke afvoer in de natte ruimtes

Figuur 2: Mechanische toevoerventilatie Systeem C: mechanische afvoerventilatie Analoog aan de mechanische toevoerventilatie kan men ook werken met mechanische afvoerventilatie. Hierbij wordt de afvoer gerealiseerd door middel van een ventilator en gebeurt de toevoer via regelbare toevoeropeningen. Het gebouw wordt nu in onderdruk geplaatst.

12

• •

Natuurlijke toevoer in de droge ruimtes Mechanische afvoer in de natte ruimtes

Figuur 3: Mechanische afvoerventilatie Systeem D: mechanische toeen afvoerventilatie Zowel de toevoer van verse buitenlucht als de afvoer van de vervuilde lucht worden geregeld met behulp van ventilatoren. Dit zorgt uiteraard voor een hogere kostprijs en een hoger energieverbruik, maar ook voor de mogelijkheid tot een meer precieze regeling van de luchtdebieten. Dit systeem wordt vaak balansventilatie genoemd omdat we er kunnen voor zorgen dat de toeen afvoerdebieten even groot zijn zodat geen drukverschillen ontstaan.

• •

Mechanische toevoer in de droge ruimtes Mechanische afvoer in de natte ruimtes

Figuur 4: Mechanische toeen afvoerventilatie Hybride ventilatie Bij hybride ventilatiesystemen wordt de ventilatie hoofdzakelijk gerealiseerd door natuurlijke ventilatie. Deze kan op gewenste tijdstippen aangevuld worden met mechanische ventilatie. De kostprijs ligt hoger dan bij natuurlijke ventilatie omdat ventilatoren moeten aangekocht worden, maar de energiekost is lager dan bij mechanische systemen aangezien men zelf kan bepalen wanneer energie moet verbruikt worden voor extra ventilatie.

2.2.2 Ventilatie en energie Een ventilatiesysteem zorgt voor een hoger energieverbruik. Het is dus logisch dat dit een invloed heeft op het E-peil. Verschillende oorzaken zorgen voor een stijging van de E-waarde: extra verwarming door in- en exfiltratie van de lucht, verwarming om de instromende lucht op te warmen of koeling om deze af te koelen en energie om de ventilatoren aan te drijven. Om het E-peil zo laag mogelijk te houden moet een goede ventilatiestrategie ontwikkeld worden. Ook overdimensionering van het systeem moet vermeden worden. Elke toename van ventilatie zorgt uiteraard voor een beter binnenklimaat, toch is het niet aangeraden om te hoge debieten in de lokalen te sturen. Hoe hoger het ventilatiedebiet, hoe kleiner de toename van de luchtkwaliteit per toenemend debiet. Er moet dus enerzijds aanvaard worden dat een beperkte vervuiling van de lucht aanwezig zal blijven en anderzijds getracht worden om voldoende maar niet meer dan nodig te moeten ventileren. Dit laatste kan bereikt worden door het gebouw voldoende luchtdicht te bouwen, een rookverbod op te leggen, een goed regelsysteem te ontwerpen.

13

Een andere oplossing om het E-peil te verlagen is door warmterecuperatie toe te passen. Dit wordt besproken in volgende paragraaf.

2.2.3 Warmterecuperatie Ventilatiesysteem D kan uitgerust worden met een warmteterugwinapparaat. Met behulp van een warmtewisselaar wordt de warmte van de afgevoerde lucht overgedragen naar de toegevoerde lucht. Hierdoor daalt de energie die nodig is om de toegevoerde lucht op te warmen tot de gewenste temperatuur. Om een zo hoog mogelijk rendement te bekomen is het belangrijk dat de luchtstromen in balans zijn (hiervoor moet systeem D een balanssysteem zijn). Indien dit gerealiseerd wordt, kan het rendement oplopen van 50 tot 85 %. Een warmtewisselaar kan in de zomer zorgen voor te hoge temperaturen. Dit wordt opgelost door een zomerbypass waardoor de ventilatielucht in de zomer niet langs de warmtewisselaar passeert. Dit heeft ook als voordeel dat het E-peil daalt. Zowel systeem C als D kunnen uitgerust worden met een warmtepompboiler. Met dit toestel wordt de warmte uit de afgevoerde lucht aangewend om sanitair water te verwarmen. Dit impliceert echter wel dat de ventilatie steeds in werking is en dat de ventilatieregeling niet enkel rekening moet houden met de ventilatiebehoefte, maar ook met de nodige verwarming van het water. Het voordeel is ook hierbij uiteraard een daling van de energievraag.

2.3 Normen, wetten, eisen & voorschriften Ventilatie zorgt voor een beter comfort, een beter binnenklimaat dus. Het binnenklimaat wordt beschreven binnen de EPB-reglementering. Sinds 1 januari 2006 wordt ook de ventilatie als deel van het binnenklimaat gereglementeerd binnen EPB. De eisen in verband met ventilatie in nietresidentiële gebouwen worden beschreven in bijlage VI van het energieprestatiebesluit en de Europese norm NBN EN 13779. De bijlage formuleert de minimale eisen, maar mag niet gebruikt worden voor de dimensionering. De norm is meer prestatiegericht en zet de eisen om naar methodes voor een goede dimensionering. Normen in verband met ventilatie zijn zeer recent. Aangezien dit onderwerp momenteel zeer actueel is, wordt volop onderzoek verricht op dit gebied en zijn nieuwe normen in ontwikkeling. We zullen ons enkel baseren op reeds goedgekeurde normen en niet op normen die nog in voorbereiding zijn.

2.3.1 Binnenluchtkwaliteit In de norm NBN EN 13779 worden een aantal klassen gedefinieerd in verband met de luchtkwaliteit en de ventilatie. Opdat zinvolle eisen en richtlijnen zouden kunnen opgesteld worden, is het noodzakelijk dat eerst de luchtkwaliteit wordt gedefinieerd in klassen. Tabel 7 toont deze indeling.

14

Klasse IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4

Beschrijving Hoge luchtkwaliteit Middelmatige luchtkwaliteit Aanvaardbare luchtkwaliteit Lage luchtkwaliteit Tabel 7: Binnenluchtklassen

De verdeling van de luchtkwaliteit in deze vier klassen is vaag en voor interpretatie vatbaar. Eenzelfde luchtkwaliteit kan door verschillende personen of op verschillende locaties in een andere klasse ingedeeld worden. Om toch een duidelijke grens te trekken tussen de klassen wordt een opdeling gemaakt van de luchtkwaliteit op basis van de verontreiniging door de mens zelf. De productie van CO2 is dan ook een goede maatstaf om de luchtkwaliteit objectief te beoordelen. Klasse ∆CO2 [ppm] IDA 1 < 400 ppm IDA 2 Tussen 400 en 600 ppm IDA 3 Tussen 600 en 1000 ppm IDA 4 > 1000 ppm Tabel 8: Luchtkwaliteitsklassen volgens ∆CO2 Bij deze classificatie is enkel rekening gehouden met het CO2-gehalte, dat voornamelijk geproduceerd wordt door de mens zelf. De norm prEN 15251 geeft een indeling van de luchtkwaliteit in drie categorieën: • Categorie A met een groot aantal tevreden bezetters: ∆CO2 < 350 ppm • Categorie B met een gemiddeld aantal tevreden bezetters: ∆CO2 < 500 ppm • Categorie C met een matig aantal tevreden bezetters: ∆CO2 < 800 ppm

2.3.2 Luchtdebieten Met elk van deze klassen stemmen luchtdebieten overeen waarop het ventilatiesysteem moet gedimensioneerd worden. Deze debieten zijn gebaseerd op de gemiddelde CO2-productie van een gebruiker van het gebouw. Klasse

IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4

Ventilatiedebiet met buitenlucht in ruimten bestemd voor menselijke bezetting [m³/uur per persoon] Niet-rokerszone Rokerszone > 54 > 108 36 - 54 72 - 108 22 – 36 43 – 72 < 22 < 43

Ventilatiedebiet met buitenlucht in ruimten niet bestemd voor menselijke bezetting (niet-rokerszone) [m³/h.m²] Niet van toepassing > 2,5 1,3 – 2,5 < 1,3

Tabel 9: Ventilatiedebieten Vanaf 1 september 2008 geldt in alle scholen een totaal rookverbod voor leerlingen, personeel en ouders. Dit geldt niet enkel in de binnenruimten, maar ook op de buitenruimten zoals parkings en speelpleinen van de school.

15

Behalve leslokalen, bevinden zich in scholen ook ruimten die niet bestemd zijn voor menselijke bezetting, zoals gangen, trappen, kopieerruimten, archieven en technische lokalen. Het ventilatiedebiet voor deze lokalen is ook vermeld in tabel 9. Om een gezond klimaat te bekomen in de klaslokalen, is een goede luchtkwaliteit uiteraard noodzakelijk. Toch kan niet geëist worden dat in alle lokalen de klasse IDA 1 bereikt wordt. Bijlage VI stelt dat minstens de klasse IDA 3 moet gerealiseerd worden. Dit houdt in dat het ventilatiesysteem moet gedimensioneerd worden met een minimum debiet van 22 m³/h.persoon. Om het totale minimumdebiet (uitgedrukt in m³/h) te kennen, moet de bezetting van de ruimte gekend zijn. Dit kan vastgelegd worden door de bouwheer. Indien de bouwheer niet weet hoeveel personen maximaal zullen aanwezig zijn in de ruimte, kan gebruik gemaakt worden van tabel 1 van bijlage VI (of tabel 11 van NBN EN 13779). Indien de bouwheer wel opgeeft hoeveel personen zich maximaal in de ruimte zullen bevinden, moet het maximum van enerzijds deze waarde en anderzijds de berekening volgens tabel 1 van bijlage VI gebruikt worden. In tabel 10 wordt de vloeroppervlakte per persoon getoond voor schoolgebouwen. Functie van de ruimte

Vloeroppervlakte per persoon [m²/persoon]

Onderwijsinstellingen Leslokalen 4 Polyvalente zaal 1 Tabel 10: Theoretisch vloeroppervlakte per persoon in scholen In scholen treffen we vooral leslokalen aan, toch is dit niet de enige ruimte waar we rekening moeten mee houden. Ook de toiletten moeten voldoende geventileerd worden. Hiervoor schrijft de norm NBN EN 13779 de volgende richtlijnen voor: • Indien het aantal WC’s (urinoirs inbegrepen) gekend is: 25 m³/h per WC • Indien het aantal WC’s niet gekend is: 15 m³/h per m² Met deze regels wordt een ontwerpdebiet berekend. Dit debiet is het minimum dat moet kunnen gerealiseerd worden. Een hoger debiet is steeds toegestaan. Voor niet-residentiële gebouwen wordt immers geen maximumdebiet opgelegd. Bij de berekening van het ontwerpdebiet moet ook rekening gehouden worden met de lesgevers. Volgens het ARAB moet het gerealiseerde debiet minimaal gelijk zijn aan 30 m3/h per werknemer. Indien dit hoger ligt dan het minimumdebiet zal deze eis bepalend zijn. Deze regel is enkel van toepassing op de werknemers en werkgevers, niet op de bezoekers van het gebouw, dus ook niet op de leerlingen. In leslokalen zal deze eis nooit bepalend zijn aangezien per leerling reeds 22 m3/h verse lucht moet gerealiseerd worden.

2.3.3 Afvoerlucht Om een zo goed mogelijke luchtkwaliteit te bekomen in lokalen die bestemd zijn voor menselijke bezetting, moet het minimum ontwerpdebiet gerealiseerd worden met buitenlucht. In ruimten die

16

niet bestemd zijn voor menselijke bezetting is dit niet noodzakelijk, hiervoor mag zowel lucht van de kwaliteit ETA 1 als ETA 2 gebruikt worden. Klasse ETA 1 ETA 2

ETA 3 ETA 4

Beschrijving Lage vervuilingsgreed Matige vervuilingsgraad

Herbruik van afvoerlucht Mag herbruikt en doorgesluisd worden Mag niet herbruikt worden, maar mag worden doorgesluisd naar toiletten, garages en andere gelijkaardige plaatsen Hoge vervuilingsgraad Mag niet herbruikt en doorgesluisd worden Zeer hoge vervuilingsgraad Mag niet herbruikt en doorgesluisd worden Tabel 11: Verdeling in klassen van de afvoerlucht

Lucht die afkomstig is uit klaslokalen behoort tot de klasse ETA 1 of ETA 2 en mag doorgesluisd worden naar de gang en toiletten.

2.3.4 Regeling van de luchtkwaliteit Het is niet gewenst dat een ventilatiesysteem permanent verse lucht aanbrengt. In scholen is er ’s nachts en in het weekend niemand aanwezig. Op deze momenten hoeft dan ook niet geventileerd te worden. Ook wanneer tijdens de lessen de luchtkwaliteit voldoende is, hoeft geen extra buitenlucht aangebracht te worden. Om een goede regeling te verkrijgen kunnen zes verschillende controlesystemen en controlealgoritmen gebruikt worden. Klasse IDA-C1 IDA-C2 IDA-C3 IDA-C4 IDA-C5 IDA-C6

Beschrijving Geen regeling: continue werking Manuele schakelaar Klokregeling Aanwezigheidsdetectie Regeling naargelang de bezetting (i.f.v. aantal aanwezigen) Directe regeling (Pollutiesensors) Tabel 12: Regeling van de luchtkwaliteit

Bijlage VI verbiedt het gebruik van de systemen IDA-C1 en IDA-C2.

2.3.5 Drukvoorwaarden De drukvoorwaarde (PC) wordt veroorzaakt door een onevenwicht tussen de ontwerptoevoerdebieten (qv,supply) en de ontwerpafvoerdebieten (qv,extract). Deze drukvoorwaarde wordt berekend met de formule:

is het lekdebiet bij 50 Pa van het gebouw. Een ventilatiesysteem moet niet perfect uitgebalanceerd zijn. Volgens bijlage VI mag de drukvoorwaarde niet kleiner zijn dan -5 Pa (onderdruk) of groter zijn dan 10 Pa (overdruk). Op deze manier wordt een te grote onbalans tussen toeen afvoer vermeden.

17

2.3.6 Energieverbruik van de ventilatoren De Europese norm (NBN EN 13779) verdeelt de ventilatoren onder in vijf klassen naargelang hun vermogen. Klasse Soortelijk vermogen SFP 1 Lager dan 500 W/(m³/s) SFP 2 Tussen 500 en 750 W/(m³/s) SFP 3 Tussen 750 en 1250 W/(m³/s) SFP 4 Tussen 1250 en 2000 W/(m³/s) SFP 5 Hoger dan 2000 W/(m³/s) Tabel 13: Klassen volgens het specifiek vermogen van ventilatoren De ventilatoren die gebruikt mogen worden in niet-residentiële gebouwen moeten tot de categorieën SFP 1, SFP 2 of SFP 3 behoren. De overige twee categorieën zijn niet toegestaan omdat ze niet zuinig genoeg zijn.

2.3.7 Buitenlucht De buitenlucht bevat meerdere vervuilde stoffen. Het gehalte aan verontreinigde stoffen is afhankelijk van de buitenomgeving. Een drukke stad wordt meer vervuild dan het rustige platteland. Het is nutteloos om te ventileren met buitenlucht wanneer deze een slechtere kwaliteit heeft dan de binnenlucht. Indien de lucht niet behandeld wordt voor deze de ruimte binnenkomt, dan is een goede kwaliteit gewenst. Indien echter de buitenluchtkwaliteit niet aan de wensen van de gebruikers voldoet, kan gebruik gemaakt worden van een filter aan de toevoeropening van de ventilatieinstallatie. In bijlage A.3 van de norm NBN EN 13779 worden aanbevelingen hierover gegeven.

2.3.8 Toevoerlucht Er werd reeds vermeld dat het minimum ontwerpdebiet moet geleverd worden met buitenlucht voor ruimten die bestemd zijn voor menselijke bezetting. Het toevoerdebiet mag echter hoger zijn dan deze minimumwaarden. De extra lucht die hiervoor gebruikt wordt, mag afkomstig zijn uit andere lokalen (indien ze behoort tot de categorieën ETA 1 of ETA 2). Door het toevoegen van de herbruikte lucht aan de buitenlucht daalt de kwaliteit van de toevoerlucht. Deze wordt dan ook onderverdeeld in twee klassen. De klasse SUP 1 bevat enkel buitenlucht. De klasse SUP 2 bevat buitenlucht en herbruikte lucht.

2.3.9 Doorstroomlucht In de Europese norm wordt geen aparte classificatie opgesteld voor doorstroomlucht omdat deze ook kan beschouwd worden als afvoerlucht op het niveau van een ruimte. Aangezien er reeds een classificatie is opgesteld voor afvoerlucht (paragraaf 2.3.3) is het niet nodig om ook voor doorstroomlucht een aparte indeling te maken.

18

2.3.10 Afgevoerde lucht Het verschil tussen de afvoerlucht en de afgevoerde lucht is een eventuele behandeling van de laatstgenoemde. De afgevoerde lucht kan dan ook, naar analogie met de afvoerlucht, verdeeld worden in vier klassen. Klasse EHA 1 EHA 2 EHA 3 EHA 4

Beschrijving Lage vervuilingsgraad (≈ ETA 1) Matige vervuilingsgraad (≈ ETA 2) Hoge vervuilingsgraad (≈ ETA 3) Zeer hoge vervuilingsgraad (≈ ETA 4) Tabel 14: Klassen van de afgevoerde lucht

2.3.11 Dimensionering en regelbaarheid van de luchtopeningen De toevoeropeningen (afvoeropeningen) van een natuurlijk ventilatiesysteem en de toevoeropeningen (afvoeropeningen) van een mechanisch afvoerventilatiesysteem (toevoerventilatiesysteem) worden gedimensioneerd voor een maximaal drukverschil van 2 Pa. De toevoeropeningen (afvoeropeningen) in een ruimte die voorzien is van een mechanische afvoer (toevoer), mogen gedimensioneerd worden voor een maximaal drukverschil van 10 Pa. De toevoeren afvoeropeningen van een natuurlijk of mechanische ventilatiesysteem moeten manueel of automatisch regelbaar zijn. Ze moeten in voldoende tussenstanden kunnen worden afgesteld tussen de standen gesloten en volledig open. Die afstelling kan hetzij continu gebeuren, hetzij via ten minste drie tussenstanden tussen de standen gesloten en volledig open. De doorstroomopeningen worden gedimensioneerd voor een maximaal drukverschil van 10 Pa indien minstens één van de twee ruimten die ze bedienen voorzien is van een mechanisch ventilatiesysteem. In alle andere gevallen wordt dit maximum herleid tot 2 Pa. Doorstroomopeningen moeten vast (niet regelbaar) zijn. Comforteis: de onderzijde van de regelbare toevoeropeningen moet geplaatst worden op een hoogte van minstens 1,80 meter boven het niveau van de afgewerkte vloer. De afvoeropeningen voor natuurlijke ventilatie moeten verbonden zijn met een afvoerkanaal dat uitmondt boven het dak. Deze afvoerkanalen moeten een verticaal tracé hebben. Afwijkingen van maximaal 30° ten opzichte van de verticale worden toegelaten.

2.4 Luchtdichtheid 2.4.1 Luchtdichtheid van het ventilatiesysteem Een goede uitvoering met zo weinig mogelijk, liefst geen, lekdebieten ten gevolge van ondichtheden in de kanalen, zorgt voor een lagere energiekost. Indien veel lucht ontsnapt voor deze het lokaal

19

binnenkomt, zal de ventilator een hoger debiet moeten realiseren om een voldoende binnenluchtkwaliteit te verkrijgen. Een perfecte uitvoering komt zelden voor. Het komt erop aan om de lekdebieten zo veel mogelijk te beperken. NBN EN 13779 geeft als aanbeveling dat 6 % van het totale debiet mag in- of exfiltreren langsheen de kanalen.

2.4.2 Luchtdichtheid van het gebouw Om de warmteverliezen minimaal te houden, is een goede luchtdichtheid van het gebouw belangrijk. Niet enkel spleten en kieren vormen een hoog risico op luchtlekken, maar ook onderdelen zoals lichte constructies, voegen en perforaties van luchtdichte bouwdelen zorgen voor een weinig luchtdicht gebouw. De luchtdichtheid wordt vaak weergegeven met n50. Deze waarde geeft aan hoeveel keer per uur het volledige luchtvolume van het gebouw ververst wordt met buitenlucht bij een overdruk van 50 Pa. In de EPB-regelgeving worden geen eisen opgelegd aan de luchtdichtheid van het gebouw. Enkel in de literatuur en normen zijn hiervoor aanbevelingen opgesteld. Hieronder overlopen we kort de verschillende aanbevelingen. De norm NBN EN 13779 beveelt voor ventilatiesysteem D een luchtdichtheid van 2/h voor gebouwen tot 3 niveaus en 1/h voor hogere gebouwen aan. Onderstaande grafiek geeft de gemiddelde luchtdichtheid per type woning weer volgens een studie SENVIVV (1998). Tevens worden de aanbevolen waarden er op aangeduid.

Gemiddelde luchtdichtheid per type woning 10

9,5

9

8,3

8

Aanbevolen maximum luchtdichtheid bij mechanische ventilatie zonder warmterecuperatie

n50 [1/h]

7 6 5

5,3 4,1

4 3 Aanbevolen maximum luchtdichtheid bij mechanische ventilatie met warmterecuperatie

2 1 0 Appartement

Gesloten bebouwing

Half-open bebouwing

Open bebouwing

Figuur 5: Luchtdichtheid in woningen volgens studie SENVIVV (1998)

20

In een Duitse norm worden de volgende waarden aanbevolen: • Voor woningen zonder ventilatiesysteem (vensterverluchting): n50 ≤ 3/h • Voor woningen met ventilatiesysteem: n50 ≤ 1,5/h • Voor woningen met een ventilatiesysteem D met warmterecuperatie is het zinvol om betere resultaten te behalen: o wegens energetische redenen: n50 ≤ 1/h o Volgens de maatstaf van het passiefhuis instituut Darmstadt, Dr Wolfgang Feist geldt: n50 ≤ 0,6/h De goede werking van het ventilatiesysteem steunt ook op een luchtdicht gebouw. Tochtproblemen kunnen vermeden worden indien het gebouw voldoende luchtdicht is. Ten slotte ondervindt ook de isolatie een nadelige invloed als het gebouw niet luchtdicht is. Indringing van vocht vermindert de kwaliteit van het isolatiemateriaal. Een luchtdicht gebouw vermijdt dus heel wat nadelen. De luchtdichtheid van een gebouw wordt gemeten met de blowerdoortest. De meetmethode wordt beschreven in de norm NBN EN 13829. Tijdens deze test wordt een lokaal in overof onderdruk geplaatst. Met behulp van een ventilator wordt bij verschillende drukken het luchtdebiet dat nodig is om het drukverschil te behouden gemeten. Aan de hand van de metingen wordt het lekdebiet bij een druk van 50 Pa bepaald, dit is de 50-waarde [m³/h]. Wanneer de 50-waarde gedeeld wordt door het verlieslatend oppervlak, bekomt men de v50-waarde [m3/h.m²]. Dit is de oppervlakteluchtdichtheid. Indien de luchtdichtheid van een gebouw niet gekend is, wordt als defaultwaarde 12 m3/h.m² gebruikt.

2.5 Comfort Ventilatie zorgt voor een goed binnencomfort zodat een aangename leef- en werkomgeving verzekerd is. Dit comfort bestaat uit 4 aspecten die bijdragen tot een optimale werkomgeving: • Thermisch comfort • Binnenluchtkwaliteit • Visueel comfort • Akoestisch comfort

2.5.1 Thermisch comfort Het thermisch comfort kan onderverdeeld worden in het algemeen en het lokaal thermisch comfort. De luchttemperatuur, de gemiddelde straling, de luchtvochtigheid, de luchtsnelheid, de menselijke activiteiten en de thermische isolatie van de kleding bepalen het algemeen comfort. Tocht en hinder ten gevolge van koude vloeren bepalen het lokaal comfort. Al deze aspecten worden niet enkel beïnvloed door de ventilatie-installatie maar ook door andere installaties in het gebouw. Toch kan een goed ontwerp van de ventilatie een grote invloed hebben. De temperatuur kan uiteraard optimaal gehouden worden door de lucht die binnenstroomt op te warmen of af te koelen. Hierbij moet echter ook getracht worden om het energieverbruik te

21

minimaliseren. Deze twee elkaar tegensprekende eisen kunnen toch verenigd worden mits gebruik van een uitgekiend ontwerp. In schoolgebouwen zal vooral opwarming van de lucht noodzakelijk zijn aangezien tijdens de warmste periode van het jaar geen personen aanwezig zijn. Een goed thermisch comfort betekent dat een mens zich behaaglijk voelt. Er ontstaat een evenwicht tussen de eigen warmteproductie om het lichaam op de juiste temperatuur te houden en de warmte-uitwisseling met de omgeving. Deze balans verschilt bij elk persoon. Het is dan ook niet mogelijk om iedereen hetzelfde thermisch comfort te geven. Daarom wordt in de Europese norm prEN 15251 comfortabele binnentemperaturen aangeraden, afhankelijk van de gewenste aanvaardingscategorie. Deze categorieën zijn: • Categorie A: PPD < 6 % • Categorie B: PPD < 10 % • Categorie C: PPD < 15 % De aangeraden comforttemperatuur voor verwarmde en gekoelde lokalen wordt gegeven in tabel 15. Categorie Verwarmd lokaal Gekoeld lokaal A 21,0 °C 25,0 °C B 20,0 °C 26,0 °C C 19,0 °C 27,0 °C Tabel 15: Comforttemperatuur voor verwarmde en gekoelde lokalen In auditoria hebben de comforttemperaturen dezelfde waarden, behalve voor categorie A wanneer het lokaal gekoeld wordt. Dan is een optimale temperatuur van 25,5 °C na te streven. Voor lokalen zonder mechanische koeling heeft de norm een grafiek opgesteld die intervallen van de gewenste binnentemperatuur geeft in functie van de buitentemperatuur en het aanvaardingspercentage. Op figuur 6 geeft de X-as de gemiddelde buitentemperatuur T0 aan en de Y-as de gewenste binnentemperatuur Ti.

Figuur 6: Gewenste binnentemperatuur

22

Een lokaal constant op een bepaalde temperatuur houden, bijvoorbeeld de aangeraden temperatuur bij mechanisch gekoelde of verwarmde lokalen, is niet eenvoudig. Ook in verband met de berekening van het energieverbruik wordt niet één bepaalde temperatuur maar een temperatuursinterval beschouwd. Tabel 16 geeft deze intervallen voor klaslokalen. Categorie Verwarmd lokaal Gekoeld lokaal A 21,0 – 23,0 °C 23,5 – 25,5 °C B 20,0 – 24 °C 23,0 – 26,0 °C C 19,0 – 25 °C 22,0 – 27,0 °C Tabel 16: Comforttemperaturen in klaslokalen Het ARAB stelt niet alleen eisen omtrent de luchtverversing, maar ook omtrent de relatieve luchtvochtigheid. Deze moet om een goede werkomgeving te creëren gelegen zijn tussen 40 en 70 %. Ook de Europese norm prEN 15251 geeft aanbevelingen voor de luchtvochtigheid in geval van bevochtiging en droging van lokalen waar de vochtigheidscriteria bepaald worden door menselijke bezetting. Categorie A B C

Relatieve vochtigheid Relatieve vochtigheid voor droging voor bevochtiging 50 % 40 % 60 % 30 % 70 % 20 % Tabel 17: Aanbevolen luchtvochtigheid in klaslokalen

Een te hoge luchtsnelheid veroorzaakt een tochtgevoel. Dit gaat echter ook gepaard met de luchttemperatuur. Indien de temperatuur hoger is, wordt de windverplaatsing minder snel aangevoeld als storend. De Europese norm geeft aanbevelingen voor de luchtsnelheid waarmee rekening moet gehouden worden bij een bepaalde temperatuur en maakt een onderverdeling van de luchtsnelheid in drie categorieën. De luchtsnelheid mag ongeveer 0,25 m/s bedragen in gekoelde lokalen en 0,21 m/s in verwarmde lokalen.

2.5.2 Binnenluchtkwaliteit Een goede binnenlucht realiseren is het hoofddoel van ventilatie. De eisen hiervoor zijn reeds in paragraaf 2.3 besproken.

2.5.3 Visueel comfort De ventilatie oefent slechts een kleine invloed uit op het visueel comfort. Enkel de esthetische aspecten zijn hierbij van belang. De zichtbaarheid van kanalen, doorstroomopeningen, … zijn meestal niet gewenst. De lichtsterkte is wel sterk bepalend voor het visueel comfort. Onderzoeken hebben aangetoond dat in kantoorgebouwen een lichtsterkte van 200 tot 800 lux optimaal is. Aangezien in scholen

23

gelijkaardige activiteiten plaatsvinden als in kantoren, kan verondersteld worden dat ook in schoolgebouwen best gestreefd wordt naar een lichtsterkte van 200 tot 800 lux. In de norm prEN 15251 wordt echter de aanbeveling gedaan om in klaslokalen, bestemd voor jongerenonderwijs, een lichtsterkte van 300 lux te handhaven. In lokalen bestemd voor volwassenenonderwijs wordt best de lichtsterkte verhoogd tot 500 lux.

2.5.4 Akoestisch comfort De ventilatie zorgt niet voor een beter comfort op akoestisch vlak, maar kan deze wel in het gedrang brengen. Dit moet zoveel mogelijk vermeden worden. In leslokalen is concentratie heel belangrijk. Lawaaihinder kan de concentratie sterk doen dalen. Het systeem moet zodanig ontworpen worden dat enerzijds lawaai van buiten niet naar binnen wordt overgedragen via de openingen en anderzijds de installatie zelf geen lawaaihinder veroorzaakt, zowel binnen als buiten. Het akoestisch comfort hangt af van verschillende factoren: het geluidsniveau, de frequentiesamenstelling en de fluctuaties in functie van de tijd. Wat akoestisch comfort betreft zijn geen eisen geformuleerd. Wel zijn in de norm prEN 15251 aanbevelingen opgesteld om aan de code van goede praktijk te voldoen. De waarden in deze tabel hebben zowel betrekking op het geluid in het gebouw zelf als het lawaai dat van buiten komt. Indien de bezetters van een gebouw zelf het geluidsniveau kunnen regelen, mogen de waarden uit tabel 18 overschreden worden indien men hier geen hinder van ondervindt, maar de verhoging van het lawaai blijft het best beperkt tot 5 à 10 dB(A). Categorie Geluidsniveau [dB(A)] A 30 B 35 C 40 Tabel 18: Akoestisch comfort

24

3. Energieprestatie van Schoolgebouwen Energieprestatie is een globale maat voor de energiezuinigheid van gebouwen. Het beschouwt de verschillende aspecten die het energieverbruik beïnvloeden en die tijdens het ontwerp en de constructie van het gebouw bepaald worden. Deze aspecten zijn dus het gebouw (isolatie, compactheid, …) en zijn vaste installaties zoals het verwarmingssysteem, het ventilatiesysteem, de verlichting, ... Het verbruik van losse elektrische toestellen wordt niet in rekening gebracht. Door het bestuderen van het huidige energieverbruik in schoolgebouwen kunnen we zien waar moet ingegrepen worden en hieruit betere ontwerptechnieken bepalen.

3.1 De huidige situatie verbeteren Wegens de energieproblematiek is het steeds nuttiger om energiezuinig te bouwen. De fundamentele problemen van de energieproblematiek zijn de eindigheid van de conventionele energiebronnen, het milieu en de economie. De laatste jaren zijn de energieprijzen sterk gestegen waardoor het economisch interessant is geworden om energiezuinig te bouwen. Ook wegens de huidige broeikasproblematiek en de stijgende luchtverontreiniging is het aangeraden om bouwtechnieken toe te passen die zorgen voor minder vervuiling van het milieu. Wegens deze problematiek zijn er op nationaal en Europees vlak verschillende wetten en normen opgesteld die bepaalde eisen opleggen aan de energieprestatie van nieuwbouw. Het hoge energieverbruik in scholen heeft grote gevolgen voor het milieu. Een te hoog verbruik betekent immers een onnodig hoge bijdrage aan het broeikaseffect. Ook om deze reden is het dus interessant om het energieverbruik zo laag mogelijk te houden door het toepassen van moderne bouwtechnieken en materialen. Natuurlijk moeten we hierbij opletten dat er geen verlies is aan comfort, maar met de huidige technieken is dit zeker mogelijk. Uit Nederlandse voorbeeldprojecten is gebleken dat de CO2-emissie van een school met 30 tot zelfs 50 % verminderd kan worden dankzij een doelgerichte renovatie. Het energieverbruik in gebouwen beslaat 30 à 40 % van het totaal verbruik in België. Aangezien scholen een groot aandeel van het totale energieverbruik voor hun rekening nemen, zijn ze een belangrijke schakel in de poging tot het behalen van de eisen van het Kyotoprotocol. Met de ondertekening van het Kyotoprotocol engageerde de Belgische Overheid zich om de CO2-uitstoot met 7,5 % te verminderen ten opzichte van 1990. Begin maart 2007 maakten de Europese regeringsleiders bovendien de bindende afspraak om de uitstoot van het broeikasgas en het primair energieverbruik in 2020 te reduceren met 20 % ten opzichte van 1990. De Europese Unie streeft zelfs naar een reductie van 30 %, op voorwaarde dat andere geïndustrialiseerde landen buiten de EU

25

hetzelfde doen. Om deze internationale, Belgische en dus ook Vlaamse doelstellingen te kunnen realiseren, zijn belangrijke bijkomende maatregelen nodig. Het hoge energieverbruik in scholen heeft niet alleen ecologische, maar ook economische gevolgen. Diverse specialisten voorspellen dat de energiekosten jaarlijks met meer dan 10 % zullen stijgen. Bovendien zal ook het gebruik van onder andere meer computers en moderne apparatuur zorgen voor een stijging van het energieverbruik. De energiekosten kunnen echter beperkt worden via verschillende energiebesparende maatregelen, zodat meer geld vrijkomt voor andere initiatieven. Op figuur 7 wordt worden de verschillende energieverbruiken in bestaande scholen weergegeven. Hierbij kunnen we besluiten dat verwarming de grootste energieverbruiker is in een school, gevolgd door de verlichting. Het zal dus meest interessant zijn om besparingsmaatregelen door te voeren om het verbruik van de verwarming in bestaande scholen te verminderen. Bij de bouw van nieuwe scholen zal vooral aandacht moeten besteed worden aan de verwarming en verlichting van de school.

Figuur 7: Energieverbruik in scholen

3.2 Het comfort in schoolgebouwen Comfort in een klaslokaal is heel belangrijk. Er zijn twee parameters die voldoende aandacht moeten krijgen op dit gebied: een comfortabele temperatuur en een goede luchtkwaliteit. Wegens de hoge bezetting van een klaslokaal zal ventilatie nodig zijn om de luchtkwaliteit op een aanvaardbaar niveau te houden. Een slechte luchtkwaliteit kan grote gevolgen hebben zoals concentratiestoornissen, vermoeidheid, hoofdpijn, geurhinder en zelfs astma. Een goede ventilatie is dus belangrijk om een goede luchtkwaliteit te behouden in een klaslokaal. Daarnaast is ook een goede aangepaste regeling van deze ventilatie noodzakelijk. Om een goed comfort te hebben in een klaslokaal moet de temperatuur binnen bepaalde grenzen liggen. We willen echter dat deze temperatuur behouden wordt met een minimaal verbruik van energie. Het is dus noodzakelijk dat het schoolgebouw voldoende geïsoleerd is volgens de huidige normen. Daarnaast is ook luchtdichtheid belangrijk. Spleten en kieren zorgen voor grote energieverliezen. Luchtdicht bouwen heeft tot gevolg dat een gecontroleerde ventilatie zal moeten voorzien worden. Tevens kan deze ventilatie ook gebruikt worden voor het opwarmen of afkoelen van het lokaal. Zo bestaan er ventilatiesystemen waarbij de warmte van de vervuilde lucht afgegeven wordt aan de verse lucht via een warmtewisselaar zodat zo weinig mogelijk energie verloren gaat.

26

Om de scholen aan te sporen om voldoende maatregelen te treffen omtrent het comfort van de leerlingen heeft de Vlaamse regering enkele decreten opgesteld. Sinds 1 januari 2006 moeten nieuw gebouwde scholen voldoen aan de EPB-regelgeving. Deze regelgeving legt eisen op aan de ventilatie, de U-waarden voor de scheidingsconstructies, het K-peil en het E-peil. Het energiepeil mag maximaal E100 bedragen en het K-peil maximaal K45. Hierbij dient wel opgemerkt te worden dat deze eis nog een eind boven de gewenste toestand gelegen is om werkelijk van een energiezuinig gebouw te kunnen spreken. Om aan deze eisen te voldoen is een grotere investering nodig. Deze meerkost kan echter snel terugverdiend worden dankzij de lagere energiefactuur tijdens de levensduur van het gebouw. Omdat deze eisen nog niet energiezuinig genoeg zijn, hebben de bevoegde ministers niet stilgezeten. De Vlaamse regering keurde op 7 december 2007 een nieuw decreet voor de Vlaamse scholen goed. Dit gebeurde op initiatief van de minister van onderwijs Vandenbroucke en Vlaams minister van energie Hilde Crevits. Het decreet heeft tot doel om de energieprestaties van scholen te verhogen. Scholen die na 31 december 2007 een bouwaanvraag indienen moeten voldoen aan de E70-norm om in aanmerking te komen voor subsidies. Dit komt bovenop de reeds geldende eisen van de energieprestatieregelgeving. In plaats van de E100-norm volgens de EPB-regelgeving moeten scholen die subsidies kunnen krijgen van AGIOn, nu voldoen aan de strengere E70-norm. Op deze manier kan nog meer energie bespaard worden en worden de gebruikskosten van de school lager. De extra investeringskosten die nodig zijn om van E100 naar E70 te gaan, worden voor 100 % gesubsidieerd. Tevens werd in dit decreet enkele technische criteria vastgelegd waaraan een passiefschool moet voldoen.

3.3 Energieprestatieregelgeving Voor de invoering van de energieprestatieregelgeving was de isolatieregelgeving van kracht. Deze is echter sinds 1 januari 2006 vervangen door het EPB-decreet. Deze nieuwe regelgeving heeft tot doel een grote energiebesparing te realiseren. Zowel bij nieuwe als bij gerenoveerde gebouwen moet de energieprestatie aanzienlijk verbeteren ten opzichte van de huidige toestand. De besparing die hierdoor kan gerealiseerd worden is zowel voor het milieu, door de kleinere CO2-uitstoot, als voor de portefeuille van de bewoners voordelig. Concreet houdt dit in dat alle bouwaanvragen die ingediend worden vanaf 1 januari 2006 een bepaald niveau van thermische isolatie, energieprestatie en gezond binnenklimaat moeten behalen. Het EPB-decreet van 22 december 2006 en het Besluit van de Vlaamse Regering van 11 maart 2005 vormen de huidige energieprestatieregelgeving. Het wordt gedefinieerd als ‘Decreet houdende eisen en handhavingsmaatregelen op het vlak van de energieprestaties en het binnenklimaat voor gebouwen en tot invoering van een energieprestatiecertificaat’. Het EPB-decreet omvat het decretale kader voor het omzetten van de eerste vier verplichtingen van de Europese richtlijn en de uitvoerings- en handhavingsmaatregelen. De keuring van centrale verwarmingsketels en airconditioningsystemen wordt omgezet en opgenomen in de leefmilieuregelgeving.

27

Het EPB-decreet is de Vlaamse versie van de Europese richtlijn ‘Energy Performance of Buildings Directive’. Dit laatste is er gekomen in het kader van het Kyotoprotocol, dat de uitstoot van broeikasgassen moet verminderen. De Europese richtlijn legt belangrijke verplichtingen op aan alle lidstaten van de Europese Unie. Sinds 4 januari 2006 heeft elke Europese lidstaat de richtlijn omgezet in een eigen nationale en regionale regelgeving. Ten eerste moet de berekeningsmethode om de energieprestatie van een gebouw te meten vastgelegd worden overeenkomend met het algemeen kader in de bijlage van de Europese richtlijn. Daarnaast moeten minimumeisen voor de energieprestatie van nieuwe gebouwen en van bestaande gebouwen die een renovatie ondergaan ingevoerd worden. Elke nieuwbouw of elk gebouw dat verkocht of verhuurd wordt, moet tevens een energiecertificering ondergaan. Hiermee wordt dan een energieprestatiecertificaat opgesteld. Tevens moet er een regelmatige keuring plaatsvinden van CV-ketels en airconditioningsystemen. Ten slotte moeten erkende of gekwalificeerde energiedeskundigen instaan voor de certificering van gebouwen en keuring van de CV-ketels en airconditioningsystemen. Het Besluit van de Vlaamse Regering van 11 maart 2005 definieert de methode waarmee de energieprestatie wordt berekend. Het bevat tevens de eisen op het vlak van de energieprestaties en binnenklimaat van gebouwen. Daarnaast worden de gebouwen of werkzaamheden waarvoor een uitzondering, afwijking of vrijstelling van één of meer eisen mogelijk is, bepaald. Ten slotte bevat het ook de effectieve invoeringsdatum van de energieprestatieregelgeving. Het besluit van de Vlaamse Regering bevat zes technische bijlagen: • Bijlage I: Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van woongebouwen • Bijlage II: Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van kantoor- en schoolgebouwen • Bijlage III: Maximaal toelaatbare U-waarden of minimaal te realiseren R-waarden • Bijlage IV: Behandeling van koudebruggen • Bijlage V: Ventilatievoorzieningen in woongebouwen • Bijlage VI: Ventilatievoorzieningen in niet-residentiële gebouwen Om een goede werking te bekomen moet volgens het EPB-decreet de Vlaamse Regering minstens om de twee jaar de energieprestatieregelgeving evalueren en indien nodig aanpassen. Hierbij baseren ze zich op verschillende studieprojecten, enquêtes, statistieken, overleg met architecten- en ingenieursverenigingen, … De energieprestatieregelgeving definieert zowel thermische isolatie-eisen als energieprestatie-eisen en eisen op het vlak van het binnenklimaat. Zo worden er grenswaarden opgelegd aan het E-peil, Kpeil, U- en R-waarden, ventilatie en oververhitting. Elk van deze afzonderlijke eisen zullen we hieronder verder bespreken.

3.3.1 E-peil Hoe lager het E-peil, hoe energiezuiniger het gebouw. Volgens de EPB-eisen mag het E-peil van een schoolgebouw maximaal E100 bedragen. Dit energieprestatiepeil is een maat voor het energie-

28

verbruik van een woning met de bijbehorende vaste installaties in standaardomstandigheden. Het hangt af van de compactheid, thermische isolatie, luchtdichtheid, ventilatie, oriëntatie en bezonning, verwarmingsinstallatie en het systeem voor warmwatervoorziening, koelinstallatie en de verlichtingsinstallatie van het gebouw. Het E-peil van schoolgebouwen wordt berekend volgens de EPU-methode. De eis heeft enkel betrekking op gebouwen die geklasseerd zijn onder nieuwbouw, herbouw, ontmanteling, gedeeltelijke herbouw of uitbreiding met een beschermd volume groter dan 800 m³ of met minstens één wooneenheid.

3.3.2 K-peil Het K-peil geeft het maximaal peil van de globale warmte-isolatie van het gebouw weer. Deze eis geldt voor het gebouw als een geheel. Ze geldt tevens voor deelprojecten die geklasseerd worden als nieuwbouw, herbouw, ontmanteling, functiewijziging, gedeeltelijke herbouw of uitbreiding met een BV groter dan 800 m³ of met minstens één wooneenheid. Bij gedeeltelijke herbouw of uitbreiding is de eis enkel van toepassing op het herbouwde of nieuwe deel van het gebouw. Andere delen behoren niet tot het bouwproject en behoren dus ook niet tot het K-peilvolume. In scholen moet K45 gerealiseerd worden.

3.3.3 U- en R-waarden De eisen in verband met U- en R-waarden hebben betrekking op de thermische isolatie. De U-waarde definieert de warmtedoorgangscoëfficiënt van scheidingsconstructies zoals muren, vloeren, daken, ramen, deuren, … De R-waarde is de warmteweerstand van een scheidingsconstructie.

3.3.4 Ventilatie De ventilatie-eisen hangen af van de ‘aard van het werk’ en de bestemming van het gebouw. Tevens verschillen de ventilatienoden van ruimte tot ruimte, afhankelijk van de functie in die ruimte. Zo moeten bij een verbouwing enkel minimale toevoeropeningen voorzien worden waar de ramen vervangen worden en dit enkel in droge ruimten. Bij andere werkzaamheden moet een volledig ventilatiesysteem geïnstalleerd worden. Over de ventilatie werd reeds hierboven uitleg verschaft.

3.3.5 Oververhitting De eis voor oververhitting is niet van toepassing op schoolgebouwen. Er bestaat echter in elk gebouw een risico op oververhitting. Om het E-peil zo laag mogelijk te houden is het zeker interessant om dit risico voor alle gebouwen te onderzoeken. Hierbij moet de oververhittings-indicator onder een bepaalde drempelwaarde blijven. Vooral in gebouwen waar in verhouding tot het beschermd volume relatief veel beglazing aanwezig is, kan het moeilijk zijn om het oververhittingsrisico te beperken. Om dit toch zo goed mogelijk te beperken moet men aandacht besteden aan de oriëntatie van de vensters, de zontoetredingsfactor van de beglazing, de effectieve zonwering aan de vensters en de beschaduwing van vensters door luifels. Ook het toepassen van een lichte bouwwijze kan het risico verhogen. Een materiaal zoals hout slaat nu eenmaal minder warmte op in zijn massa dan metselwerk en beton.

29

3.3.6 Samenvatting van de eisen Een overzicht van alle eisen is terug te vinden in paragraaf 3.6.

3.3.7 Berekening van het E-peil Het E-peil van een schoolgebouw wordt berekend met de EPB-software volgens de EPU-methode. De methode die achter deze software zit, wordt hieronder uiteengezet. De EPW-methode die gebruikt wordt voor woongebouwen wordt hier niet verder uitgelegd. Voor de berekening van het E-peil moet eerst het karakteristiek jaarlijks primair energieverbruik berekend worden. Deze waarde moet kleiner blijven dan een referentiewaarde. De verhouding van beide, vermenigvuldigd met 100, levert het E-peil. De referentiewaarde is niet enkel afhankelijk van geometrische waarden, namelijk de vorm en de grootte van het gebouw, maar ook van het ventilatiedebiet en het verlichtingsniveau. De constanten zijn b1 = 105, b2 = 175, b3 = 50, b4 = 35 en b5 = 0,7.

Het ontwerpventilatiedebiet wordt enkel in rekening gebracht als het hoger is dan het minimaal ventilatiedebiet.

3.3.8 EPC voor publieke gebouwen Vanaf 1 januari 2009 moeten een groot aantal publieke gebouwen beschikken over een energieprestatiecertificaat. De gebouwen die hiertoe verplicht zijn, moeten aan een aantal voorwaarden voldoen. Ze moeten een oppervlakte hebben die groter is dan 1000 m². Ook kleinere gebouwen die minstens één gemeenschappelijke teller hebben (voor elektriciteit, gas of stookolie) en die samen een oppervlakte van meer dan 1000 m² hebben, moeten over een EPC beschikken. De tweede voorwaarde is dat het gebouw van een publieke organisatie moet zijn, dit wil zeggen dat de diensten die in het gebouw worden aangeboden, verzorgd moeten worden door de overheid. Bovendien moeten de gebouwen vaak door het publiek bezocht worden. Gemeentescholen en onderwijsinstellingen die gesubsidieerd of erkend worden door het Vlaamse Ministerie van Onderwijs en Vorming zijn dus verplicht om een EPC te laten opstellen. Het EPC moet opgesteld worden door een deskundige, dit kan een extern of intern erkend persoon zijn. De lijst met externe deskundigen kan geraadpleegd worden op de website www.energiesparen.be. De interne deskundigen zijn personen van het gebouw zelf die reeds twee jaar relevante beroepservaring in de energiezorg hebben. Zij moeten zich op dezelfde website registreren.

30

Het certificaat bevat twee delen. Enerzijds wordt de energetische kwaliteit van het gebouw uitgedrukt aan de hand van een kengetal. Dit getal wordt berekend op basis van de bruikbare vloeroppervlakte en de energieverbruiken van exact één jaar. Op het EPC zal de energieprestatie van het gebouw vergeleken worden met de referentiewaarde van gelijkaardige gebouwen door het kengetal te positioneren op een kleurenbalk. Anderzijds is op het certificaat ook een adviesluik met energiebesparende maatregelen voorzien. Dit luik bevat geen verplichtingen maar wel aanbevelingen om het energieverbruik van het gebouw te beperken. Het EPC is niet onbeperkt geldig, na tien jaar moet een nieuw certificaat opgesteld worden. Ook wanneer het gebouw een nieuwe gebruiker krijgt, moet een nieuw EPC opgesteld worden (als deze nieuwe gebruiker ook een publieke organisatie is). Het EPC is immers gedeeltelijk gebaseerd op het gedrag van de gebruikers. Deze moeten dan ten laatste 15 maanden na ingebruikname over het nieuwe exemplaar beschikken. Om misbruik te voorkomen worden regelmatig door het VEA steekproefcontroles gehouden. Indien misbruik of onbekwaamheid van de deskundige wordt vastgesteld, kan het VEA de certificaten en zijn registratienummer intrekken alsook een boete van 500 tot 5000 euro opleggen. Indien blijkt dat een gebruiker niet over een geldig certificaat beschikt, kan deze een boete van 500 tot 5000 euro krijgen.

3.3.9 Wat houdt dit concreet in voor scholen: E70 Zoals reeds eerder vermeld moeten scholen die een bouwaanvraag indienen na 31 december 2007, voldoen aan de E70-norm. Deze norm is een subsidievereiste. Voor nieuwbouwscholen die niet kunnen gesubsidieerd worden door AGIOn geldt de E100-eis. Rationeel energiegebruik in gebouwen is één van de vijf onderdelen van het Vlaams Klimaatbeleidsplan 2006-2012. Behalve het milieu winnen ook de scholen: E70 is een goede combinatie tussen betaalbaar bouwen en energie besparen. Het geld dat zo uitgespaard wordt, kan uitgeven worden aan pedagogische doeleinden. Voor de volgende gebouwen is de E70-norm van toepassing: • Alle nieuwbouw van schoolgebouwen • Alle uitbreidingen groter dan 800 m³ • Alle verbouwingen groter dan 3000 m³, waarbij minstens 75 % van de gevels worden vervangen Voor de volgende gebouwen is de E70-norm niet van toepassing: • Gebouwen voor sportvoorzieningen • Industriële gebouwen Voor de volgende gebouwen kunnen vrijstellingen of afwijkingen verkregen worden: • Beschermde monumenten • Gebouwen gebruikt voor erediensten • Indien voor de uit te voeren werken geen architect vereist is

31

• • •

Indien de EPB-eisen technisch, functioneel of economisch niet haalbaar zijn Tijdelijke constructies Alleenstaande gebouwen met een totale vloeroppervlakte van minder dan 50 m²

3.4 Energiezorg in scholen Energiezorg is ‘het op een structurele en economisch verantwoorde wijze uitvoeren van organisatorische, technische en gedragsmaatregelen om het gebruik van energie (inclusief energie voor de productie en het gebruik van grond- en hulpstoffen) te minimaliseren’. De Vlaamse overheid heeft brochures opgesteld over rationele energiezorg. De eerste brochure gaat over energiezorg in scholen. Deze is terug te vinden op de website www.ond.vlaanderen.be. Het is sterk aangeraden dat scholen deze brochures raadplegen om hun energieverbruik te verminderen. Hierin staat immers beschreven welke maatregelen kunnen getroffen worden voor een goede energiezorg en hoe dit het best wordt toegepast op scholen. Ook wordt vermeld hoe een inventaris en een energieboekhouding wordt opgesteld. Aan de hand van beiden kan beslist worden voor welke gebouwen een energieaudit aangewezen is. Ten slotte wordt in deze brochure vermeld op welke subsidies scholen een beroep kunnen doen bij het bouwen of renoveren van het gebouw. Hieronder worden deze subsidies kort besproken.

3.4.1 Subsidies De extra investeringkost om van een E100 naar E70 te gaan wordt voor 100 % gesubsidieerd. De website www.energiebesparen.be geeft een overzicht van de mogelijk premies en provinciale, gewestelijke en federale subsidies waarop scholen een beroep kunnen doen. Bovendien voorziet het Ministerie van Onderwijs en Vorming extra subsidiëring voor investeringen die rationeel energieverbruik bevorderen zoals isolatie, verbeterd dubbel glas, energiezuinige verwarming en verlichting, installatie van een zonneboiler en warmtepompen. De aanvraag voor subsidies loopt via de bestaande procedures bij het Gemeenschapsonderwijs of bij AGIOn. Tevens om de inhaalbeweging van de schoolinfrastructuur mogelijk te maken, is er een alternatieve financiering uitgewerkt: het zogenaamde DBFM-project. Op 10 november 2005 werd het concept van alternatieve financiering (DBFM) goedgekeurd door de Vlaamse Regering. Hierbij wordt gestreefd naar een investeringsvolume van 1 miljard euro. De kernelementen van dit investeringsprogramma zijn terug te vinden in het decreet van 7 juli 2006. De DBFM-vennootschap wordt gevormd door een private partner, die gezocht wordt door de Vlaamse Overheid, en een AGIOn-dochtervennootschap. De overheid sluit met de DBFM-vennootschap een overeenkomst die de modaliteiten en ook de wederzijdse rechten en verplichtingen van de betrokken partijen bevat bij de uitvoering van het DBFM-programma. DBFM staat voor Design, Build, Finance en Maintain. De vennootschap is dus verantwoordelijk voor het ontwerp, de bouw, de financiering en het onderhoud van het bouwproject. Na de bouw moet de vennootschap de schoolinfrastructuur gedurende 30 jaar ter beschikking stellen aan het schoolbestuur. Tevens moet

32

het instaan voor het in stand houden van bepaalde minimumeisen. In ruil hiervoor moet het schoolbestuur een periodieke beschikbaarheidsvergoeding aan de vennootschap betalen. Hierbij kan aanspraak gemaakt worden op een DBFM-toelage die door AGIOn wordt uitbetaald. Op het einde van het individueel DBFM-contract wordt de schoolinfrastructuur kosteloos overgedragen aan het schoolbestuur. Op deze manier wordt getracht om de scholenbouw en renovatie te versnellen. Voor het DBFM-programma komen 211 scholenbouwprojecten in aanmerking. De scholen die niet geselecteerd zijn, kunnen nog steeds een project indienen via de klassieke procedure.

3.5 Energiezuinig bouwen en verbouwen Wegens de stijgende energiekosten en het gevaar voor het milieu ten gevolge van de verhoogde CO2uitstoot, is het steeds interessanter en belangrijker geworden om energiezuinig te bouwen. Een goede isolatie kan zorgen voor een grote energiebesparing. De investeringen in deze betere isolatie zijn terugverdiend in een vijftal jaar. Tevens vermindert dankzij betere isolatie de hoeveelheid rookgassen die in de lucht worden uitgestoten, wat beter is voor het milieu. Naast het lage energieverbruik is ook het binnencomfort heel belangrijk. De vervuilde, vochtige binnenlucht moet voldoende ververst worden om een gezonde binnenomgeving te creëren. Een gecontroleerde ventilatie is dus noodzakelijk voor een goed binnencomfort.

3.5.1 Methoden om energiezuinig te bouwen Er zijn verschillende bouwwijzen en maatregelen die kunnen helpen om het energieverbruik van een gebouw naar beneden te halen:

a) Compact bouwen Men heeft er voordeel bij om compact te bouwen. Een compacte woning heeft een kleine buitenoppervlakte waarlangs warmte kan verdwijnen. Zo zijn rijwoningen compacter dan vrijstaande open woningen en dus ook veel energiezuiniger, ook al hebben ze hetzelfde bewoonbare volume en zijn ze op de dezelfde wijze geïsoleerd. Ook de vorm bepaalt de compactheid. Zo is een kubusvorm veel compacter dan een langgerekte balk. Insprongen in de gevel of uitbouwen maken de woning ook minder compact.

b) Goed isoleren Het belangrijkste van een energiezuinig gebouw is de isolatie. Zowel de plaatsing als de keuze van het materiaal is heel belangrijk. In een goed geïsoleerde woning kan je tot bijna de helft besparen op verwarmingskosten. Daarnaast volstaat ook een kleinere en goedkopere verwarmingsinstallatie. Isolatie wordt voorzien in de muren, het dak en de vloeren. De meeste warmte ontsnapt meestal langs de ramen. Men moet dus kiezen voor hoogrendementsbeglazing. Tevens moet overal de isolatie voldoende doorlopen zodat er geen of zo weinig mogelijk onderbrekingen zitten in de isolatie. Ter hoogte van onderbrekingen ontstaan er immers koudebruggen. Dit heeft een nadelig

33

effect op zowel de energieprestatie als op het comfort. Zo gaat er langsheen koudebruggen veel warmte verloren en is er een verhoogd risico op schimmelvorming en vochtplekken.

c) Luchtdicht bouwen Een derde manier om warmteverliezen te beperken is luchtdicht bouwen. Wind, verwarming en mechanische ventilatie veroorzaken luchtdrukverschillen tussen binnen en buiten. Dit zorgt ervoor dat er veel warmte ontsnapt via kieren en spleten. Tevens kan het, afhankelijk van het weer, tochten via deze spleten. Dit zorgt voor een onaangenaam binnencomfort.

3.5.2 Trias Energetica De Trias Energetica is een driestappenplan dat ontwikkeld is door de TU Delft om een zo duurzaam mogelijke energievoorziening te bereiken. Het geeft aan in welke volgorde maatregelen moeten genomen worden om te komen tot duurzaam energiegebruik. De drie stappen zijn de volgende: 1. Energiebesparing: beperken van onnodig energieverbruik door bijvoorbeeld goed te isoleren en luchtdicht te bouwen. 2. Duurzame energie: de energie die gebruikt wordt, moet duurzaam opgewekt worden, zoals energie afkomstig van bodem, wind en zon. 3. Efficiënt gebruik van fossiele brandstoffen (als duurzame energie niet volstaat) De eerste stap is de meest duurzame stap, terwijl de laatste relatief gezien de minst duurzame is. Het is dus aangeraden om eerst zoveel mogelijk maatregelen uit de eerste stap te nemen. Pas als dit niet meer op een verantwoorde manier kan, moet men maatregelen uit stap 2 nemen. Als er dan nog een restvraag overblijft, gebruikt men maatregelen uit stap 3. Dit stappenplan kan zowel bij nieuwbouw als bij renovatie toegepast worden.

3.5.3 Isolatie In vele scholen is het slecht gesteld met de isolatie. Net zoals bij oude woongebouwen zijn ook vaak oude schoolgebouwen weinig of zelfs niet geïsoleerd. Om de energiekosten te laten dalen is een goede isolatie onontbeerlijk. Hierbij moet men niet alleen zorgen voor een thermische beglazing en een dikke isolatielaag, maar ook het vermijden van koudebruggen en luchtcirculatie rond de isolatie is belangrijk. Om een gebouw te isoleren zijn veel materialen op de markt. Isolatiematerialen zijn op te delen in twee grote groepen. Enerzijds hebben we de isolerende bouwmaterialen zoals cellenbeton en extreem lichte bouwsteen. Anderzijds hebben we de eigenlijke isolatiematerialen zoals de kunststofschuimen (EPS, XPS, PUR en PIR) en de organische (cellulose) en anorganische materialen (glaswol, rotswol en cellenglas). Er worden ook nog steeds nieuwe isolerende materialen en technieken ontwikkeld zoals vacuümisolatie.

34

Het is eenvoudiger om een nieuwbouw te isoleren dan een reeds bestaand gebouw. In de 2de brochure over rationeel energieverbruik van de Vlaamse Overheid over isolatie en ventilatie is opgesomd wat de beste methodes zijn om zowel een nieuwbouwproject als een renovatieproject te isoleren.

3.5.4 Verwarming De energiekosten voor verwarming zijn de grootste van alle energiekosten (zie figuur 7). Het is dan ook heel interessant om dit energieverbruik te verlagen. Dit kan niet alleen door beter te isoleren, maar ook het ontwerp en de regeling van het verwarmingssysteem moet goed gebeuren. In de winter worden de klaslokalen verwarmd tot een bepaalde aangename temperatuur. Deze verwarming is echter niet constant wegens de verschillende buitentemperaturen en verschilt ook van klaslokaal tot klaslokaal. Een lokaal dat aan de zonnekant gelegen is, zal een kleinere verwarmingsbehoefte hebben dan een lokaal gelegen aan de noordkant. In de eerste plaats is het belangrijk om te kiezen voor een zuinige energiebron zoals aardgas en stookolie. Elektrische verwarming is niet energiezuinig wegens de grote verliezen bij productie en transport. Tevens moet het verwarmingstoestel goed gedimensioneerd en zuinig zijn. Het globale verwarmingsrendement moet zo hoog mogelijk zijn. Dit rendement is het product van het productierendement, het distributierendement, het afgifterendement en het regelingsrendement. We moeten dus proberen elk van deze deelrendementen zo veel mogelijk te verhogen. Het productierendement is de som van het ketelrendement, min de stralingsverliezen en stilstandsverliezen.

a) Warmteproductie Er zijn twee soorten verwarmingssystemen: centrale en decentrale verwarming. De dimensionering van het verwarmingssysteem is heel belangrijk. Overdimensionering leidt tot een hoger energieverbruik. Een juiste dimensionering zorgt ervoor dat de installatie op volle kracht werkt bij heel koud weer en op lagere kracht tijdens de rest van het stookseizoen. Bij een centraal verwarmingssysteem wordt gebruik gemaakt van één centraal verwarmingstoestel dat zorgt voor de nodige warmteproductie. Deze warmte wordt daarna via buizen verspreid over de volledige woning. Er zijn verschillende soorten verwarmingstoestellen. De bedoeling is om een verwarmingssysteem te plaatsen met een zo hoog mogelijk rendement. Zowel een gasgestookte als een mazoutgestookte CV-ketel hebben een maximaal rendement van 85 à 90 %, een lage temperatuurketel kan een rendement van 95 % bereiken en een condensatieketel kan zelfs een rendement van meer dan 100 % halen. Bij een decentraal verwarmingssysteem wordt gebruik gemaakt van afzonderlijke verwarmingstoestellen voor bepaalde ruimtes. Elk van die toestellen moet dus een hoog rendement hebben. Dit type verwarmingssysteem zal niet toegepast worden in scholen.

35

Naast deze verwarmingssystemen is er ook de mogelijkheid van luchtverwarming. Dit verwarmingstype wordt voornamelijk gebruikt voor hoge ruimtes of voor ruimtes die snel verwarmd moeten worden. Het veroorzaakt echter wel een onaangenaam tochtgevoel en maakt meestal ook veel lawaai. Het lokaal zal ook niet homogeen verwarmd worden. Bovenaan in de zaal zal het gemiddeld 1 °C/m warmer zijn dan beneden. Men maakt een onderscheid tussen luchtverwarming via een warmeluchtgenerator die een rendement van 95 % heeft en een luchtverwarming met een CV-ketel dat slechts een rendement van 70 % heeft. We kunnen hieruit besluiten dat het interessant is om een versleten ketelblok te vervangen door een condensatieketel met een hoog rendement.

b) Warmtedistributie De twee belangrijkste elementen bij de distributie die een energiebesparing mogelijk maken zijn de pomp en de isolatie op leidingen. Warmteverliezen via de verwarmingsleidingen moeten zoveel mogelijk beperkt worden. Dit kan gebeuren door er voor te zorgen dat deze leidingen zo veel mogelijk binnen het geïsoleerde volume liggen. Alle leidingen die niet binnen het verwarmd volume gelegen zijn, moeten geïsoleerd worden zodat zo weinig mogelijk warmte verloren gaat. Een goede isolatie van de leidingen kan ook zorgen voor een aanzienlijke energiebesparing.

c) Warmteafgifte Een goede dimensionering van de afgifte-elementen is nodig. Er zijn drie warmteafgiftesystemen: radiatoren, convectoren en vloerverwarming. In scholen wordt het meest gebruik gemaakt van radiatoren, vaak met thermostatische kranen zodat de temperatuur per lokaal kan geregeld worden.

d) Warmteregeling Een verwarmingssysteem kan enkel optimaal werken als het systeem goed geregeld is. Er zijn verschillende regelingen mogelijk. Zo wordt een temperatuurregeling per ruimte verkozen boven een centrale regeling (zoals een kamerthermostaat). Voor scholen zijn volgende regelingen interessant: • Cascaderegeling tussen verschillende ketels • Tijdsregeling met een klok • Weersafhankelijke regeling van een ketel • Glijdende regeling • Regeling van een kring door een ruimtethermostaat • Thermostatische kranen op de radiatoren • Optimizer • Overwerkschakelaar

3.5.5 Sanitair warm water Het kiezen voor een zuinige installatie voor het voorzien van warm water kan ook zorgen voor een energiebesparing. Het water kan verwarmd worden met hetzelfde toestel als voor de ruimteverwarming of men kan gebruik maken van een afzonderlijk toestel zoals een doorstroomtoestel, een voorraadtoestel of een zonneboiler. Er zijn ook nog andere

36

natuurvriendelijke alternatieven voor het voorzien van sanitair warm water zoals een warmtepompboiler. Aangezien sanitair warm water niet wordt meegerekend in de berekening van het E-peil wordt hier niet verder op ingegaan.

3.5.6 Verlichting Verlichting is heel belangrijk in een school. Een klaslokaal moet goed verlicht worden. Verlichting vormt een belangrijk onderdeel van het visueel comfort in het lokaal. Sommige verlichtingssystemen in bepaalde scholen verbruiken echter veel energie. Toch is het mogelijk om een goede verlichting te bekomen met een laag energieverbruik. Een goede keuze van de verlichtingsinstallatie kan tot 70 % op het elektriciteitsverbruik voor verlichting besparen zonder in te boeten aan visueel comfort. Enkele maatregelen om dit te bereiken zijn energiezuinige lichtbronnen, efficiënte armaturen en een degelijk regelsysteem. Een verlichtingsysteem bestaat uit drie elementen: lichtbron, armatuur en regelsysteem. Elk element afzonderlijk heeft invloed op het visueel comfort en het energieverbruik. Er bestaan drie grote soorten lichtbronnen: gloeilampen, gasontladingslampen en LED-lampen. Gloeilampen hebben slechts een laag lichtrendement. Deze soort lampen zijn dus energetisch niet interessant. Van gasontladingslampen bestaan twee soorten: TL-lampen en CFL-lampen, beter gekend als de spaarlamp. In scholen worden vooral TL-lampen gebruikt. De theorie achter de LEDverlichting is nog volop in ontwikkeling. Ze zijn relatief duur en worden niet gebruikt in scholen. Sinds 1 januari 2001 hebben alle lampen een energielabel meegekregen dat aangeeft hoe energiezuinig de lamp is in vergelijking met andere lampen. TL-lampen en spaarlampen krijgen het label A of B, halogeenverlichting het label D en gloeilampen het label E,F of G. De eerstgenoemden zijn dus energetisch gezien het interessantst om te plaatsen. Zo verbruiken spaarlampen 5 keer minder energie dan een gloeilamp en gaan 10 keer langer mee. De keuze van de armatuur voor de verlichting is vooral belangrijk voor het visueel comfort. Hier gaan we dus ook niet verder op in. Een laatste manier om het gebruik van verlichtingsenergie te verminderen is het voorzien van een regelsysteem voor de verlichting. Er zijn verschillende regelsystemen mogelijk, gebaseerd op vier regelprincipes: regeling volgens de beschikbaarheid van daglicht, regeling in functie van de bezetting, opsplitsing in zones en tijdsgestuurde regeling. • Regeling volgens de beschikbaarheid van daglicht: deze regeling maakt het mogelijk om heel wat energie te besparen in lokalen waar grote ramen aanwezig zijn. Een sensor meet de hoeveelheid daglicht en past zo de lichtsterkte van de lamp aan. • Regeling in functie van de bezetting van de ruimte: deze regeling zorgt er voor dat het licht enkel brandt als er iemand aanwezig is in het lokaal. Er zijn twee soorten systemen: aanwezigheidsdetectie en afwezigheidsdetectie. • Opsplitsing in zones: voor klaslokalen met een verschillende bezetting kan het interessant zijn om de verlichtingsinstallatie van het lokaal op te splitsen in zones.

37

•

Tijdsgestuurde regeling: een laatste mogelijkheid is een tijdsgestuurde regeling van de verlichting. Dit is vooral aangewezen voor lokalen met een regelmatige en vaste bezetting. Op die manier vermijdt men stroomverbruik van de lichtinstallatie in periodes van leegstand.

Natuurlijk kunnen de bovengenoemde regelingen gecombineerd worden. De aangewezen basisoplossing voor een school is de opsplitsing van de verlichting in zones. Bij een meer geavanceerde oplossing kiest men best voor een daglichtregeling met sensoren, tijdsgestuurde regeling en afwezigheidsdetectie. Hierbij mag men wel het energieverbruik van het regelsysteem niet vergeten, maar meestal wordt dit extra energieverbruik ruimschoots gecompenseerd door de energiebesparing op de verlichting. Het is echter aangewezen om het energieverbruik van het regelsysteem zo laag mogelijk te houden door een goede keuze van het systeem.

3.5.7 Elektrische toestellen Het energieverbruik van alle huishoudtoestellen (koelkast, diepvriezer, wasmachine, TV, computer, oven, …) speelt ook een grote rol in het energieverbruik. Bij het kiezen van deze toestellen is het dus voordelig om te kiezen voor energiezuinige toestellen (label A of B). Tevens is het belangrijk om het standby-verbruik van deze toestellen te beperken (sluikstroom).

3.5.8 Duurzame energiebronnen a) Zonne-energie De gratis straling van de zon kan op verschillende manieren gebruikt worden om het verbruik van fossiele (niet duurzame) brandstoffen te verminderen. In een voorgaande paragraaf hebben we reeds de zonneboiler besproken voor het voorzien van sanitair warm water. Zonne-energie kan ook benut worden door het plaatsen van zonnepanelen voor de productie van elektriciteit. Het plaatsen van deze panelen heeft echter enkel zin als het gebouw goed geïsoleerd is. Bovendien moet de dakconstructie van het gebouw voldoende zon opvangen. Zonnepanelen zijn ook duur. De overheid voorziet echter subsidies voor het plaatsen van zonnepanelen.

b) Warmtepomp Een ander duurzaam energiesysteem is een warmtepomp. Dit systeem haalt zijn warmte uit de bodem, het grondwater of de buitenlucht en geeft die warmte op een hogere temperatuur af aan een verwarmingssysteem. Hiervoor wordt een speciale vloeistof gebruikt die de warmte overbrengt van de warmtebron naar een compressor. Door de druk op te drijven wordt de temperatuur van de onttrokken warmte dan verhoogd tot een temperatuur die geschikt is voor het centrale verwarmingssysteem. Vanwege de relatief lage temperatuur die de warmtepomp levert, wordt ze bij voorkeur gecombineerd met vloer- of muurverwarming. Zo’n installatie heeft enkel zin in een zeer goed geïsoleerde woning en als de prestatiecoëfficiënt (COP) 3 of meer is. De warmtepomp onttrekt zijn energie voor 70 tot 80 % aan de omgeving. Een klassiek verwarmingssysteem haalt alle nodige energie volledig uit (fossiele) brandstoffen. Een warmtepomp heeft slechts voor een kwart van haar verbruik elektriciteit nodig om de compressor aan te drijven. Dit systeem kan ook gebruikt worden voor het voorzien van sanitair warm water.

38

3.6 Overzicht van de eisen

AARD VAN HET WERK

wonen

nieuwbouw

gedeeltelijke herbouw met een BV groter dan 800 m³* gedeeltelijke herbouw met minstens één wooneenheid*

thermische isolatie

maximaal K 45 (gebouw) en maximale U - of minimale R-waarden

maximaal K 45 (gebouw) en maximale U - of minimale R -waarden

maximaal K 55 (gebouw) of maximale U-of minimale R-waarden

energieprestatie

maximaal E 100 (woon-eenheid)

maximaal E 100

-----

-----

binnenklimaat

minimale ventilatievoorzieningen en beperken van het risico op oververhitting (wooneenheid)

minimale ventilatievoorzieningen



uitbreiding met een BV groter dan 800 m³* uitbreiding met minstens één wooneenheid * de EPB-eisen zijn enkel van toepassing op het nieuw gebouwde deel

gedeeltelijke herbouw met een BV kleiner dan of gelijk aan 800 m³ en zonder wooneenheden uitbreiding met een BV kleiner dan of gelijk aan 800 m³ en zonder wooneenheden

verbouwing

thermische isolatie

maximale U-waarden of minimale R-waarden (voor nieuwe delen)

energieprestatie

-----

binnenklimaat

minimale voorzieningen (voor nieuwe delen)

thermische isolatie energieprestatie binnenklimaat

functiewijziging met BV groter dan 800 m³

industrie

maximaal K 45 (gebouw) en maximale U-waarden of minimale R-waarden

herbouw ontmanteling

BESTEMMING kantoor andere en specifieke school bestemming

thermische isolatie

maximale U-waarden of minimale R-waarden (voor verbouwde en nieuwe delen) ----ventilatie: minimale toevoeropeningen (bij vervanging van ramen) maximaal K 65 (gebouw of deel van gebouw dat functiewijziging ondergaat) (In de praktijk gaat een functiewijziging vaak samen met een verbouwing. In dat geval gelden ook maximale U- en minimale R-waarden.)

39

energieprestatie

-----

minimale ventilatievoorzieningen (gebouw of deel van gebouw dat functiewijziging ondergaat) Tabel 19: Eisen in verband met de energieprestatie

binnenklimaat

Overzicht eisen Umax en Rmin Constructiedeel 1. SCHEIDINGSCONSTRUCTIES DIE HET BESCHERMDE VOLUME OMHULLEN, met uitzondering van de scheidingsconstructies die de scheiding vormen met een aanpalend beschermd volume 1.1. Transparante scheidingsconstructies, met uitzondering van deuren en poorten (zie 1.3), gordijngevels (zie 1.4) en glasbouwstenen (zie 1.5) 1.2.

1.3. 1.4.

Opake constructies, met uitzondering van deuren en poorten (zie 1.3) en gordijngevels (zie 1.4) 1.2.1. daken en plafonds 1.2.2. muren niet in contact met de grond, met uitzondering van de muren bedoeld in 1.2.4. 1.2.3. muren in contact met de grond 1.2.4. verticale en hellende scheidingsconstructies in contact met een kruipruimte of met een kelder buiten het beschermde volume 1.2.5. vloeren in contact met de buitenomgeving 1.2.6. andere vloeren (vloeren op volle grond, boven een kruipruimte of boven een kelder buiten het beschermde volume, ingegraven keldervloeren) Deuren en poorten (met inbegrip van kader) Gordijngevels (volgens prEN 13947)

Umax (W/m²K)

Rmin (m²K/W)

2,5 en Ug,max = 1,6

0,4 0,6 1,0 1,0 0,6 0,4 of 1,0 2,9 2,9 en Ug,max = 1,6 3,5

1.5. Glasbouwstenen 2. SCHEIDINGSCONSTRUCTIES TUSSEN TWEE BESCHERMDE VOLUMES (6) OP 1,0 AANGRENZENDE PERCELEN (7) 3. VOLGENDE OPAKE SCHEIDINGSCONSTRUCTIES BINNEN HET BESCHERMDE VOLUME OF PALEND AAN EEN BESTAAND BESCHERMD VOLUME OP EIGEN PERCEEL, met uitzondering van deuren en poorten (8) 3.1. Tussen Aparte Wooneenheden 3.2. Tussen wooneenheden en gemeenschappelijke ruimten (trappenhuis, inkomhal, gangen, ...) 1,0 3.3. Tussen wooneenheden en ruimten met een niet-residentiële bestemming 3.4. Tussen ruimten met een industriële bestemming en ruimten met een niet-residentiële bestemming Ten hoogste 2 % van de totale oppervlakte van alle scheidingsconstructies die het beschermde volume omhullen, zoals vermeld onder 1 tot en met 1.5, mag afwijken van deze eisen. Tabel 20: Overzicht eisen Umax en Rmin

40

4. Passiefscholen 4.1 Passiefhuizen Zoals reeds vermeld zou men volgens het ‘decreet betreffende energieprestaties in scholen’ ook nieuwe scholen willen bouwen volgens de passiefhuisstandaard. In Vlaanderen zijn er nog niet veel scholen gebouwd volgens deze standaard. Er is dan ook nog weinig onderzoek gebeurd of deze standaard zonder aanpassingen rechtstreeks kan toegepast worden op schoolgebouwen.

4.1.1 Eigenschappen van een passiefhuis Een passiefhuis is een verfijning van een ‘lage-energie woning’. Passiefhuizen zijn gebouwen die een comfortabel binnenklimaat hebben, zowel in de winter als in de zomer, met een minimum aan conventionele verwarmings -en koelingssystemen. De doelstelling van een passiefhuis is het energieverbruik voor verwarming, warm water en huishoudelijke toestellen lager te houden dan 42 kWh/m² per jaar. De passieve verwarmingsinput wordt geleverd door het zonlicht dat opgevangen wordt via ramen en door de opwarming van het huis via toestellen, activiteiten en de bewoners zelf. In een passiefhuis moet het bruto verbruik voor ruimteverwarming kleiner of gelijk zijn aan 15 kWh/m² per jaar. Het totale primair energieverbruik moet kleiner of gelijk zijn aan 120 kWh/m² per jaar. De warmteverliezen moeten geminimaliseerd worden en de warmtewinsten gemaximaliseerd. Een passiefhuis bezit een uitstekende isolatie, luchtdichtheid, ventilatie en maakt tevens gebruik van passieve warmtewinsten, hernieuwbare energie, efficiënte verlichting en huishoudapparaten. Conventionele verwarmingssystemen zijn niet aanwezig in een passiefhuis. De verwarming van het gebouw gebeurt immers op een passieve manier.

4.1.2 Doel: warmteverliezen minimaliseren en warmtewinsten maximaliseren De warmteverliezen worden beperkt door de gebouwschil beter te isoleren. Om de kamers warm te houden moet het energieverlies zo klein mogelijk zijn. Dit bekomt men door het gebouw te voorzien van een goede isolatie en 3-dubbelglas met thermisch onderbroken schrijnwerk. De isolatie in een passiefhuis is 25 à 35 cm dik in de muren, 40 à 45 cm in het dak en 20 cm in de vloeren. De U-waarde van constructiedelen moet kleiner of gelijk zijn aan 0,15 W/m²K. Een extreme luchtdichtheid in combinatie met een mechanische balansventilatie met hoog rendement warmterecuperatie reduceren de ventilatieverliezen. Indien het gebouw niet luchtdicht

41

is, wordt het binnenklimaat weersafhankelijk en discontinu. Het zorgt ook voor oncomfortabele temperaturen in de zomer en winter. Lekken in het gebouw geven nu eenmaal aanleiding tot grote warmteverliezen in de winter of temperatuursstijgingen in de zomer. Tevens zorgen ongecontroleerde luchtlekken voor een slecht geventileerde binnenruimte. Ter hoogte van spleten kan vochtige lucht condenseren, wat schimmelvorming kan veroorzaken. Om te voldoen aan de eisen van een passiefhuis moet het ventilatievoud n50 kleiner of gelijk zijn aan 0,6/h. Deze waarde wordt berekend door een blowerdoortest uit te voeren. Bij het bouwen van passiefhuizen moet extra aandacht besteed worden aan de bouwknopen, namelijk de knooppunten tussen vloeren, buitenmuren, grond en dak. Hier kan de isolatie onderbroken zijn, de zogenaamde koudebruggen, als de detaillering niet goed gebeurd is. Koudebruggen zorgen voor warmteverliezen en zijn risicoplaatsen voor schimmel. Ze moeten dus zeker vermeden worden in een passiefhuis en dit kan enkel door een goed ontwerp van de verschillende constructiedetails. De eis voor koudebruggen is Ψ < 0,01 W/mK. Zo moet het schrijnwerk van deuren en ramen voorzien worden van extra isolatie, aangezien dit vaak een belangrijke koudebrug vormt. Ook de luchtdichtheid ter hoogte van knopen vereist grote aandacht. De naden en overgangen met schrijnwerk, vloer en plafond moeten luchtdicht gemaakt worden met kleefband of folies. Perforaties door de buitenschil moeten zoveel mogelijk vermeden worden. Schuifdeuren en -ramen mogen niet gebruikt worden in een passiefhuis. Een andere manier om warmteverliezen te beperken is compact bouwen. Door compacter te bouwen verkleint men het verliesoppervlak van het gebouw. Hoe groter de gebouwschil, hoe groter het warmteverlies. Een vierkant of rechthoekig grondplan is dus veel energiezuiniger dan een grondplan met uitsteeksels en veel hoeken. De energiewinsten moeten dan weer zo groot mogelijk zijn om het verwarmingsverbruik zo veel mogelijk te beperken. Deze warmtewinsten zijn passief, zoals de stralingswarmte afkomstig van de zon. De warmte wordt opgevangen via ramen met een hoge zontoetredingsfactor (g-waarde) die een goedgekozen oriëntatie en oppervlakte bezitten, namelijk naar het zuiden. De resterende warmtebehoefte wordt onder andere geleverd door de aanwezige interne warmtewinsten van personen en apparaten. De warmte van de zon kan echter ook zorgen voor oververhitting van het gebouw. Dit moet men voorkomen door gebruik te maken van zonwering, nachtventilatie en bodemlucht warmtewisselaars. Zeker in de zomer is zonwering noodzakelijk om de temperatuur in een ruimte aangenaam te houden. De zonwering moet dus ook aanpasbaar zijn, zodat de zon binnen kan schijnen wanneer de temperatuur te laag is in de kamer. Ze heeft enkel nut als ze aan de buitenkant van het raam geplaatst wordt. Wanneer zonwering aan de binnenkant wordt geplaatst, houdt ze wel de zonnestralen tegen, maar komt er nog veel warmte de ruimte binnen door het glas. Bovendien is ook de thermische massa belangrijk met betrekking tot oververhitting. De thermische massa van een gebouw of gebouwdeel is het product van het volumemateriaal en de warmtecapaciteit van het materiaal waaruit het gebouwdeel bestaat. De warmtecapaciteit van een materiaal is het vermogen om warmte op te nemen en op te slaan in het materiaal zelf. Materialen met een hoge warmtecapaciteit bieden een matiging van de binnentemperatuur in de zomer. De

42

geproduceerde warmte in de kamer wordt opgeslorpt door de muur. ’s Nachts slaat het materiaal de koelte op. Hierdoor ligt de binnentemperatuur in de kamer tussen 1,5 en 2 °C lager dan bij een kamer gebouwd met een materiaal met een kleine warmtecapaciteit. In de winter neemt het materiaal dan weer de warmte van de binnenruimte over en straalt het gelijkmatig in de tijd terug uit zodat de muren warm aanvoelen. Baksteen en beton zijn materialen met een hoge warmtecapaciteit, hout en staal hebben een lage warmtecapaciteit. Bovendien hebben materialen met een hoge warmtecapaciteit een grotere brandveiligheid en een verhoogde akoestische weerstand. Nog een andere manier om oververhitting te verkomen is het gebouw voorzien van een zogenaamd koel dak. Een reflecterend of lichtgekleurd dakoppervlak vangt minder warmte op en vermindert de opwarming van lokalen onder het dak. Een andere mogelijkheid is een groen dak. Dit type dak is beplant met planten en mossen. Het houdt ook goed de zomerhitte tegen en heeft tevens een lange levensduur.

4.1.3 Een belangrijke nood: ventilatie Het ventilatiesysteem zorgt ervoor dat de ruimten voorzien worden van verse lucht zodat er een goede luchtkwaliteit heerst in de ruimten. Passieve woningen hebben dus een continue toevoer van verse lucht nodig om het comfort van de gebruikers optimaal te houden. Wegens de totale luchtdichtheid van het volledige gebouw is een ventilatiesysteem zeker noodzakelijk. Het betreft een mechanisch ventilatiesysteem van het type D uitgerust met een warmtewisselaar. Deze warmtewisselaar is zodanig ontworpen dat het een hoog rendement bezit. Het luchtdebiet van het ventilatiesysteem is zo geregeld dat het voldoet aan de norm voor een optimale binnenluchtkwaliteit. Het ventilatiesysteem moet tevens de resterende warmtebehoefte voorzien. Er zijn verschillende technieken om de binnenkomende lucht van het ventilatiesysteem op de ideale temperatuur van 20 à 21 °C te brengen. In de winter moet de buitenlucht opgewarmd worden en in de zomer afgekoeld worden. Om dit bijverwarmen te beperken gaat de lucht door de warmtewisselaar waar de verse aangezogen lucht opgewarmd wordt met de warmte van de afgezogen vuile lucht. Deze twee luchtstromen worden niet vermengd in de warmtewisselaar, omdat de afgezogen lucht een hoge CO2- en bacteriënconcentratie heeft. In twee verschillende buizensystemen worden de inkomende en uitgaande luchtstromen met elkaar verweven zodat ze warmte aan elkaar doorgeven. Warmtewisselaars hebben meestal een rendement van 75 à 85 %. De overige warmtebehoefte (15 à 25 %) wordt bijverwarmd via interne warmtewinsten zoals de zon, personen, toestellen, activiteiten (koken,…),… Indien dit nog niet voldoende blijkt, moet de lucht bijverwarmd worden via een klein verwarmingssysteem. Een andere manier om de binnenkomende lucht bij te verwarmen is gebruik maken van een bodemwarmtewisselaar. Het bestaat uit een buis die 1,5 à 3 meter onder de grond zit. De aangezogen verse lucht gaat eerst door deze buis alvorens het ventilatiesysteem met luchtwarmtewisselaar te bereiken. Het hele jaar lang is de bodemtemperatuur op deze diepte 10 à 12 °C. De koude aangezogen lucht wordt dus in de buis opgewarmd in de winter. In de zomer wordt de aangezogen warme buitenlucht afgekoeld door de bodemwarmtewisselaar en passeert deze lucht

43

niet meer door de luchtwarmtewisselaar van het ventilatiesysteem. Op deze manier heeft de lucht die het gebouw binnenkomt geen extreme temperaturen en daalt dus het energieverbruik voor verwarming of koeling.

4.1.4 Energiebesparing De energiebesparing bij een passiefhuis bedraagt gemiddeld 75 % ten opzichte van een traditionele nieuwbouwwoning en 85 % ten opzichte van een klassiek woongebouw in België (zie figuur 8). Het voordeel van een passiefhuis is het goede comfort, gecombineerd met een zeer laag energieverbruik. Het nadeel is de hogere investeringskost van ongeveer 15 %. Maar door de veel lagere energiekost gedurende de levensduur van het gebouw kan deze meerkost binnen de 6 à 20 jaar teruggewonnen worden.

Figuur 8: Energiebesparing bij een passiefhuis Tevens wordt energie bespaard door het huis uit te rusten met efficiënte huishoudapparaten. Het is aangeraden om energiezuinige toestellen met het A-label te gebruiken. Ook het beperken van het stand-by verbruik zorgt voor een opmerkelijke energiebesparing. Zo kan de elektriciteitsconsumptie met 50 % verminderd worden zonder enig verlies aan comfort. Bovendien is het ventilatiesysteem uitgerust met zeer efficiënte ventilatoren. Ook energiezuinige verlichting kan bijdragen tot een energiebesparing.

4.1.5 Hernieuwbare energiebronnen De overgebleven energiebehoefte bedraagt slechts 25 % van deze van een conventionele woning. Hierdoor wordt hernieuwbare energie economisch interessant. Deze energie kan geleverd worden door hernieuwbare energiebronnen zoals zonnepanelen of windmolens.

44

4.1.6 Samenvatting van de eisen voor passiefhuizen De minimale eisen die nodig zijn om te voldoen aan de passiefhuisstandaard worden hieronder samengevat: Isolatie

Luchtdichtheid Beglazing Ventilatie

U-waarde van vloeren, muren, daken <0,15 W/m²K U-waarde van buitenschrijnwerk <0,8 W/m²K U-waarde van beglazing <0,8 W/m²K Lineaire warmtedoorgangscoëfficiënt <0,01 W/mK n50-waarde <0,6 /h g-waarde (zontoetredingsfactor) > 50 % Efficiënte gelijkstroomventilator η < 0,45 W/m³h Rendement warmterecuperatie > 75 % Tabel 21: Eisen passiefhuis

Doel Transmissieverliezen beperken

Maatregel Voldoende isolatie in muren en daken Driedubbele beglazing Goed isolerende, passieve buitendeuren Koudebruggen vermijden Zorgvuldige detaillering van knooppunten Goed isolerende, passieve raamkaders Ventilatieverliezen beperken Luchtdichte gebouwschil Tochtstrips aan ramen en deuren Passieve warmte winnen Goed georiënteerde ramen naar het zuiden Gezond en voldoende Geïntegreerd verluchtingssysteem (mechanische balansventilatie) ventileren Hoogperformante warmtewisselaars Energieverbruik beperken Energie-efficiënte elektrische apparaten Energiezuinige verlichting Energiewinning door passieve zonnewinsten en zonnecollectoren Tabel 22: Maatregelen voor passiefhuizen

4.1.7 Subsidies Wanneer gebruik gemaakt wordt van energiezuinige materialen of technieken, kunnen subsidies ontvangen worden van de verschillende netbeheerders. De federale overheid voorziet daarbovenop nog een geïndexeerde belastingaftrek van € 780 per jaar gedurende 10 jaar voor een gecertificeerd passiefhuis. Sommige gemeentes en het Brussels Hoofdstedelijk Gewest voorzien zelfs nog bijkomende subsidies.

45

4.2. Passiefscholen De hogere energiefacturen en de slechte luchtkwaliteit in de huidige schoolgebouwen hebben er toe geleid dat men strengere maatregelen is beginnen op te leggen aan de bouw van schoolgebouwen. Minster Vandenbroucke heeft om die reden het initiatief genomen om een plan te lanceren voor scholen3. Sinds begin 2008 moeten alle bouwaanvragen voor scholen 30 % energiezuiniger zijn dan de gangbare norm om aanspraak te kunnen maken op bouwsubsidies. De nieuwe schoolgebouwen moeten dus een energiepeil hebben lager dan E70. Tevens wil de minister enkele ‘Passiefscholen’ bouwen. De Vlaamse Regering ziet het voordeel van passiefscholen in en zette op vrijdag 23 mei 2008 het licht op groen voor de bouw van 25 passiefscholen in Vlaanderen. In Duitsland en Luxemburg staan al heel wat passiefscholen. In Vlaanderen is er nog maar één passiefschool in gebruik 4. Tot nu toe hebben we er dus zeer weinig ervaring mee in de zuivere scholenbouw. Met deze 25 pilootprojecten wil men daar nu verandering in brengen. Het gevolg hiervan is dat de bouwprijs hoger ligt dan voor een klassiek schoolgebouw, maar de operationele kosten liggen veel lager. Hierdoor is een passiefschool op lange termijn economisch voordeliger dan een conventioneel schoolgebouw. Bovendien is het beter voor het milieu dankzij het lager energieverbruik. De hogere bouwkosten zijn echter een reden waarom weinig passiefscholen reeds gebouwd werden. Deze kosten schrikken veel bouwheren af. Er wordt echter verwacht dat door de bouw van deze voorbeeldprojecten de afzetmarkt voor passieve bouwproducten en de ervaring bij architecten, studiebureaus en aannemers op vlak van passief bouwen sterk zal vergroten, waardoor de totale bouwprijs van passiefscholen en andere passiefgebouwen nog zal verminderen. Als er steeds meer passief gebouwd zal worden, zal de energievraag ook sterk afnemen. Een dalende energievraag heeft tot gevolg dat de energieprijzen minder snel zullen stijgen zoals blijkt uit Amerikaanse studies uit 2005. Een andere reden waarom de Vlaamse Regering nu extra maatregelen oplegt aan schoolgebouwen, is omdat deze een voorbeeldfunctie hebben. Scholen zijn grote publieke gebouwen waar veel mensen een hele tijd in doorbrengen. Het vormt een reclame voor passiefbouw. Het energieverbruik in de huidige schoolgebouwen is veel te hoog. Gebouwverwarming is verantwoordelijk voor 30 tot 35 % van het totale energieverbruik in België. Via passiefbouw kan dit energieverbruik sterk dalen.

4.2.1 Eigenschappen van passiefscholen Een conventioneel schoolgebouw heeft meestal een zo laag mogelijke bouwprijs. Dus besteedt men geen extra aandacht aan goede isolatie en luchtdicht bouwen. Dit heeft tot gevolg dat de operationele kosten van het gebouw zoals verwarming en elektriciteit veel hoger zijn dan bij een goed geïsoleerde school. Bij het bouwen van een passiefschool liggen de bouwkosten wel hoger (zo’n 15 tot 18 %), maar gaan de energiefacturen sterk dalen, waardoor de meerkost binnen enkele jaren kan terugverdiend worden (10 tot 12 jaar).

3 4

Decreet van 7 december 2007 GBJ De Zande in Beernem

46

In een passiefschool staat de binnenluchtkwaliteit centraal. Deze is van groot belang voor de gezondheid en de prestaties van de leerlingen en leerkrachten. Zo is in de huidige scholen de CO2concentratie veel te hoog. Wegens de hoge bezetting van klaslokalen zal er zeker een gestuurde ventilatie nodig zijn om de luchtkwaliteit hoog te houden. De ventilatie zorgt voor een voldoende luchtverversing en houdt tevens de temperatuur in het klaslokaal optimaal. Het comfort van de leerlingen en leerkrachten in een passiefschool is dus optimaal, terwijl de verwarmingskost 75 % lager ligt dan bij een conventioneel schoolgebouw. Een passiefschool moet voldoen aan een aantal bouwfysische voorwaarden. Voor de volledige lijst verwijzen we naar paragraaf 4.3. Deze verschillen lichtjes van de eisen voor een passiefhuis. Het is een constructiestandaard en legt dus geen concrete eisen op aan de architecturale vormgeving. De architect heeft nog voldoende vrijheid om er een mooi gebouw van te maken.

4.2.2 Comfort Voor een goed comfort moet de temperatuur in een klaslokaal ongeveer 20 °C bedragen. Deze temperatuur wordt geregeld door het ventilatiesysteem en niet via radiatoren in het lokaal. Eenmaal de comforttemperatuur bereikt wordt, zal het ventilatiesysteem continu verse lucht op de gepaste temperatuur aanvoeren. Aangezien de temperaturen sterk verschillen, afhankelijk van het seizoen, zal de temperatuurregeling anders gebeuren in de winter dan in de zomer.

a) Winter In de winter is het buiten veel kouder dan de binnencomforttemperatuur. In deze periode zal het lokaal dus vooral verwarmd moeten worden. Dankzij de goede isolatie en luchtdichtheid van het gebouw zijn er weinig warmteverliezen en zal dus niet veel bijverwarmd moeten worden eenmaal de comforttemperatuur bereikt is. In de winter maakt men gebruik van voorverwarming. Voordat de eerste les begint wordt ‘s morgens een grote hoeveelheid warme lucht via het ventilatiesysteem in het klaslokaal geblazen. Zo wordt de gewenste temperatuur bereikt voor de eerste les begint. De verse lucht die aangezogen wordt moet dus opgewarmd worden. Dit opwarmen gebeurt via een warmtewisselaar en naverwarming. De warmte in het klaslokaal wordt ook deels geleverd door de straling van de zon en door de interne warmtewinsten afkomstig van apparaten en personen in het lokaal. De temperatuur in het klaslokaal wordt voortdurend opgemeten en bijgestuurd door koudere of warmere lucht in het lokaal te sturen. Na de laatste les wordt het verwarmingssysteem uitgeschakeld. Dankzij de goede isolatie zal het lokaal slechts gering afkoelen gedurende de nacht, namelijk ongeveer 3,5 °C. Er is dus niet veel energie nodig om de temperatuur de volgende dag opnieuw tot het gewenste niveau te brengen.

47

Figuur 9: Verwarming in de winter

b) Zomer In de zomer is er kans op oververhitting van het lokaal. In deze periode zal het lokaal dus moeten gekoeld worden. In de zomer zal vooral de stralingswarmte van de zon zorgen voor te hoge temperaturen in het klaslokaal. Daarom zal de zonwering tijdens de zomermaanden gesloten worden om de stralingswarmte van de zon buiten te houden. Tevens is de buitenluchttemperatuur overdag meestal hoger dan de binnentemperatuur, wat ook zorgt voor opwarming van het lokaal. Het lokaal zal dus gekoeld moeten worden via het ventilatiesysteem. De aangezogen lucht wordt afgekoeld via een bodem-luchtwarmtewisselaar. Het lokaal zal ook gekoeld worden door ’s nachts de ruimte intensief te ventileren met frissere buitenlucht. Dit laatste noemt men nachtventilatie.

c) Gezondheid Een passiefschool vormt een gezonde leeromgeving voor de leerlingen en een aangename werkomgeving voor de leerkrachten dankzij een goede ventilatie die een aanvaardbare luchtkwaliteit garandeert en een juiste binnentemperatuur in stand houdt. In het klaslokaal is er geen sprake van geurhinder, tocht, onaangename temperaturen of een te hoge concentratie aan CO2 en schadelijke stoffen.

4.2.3 Economisch aspect Duurzame scholen met een laag energieverbruik zijn een heel goede keuze in een tijd van stijgende energieprijzen en milieuproblemen. De bouwkosten van zo’n school liggen wel hoger dan van een klassiek schoolgebouw, maar de werkingskosten liggen heel wat lager dankzij het lager energieverbruik.

48

De meerkost van een passiefschool is het gevolg van het luchtdicht bouwen, de betere isolatie, betere beglazing en het ventilatiesysteem. De extra bouwkosten worden wel gedrukt omdat er geen klassiek verwarmingssysteem moet voorzien worden.

4.3 Criteria voor Kwaliteitsverklaring: Schoolgebouwen 1. De verwarmingsbehoefte (berekend volgens de PHPP) mag maximaal 15 kWh/m²jaar bedragen. Hierbij streeft men naar volgende richtwaarde: • U-waarde vensters en deuren ≤ 0,80 W/m²∙K • U-waarde beglazing ≤ 0,80 W/m²∙K • Rendement van de ventilatie warmtewisselaar ≥ 75 % • Efficiëntie ventilatoren (SPF) ≤ 0,45 W/(m³/h) • U-waarde van de onderscheiden niet-transparante wanddelen: f ∙ U ≤ 0,15 W/m²∙K • (muren, vloeren, daken, …) met f = reductiecoëfficiënt (naar bodem bijvoorbeeld) • Koudebrugvrije constructie Ψ ≤ 0,01 W/m ∙ K of oppervlaktetemperaturen ≥ 17 °C 2. Luchtdichtheid volgens de genormaliseerd geteste n50-waarde ≤ 0,6/h 3. Het Primair energieverbruik (PE-kengetal) ≤ 120 kWh/m²jaar. Volgende zaken moeten wel gedocumenteerd en afzonderlijk vastgelegd worden: • Verwarming: omvat de warmtebehoeften, de opslag- en verdeelverliezen alsook het stroomverbruik voor de verwarming en de ventilatie in de winter. Als richtwaarde voor de verwarming zal een PE-kengetal van 35 kWh/m²jaar niet overschreden worden. • Passieve koeling: omvat het stroomverbruik voor passieve koeling en ventilatie in de zomer alsook het verbruik van beschaduwingssystemen. Actieve koelsystemen kunnen pas aangewend worden na het bekijken van de mogelijkheden van de passieve koeling. • Warm water: omvat de warmwaterbehoeften, opslag en verdeelverliezen alsook de hulpstroom hiervoor nodig en ook de hulpstroom van de eventuele zonne-installatie. • Verlichting: omvat de stroombehoeften voor verlichting en zijn sturing(en). Men dient te streven naar een maximaal geïnstalleerd vermogen voor verlichting van 2,0 W/(m² ∙ 100 Lux). • Overige verbruikers: omvat alle overige energieverbruikers zoals liften, elektronische datasystemen, telefonie, bureau- en keukentoestellen, machines, … • Regeneratieve stroomopwekking: omvat de stroomproductie van hernieuwbare energiebronnen zoals fotovoltaïsche zonnepanelen, windturbines, enz. Hernieuwbare energie wordt NIET als verlaging van het PE-kengetal aangerekend. 4. Bijkomende vereisten en bewijzen: • Bewijs van warmteopwekkingsgraad en stroombehoefte van de ventilatie volgens de PHI procedures. Afzuigsystemen zonder warmteterugwinning (bijv. chemielokalen, lasafdelingen, ...) moet men in rekening brengen. Onderverdeelbare bedrijven en tijden zijn in overweging te nemen. • Plannen en documentatie van eventuele koelsystemen. Bewijs van warmte- en koelsystemen (bijv. aardsondes) en hun hulpstroombehoefte van koelpompen, sturing en beschaduwingssystemen.

49

• • •

Verlichtingsplannen alsook balancering van de geïnstalleerde vermogens en de stroombehoeften. Eventueel concept van daglichtbenutting. Oplijsting van de voorziene overige verbruikers en hun stroombehoeften zoals liften, elektronische datasystemen, telefonie, bureau- en keukentoestellen, machines, … Meerdere documentatie en bewijsstukken kunnen noodzakelijk worden in de toekomst.

Kwaliteitsverklaringscriteria schoolgebouwen 30 april 2007 Bron: Passiefhuis - Platform

50

Hoofdstuk 2: Onderzoek in Vlaamse scholen

51

1. Inleiding Schooljaar 2008 – 2009: 215 505 kindjes in de kleuterklas 408 882 leerlingen in het lager onderwijs 457 152 leerlingen in het secundair onderwijs 187 785 studenten in het hoger onderwijs Totaal: 1 269 324 leerlingen zitten 180 dagen per jaar in de klas. Tijdens het academiejaar 2008 – 2009 zijn in 12 scholen (26 klaslokalen), verspreid over Vlaanderen, metingen uitgevoerd om een beeld te kunnen schetsen van de huidige situatie van de luchtkwaliteit in Vlaamse scholen. Hierbij hebben we ons onderzoek gericht op de temperatuur, het CO2-gehalte, de relatieve luchtvochtigheid en de luchtdichtheid. In wat volgt zal eerst een overzicht gegeven worden van de scholen die bereid waren hun medewerking te verlenen. Vervolgens wordt een korte uitleg verschaft over de meettoestellen en de gehanteerde criteria voor de beoordeling van de resultaten. Nadien zullen we de resultaten van het onderzoek bespreken en enkele belangrijke conclusies trekken. De resultaten van elke school afzonderlijk zijn opgenomen in bijlage A.

52

2. Vlaamse scholen De 12 scholen die hun medewerking verleend hebben aan ons onderzoek liggen verspreid over Vlaanderen. Ze worden opgedeeld in twee grote groepen. De eerste groep omvat de oudere scholen (ouder dan 10 jaar), de tweede groep omvat de nieuwe scholen (10 jaar of jonger). De tweede groep zal later nog verder opgedeeld worden naargelang het ventilatiesysteem dat in de school aanwezig is. De scholen zijn zodanig gekozen dat we over voldoende oude en nieuwe scholen beschikken zodat de resultaten voldoende representatief zijn. Overzicht van de scholen die hun medewerking verleend hebben aan ons onderzoek: • Sint-Vincentiusinstituut, Dendermonde • Don Boscocollege, Kortrijk • Edugo, Campus Lochristi • De Zande, Beernem (passiefschool) • De Regenboog, Grimbergen • Sint-Rembert, Torhout • BuSO De Kouter, Kortrijk • VTI, Kortrijk • KTA, Dendermonde • ’t Klein Atheneum, Tienen • Sint-Paulusinstituut, Herzele • Universiteit Gent

53

3. Meettoestellen Voor het onderzoek in de scholen is gebruik gemaakt van twee toestellen: de Telaire® 7001 en de Blowerdoor.

3.1 Telaire® 7001 De Telaire® 7001 registreert de temperatuur, de relatieve luchtvochtigheid, het dauwpunt, de lichtintensiteit en de CO2concentratie. Deze gegevens worden opgeslagen in een logger. De Telaire® 7001 kan CO2-waarden tot 10 000 ppm meten, maar de logger kent een maximum van 2485 ppm. Alle hogere gemeten waarden zullen geregistreerd worden als 2485 ppm. Op de display van het toestel kan het CO2-gehalte en de temperatuur afgelezen worden. Hierop worden wel de hogere waarden getoond. Om de luchtkwaliteit in bestaande scholen te onderzoeken zullen we gedurende een week in de klaslokalen de temperatuur, de relatieve luchtvochtigheid en het CO2-gehalte bestuderen. Figuur 10: Telaire® 7001

3.2 Blowerdoor Met een blowerdoor wordt de luchtdichtheid van een gebouw of gebouwdeel gemeten. Dit gebeurt door het meten van de n50-waarde. Hiervoor wordt een lokaal in overof onderdruk geplaatst. Met behulp van een ventilator wordt bij verschillende drukken het luchtdebiet dat nodig is om het drukverschil te behouden gemeten. Aan de hand van de metingen wordt het lekdebiet bij een druk van 50 Pa bepaald.

Figuur 11: Blowerdoor

54

4. Gehanteerde criteria 4.1 Temperatuur Om een indicatie te geven van de temperatuur in klaslokalen worden de gemeten waarden onderverdeeld in vier categorieën5: • Categorie A: 21 °C < T < 23 °C • Categorie B: 20 °C < T < 24 °C • Categorie C: 19 °C < T < 25 °C • Categorie D: niet behorend tot categorie C

4.2 CO2-gehalte In klaslokalen moet minstens de luchtkwaliteit IDA 3 gerealiseerd worden. Het verschil tussen de geregistreerde CO2-waarden van binnen en buiten mag maximaal 1000 ppm bedragen. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten CO2-waarde beschouwd. In de Europese norm wordt, net zoals voor de temperatuur, een verdeling in vier categorieën opgesteld: • Categorie A: ∆CO2 < 350 ppm • Categorie B: ∆CO2 < 500 ppm • Categorie C: ∆CO2 < 800 ppm • Categorie D: niet behorend tot categorie C We zullen deze verdeling hanteren om de evolutie van de luchtkwaliteit te bekijken. Bij de bespreking van het CO2-gehalte hebben de vermelde getalwaarden telkens betrekking op het concentratieverschil tussen binnen en buiten tenzij anders vermeld.

4.3 Luchtvochtigheid De relatieve luchtvochtigheid wordt opgedeeld in vier categorieën: • Categorie A: 40 % < RH < 50 % • Categorie B: 30 % < RH < 60 % • Categorie C: 20 % < RH < 70 % • Categorie D: niet behorend tot categorie C

5

De oorsprong van deze indeling werd reeds verklaard in de literatuurstudie.

55

Het ARAB stelt ook eisen in verband met de relatieve luchtvochtigheid. Voor zover de weersomstandigheden het toelaten, moet een luchtvochtigheid tussen 40 % en 70 % gerealiseerd worden. De relatieve luchtvochtigheid is sterk afhankelijk van de buitenomstandigheden. Om deze afhankelijkheid te vermijden, zullen we ook de binnenklimaatklassen berekenen. De binnenklimaatklassen worden berekend volgens tabel 23. Binnenklimaatklasse Klasse 1 Klasse 2 Klasse 3 Klasse 4

Voorwaarde

Beschrijving Zeer lage dampproductie Kleine dampproductie of ventilatiesysteem Matige dampproductie of beperkte ventilatie Grote dampproductie Tabel 23: Indeling binnenklimaatklassen

De dampdruk en de buitentemperatuur θe zijn gemiddelden over een volledige week. De dampdruk pi in het gebouw is het product van de relatieve vochtigheid en de verzadigingsdampdruk psat. Dit laatste wordt berekend aan de hand van volgende formule.

In gebouwen die zich in klasse 1 bevinden is de dampdruk van de binnenlucht zo laag dat inwendige condensatie niet zal optreden. In gebouwen met klasse 2 kan januarigemiddelde condensatie optreden. Scholen bevinden zich meestal in deze klasse. In de klassen 3 en 4 treedt jaargemiddelde condensatie op, respectievelijk in een noordgeoriënteerde wand en een zonbestraald dak.

4.4 Luchtdichtheid De blowerdoor moet uitgevoerd wordt volgens de norm NBN EN 13829. De meting begint bij een drukverschil van 10 Pa. Daarna moet het drukverschil verhoogt worden in stappen van maximaal 10 Pa. Het hoogste gemeten drukverschil moet minstens gelijk zijn 50 Pa. Er wordt wel aangeraden om te meten tot 100 Pa voor een betere nauwkeurigheid. Scholen zijn grote gebouwen met een volume van meer dan 4000 m³. Hierover vermeldt de norm dat de meting niet geldig is als het hoogste gemeten drukverschil kleiner is dan 25 Pa. Met de blowerdoor waarover we beschikten is het niet mogelijk om een drukverschil van 25 Pa te behalen voor een volledige school. We hebben er voor gekozen om de luchtdichtheid van de lokalen waar de meetapparatuur geplaatst werd, apart te meten. We meten dus eigenlijk de luchtdichtheid van de vier muren van het lokaal. De blowerdoor werd telkens geplaatst in de deur van het lokaal. Alle ramen en andere openingen in het lokaal werden afgesloten. In de gang hebben we wel telkens een raam geopend zodat het drukverschil met buiten werd gemeten.

56

Onze luchtdichtheidsmetingen zijn dus niet gebeurd conform met de norm. De waarden van het venitlatievoud n50 zijn niet correct en kunnen dus niet vergeleken worden met andere waarden. Ze kunnen een verkeerd beeld geven van de luchtdichtheid van het gebouw. Via een blowerdoor worden luchtlekken in de buitenmuren gemeten. Via onze metingen werden ook luchtlekken in de binnenmuren en –vloeren gemeten. Dit zijn echter luchtlekken die niet gepaard gaan met een warmteverlies en zijn dus ook minder belangrijk. Als we een hoge n50-waarde gemeten hebben, werd dit wellicht veroorzaakt door een groot lek tussen 2 lokalen of tussen het lokaal en de gang. Via de metingen van het CO2-gehalte kunnen we het infiltratievoud berekenen. Deze waarde zal een beter beeld geven van de luchtlekken naar buiten. De afnamesnelheid van de CO2-concentratie buiten de lesuren is een maat voor het infiltratievoud ninf en dus ook het ventilatievoud n50. Het verband tussen deze laatste twee grootheden wordt gegeven door onderstaande formule. Via een voorbeeld tonen we hoe het infiltratievoud berekend wordt.

CO2-concentratie [ppm]

CO2-afname tijdens het weekend 2500 2000 1500 1000 500 0 0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

Tijd [uur]

Figuur 12: CO2-afname tijdens het weekend Op de volgende grafiek zetten we de natuurlijke logaritme van het concentratieverschil uit. Dit doen we voor elke gemeten waarde. Daarna bepalen we de best passende rechte die al deze punten verbindt. De richtingscoëfficiënt van deze rechte is het infiltratievoud.

Infiltratievoud ninf 8,00

ln(C-C0)

6,00

y = -0,0812x + 7,4896

4,00 2,00 0,00 0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

Tijd [uur]

Figuur 13: Berekening infiltratievoud ninf Deze waarden zullen een beter beeld geven over de luchtdichtheid dan de gemeten n50-waarde. Om de werkelijke luchtdichtheid van een schoolgebouw te meten zal grotere apparatuur nodig zijn, waarover we niet beschikten.

57

5. Resultaten Bij de bespreking van de resultaten maken we een onderscheid tussen gebouwen die ouder zijn dan 10 jaar (gebouwd voor 1999) en gebouwen die jonger zijn dan 10 jaar. Ook de passiefschool zullen we apart bekijken. Oude gebouwen • Sint-Vincentiusinstituut (2 lokalen) • Don Boscocollege (2 lokalen) • Edugo (2 lokalen) • Sint-Rembert (1 lokaal) • BuSO De Kouter (2 lokalen) • VTI (1 lokaal) • ’t Klein Atheneum (1 lokaal) • Sint-Paulusinstituut (2 lokalen) • Universiteit Gent (1 lokaal) Totaal: 14 lokalen

Nieuwe gebouwen • De Regenboog (2 lokalen) • Sint-Rembert (3 lokalen) • VTI (1 lokaal) • KTA (2 lokalen) • ’t Klein Atheneum (1 lokaal) • Universiteit Gent (1 lokaal) Totaal: 10 lokalen Passiefschool: • GBJ De Zande (2 lokalen) Totaal: 2 lokalen

De oude gebouwen hebben meestal geen ventilatiesysteem, met uitzondering van het lokaal van de Universiteit. Bij de nieuwe gebouwen worden verschillende ventilatiesystemen gebruikt, we zullen hier rekening mee houden bij de bespreking. Geen ventilatie • KTA • ’t Klein Atheneum

Systeem A • Sint-Rembert (blok 9) • VTI

Systeem D • De Regenboog • Sint-Rembert (labocomplex) • Universiteit Gent

De metingen zijn uitgevoerd gedurende een volledige week, zowel overdag als ’s nachts, maar hieronder zullen we enkel de geregistreerde waarden tijdens de schooluren bekijken.

5.1 Temperatuur Figuur 14 toont het verschil in tevredenheidspercentage voor de temperatuur in oude scholen, nieuwe scholen en de passiefschool. Hierbij is nog geen rekening gehouden met het verschil in ventilatiesysteem. Er is een kleine positieve evolutie bij de nieuwe scholen. In de passiefschool is de temperatuur laag waardoor geen enkele waarde in categorie A ligt. Dit wordt wellicht veroorzaakt door de kleine bezetting van de gemeten passiefschool. Hierdoor zijn de interne warmtewinsten kleiner. Als we de resultaten van de nieuwe scholen verdelen volgens het aanwezige ventilatiesysteem, dan zien we opnieuw een positieve evolutie. Met een volledig mechanisch systeem kunnen de ramen en deuren altijd gesloten blijven en kan de temperatuur in het lokaal beter geregeld worden.

58

3,43

100% 90%

28,93

33,12

80% 70% 60%

71,49

31,82

31,06

50% 40% 30% 20% 10%

19,70

23,35

19,54

25,07

12,47

0% Oude scholen Categorie D

Nieuwe scholen

Categorie C: 19°C - 25°C

Passiefschool

Categorie B: 20°C - 24°C

Categorie A: 21°C - 23°C

Figuur 14: Evolutie van de temperatuur in scholen

100% 90%

23,28

29,00 45,35

80% 70% 60%

32,72

33,03

50% 40% 30%

28,29 20,38

32,72

15,51

20% 10%

17,58

11,27

10,86

0% Geen ventilatie Categorie D

Systeem A

Categorie C: 19°C - 25°C

Systeem D

Categorie B: 20°C - 24°C

Categorie A: 21°C - 23°C

Figuur 15: Temperatuur bij de verschillende ventilatiesystemen De temperatuur is vaak geen probleempunt in scholen. Meestal zijn de radiatoren in elk lokaal voorzien van thermostatische kranen zodat de temperatuur kan aangepast worden naargelang de verwarmingsbehoefte van de leerlingen.

5.2 CO2-gehalte Een belangrijk deel van ons onderzoek bestaat uit meten van het CO2-gehalte en het bestuderen van de evolutie hiervan in nieuwe scholen. In de literatuurstudie is reeds aandacht besteed aan het onderzoek naar en de gevolgen van het CO2-gehalte in scholen. In de TRNSYS-simulaties zal hier uitvoerig op teruggekomen worden.

59

Met logisch denkwerk kan een voorspelling gemaakt worden van de te verwachten resultaten. Als we een oude klas binnenstappen is een muffe geur merkbaar, terwijl we in een nieuwe klas met een goed ventilatiesysteem een frisse binnenlucht opmerken. Dat nieuwe lokalen een aangenamer binnenklimaat hebben, kan iedereen zelf waarnemen.

18,27

90%

12,00 6,97

80%

17,12

15,47

100%

70%

18,27

60% 50% 40%

99,85

63,91 47,98

30% 20% 10%

0,15

0% Oude scholen Categorie D: > 800 ppm

Nieuwe scholen

Categorie C: < 800 ppm

Passiefschool

Categorie B: < 500 ppm

Categorie A: < 350 ppm

Figuur 16: Evolutie van het CO2-gehalte

∆CO2 < 1000 ppm ∆CO2 > 1000 ppm

Oude scholen Nieuwe scholen 48,27 % 62,82 % 51,73 % 37,18 % Tabel 24: Evolutie van het CO2-gehalte

Passiefschool 100,00 % 0,00 %

Figuur 16 bevestigt de voorspelling dat de luchtkwaliteit in Vlaamse scholen een positieve evolutie doormaakt. Op deze grafiek is het concentratieverschil tussen binnen en buiten uitgezet in functie van de verdeling in de Europese norm. Tabel 24 geeft een overzicht van het meest gehanteerde criterium: het percentage van de tijd dat de klasse IDA 3 bereikt wordt. In oude scholen is ruim de helft van de lestijd de CO2-concentratie onaanvaardbaar. Bij de nieuwe scholen is dit gedaald tot ruim 37 % en in de passiefschool is de luchtkwaliteit perfect. Dit laatste moet genuanceerd worden met de opmerking dat deze school een kleine bezetting kent. Het is aangeraden om in grote nieuwe passiefscholen ook metingen uit te voeren om de efficiëntie van het ventilatiesysteem te controleren. Bij nieuwe schoolgebouwen ligt ruim 37 % van de tijd het CO2-gehalte boven de grens van klasse IDA 3. Aangezien ventilatie nu verplicht is in nieuwe scholen, zullen hier in de toekomst nog betere resultaten moeten verkregen worden. Bij de jonge gebouwen die we onderzocht hebben zitten 2 scholen zonder ventilatiesysteem, 2 scholen met systeem A en 3 scholen met systeem D.

60

100%

16,67

90%

12,38

80% 70%

10,53 3,14 14,33

24,19

25,43

19,49

60% 50%

72,00

40%

19,23

51,47

30%

31,14

20% 10% 0% Geen ventilatie Categorie D: > 800 ppm

Systeem A

Categorie C: < 800 ppm

Systeem D

Categorie B: < 500 ppm

Categorie A: < 350 ppm

Figuur 17: Vergelijking CO2-gehalte nieuwe scholen Geen ventilatie Systeem A Systeem D 59,80 % 36,84 % 82,19 % ∆CO2 < 1000 ppm 40,20 % 63,16 % 17,81 % ∆CO2 > 1000 ppm Tabel 25: Vergelijking CO2-gehalte nieuwe scholen Indien systeem A gebruikt wordt, worden slechtere resultaten bekomen dan bij oude scholen. Vaak worden de toevoerroosters in de winter gesloten om de verwarmingskosten de hoogte niet in te jagen. Hierdoor wordt hetzelfde effect verkregen als wanneer er geen ventilatiesysteem aanwezig is: de CO2 kan niet ontsnappen en stapelt zich op in het lokaal. Geen ventilatie plaatsen is uiteraard ook niet effectief. Een voorbeeld hiervan is het KTA te Dendermonde. In deze school vinden ook avondlessen plaats zodat gedurende de hele dag het CO2-gehalte zeer hoog is. Door de avondlessen is er niet voldoende tijd om zonder ventilatie de CO2-concentratie tegen ’s morgens te laten dalen tot de buitenconcentratie. Het is dan ook aangeraden om in een school met avondlessen een mechanisch ventilatiesysteem te voorzien. Ventilatie met systeem D geeft betere resultaten, maar nog niet het verhoopte effect van een perfecte luchtkwaliteit. Om hiervan de oorzaak te vinden, bekijken we de scholen die met dit systeem zijn uitgerust apart. In auditorium D van de faculteit Ingenieurswetenschappen is gedurende 68,83 % van de tijd de CO2-concentratie aanvaardbaar. De oorzaak hiervan is het groot aantal studenten dat aanwezig is in het lokaal. Om hier de klasse IDA 3 te verwezenlijken zou een heel groot ventilatiedebiet nodig zijn. De Regenboog in Grimbergen scoort iets beter op gebied van luchtkwaliteit. Een aanvaardbare luchtkwaliteit wordt gehaald gedurende 71,54 % van de lestijd. Dit is echter nog te weinig voor een gebalanceerd ventilatiesysteem. Wellicht is de oorzaak hiervan een te kleine dimensionering of een niet optimale regeling. In het labocomplex van het Sint-Rembert is de ventilatie geregeld met behulp van kloksturing. In deze lokalen is gedurende 95,45 % van de tijd de luchtkwaliteit zeer goed. Deze resultaten bewijzen dat het beoogde doel van de ventilatie-eis in nieuwbouwscholen realiseerbaar is.

61

5.3 Relatieve luchtvochtigheid De relatieve luchtvochtigheid is een belangrijke parameter bij de bepaling van het al dan niet aanvaardbaar zijn van het binnenklimaat. Een te lage luchtvochtigheid zorgt ervoor dat meer stofdeeltjes in de ruimte zweven waardoor irritatie van de slijmvliezen en de ogen kan ontstaan. Een te hoge luchtvochtigheid is een voedingsbodem voor zwammen, bacteriën en schimmels die in te hoge concentraties schadelijk kunnen zijn voor de gezondheid van de leerlingen.

100% 90% 80%

38,34

41,07

38,21

53,87

53,83

61,79

7,79

5,10

70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Oude scholen Categorie D

Nieuwe scholen

Categorie C: 20% - 70%

Passiefschool

Categorie B: 30% - 60%

Categorie A: 40% - 50%

Figuur 18: Evolutie van de relatieve luchtvochtigheid Zowel in oude en nieuwe scholen als in de passiefschool is de relatieve luchtvochtigheid goed. Er zijn weinig verschillen merkbaar tussen gebouwen met een groot verschil in bouwjaar. Meestal is geen bevochtigingstoestel aanwezig in scholen. Uit onze metingen blijkt dit ook niet nodig te zijn. Bij de eis van het ARAB, die oplegt dat een klas een goede werkomgeving is als de relatieve luchtvochtigheid tussen 40 % en 70 % ligt, zien we wel een evolutie. In oude scholen ligt 74,82 % van de gemeten waarden binnen deze grenzen. Bij nieuwe scholen is dit gedaald tot 57,19 % en in de passiefschool ligt dit aandeel nog lager, namelijk 38,21 %. Het zijn vooral de lokalen waar een ventilatiesysteem D aanwezig is die weinig voldoen aan deze voorwaarde. Een opmerkelijk voorbeeld hiervan is het labocomplex van het Sint-Rembertcollege. In het scheikundelokaal is slechts gedurende 7,63 % voldaan aan de voorwaarde van het ARAB, in het fysicalokaal ligt deze waarde op 8,50 %. De luchtvochtigheid varieert meestal tussen 30 % en 40 %. Een bevochtigingstoestel is hierbij wel aangeraden. Bij de berekening van de binnenklimaatklassen is wel een evolutie waarneembaar. Nieuwe scholen scoren iets beter dan oude scholen, maar het verschil is klein. Bij beiden kan zowel maandgemiddelde als jaargemiddelde condensatie optreden. De passiefschool scoort veel beter: januarigemiddelde condensatie kan optreden, maar het grootste deel van de berekende waarden ligt in klasse 1 zodat geen condensatie optreedt.

62

100%

21,25

90%

21,56

80% 70%

38,11

60%

45,35

75,07

50% 40% 30%

40,03

20% 10%

32,41 0,68

0,62

0%

Oude scholen Klasse 4

24,93

Nieuwe scholen Klasse 3

Klasse 2

Passiefschool Klasse 1

Figuur 19: Evolutie van de binnenklimaatklassen

5.4 Luchtdichtheid Omtrent de luchtdichtheid die we gemeten hebben in de onderzochte scholen kunnen we weinig zeggen. De metingen zijn niet conform de norm uitgevoerd. We vermelden deze waarden enkel in de bijlage en bespreken deze hier niet. Het berekende ventilatievoud verschilt sterk van school tot school en zelfs van lokaal tot lokaal binnen één school. Bij de oude scholen hebben we een gemiddeld ventilatievoud van 3,28/h berekend. Het gemiddelde van de nieuwe scholen is 1,94/h. Deze waarde is slechts gebaseerd op twee lokalen, want we konden meestal geen ventilatievoud berekenen wegens de aanwezigheid van een ventilatiesysteem of door het ontbreken van meetgegevens buiten de lesuren. Er kan geen eenduidige conclusie getrokken worden uit deze berekeningen. In de Passiefschool is door het bedrijf Isoproc een luchtdichtheidstest uitgevoerd over het volledige gebouw. Hierbij werd een ventilatievoud van 0,56/h gemeten. In deze school is voldaan aan de eis van 0,6/h voor passiefscholen.

63

6. Conclusies Vlaamse scholen scoren slecht op gebied van luchtkwaliteit. Hoge CO2-concentraties zijn geen uitzondering. Hiermee verschillen ze weinig van buitenlandse scholen. Deze kampen ook met het probleem van een te hoog CO2-gehalte. Dit wordt uiteraard veroorzaakt door het groot aantal leerlingen dat op een kleine oppervlakte samen zit. Ruimere lokalen voorzien is niet mogelijk door het tekort aan ruimte. De beste oplossing is dus een goed geregeld ventilatiesysteem. In twee onderzochte scholen is gebleken dat dit een zeer goede oplossing biedt. Er zijn echter ook scholen die ondanks de aanwezigheid van een ventilatiesysteem toch hoge CO2-waarden laten opmeten. Meer CO2-metingen in scholen zijn noodzakelijk om het probleem aan te kaarten en de scholen bewust te maken van hun eigen binnenklimaat. De positieve evolutie toont aan dat Vlaamse scholen op weg zijn naar een betere luchtkwaliteit en een aangenamere leeromgeving voor de leerlingen. Op vlak van energieverbruik worden wel al veel maatregelen ondernomen, zoals isoleren van het dak, plaatsen van dubbel glas, plaatsen van thermostatische kranen, vernieuwen van het verwarmingssysteem, … Dit komt wellicht door de vele initiatieven van de Vlaamse Overheid, de stijgende energiefacturen en de verhoogde media-aandacht. De meeste scholen zijn zich echter niet bewust van de slechte luchtkwaliteit. Door het toepassen van energiebesparende maatregelen, zoals het dichthouden van ramen, wordt de luchtkwaliteit slechter. Er is dus nog een lange weg af te leggen. De temperatuur ligt in de meeste scholen in de buurt van de comforttemperatuur. Bovendien zijn de lokalen uitgerust met thermostatische kranen zodat de verwarming kan geregeld worden naargelang de verwarmingsbehoefte per lokaal. De relatieve luchtvochtigheid is in scholen goed als leeromgeving, maar vaak te laag om een aangename werkomgeving te creëren. Vooral in lokalen die uitgerust zijn met een ventilatiesysteem D worden lage waarden opgemeten. De binnenklimaatklasse van de lokalen is het beste indien een ventilatiesysteem D aanwezig is. Hierbij zal, ten gevolge van de lage luchtvochtigheid, minder kans zijn tot het optreden van inwendige condensatie. In oudere scholen bestaat een grotere kans tot condensatie.

64

Hoofdstuk 3: Energieprestatie

65

1. Doel van het onderzoek Het Vlaams Energieagentschap en Decysis BVBA stellen het softwarepakket EPB-software Vlaanderen 1.2 ter beschikking om de eisen, bijvoorbeeld het E-peil en het K-peil, van een gebouw te berekenen. In dit programma wordt een onderscheid gemaakt tussen woongebouwen en utilitaire gebouwen. Ons onderzoek situeert zich in de tweede categorie. Bij de berekening van de eisen wordt een onderscheid gemaakt tussen utiliteitsgebouwen met een bestemming als kantoor of als school. Ondanks het grote verschil tussen beiden steunt de software toch op een groot aantal gelijkenissen in de berekeningen. Het betreft voornamelijk de gebruikerseigenschappen. Deze zijn meer gebaseerd op kantoren en in mindere mate op scholen. De eerste stap in ons onderzoek omvat het nagaan van de relevantie van deze gebruikerseigenschappen in schoolgebouwen. Nadien zal de standaardgeometrie ingevoerd worden in het programma om de invloed van verschillende factoren op het K-peil, het E-peil en het primair energieverbruik te berekenen. De belangrijkste invloeden die we zullen onderzoeken zijn: • de isolatie • de verlichting • het ventilatiesysteem • in/exfiltratie • een warmteterugwinapparaat • het ventilatiedebiet • zonnepanelen • het aantal leerlingen • de zonwering • een warmtepomp • de oriëntatie • een bevochtigingstoestel Aangezien scholen subsidies krijgen om het verplichte E-peil van E100 naar E70 te verlagen, zullen we onderzoeken of het energetisch interessant is om een nog lager E-peil te bereiken door enkele maatregelenpakketten op te stellen.

66

2. Relevantie van de software voor scholen In bijlage II: ‘Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van kantoor- en schoolgebouwen’ wordt de berekeningsmethode die de basis van de EPB-software vormt, uitgelegd 6. We zullen deze berekeningsmethode toetsen aan de praktijk van de leef- en werkomgeving van een school en opmerkingen omtrent een betere invulling van de parameters formuleren. In wat volgt zal telkens verwezen worden naar de betreffende pagina van bijlage II.

1.) Een belangrijke opmerking die regelmatig terugkomt bij de berekening van het energieverbruik is het feit dat in een school niet elke werkdag leerlingen aanwezig zijn. Er wordt geen rekening gehouden met het afwezig zijn van leerlingen tijdens de zomervakantie (2 maanden: juli / augustus), de herfstvakantie (1 week: eind oktober / begin november), de kerstvakantie (2 weken: eind december / begin januari), het krokusverlof (1 week: februari) en de paasvakantie (2 weken: eind maart / begin april). Deze vakanties samen geven een verlofperiode van 13 weken die zeker niet onbelangrijk is in de berekening van het energieverbruik. Dat hier geen rekening mee gehouden wordt, blijkt duidelijk uit volgende waarden en berekeningen: a) p. 8: Bij de berekening van de referentiewaarde voor het karakteristiek jaarlijks primair energieverbruik wordt gebruik gemaakt van de constanten b1, b2, b3, b4 en b5. Deze waarden zijn identiek voor kantoor- en schoolgebouwen. Er wordt dus verondersteld dat het hele jaar door energie verbruikt wordt. Dit is echter niet het geval in scholen, dus zou het correcter zijn dat deze waarden kleiner zijn zodat ze een realistischer beeld geven van het gemiddeld energieverbruik van een school. b) p. 23: In tabel 26 (tabel 4 van Bijlage II) wordt de fractie van de tijd dat er bij conventie geventileerd wordt weergegeven. Bij verwarming en mechanische ventilatie met koeling zonder automatische nachtwerking wordt er verondersteld dat gedurende 30 % van de tijd geventileerd wordt. We berekenen hieronder de werkelijke fractie van de tijd dat leerlingen aanwezig zijn en er dus moet geventileerd worden. Bestemming

fvent,heat,j natuurlijke ventilatie

fvent,cool,j mechanische ventilatie met Zonder automatische automatische nachtwerking nachtwerking

Kantoorbestemming 0,3 1,0 1,0 0,3 Schoolbestemming Tabel 26: Fractie van de tijd dat er bij conventie geventileerd wordt [Bijlage II p. 23]

6

Deze bijlage is terug te vinden op de website www.energiesparen.be

67

We veronderstellen dat tijdens de middagpauze de ventilatie niet wordt stop gezet aangezien tijdens de middag ook activiteiten kunnen plaatsvinden in de lokalen. Een lesdag begint om half 9 en eindigt om 16 uur. Gedurende 7,5 uur zijn leerlingen aanwezig in de lokalen. Indien we nog een half uur extra beschouwen voor naschoolse activiteiten, geeft dit een totaal van 8 uur zodat de vooropgestelde waarde van 0,3 in tabel 4 klopt voor één dag. Er moet echter rekening gehouden worden met het feit dat op woensdagmiddag geen lesactiviteiten plaatsvinden. Op woensdag is er les van half 9 tot 12 uur, dus zou slechts gedurende 3,5 uur of 14,6 % van de tijd moeten geventileerd worden. Er moet echter ook rekening gehouden worden met het weekend. Een week bestaat uit 168 uren. Op maandag, dinsdag, donderdag en vrijdag zijn de leerlingen 8 uur aanwezig in de lokalen. Op woensdag zijn gedurende 3,5 uur leerlingen aanwezig. Dit geeft een totaal van 35,5 uren of 21,13 % van de tijd. Voor een schooljaar wordt gemiddeld gerekend met 180 lesdagen. Dit geeft een totaal van 1278 lesuren. Een jaar bestaat uit 8760 uren. Dit betekent dat gedurende 15,6 % van de tijd leerlingen aanwezig zijn in de lokalen. Indien rekening gehouden wordt met het feit dat er geen les is op woensdagmiddag en met de vakantieperiodes, dan zijn de waarden van fvent,cool,j en fvent,heat,j te groot. Indien echter voor de eenvoudige oplossing gekozen wordt om deze waarden te verlagen, dan geeft dit een verkeerd beeld van het totaal primair energieverbruik per maand. Een betere oplossing is het veranderen van de waarden van tm in tabel 27 (tabel 1 van Bijlage II). Maand Lengte van de maand [Ms] januari 2,6784 februari 2,4192 maart 2,6784 april 2,5920 mei 2,6784 juni 2,5920 juli 2,6784 augustus 2,6784 september 2,5920 oktober 2,6784 november 2,5920 december 2,6784 Tabel 27: Maandwaarden voor de lengte van de maand (Bijlage II p. 11) Hieronder wordt voor het jaar 2009 het aantal lesuren per maand berekend. Dit wordt omgezet naar het aantal seconden zodat tabel 27 kan aangepast worden aan het schoolregime.

68

Januari: Er zijn 22 weekdagen waarvan 2 dagen in de kerstvakantie liggen. Er zijn dus 20 lesdagen waarvan 4 woensdagen. De maand januari telt 142 lesuren of 511200 seconden. Februari: Er zijn 20 weekdagen waarvan 5 dagen in de krokusvakantie liggen. Er zijn dus 15 lesdagen waarvan 3 woensdagen. De maand februari telt 106,5 lesuren of 383400 seconden. Maart: Er zijn 22 weekdagen waarvan geen enkele dag in een vakantie ligt. Er zijn dus 22 lesdagen waarvan 4 woensdagen. De maand maart telt 158 lesuren of 568800 seconden. April: Er zijn 22 weekdagen waarvan 10 dagen in de paasvakantie liggen. Er zijn dus 12 lesdagen waarvan 3 woensdagen. De maand april telt 82,5 lesuren of 297000 seconden. Mei: Er zijn 21 weekdagen waarvan 3 vakantiedagen (Dag van de Arbeid en Hemelvaart). Er zijn dus 18 lesdagen waarvan 4 woensdagen. De maand mei telt 126 lesuren of 453600 seconden. Juni: Er zijn 22 weekdagen waarvan 1 vakantiedag (Pinkstermaandag). Er zijn dus 21 lesdagen waarvan 4 woensdagen. De maand juni telt 150 lesuren of 540000 seconden. Bij de maand juni moet de bedenking gemaakt worden dat in de examenperiode meestal de klassen geen volledige dag bezet zijn waardoor het energieverbruik overschat wordt. Juli: Er is geen les. Augustus: Er is geen les. September: Er zijn 22 weekdagen waarvan geen enkele dag in een vakantie ligt. Er zijn dus 22 lesdagen waarvan 5 woensdagen. De maand september telt 153,5 lesuren of 552600 seconden. Oktober: Er zijn 22 weekdagen waarvan geen enkele dag in een vakantie ligt. Er zijn dus 22 lesdagen waarvan 4 woensdagen. De maand oktober telt 158 lesuren of 568800 seconden. November: Er zijn 21 weekdagen waarvan 5 dagen in de herfstvakantie liggen en een extra vakantiedag op 11 november. Er zijn dus 15 lesdagen waarvan 2 woensdagen. De maand november telt 111 lesuren of 399600 seconden. December: Er zijn 23 weekdagen waarvan 9 dagen in de kerstvakantie liggen. Er zijn dus 14 lesdagen waarvan 3 woensdagen. De maand december telt 98,5 lesuren of 354600 seconden. Bij december moet dezelfde opmerking over de examenperiode als in juni gemaakt worden. In tabel 28 wordt een overzicht gegeven van het aantal seconden per maand dat leerlingen aanwezig zijn in de lokalen. Indien gebruik gemaakt wordt van deze maandlengtes kunnen de factoren fvent,cool,j en fvent,heat,j achterwege gelaten worden en wordt het energieverbruik per maand correcter berekend. Bij de maanden juli en augustus moet de opmerking gemaakt worden dat gedurende enkele dagen het schoolpersoneel wel aanwezig is om het nieuwe schooljaar voor te bereiden. Hierbij wordt echter veel minder energie verbruikt dan tijdens lesdagen. Om het energieverbruik correcter te berekenen zou kunnen geopteerd worden om een extra kleine energiebijdrage te voorzien in de maanden juli en augustus.

69

Maand Lengte van de maand [s] januari 511 200 februari 383 400 maart 568 800 april 297 000 mei 453 600 juni 540 000 juli 0 augustus 0 september 552 600 oktober 568 800 november 399 600 december 354 600 Tabel 28: Aantal seconden les per maand c) p. 58: tabel 15 van Bijlage II vermeldt het aantal uren per jaar die in rekening moeten gebracht worden voor de berekening van het elektriciteitsverbruik van de verlichting. Voor de gebruiksduur overdag worden 2200 uren opgelegd. Hierboven is reeds berekend dat er slechts gedurende 1278 uur per jaar les is. Scholen hebben doorgaans grote raamoppervlakten waardoor het licht niet constant moet branden en zelfs 1278 uur per jaar nog te veel is als gebruiksduur. Indien de lichten een volledige ochtend zouden branden en er meer dan de helft van de dagen ’s middags niet voldoende zon is om zonder kunstlicht te kunnen werken, dan zijn 1000 uren voldoende als gebruiksduur overdag. ’s Nachts worden 150 gebruiksuren voorzien. Op een school zijn op regelmatige tijdstippen ’s avonds leerkrachtenvergaderingen of eventuele activiteiten voorzien. De waarde van 150 gebruiksuren is hiervoor aanvaardbaar. Indien in een school ook in de zomer lesactiviteiten plaatsvinden kan uiteraard wel gerekend worden met de karakteristieken van kantoorgebouwen. Er zijn echter zeer weinig scholen die zomeractiviteiten aanbieden. 2.) In de referentiewaarde van het karakteristiek jaarlijks primair energieverbruik voor de berekening van het E-peil wordt gerekend met het minimale ontwerpdebiet overeenkomstig de opgegeven ontwerpbezetting volgens Bijlage VI. In tabel 1 van Bijlage VI (of tabel 11 van NBN EN 13779) is een ontwerpbezetting van 4 m²/persoon vastgelegd voor klaslokalen. Bij de uitvoering van onze metingen in de Vlaamse scholen is gebleken dat deze ontwerpbezetting niet realistisch is. De gemiddelde ontwerpbezetting van onze case studies is 2,72 m²/persoon. Tabel 29 toont de bezetting per lokaal van deze case studies 7. Bij de berekening van de bezetting is telkens rekening gehouden met het maximaal aantal personen die in het lokaal aanwezig kunnen zijn, inclusief de leerkracht.

7

Hierbij is de Universiteit van Gent buiten beschouwing gelaten. Ook het tweede lokaal van De Zande is niet meegerekend omdat in dit grote lokaal gemiddeld zes leerlingen zitten zodat hier een uitzonderlijk bezetting de van 1 persoon per 13 m² verkregen wordt. Bij het 2 lokaal van Edugo wordt slechts de helft van de oppervlakte gebruikt voor theorielessen omdat de andere helft bezet is met werkbanken voor de praktijklessen.

70

School Sint-Vincentiusinstituut Don Boscocollege Edugo De Zande De Regenboog Sint-Rembert

Lokaal 1 Lokaal 2 2,42 2,60 1,97 1,93 2,74 2,77 5,57 2,56 2,51 2,31 2,62 3,58 3,95 BuSO de kouter 2,29 2,75 VTI 2,64 2,86 KTA 2,39 2,55 ’t Klein Atheneum 2,14 2,91 Sint-Paulusinstituut 2,45 2,09 Tabel 29: Bezetting van de lokalen Op p. 25 wordt in tabel 4 de reële bezettingsgraad gelijk gesteld aan 0,3. In kantoren is de gemiddelde reële bezettingsgraad vaker kleiner dan de ontwerpbezetting, maar in scholen zitten meestal meer leerlingen in een klas dan de ontwerpbezetting. Een waarde van 0,3 is hier dus zeker veel te klein. Ofwel moet de ontwerpbezetting aangepast worden naar 2,7 m²/persoon en de bezettingsgraad naar 1, ofwel moet de bezettingsgraad verhogen naar freal = 1,5. Indien met de EPB-waarden van fvent,heat,j en freal gerekend wordt, dan is de jaarlijkse bezetting (het product van beide waarden) 0,09. Indien de werkelijke waarden gebruikt worden zoals we ze hierboven berekend hebben, dan is de jaarlijkse bezetting 0,156 ∙ 1,6 = 0,2496. Deze waarde is groter dan de waarde volgens EPB. In tabel 4 van de bijlage wordt ook de interne warmtelast van apparatuur vastgelegd op qi,app = 3 W/m². Aangezien meestal slechts één computer per lokaal aanwezig is, lijkt dit een goede aanname. Vele scholen hebben echter speciale computerlokalen waar gebruik wordt gemaakt van 15 à 20 computers. In deze lokalen zullen de interne warmtelasten en het energieverbruik groter zijn. 3.) p. 11: In tabel 2 van bijlage II worden de gemiddelde temperaturen voor ruimteverwarming en ruimtekoeling gegeven. Voor ruimteverwarming wordt een temperatuur van 19 °C gehanteerd. Voor ruimtekoeling is de temperatuur 23 °C. De gemiddelde temperatuur van de scholen die we onderzocht hebben is 20,85 °C. Deze temperatuur is niet enkel afkomstig van de verwarmingsinstallatie, maar ook van de interne warmtewinsten. De verwarmingsinstallatie is meestal ingesteld op 19 of 20 °C. De gehanteerde temperatuur van 19 °C is een goede waarde. We hebben geen metingen uitgevoerd in de zomer, dus kunnen we geen indicatie geven over het al dan niet correct zijn van de keuze van 23 °C voor ruimtekoeling. In scholen wordt dit meestal zelfs niet voorzien. In sommige scholen blijft de verwarming ook ’s nachts en in het weekend op dezelfde temperatuur werken. In andere scholen wordt de temperatuur ’s nachts verlaagd, meestal tot 15 °C. Er wordt dus best gekozen om in het EPB-programma een keuze te laten maken tussen een verwarmingsysteem dat continu op een temperatuur van 19 °C werkt en een systeem met nachtverlaging tot 15 °C.

71

Op p. 12 van Bijlage II wordt de warmtewinst door bezonning en interne warmteproductie berekend met de formule

Hierbij wordt zowel gebruik gemaakt van de gemiddelde temperatuur voor verwarming θi,heat als het aantal seconden in een maand tm. Indien de verwarming ’s nachts en in het weekend op dezelfde temperatuur werkt, kan gebruik gemaakt worden van tabel 27 voor de waarden van tm. Indien de temperatuur ’s nachts en in het weekend verlaagd wordt tot 15 °C, moet deze formule aangepast worden tot:

Hierbij moet voor de waarden van tm tabel 28 gebruikt worden. Voor de berekening van het warmteverlies door ventilatie wordt de volgende formule gebruikt:

Aangezien de ventilatie enkel werkt tijdens de lesuren moet voor tm de waarden uit tabel 28 gebruikt worden. 4.) p. 43: Bij de berekening van het forfaitair effectief vermogen van de ventilator wordt, afhankelijk van het klimatiseringssysteem, gebruik gemaakt van de waarden csys = 0,33 Wh/m³ (systeem C), 0,55 Wh/m³ (systeem B of systeem D zonder koeling van de inblaaslucht) en 0,85 Wh/m³ (alle andere gevallen). Volgens de EPB-regelgeving mag het vermogen van een ventilator maximaal 1250 Ws/m³ zijn. Dit is 0,35 Wh/m³. De waarde van csys voor systeem C verschilt weinig van het maximaal toegelaten vermogen. Bij systeem B is er echter een groot verschil. Dit zal ook blijken uit de verdere berekeningen. Voor systeem D is de waarde van 0,55 Wh/m³ wel aanvaardbaar aangezien dit enkel wordt vermenigvuldigd met het ontwerptoevoerdebiet en niet met het afvoerdebiet. De waarde van 0,85 Wh/m³ voor de andere gevallen is vrij hoog. 5.) De verlichting is een grote verbruikpost in scholen. Bij de berekening van het energieverbruik voor verlichting aan de hand van de waarde bij ontstentenis wordt gerekend met een forfaitaire waarde van het specifiek vermogen van 20 W/m². In klaslokalen is echter gemiddeld 10 W/m² aanwezig. Het EPB-programma rekent dus met het dubbele van wat in de scholen gebruikt wordt. Bovendien is er in de gang meestal minder verlichting aanwezig en wordt er overdag enkel gebruik gemaakt van zonlicht dat via grote ramen binnenvalt. Een verlaging van de forfaitaire waarde is realistischer. Bij het onderzoek in de Vlaamse scholen is ook een lichtmeting gebeurd, maar deze geeft zeer wisselende resultaten waaruit we geen correcte besluiten kunnen trekken.

72

Voor de waarde van de hulpvariabele Lrmr wordt 500 gebruikt zoals in kantoren. Voor scholen is deze waarde vrij hoog en zou 400 realistischer zijn. Bij de berekening van Lrmr op de conventionele manier (op p. 52 van de bijlage) zou in een extra opmerking duidelijk moeten gemaakt worden dat indien de optische karakteristieken niet ingegeven worden bij de armaturen, de waarde van Lrmr gelijk gesteld wordt aan nul. Dit is nu niet duidelijk en zorgt voor verwarrende resultaten indien de verlichting berekend wordt aan de hand van het werkelijk vermogen en de hulpvariabele via de eenvoudige conventionele methode.

73

3. Basismodel Om het onderzoek met de EPB-software uit te voeren, wordt een modelschool opgebouwd. Hiervoor hebben we ons gebaseerd op een recent gebouwde school: De Regenboog in Grimbergen. Hieronder wordt kort uiteen gezet wat de belangrijkste invoergegevens zijn. Een meer gedetailleerde beschrijving van de modelschool is terug te vinden in bijlage B. Ons gebouw bestaat uit drie verdiepingen met elk een hoogte van 3 m. Het grondplan van de modelschool wordt getoond op figuur 20. De twee verdiepingen erboven zijn identiek en worden getoond op figuur 21. In elk klaslokaal is in de noorden zuidgevel een totaal raamoppervlak van 15 m² voorzien, in de oosten westgevel zijn raamoppervlakken van 10 m² geplaatst. Het directielokaal heeft een raamoppervlak van 10 m² en in de oosten westgevel van de traphal is een totaal raamoppervlak van 15 m² voorzien. Het basismodel wordt opgebouwd met een gebouwschil die net voldoet aan de opgelegde eisen. Dit wil zeggen dat de buitenmuren een U-waarde van 0,6 hebben, de binnenmuren en binnenvloeren een U-waarde van 1,0, het dak en de vloer op grond een U-waarde van 0,4, de ramen een U-waarde van 2,5 en de buitendeuren een U-waarde van 2,9. Deze waarden worden vermeld in Bijlage III van de energieprestatieregelgeving. Hierin wordt geen U-waarde voor de binnendeuren vermeld. In het transmissie referentiedocument worden de U-waarden bij ontstentenis van deuren gegeven. We kiezen voor geïsoleerde binnendeuren in hout met een U-waarde van 3,0. Het volledige gebouw ligt binnen het beschermd volume en in dezelfde energiesector. De warmte wordt geleverd door een condensatieketel op aardgas en in de lokalen afgegeven via radiatoren met thermostatische kranen. In wat volgt zullen we ook de school bekijken wanneer de gang, de trappen en de toiletten niet binnen het beschermd volume liggen en onverwarmd zijn. Wettelijk gezien moet de gang wel binnen het beschermd volume liggen, maar dit geeft de mogelijkheid om een onderscheid te kunnen maken tussen het energieverbruik van de lokalen en dit van de gang, trappen en toiletten. De gang wordt ingegeven als een AOR waarvan de buitengeometrie gekend is. Zowel de zonnewinsten als de transmissieverliezen van deze ruimte worden mee in rekening gebracht en er wordt een binnentemperatuur berekent die verschilt van de buitentemperatuur. Voor de ventilatie wordt het systeem D gebruikt waarbij doorstroomopeningen voorzien zijn om de lucht uit de klaslokalen te laten doorstromen naar de gang en de toiletten. Het luchtdebiet is het minimale debiet dat nodig is om klasse IDA 3 te verkrijgen. De klaslokalen worden bezet door 20 leerlingen en één leerkracht. In het directielokaal zijn 2 personen aanwezig.

74

Figuur 20: Grondplan gelijkvloers modelschool

Figuur 21: Grondplan van de bovenste twee verdiepingen

75

4. K-peil 4.1 Basismodel De globale warmte-isolatie van een school moet aanleiding geven tot een K-peil van 45 of lager. Indien de opbouw van de school net voldoet aan de maximale U-waarden, die opgelegd worden door Bijlage III van de energieprestatieregelgeving, is niet voldaan aan de K-peileis. Met een waarde K58 zit deze school ver boven de toegestane waarde. Dit is echter een zeer compacte school, met een compactheid van 2,69 m, waaruit we kunnen besluiten dat scholen die een kleine compactheid hebben zeker een te groot K-peil zullen hebben. Dit blijkt ook uit ons tweede model waarbij we de gang, de trap en de toiletten niet verwarmen en dus in een ander subdossier plaatsen. Hierdoor daalt de compactheid tot 1,78 m en stijgt het K-peil tot 64. De stijging van het K-peil wordt veroorzaakt door de kleinere compactheid en het feit dat de binnenmuren, die minder isolatie bevatten, grenzen aan onverwarmde ruimten waardoor grotere transmissieverliezen ontstaan.

4.2 Invloed op het K-peil Om aan de eis van het K-peil te kunnen voldoen, zullen we eerst de invloed van enkele mogelijke ingrepen op het K-peil bekijken. Aan de hand hiervan kunnen we een goede oplossing bepalen om een school te ontwerpen die voldoet aan de K45-eis. We maken hierbij een onderscheid tussen de opake en de transparante constructiedelen.

4.2.1 Opake constructiedelen In scholen worden de gevels steeds voorzien van grote ramen, toch wordt het grootste oppervlakte in ons model gevormd door de buitenmuren. 50,66 % van het oppervlakte behoort tot de muren, 48,28 % bestaat uit ramen en 1,06 % wordt gevormd door de buitendeuren. Tabel 30 toont de resultaten van het verlagen van de U-waarde van de buitenmuren en de invloed op het K-peil. U-waarde Isolatiedikte [mm] K-peil 0,6 37,5 58 0,5 47,5 57 0,4 63,0 56 0,3 87,0 54 Tabel 30: Invloed van een betere muurisolatie op het K-peil Het wordt al snel duidelijk dat een strengere eis voor de U-waarde van de buitenmuren niet voldoende zal zijn om een aanvaardbaar K-peil te bekomen.

76

Het dak en de vloer op grond hebben reeds strenge eisen, namelijk U = 0,4. Indien de eis voor de vloer of het dak wordt verstrengd tot U = 0,3 dan verlaagt het K-peil tot K56. Voor beiden een strengere eis opleggen geeft als resultaat K54. Als we alle voorgaande ingrepen combineren en dus aan alle opake scheidingsconstructies van het beschermd volume de eis U = 0,3 opleggen, wordt het K-peil K50. Hieruit kunnen we besluiten dat ook strengere eisen moeten opgelegd worden aan de ramen om K45 te kunnen bereiken.

4.2.2 Transparante constructiedelen De ramen moeten voldoen aan een maximale U-waarde van 2,5. Er zijn echter reeds mogelijkheden om ramen met een veel lagere U-waarde te realiseren. Tabel 31 toont de invloed van een betere glasisolatie op het K-peil. De U-waarde die vermeld wordt, is niet de waarde die hoort bij de beglazing zelf, maar bij het volledige raam. U-waarde K-peil 2,5 58 2,4 57 2,3 56 2,2 54 2,1 53 2,0 52 1,9 50 1,8 49 1,7 47 1,6 46 1,5 45 Tabel 31: Invloed van een betere glasisolatie op het K-peil Het is mogelijk om enkel met een strengere eis van de ramen te voldoen aan de K-peileis. Hiervoor zijn ramen met een U-waarde van 1,5 nodig. Dit betekent dat hoogrendementsbeglazing zal moeten gebruikt worden. Aangezien de glazen buitendeuren slechts 1,06 % van het totale oppervlakte omvatten, zal een strengere eis hiervoor weinig invloed hebben op het K-peil.

4.2.3 Strenger dan K45 Uit het voorgaande blijkt het dus mogelijk om met enkele ingrepen het K-peil sterk te verlagen. We kunnen ons dan ook afvragen of het mogelijk is om een nog strengere eis dan K45 op te leggen aan scholen. Het is nodig om zowel de opake als de transparantie constructiedelen beter te isoleren. Indien aan alle opake scheidingsconstructies een U-waarde van 0,3 wordt gegeven en aan de ramen een Uwaarde van 1,5 dan wordt een K-peil van 36 verkregen. Een eis van bijvoorbeeld K40 voor scholen is dus mogelijk, maar zal wel een grote investering vereisen.

77

4.2.4 Modelschool Voor de berekeningen van het E-peil en het primair energieverbruik ontwerpen we een schoolgebouw dat voldoet aan de K-peileis. Hiervoor zullen we een combinatie van twee ingrepen toepassen. Enerzijds wordt de U-waarde van de buitenmuren herleid van 0,6 naar 0,3, anderzijds worden ramen met een U-waarde van 1,8 in plaats van 2,5 geplaatst. Hiermee wordt een K-peil van 44 verkregen. Dit model zal hierna model 1 genoemd worden. Als we deze ingrepen toepassen op het 2de model waarbij de gang niet verwarmd wordt, bekomen we de waarde K50. Ook voor dit model kan K45 bereikt worden door enkel de muren en ramen aan te passen, maar hiervoor moet hoogrendementsglas gebruikt worden zodat de ramen een U-waarde van 1,5 hebben. In de berekeningen hieronder zullen we dezelfde U-waarden gebruiken als in model 1 om een idee te krijgen van het energieverbruik in de lokalen enerzijds en in de gang en toiletten anderzijds. Dit model zullen we hierna model 2 noemen.

78

5. E-peil en primair energieverbruik 5.1 Basismodel Een schoolgebouw moet voldoen aan het maximaal E-peil E100. Het basismodel voldoet hier niet aan. Er zullen enkele maatregelen moeten getroffen worden om de waarde E121 van het basismodel te laten zakken tot E100. Hiervoor onderzoeken we eerst welke maatregelen de grootste invloeden hebben op het E-peil van schoolgebouwen. Vaak verwarmen scholen de gang en de toiletten niet. Als we deze in de EPB-software in een apart subdossier zonder verwarming plaatsen, is het E-peil kleiner, namelijk E117. Om een vergelijking te kunnen maken tussen beide modellen bekijken we het energieverbruik. Tabel 32 toont het jaarlijks primair energieverbruik voor het basismodel, tabel 33 toont hetzelfde voor het model waarbij de gang en de toiletten niet verwarmd worden.

Verwarming Koeling Bevochtiging Verlichting Hulpenergie PV

Jan [MJ] 158 346 3 114 0 0 17 094 0

Feb [MJ] 129 258 4 967 0 0 15 440 0

Maa [MJ] 113 053 9 775 0 0 17 094 0

Apr [MJ] 68 842 16 688 0 0 16 543 0

Mei [MJ] 29 059 27 977 0 0 17 094 0

Jun [MJ] 0 37 406 0 0 16 543 0

Jul [MJ] 0 43 391 0 0 17 094 0

Aug [MJ] 0 41 049 0 0 17 094 0

Sep [MJ] 15 544 25 707 0 0 16 543 0

Okt [MJ] 55 925 12 573 0 0 17 094 0

Nov [MJ] 114 374 4 716 0 0 16 543 0

Dec [MJ] 156 701 0 0 0 17 094 0

Jaar [MJ] 841 102 227 362 0 812 160 201 274 0

Aandeel [-] 0,40 0,11 0 0,39 0,10 0

Dec [MJ] 166 711 0 0 0 16 290 0

Jaar [MJ] 908 067 182 014 0 610 389 191 797 0

Aandeel [-] 0,48 0,10 0 0,32 0,10 0

Tabel 32: Jaarlijks primair energieverbruik van het basismodel


Jan [MJ] 168 497 0 0 0 16 290 0

Feb [MJ] 138 215 3 478 0 0 14 713 0

Maa [MJ] 122 119 7 121 0 0 16 290 0

Apr [MJ] 75 896 12 683 0 0 15 764 0

Mei [MJ] 33 419 22 334 0 0 16 290 0

Jun [MJ] 0 31 130 0 0 15 764 0

Jul [MJ] 0 36 960 0 0 16 290 0

Aug [MJ] 0 34 889 0 0 16 290 0

Sep [MJ] 18 327 20 751 0 0 15 764 0

Okt [MJ] 62 001 9 417 0 0 16 290 0

Nov [MJ] 122 882 3 253 0 0 15 764 0

Tabel 33: Jaarlijks primair energieverbruik van het basismodel zonder gangverwarming Het basismodel heeft een totaal jaarlijks primair energieverbruik van 2 081 899 MJ. Wanneer de gang niet verwarmd wordt, daalt het energieverbruik tot 1 892 267 MJ. Deze laatste waarde is echter niet correct. Door de gang en toiletten in een apart subdossier te steken en deze te definiëren als een AOR wordt geen verlichting en ventilatie voorzien in dit gebouwdeel. Voor de verlichting en de hulpenergie moet hetzelfde verbruik in rekening gebracht worden als in het basismodel. Dit betekent dat wanneer de gang niet verwarmd wordt, het totaal primair energieverbruik gelijk is aan 2 103 515 MJ. Er wordt dus minder energie verbruikt indien ook de gang verwarmd wordt.

79

Als we enkel de verwarming bekijken, zien we een duidelijk verschil tussen beide modellen. Wanneer de gang niet verwarmd is, zal er een groter warmteverlies optreden langs de binnenmuren. Hierdoor moet er meer verwarmd worden in de lokalen. Er is ook meer koeling nodig. De verwarmingsverliezen kunnen opgesplitst worden in transmissieverliezen en ventilatieverliezen. In het basismodel bedragen de jaarlijkse transmissieverliezen 629 170 MJ, de ventilatieverliezen 464 044 MJ. Deze verliezen worden gedeeltelijk gecompenseerd door de interne warmtewinsten en de zonnewinsten. Bijna 40 % van het energieverbruik is afkomstig van de verlichting. Dat het werkelijk energieverbruik van de verlichting kleiner is, werd reeds hierboven besproken en zal nog verder onderzocht worden. Ook de hulpenergie van de ventilatoren zal in een verdere paragraaf besproken worden. Figuur 22 toont de verdeling van de energieposten van het basismodel.

2% 8% Verwarming

11%

Verlichting 40%

Koeling ventilatoren

39%

pompen

Figuur 22: Verdeling van de energieposten van het basismodel

5.2 Invloed van het K-peil Een betere isolatie heeft uiteraard ook een invloed op het energieverbruik en het E-peil. Hoe beter het K-peil, des te lager het energieverbruik zal zijn. Tabel 34 toont de invloed van het K-peil op het Epeil. Hieruit blijkt dat een daling van 2 K-punten overeenkomt met een daling van 1 E-punt. K-peil E-peil 44 114 43 113 42 113 41 112 40 112 39 111 38 111 37 110 36 110 Tabel 34: Invloed van het K-peil op het E-peil

80

Om de invloeden van andere maatregelen op het E-peil te bestuderen maken we gebruik van model 1 met een K-peil van 44. Het energieverbruik van dit model wordt getoond in tabel 35.


Jan [MJ] 131.878 4.119 0 0 17.094 0

Feb [MJ] 106.729 6.425 0 0 15.440 0

Maa [MJ] 92.054 12.192 0 0 17.094 0

Apr [MJ] 54.717 19.751 0 0 16.543 0

Mei [MJ] 22.125 31.136 0 0 17.094 0

Jun [MJ] 0 40.045 0 0 16.543 0

Jul [MJ] 0 45.601 0 0 17.094 0

Aug [MJ] 0 43.229 0 0 17.094 0

Sep [MJ] 11.604 28.230 0 0 16.543 0

Okt [MJ] 44.377 14.851 0 0 17.094 0

Nov [MJ] 94.178 6.034 0 0 16.543 0

Dec [MJ] 130.686 3.53 0 0 17.094 0

Jaar [MJ] 688.348 255.156 0 812.160 201.274 0

Aandeel [-] 0,35 0,13 0 0,41 0,10 0

Tabel 35: Jaarlijks primair energieverbruik van model 1 Het energieverbruik voor verwarming is gedaald van 841 102 MJ tot 688 348 MJ wat neerkomt op 10 911 MJ per K-punt. Nog beter isoleren tot K36 doet het energieverbruik voor verwarming dalen tot 601 489 MJ. Dit betekent dat een verbetering van 8 K-punten een daling van het energieverbruik van 86 041 MJ met zich meebrengt of 10 755 MJ per K-punt. Een vergelijking tussen de meerkost voor de extra isolatie enerzijds en de besparing op de verwarmingskosten anderzijds zal moeten duidelijk maken of deze strengere K-waarde een financieel voordeel oplevert. Het E-peil is gedaald met 7 punten tot E114 en voldoet nog steeds niet aan de E-peileis. Figuur 23 toont het aandeel van elke energiepost in het totale verbruik bij model 1.

2% 8% Verwarming

13% 35%

Verlichting Koeling ventilatoren pompen

42%

Figuur 23: Verdeling van de energieposten van model 1 Aangezien de ventilatie hetzelfde blijft als in het basismodel, is er geen verandering opgetreden in de ventilatieverliezen. De daling van het energieverbruik is enkel afkomstig van de lagere transmissieverliezen. Deze zijn gedaald met 23,5 % en liggen nu in dezelfde grootteorde als de ventilatieverliezen (transmissieverliezen = 50,9 % - ventilatieverliezen = 49,1 %). We zullen hier even dieper ingaan op de verdeling van het energieverbruik per maand. Dit wordt getoond in Figuur 24.

81

Tijdens de vakantiemaanden juli en augustus is er volgens de software geen verwarming nodig, maar wel koeling, verlichting en hulpenergie voor pompen en ventilatoren. Deze maken samen 13,3 % uit van het totale energieverbruik. Indien we ook de andere vakantieperiodes zouden in rekening brengen, ligt dit percentage nog hoger. Vooral de koelingsbehoefte is het grootst in de zomermaanden. Deze maakt 35 % uit van de totale koelingsbehoefte. Het totale energieverbruik wordt dus sterk overschat. Omdat het vooral de koeling is die overschat wordt, zullen we in de berekeningen hieronder minder aandacht besteden aan de koeling en vooral de invloeden op de verwarmingsverliezen bekijken.

Verwarmings- en koelingsvraag 140000

Energieverbruik [MJ]

120000 100000 Verwarming

80000

Koeling

60000

Verlichting

40000

Ventilatoren

20000

Pompen

0 jan feb maa apr mei jun

jul aug sept okt nov dec

maand

Figuur 24: Energieverbruik per maand van model 1 Bij model 2 is de energiebehoefte voor verwarming gedaald met 16,3 %, de transmissieverliezen met 22,0 % en de ventilatieverliezen zijn gelijk gebleven.

5.3 Invloed van het ventilatiesysteem In de literatuurstudie is reeds vermeld dat een ventilatiesysteem onmisbaar is om een goede luchtkwaliteit te verkrijgen in de klaslokalen. Dit zal ook aangetoond worden in de TRNSYS-simulaties in het volgende hoofdstuk. Een ventilatiesysteem gaat echter niet enkel gepaard met een betere luchtkwaliteit, maar ook met een grote meerkost. Hierbij moet niet alleen rekening gehouden worden met de investeringskost van de installatie, maar ook met de kost voor het extra energieverbruik. Tabel 36 toont het energieverbruik indien in model 1 systeem A gebruikt wordt in plaats van systeem D.


Jan [MJ] 141.272 0 0 0 3.240 0

Feb [MJ] 114.675 0 0 0 2.926 0

Maa [MJ] 99.437 6.599 0 0 3.240 0

Apr [MJ] 59.673 10.719 0 0 3.135 0

Mei [MJ] 24.544 16.867 0 0 3.240 0

Jun [MJ] 0 25.349 0 0 3.135 0

Jul [MJ] 0 32.215 0 0 3.240 0

Aug [MJ] 0 30.121 0 0 3.240 0

Sep [MJ] 12.998 15.460 0 0 3.135 0

Okt [MJ] 48.529 7.227 0 0 3.240 0

Nov [MJ] 101.415 0 0 0 3.135 0

Dec [MJ] 139.957 0 0 0 3.240 0

Jaar [MJ] 742.500 144.556 0 812.160 38.146 0

Aandeel [-] 0,43 0,08 0 0,47 0,02 0

Tabel 36: Jaarlijks primair energieverbruik van model 1 met ventilatiesysteem A

82

Aangezien geen mechanisch ventilatiesysteem gebruikt wordt, daalt de hulpenergie drastisch. Het totale energieverbruik is 1 737 362 MJ. Het E-peil is gedaald tot E98. Bij een ventilatiesysteem B is het E-peil E114 en de hulpenergie voor de ventilatoren bedraagt 223 241 MJ. Bij een ventilatiesysteem C is het E-peil E109 en de hulpenergie voor de ventilatoren bedraagt 149 203 MJ. Ondanks het feit dat voor beide systemen hetzelfde debiet moet geleverd worden door de ventilatoren, is er toch een groot verschil in hulpenergie. De oorzaak hiervan is reeds hierboven besproken. De waarde van csys is hetzelfde voor de systemen B en D (zonder koeling) en lager voor systeem C. Dit geeft zeer grote verschillen bij het energieverbruik tussen de systemen B en C. Bij de correcte berekening van de hulpenergie in één van de volgende paragrafen zullen we verder ingaan op het werkelijk energieverbruik van de ventilatoren. Bij een mechanisch ventilatiesysteem waar geen gebruik gemaakt wordt van doorstroomopeningen van de lokalen naar de gang is het mechanisch toevoerdebiet groter. Hierdoor zijn de ventilatieverliezen 10,2 % groter dan wanneer gebruik gemaakt wordt van het systeem D met doorstroomopeningen. In het volgende hoofdstuk zal dieper ingegaan worden op de meest efficiënte ventilatiestrategieën. Bij de EPB-berekeningen zullen we steeds werken met een ventilatiesysteem D met doorstroomopeningen.

5.4 Forfaitaire berekeningen In het voorgaande hoofdstuk is reeds besproken dat de forfaitaire berekening van de verlichting en de ventilatie met zeer nadelige waarden rekent. Hieronder zullen we controleren hoe groot het effect is van een correcte berekening van beide energieposten.

5.4.1 Verlichting In een school is veel verlichting nodig. Dit maakt dus een groot deel uit van het energieverbruik. In elk klaslokaal zijn 6 à 12 TL-lampen aanwezig, afhankelijk van de grootte van het lokaal. In de lokalen die we gebruiken in model 1, met een vloeroppervlakte van 52 m², plaatsen we 8 TL-lampen met een vermogen van 58 W 8. Dit komt overeen met een specifiek vermogen van 8,92 W/m². In het directielokaal wordt hetzelfde vermogen verkregen met 6 TL-lampen. Op de gang en in de toiletten wordt een kleiner vermogen voorzien aangezien in deze ruimten vaak geen leerlingen aanwezig zijn. In de gang wordt dikwijls zelfs enkel het zonlicht van buiten gebruikt. De gang wordt voorzien van 6 TL-lampen per verdieping (2,62 W/m²) en de toiletten van 8 TL-lampen (5,9 W/m²). In EPB kan er voor gekozen worden om de hulpvariabele L te laten berekenen via de eenvoudige conventionele methode of via een correcte berekening. Aangezien we niet beschikken over de technische karakteristieken van de verlichting, zou de hulpvariabele gelijk gesteld worden aan nul.

8

Hiervoor hebben we ons gebaseerd op de verlichting in de case studies.

83

Deze nulwaarde is echter zeer nadelig aangezien in klaslokalen L = 500 wordt gesteld. We geven L in via de gedetailleerde berekening en kennen het de waarde 500 toe. We kiezen er voor om de verlichting te laten bedienen met behulp van twee manuele schakelaars zodat de helft van de verlichting kan uitgeschakeld worden indien dit gewenst is. Elk schakelend systeem verlicht de helft van de oppervlakte. Het energieverbruik van de verlichting is gedaald van 841 102 MJ naar 299 404 MJ en is slechts voor 21 % van het totale verbruik verantwoordelijk in plaats van 41 %. Het totale energieverbruik is gedaald tot 1 445 204 MJ en het E-peil is nu E84. De correcte berekening levert dus een daling van 30 E-punten op. Hieruit blijkt duidelijk dat de forfaitaire berekening veel te nadelig rekent. Er kan gediscussieerd worden of de waarde van 500 voor de hulpvariabele een goede benadering is van de werkelijkheid. Indien L gelijk gesteld wordt aan 400, stijgt het E-peil tot E88. Voor de correcte berekening van L moeten de optische kenmerken van de verlichting gekend zijn. Hier zullen we niet dieper op ingaan, we blijven rekenen met de waarde L = 500. Bij de verlichting kan gekozen worden voor verschillende schakelsystemen. Aangezien de verlichting een belangrijke energiepost is, kan het schakelsysteem een grote invloed hebben op het E-peil. Gebruik maken van aanwezigheidsdetectie met volledige terugschakeling zorgt voor een jaarlijkse energiebesparing van 48 176 MJ en een daling van het E-peil tot E81. Een manueel schakelsysteem met afwezigheidsdetectie en volledige terugschakeling zorgt voor een jaarlijkse energiebesparing van 74 673 MJ en een daling van het E-peil tot E80. In plaats van een volledige terugschakeling kan ook gekozen worden voor terugschakeling naar dimstand, maar dit gaat uiteraard gepaard met een iets groter verbruik.

5.4.2 Hulpenergie ventilatoren We werken met een systeem D waarbij doorstroomopeningen voorzien zijn om de gang en de toiletten te ventileren. Dit betekent dat zowel het toevoer- als het afvoerdebiet 12 540 m³/h is voor de klasse IDA 3. Er worden twee ventilatoren voorzien, één voor de toevoer en één voor de afvoer. Het vermogen van deze ventilatoren is het product van het specifiek vermogen, dat maximaal 0,35 Wh/m³ mag zijn, en het ontwerpdebiet van de ventilator. Zowel voor toevoer als afvoer is het vermogen van de ventilator 4389 W. Er wordt geen regeling toegepast. De hulpenergie is gestegen van 201 274 MJ naar 204 240 MJ. Het E-peil blijft E114. Hierbij werken de ventilatoren continu op hun volle vermogen. Door gebruik te maken van een regeling, bijvoorbeeld inlaatklepverstelling, is er een daling van het energieverbruik met 41 524 MJ en 3 E-punten. De hulpenergie is de som van de energie voor de pompen en de ventilatoren. Het is enkel de energie voor de ventilatoren die vermindert, namelijk met 23,6 %.

84

5.4.3 Verlichting en hulpenergie ventilatoren Indien beiden correct berekend worden, daalt het E-peil tot E82. Figuur 25 toont de verdeling van de energieposten voor vier gevallen: • Model 1 • Model 1 met een correcte berekening van de verlichting • Model 1 met een correcte berekening van de hulpenergie voor ventilatoren • Model 1 met een correcte berekening van de verlichting en de hulpenergie voor ventilatoren

Model 1

Correcte verlichting

2%

3%

8%

11%

13%

35% 47%

18%

42%

21%

Correcte ventilatoren

Beiden correct

2%

3%

6%

9%

14% 36%

48%

19%

42%

21%

Figuur 25: Overzicht van de energieposten In het basismodel neemt de verlichting het grootste deel van het energieverbruik voor zijn rekening. De ventilatie heeft slechts een klein aandeel in het verbruik. Wanneer beiden correct berekend worden, is het aandeel van de verlichting bijna gehalveerd terwijl de verwarming nu voor bijna de

85

helft van het verbruik verantwoordelijk is. Bij het opstellen van maatregelenpakketten zal steeds met een correcte berekening van de verlichting gerekend worden. De invloed van de ventilatoren is veel kleiner, de correcte berekening zorgt slechts voor een daling van 2 % indien een regeling met inlaatklepverstelling gebruikt wordt. Bij de maatregelenpakketten zal gerekend worden met de forfaitaire berekening. Deze geeft een kleine overschatting, maar in werkelijkheid zijn er veel wisselende factoren zoals het debiet, de bezetting,… waardoor de correcte berekening een nog kleinere invloed kan hebben.

5.5 Invloeden op het E-peil In een volgende paragraaf zullen we maatregelenpakketten opstellen om energiezuinige scholen te bouwen. Hiervoor bekijken we eerst welke maatregelen een grote invloed hebben op het energiepeil en welke dus het meest efficiënt zijn. De ingrepen die hieronder vermeld staan gebeuren steeds onafhankelijk van elkaar. Er wordt telkens één maatregel toegepast op model 1. Nadien worden ze gecombineerd bij het opstellen van de maatregelenpakketten. We bekijken hier enkel de invloed op model 1 omdat model 2 gelijke resultaten oplevert.

5.5.1 In/Exfiltratie Een luchtdicht gebouw zorgt uiteraard voor minder warmteverliezen. In de EPB-software wordt voor het lekdebiet gerekend met een waarde bij ontstentenis van 12 m³/h.m². Dit is een zeer nadelige waarde. Indien het gebouw luchtdichter is en een lekdebiet van 6 m³/h.m² heeft, brengt dit een daling van het energieverbruik voor verwarming van 8,5 % met zich mee. Deze daling is het gevolg van lagere ventilatieverliezen, deze zijn immers met 12,2 % gedaald. Het E-peil is gedaald met 4 punten en is nu E110. Een lekdebiet van 3 m³/h.m² zorgt voor een daling van het energieverbruik voor verwarming van 12,7 %. De ventilatieverliezen zijn immers gedaald met 18,4 %. Het E-peil is met 1 extra punt gedaald ten opzichte van het lekdebiet van 6 m³/h.m².

5.5.2 Warmteterugwinapparaat Aangezien we ventileren met systeem D kan een WTW-apparaat gebruikt worden om de ventilatielucht te verwarmen voor deze het lokaal binnenkomt. Er wordt gebruik gemaakt van een WTW-apparaat met een thermisch rendement van 80 %. Dit is een zeer hoog rendement dat nodig zal zijn om een laag E-peil te verkrijgen. De voorverwarming van de lucht gebeurt op een plaats waar zowel toeals afvoer plaatsvindt. Er wordt eerst geen bypass voorzien. Een WTW-apparaat heeft een grote invloed op het E-peil, namelijk een daling van 13 E-punten zodat met E101 niet voldaan is aan de eis. Dit wordt uiteraard veroorzaakt door de sterke daling van de energiebehoefte voor verwarming. De ventilatieverliezen zijn gedaald met 51,4 % en bedragen nu slechts 226 113 MJ.

86

Aangezien er geen bypass is voorzien, stijgt de energiebehoefte voor koeling. Indien wel een volledige bypass geplaatst wordt, blijft de energiebehoefte voor koeling dezelfde als bij model 1 en daalt het E-peil tot E99. Een WTW-apparaat zal nodig zijn om een zeer laag energiepeil te kunnen bereiken.

5.5.3 Ventilatiedebieten In scholen moet minimaal de klasse IDA 3 gerealiseerd worden. Men kan er ook voor opteren om een betere luchtkwaliteit te voorzien. Om de klasse IDA 2 te verkrijgen is een minimumdebiet van 36 m³/h per persoon nodig. De ventilatoren moeten een groter debiet leveren waardoor het energieverbruik stijgt. De hulpenergie neemt toe met 51,6 %. Ook het energieverbruik voor verwarming stijgt met 33,2 % ten gevolge van grotere ventilatieverliezen. Toch daalt het E-peil met 1 punt. De oorzaak hiervan is de stijging van de referentiewaarde voor het karakteristiek jaarlijks primair energieverbruik. Deze referentiewaarde is afhankelijk van het ontwerptoevoerdebiet waarvoor de installatie is ontworpen. In elk klaslokaal wordt nu 756 m³/h verse lucht voorzien in plaats van de nodige 462 m³/h. Dit zorgt uiteraard voor een grote stijging van het ontwerptoevoerdebiet en dus ook van de referentiewaarde.

5.5.4 Zonnepanelen Een milieuvriendelijke oplossing om energie op te wekken is gebruik maken van zonnepanelen. We plaatsen op het dak 35 panelen die een breedte hebben van 1 m, een hoogte van 1,3 m en een piekvermogen van 180 W. Ze worden naar het zuiden gericht met een helling van 35°. Met het plaatsen van één reeks zonnepanelen over de volledige lengte van het dak wordt 2 % van het totale energieverbruik geleverd. Hierdoor daalt het E-peil met 3 punten.

5.5.5 Aantal leerlingen Vaak zijn klassen volledig bezet. Meer dan 20 leerlingen in één klas is dan ook geen uitzondering. We zullen onderzoeken of uitbreiding van de school naar een groter aantal leerlingen een effect heeft op het E-peil. Als er 25 leerlingen aanwezig zijn in plaats van 20, dan moeten de ventilatiedebieten groter zijn. Hierdoor stijgen de ventilatieverliezen. Deze worden gedeeltelijk gecompenseerd door de extra interne warmtewinsten. Ook de hulpenergie stijgt. Het resultaat hiervan is dat de totale energiebehoefte stijgt. Toch daalt het E-peil met 3 punten omdat ook de referentiewaarde voor het karakteristiek jaarlijks primair energieverbruik stijgt. Een uitbreiding van de school naar meer leerlingen per klas heeft dus geen negatieve invloed op het E-peil, maar uiteraard wel op het energieverbruik. De hulpenergie stijgt met 19,2 % en de energievraag voor verwarming met 7,4 %.

87

5.5.6 Zonwering Aangezien scholen een groot raamoppervlakte hebben, is het logisch te veronderstellen dat zonwering een grote invloed kan hebben op het energieverbruik en het E-peil. Indien elk raam voorzien is van binnenzonwering met handmatige bediening daalt het E-peil met slechts 1 punt. Indien gebruik gemaakt wordt van tussenzonwering daalt het E-peil met 2 punten. Het meest effectief is buitenzonwering, deze zorgt voor een daling van 3 punten. Aangezien er minder zonnewinsten zijn, stijgt de energievraag voor verwarming met 2,9 % (20 106 MJ), maar deze stijging is kleiner dan de daling van de energievraag voor koeling (60 684 MJ of 23,8 %) zodat het totale verbruik daalt. Als gebruik gemaakt wordt van automatische zonwering die permanent in gebruik is, daalt het E-peil met nog een extra punt. Vaak wordt aan de noordzijde geen zonwering voorzien omdat de zonnewinsten aan deze zijde het kleinst zijn. Het wegnemen van deze zonwering zorgt voor een stijging van het E-peil met 1 punt. Bij de maatregelenpakketten zullen we geen zonwering plaatsen aan de noordzijde.

5.5.7 Warmtepomp In plaats van een condensatieketel te gebruiken als warmteopwekkingstoestel kan ook gekozen worden voor een warmtepomp. Er wordt een warmtepomp met een prestatiecoëfficiënt COP = 3,5 ingevoerd. Zowel de warmtebron als het warmteafgiftemedium is water. Het E-peil daalt met 6 punten. Dit wordt veroorzaakt door de energiebehoefte voor warmte die gedaald is met 15,5 %. Er is geen wijziging in de transmissie- en ventilatieverliezen, maar het systeemrendement is nu 2,67 in plaats van 0,9 zoals bij de condensatieketel waardoor de energiebehoefte lager is. Een warmtepomp zal noodzakelijk zijn om een zeer energiezuinig gebouw te verkrijgen.

5.5.8 Oriëntatie De oriëntatie van ons modelgebouw is zodanig gekozen dat het grootste raamoppervlak naar het zuiden gericht is. Hierdoor hebben we grote warmtewinsten en is minder energie voor verwarming nodig. Het gebouw draaien over 180° heeft geen invloed op het E-peil. Het gebouw 90° draaien zorgt er voor dat het E-peil stijgt met 1 punt. Het verschil in totaal jaarlijks primair energieverbruik is slechts 15 918 MJ. De oriëntatie heeft weinig invloed op het E-peil.

5.5.9 Bevochtigingstoestel Uit ons onderzoek in Vlaamse scholen is gebleken dat de scholen die gebruik maken van ventilatiesysteem D vaak te maken hebben met een lage luchtvochtigheid. Een bevochtigingstoestel kan hiervoor een oplossing bieden. Dit gaat echter gepaard met een verhoging van het energieverbruik, er komt namelijk een extra energiepost bij. Het bevochtigingstoestel verbruikt per

88

jaar 62 653 MJ. Dit komt overeen met 3 % van het totale verbruik. Het E-peil stijgt met 3 punten. Door gebruik te maken van vochttransport van de afvoerlucht naar de toevoerlucht kan het effect op het E-peil verkleind worden. Wanneer dit wordt toegepast, stijgt het E-peil slechts met 1 punt. Het verbruik van het bevochtigingstoestel bedraagt slechts 25 061 MJ per jaar, een daling van bijna 2/3.

5.5.10 Overzicht Tabel 37 toont een overzicht van de hierboven berekende invloeden op het E-peil. Maatregel Invloed op E-peil Correcte berekening verlichting Manueel -30 Aanwezigheidsdetectie met volledige -33 terugschakeling Afwezigheidsdetectie met volledige -34 terugschakeling Correcte berekening ventilatoren Geen regeling +1 Inlaatklepverstelling -3 In/Exfiltratie 6 m³/h.m² -4 3 m³/h.m² -5 WTW-apparaat (η = 80 %) Geen bypass -13 Wel bypass -15 IDA 2 in plaats van IDA 3 -1 Zonnepanelen -3 25 leerlingen in plaats van 2 leerlingen -3 Zonwering Binnen, automatisch -2 Buiten, automatisch -4 Tussen, automatisch -3 Warmtepomp (COP = 3,5) -6 Oriëntatie 90° draaien +1 Bevochtigingstoestel Zonder vochttransport +3 Met vochttransport +1 Tabel 37: Overzicht invloed op E-peil

5.6 Maatregelenpakketten De extra investeringskost die gepaard gaat met het verbeteren van het energiepeil van E100 tot E70 wordt volledig gesubsidieerd. We zullen nu enkel maatregelenpakketten opstellen om aan te tonen welke minimumgrens kan bereikt worden. Er is onder leiding van de afdeling Energie en Klimaat van het WTCB reeds onderzoek uitgevoerd naar de financiële haalbaarheid van een strenger E-peil. Hieruit bleek dat E70 een meerkost had van 59,3 €/m² ten opzichte van de referentiewaarde E100.

89

E60 brengt een meerkost van 83,7 €/m² met zich mee. Hieronder zal blijken dat E-peilen lager dan E70 zeker mogelijk zijn, maar de extra kost die ze met zich meebrengen kan zeer hoog oplopen.

5.6.1 Basispakket We vertrekken van een pakket met volgende eigenschappen: • Netto energiebehoefte: o Isolatie: K44 o Ventilatie: mechanisch zonder WTW-apparaat o Luchtdichtheid: 12 m³/h.m² • Installaties: o Verwarmingstoestel: condensatieketel, η30% = 1,04 o Verlichting: klaslokalen en directielokaal: 8,92 W/m² gang: 2,62 W/m² toiletten: 5,90 W/m² L = 500 De algemene randvoorwaarden die gebruikt worden zijn: • Buitenzonwering (automatisch: permanent gebruik) • Ventilatiesysteem D met doorstroomopeningen naar de gang en de toiletten. Minimaal debiet voor IDA 3, niet rokers • Ventilatoren: forfaitaire berekening • Verlichting: correcte berekening, geen speciale regeling (manueel -> fswitch = 1), geen daglichtdimming (fmod = 1) • Geen bevochtiging • Geen actieve koeling • Klimatiseringstype: verwarming per ruimte, individuele regeling per ruimte • Beglazing: selectief verbeterd glas met g = 0,4 De maatregelenpakketten worden opgesteld voor 1 geometrie, namelijk model 1. Wanneer deze worden toegepast op een andere geometrie kan een groot verschil in het E-peil bekomen worden. Het is aangeraden om nog verder onderzoek uit te voeren op meerdere geometrieën en een gemiddelde te nemen van alle berekende E-peilen. De maatregelen die getroffen worden om het beoogde E-peil te bereiken zijn puur theoretisch. Of deze combinaties al dan niet in de praktijk worden uitgevoerd, wordt hier niet beschouwd. Het voornaamste doel van het opstellen van de maatregelenpakketten is de gemiddelde energiebesparing berekenen die met de daling van het E-peil overeenstemt.

5.6.2 Referentiemodel E70 We stellen eerst een referentiemodel op dat voldoet aan de E70-eis waarbij scholen kunnen rekenen op subsidies. Nadien zullen we de energiezuinigere scholen vergelijken met dit model.

90

De eigenschappen van het E70-model zijn: • Netto energiebehoefte: o Isolatie: K44 o Luchtdichtheid: 12 m³/h.m² • Installaties: o Verwarmingstoestel: condensatieketel, η30% = 1,04 o WTW-apparaat (rendement = 50 %; volledige bypass) Tabel 38 toont de verdeling van de energie over de verschillende posten. De verwarming heeft het grootste aandeel in het totale verbruik. De maatregelen die genomen worden om het E-peil te laten dalen, zullen enkel invloed hebben op de transmissie- en ventilatieverliezen. We zullen telkens bij de bespreking van de maatregelen ook de invloed op deze verliesposten bespreken. Verbruik [MJ] Aandeel [-] Verwarming 580 353 0,48 Transmissie 480 531 0,60 Ventilatie 315 657 0,40 Koeling 127 830 0,11 Verlichting 299 404 0,25 Hulpenergie 201 274 0,17 Totaal 1 208 861 1,00 Tabel 38: Energieverbruik referentiemodel

5.6.3 Maatregelenpakketten E65 Het E-peil E65 kan op verschillende manieren bereikt worden. De maatregelen van tabel 39 zijn niet de enige oplossingen, er is een grote variatie aan mogelijkheden. We sommen hier een vijftal modellen op om de gemiddelde verbetering ten opzichte van E70 te berekenen.

K-peil In/Exfiltratie [m³/h.m²] Warmtepomp WTW-apparaat E-peil Totaal primair energieverbruik [MJ] Verwarming [MJ] Transmissie [MJ] Ventilatie [MJ]

Model A K44 12 NEE η = 0,80 E65

Model B K40 6 NEE η = 0,50 E65

Model C K40 12 COP = 3,5 η = 0,40 E65

Model D K36 10 NEE η = 0,50 E65

Model E K36 3 COP = 3,5 NEE E65

1 115 858

1 109 355

1 112 159

1 108 482

1 108 929

487 350 475 120 477 925 480 531 435 985 435 985 226 113 258 785 345 505 Tabel 39: Maatregelenpakketten E65

467 952 391 099 296 700

468 398 391 099 379 589

Gemiddeld geven deze maatregelen een jaarlijkse energiebesparing van 97 904 MJ of 8,1 %. Afhankelijk van de maatregelen die getroffen worden, zijn het ofwel de transmissieverliezen ofwel de ventilatieverliezen die sterk dalen.

91

De transmissieverliezen worden enkel bepaald door de isolatie. Om E65 te kunnen bereiken met enkel een verbetering van de isolatie, moet een K-peil van 35 of minder bereikt worden. De ventilatieverliezen worden bepaald door de luchtdichtheid en het al dan niet aanwezig zijn van een WTW-apparaat. Een verbetering van het rendement van een WTW-apparaat van 50 % naar 80 % is voldoende om E65 te bereiken. Als de luchtdichtheid verbetert van 12 m³/h.m² naar 1 m³/h.m² daalt het E-peil zelfs tot E64. De warmtepomp heeft geen invloed op de transmissie- en ventilatieverliezen maar zorgt met een opwekkingsrendement van 2,67 ervoor dat de energiebehoefte voor verwarming en koeling daalt. Het is dus mogelijk om met één ingreep E65 te bereiken. Hiervoor zijn echter de meest energiezuinige oplossingen nodig. Het is ook mogelijk om met een combinatie van enkele kleinere ingrepen E65 te bereiken. De modellen B tot en met E zijn voorbeelden van gecombineerde maatregelen.

5.6.4 Maatregelenpakketten E60 Ook om E60 te bereiken zijn een groot aantal combinaties mogelijk. Tabel 40 toont hier enkele van.


Model A K44 3 NEE η = 0,80 E60

Model B K40 6 COP = 3,5 η = 0,50 E60

Model C K36 5 NEE η = 0,60 E60

Model D K36 6 COP = 3,5 η = 0,40 E60

1 028 648

1 036 129

1 029 772

1 029 356


388 826 391 099 288 633

Gemiddeld geven deze maatregelen een jaarlijkse energiebesparing van 177 885 MJ of 14,7 %. Het is niet meer mogelijk om met één ingreep E60 te bereiken. De vier modellen bestaan dan ook uit gecombineerde maatregelen. De zonnewinsten en interne winsten hebben dezelfde grootteorde als de transmissie- en ventilatieverliezen. Hierdoor wordt hun rol in de totale energiebehoefte relatief gezien groter. Ze zorgen er zelfs voor dat de totale energiebehoefte voor verwarming lager is dan de transmissieverliezen. Het feit dat reeds bij E60 de winsten zo’n grote invloed hebben heeft te maken met de bestemming van het gebouw: scholen hebben een groot aantal leerlingen (meer interne winsten) en meestal ook grote raamoppervlaktes (meer zonnewinsten). De overgang van E65 naar E60 werd vooral bekomen met maatregelen die een grote impact hebben op de ventilatieverliezen. Deze bedragen gemiddeld 35 % van de totale verliezen.

92

5.6.5 Maatregelenpakketten E55 Bij de maatregelenpakketten van E60 is duidelijk dat een nog energiezuinigere school mogelijk is. Enkele voorbeelden hiervan zijn getoond in tabel 41.


Model A K40 3 COP = 3,5 η = 0,80 E55

Model B K36 1 COP = 3,5 η = 0,60 E55

Model C K29 5 COP = 3,5 η = 0,50 E55

Model D K29 7 NEE η = 0,80 E55

934 784

937 575

944 764

941 394


289 269 318 115 178 720

Gemiddeld geven deze maatregelen een jaarlijkse energiebesparing van 269 232 MJ of 22,3 %. Om E55 te bereiken zijn bij de meeste pakketten alle mogelijke besparingsmethoden gebruikt. Het gebruik van een warmtepomp is bijna onvermijdelijk om E55 te bereiken. Indien deze niet gebruikt wordt, moet een zeer goede isolatie en een WTW-apparaat met een hoog rendement zeker voorzien zijn. Een WTW-apparaat is een absolute noodzaak. De overgang naar E55 ging gepaard met maatregelen die een impact hebben op de transmissie- en ventilatieverliezen. Deze laatste nemen nog steeds 34 % van de totale verliezen voor hun rekening.

5.6.6 Maatregelenpakketten E50 Om E50 te verkrijgen zijn zeer energiezuinige maatregelen nodig. Tabel 42 toont twee mogelijke oplossingen.

K-peil In/Exfiltratie [m³/h.m²] Warmtepomp WTW-apparaat E-peil

Model A K29 3 COP = 3,5 η = 0,80 E50

Model B K25 3 NEE η = 0,80 E50

Totaal primair 853 044 858 965 energieverbruik [MJ] Verwarming [MJ] 200 919 199 352 Transmissie [MJ] 318 115 276 690 Ventilatie [MJ] 140 805 140 805 Tabel 42: Maatregelenpakketten E50

93

Gemiddeld geven deze maatregelen een jaarlijkse energiebesparing van 352 856 MJ of 29,1 %. Het is nog steeds mogelijk om dit E-peil te bekomen met een condenserende ketel, maar dan moet de isolatie van het gebouw verbeterd worden. K25 is een zeer strenge eis voor een gebouw met een groot raamoppervlakte. Dit gaat gepaard met isolatiediktes van 30 cm. Hoe lager het E-peil, hoe kleiner het aandeel van de ventilatieverliezen. Gemiddeld zijn deze nog 32 % van de totale verliezen.

5.6.7 Maatregelenpakket E45 Nog lager dan E50 is zeer moeilijk. Tabel 43 toont een mogelijkheid om een E-peil van 45 te bekomen.

K-peil In/Exfiltratie [m³/h.m²] Warmtepomp WTW-apparaat E-peil

Model A K25 1 COP = 3,5 η = 0,80 E45

Totaal primair 776 983 energieverbruik [MJ] Verwarming [MJ] 129 703 Transmissie [MJ] 276 690 Ventilatie [MJ] 93 756 Tabel 43: Maatregelenpakket E45 De maatregelen uit tabel 43 zijn echter niet voldoende. Er is ook zonwering aan de noordzijde geplaatst, de beglazing heeft een g-factor van 0,35 in plaats van 0,4 en het WTW-apparaat is zowel voor de toeals afvoer voorzien van een meettoestel dat er voor zorgt dat het debiet nooit meer dan 5 % afwijkt van de instelwaarde. Deze maatregelen geven een jaarlijkse energiebesparing van 431 878 MJ of 35,7 %. Hiervoor zijn echter zeer grote investeringen nodig. De scholen beschikken meestal niet over de nodige financiële middelen voor deze investeringen. De overgang van E70 naar E45 financieren zou zeer hoge subsidies vereisen.

94

5.6.8 Evolutie energiebehoefte We bekijken de evolutie van het energieverbruik bij een dalend E-peil.

Evolutie energiebehoefte

Jaarlijks energieverbruik / energiebehoefte [MJ]

1400000 1200000 1000000 800000

Totaal

600000

Verwarmingsverliezen

400000

Transmissieverliezen Ventilatieverliezen

200000 0 E70

E65

E60

E55

E50

E45

E-peil

Figuur 26: Evolutie van de energiebehoefte in functie van het E-peil

Evolutie energiebehoefte

Jaarlijks energieverbruik / Energiebehoefte [MJ]

1600000 1400000 1200000 Hulpenergie pompen

1000000

Hulpenergie ventilatie

800000

Verlichting

600000

Koeling

400000

Ventilatieverliezen

200000

Transmissieverliezen

0 E70

E65

E60

E55

E50

E45

E-peil

Figuur 27: Evolutie van de energiebehoefte in functie van het E-peil Het totale energieverbruik en het verbruik voor verwarming hebben een lineair dalend verloop. De daling van 1 E-punt komt overeen met een totale jaarlijkse gemiddelde daling van 17 275 MJ en een daling van 18 026 MJ voor de verwarming. De koelingsbehoefte is licht gestegen. Of het nu de overgang van E70 naar E65 of de overgang van E50 naar E45 betreft, de invloed op het energieverbruik is steeds even groot. Het rendement van een verbetering van het E-peil is dus niet kleiner als het E-peil al zeer laag is.

95

Naast een daling van het energieverbruik heeft een lager E-peil nog een voordeel: een lagere CO2uitstoot.

CO2-uitstoot Jaarlijkse CO2-uitstoot [kg]

80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0 E70

E65

E60

E55

E50

E45

E-peil

Figuur 28: Jaarlijkse CO2-uitstoot in functie van het E-peil Een E-peil van 45 geeft een vermindering van de CO2-uitstoot van 34 % ten opzichte van E70. Een daling van 1 E-punt komt overeen met een daling van 918,5 kg CO2 per jaar of 1,34 % van de totale uitstoot.

96

6. Conclusies Kantoor- en schoolgebouwen hebben heel wat gelijkenissen. Het is dan ook logisch dat bij de EPBsoftware ervoor gekozen wordt om beide categorieën dezelfde karakteristieken te geven. Toch zijn er enkele belangrijke verschillen die een grote invloed hebben op het jaarlijks energieverbruik. Het grootste verschil is de gebruikerstijd. Bij scholen moet er rekening mee gehouden worden dat slechts gedurende 180 dagen per jaar de klassen bezet zijn en niet gedurende 260 dagen zoals bij kantoren. Tijdens de vakantieperiodes kan er een kleinere bezetting zijn door het schoolpersoneel, maar de klassen zelf worden niet gebruikt. Een andere bedenking bij de berekeningsmethode van de software heeft zowel op scholen als op kantoren betrekking: een specifiek vermogen van de verlichting van 20 W/m² is te groot. Hierdoor wordt het jaarlijks primair energieverbruik met ruim 60 % overschat. Dit kan uiteraard omzeild worden door de verlichting correct te berekenen. Met de huidige eisen voor de U-waarden van de gebouwschil is het niet mogelijk om het verplichte K45-peil te bereiken. Een strengere eis voor de buitenmuren en ramen maakt dit wel mogelijk. Voor compacte scholen is een maximale U-waarde van 0,3 voor de buitenmuren en 1,8 voor de ramen voldoende om aan de eis te voldoen. Een correcte berekening van de verlichting heeft een zeer grote invloed op het E-peil. Een daling tot 30 E-punten is mogelijk. Een correcte berekening van de hulpenergie van de ventilatoren heeft een invloed van slechts enkele E-punten. Een warmteterugwinapparaat gebruiken bij een ventilatiesysteem D heeft de grootste invloed op het E-peil. Een daling van bijna 15 E-punten is mogelijk voor een groot schoolgebouw. Een warmtepomp, zonwering en een goede luchtdichtheid hebben een kleinere invloed. Ze zorgen voor een daling van ongeveer 5 punten. Zonnepanelen hebben een nog kleinere invloed en zijn financieel niet aantrekkelijk voor scholen. Door het nemen van de juiste maatregelen is het mogelijk om een zeer energiezuinige school te bouwen. Besparingen tot 35 % op het totale jaarlijkse energieverbruik zijn mogelijk. Hiervoor zijn echter grote investeringen nodig. Een E-peil lager dan E70 is op verschillende manieren haalbaar voor scholen. Het opstellen van maatregelenpakketten heeft aangetoond dat elke daling van het E-peil een even grote daling van het energieverbruik met zich meebrengt. Het is dus niet moeilijker om een extra besparing door te voeren als het E-peil lager is.

97

Hoofdstuk 4: Ventilatie

98

1. Inleiding Via het programma TRNSYS kunnen we een dynamische studie van het gebouw uitvoeren. Met EPB hebben we vooral het E-peil en K-peil onderzocht. Met TRNSYS gaan we verschillende ventilatiesystemen bestuderen. Daarnaast zullen we ook de temperatuur in de lokalen bekijken. Terwijl we in EPB statische resultaten verkregen, kunnen we nu met TRNSYS simulaties uitvoeren die ons informatie geven over de luchtkwaliteit en temperatuur over een bepaalde periode. Voordat we kunnen beginnen met het simuleren van verschillende systemen moeten we eerst enkele algemene parameters ingeven in TRNSYS en TRNBUILD. Voor het simuleren van de ventilatiesystemen maken we ook gebruik van TRNFlow. In de volgende delen bespreken we alle elementen die we gebruikt hebben voor de simulaties.

99

2. Simulatiemodel 2.1 Geometrie van het model Eerst moeten we een standaard geometrie definiëren die we nodig hebben om de ventilatie in een schoolgebouw te bestuderen. De gekozen geometrie is dezelfde als in het hoofdstuk over de energieprestatie. In TRNSYS zullen we drie verschillende modellen ingeven, gebaseerd op de hierboven besproken geometrie. Het eerste model is een eenvoudige geometrie en noemen we de kleine geometrie. Deze laat toe om snel vele verschillende simulaties uit te voeren om hun invloed te onderzoeken. Het model bestaat uit twee lokalen met daartussen een gang en wordt weergegeven in bijlage C, paragraaf 2.1. De twee lokalen en de gang bevinden zich op de 2de verdieping, dus net onder het plat dak. Het tweede model is het volledige gebouw dat we zullen gebruiken om bepaalde ventilatiesystemen exacter te simuleren. Deze tweede geometrie noemen we de grote geometrie en wordt weergegeven in bijlage C, paragraaf 3.1. Deze geometrie is dezelfde als de geometrie van ons modelgebouw. Het enige verschil is dat we de lokalen die aan elkaar grenzen hebben samengevoegd tot één geheel. Deze benadering is redelijk nauwkeurig aangezien de parameters (verwarming, bezetting en dus CO2-productie en interne warmtewinsten) van alle lokalen gelijk zijn in dit model. De derde en laatste geometrie bestaat uit één volledig verdieping, namelijk de 2de verdieping. In tegenstelling tot de grote geometrie voegen we de lokalen niet samen zodat we per lokaal de bezetting kunnen laten variëren. Deze geometrie noemen we variabele bezetting en wordt weergegeven in bijlage C, paragraaf 4.1.

2.2 Lessenrooster Aangezien we te maken hebben met een school, moeten we ook een bijbehorend lessenrooster definiëren. Onderstaand lessenrooster is van kracht in de meeste scholen die we bezocht hebben. Dit rooster is geldig op maandag, dinsdag, donderdag en vrijdag. Op woensdag is er enkel les tot 12u05. Sommige scholen hebben ook nog een achtste lesuur op maandag en dinsdag. 08u30 – 09u20 1ste lesuur 09u20 – 10u10 2de lesuur 10u10 – 10u25 Speeltijd 10u25 – 11u15 3de lesuur 11u15 – 12u05 4de lesuur 12u05 – 13u15 Middagpauze 13u15 – 14u05 5de lesuur 14u05 – 14u55 6de lesuur 14u55 – 15u10 Speeltijd 15u10 – 16u00 7de lesuur Tabel 44: Lessenrooster

100

Dit lessenrooster hebben we nodig om de interne warmtewinsten en de CO2-productie in de lokalen te berekenen.

2.3 Muren en ramen Nu we de geometrie van het gebouw kennen, moeten we ook nog de opbouw van de muren en ramen bepalen. Aangezien we in TRNSYS vooral de ventilatie bestuderen, definiëren we een muuropbouw die voldoet aan de minimumeisen opgelegd door de EPB-regelgeving. De muuropbouw zal dus voor alle simulaties gelijk zijn. We hebben geprobeerd om een zo realistisch mogelijke muuropbouw te definiëren. Eerst hebben we de dikte en eigenschappen van alle andere materialen gekozen en daarna hebben we dan de minimumdikte van de isolatielaag bepaald zodanig dat de totale U-waarde voldoet aan de minimumeis. Hierdoor is de dikte van de isolatielaag niet altijd even realistisch. In onderstaande tabellen worden alle muren weergegeven met de bijbehorende parameters die ingegeven worden in TRNBuild. •

Buitenmuur: U = 0,6 W/m².K Materiaal Binnen Gipspleister Gewapend beton PUR Spouw Metselwerk Buiten

•

c [J/kg.K] 1000 1000 1400 1000 -

ρ [kg/m³] 1300 2400 35 1700 -

Binnenmuur: U = 1 W/m².K Materiaal Binnen Gyproc Rotswol isolatie + frame Gyproc Binnen

•

Dikte [m] R [m².K/W] λU [W/m.K] 0,13 0,01 0,52 0,01923 0,20 1,70 0,11765 0,033 0,028 1,17857 0,09 0,10 1,19 0,08403 0,04 Tabel 45: Opbouw buitenmuur

c [J/kg.K] 1000 1030

ρ [kg/m³] 12,5 50

0,013 0,25 0,052 0,13 Tabel 46: Opbouw binnenmuur

1000 -

12,5 -

R [m².K/W] Dikte [m] λU [W/m.K] 0,13 0,003 0,19 0,01579 0,02 0,03243 0,61671 0,20 1,70 0,11765 0,13 Tabel 47: Opbouw binnenvloer

c [J/kg.K] 1400 1400 1000 -

Dikte [m] 0,013 0,05

λU [W/m.K] 0,25 0,078971

R [m².K/W] 0,13 0,052 0,63314

Vloer: U = 1 W/m².K Materiaal Binnen Linoleum Gespoten PUR 1 Gewapend beton Binnen

ρ [kg/m³] 1200 35 2400 -

101

•

Vloer op volle grond: U = 0,4 W/m².K Materiaal Binnen Linoleum Gespoten PUR 1 Gewapend beton 2

•

Dikte [m] R [m².K/W] λU [W/m.K] 0,13 0,003 0,19 0,01579 0,073 0,03243 2,251 0,20 2,2 0,09091 Tabel 48: Opbouw vloer op volle grond

c [J/kg.K] 1400 1400 1000

ρ [kg/m³] 1200 35 2400

Dak: U = 0,4 W/m².K Materiaal Buiten Afdichtingsmembraan Gespoten PUR 2 Gewapend beton Binnen

Dikte [m] λU [W/m.K] R [m².K/W] 0,04 0,003 0,23 0,01304 0,085 0,03882 2,18959 0,20 1,70 0,11765 0,13 Tabel 49: Opbouw dak

c [J/kg.K] 1000 1400 1000 -

ρ [kg/m³] 1100 35 2400 -

De opbouw van het dak bestaat uit meer lagen, maar deze spelen geen rol in de bepaling van de Uwaarde. We moeten wel opletten met de eenheden, want deze zijn anders in het programma TRNBuild. Zo moet de waarde van λU vermenigvuldigd worden met 3,6 om W/m.K om te zetten naar kJ/h.m.K. De waarde van c moeten we dan weer delen door 1000 om over te gaan van J/kg.K naar kJ/kg.K. De ramen moeten we kiezen uit een bibliotheek ingebouwd in TRNBuild. We hebben gekozen voor een raam met dubbel glas. De totale U-waarde van het raam is gelijk aan 1,4 W/m².K. Voor het volledige raam is dit wel een heel goede waarde en ligt ver onder de minimaal vereiste waarde van 2,5 W/m².K. We hebben dus gekozen voor goed geïsoleerde ramen. De g-waarde is gelijk aan 0,622.

2.4 Ventilatie Voordat we kunnen beginnen met het simuleren van verschillende ventilatiesystemen, bepalen we eerst alle eisen uit bijlage VI van de energieprestatieregelgeving.

2.4.1 Bepaling van de debieten Volgens bijlage VI mag het ontwerpdebiet niet kleiner zijn dan het minimumdebiet dat overeenstemt met de klasse IDA3. Deze luchtdebieten moeten zowel bij toevoer als bij afvoer gerealiseerd worden. De minimumdebieten hangen af van het type ruimte. Eerst moet er een onderscheid gemaakt worden tussen ruimten binnen het beschermd volume, waarvoor verschillende EPB-eisen kunnen gelden, en ruimten buiten het beschermd volume waarvoor er in principe geen eisen zijn in het kader van de energieprestatieregelgeving. Een ruimte in het beschermd volume is een ruimte bestemd voor menselijke bezetting, een ruimte niet bestemd voor menselijke bezetting, of een speciale ruimte.

102

a) Ruimten bestemd voor menselijke bezetting Deze ruimte wordt gedefinieerd als een ruimte die bedoeld is om mensen een langere tijd te laten vertoeven. Hieronder vallen dus de klaslokalen en het directielokaal. Het ontwerpdebiet voor deze ruimten moeten worden bepaald aan de hand van tabel 11 uit de norm NBN EN 13779. Het ventilatiedebiet voor een klasse IDA3 en niet-rokerszone is gelegen tussen de 22 en 36 m³/h.persoon. Het minimumdebiet dat moet kunnen gerealiseerd worden bij toevoer en afvoer is dus 22 m³/h.persoon. Het ontwerpdebiet per ruimte zal dus afhangen van het aantal personen waarvoor de ruimte bestemd is. Dit aantal is het maximum van de ontwerpbezetting en de minimumbezetting. De ontwerpbezetting wordt bepaald door het bouwteam. Voor een klaslokaal kiezen we voor 20 leerlingen en 1 leerkracht. De directie zal bezet worden door twee personen. De minimumbezetting is de bezetting berekend op basis van de vloeroppervlakte per persoon vermeld in tabel 1 van bijlage VI. Voor een leslokaal is dit dus 4 m² per persoon en voor een kantoor 15 m² per persoon. Het daarbij berekende aantal personen wordt naar boven op de eenheid afgerond. In onderstaande tabel wordt het minimaal geëiste ontwerpdebiet berekend. Ruimte Lokaal Directie

Oppervlakte [m²] 52 39

Minimumbezetting

Ontwerpbezetting

Maximum

52/4 = 13 -> 13 39/15 = 2,6 -> 3

21 2

21 3

Ontwerpdebiet [m³/h.persoon] 22 22

Totaal ontwerpdebiet [m³/h] 462 66

Tabel 50: Minimaal geëiste ontwerpdebiet voor ruimten bestemd voor menselijke bezetting We moeten wel nog opmerken dat ook het ARAB van toepassing is. Per werknemer moet een debiet van 30 m³/h voorzien worden. In een lokaal is slechts één werknemer aanwezig. In het ARAB wordt echter niets vermeld over de leerlingen. Het ontwerpdebiet voor een klaslokaal zou dus 30 m³/h moeten bedragen. Aangezien het ontwerpdebiet volgens de energieprestatieregelgeving (462 m³/h) groter is, zal dit debiet moeten voorzien worden. In het directielokaal zijn er twee werknemers aanwezig. Volgens het ARAB bedraagt het ontwerpdebiet voor deze ruimte dus 60 m³/h. Opnieuw is dit debiet lager dan het berekende debiet van 66 m²/h. Het ARAB is dus niet bepalend.

b) Ruimten niet bestemd voor menselijke bezetting Deze ruimte wordt gedefinieerd als een ruimte die bedoeld is om mensen bij een normaal gebruik maar een relatief korte tijd te laten vertoeven. Hieronder vallen dus de gangen, traphallen en toiletten. Voor een ruimte die niet bestemd is voor menselijke bezetting is het minimaal geëiste ontwerpdebiet gelijk aan 1,3 m³/h.m². Het debiet is dus afhankelijk van de vloeroppervlakte. Een uitzondering hierop zijn de toiletten. Het minimaal geëiste ontwerpdebiet is gelijk aan 25 m³/h per WC en urinoir of 15 m³/h per m² vloeroppervlakte als het aantal WC’s/urinoirs niet gekend is op het ogenblik van de dimensionering van het ventilatiesysteem. In dit geval kennen we het aantal nog niet en zullen dus gebruik maken van 15 m³/h.m². Hoe de vloeroppervlakte van de trappenhal berekend wordt is gespecifieerd in bijlage II van het besluit van 11 maart 2005. De geprojecteerde trappenoppervlakte wordt voor de helft geteld bij de onderliggende verdieping en voor de helft bij de bovenliggende verdieping.

103

In onderstaande tabel worden de berekende debieten weergegeven. Ruimte Gang 1 Gang 2 Gang 3 WC

Oppervlakte [m²] 174 120 105 39

Ontwerpdebiet [m³/h.m²] 1,3 1,3 1,3 15

Totaal ontwerpdebiet [m³/h] 226,2 156 136,5 585

Tabel 51: Minimaal geëiste ontwerpdebiet voor ruimten niet bestemd voor menselijke bezetting Voor de eenvoud zullen we het ontwerpdebiet van gang 3 gelijk nemen aan dat van gang 2. Het ontwerpdebiet mag altijd groter zijn dan het minimum geëist ontwerpdebiet, dus deze aanname vormt geen probleem.

2.4.2 Bepaling van de soort toeen afvoerlucht In ruimten die bestemd zijn voor menselijke bezetting moet het ontwerpdebiet gerealiseerd worden met buitenlucht. De afvoerlucht van deze ruimten is van de kwaliteit ETA 1 of ETA 2. In ruimten die niet bestemd zijn voor menselijke bezetting mag het ontwerpdebiet gerealiseerd worden met afvoerlucht van de klasse ETA 1 of ETA 2. De luchtkwaliteit van deze ruimten (gang en traphal) is niet gewijzigd en de afvoerlucht is dus ook van de kwaliteit ETA 1 of ETA 2. Een uitzondering zijn de toiletten waar de afvoerlucht van het type ETA 3 zal zijn. Deze afvoerlucht mag niet hergebruikt worden en moet dus direct afgevoerd worden naar buiten. Het algemeen schema zal dus zijn: buitenlucht toevoeren in de lokalen en directie, daarna doorvoeren naar de gang en traphal, vervolgens doorvoeren naar de toiletten en ten slotte afvoeren in de toiletten naar buiten.

2.4.3 Samenvatting In onderstaande tabel wordt het voorgaande samengevat. Het minimaal geëiste ontwerpdebiet van een ruimte moet zowel bij de toevoer als bij de afvoer gerealiseerd kunnen worden. Ruimte

Ontwerpdebiet

Lokaal Directie Gang 1 Gang 2 Gang 3 WC

22 m³/h.persoon 22 m³/h.persoon 1,3 m³/h.m² 1,3 m³/h.m² 1,3 m³/h.m² 15 m³/h.m²

Bezetting of oppervlakte 21 personen 2 personen 174 m² 120 m² 105 m² 39 m²

Minimum ontwerpdebiet 462 m³/h 66 m³/h 226,2 m³/h 156 m³/h 156 m³/h 585 m³/h

Kwaliteit van de toevoerlucht Buitenlucht Buitenlucht Buitenlucht of ETA 1 of 2 Buitenlucht of ETA 1 of 2 Buitenlucht of ETA 1 of 2 Buitenlucht of ETA 1 of 2

Kwaliteit van de afvoerlucht ETA 1 ETA 1 Ongewijzigd Ongewijzigd Ongewijzigd ETA 3

Tabel 52: Samenvatting ventilatie

104

2.5 Weerfile In TRNSYS moeten we eerst een input invoeren. De input voor het gebouwmodel is een weerfile. We maken gebruik van het Test Reference Year van Ukkel. Deze file maakt deel uit van de meteonorm data. Deze weerfile bevat tal van gegevens zoals de buitentemperatuur, zonnestraling, windrichting, windsnelheid, …

2.6 Wind Wind kan een belangrijke rol spelen in de simulaties. Het is namelijk een drijvende kracht voor luchtinfiltratie in het gebouw. Bij gebouwen zonder ventilatiesysteem zal de binnenluchtkwaliteit sterk afhankelijk zijn van de wind. De gegevens over de wind zitten ook in de gebruikte weerfile, namelijk de windsnelheid en windrichting. De windsnelheid is gemeten aan het weerstation en is dus gerelateerd aan de terreinruwheid ter plaatse van dit weerstation. We moeten een alpha-waarde ingeven die de terreinruwheid rondom het beschouwde gebouw weerspiegelt. Op deze manier kan het programma de windsnelheid op een bepaalde hoogte berekenen in de buurt van het gebouw. Aangezien de meeste scholen zich bevinden in een gesloten omgeving zoals steden en gemeenten, stellen we de alpha-waarde gelijk aan 0,313. Naast de terreinruwheid moeten we ook nog rekening houden met de lokale beschutting van het schoolgebouw. We moeten hiervoor de winddrukcoëfficiënten Cp ingeven in TRNFlow. Aan de hand van deze waarden wordt de windsnelheid berekend die een drukverschil over een opening doet ontstaan. We vullen eerst de hoogte van het gebouw in, deze bedraagt 10 meter. Daarna geven we per external node vier Cp-waarden in, één per windrichting: 0°, 90° , 180° en 270°. Bij 0° graden komt de wind uit het noorden, 90° is oosten, 180° is zuiden en 270° is westen. De Cp-waarden halen we uit de tabellen van het AIVC. Het grondplan van het gebouw heeft een verhouding van ongeveer 2:1. Voor deze verhouding zijn er drie tabellen beschikbaar naargelang de beschutting van het gebouw. De meeste scholen zijn gelegen in een stedelijke omgeving dus kiezen we voor de tabel A2.6: “Surrounded by obstructions equal to the height of the building”. De ingegeven waarden worden samengevat in onderstaande tabel. External node Noord Oost Zuid West Boven het plat dak

0° 0,06 -0,2 -0,3 -0,2 -0,5

90° -0,2 0,06 -0,2 -0,3 -0,4

180° -0,3 -0,2 0,06 -0,2 -0,5

270° -0,2 -0,3 -0,2 0,06 -0,4

Tabel 53: Winddrukcoëfficiënten Cp

105

2.7 Luchtdichtheid De luchtdichtheid van het gebouw wordt gesimuleerd via cracks in de muren en in de vloeren. Per muur worden twee cracks voorzien: één op 1/3 van de totale hoogte en één op 2/3 van de totale hoogte. De lekken ten gevolge van spleten rond ramen, deuren en ter hoogte van aansluitingen worden dus verdeeld over die twee cracks. In de vloeren voeren we slechts één crack in. Het dak beschouwen we als perfect luchtdicht aangezien het hier om een plat dak gaat. De luchtdichtheid wordt meestal weergegeven met n50. Voor nieuwe scholen met een mechanisch ventilatiesysteem streven we best naar een luchtdichtheid kleiner dan 3/h. Voor een school met ventilatiesysteem D met warmterecuperatie geldt er zelfs als aanbeveling een maximale waarde gelijk aan 1/h. Om het lekdebiet per muur te kunnen bepalen rekenen we deze n50-waarde om naar een v50-waarde.

Hierbij is AE het lekoppervlak van het gebouw = 2288 m². De luchtdichtheid in de EPB-regelgeving wordt uitgedrukt aan de hand van de v50-waarde. Deze waarde is de gemiddelde luchtstroom per vierkante meter bij een drukverschil van 50 Pa en wordt dus uitgedrukt in m³/h.m². De standaardwaarde is 12 m³/h.m². v50 wordt berekend als het luchtdebiet bij een drukverschil van 50 Pa doorheen de buitenschil van het gebouw gedeeld door het buitenoppervlakte van het gebouw (vloer op volle grond en dak inbegrepen). Als we deze redenering volgen dan bekomen we een n50 van 4,77 1/h voor een v50 van 12 m³/h.m². Onze geometrie heeft echter een plat dak en geen hellend dak. Langsheen het dak zal er dus geen lucht ontsnappen. Het gelijkvloers is een vloer op volle grond. Daar zal dus ook geen lucht ontsnappen. In het simulatiemodel zijn enkel cracks aanwezig in de buitenmuren. Het verliesoppervlak van onze geometrie bestaat uit vier buitenmuren die een gezamenlijke oppervlakte hebben van 1008 m². Als we dus v50 berekenen volgens de officiële definitie dan zal het lekdebiet in het simulatiemodel kleiner zijn dan n50 en v50 aangeven. Als we v50 = 12 m³/h.m² gebruiken om de cracks in het simulatiemodel te modelleren dan brengen we een n50 van 2,1/h in rekening terwijl we via de officiële definitie een n50 van 4,77/h verwachten. Voor deze simulaties gaan we dus v50 op een andere manier berekenen. Om geen verwarring te scheppen voeren we een andere notatie in:

Hierbij is Ag het verliesoppervlak van de gevel (4 buitenmuren) = 1008 m² Het interne luchtvolume van ons gebouw is 5760 m³. Dus als we n50 gelijk nemen aan 5 voor oude scholen dan is 50 gelijk aan 28800 m³/h. Dit getal delen door het verliesoppervlak geeft v50 gelijk aan 28,57 m³/h.m². Voor oude scholen zullen we dus rekenen met v50g = 30 m³/h.m². Deze waarde zullen

106

we dan telkens verlagen om zo de luchtdichtheid van het gebouw te verbeteren: van 30 naar 12 naar 6 m³/m.h², wat overeenkomt met een n50 van 5,25 naar 2,1 naar 1,05/h. School n50 [1/h] v50g [m³/h.m²] Oude school 5,25 30 Nieuwe school 2,10 12 Nieuwe school / Systeem D met WTW 1,05 6 Passiefschool 0,53 3 Tabel 54: Luchtdichtheidparameters

v50 [m³/h.m²] 13,22 5,29 2,64 1,33

Vorige waarden zijn enkel geldig voor buitenmuren. Voor de binnenmuren en vloeren rekenen we met v50 = 2 m³/h.m². Deze v50g-waarde vermenigvuldigd met de muuroppervlakte geeft dan het lekdebiet doorheen de volledige muur bij 50 Pa. Dit lekdebiet verdelen we dan over de twee cracks. De stromingsexponent voor luchtlekken stellen we gelijk aan 0,65. De berekening ziet er als volgt uit:

De waarde van Cs en n moeten we invullen bij het definiëren van een crack in TRNFlow. Als voorbeeld berekenen we hieronder de Cs-waarde van een crack in de buitenmuur van de kleine geometrie. Buitenmuur met oppervlakte 24 m²: • voor v50g = 30 m³/h.m²

•

voor 1 crack (2 cracks in 1 muur):

•

de waarde van Cs moet met de eenheid kg/s @ 1Pa ingevuld worden in TRNFlow. De soortelijke massa van lucht veronderstellen we gelijk aan 1,2 kg/m³.

2.8 Verwarming Het soort verwarmingssysteem en de regeling van dit systeem zal natuurlijk een invloed hebben op het energieverbruik. In de literatuurstudie hebben we reeds verschillende soorten regelingen en verwarmingssystemen besproken. In deze simulaties gaan we daar dus niet verder op in.

107

Het gedefinieerde verwarmingssysteem in TRNBuild is een geïdealiseerd systeem. De verwarming is niet gelimiteerd. Het systeem zal dus ogenblikkelijk de ingestelde temperatuur bereiken. De insteltemperatuur voor de verwarming in TRNBuild is de gewenste luchttemperatuur in het lokaal en niet de operatieve temperatuur van het verwarmingssysteem. We werken met een verwarmingssysteem dat geregeld is door een klok. De insteltemperatuur tijdens de lesuren (van 8u tot 16u10 op maandag, dinsdag, donderdag en vrijdag en van 8u tot 12u15 op woensdag) is 21 graden. Buiten de lesuren zal de temperatuur ingesteld worden op 15 graden. De waarde van 21 graden hebben we gehaald uit de norm prEN 15251 tabel A.2. De temperatuur van 15 graden is een keuze die we gemaakt hebben, gebaseerd op bestaande scholen. In de simulaties worden enkel de klaslokalen, het directielokaal en de toiletten verwarmd. In de gangen en traphallen voorzien we geen verwarming.

2.9 Ventilatiesysteem In TRNFlow zullen we telkens een ander ventilatiesysteem invoeren. Een ventilatiesysteem bestaat uit ventilatiekanalen, ventilatoren en regelkleppen. Daarnaast zijn er ook de natuurlijke toeen/of afvoeropeningen, afhankelijk van het soort ventilatiesysteem. De natuurlijke toeen afvoer brengen we in als een crack. Het mechanische gedeelte van het systeem geven we in als testdata. Deze testdata vormen een verbinding tussen buiten en een binnenruimte en leveren een bepaald luchtdebiet, ongeacht het drukverschil over de verbinding. Deze testdata zijn dus een geïdealiseerde ventilator die constant het opgelegde debiet levert. We definiëren geen kanalennet en geen ventilatoren in TRNFlow.

2.10 Toe-, door- en afvoeropeningen Deze openingen worden ook als cracks ingegeven in TRNFlow. De berekening is analoog aan de berekening van luchtdichtheidscracks. Het verschil is dat de stromingsexponent nu gelijk is aan 0,5 en het drukverschil is 2 of 10 Pa, naargelang de situatie. De eisen uit bijlage VI die van kracht zijn voor deze openingen hebben we reeds besproken in de literatuurstudie. Bij het invoeren van een bepaalde verbinding zoals een crack of testdata, moeten we twee hoogtes invullen in TRNFlow, namelijk de hoogte van het vertrekpunt (from) en van het eindpunt (to). Voor een external node is dit de afstand van het referentieniveau tot het midden van de verbinding (link). Voor een ruimte is dit de hoogte van de verbinding boven het vloerniveau van die ruimte. Dit wordt verduidelijkt op onderstaande figuur.

108

Figuur 29: Hoogtes tot LINK Voor een large opening is de verbindingshoogte gelijk aan de hoogte van de onderkant van de opening tot het referentie- of vloerniveau. Een large opening zullen we gebruiken om ramen in te geven die geopend kunnen worden om een ruimte te verluchten. Voor ons gebouw veronderstellen we dat het gelijkvloers zich net onder het referentieniveau bevindt. Het vloerniveau van het gelijkvloers bevindt zich dus op 0 meter. Elke verdieping is 3 meter hoog. Tevens veronderstellen we dat de vloeren 30 cm dik zijn en het dak 40 cm dik is. Aan de hand van deze afmetingen kunnen we alle verbindingshoogtes bepalen.

Figuur 30: Vloerhoogtes Luchtdichtheidscracks bevinden zich op 1 en 2 m boven het vloerniveau. De verbindingshoogte in de external node wordt dan bekomen door deze waarde op te tellen bij het bijbehorend vloerniveau van 0 m, 3,3 m of 6,6 m hoog. Natuurlijke toevoeropeningen bevinden zich boven de ramen. De verbindingshoogte van deze crack in een lokaal zal dus gelijk zijn aan 2,6 m. De hoogte van de external node wordt dan bekomen door dit getal op te tellen met het vloerniveau van het desbetreffende lokaal, namelijk 0 m, 3,3 m of 6,6 m. Een testdata dat het kanalennet en de ventilator moet voorstellen begint altijd boven het dak en mondt uit in het verlaagd plafond van het lokaal (mechanische toevoer) of omgekeerd (mechanische

109

afvoer). Deze testdata vertrekt van de external node EN_boven op een hoogte van 11 meter boven het referentieniveau, dus 1 meter boven het dak en mondt uit op een hoogte van 2,8 meter in het lokaal, het veronderstelde niveau van het verlaagd plafond. Voor de doorstroomopeningen hebben we verondersteld dat deze zich bevinden in de deur. De hoogte die we twee keer moeten invullen is dus gelijk aan 0,20 meter. Er zijn natuurlijk nog andere mogelijke posities voor de verschillende verbindingen, maar voor deze simulaties hebben we telkens bovenstaande waarden gebruikt.

2.11 Regeling van de ventilatie Bijlage VI legt ook eisen op aan de regeling van het ventilatiesysteem. Zo moet een mechanisch ventilatiesysteem geregeld worden volgens de klassen IDA-C3, 4, 5 of 6. Bij klasse IDA-C3 zal het ventilatiesysteem geregeld worden via een klok. Bij deze simulaties kiezen we voor een kloksturing die meeloopt met de kloksturing van de verwarming. Dit betekent dat het ventilatiesysteem ingeschakeld wordt om 8u en terug stilvalt om 16u10. Het ventilatiedebiet blijft bij inschakeling constant. Het geleverde debiet zal dus ofwel nul zijn ofwel gelijk zijn aan het ontwerpdebiet. Klasse IDA-C4 is aanwezigheidsdetectie. Via een infraroodsensor wordt beweging gedetecteerd. Van zodra iets gedetecteerd wordt dan wordt het ventilatiesysteem ingeschakeld. Het systeem blijft het ontwerpdebiet leveren totdat er gedurende een bepaalde tijd geen beweging meer gedetecteerd wordt. Deze tijd kan zelf bepaald worden. In de simulaties laten we het ventilatiesysteem 10 minuten na de les stilvallen. Het ventilatiesysteem wordt dus uitgeschakeld als er gedurende 10 minuten niets gedetecteerd wordt. Klasse IDA-C5 is een regeling naargelang de bezetting. Dit is moeilijk toepasbaar op scholen. Het is moeilijk om het aantal aanwezigen in een klaslokaal te tellen. Het is mogelijk, maar zou een dure installatie worden voor een school. Klasse IDA-C6 is een directe controle van de luchtkwaliteit. Via een meettoestel zal de ventilatie in de ruimte continu geregeld worden. In tegenstelling tot de vorige regelingen zal het ventilatiedebiet dus variëren tussen nul en het ontwerpdebiet en misschien zelfs nog hoger als meer ventilatie nodig is. Er zijn verschillende regelingen mogelijk. Zo behoort een CO2-regeling tot deze klasse, maar er zijn ook andere mogelijkheden. In deze masterproef zullen we ons beperken tot CO2-regeling. De regelingen worden zowel toegepast op de toeals afvoeropeningen. De natuurlijke toevoeropening zal dus meer of minder geopend worden volgens deze regeling. De regeling zal ook het mechanisch ventilatiedebiet aansturen. Zo zal het afvoerdebiet (of toevoerdebiet) van de testdata aangepast worden volgens de regeling. Sommige regelingen zijn gelijk voor het volledige gebouw zoals een kloksturing. Andere regelingen zijn dan weer verschillend per lokaal zoals een CO2regeling. Het ventilatiedebiet van elk lokaal zal afzonderlijk aangepast worden volgens de regeling

110

van het lokaal. Het is dus alsof elk lokaal voorzien is van een aparte ventilator dat een bepaald luchtdebiet aan- of afvoert. In de realiteit zal het mechanisch ventilatiedebiet echter geregeld worden via regelkleppen in het kanalennet die meer of minder geopend worden. Met één ventilator kunnen dus meerdere lokalen geventileerd worden. Het debiet van de ventilator zelf zal zich aanpassen volgens de grootte van de openingen van de regelkleppen. Voor natuurlijke ventilatiesystemen zoals systeem A zijn geen eisen voor de regeling van het systeem.

2.12 WTW Als we kiezen voor een ventilatiesysteem D, dan kunnen we ook een warmtewisselaar implementeren. Alle mechanische afgevoerde lucht wordt via deze warmtewisselaar afgevoerd. In dit apparaat zal de warme afgevoerde lucht zijn warmte deels afgegeven aan de koude toegevoerde lucht. Het warmteterugwinapparaat zullen we met onderstaande formule invoeren in de simulaties:

is het rendement van de warmtewisselaar. In de simulaties zullen we dit rendement gelijk stellen aan 0,80. Dit rendement zal enkel gehaald worden als het ventilatiesysteem in balans is.

2.13 Interne warmtewinsten Omdat we bij elke simulatie de verwarmingsvraag berekenen, moeten we rekening houden met de interne warmtewinsten, want deze zorgen voor een verlaging van de verwarmingsvraag. De winst door de zon wordt door TRNSYS automatisch in rekening gebracht. De interne winsten ten gevolge van personen en verlichting moeten ingegeven worden in TRNBuild. De interne warmtewinst van personen is evenredig met het metabolisme van de persoon. Dit wordt uitgedrukt in met. In de norm prEN 15251 krijgt een leerling 1,2 met toegewezen, een leerkracht 1,6 met en een kantoorbediende 1,2 met. 1 met stemt overeen met 58,2 W per m² huidoppervlakte. De huidoppervlakte van een volwassene varieert tussen 1,5 en 2 m². We nemen deze waarde gelijk aan 1,7 m². Voor een leerling kiezen we een huidoppervlakte van 1,43 m². We bekomen dan een interne warmtewinst van 100 W, wat een veel voorkomende waarde is in de literatuur. In onderstaande tabel wordt de interne warmtewinst per persoon berekend. Het aantal W moet dan nog omgezet worden naar kJ/h om te kunnen ingeven in TRNBuild. Deze omrekening is eenvoudig als je weet dat 1 W = 1 J/s. Persoon Leerling Leerkracht Directie

Metabolisme [met] 1,2 1,6 1,2

Warmteproductie [W/m²] 69,84 93,12 69,84

Huidoppervlakte [m²/persoon] 1,43 1,7 1,7

Warmteproductie [W/persoon] 100 158,3 118,7

Warmteproductie [kJ/h.persoon] 360 569,88 427,32

Tabel 55: Interne warmtewinsten

111

Verlichting is een grote energiepost in scholen, dus moeten we ook de interne warmtewinst ten gevolge van verlichting in rekening brengen. Als waarde kiezen we voor 10 W per m² vloeroppervlakte. Deze waarde moet ook omgerekend worden naar kJ/h: 10 W/m² = 36 kJ/h.m². De interne warmtewinsten brengen we enkel in rekening voor de klaslokalen en het directielokaal. In de klaslokalen zijn telkens 20 leerlingen plus 1 leerkracht aanwezig volgens het lessenrooster. In het directielokaal zijn 2 mensen aanwezig van 8u30 tot 12u05 en van 13u15 tot 16u. In de gangen en toiletten brengen we geen interne warmtewinsten in rekening aangezien de aanwezigheid van personen slechts van korte duur is. De warmtewinsten van de verlichting worden enkel in rekening gebracht als er personen aanwezig zijn in de ruimte. Deze winsten worden dus ook in rekening gebracht volgens het uurschema van het lessenrooster. De warmtewinsten van de verlichting in de gangen en toiletten wordt niet in rekening gebracht om twee redenen. Ten eerste is de warmtewinst veel kleiner, want de verlichtingssterkte in deze ruimten is kleiner dan in de klaslokalen. Ten tweede brandt dit klein aantal lampen slechts over een beperkte tijd. We veronderstellen namelijk dat de lampen in de toiletten en in de gang geregeld worden via aanwezigheidsdetectie.

2.14 CO2-productie Om de luchtkwaliteit te kunnen beoordelen moeten we een bepaalde pollutie invoegen. Zoals we reeds eerder besproken hebben is het CO2-gehalte een goede parameter om de luchtkwaliteit te evalueren. De CO2-productie is ook evenredig met het metabolisme van de persoon. In de norm prEN 15251 staat vermeld dat de CO2-productie van een leerling 19 l/h bedraagt. Als we weten dat het metabolisme van een leerling gelijk is aan 1,2 met dan komt 1 met overeen met 15,83 l/h. De productie moeten we omrekenen naar kg/s. Om dit te kunnen omrekenen moeten we dus weten hoeveel kilogram één liter CO2 weegt. Dit kunnen we berekenen via de ideale gaswet:

Verder weten we nog dat 1 mol CO2 44,0095 gram weegt. We komen dus uit dat 1000 liter CO2 1,82 kg weegt. In onderstaande tabel wordt de CO2-productie per persoon berekend. Persoon Leerling Leerkracht Directie

Metabolisme 1,2 1,6 1,2

CO2-productie [l/h.persoon] 19 25,33 19

CO2-productie [kg/s.persoon] -6 9,60556 ∙ 10 -5 1,28057 ∙ 10 -6 9,60556 ∙ 10

Tabel 56: CO2-productie De CO2-productie wordt ingevoerd in de klaslokalen en in het directielokaal volgens hetzelfde uurrooster als dat van de warmtewinsten. In de gangen beschouwen we geen CO2-productie aangezien deze ruimten slechts gedurende geringe tijd bezet worden. In de toiletten brengen we wel

112

CO2-productie in rekening. Op dit laatste komen we terug eens we beginnen aan de simulaties op de grote geometrie. In het programma TRNBuild wordt de CO2-concentratie uitgedrukt in kg/kg. We moeten deze waarden dus omrekenen naar ppm. Dit doen we door de gesimuleerde waarde te vermenigvuldigen met 658150, want 1 kg/kg = 658150 ppm.

2.15 Warmtebalans: verwarmingsvraag en ventilatieverliezen De warmtebalans van een gebouw wordt als volgt beschreven:

De twee termen die ons interesseren zijn de verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen. De verwarmingvraag Φh kan eenvoudig opgevraagd worden als output. De eenheid van Φh is kJ/h. We verkrijgen echter een waarde per 5 minuten. Als we dus de totale verwarmingsvraag willen kennen over de simulatieperiode dan moeten we elke waarde vermenigvuldigen met 5/60 zodat de som een getal oplevert in kJ. Deze totale waarde is de netto-energievraag van het gebouw. Het bruto energieverbruik Eh van de verwarming is groter en wordt berekend via het globale rendement η van de installatie.

De ventilatieverliezen kunnen we per lokaal berekenen via volgende formule:

De volumieke warmtecapaciteit van lucht wordt gelijk gesteld aan 1200 J/m³.K. Per 5 minuten krijgen we een waarde met als eenheid J/s. Net zoals bij de verwarmingsvraag zouden we graag een totale som hebben over de volledige simulatietijd. Elke waarde moet we dus vermenigvuldigen met 5 ∙ 60/1000 zodat elke waarde de eenheid van kJ verkrijgt. Voor een ventilatiesysteem D met warmteterugwinning worden de ventilatieverliezen op de volgende manier berekend:

2.16 Energieverbruik ventilatoren Naast de verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen is ook het energieverbruik een parameter die we kunnen gebruiken om verschillende ventilatiesystemen met elkaar te vergelijken. Om dit

113

energieverbruik te berekenen, maken we gebruik van de specific fan power. Het energieverbruik wordt berekend met de volgende formule:

Volgens bijlage VI moeten de ventilatoren behoren tot de categorie SFP1, SFP2 of SFP3. Voor het berekenen van het energieverbruik van de ventilatoren rekenen we met categorie SFP3. De bovengrens van deze categorie is gelijk aan 0,35 W/(m³/h). Het totale energieverbruik over de volledige simulatieperiode bekomen we door de som te nemen van de gesimuleerde waarden, die we verkrijgen per 5 minuten. De gesimuleerde waarden met als eenheid W worden bekomen door 0,35 te vermenigvuldigen met het mechanisch ventilatiedebiet. Het opgevraagde ventilatiedebiet staat echter in kg/h. We moeten deze waarde dus nog delen door de soortelijke massa van lucht. Deze waarde is afhankelijk van de luchttemperatuur. De soortelijke massa van lucht bij 0 °C en 1 atm is gelijk aan 1,293 kg/m³. Via onderstaande formule corrigeren we deze waarde volgens de temperatuur T van de lucht in °C.

Aangezien de berekende waarde in W geldt voor 5 minuten moeten we deze waarde vermenigvuldigen met 0,3 zodat de totale som van het energieverbruik in kJ wordt uitgedrukt.

2.17 Luchtkwaliteit De CO2-concentratie in een ruimte is een goede indicator voor de binnenluchtkwaliteit. Het CO2gehalte van buitenlucht bedraagt ongeveer 400 ppm. In deze simulaties doen we alsof de buitenconcentratie gelijk is aan 0 en de gesimuleerde waarden weerspiegelen dus het concentratieverschil. Het concentratieverschil tussen binnen en buiten is namelijk een indicatie voor het comfort. De bovengrens van het CO2-concentratieverschil in een ruimte leggen we vast op 1000 ppm. Deze waarde komt overeen met de bovengrens van klasse IDA 3. Alle CO2-waarden die in het vervolg vermeld worden zijn dus concentratieverschillen.

114

3. Simulaties We gaan op zoek naar goede ventilatiesystemen, zowel voor oude als voor nieuwe scholen. Alle simulaties zijn uitgevoerd met eenzelfde isolatiegraad die voldoet aan de maximale U-waarden. Zo kunnen we per systeem de verwarmingsvraag opvragen en zo de invloed bekijken van het ventilatiesysteem op de verwarmingsvraag. We simuleren telkens gedurende twee weken in de winterperiode. De initiële temperatuur van alle ruimten is gelijk aan 15 °C. Elke simulatie heeft een aparte TRNSYS-file en is gekenmerkt door een versienummer dat telkens vermeld wordt. Op deze manier kunnen we eenvoudig verwijzen naar bepaalde simulaties. Alle gebruikte TRNSYS-files met bijbehorende resultaten en grafieken zijn terug te vinden op de bijgevoegde CD. De figuren van het ventilatiesysteem zijn terug te vinden in bijlage C. De resultaten van de simulaties worden telkens samengevat in een tabel. De kolom met als titel temperatuur bevat de overschrijdingsfrequentie van de temperatuur: gedurende zoveel % van de tijd tijdens de lesuren valt de temperatuur buiten klasse C. Deze klasse C komt uit de norm prEN 15251:2005 uit tabel A.3. De temperatuur behoort tot klasse C als ze gelegen is tussen 19 en 25 °C. De kolom met als titel CO2 bevat de overschrijdingsfrequentie van de CO2-concentratie: gedurende zoveel % van de tijd tijdens de lesuren is het CO2-gehalte hoger dan 1000 ppm in de lokalen. De kolom CO2 [ppm.uur] is de overschrijdingsoppervlakte. Dit is de oppervlakte onder de CO2-curve als deze boven 1000 ppm uitstijgt. Deze waarden van de temperatuur en het CO2-gehalte in de tabel zijn de resultaten van alle klaslokalen samen. De resultaten van andere ruimten zijn niet opgenomen in deze waarden. De waarden van de verwarmingsvraag, ventilatieverliezen en ventilatorverbruik zijn wel de som van de resultaten van alle ruimten samen. De simulaties zijn slechts een theoretische oplossing. Alle programma’s die simulaties uitvoeren maken gebruik van vereenvoudigingen ten opzichte van de realiteit. De resultaten van de simulaties worden dus best ook experimenteel getoetst. Zo kunnen de luchtstromingen in de realiteit volledig anders verlopen. De simulaties in TRNSYS zijn ook niet 3-dimensioneel. Een ruimte wordt gezien als een punt met een bepaalde temperatuur en CO2-concentratie. Er wordt dus verondersteld dat lucht perfect vermengd is. De realiteit is natuurlijk heel wat complexer. Zo is het belangrijk dat het volledige lokaal goed geventileerd wordt en dat de lucht niet slechts door een klein deel van het lokaal stroomt. De inplanting van de toeen afvoeropeningen is heel belangrijk. Daarnaast moet ook nog gekeken worden naar de realiseerbaarheid van het ventilatiesysteem in de realiteit: het inplanten van het kanalennet, dimensioneren van de ventilatoren, … Ten slotte moet ook gekeken worden naar de luchtsnelheid. Zo kan een te grote luchtsnelheid door een bepaalde ruimte of zelfs opening zorgen voor hinder. Alle theoretische simulaties moeten dus nog verder in detail onderzocht worden, maar dit valt buiten het kader van deze masterproef. Bij het vergelijken van de verschillende ventilatiesystemen baseren we ons op de bekomen resultaten van de simulaties zoals luchtkwaliteit, verwarmingsvraag, energieverbruik, ... Er zijn echter ook andere parameters die de keuze van het ventilatiesysteem kunnen bepalen, zoals de kost van het systeem, het energieverbruik van de regeling, de grootte van de bouwingreep, het onderhoud, … Hier en daar gaan we daar wel verder op in, maar toch zal voor elke school apart een grondige studie

115

en kosten-batenanalyse moeten gebeuren om zo het meest optimale ventilatiesysteem te kunnen dimensioneren en installeren. De simulaties zijn dus slechts een eerste aanzet om een idee te vormen van welke ventilatiesystemen geschikt kunnen zijn voor scholen. Zich enkel baseren op deze simulaties geeft geen garantie op een goed ventilatiesysteem. De dimensionering, de inplanting (positie roosters en sensoren), de controle op de regeling en het onderhoud van het ventilatiesysteem zijn ook heel belangrijk voor de goede werking.

3.1 Kleine geometrie Eerst zullen we simulaties uitvoeren op de kleine geometrie. De simulatietijd bedraagt telkens twee weken met een tijdstap van 5 minuten, beginnend vanaf maandag 1 januari. We simuleren dus eerst in de winter. Bij een normaal ventilatiesysteem wordt de lucht toegevoerd in de droge ruimten (de lokalen) en afgevoerd in de natte ruimten (de toiletten). In deze geometrie zijn echter geen natte ruimten aanwezig, dus gaan we andere ventilatiesystemen simuleren. Eens we simuleren met de grote geometrie kunnen we dit wel doen. De klaslokalen in alle onderstaande simulaties zijn constant bezet door 21 personen (20 leerlingen + 1 leerkracht) volgens het lessenrooster.

3.1.1 Geen ventilatie Om aan te tonen hoe slecht de luchtkwaliteit is als er geen ventilatie aanwezig is in het gebouw, zullen we in de eerste simulatie geen ventilatiesysteem invoeren. Enkel de cracks die de luchtdichtheid van de gebouwschil vormen worden ingegeven. Versie

Ventilatie

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

1

geen

30

10,70

98,52

914869,66

18251,08

566974,44

184758,24

2

geen

12

12,50

99,45

1817511,93

32506,20

479852,14

70920,60

3

geen

6

13,13

99,53

3309956,76

61330,66

451823,01

32272,92

Tabel 57: Resultaten kleine geometrie v1 tot v3 De CO2-concentraties zijn duidelijk veel te hoog. Dit zijn zelfs geen realistische waarden. De bovengrens van 1000 ppm wordt tijdens de lesuren altijd overschreden. Er is dus zeker een ventilatiesysteem nodig. Hoe luchtdichter het gebouw, hoe hoger het CO2-gehalte. Dit is logisch omdat nog geen ventilatiesysteem aanwezig is. De verwarmingsvraag daalt bij een stijgende luchtdichtheid, dit is dankzij de lagere ventilatieverliezen bij een betere luchtdichtheid. Door de grote interne warmtewinsten en de zonnewinsten wordt het soms warmer dan 25 °C in het lokaal dat aan de zuidkant gelegen is. De maximale temperatuur in dit lokaal is gelijk aan 33,40 °C. In oude scholen is meestal geen ventilatie aanwezig. De oude gebouwen zijn vaak luchtlek. We werken dus met een v50g-waarde gelijk aan 30 m³/h.m². Een eerste ingreep die we kunnen uitvoeren om de CO2-concentratie te laten dalen, is door het openen van ramen. In deze simulatie voorzien we geen ventilatiesysteem, maar laten we één raam openstaan in elk lokaal tijdens de speeltijd en

116

gedurende 15 minuten na het 4de lesuur. Dit raam is 1,5 m breed en 2 m hoog. Het draait rond een verticale as en laten we volledig openstaan. Versie

Ventilatie

4

geen

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

30

10,55

84,14

276214,46

8036,76

1387659,36

1017677,06

Tabel 58: Resultaten kleine geometrie v4 Het maximale CO2-gehalte is al sterk gedaald, maar de waarden zijn nog steeds veel te hoog. De overschrijdingsoppervlakte [ppm.uur] is met 70 % gedaald, de luchtkwaliteit is dus al sterk verbeterd, maar is zeker nog niet aanvaardbaar. Als het raam geopend is, daalt de CO2-concentratie heel snel tot nul. Het raam is dan ook redelijk groot en zorgt dus voor een grote ventilatieopening. Eenmaal het raam gesloten wordt en de leerlingen terug binnenkomen stijgt de concentratie heel snel. De verwarmingsvraag is meer dan verdubbeld ten opzichte van v1. Dit komt natuurlijk door de hele grote ventilatieverliezen. Het raam openen heeft dus wel een positief effect op het CO2-gehalte, maar is zeker niet de beste oplossing in de winter. In de winter is het buiten veel te koud om het raam lang te laten openstaan. Het raam nu en dan opzetten zorgt wel voor een betere luchtkwaliteit en is alvast veel beter dan de ramen de ganse dag gesloten te laten. Het raam openzetten in de zomer daarentegen is zeker aan te raden, maar dit kan wel zorgen voor tochthinder. Dit laatste zullen we simuleren in paragraaf 3.5. Uit de resultaten van voorgaande simulaties kunnen we wel al besluiten dat er zeker een ventilatiesysteem nodig zal zijn.

3.1.2 Ventilatiesysteem A Nu gaan we over tot het inbouwen van een ventilatiesysteem A. De toevoer gebeurt via roosters in de buitenmuren. Daarna wordt de lucht doorgevoerd naar de gang via vaste doorvoeropeningen. Ten slotte wordt de lucht afgevoerd uit de gang tot boven het dak via een verticale schacht. Deze verticale afvoer zal in het gebouw gebeuren via de traphallen en de toiletten en zal dan uitkomen op één meter boven het dak. In de kleine geometrie kunnen we dit niet simuleren aangezien de traphallen en toiletten niet aanwezig zijn. In dit model wordt de lucht dus direct in de korte gang naar boven afgevoerd via twee openingen, alsof de helft via de linkse traphal afgevoerd wordt en de andere helft via de rechtse traphal. Ventilatiesysteem A zal dus exacter kunnen gesimuleerd worden met de grote geometrie. Bij dit eerste systeem laten we de ventilatieroosters constant geopend. Versie

Ventilatie

5

A

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

30

2,73

71,17

47622,71

4133,97

3831581,90

3635585,40

Tabel 59: Resultaten kleine geometrie v5 Tijdens de eerste week overschrijdt het CO2-gehalte constant de bovengrens. Tijdens de 2de week blijft de CO2-concentratie soms onder 1000 ppm. Op sommige dagen zijn de resultaten beter dan op andere dagen. De drijvende kracht van een natuurlijk ventilatiesysteem is de wind. Het systeem is dus sterk afhankelijk van de windsnelheid en de bijbehorende drukverschillen. Daardoor zijn de resultaten zo variabel. In dit ventilatiesysteem zorgen de verticale natuurlijke afvoeropeningen wel

117

voor een schouweffect. Ook dit schouweffect is een drijvende kracht. Dit zorgt ervoor dat het ventilatiesysteem al veel minder afhankelijk is van de wind. Het schouweffect maakt gebruik van drukverschillen die voortvloeien uit verticale temperatuursgradiënten binnen het gebouw zelf en tussen de binnen- en buitenlucht. Deze drukverschillen zullen dus ook aanwezig zijn wanneer er nauwelijks wind is buiten. Het schouweffect is in de kleine geometrie echter nog klein. In de grote geometrie zal dit effect veel duidelijker aanwezig zijn. Dankzij dit schouweffect zijn de resultaten al constanter dan wanneer dit effect niet aanwezig zou zijn. De resultaten zijn echter nog steeds te variabel. Een ventilatiesysteem A is dus ook niet de beste oplossing. Het is wel een sterke verbetering ten opzichte van gebouwen zonder ventilatie. Vergeleken met kleine geometrie v4 is de luchtkwaliteit al veel beter, maar dit gaat ten koste van de veel hogere verwarmingsvraag. Deze hoge waarde is het gevolg van de grote ventilatieverliezen. Om de verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen te verkleinen, bouwen we een kloksturing in. Dankzij deze klokregeling worden de toevoerroosters in de buitenmuren en de afvoeropeningen in de verticale schacht enkel overdag van 8u tot 16u10 geopend. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

6

A

kloksturing

30

2,81

71,33

47937,96

4134,04

1922643,01

1711759,82

Tabel 60: Resultaten kleine geometrie v6 Dit systeem zorgt voor een sterke daling van de verwarmingsvraag en ventilatieverliezen, respectievelijk een daling van 50 en 53 % ten opzichte van v5. De overschrijdingoppervlakte van het CO2-gehalte is niet veel gestegen, het CO2-verloop is dus weinig gewijzigd. Zelfs de maximale waarde blijft ongeveer gelijk. De luchtkwaliteit is dus niet slechter geworden door het inbouwen van een kloksturing, maar is ook nog altijd niet aanvaardbaar. Dit systeem zou al een verbetering betekenen voor scholen zonder ventilatiesysteem, maar het is zeker nog niet de beste oplossing. We kunnen wel besluiten dat we minstens een kloksturing moeten inbouwen om de ventilatieverliezen en dus de verwarmingsvraag te beperken.

3.1.3 Ventilatiesysteem B In deze simulaties wordt de lucht mechanisch toegevoerd. Via een kanalennet zal een centrale ventilator lucht in het lokaal blazen. Deze lucht wordt dan doorgevoerd naar de gang en daar natuurlijk afgevoerd naar buiten. Opnieuw moet die afvoer gebeuren via een verticale schacht, dus via de traphal, wat we niet kunnen simuleren in deze kleine geometrie. Om dit systeem toch benaderend te kunnen simuleren plaatsen we in het plafond van de gang twee roosters die uitmonden op één meter boven het dak van het gebouw, zoals we gedaan hebben bij het simuleren van een ventilatiesysteem A. De doorstroomopeningen moeten nu gedimensioneerd worden voor een drukverschil van 10 Pa. We bouwen opnieuw een kloksturing in die het ventilatiesysteem enkel inschakelt tussen 8u en 16u10. We simuleren hetzelfde systeem voor verschillende waarden van de luchtdichtheid. v50g = 30 m³/h.m² is niet aangeraden voor een gebouw met een mechanisch ventilatiesysteem, maar toch gaan we dit ook simuleren om te kijken welk effect dit heeft.

118

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

841,29

2005142,07

1819213,54

85793,53

0,00

841,26

1914773,95

1727173,52

85793,53

0,00

841,25

1883073,16

1694376,02

85793,53

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.h]

max. CO2 [ppm]

7

B

kloksturing

30

0,00

0,00

0,00

8

B

kloksturing

12

0,00

0,00

9

B

kloksturing

6

0,00

0,00

Tabel 61: Resultaten kleine geometrie v7 tot v9 Bij dit systeem bekomen we al heel goede resultaten. De CO2-concentratie blijft ook bij de aanwezigheid van leerlingen altijd onder 1000 ppm. Ook de overschrijdingsfrequentie van de temperatuur is gelijk aan 0 %. Het is dus nooit te koud of te warm in het lokaal. Bij de vorige simulaties was het soms te warm in het lokaal gelegen aan de zuidkant. Zoals blijkt uit de resultaten heeft het verhogen van de luchtdichtheid geen invloed op de CO2concentratie tijdens de lesuren. De maximale waarden blijven gelijk. Bij een meer luchtlek gebouw daalt het CO2-gehalte wel sneller buiten de lesuren, maar dankzij de werking van het mechanisch ventilatiesysteem is het CO2-verloop tijdens de lesuren gelijk in deze drie situaties. De verwarmingsvraag is wel gewijzigd, deze daalt met stijgende luchtdichtheid. De ventilatieverliezen die veroorzaakt worden door het ventilatiesysteem zijn gelijk voor de drie simulaties. De totale ventilatieverliezen dalen echter ten gevolge van de dalende infiltratieverliezen. Hoe meer luchtdicht het gebouw is, hoe kleiner de infiltratieverliezen. Een v50g = 30 m³/h.m² (n50 = 5,25/h) is niet aan te raden voor een gebouw met een mechanisch ventilatiesysteem. Bij een luchtlek gebouw zijn de ventilatieverliezen te groot. Hoe luchtdichter, hoe kleiner de ongecontroleerde lekverliezen zijn en dus hoe kleiner de ventilatieverliezen. Voor nieuwe scholen is het dus zeker aangeraden om zo luchtdicht mogelijk te bouwen, als er tenminste een ventilatiesysteem voorzien wordt. Er moet wel gekeken worden wat economisch het meest interessant is: hoe luchtdichter, hoe hoger de bouwkosten, maar hoe lager de gebruikskosten. Er zal dus een optimum zijn. In plaats van een klokregeling, kunnen we ook overgaan tot een directe controle van de luchtkwaliteit met behulp van een CO2-sensor. De sensor meet het CO2-gehalte in het lokaal en kan zo het ventilatiesysteem regelen. Deze regeling kan continu gebeuren of stapsgewijs. Zowel de toeals afvoer wordt geregeld door deze sensor. Als er slechts één afvoer is voor meerdere lokalen dan wordt deze geregeld volgens de som van de aparte regelingen per lokaal. Een mogelijke stapsgewijze CO2-regeling wordt hieronder weergegeven.

Factor for air flow

CO2-regeling 1 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100


Figuur 31: CO2-regeling 1

119

Een CO2-regeling die hoger gaat dan 1 (= het ontwerpdebiet) heeft nog geen zin, want bij een constante werking op 1 blijft het CO2-gehalte constant onder de 1000 ppm, dus zou bij een CO2regeling tot 1 de concentratie ook niet boven de 1000 ppm mogen uitstijgen. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

952,20

1447412,61

1231775,03

54366,59

0,00

947,33

1354316,52

1137442,85

54831,39

0,00

950,51

1324492,02

1106825,64

55136,41

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

10

B

CO2-regeling 1

30

0,55

0,00

0,00

11

B

CO2-regeling 1

12

0,70

0,00

12

B

CO2-regeling 1

6

0,70

0,00

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Tabel 62: Resultaten kleine geometrie v10 tot v12 De concentratie overschrijdt opnieuw nooit de bovengrens. Dankzij de CO2-regeling wordt het ventilatiesysteem veel efficiënter gebruikt. Het levert pas het ontwerpdebiet als er hoge CO2concentraties aanwezig zijn in het lokaal. Als het CO2-gehalte daalt onder 500 ppm valt het ventilatiesysteem zelfs uit, waardoor er nooit te veel geventileerd wordt. Dit is ook te merken aan de verminderde verwarmingsvraag en het kleinere energieverbruik van de ventilator. Als we v12 vergelijken met v9, zien we dat de verwarmingsvraag met 29,66 % gedaald is. De ventilatieverliezen zijn met 34,68 % gedaald en het energieverbruik van de ventilatoren met 35,73 % . Het CO2-gehalte is wel hoger dan bij klokregeling, maar het overschrijdt nooit de bovengrens. Over de luchtdichtheid kunnen we weer hetzelfde besluiten: hoe luchtdichter, hoe minder ventilatieverliezen en dus hoe kleiner de verwarmingsvraag.

3.1.4 Ventilatiesysteem C Nu gaan we over tot het simuleren van mechanische afvoer. De mechanische afvoer gebeurt meestal in de natte ruimten. In de kleine geometrie zijn deze echter niet aanwezig, dus gaan we de lucht mechanisch afvoeren in de gang of in het lokaal zelf. Eerst gaan we de lucht mechanisch afvoeren in de gang. Dit doen we via één afvoer per twee lokalen in de gang. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

996,90

1897859,22

1718176,64

85827,93

0,00

992,30

1812267,93

1626214,07

85827,70

0,00

990,44

1782548,77

1593419,60

85827,67

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

13

C

kloksturing

30

0,00

0,00

0,00

14

C

kloksturing

12

0,00

0,00

15

C

kloksturing

6

0,00

0,00

Tabel 63: Resultaten kleine geometrie v13 tot v15 Het systeem C heeft ongeveer hetzelfde CO2-verloop als een ventilatiesysteem B. De waarden liggen wel iets hoger, maar overschrijden de bovengrens niet. De verwarmingsvraag is iets kleiner dan bij een vergelijkbaar systeem B. Als we v15 met v9 vergelijken dan is de verwarmingsvraag gedaald met 5,34 %. Dit komt doordat de ventilatieverliezen van v15 kleiner zijn dan die van v9. In v9 werd een luchtdebiet van 462 m³/h mechanisch toegevoerd. In v15 wordt de gang door een mechanische afvoer in onderdruk geplaatst. Daardoor zuigt de gang lucht aan vanuit de lokalen die op hun beurt

120

de lucht aanzuigen via de natuurlijke toevoeropeningen. De natuurlijke toevoer van buitenlucht schommelt echter rond de waarde van 415 m³/h, terwijl in v9 de toevoer van buitenlucht altijd gelijk is aan 462 m³/h. Dit verklaart dus de kleinere ventilatieverliezen in v15. Opnieuw is er niet veel veranderd aan de CO2-concentratie bij een verbeterde luchtdichtheid. De waarden zijn lichtjes gedaald. De verwarmingsvraag daalt met een stijgende luchtdichtheid. Voor de volgende simulaties gaan we simuleren met een v50g = 6 m³/h.m². Enkel als we simulaties uitvoeren op systemen die interessant kunnen zijn voor oude scholen gebruiken we nog v50g = 30 m³/h.m². In plaats van kloksturing kunnen we ook een CO2-regeling toepassen. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

16

C

CO2-regeling 1

6

0,86

2,03

108,38

1130,53

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

1296427,16

1080322,27

57245,75

Tabel 64: Resultaten kleine geometrie v16 Dankzij de CO2-regeling wordt het ventilatiesysteem efficiënter gebruikt. De CO2-concentraties zijn opnieuw iets hoger, maar blijven bijna altijd onder de waarde van 1000 ppm. Nu en dan is er een piek boven 1000 ppm, maar de overschrijdingsfrequentie en -oppervlakte zijn klein. De verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen zijn opnieuw sterk gedaald. Het energieverbruik van de ventilator is ook lager. In plaats van de vervuilde lucht af te voeren in de gang, gaan we nu de lucht rechtstreeks mechanisch afvoeren in het lokaal, rekening houdende met een kleine doorvoer naar de gang. Deze kleine doorvoer wordt dan ook mechanisch afgevoerd in de gang. Het ontwerptoevoerdebiet in een lokaal is gelijk aan 462 m³/h. Het ontwerpdebiet van de gang is gelijk aan 31,2 m³/h. Vanuit elk lokaal gaan we dus 15,6 m³/h doorvoeren. In het lokaal zelf wordt dan 446,4 m³/h mechanisch afgevoerd. Door de aanwezigheid van een mechanisch ventilatiesysteem in het lokaal mogen de toevoeropeningen gedimensioneerd worden met een drukverschil van 10 Pa in plaats van 2 Pa. We gaan zowel 2 Pa als 10 Pa simuleren en kijken wat het effect is. De doorstroomopeningen moeten gedimensioneerd worden voor een drukverschil van 10 Pa. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

887,93

1848163,02

1577686,12

85835,85

886,93

1848070,99

1577687,59

85830,70

Versie

Ventilatie

Regeling

Toevoeropening

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

17

C

kloksturing

2 Pa

6

0,00

0,00

0,00

18

C

kloksturing

10 Pa

6

0,00

0,00

0,00

Tabel 65: Resultaten kleine geometrie v17 en v18 De resultaten die we bekomen bij dit systeem zijn beter dan wanneer enkel in de gang lucht mechanisch wordt afgevoerd. Het CO2-verloop is op elke dag quasi gelijk en blijft altijd onder 1000 ppm. Het systeem zorgt voor een regelmatig CO2-verloop. De hogere pieken die we hadden bij de vorige simulaties met een systeem C zijn verdwenen. De verwarmingsvraag is gestegen met 3,55 % ten opzichte van een systeem C met enkel mechanische afvoer in de gang, terwijl de ventilatieverliezen gedaald zijn met 1 %. We zouden dus verwachten dat de verwarmingsvraag ook kleiner is. Deze is echter groter door de grotere transmissieverliezen van de lokalen. Dit komt doordat de temperatuur in de gang lager is dan bij de vorige simulaties. In onze geometrie wordt

121

deze gang niet verwarmd, alle warmte is afkomstig vanuit de lokalen. Bij dit systeem is het in de gang iets kouder omdat er minder warme lucht uit de lokalen wordt doorgevoerd naar de gang. Tijdens de lesuren schommelt de temperatuur in de gang rond de waarden van 15 à 16 °C. Dit systeem is iets duurder dan het vorige aangezien er meer ventilatiekanalen en regelkleppen nodig zijn. De bouwkundige ingreep zal echter niet zo veel groter zijn. Via het verlaagd plafond in de gang kunnen we het afvoerkanalennet doortrekken naar de lokalen. Dit wordt verduidelijkt op onderstaande schets.

Figuur 32: Schets ventilatiesysteem We vervangen in de vorige simulaties de klokregeling door een CO2-regeling. Versie

Ventilatie

19

C

20

C

Regeling CO2regeling 1 CO2regeling 1

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

962,44

1359937,15

1078695,80

57977,46

963,26

1359792,91

1078591,82

57969,26

Toevoeropening

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

2 Pa

6

0,55

0,00

0,00

10 Pa

6

0,63

0,00

0,00

Tabel 66: Resultaten kleine geometrie v19 en v20 De CO2-waarden liggen opnieuw iets hoger dan bij kloksturing, maar overschrijden nooit 1000 ppm. De verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen zijn opnieuw gedaald dankzij de CO2-regeling. We kunnen dus weer dezelfde conclusies trekken als hierboven. Het verschil tussen 2 en 10 Pa is heel klein. De maximale CO2-concentratie is soms iets kleiner en soms iets groter. De verwarmingsvraag is in beide gevallen kleiner. Het is te vroeg om hierover conclusies te trekken omdat de verschillen heel klein zijn. We hebben dus nog een paar andere simulaties uitgevoerd om de verschillen te bekijken, ook met een verschillende luchtdichtheid. Telkens was de verwarmingsvraag iets kleiner en verschilden de CO2-concentraties nauwelijks. Een toevoerrooster dat gedimensioneerd is voor een drukverschil van 10 Pa heeft ook kleinere afmetingen dan een rooster dat gedimensioneerd is voor een drukverschil van 2 Pa. Een rooster van 10 Pa zal minder plaats innemen. De ventilatieverliezen via dit kleinere rooster zullen kleiner zijn dan bij een groter rooster. Het lijkt dus aangeraden om de toe- of afvoeropeningen in een ruimte waar mechanische ventilatie aanwezig is te dimensioneren voor een drukverschil van 10 Pa in plaats van 2 Pa.

122

3.1.5 Ventilatiesysteem D Als laatste implementeren we nog een ventilatiesysteem D in de kleine geometrie. De buitenlucht wordt mechanisch toegevoerd in het lokaal en nadien doorgevoerd naar de gang. In de gang wordt dan één mechanische afvoer voorzien per twee lokalen. Het toeen afvoerdebiet is gelijk. Het systeem is dus in balans. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

841,25

1882353,48

1694418,86

171625,39

950,52

1323457,62

1106376,75

110403,74

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

21

D

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

22

D

CO2-regeling 1

6

0,70

0,00

0,00

Tabel 67: Resultaten kleine geometrie v21 en v22 Het verloop van de CO2-concentratie is heel goed, de bovengrens wordt nooit overschreden. De verwarmingsvraag is hoger dan een vergelijkbaar ventilatiesysteem C. Dit komt door de grotere ventilatieverliezen die een gevolg zijn van de mechanische toeen afvoer. Het energieverbruik van de ventilatoren is natuurlijk verdubbeld omdat zowel de toeals afvoer mechanisch gebeurt. Tevens is de bouwkundige ingreep op het gebouw veel groter. Er moet zowel een toeals afvoerkanalennet geplaatst worden. Een systeem D zal moeilijker in te bouwen zijn in een oude school. Bij een CO2-regeling wordt de bovengrens van 1000 ppm niet overschreden. Opnieuw kunnen we dezelfde conclusies trekken als we de kloksturing met de CO2-regeling vergelijken: hogere CO2concentraties, maar geen overschrijding van de bovengrens en een sterk gedaalde verwarmingsvraag, kleinere ventilatieverliezen en een lager ventilatorverbruik. We kunnen ook een systeem D simuleren waarbij de vervuilde lucht rechtstreeks afgevoerd wordt in het lokaal en een deel doorgevoerd wordt naar de gang, zoals we ook bij een systeem C hebben gesimuleerd. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

841,26

1956194,94

1686997,34

171633,85

949,62

1385611,12

1104279,20

111067,26

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

23

D

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

24

D

CO2-regeling 1

6

0,31

0,00

0,00

Tabel 68: Resultaten kleine geometrie v23 en v24 De bovengrens wordt nooit overschreden. De luchtkwaliteit in de lokalen is dus goed. De temperatuur in de gang is opnieuw lager. Dit heeft tot gevolg dat er meer transmissieverliezen zijn van de lokalen naar de gang. De verwarmingsvraag is dus opnieuw groter. De ventilatieverliezen zijn iets kleiner. Dit hadden we ook geconstateerd bij een ventilatiesysteem C. Aangezien het CO2-verloop voor beide systemen nagenoeg identiek is, lijkt het dus aangeraden om de warme lucht uit de lokalen door te voeren naar de gang en daar af te voeren. In deze geometrie is de gang echter klein, de gangen en traphallen in de grote geometrie zouden veel trager kunnen opwarmen. We zullen beide systemen D later ook met elkaar vergelijken in de grote geometrie. Een systeem D is een duur ventilatiesysteem. Zo zijn de investeringskosten hoog en verbruikt het veel meer dan een systeem C. Men kan echter veel energie besparen door het inbouwen van een

123

warmteterugwinapparaat (WTW). We bekijken opnieuw dezelfde systemen, maar dit keer voorzien van een warmtewisselaar met een rendement van 80 %. Eerst simuleren we een systeem D met mechanische toevoer in de lokalen en mechanische afvoer in de gang. Deze mechanische afgevoerde lucht gaat dan via het kanalennet naar het warmteterugwinapparaat. Het ventilatiesysteem is in balans, wat nodig is om een goed warmteterugwinrendement te behalen. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

877,21

715598,14

481301,53

171221,65

960,18

613370,73

356384,15

113081,36

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

25

D met WTW 80 %

kloksturing

6

4,84

0,00

0,00

26

D met WTW 80 %

CO2-regeling 1

6

5,31

0,00

0,00

Tabel 69: Resultaten kleine geometrie v25 en v26 De CO2-concentraties overschrijden nooit de bovengrens. Uit deze resultaten zien we wel duidelijk het voordeel van de warmterecuperatie. De verwarmingsvraag is gedaald met 62 % als we v25 met v21 vergelijken. De ventilatieverliezen zijn zelfs met 71,6 % gedaald. Bij het volgende systeem wordt lucht mechanisch afgevoerd in het lokaal zelf. Er is een kleine doorvoer naar de gang waar de lucht ook mechanisch afgevoerd wordt. Alle mechanisch afgevoerde lucht gaat door hetzelfde kanalennet naar het warmteterugwinapparaat. Op deze manier is ook dit ventilatiesysteem in balans. Versie 27 28

Ventilatie D met WTW 80 % D met WTW 80 %

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

886,41

693012,33

364922,07

171230,22

962,23

600321,64

261690,11

114477,94

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

kloksturing

6

5,16

0,00

0,00

CO2-regeling 1

6

5,70

0,00

0,00

Tabel 70: Resultaten kleine geometrie v27 en v28 Bij de simulaties van systeem D zonder WTW leek het voordeliger om de lucht door te voeren naar de gang en daar pas mechanisch af te voeren. Bij een systeem D met WTW moeten we het tegengestelde besluiten. De verwarmingsvraag is nog meer gedaald bij deze laatste simulaties. Dit komt doordat de warme lucht direct afgezogen wordt in het lokaal. Bij het vorige systeem werd de warme lucht doorgevoerd naar de gang waar het vermengd wordt met de koude lucht in de gang. Daarna wordt deze koudere lucht afgezogen. De lucht dat de warmtewisselaar bereikt is dus kouder waardoor de warmteterugwinning kleiner is. Als de warme lucht grotendeels rechtstreeks afgezogen wordt in de lokalen dan is de warmteterugwinning groter. We moeten wel opletten met deze conclusies. TRNSYS veronderstelt een perfecte menging van de lucht. Als de warme lucht uit het lokaal doorgevoerd wordt naar de gang en daar bijna direct wordt afgezogen, dan zal er weinig verschil zijn in verwarmingsvraag tussen beide systemen. Er zijn echter ook de grotere transmissieverliezen bij een koudere gang, maar deze verliezen worden tenietgedaan door de grotere warmteterugwinning die men bekomt door rechtstreeks in de lokalen af te zuigen. Het verloop van de luchtstromingen en de menging van de lucht zal heel belangrijk zijn.

124

We kunnen wel concluderen dat een systeem D zonder warmteterugwinapparaat niet economisch interessant is. Een systeem C is veel goedkoper dan een systeem D zonder WTW en behaalt even goede resultaten op vlak van luchtkwaliteit. De meerkost voor een systeem D zal dus enkel interessant zijn als ook een WTW-apparaat wordt geïnstalleerd, want dan daalt de verwarmingsvraag sterk. Het energieverbruik van de ventilatoren is wel dubbel zo groot vergeleken met een systeem C. De investeringskost voor een systeem D met WTW zal in vergelijking met een systeem C veel groter zijn. Op lange termijn zal deze grotere investering zich terugbetalen door de lagere verwarmingskosten. Voor een systeem D met WTW moet het gebouw wel goed geïsoleerd en luchtdicht zijn (n50 < 1/h). Een kosten-batenanalyse zal moeten uitmaken welk systeem het meest voordelig is. De luchtkwaliteit bij de ventilatiesystemen C en D is goed en ligt altijd onder de waarde van 1000 ppm. Het systeem moet wel goed geregeld en onderhouden worden, zeker bij systeem D waar filters aanwezig zijn.

3.1.6 Conclusies Hieronder volgt een vergelijking van alle gesimuleerde ventilatiesystemen op de kleine geometrie. In tabel 71 zijn twee nieuwe kolommen toegevoegd. De eerste nieuwe kolom is de som van de verwarmingsvraag en het energieverbruik van de ventilatoren. Dit geeft een idee van het totaal energieverbruik van het systeem. De tweede nieuwe kolom is de totale oppervlakte onder de CO2curve tijdens de lesuren. Deze waarden hebben we voor elk systeem uitgezet in een grafiek. Kleine geometrie v1 tot v3 zijn niet opgenomen in onderstaande grafiek omdat deze simulaties geen ventilatiesysteem bevatten. 400000 350000

CO2 [ppm.uur]

300000 250000 200000 150000 100000 50000

4000000

3500000

3000000

2500000

2000000

1500000

1000000

500000

0

0

Energieverbruik [kJ]

Figuur 33: Energieverbruik en overschrijdingsfrequentie CO2 per simulatie Het dichtste punt bij de oorsprong is de simulatie met de beste luchtkwaliteit en het laagste energieverbruik. Op onderstaande grafiek zijn de verschillende versies gerangschikt volgens de afstand van de oorsprong tot het punt op bovenstaande grafiek. De rode balkjes zijn de ventilatiesystemen waarbij de luchtkwaliteit in de klaslokalen niet aanvaardbaar is.

125

5 23 7 21 8 13 9 17 18

Kleine geometrie v

6 14 15 10 24 4 22 19 20 11 12 16 25 27 26 28 0

1000000

2000000

3000000

4000000

Afstand van oorsprong tot punt

Figuur 34: Rangschikking beste luchtkwaliteit en laagste energieverbruik Als we enkel kijken naar het energieverbruik en de luchtkwaliteit dan komt v28 er als beste uit. Dit is een systeem D met WTW en CO2-regeling. Dit is ook meteen het duurste systeem. De vier beste simulaties zijn de simulaties met een ventilatiesysteem D met WTW. Daarna komt een ventilatiesysteem C met CO2-regeling. Dit systeem is veel goedkoper en behaalt ook heel goede resultaten op vlak van luchtkwaliteit. Het nadeel is het hogere energieverbruik van het systeem wegens het ontbreken van een warmtewisselaar. Hierna komt een systeem B met CO2-regeling. Een systeem B is echter veel duurder dan een systeem C, omdat zowel een toeals afvoerkanalennet geplaatst moet worden. Een systeem B wordt in de praktijk bijna nooit toegepast wegens meerdere nadelen. We komen hier verder nog op terug. De volgende sprong in de grafiek is de overgang van een CO2-regeling naar een klokregeling. Een CO2-regeling heeft dus de voorkeur op een klokregeling. Het nadeel hiervan is natuurlijk de hogere kostprijs. In elk klaslokaal moet een sensor aangebracht worden. Deze sensoren verbruiken ook energie. Het voordeel is het lager energieverbruik van de ventilatoren en de lagere verwarmingsvraag. Bij variabele bezetting komen we hier ook op terug. We moeten echter nog rekening houden met vele andere parameters. Zo zijn er de kosten van het systeem, het onderhoud, het verbruik van de regeling, … Deze parameters zullen ook mede bepalen wat het meest optimale ventilatiesysteem is voor een bepaald gebouw.

126

Dit zijn slechts voorlopige conclusies. Op het einde van de grote geometrie gaan we de voor- en nadelen van de verschillende ventilatiesysteem uitgebreider bespreken. CO2 max. CO2 [ppm] [ppm.uur]

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

914869,66 18251,08

566974,44

184758,24

566974,44 1020686,58

12

12,50 99,45 1817511,93 32506,20

479852,14

70920,60

479852,14 1923679,25

geen

6

13,13 99,53 3309956,76 61330,66

451823,01

32272,92

451823,01 3416123,64

4

geen

30

10,55 84,14

276214,46

8036,76 1387659,36 1017677,06

1387659,36

373984,31

5

A

altijd open

30

2,73 71,17

47622,71

4133,97 3831581,90 3635585,40

3831581,90

144344,24

6

A

kloksturing

30

2,81 71,33

47937,96

4134,04 1922643,01 1711759,82

1922643,01

144684,67

7

B

kloksturing

30

0,00

0,00

0,00

841,29 2005142,07 1819213,54

85793,53 2090935,59

76786,52

8

B

kloksturing

12

0,00

0,00

0,00

841,26 1914773,95 1727173,52

85793,53 2000567,47

76823,99

9

B

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

841,25 1883073,16 1694376,02

85793,53 1968866,69

76841,39

10

B

CO2-regeling 1

30

0,55

0,00

0,00

952,20 1447412,61 1231775,03

54366,59 1501779,20

93372,41

11

B

CO2-regeling 1

12

0,70

0,00

0,00

947,33 1354316,52 1137442,85

54831,39 1409147,90

93910,34

12

B

CO2-regeling 1

6

0,70

0,00

0,00

950,51 1324492,02 1106825,64

55136,41 1379628,42

94341,71

13

C

kloksturing

30

0,00

0,00

0,00

996,90 1897859,22 1718176,64

85827,93 1983687,15

81156,36

14

C

kloksturing

12

0,00

0,00

0,00

992,30 1812267,93 1626214,07

85827,70 1898095,63

81168,88

15

C

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

990,44 1782548,77 1593419,60

85827,67 1868376,45

81182,84

16

C

CO2-regeling 1

6

0,86

2,03

108,38

1130,53 1296427,16 1080322,27

57245,75 1353672,91

96608,13

17

C

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

887,93 1848163,02 1577686,12

85835,85 1933998,87

81221,54

18

C

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

886,93 1848070,99 1577687,59

85830,70 1933901,69

81226,24

19

C

CO2-regeling 1

6

0,55

0,00

0,00

962,44 1359937,15 1078695,80

57977,46 1417914,61

96735,96

20

C

CO2-regeling 1

6

0,63

0,00

0,00

963,26 1359792,91 1078591,82

57969,26 1417762,17

96756,39

21

D

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

841,25 1882353,48 1694418,86 171625,39 2053978,87

76840,36

22

D

CO2-regeling 1

6

0,70

0,00

0,00

950,52 1323457,62 1106376,75 110403,74 1433861,36

94368,74

23

D

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

841,26 1956194,94 1686997,34 171633,85 2127828,79

76544,17

24

D

CO2-regeling 1

6

0,31

0,00

0,00

949,62 1385611,12 1104279,20 111067,26 1496678,37

94589,36

25

D + WTW

kloksturing

6

4,84

0,00

0,00

877,21

715598,14

481301,53 171221,65

886819,79

80567,22

26

D + WTW

CO2-regeling 1

6

5,31

0,00

0,00

960,18

613370,73

356384,15 113081,36

726452,09

96310,56

27

D + WTW

kloksturing

6

5,16

0,00

0,00

886,41

693012,33

364922,07 171230,22

864242,55

81082,48

28

D + WTW

CO2-regeling 1

6

5,70

0,00

0,00

962,23

600321,64

261690,11 114477,94

714799,58

96593,20

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

Versie

Ventilatie

1

geen

30

10,70 98,52

2

geen

3

Pf,ventilator [kJ]

Φh,totaal + Pf [kJ]

CO2 [ppm.h]

Tabel 71: Overzicht resultaten kleine geometrie

127

3.2 Grote geometrie De grote geometrie bevat wel natte ruimten. De buitenlucht kan dus toegevoerd worden in de lokalen en daarna via de gang doorgevoerd worden naar de toiletten. Daar wordt deze vervuilde lucht afgevoerd naar buiten. Het ontwerptoevoerdebiet zal nu veel groter zijn dan het ontwerpafvoerdebiet. We gaan dus telkens de drukvoorwaarde moeten controleren. We kunnen echter ook ventilatiesystemen simuleren waarbij de vervuilde lucht op andere plaatsen wordt afgevoerd.

3.2.1 Ventilatie in de toiletten Tot nu toe hebben we enkel gekeken naar de luchtkwaliteit in de lokalen. Om dit te kunnen doen hebben we een pollutiebron ingevoerd in alle lokalen. We moeten echter ook de ventilatie van de toiletten bestuderen. Toiletten moeten voldoende geventileerd worden om bepaalde hinderlijke stoffen af te voeren en om geurhinder te vermijden. Het is dus belangrijk dat de vervuilde lucht van de toiletten niet terugstroomt naar de gang tijdens het gebruik van de toiletten om geurhinder te vermijden. Dit laatste kunnen we eenvoudig controleren door de flow van de doorstroomopeningen tussen gang en toilet op te vragen. Om te controleren of de toiletten wel genoeg geventileerd worden, voeren we ook een CO2-bron in. Het zullen echter andere polluties zijn die van belang zijn voor een goede luchtkwaliteit in de toiletten, maar ook de CO2-concentratie zal ons een goed beeld geven van de luchtkwaliteit. Het CO2verloop zal aantonen in welke mate de toiletten geventileerd worden. We veronderstellen dat elke toiletruimte bezet is door 10 personen volgens onderstaand schema. Bezettingsschema Aantal personen 8u – 8u30 10 10u10 – 10u25 10 12u05 – 13u15 10 14u55 – 15u10 10 16u – 16u10 10 Tabel 72: Bezettingsschema De school is open van 8u tot 16u10. Dus tussen deze uren en als er geen les is, zullen de toiletten gebruikt worden. De toiletten kunnen natuurlijk ook tijdens de lesuren gebruikt worden, maar dit zal veel minder voorkomen. Met dit laatste houden we wel rekening bij het bedenken van het ventilatiesysteem, maar we voeren enkel bovenstaand schema in om de werking van het ventilatiesysteem te controleren. We veronderstellen dat de personen in de toiletten een metabolisme hebben van 1,6 met. De CO2productie is dus gelijk aan 1,28057 ∙ 10 -5 kg/s.persoon. Hoe lager de CO2-concentratie in de toiletten, hoe beter deze ruimte geventileerd wordt. In onderstaande simulaties zullen we rekening houden met de ventilatie van de lokalen en de toiletten. De resultaten van het CO2-gehalte en de temperatuur in de tabellen zijn enkel afkomstig van de klaslokalen. De resultaten van de toiletten zullen we apart onder de tabel bespreken.

128

3.2.2 Geen ventilatiesysteem In onderstaande simulaties zorgen enkel de luchtdichtheidscracks voor verluchting. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Versie

Ventilatie

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

1

geen

30

17,01

95,94

2079893,37

16041,96

7194831,69

4830246,35

2

geen

12

23,33

97,86

3026567,42

25434,00

5629254,47

2279893,74

3

geen

6

26,56

98,78

3842059,75

33316,75

5200881,58

1454786,15

max. CO2 [ppm]

Tabel 73: Resultaten grote geometrie v1 tot v3 Hoe beter de luchtdichtheid, hoe kleiner de verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen, maar hoe hoger de CO2-concentratie. Het CO2-gehalte is veel te hoog en overschrijdt altijd de bovengrens van 1000 ppm tijdens de lesuren. We moeten wel opmerken dat de lokalen op de hoogste verdieping ook de hoogste CO2-concentratie hebben, dit wordt veroorzaakt door het schouweffect. De vervuilde lucht gaat naar boven via de traphallen en de cracks in de vloeren waardoor de CO2-concentratie op de hoogste verdieping hoger is dan op het gelijkvloers. Bij v3 wordt de temperatuur van 25 °C in de lokalen aan de zuidzijde gedurende ongeveer 45 % van de lestijd overschreden. Dit komt door de grote interne warmtewinsten, de goede isolatie en het gebrek aan ventilatie. In v1 was er een overschrijdingsfrequentie van 27 % in de lokalen aan de zuidkant.

3.2.3 Ventilatiesysteem A Hoewel we al aangetoond hebben dat ventilatiesysteem A niet voldoet, voeren we toch nog een simulatie uit. Boven de ramen worden roosters geplaatst die enkel geopend worden tijdens de lesuren. Daarna wordt de vervuilde lucht doorgevoerd naar de gang. Het totale toevoerdebiet bedraagt 12540 m³/h. Bij een ventilatiesysteem wordt de vervuilde lucht afgevoerd via de natte ruimten. In dit gebouw wordt er dus enkel lucht afgevoerd via de toiletten. Het ontwerpdebiet van één toiletruimte bedraagt 585 m³/h. Het totale afvoerdebiet bedraagt dus 1170 m³/h. Als we de drukvoorwaarde berekenen met v50g = 30 m³/h.m² bekomen we PC = 11,1 Pa. Dit systeem voldoet net niet aan de drukvoorwaarde PC < 10 Pa. We gaan het afvoerdebiet iets groter moeten kiezen. Om te voldoen aan de drukvoorwaarde moet het ontwerpafvoerdebiet ten minste gelijk zijn aan 1917 m³/h. We moeten dus een debiet van 958,5 m³/h per toiletruimte afvoeren. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

4

A

kloksturing

30

3,93

68,49

CO2 [ppm.uur] 237653,76

max. CO2 [ppm] 5342,85

Φh,totaal [kJ] 17800092,51

Φv,totaal [kJ] 16286929,09

Tabel 74: Resultaten grote geometrie v4 De CO2-concentraties in de lokalen zijn zoals verwacht nog steeds heel hoog. Op de 1ste en 2de verdieping wordt gedurende 85 tot 90 % van de lestijd de bovengrens van 1000 ppm overschreden. Op het gelijkvloers wordt de bovengrens gedurende 20 tot 35 % van de lestijd overschreden. De

129

luchtkwaliteit is dus niet aanvaardbaar voor het volledige schoolgebouw. De CO2-concentraties in de toiletten zijn ook te groot. Er is geen stroming van de toiletten naar de gang via de doorstroomopeningen tijdens de openingsuren van de school. Misschien als we het ontwerpafvoerdebiet vergroten, kunnen we de luchtkwaliteit verbeteren. Daarom gaan we een simulatie uitvoeren waarbij het ontwerpafvoerdebiet gelijk is aan het ontwerptoevoerdebiet. Dat wil zeggen dat nog 11370 m³/h moet afgevoerd worden op een andere plaats. De enige plaats waar dit groot debiet natuurlijk afgevoerd kan worden is via het plafond van de traphallen. Volgens de brandveiligheid mag dit zomaar niet. Als er een afvoer geplaatst wordt in de traphal dan moet er extra aandacht besteed worden aan de brandveiligheid, maar hier gaan we niet verder op in. Per traphal voeren we dus 5685 m³/h af. Dit is een heel groot debiet en in de werkelijkheid kan zo’n grote opening zorgen voor te grote luchtsnelheden in de traphal en in de gangen. Dit systeem is dus wellicht niet realistisch. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

5

A

kloksturing

30

2,14

36,48

147263,68

4923,36

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

25210502,43

26286724,92

Tabel 75: Resultaten grote geometrie v5 De totale overschrijdingsfrequentie van het CO2-gehalte is sterk gedaald. De frequentie is nu gelijk aan 0 % voor de lokalen op het gelijkvloers, 22 tot 24 % voor lokalen op de eerste verdieping en 80 tot 90 % voor lokalen op de tweede verdieping. De CO2-concentraties op de bovenste verdieping zijn dus nog altijd veel te hoog tijdens de lesuren. Het verloop van het CO2-gehalte is heel onregelmatig. Op sommige dagen is er geen overschrijding, op andere dagen dan weer wel. Een ventilatiesysteem A blijft nu eenmaal afhankelijk van de wind. Deze simulatie toont nog eens aan dat een ventilatiesysteem A niet volstaat voor een school. De CO2-concentraties in de toiletten zijn wel veel lager dan bij de vorige simulatie. De maximale waarde is gelijk aan 1235,51 ppm. Dit betekent dat de toiletten beter geventileerd worden, maar er is stroming van de toiletten naar de gang. Er kan dus geurhinder ontstaan in de gang en andere ruimten. Vervuilde lucht uit de toiletten moet direct afgevoerd worden naar buiten en mag niet doorgesluisd worden naar andere ruimten. De toiletten worden dus verkeerd geventileerd. Dit ventilatiesysteem voldoet niet.

3.2.4 Ventilatiesysteem B We bestuderen nu een ventilatiesysteem B. De afvoer nemen we gelijk aan de mechanische toevoer. We voeren opnieuw af in de toiletten en in de traphallen. Het afvoerdebiet in de traphallen is nog steeds heel groot, namelijk 5685 m³/h. De doorstroomopeningen moeten gedimensioneerd worden voor een drukverschil van 10 Pa. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

841,19

29243620,34

30643837,78

1164340,89

0,00

841,19

25734640,27

26457153,63

1164340,89

0,00

841,19

24460369,80

24789887,36

1164340,89

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

6

B

kloksturing

30

0,13

0,00

0,00

7

B

kloksturing

12

0,18

0,00

8

B

kloksturing

6

0,23

0,00

Tabel 76: Resultaten grote geometrie v6 tot v8

130

De CO2-concentratie blijft ten allen tijde onder de bovengrens van 1000 ppm. De verwarmingsvraag en ventilatieverliezen zijn hoger dan bij een ventilatiesysteem A, maar nu voldoet de luchtkwaliteit in de klassen, wat niet het geval was bij ventilatiesysteem A. De temperatuur van 25 °C wordt ook niet meer overschreden. De kleine overschrijdingsfrequentie is verwaarloosbaar, het wordt in één lokaal eventjes warmer dan 25 °C met een maximum van 25,33 °C. De ventilatie van de toiletten is niet in orde. Er is weer een groot debiet (soms 450 m³/h) dat van de toiletten naar de gang stroomt. Dit ventilatiesysteem voldoet dus niet. De afvoer in de traphallen is veel te groot. Dit groot debiet zorgt voor een te grote luchtsnelheid in de traphallen en de gangen. Tevens zorgt deze grote afvoer ervoor dat er lucht van de toiletten naar andere ruimten stroomt. We gaan nu proberen deze grote afvoerdebieten te vermijden. Als we de luchtdichtheid v50g gelijk stellen aan 30 m³/h.m², kunnen we uitrekenen dat het afvoerdebiet per toilet gelijk moet zijn aan 958,5 m³/h om te voldoen aan de drukvoorwaarde PC < 10 Pa. Het afvoerdebiet in de traphallen laten we weg en het afvoerdebiet in de toiletten verhogen we van 585 m³/h naar 958,5 m³/h. Opnieuw is dit een theoretische oplossing en moet er gekeken worden in hoeverre dit realiseerbaar is in werkelijkheid. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

9

B

kloksturing

30

0,13

0,00

0,00

841,17

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

29616012,14

28983109,57

1164340,89

Tabel 77: Resultaten grote geometrie v9 Dit systeem vertoont goede resultaten. Het CO2-gehalte blijft constant onder de bovengrens. De ventilatieverliezen zijn gedaald door het wegvallen van grote afvoeropeningen, maar de verwarmingsvraag is gestegen. Dit komt doordat er meer warmte ontsnapt in de toiletten als gevolg van het grotere afvoerdebiet. De verwarmingsvraag van de lokalen blijft ongeveer gelijk. Er zit echter wel een adder onder het gras. Als we de debieten die afgevoerd worden in de toiletten opvragen, verkrijgen we grote waarden. Als het ventilatiesysteem werkt, fluctueert de waarde van de afvoer in één toilet tussen 1600 en 2200 m³/h. Dit zijn hele grote debieten voor een kleine ruimte. Dit verklaart ook de grotere verwarmingsvraag in de toiletten. Het systeem presteert theoretisch goed, maar is wellicht niet realistisch. De ventilatie in de toiletten is nu wel voldoende. De CO2-concentratie is nooit hoger dan 1000 ppm. Er is geen stroming van de toiletten naar de gang als de school open is. De toiletten worden constant geventileerd als de school open is, want de kloksturing schakelt het ventilatiesysteem in van 8u tot 16u10. De toiletten zullen dus altijd goed geventileerd worden als ze gebruikt worden. We kunnen ook een systeem simuleren die de gulden middenweg vormt tussen de vorige systemen. De afvoer in de toiletten nemen we terug gelijk aan 585 m³/h. Om te voldoen aan de drukvoorwaarde plaatsen we ook een afvoeropening in elke traphal, maar deze is veel kleiner dan in de versies 6 tot 8. We veronderstellen dat elke afvoeropening gedimensioneerd wordt voor een debiet van 1000 m³/h.

131

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

10

B

kloksturing

30

0,13

0,00

0,00

841,18

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

29024171,07

29269070,30

1164340,89

Tabel 78: Resultaten grote geometrie v10 De afvoerdebieten zijn opnieuw heel groot. Het afvoerdebiet via de opening in de traphal schommelt tussen 2000 en 2500 m³/h, terwijl die opening gedimensioneerd is voor een debiet van 1000 m³/h. Omdat dit groot debiet door deze kleine opening geduwd wordt, zou dit aanleiding kunnen geven tot geluidshinder. Het afvoerdebiet van de toiletten schommelt tussen 900 en 1000 m³/h, wat nog steeds groot is voor zo’n kleine ruimte. Dit systeem is dus geen goede oplossing. Een voordeel is het niet optreden van stroming van de toiletten naar de gang. We kunnen ook een verticale, natuurlijke afvoer plaatsen in elk lokaal. Op deze manier wordt de vervuilde lucht rechtstreeks in de lokalen afgevoerd. We voeren nog steeds een klein debiet door vanuit de lokalen naar de gangen. Dit is voldoende om de gangen en de toiletten te ventileren. Het systeem is dus opnieuw in balans. We gaan dit echter niet simuleren want zo’n ventilatiesysteem is veel te duur. Er moet zowel een toevoer- als afvoerkanalennet geplaatst worden. Als we dit zouden plaatsen dan is het interessanter om meer te investeren voor een systeem D met WTW. Deze meerkost zal terugverdiend worden door de lagere verbruikskosten. In Nederland gebruiken ze een systeem B om in te bouwen in bestaande scholen [25]. De lucht wordt via de buitenmuur met een ventilator tot boven het verlaagd plafond van het lokaal binnengebracht. Via kleine gaten in het plafond wordt deze lucht in het lokaal geblazen. De vervuilde lucht wordt daarna via dezelfde buitenmuur terug naar buiten gebracht via een natuurlijke afvoeropening. Dit systeem werkt met een CO2-regeling. We gaan dit systeem invoeren in de grote geometrie. Aangezien we nu werken met een CO2-regeling in de lokalen kunnen de toiletten niet geventileerd worden met lucht uit de lokalen. Als de toiletten gebruikt worden, zijn de lokalen niet bezet en werkt de ventilatie dus niet. We gaan een apart ventilatiesysteem moeten invoeren voor het ventileren van de gangen en de toiletten. De meest logische keuze is een systeem C met aanwezigheidsdetectie. We plaatsen een mechanische afvoer met een debiet gelijk aan 585 m³/h in de toiletten. Het systeem is op die momenten wel in niet in balans, maar het voldoet nog steeds aan de drukvoorwaarde. Het afen toevoerdebiet in de lokalen is altijd gelijk. We plaatsen wel nog doorvoeropeningen tussen de lokalen en de gang zodat ook lucht uit de lokalen kan worden aangezogen als de ventilatie in de toiletten werkt. Op deze manier worden ook de gangen geventileerd. Het totaal ontwerpdebiet van de toiletten bedraagt 1170 m³/h. Dit is dus ook het debiet dat doorgevoerd moet kunnen worden vanuit de lokalen. In het directielokaal plaatsen we geen doorstroomopening. Er zijn in totaal 27 lokalen, dit betekent dat er per lokaal 43,33 m³/h moet kunnen doorgevoerd worden. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

11

B

CO2-regeling 1

30

1,22

0,00

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

0,00

960,20

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

17232952,55

16037149,68

Pf,ventilator [kJ] 778050,25

Tabel 79: Resultaten grote geometrie v11 De bekomen resultaten zijn heel goed. De luchtkwaliteit is in alle lokalen aanvaardbaar. Ook de toiletten worden goed geventileerd en er is geen stroming van de toiletten naar de gang. Dankzij de CO2-regeling is het energieverbruik van de ventilatoren lager en zijn de ventilatieverliezen gedaald.

132

Door deze daling is ook de verwarmingsvraag veel kleiner. Dit systeem lijkt dus een goede oplossing voor oude scholen. Er zal echter nog moeten onderzocht worden hoe dit systeem in de realiteit presteert. Wordt de toegevoerde koude lucht niet als storend ervaren door de gebruikers? Wordt de lucht wel voldoende vermengd in de lokalen? Wordt de afgevoerde vervuilde lucht niet direct terug aangezogen, aangezien de toeen afvoer zich in dezelfde buitenmuur bevinden?

3.2.5 Ventilatiesysteem C Nu gaan we het ventilatiesysteem B vervangen door een ventilatiesysteem C. Bij dit ventilatiesysteem zijn er meerdere mogelijkheden. Eerst simuleren we het meest eenvoudige systeem dat voldoet aan de EPB-regelgeving. De lucht wordt natuurlijk toegevoerd via roosters in de lokalen. Daarna wordt deze doorgevoerd naar de gang. Ten slotte wordt de lucht mechanisch afgevoerd via de toiletten. Als we niets veranderen aan de ontwerpdebieten van de verschillende ruimten dan wordt er 12540 m³/h natuurlijk toegevoerd en 1170 m³/h mechanisch afgevoerd. Deze ontwerpdebieten voldoen niet aan de drukvoorwaarde. Zoals we reeds bij ventilatiesystemen A en B besproken hebben, moeten we 958,5 m³/h per toilet afvoeren om te voldoen aan de drukvoorwaarde. Hiervoor moet ook de luchtdichtheid gelijk zijn aan v50g = 30 m³/h.m². Dit systeem is dus enkel toepasbaar in gebouwen met een slechte luchtdichtheid. Enkel de doorstroomopeningen naar de toiletten worden gedimensioneerd voor een drukverschil van 10 Pa. Versie

Ventilatie

Regeling

12

C

kloksturing

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

30

4,35

69,04

221539,47

4995,62

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

12523650,26

10319436,95

178238,52

Tabel 80: Resultaten grote geometrie v12 Dit systeem is in tegenstelling tot v9 wel realistisch omdat de afvoer in de toiletten nu niet zo groot is. De CO2-concentraties zijn echter veel te hoog. In bijna alle lokalen wordt gedurende 90 % van de lestijd de bovengrens overschreden. In de lokalen op het gelijkvloers is de overschrijdingsfrequentie gelijk aan 23 en 34 %, omdat deze lokalen zich dichter bij de mechanische afvoer bevinden. Dit systeem is dus geen goede oplossing. De CO2-waarden in de toiletten zijn hoog. Er is geen stroming van de toiletten naar de gang. Geurhinder zal dus niet te vrezen zijn. Een andere mogelijkheid is een ventilatiesysteem C waarbij de toevoer en afvoer gelijk zijn. Dit betekent dat we opnieuw een debiet van 5685 m³/h moeten afvoeren in de traphal, maar dit keer mechanisch, wat nog steeds voor grote problemen kan zorgen. Dit systeem is dus wellicht geen goede ventilatieoplossing. Alle doorstroomopeningen moeten nu gedimensioneerd worden voor een drukverschil van 10 Pa, omdat ze allemaal in verbinding staan met een ruimte met mechanische ventilatie. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

1539,62

25593206,27

27263074,42

1164946,65

4988,23

1346,46

23202324,28

23978244,86

1164928,42

2717,22

1282,42

22356839,15

22641881,26

1164919,95

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

13

C

kloksturing

30

1,17

24,90

12574,38

14

C

kloksturing

12

0,81

19,92

15

C

kloksturing

6

0,60

14,53

Tabel 81: Resultaten grote geometrie v13 tot v15

133

Bij een v50g = 6 m³/h.m² overschrijdt het CO2-gehalte in de lokalen op de 2de verdieping gedurende 48 % van de lestijd de bovengrens van 1000 ppm. Bij een v50g = 30 m³/h.m² is de overschrijdingsfrequentie zelfs gelijk aan 74 %. In de andere lokalen is de luchtkwaliteit aanvaardbaar. De overschrijdingsfrequentie voor lokalen op het gelijkvloers is gelijk aan 0 % en heel klein voor lokalen op de eerste verdieping. Dit systeem behaalt dus al betere resultaten op vlak van luchtkwaliteit, maar in sommige lokalen wordt de bovengrens toch nog veel overschreden. Wat opvalt is dat de hoogste CO2-concentratie en tevens de overschrijdingsfrequentie dalen bij een betere luchtdichtheid. Dit was niet het geval bij een ventilatiesysteem B, daar had de luchtdichtheid geen invloed op het CO2-verloop. Bij een systeem C is het dus nog meer aangeraden om luchtdicht te bouwen voor een goede werking van het ventilatiesysteem. De ventilatie in de toiletten is voldoende. De CO2-contraties zijn niet te groot en er is geen stroming van vervuilde lucht van de toiletten naar de gang. Dit was te verwachten aangezien deze ruimten constant in onderdruk worden geplaatst door de mechanische afvoer. We konden voorspellen dat het eerste gesimuleerde ventilatiesysteem C geen goede resultaten ging opleveren. Minder mechanische afvoer betekent ook minder toevoer, zelfs als de toevoeropeningen ontworpen zijn voor een bepaald toevoerdebiet. Door de mechanische ventilatie wordt een onderdruk gecreëerd in de toiletten. Daardoor wordt de lucht aangezogen uit de gang en dus ook uit de lokalen. In de vorige simulaties werden ook de gangen rechtstreeks in onderdruk gezet via de mechanische afvoer in de traphal waardoor de vervuilde lucht sneller afgevoerd werd uit de lokalen. Bij het eerste systeem zal de onderdruk veel kleiner zijn waardoor de vervuilde lucht traag zal worden afgevoerd. We kunnen concluderen dat we bij een ventilatiesysteem C moeten zoeken naar een oplossing waarbij de mechanische afvoer gelijk is aan het ontwerptoevoerdebiet. Het debiet afvoeren in de traphal blijkt geen goede oplossing. We kunnen het debiet afvoeren in de gangen of in de lokalen zelf. Eerst simuleren we een ventilatiesysteem C waarbij een deel van het ontwerpdebiet rechtstreeks afgevoerd wordt in de lokalen. Daarnaast is er een kleine doorstroom naar de gang. Het totaal ontwerpdebiet van de toiletten bedraagt 1170 m³/h. Dit is ook het debiet dat zal doorgevoerd worden vanuit de lokalen. In het directielokaal plaatsen we geen doorstroomopening en voeren we het volledige ontwerpdebiet van 66 m³/h af in de ruimte zelf. Er zijn in totaal 27 lokalen, dit betekent dat er per lokaal 43,33 m³/h moet doorgevoerd worden. Er wordt dus 418,67 m³/h mechanisch afgevoerd in het lokaal zelf. Als we het doorvoerdebiet van de lokalen per gang bekijken dan voldoet dit ook aan het ontwerpdebiet van de gangen. De luchtdichtheid nemen we gelijk aan v50g = 6 m³/h.m². Alle doorstroomopeningen moeten gedimensioneerd worden voor een drukverschil van 10 Pa. De toevoeropeningen dimensioneren we voor een drukverschil van 10 Pa in plaats van 2 Pa, zoals we eerder al besproken hebben. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

16

C

kloksturing

6

0,52

0,00

0,00

992,34

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

23383536,31

22226892,10

1165323,44

Tabel 82: Resultaten grote geometrie v16

134

Dit ventilatiesysteem C vertoont betere resultaten dan de vorige systemen C. De CO2-concentratie overschrijdt nooit de bovengrens in de lokalen. De toiletten worden nog steeds voldoende geventileerd dankzij de mechanische afvoer in de toiletten. De ventilatieverliezen zijn iets kleiner dan in v15, ze zijn namelijk gedaald met 2 %. Dit komt door het verdwijnen van de grote afvoer in de traphallen. Daar zijn de ventilatieverliezen met 21 % gedaald. Het totaal verschil in de ventilatieverliezen is echter klein, omdat ze in de lokalen op de 2de verdieping gestegen zijn met 12 %. Deze lokalen worden nu meer in onderdruk geplaatst dan in v15. De verwarmingsvraag is gestegen met 4 % omdat de toiletten meer verwarmd moeten worden. Daar is deze namelijk met 21% gestegen. Doordat de doorvoer naar de gang kleiner is, is het iets kouder in de gangen. De lucht die de toiletten bereikt is dus veel kouder dan in v15. We moeten ook opmerken dat dit systeem veel duurder is dan de vorige omdat het afvoerdebiet van de ventilatoren veel groter is. Het energieverbruik van de ventilatoren is dus sterk gestegen. De investeringskosten zullen ook veel hoger liggen omdat er meerdere ventilatiekanalen geplaatst moeten worden. De bouwkundige ingreep is vrij groot. Dit systeem is dus niet eenvoudig te implementeren in oude scholen. We kunnen de afvoer van de lokalen naar de gang verplaatsen. Op deze manier is er minder lawaaihinder in de klassen. Bij het vorige systeem was er één mechanische afvoer per lokaal. In de gang kunnen evenveel afvoeropeningen als lokalen geplaatst worden, maar we kunnen er ook voor kiezen om het aantal mechanische afvoeren te verminderen. In deze simulatie plaatsen we één afvoer in de gang per twee lokalen. Op deze manier is ook de bouwkundige ingreep op het gebouw veel kleiner en zijn er minder mechanische regelkleppen nodig. Het afvoerdebiet per lokaal blijft gelijk. We houden nog steeds 43,33 m³/h over per lokaal om door te voeren naar de toiletten. Het grote verschil met de voorgaande simulatie is dat het volledige ontwerpdebiet van een lokaal door de doorstroomopening moet. Op de 1ste en 2de verdieping wordt de mechanische afvoer verplaatst van het lokaal naar de gang en per twee lokalen samengeteld. Op het gelijkvloers nemen we ook de afvoer van twee tegen over elkaar gelegen lokalen samen. Enkel het uiterste linkse en rechtse lokaal liggen wat afgezonderd en krijgen een aparte afvoer in de gang. De toevoeropeningen moeten nu terug gedimensioneerd worden voor een drukverschil van 2 Pa, omdat er geen mechanische ventilatie meer aanwezig is in de lokalen. Verder wijzigt er niets. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

17

C

kloksturing

6

0,60

13,96

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

2622,30

1278,68

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

22425294,03

22633324,11

1165042,76

Tabel 83: Resultaten grote geometrie v17 Het CO2-gehalte ligt in sommige lokalen hoger dan bij de vorige simulatie. Op de 2de verdieping wordt gedurende 46 % van de lestijd de bovengrens overschreden met een piek tot 1278,68 ppm. Dit komt door het grotere drukverlies vanwege de doorvoeropeningen. Bij het vorige systeem werd de vervuilde lucht direct afgezogen in het lokaal. Nu moet de lucht eerst nog door de doorstroomopening van een lokaal naar de gang. Hierdoor wordt niet altijd even veel lucht aangezogen door de toevoeropeningen in elk lokaal. In alle andere lokalen is de luchtkwaliteit goed. Het systeem met de mechanische afvoer in de lokalen gaf dus betere resultaten op vlak van luchtkwaliteit. De verwarmingsvraag is gedaald met 4,1 % ten opzichte van de vorige simulatie. Dit komt deels doordat de temperaturen in de gang nu hoger zijn, dus zijn er lagere transmissieverliezen in de lokalen. Tevens zal de lucht die de toiletten bereikt warmer zijn dan bij de vorige simulatie. De verwarmingsvraag in de toiletten is dus gedaald. De ventilatieverliezen zijn dan weer 1,8 % groter. Dit

135

is het gevolg van het in onderdruk plaatsen van de gang door de mechanische ventilatie. Daardoor zijn er meer ventilatieverliezen in de traphallen, er infiltreert namelijk meer buitenlucht in de traphallen via luchtlekken in de buitenmuren. De ventilatieverliezen in de traphallen zijn met ongeveer 20 % gestegen, terwijl de verwarmingsvraag in de toiletten met 20 % gedaald is. Natuurlijk zijn dit niet de enige verschillen. Ook in de lokalen zijn de verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen veranderd, maar procentueel zijn deze verschillen veel kleiner. In de praktijk kan dit systeem zich anders gedragen. TRNSYS veronderstelt een perfecte menging van de lucht in een ruimte. In de realiteit zou het dus kunnen dat de temperatuur in de gang niet veel hoger is dan bij het vorige systeem. Als de lucht tegen het plafond van een lokaal naar de gang doorgevoerd wordt en daar via het plafond afgezogen wordt , zal het in de gangen niet veel warmer zijn. We konden dan even goed de afvoer in de lokalen plaatsen. De positie van alle roosters is dus heel belangrijk, want dit bepaalt grotendeels hoe de lucht zal stromen. De luchtkwaliteit zal sowieso beter zijn als de lucht mechanisch afgevoerd wordt in de lokalen. Door deze afvoer wordt het lokaal in onderdruk geplaatst waardoor er meer lucht aangezogen wordt via de toevoeropening. Als er in de gang mechanisch afgevoerd wordt, dan worden de gangen in onderdruk geplaatst. Daardoor zal lucht aangezogen worden vanuit de lokalen, die daardoor ook in onderdruk geplaatst worden, maar deze onderdruk zal echter kleiner zijn dan wanneer de lucht mechanisch afgevoerd wordt in de lokalen zelf. De aanvoer van verse buitenlucht is dus kleiner. Het is niet eenvoudig om een keuze te maken. Wil men een lager energieverbruik nastreven dan wordt de vervuilde lucht best afgevoerd buiten de lokalen, wil men een goede luchtkwaliteit dan wordt de vervuilde lucht best rechtstreeks afgevoerd uit de lokalen. De verschillen in verwarmingsvraag zijn echter klein. In de realiteit kunnen deze verschillen nog kleiner zijn. Het lijkt dus aangeraden om de lucht in klassen mechanisch af te voeren zodat een goede luchtkwaliteit verzekerd wordt in alle lokalen. Tot nu toe werden alle ruimten constant geventileerd van 8u ’s morgens tot 16u10 ’s avonds. De toiletten en gangen moeten echter niet continu geventileerd worden. Ook de lokalen moeten enkel geventileerd worden wanneer er leerlingen aanwezig zijn. Dit laatste zullen we in paragraaf 3.3 uitgebreider bestuderen. Nu onderzoeken we het effect van vraaggestuurde ventilatie op gangen en toiletten. De kloksturing in de lokalen wordt behouden. De gangen en toiletten gaan we voorzien van een aanwezigheidsdetectie. De mechanische afvoer in de lokalen nemen we gelijk aan de toevoer. De doorvoeropeningen van v16 blijven behouden. Als er iemand gedetecteerd wordt in de gang of de toiletten begint de mechanische afvoer in de toiletten te werken. Op dat moment wordt er per sanitaire ruimte 585 m³/h mechanisch afgevoerd. Op deze manier worden zowel de toiletten als de gangen geventileerd. Door deze extra afvoer is het systeem op die momenten niet in evenwicht. Dit is echter geen probleem aangezien het systeem op dat moment nog voldoet aan de drukvoorwaarde. Versie

Ventilatie

Regeling

18

C

kloksturing

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

6

0,34

0,00

0,00

928,74

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

24016977,44

22919875,19

1204796,35

Tabel 84: Resultaten grote geometrie v18 De luchtkwaliteit is in alle lokalen aanvaardbaar, de bovengrens wordt nooit overschreden. Ook de toiletten worden goed geventileerd. Er is geen verspreiding van vervuilde lucht uit de toiletten.

136

Dankzij de aanwezigheidsdetectie worden de toiletten geventileerd wanneer ze gebruikt worden plus 10 minuten erna zodat de vervuilde lucht volledig wordt afgevoerd. Vergeleken met v16 is de verwarmingsvraag met 2,64 % gestegen, de ventilatieverliezen met 3 % en Pf met 3,28 %. Het vorige systeem is niet zo interessant aangezien alle waarden hoger zijn terwijl de luchtkwaliteit niet veel beter is. Dit komt doordat er nog steeds gebruik gemaakt wordt van een klokregeling in de lokalen. Als het ventilatiesysteem dan toch constant werkt van 8u tot 16u10 dan konden we even goed de lucht uit de lokalen gebruiken om de toiletten en gangen te ventileren. Bij het vorige systeem hebben we alle toegevoerde lucht ook direct mechanisch afgevoerd en hebben we een extra afvoer toegevoegd voor de toiletten en de gangen. Dit betekent dus automatisch meer energieverbruik van de ventilatoren en ook meer ventilatieverliezen. De situatie is anders als we overschakelen naar een CO2-regeling in de lokalen. Als we in v16 de kloksturing vervangen door een CO2-regeling dan zullen de toiletten niet goed geventileerd worden. Op de momenten dat toiletten moeten geventileerd worden, worden de lokalen weinig of niet geventileerd. De toiletten en gangen zullen dus niet op de juiste momenten geventileerd worden als we enkel gebruik maken van een CO2-regeling in de lokalen. Dus moeten we een apart ventilatiesysteem voorzien voor de gang en lokalen. De vorige simulatie is een goede oplossing voor dit probleem. We bekijken dus het vorige systeem met een CO2-regeling in de lokalen. Op het moment dat de ventilatie in de gangen en toiletten werkt, zal de ventilatie in de lokalen stil liggen en zal er dus geen aanvoer van verse lucht zijn. De toevoer van verse lucht zal op die momenten dan moeten gebeuren via de luchtlekken in de buitenmuren. In deze situatie is nog steeds voldaan aan de drukvoorwaarde. In deze simulatie bekijken we het effect van een CO2-regeling gecombineerd met een aanwezigheidsdetectie. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

19

C

CO2-regeling 1

6

1,41

0,00

0,00

984,10

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

16984913,25

15750937,24

803884,10

Tabel 85: Resultaten grote geometrie v19 De verwarmingsvraag en het energieverbruik Pf zijn beide sterk gedaald (27,36 % en 31,02 % ten opzichte van v16), terwijl de luchtkwaliteit in de lokalen nog steeds aanvaardbaar is en de toiletten nog voldoende geventileerd worden. Dit ventilatiesysteem C is tot nu toe de beste oplossing. Het enige nadeel is de iets hogere temperaturen in de lokalen aan de zuidkant. De overschrijdingsfrequentie is echter niet zo groot. Het wordt enkel te warm in de lokalen als het een zonnige dag is, op andere dagen blijft de temperatuur altijd onder de waarde van 25 °C. Tot nu toe hebben we nog geen eenvoudig ventilatiesysteem C gevonden voor een oude school. De meeste systemen vereisen een grote bouwkundige ingreep. Een oplossing voor oude scholen zou kunnen zijn: toevoerroosters plaatsen boven ramen, doorvoerroosters in de deuren en mechanische afvoer in de toiletten. Dit systeem hebben we al gesimuleerd in v12. Het probleem is het grote onevenwicht tussen de aanvoer en de afvoer. Er is dus meer afvoer nodig. Een extra mechanische afvoer kan het eenvoudigst bijgeplaatst worden in de traphal, ook dit hebben we al gesimuleerd in v13 tot v15. Deze systemen behaalden echter geen goede luchtkwaliteit, vooral in de bovenste

137

lokalen. Om dit te verhelpen kan het ontwerpdebiet in de bovenste lokalen vergroot worden, maar dan zullen nog meer ventilatieverliezen optreden en hebben we een nog groter afvoerdebiet in de traphallen. We simuleren ten slotte een relatief eenvoudige oplossing voor een oude school. In sommige scholen zijn rookafvoeropeningen aanwezig. Deze afvoeropeningen zijn koepels die automatisch geopend worden bij brand. Deze koepels kunnen echter ook gebruikt worden als verluchting. We hernemen dus v12 en voegen twee grote openingen toe in het plafond van de traphallen. De openingen zijn vierkanten met zijde 1 m. De koepel wordt via een kloksturing telkens volledig geopend. Het afvoerdebiet in de toiletten verlagen we terug naar het ontwerpdebiet dat gelijk is aan 585 m³/h. We moeten wel opmerken dat dit systeem niet voldoet aan de brandveiligheid. De rook mag niet afgevoerd worden langs de vluchtwegen. Er zullen dus extra maatregelen nodig zijn. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

20

C

kloksturing

30

2,45

45,26

137787,84

4381,05

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

23153644,98

23573060,98

108759,60

Tabel 86: Resultaten grote geometrie v20 Het CO2-verloop in de klassen op de 2de verdieping is te hoog. De bovengrens wordt gedurende 88 en 92 % van de lestijd overschreden. Op de 1ste verdieping is de overschrijdingsfrequentie gelijk aan 41 en 48 %. De luchtkwaliteit is enkel aanvaardbaar op het gelijkvloers. De verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen zijn natuurlijk groot. Het afvoerdebiet doorheen de koepel varieert dan ook tussen 1900 en 6250 m³/h. Dit zijn hele grote debieten die wellicht zullen zorgen voor tochthinder in de gangen en traphallen. Dit systeem is dus niet aangeraden voor oude scholen.

3.2.6 Ventilatiesysteem D Een ventilatiesysteem D zonder WTW is niet interessant. Een systeem D is veel duurder en vereist een veel grotere bouwkundige ingreep, meer mechanische componenten, meer luchtkanalen, … dan een systeem C. Met een gelijkaardig systeem C kunnen even goede resultaten behaald worden. Een systeem D kan wel interessant worden door het toevoegen van een warmteterugwinapparaat. Op deze manier worden de ventilatieverliezen heel wat kleiner en kan meer energie bespaard worden. De aangevoerde lucht zal tevens een hogere temperatuur hebben wat zorgt voor een beter comfort. We kunnen opnieuw verschillende systemen met een warmtewisselaar simuleren. Het ventilatiesysteem moet zoveel mogelijk in balans zijn. Dit is noodzakelijk voor een goed rendement van de WTW. Als de toeen afvoer niet in evenwicht zijn, kan het rendement van de WTW lager zijn dan verwacht. Het eerste systeem baseren we op v16. Het ontwerpdebiet van de lokalen wordt mechanisch toegevoerd. De mechanische afvoer gebeurt ook in het lokaal zelf, maar niet volledig. We voeren een klein debiet door naar de gang. Het ontwerpdebiet van één toiletruimte is gelijk aan 585 m³/h. We moeten dus 1170 m³/h doorvoeren uit de lokalen via de gang naar de toiletten. Dit debiet verdelen we over de 27 lokalen. De doorvoer per lokaal is gelijk aan 43,33 m³/h. In het lokaal zelf wordt dus 418,67 m³/h mechanisch afgevoerd. In de toiletten voorzien we een mechanische afvoer van 585 m³/h. In de school is één warmtewisselaar aanwezig. Alle mechanische afvoeren zullen voorbij deze

138

wisselaar passeren alvorens het gebouw te verlaten via het dak. Het systeem is volledig in balans, dus kunnen we rekenen op het volledige rendement van 80 %. Aangezien de temperatuur niet gelijk is in alle lokalen, zal de temperatuur van de afgevoerde lucht een gewogen gemiddelde zijn van de temperatuur van alle aparte afvoeren. Omdat we gebruik maken van een kloksturing worden de toiletten constant geventileerd van 8u ’s morgens tot 16u10 ’s avonds. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

21

D WTW 80 %

kloksturing

6

7,03

0,00

0,00

max. CO2 [ppm] 887,77

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

8519257,33

6288125,69

2324317,26

Tabel 87: Resultaten grote geometrie v21 De bekomen resultaten zijn goed. De luchtkwaliteit is in alle lokalen aanvaardbaar. Vergeleken met v16 zijn de verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen respectievelijk met 63,57 en 71,71 % gedaald. Het energieverbruik van de ventilatoren is verdubbeld. Het totale energieverbruik (ventilatoren + verwarming) is 55,83 % kleiner dan het energieverbruik van het ventilatiesysteem C van v16. Het CO2-gehalte in de toiletten is nooit groter dan 1000 ppm. De lucht wordt dus voldoende ververst. Tijdens de schooluren is er geen stroming van de toiletten naar de gang. Er zal dus geen geurhinder zijn van de toiletten. Bij een systeem met warmteterugwinning is het interessant om de vervuilde lucht zo warm mogelijk af te voeren. In de lokalen is het warmer dan in de toiletten door de grote interne warmtewinsten. Het is dus aangeraden om zo veel mogelijk de verwarmde lucht in de lokalen rechtstreeks af te voeren. De doorvoer van de lokalen naar de gang moeten we proberen te beperken. De toiletten moeten niet altijd geventileerd worden. We passen dus de vorige simulatie aan als volgt: we voeren enkel het debiet dat nodig is voor de gangen door uit de lokalen. Dit debiet, dat gelijk is aan 538,2 m³/h, voeren we door en tevens af in de toiletten. De toiletten worden van 8u tot 16u10 constant geventileerd met een debiet van 269,1 m³/h. Daarnaast plaatsen we aanwezigheidsdetectie in de toiletten. Als er iemand gedetecteerd wordt, verhogen we het debiet naar 585 m³/h. Dit gebeurt via een aparte mechanische toevoer van 315,9 m³/h in de toiletten. De mechanische afvoer wordt dan ook verhoogd tot 585 m³/h. De aparte mechanische toevoer zal zorgen voor de toevoer van warmere lucht in de toiletten. Deze toegevoerde lucht zal warmer zijn dan de lucht afkomstig uit de gang zodat de verwarmingsvraag van de toiletten kleiner zal zijn dan in de vorige simulatie. Via de onderstaande simulatie zullen we nagaan of onze vermoedens kloppen en hoe groot de besparing is. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

22

D WTW 80 %

kloksturing

6

7,32

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

0,00

0,00

888,86

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

8345265,04

6000556,25

2366846,61

Tabel 88: Resultaten grote geometrie v22 De verwarmingsvraag is met 2,04 % gedaald. De verwarmingsvraag van de toiletten is inderdaad gedaald met 12,36 %. Het verschil van de totale verwarmingsvraag is echter klein omdat er nog veel andere factoren in rekening gebracht moeten worden. Zo zullen de transmissieverliezen in v22 iets groter zijn dan in v21. Als we ook rekening houden met het verhoogde energieverbruik van de ventilatoren dan is het totale energieverbruik slechts 1,21 % kleiner. De besparing is dus niet groot.

139

Als we ook de hogere investeringskosten van v22 in rekening brengen dan is dit systeem toch niet zo interessant als eerst gedacht. Als we een CO2-regeling toepassen op v21 dan zullen de toiletten enkel geventileerd worden wanneer er les is. De toiletten zullen echter vooral gebruikt worden buiten de lesuren. Deze oplossing zou dus geen goed ventilatiesysteem zijn voor de toiletten. Als we CO2-regeling willen toepassen, gaan we dus andere systemen moeten zoeken waarbij toiletten afzonderlijk van de lokalen kunnen geventileerd worden. De toiletten en gangen moeten echter niet constant geventileerd worden. In de volgende simulatie zullen we geen lucht doorvoeren vanuit de lokalen. Het ontwerpdebiet wordt in elk lokaal dus volledig mechanisch toeen afgevoerd. De toiletten en gangen zijn nu voorzien van aanwezigheidsdetectie. Als iemand gedetecteerd wordt, dan worden de toiletten en gang geventileerd. In de gang wordt het ontwerpdebiet mechanisch toegevoerd. Deze lucht wordt dan doorgevoerd naar de toiletten. Per toiletruimte wordt er dus 269,1 m³/h toegevoerd vanuit de gangen. Het overige debiet van 315,9 m³/h wordt mechanisch toegevoerd in de toiletten. Op deze manier is het ventilatiesysteem altijd in balans, wat het rendement van de warmtewisselaar ten goede komt. We passen zowel kloksturing als CO2-regeling voor de lokalen toe. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

23

D WTW 80 %

kloksturing

6

7,34

0,00

0,00

24

D WTW 80 %

CO2-regeling 1

6

8,57

0,00

0,00

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

887,36

8171113,25

5843151,77

2403089,08

963,59

6948280,51

4433446,93

1597846,72

max. CO2 [ppm]

Tabel 89: Resultaten grote geometrie v23 en v24 De luchtkwaliteit is in beide gevallen aanvaardbaar in alle lokalen. Ook in de toiletten is de luchtkwaliteit goed en is er geen stroming van de toiletten naar de gang. Het energieverbruik van de ventilatoren is bij kloksturing opnieuw hoger omdat er nu ook aparte toevoer is in de gangen en de toiletten. Dit wordt echter gecompenseerd door de lagere verwarmingsvraag. Dit laatste komt vooral door de lagere ventilatieverliezen en de aanvoer van warmere lucht in de gangen en toiletten. De toiletten moeten dus minder verwarmd worden en de gangen zijn warmer waardoor de transmissieverliezen van de lokalen kleiner zijn. We kunnen echter pas spreken van een energiebesparing wanneer we de kloksturing vervangen door een CO2-regeling. De verwarmingsvraag en het energieverbruik van de ventilatoren zijn sterk gedaald, namelijk met 14,97 % en 33,51 % ten opzichte van kloksturing. In de vorige simulatie werden de gangen samen met de toiletten geventileerd als iemand in de toiletten of in de gang gedetecteerd werd. We kunnen er ook voor kiezen om de toiletten volledig apart te ventileren. Voor het ventileren van de gangen zijn er dan nog verschillende mogelijkheden. Ofwel voeren we een klein debiet vanuit de lokalen door naar de gang en voeren we dit dan af in de traphal ofwel ventileren we de gangen volledig apart met aanwezigheidsdetectie. De tweede oplossing lijkt het meest aangewezen aangezien de gangen slechts gedurende korte tijd met een klein debiet moeten geventileerd worden.

140

In de volgende simulatie zullen de lokalen met een CO2-regeling apart geventileerd worden. Daarnaast zullen ook de gangen en toiletten apart geventileerd worden met aanwezigheidsdetectie. Het schema voor de toiletten uit de vorige simulaties blijft behouden. Het schema voor de gangen is anders. We veronderstellen dat gedurende 5 minuten voor en na elke les personen gedetecteerd worden in de gang. We moeten wel rekening houden met het feit dat de ventilatie nog 10 minuten verder blijft werken na de laatste detectie. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

25

D WTW 80 %

CO2-regeling 1

6

8,46

0,00

0,00

965,11

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

6890235,82

4481521,85

1619514,69

Tabel 90: Resultaten grote geometrie v25 Door de aparte aanwezigheidsdetectie van gangen en toiletten hebben we kleine daling van de verwarmingsvraag ten opzichte van v24. Het energieverbruik van de ventilatoren is hoger. Het totaal energieverbruik is dus slechts 0,43 % lager dan bij v24. Het is geen voordeel om de gangen en toiletten apart te ventileren. Het voordeel van bovenstaand systeem is dat er geen doorvoeropening is tussen de gang en de toiletten. Er kan dus geen vervuilde lucht van de toiletten naar de gang stromen. De installatiekosten zijn natuurlijk hoger door de extra mechanische toeen afvoeren. We kunnen er ook voor kiezen om het toegevoerde debiet in de gang af te voeren via de toiletten aangezien deze lucht hergebruikt mag worden. Op deze manier bekomen we een systeem zoals de versies 23 en 24, maar dan met een aparte detectie voor gangen en toiletten. Als de toiletten en gangen tegelijk geventileerd moeten worden kan dit voor een besparing zorgen, want op dat moment moet er minder mechanisch toegevoerd worden in de toiletten. Het ontwerpdebiet van de gangen is echter klein waardoor deze besparing niet groot zal zijn. De toiletten en gangen zullen ook slechts gedurende korte tijd samen geventileerd worden. Over de middag zullen enkel de toiletten gebruikt worden en zal er niemand in de gangen wandelen. Ten slotte zal dit ook zorgen voor een veel complexere regeling. De extra ventilatievoorzieningen voor de gangen en toiletten zijn duur door de grote investering en het groter energieverbruik, vooral als we systeem D willen toepassen in de gangen en toiletten. We kunnen echter ook kiezen voor een combinatie van verschillende soorten ventilatiesystemen. De lokalen worden apart geventileerd via een mechanische toeen afvoer, dus een systeem D met WTW. De toiletten en de gangen ventileren we apart via een systeem C met aanwezigheidsdetectie. We plaatsen een mechanische afvoer met een ontwerpdebiet van 585 m³/h in de toiletten. Tevens plaatsen we een doorvoeropening van 585 m³/h gedimensioneerd voor een drukverschil van 10 Pa tussen de gang en de toiletten. Op deze manier worden ook de gangen geventileerd. Er zijn geen natuurlijke toevoeropeningen voorzien. Dit hoeft ook niet aangezien het systeem voldoet aan de drukvoorwaarde. De toevoer zal gebeuren via luchtlekken in de buitenschil. De afvoer van de toiletten passeert niet voorbij de warmtewisselaar, dus het systeem D blijft in balans. Het rendement van de warmtewisselaar zal volledig benut worden. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

26

D WTW 80 %

CO2-regeling 1

6

8,36

0,00

0,00

965,76

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

7303793,78

4881220,23

1547587,51

Tabel 91: Resultaten grote geometrie v26

141

De CO2-concentratie overschrijdt nooit de bovengrens van 1000 ppm. De verwarmingsvraag is 5,66 % hoger dan bij v25. De verwarmingsvraag is namelijk met 14,65 % gestegen in de toiletten, omdat er geen warme lucht meer wordt aangevoerd in deze ruimten. Daarnaast is het in de gang kouder waardoor de transmissieverliezen van de lokalen groter zijn. De verwarmingsvraag is gemiddeld met 4,25 % gestegen in alle lokalen. Het energieverbruik Pf is dan weer gedaald met 4,44 %. Het totaal energieverbruik is dus slechts 3,86 % hoger dan bij v25. Tevens is v26 iets goedkoper op vlak van investerings- en installatiekosten.

3.2.7 Conclusies Net zoals bij de kleine geometrie gaan we nu ook voor de grote geometrie alle systemen met elkaar vergelijken. Versie Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]


CO2 [ppm.uur]

1

geen

30

17,01 95,94 2079893,37 16041,96

7194831,69

4830246,35

7194831,69 2392887,21

2

geen

12

23,33 97,86 3026567,42 25434,00

5629254,47

2279893,74

5629254,47 3342874,01

3

geen

6

26,56 98,78 3842059,75 33316,75

5200881,58

1454786,15

5200881,58 4159571,26

4

A

kloksturing

30

3,93 68,49

237653,76

5342,85 17800092,51 16286929,09

17800092,51

527994,95

5

A

kloksturing

30

2,14 36,48

147263,68

4923,36 25210502,43 26286724,92

25210502,43

399796,50

6

B

kloksturing

30

0,13

0,00

0,00

841,19 29243620,34 30643837,78 1164340,89 30407961,23

229684,12

7

B

kloksturing

12

0,18

0,00

0,00

841,19 25734640,27 26457153,63 1164340,89 26898981,17

230409,34

8

B

kloksturing

6

0,23

0,00

0,00

841,19 24460369,80 24789887,36 1164340,89 25624710,70

230571,77

9

B

kloksturing

30

0,13

0,00

0,00

841,17 29616012,14 28983109,57 1164340,89 30780353,04

230613,48

10

B

kloksturing

30

0,13

0,00

0,00

841,18 29024171,07 29269070,30 1164340,89 30188511,97

230623,59

11

B

CO2regeling 1

30

1,22

0,00

0,00

960,20 17232952,55 16037149,68

778050,25 18011002,80

280065,65

12

C

kloksturing

30

4,35 69,04

221539,47

4995,62 12523650,26 10319436,95

178238,52 12701888,78

513455,76

13

C

kloksturing

30

1,17 24,90

12574,38

1539,62 25593206,27 27263074,42 1164946,65 26758152,92

276848,25

14

C

kloksturing

12

0,81 19,92

4988,23

1346,46 23202324,28 23978244,86 1164928,42 24367252,70

258138,14

15

C

kloksturing

6

0,60 14,53

2717,22

1282,42 22356839,15 22641881,26 1164919,95 23521759,09

251183,00

16

C

kloksturing

6

0,52

0,00

0,00

992,34 23383536,31 22226892,10 1165323,44 24548859,74

251663,51

17

C

kloksturing

6

0,60 13,96

2622,30

1278,68 22425294,03 22633324,11 1165042,76 23590336,80

251131,29

18

C

kloksturing

6

0,34

0,00

0,00

928,74 24016977,44 22919875,19 1204796,35 25221773,79

243332,42

19

C

CO2regeling 1

6

1,41

0,00

0,00

984,10 16984913,25 15750937,24

803884,10 17788797,35

286459,91

20

C

kloksturing

30

2,45 45,26

137787,84

4381,05 23153644,98 23573060,98

108759,60 23262404,57

400870,08

21

D + WTW

kloksturing

6

7,03

0,00

0,00

887,77

8519257,33

6288125,69 2324317,26 10843574,59

242862,55

22

D + WTW

kloksturing

6

7,32

0,00

0,00

888,86

8345265,04

6000556,25 2366846,61 10712111,64

242847,66

23

D + WTW

kloksturing

6

7,34

0,00

0,00

887,36

8171113,25

5843151,77 2403089,08 10574202,33

240861,63

6

8,57

0,00

0,00

963,59

6948280,51

4433446,93 1597846,72

8546127,23

287396,96

6

8,46

0,00

0,00

965,11

6890235,82

4481521,85 1619514,69

8509750,51

287416,34

6

8,36

0,00

0,00

965,76

7303793,78

4881220,23 1547587,51

8851381,29

286121,15

24

D + WTW

25

D + WTW

26

D + WTW

CO2regeling 1 CO2regeling 1 CO2regeling 1

Tabel 92: Overzicht resultaten grote geometrie

142

In onderstaande grafiek hebben we opnieuw de som van de verwarmingsvraag en Pf uitgezet samen met de totale oppervlakte onder de CO2-curve tijdens de lesuren. Het punt dat het dichtst bij de oorsprong gelegen is, zal opnieuw het beste systeem zijn op vlak van energieverbruik en luchtkwaliteit als we enkel rekening houden met de gesimuleerde waarden. Grote geometrie v1 tot en met 3 zijn niet opgenomen in onderstaande figuren, omdat deze geen realistische waarden geven op vlak van luchtkwaliteit. 600000

CO2 [ppm.uur]

500000 400000 300000 200000 100000

35000000

30000000

25000000

20000000

15000000

10000000

5000000

0

0

Energieverbruik [kJ]

Grote geometrie v

Figuur 35: Energieverbruik en overschrijdingsfrequentie CO2 per simulatie 9 6 10 7 13 8 18 5 16 14 17 15 20 11 4 19 12 21 22 23 26 24 25 0

10000000

20000000

30000000

afstand van oorsprong tot punt

Figuur 36: Rangschikking beste luchtkwaliteit en laagste energieverbruik De rode balkjes zijn de ventilatiesystemen die niet realistisch zijn en/of geen goede resultaten behalen op gebied van luchtkwaliteit.

143

Grote geometrie v25 haalt de beste resultaten op gebied van luchtkwaliteit en energieverbruik. Dit is een ventilatiesysteem D met WTW. Van alle gesimuleerde systemen is dit ook het duurste systeem. V24 is goedkoper, maar het goedkoopste systeem D met WTW dat we gesimuleerd hebben is v26. Deze versie komt er zelfs als 3de beste uit. Dit is dus een heel interessant systeem voor een school. Natuurlijk moet het systeem wel nog verder onderzocht worden. Er zijn nog vele andere parameters waarmee rekening moet gehouden worden. Zo verbruikt een CO2-regeling meer dan een kloksturing. De investering voor een systeem D met WTW is ook heel hoog, maar het kan terugverdiend worden door het lagere verbruik. Een systeem D zal ook meer plaats innemen in het gebouw. In een bestaand gebouw is het heel moeilijk om een systeem D met WTW in te bouwen. Ten eerste moet het gebouw grondig aangepast worden om de warmtewisselaar en het kanalennet te plaatsen, wat niet eenvoudig is. Ten tweede moet het gebouw goed geïsoleerd en luchtdicht zijn, wat meestal niet het geval is voor oude scholen. Testen zullen ook moeten uitmaken hoe het systeem presteert in de realiteit. Simulaties zijn nu eenmaal benaderingen van de realiteit. Zo is het verloop van de luchtstromingen heel belangrijk. De posities van de roosters zijn dus belangrijk. Ook het onderhoud van het ventilatiesysteem en een controle van de regeling is heel belangrijk. Een systeem C is veel goedkoper dan een systeem D. Dit systeem is ook eenvoudiger in te bouwen in een bestaand gebouw. Het goedkoopste systeem C is v12. Bij dit systeem moeten er enkel toeen doorvoerroosters geplaatst worden in de lokalen. Verder moet er een mechanische afvoer per toiletruimte voorzien worden. Dit systeem behaalt echter geen goede resultaten op gebied van luchtkwaliteit. Het systeem scoort goed op de grafiek wegens het lage energieverbruik. Dit systeem is dus geen goede oplossing. V19 behaalt wel goede resultaten op gebied van luchtkwaliteit. Dit systeem is natuurlijk veel duurder dan v12, maar is wel nog steeds goedkoper dan een systeem D met WTW. Het energieverbruik ligt veel hoger dan een systeem D met WTW. In vergelijking met v26 is de som van verwarmingsvraag en Pf met 50,24 % gestegen. Een systeem D met WTW zal dus ongeveer 50 % energie besparen ten opzichte van een systeem C. We hebben echter over een korte periode gesimuleerd. Over een volledig jaar kan deze winst kleiner zijn. Het volgende systeem in rij is v4. Dit is een ventilatiesysteem A. Van alle gesimuleerde ventilatiesystemen is dit het goedkoopste. Op gebied van luchtkwaliteit laat het echter te wensen over. Dit systeem kan eenvoudig geïmplementeerd worden in een bestaande school. De luchtkwaliteit zal een beetje verbeterd zijn ten opzichte van een school zonder ventilatiesysteem. Het grote probleem van dit systeem is de afhankelijkheid van het buitenklimaat. De ene week zal de luchtkwaliteit beter zijn dan de andere week. Een mechanisch ventilatiesysteem behaalt veel constantere resultaten. Een ventilatiesysteem A is een goedkope oplossing, maar zal de luchtkwaliteit niet zo veel verbeteren in de school. Als men de CO2-concentraties laag wil houden, onder 1000 ppm, dan moet een mechanisch ventilatiesysteem voorzien worden. Na v4 komt v11. Dit is het eerste ventilatiesysteem B in de lijst. Dit is het ventilatiesysteem dat gebaseerd is op het Nederlands systeem. Dit systeem kan redelijk eenvoudig ingebouwd worden in een oude school. Het zal echter niet goedkoop zijn, maar is wellicht ongeveer even duur als v19. Dit zal afhangen van de geometrie van het gebouw. Het voordeel van v11 is dat geen kanalennet moet voorzien worden doorheen het gebouw. Enkel een verticale afvoer moet aangebracht worden in de toiletten. Alle andere componenten worden aangebracht in de buitenmuur van het lokaal.

144

Een systeem C heeft steeds de voorkeur op een systeem B. Een systeem B is vooral een theoretische oplossing, maar wordt in de praktijk zelden toegepast. Dit is toch zo voor huizen. Een systeem B is veel duurder dan een systeem C in woonhuizen. Bij een systeem B moet zowel een toeals afvoerkanalennet geplaatst worden, dan zou men beter overschakelen naar een systeem D met WTW. Bij een systeem C moeten enkel toevoerroosters en een mechanische afvoer in de natte ruimten geplaatst worden. Dit nadeel gaat niet volledig op voor een school, omdat we bij een systeem C ook een extra afvoerkanalennet moeten plaatsen. Nog een nadeel van een systeem B is dat het de vervuilde lucht wegduwt in plaats van afzuigt. Een systeem C wordt daarom altijd verkozen boven een systeem B. V11 is het enige realistische ventilatiesysteem B dat we gesimuleerd hebben. Bij de andere versies werd het gebouw sterk in overdruk geplaatst waardoor de lucht door de kleine openingen geduwd wordt. Dit kan zorgen voor sterke geluidshinder. Systeem B is dus geen goede oplossing voor scholen. Enkel v11 kan een interessant systeem B voor scholen zijn, maar als een eenvoudig ventilatiesysteem C op dezelfde manier aangebracht kan worden, krijgt dit de voorkeur. Op gebied van thermisch comfort scoren de ventilatiesystemen B en C beter dan een systeem D met WTW. In een gebouw voorzien van een warmtewisselaar, kan het te warm worden op een zonnige dag. De warmtewinsten stapelen zich namelijk op door deze warmteterugwinning. De oververhitting is echter niet zo groot. Dit zal dus niet zo hinderlijk zijn, maar er moet toch rekening mee gehouden worden als men kiest voor een systeem D met WTW. Er zijn nog veel andere parameters waarmee we geen rekening gehouden hebben. Het energieverbruik bestaat niet alleen uit de verwarmingsvraag en het energieverbruik van de ventilatoren. De regeling zal ook nog een eigenverbruik hebben. Tevens is de verwarmingsvraag enkel een theoretische waarde in deze simulaties, het werkelijk energieverbruik zal hoger liggen afhankelijk van het verwarmingssysteem: de ketel, het distributienet, de radiatoren, … Het energieverbruik Pf hangt ook sterk af van het ventilatiesysteem: soort ventilator, de regeling van de ventilator zelf, … De bouwkundige ingreep, de kosten van het systeem en de kosten voor het onderhoud moeten ook in rekening gebracht worden. Een grondige studie van de kosten en baten van alle systemen zal dus nodig zijn om een goede beslissing te maken. Geluidshinder speelt ook een grote rol. Zowel het geluid van buitenaf als het geluid geproduceerd door het ventilatiesysteem zelf. Zo kunnen natuurlijke toevoerroosters in de buitenmuur zorgen voor geluidshinder als de school bijvoorbeeld langs een drukke straat gelegen is. Er bestaan echter ook al akoestische toevoeropeningen die het geluid dempen. Ventilatoren kunnen natuurlijk ook geluid produceren. Zelfs verkeerd gedimensioneerde doorvoeropeningen kunnen geluid produceren. Het dus belangrijk dat bij het ontwerp van het ventilatiesysteem rekening wordt gehouden met geluidsproductie. Ten slotte hebben we ook geen rekening gehouden met de kwaliteit van de buitenlucht. De positie van de toeen afvoer is heel belangrijk. In een systeem B en D kunnen filters geplaatst worden die de aangezogen buitenlucht zuiveren alvorens het de lokalen bereikt. Een systeem C gaat de buitenlucht aanzuigen via een rooster in de buitenmuur. Als het lokaal dus gelegen is naast een drukke straat dan zal de luchtkwaliteit minder goed zijn. De kwaliteit van de buitenlucht speelt dus ook een belangrijke rol. We moeten nog een opmerking maken bij alle simulaties. We hebben geen rekening gehouden met het openen van deuren. Vooral het openen van de twee grote toegangsdeuren kan een probleem

145

vormen. De mechanische afvoer in de toiletten kan dan alle lucht aanzuigen via die open deuren in plaats van de lucht aan te zuigen uit de lokalen via de gangen. Het zal ook zorgen voor een groot ventilatieverlies. Het zal belangrijk zijn om deze deuren zo veel mogelijk gesloten te houden.

3.3 Variabele bezetting Tot nu toe hebben we altijd verondersteld dat er in alle lokalen telkens 21 personen aanwezig zijn. Vele middelbare scholen hebben echter een variabele bezetting per lokaal. Aangezien de ventilatie gedimensioneerd is op 21 personen kan de CO2-concentratie een totaal ander verloop hebben als er minder of meer personen aanwezig zijn dan ontworpen. Als we de bezetting laten variëren zullen we beter het effect van vraaggestuurde ventilatie zien. In de grote geometrie zijn de aangrenzende lokalen samengevoegd. Voor deze simulaties maken we gebruik van de derde geometrie, namelijk ‘variabele bezetting’. We beperken ons tot één verdieping, anders zouden we een veel te grote en ingewikkelde geometrie moeten invoeren in TRNBuild. De luchtdichtheid houden we constant op v50g = 6 m³/h.m². De simulatietijd is nog steeds gelijk aan twee weken met een tijdstap van 5 minuten. De ontwerpbezetting van alle lokalen is vastgelegd op 21 personen. Het ontwerpdebiet van elk lokaal is dus gelijk aan 462 m³/h. We hebben al verschillende soorten ventilatiesystemen gesimuleerd. Bij de volgende simulaties gaan we ons beperken tot één bepaald ventilatiesysteem, namelijk ventilatiesysteem C met mechanische afvoer in de lokalen, zoals grote geometrie v19. We hebben voor dit systeem gekozen omdat het makkelijk te regelen is en goede resultaten vertoonde op gebied van luchtkwaliteit en energieprestatie. Aangezien in deze geometrie een gang aanwezig is, moeten we nog een klein debiet uit de lokalen doorvoeren naar de gang. Het ontwerpdebiet van de gang is gelijk aan 156 m³/h. Per lokaal gaan we dus 15,6 m³/h doorvoeren naar de gang. Per lokaal moet er 446,4 m³/h afgevoerd worden. De toeen doorvoeropeningen worden gedimensioneerd voor een drukverschil van 10 Pa. In elk lokaal worden de toeen afvoer samen geregeld. Het overgebleven debiet van elk lokaal wordt mechanisch afgevoerd via de traphal. Het systeem is altijd in balans. Men kan de besproken regelingen even goed toepassen op een systeem C met mechanische afvoer in de gang. Het enige verschil is dat de regeling van de mechanische afvoer in de gang de som zal zijn van de regelingen van de toevoer van de lokalen die grenzen aan deze afvoer. We voeren een kleine benadering in. De interne warmtewinsten van de leerkrachten worden in deze simulaties onderschat. In alle vorige simulaties definieerden we twee schema’s, één voor de CO2productie en één voor de interne warmtewinsten. Aangezien we nu 10 verschillende lokalen hebben, zou dit neerkomen op 20 verschillende schema’s. Om dit te vereenvoudigen nemen we het schema voor de interne warmtewinsten gelijk aan het schema van de CO2-productie. De CO2-productie van een leerkracht is 33,33 % (1,6/1,2 met) groter dan die van een leerling. Dus 1 leerkracht telt voor 1,33 leerlingen. De interne warmtewinst van een leerkracht bedraagt 158,3 W en die van een leerling 100 W. De interne warmtewinst van een leerkracht zal vanaf nu dus gelijk genomen worden aan 133 W in plaats van 158,3 W. De interne warmtewinsten van de verlichting in de lokalen worden nog steeds in rekening gebracht. Als een lokaal leeg is, wordt de verlichting uitgeschakeld.

146

We gaan telkens verschillende schema’s van bezetting definiëren. Nadien simuleren we het ventilatiesysteem met verschillende soorten regelingen.

3.3.1 Schema 1 Het eerste schema is hetzelfde zoals we reeds in de vorige simulaties gebruikt hebben, namelijk 21 personen per klas. Dit schema gebruiken we dan ook als referentie. Alle klassen zijn gelijk bezet met 20 leerlingen en 1 leerkracht. Het totaal aantal leerlingen is dus gelijk aan 200. Gedurende de week verandert dit niet. We simuleren voor dit schema twee regelingen, namelijk een klokregeling en CO2-regeling. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

1

C

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

2

C

CO2-regeling 1

6

0,38

0,00

0,00

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

907,01

10271429,73

7938063,60

429155,88

976,83

7842671,71

5455151,38

290055,73

max. CO2 [ppm]

Tabel 93: Resultaten variabele bezetting v1 en v2 De CO2-concentratie blijft constant onder 1000 ppm. We zien ook weer een duidelijke daling van de verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen bij het vervangen van de kloksturing door een CO2regeling.

3.3.2 Schema 2 In geen enkele school zijn alle klassen even groot. We behouden het totaal aantal van 200 leerlingen, maar we nemen een verschillend aantal per lokaal. Hoewel de ontwerpbezetting vastgelegd is op 21 personen, zullen een paar klassen meer dan 21 personen bevatten. De laatste jaren is het leerlingenaantal gestegen waardoor klassen met meer dan 21 personen zeker geen uitzondering zijn. Het maximum aantal personen per klas leggen we vast op 25. In onderstaande tabel wordt de verdeling weergegeven. Lokaal Aantal leerlingen 1 20 2 23 3 19 4 15 5 18 6 24 7 21 8 18 9 22 10 20 Tabel 94: Schema variabele bezetting We passen opnieuw verschillende regelingen toe. Het ontwerpdebiet van 21 personen (20 leerlingen + 1 leerkracht) wordt nog niet aangepast.

147

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

3

C

kloksturing

6

0,00

11,25

1397,38

4

C

CO2-regeling 1

6

0,36

17,27

2646,36

CO2 [ppm.uur]

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

1052,91

10275791,46

7940675,44

429155,88

1056,77

7795792,25

5406690,06

287266,65

max. CO2 [ppm]

Tabel 95: Resultaten variabele bezetting v3 en v4 Bij v3 wordt in lokaal 6 met 25 personen de bovengrens van 1000 ppm gedurende 60 % van de lestijd overschreden. De overschrijding is echter klein, maar wel langdurig. Bij een CO2-regeling (v4) is de overschrijdingsfrequentie zelfs gelijk aan 90 %. Ook in lokaal 2 met 24 personen wordt de bovengrens overschreden gedurende respectievelijk 52 en 85 % van de lestijd. In alle andere lokalen wordt deze grens nooit overschreden. De luchtkwaliteit is slechts in twee lokalen niet aanvaardbaar. Het ontwerpdebiet van 462 m³/h is onvoldoende voor lokalen met 24 personen of meer. Om het CO2-gehalte onder de waarde van 1000 ppm te houden passen we een andere regeling toe. Op onderstaande grafiek wordt CO2-regeling 2 weergegeven. Het maximum aantal personen in een lokaal is 25, dus zou het ventilatiedebiet 550 m³/h moeten bedragen in plaats van het voorziene ontwerpdebiet van 462 m³/h. Daarom gaat deze regeling tot 1,2 keer het ontwerpdebiet.

Factor for air flow

CO2-regeling 2 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1100


Figuur 37: CO2-regeling 2 Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

5

C

CO2-regeling 2

6

0,25

0,05

0,01

1003,78

8133156,60

5750242,63

306088,00

Tabel 96: Resultaten variabele bezetting v5 Nu wordt de CO2-bovengrens niet overschreden. De piekwaarde doet echter anders vermoeden, maar als we kijken naar de waarde van ppm.uren dan zien we duidelijk dat de piekwaarde van 1003,87 ppm een eenmalige overschrijding van de bovengrens is. Door de nieuwe ventilatieregeling zijn de verwarmingsvraag en de ventilatieverliezen wel gestegen. In plaats van een andere CO2-regeling toe te passen kunnen we ook het ontwerpdebiet aanpassen volgens de grootste klas. Het ontwerpdebiet voor elk lokaal wordt verhoogd tot 550 m³/h. De toevoeropeningen en de mechanische afvoer van de lokalen moeten dus aangepast worden. De doorvoeropeningen blijven gelijk. Opnieuw passen we alle verschillende regelingen toe op deze situatie.

148

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

6

C

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

C

CO2regeling 1

6

0,25

0,05

0,05

7

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

882,61

11722497,95

9406325,29

510872,63

1006,47

8106859,63

5717221,71

304274,94

max. CO2 [ppm]

Tabel 97: Resultaten variabele bezetting v6 en v7 Dankzij het verhogen van het ontwerpdebiet wordt de bovengrens van het CO2-gehalte nooit overschreden. Enkel bij een CO2-regeling is er weer een hele kleine piek boven 1000 ppm in het lokaal met 25 personen. De bovengrens van 1000 ppm wordt gedurende 0,05 % van de lestijd overschreden, dit is verwaarloosbaar. De verwarmingsvraag en ventilatieverliezen zijn hoger dan wanneer het ontwerpdebiet 462 m³/h bedroeg. Deze waarden zijn wel iets lager dan bij het toepassen van CO2-regeling 2 in combinatie met het ontwerpdebiet van 462 m³/h. Dus als we de CO2concentratie onder 1000 ppm willen houden met een zo laag mogelijke verwarmingsvraag dan moeten we het ontwerpdebiet dimensioneren volgens het maximum aantal personen die in een lokaal aanwezig kunnen zijn en implementeren we een CO2-regeling 1. Aangezien het aantal leerlingen per lokaal en per schooljaar gelijk zijn, kunnen we het ontwerpdebiet per lokaal ieder jaar aanpassen. Dit is echter veel te omslachtig en in de realiteit niet zo praktisch. Per lokaal zou er dan telkens een bepaald aantal leerlingen moeten zitten. Een lokaal wisselen gedurende het jaar zou dus niet mogelijk zijn. Ook zijn niet alle leerlingen altijd aanwezig. Soms kunnen er leerlingen of leerkrachten ziek zijn. Op deze manier het debiet aanpassen zou enkel nuttig zijn voor een klokregeling aangezien deze regeling nooit weet hoeveel personen aanwezig zijn en zal dus altijd hetzelfde debiet leveren. Een CO2-regeling zal zijn debiet automatisch aanpassen aan het aantal aanwezige personen. Men moet er wel voor zorgen dat het maximaal debiet dat het systeem kan leveren overeenkomt met het debiet dat nodig is voor de grootste klas.

3.3.3 Schema 3 Omdat vele scholen geen vast lokaal per klas hebben, zullen we per klas een uurrooster kiezen. We veronderstellen dat een bepaalde klas twee lesuren na elkaar in hetzelfde lokaal blijft. Er wordt dus enkel van lokaal gewisseld na de speeltijd of na de middagpauze. Op bepaalde momenten kunnen lokalen op bepaalde uren leeg zijn. Deze situatie zullen we ook simuleren. Het lessenrooster dat we gebruiken voor de volgende simulaties is opgenomen in bijlage C, paragraaf 4.3. Dit rooster vertoont goede overeenkomsten met de lessenroosters die we gekregen hebben van de onderzochte scholen. Eerst simuleren we verschillende regelingen waarbij het ontwerpdebiet van het ventilatiesysteem 462 m³/h (21 personen) bedraagt. Tot nu toe hebben we enkel een kloksturing en CO2-regeling ingebouwd. Omdat er bij dit schema soms lokalen niet bezet zijn, kunnen we ook aanwezigheidsdetectie simuleren. Bij alle vorige simulaties had deze regeling geen echte betekenis omdat dit ongeveer hetzelfde was als een klokregeling, alle lokalen waren namelijk constant bezet. De ventilatie werkt constant op het ontwerpdebiet als er iemand gedetecteerd wordt. Het ventilatiesysteem stopt als er niemand gedetecteerd wordt gedurende 10 minuten. Het schema van de aanwezigheidsdetectie in TRNBuild heeft hetzelfde uurrooster als het lessenrooster. Het enige verschil is dat na elke les nog 10 minuten bijgeteld worden.

149

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

1062,18

10573401,11

7939296,35

429147,67

1718,19

1066,71

8600312,10

5931712,92

316058,99

14,39

2884,80

1079,42

7801935,44

5108083,91

270417,38

0,09

0,26

1014,34

8108050,55

5419716,06

287446,17

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

8

C

kloksturing

6

0,00

9

C

aanwezigheidsdetectie

6

10

C

CO2-regeling 1

11

C

CO2-regeling 2

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

7,73

1498,45

0,00

9,27

6

0,38

6

0,25

Tabel 98: Resultaten variabele bezetting v8 tot v11 De daling van de ventilatieverliezen van kloksturing naar CO2-regeling bedraagt 35,66 %. Deze daling is hoger dan bij de overgang van v3 naar 4, daar hadden we een daling van 31,91 %. Een CO2-regeling is dus zeker interessant als sommige lokalen soms niet bezet worden, want anders worden deze lokalen overbodig geventileerd wat het geval is bij een klokregeling. Uit de waarden blijkt ook dat een aanwezigheidsdetectie de voorkeur heeft op een kloksturing. Een CO2-regeling geeft de beste resultaten van alle regelingen. Nu voeren we opnieuw dezelfde simulaties uit, maar met een ontwerpdebiet dat aangepast is aan de grootste klas, dus 550 m³/h. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

889,94

12021237,80

9405532,22

510864,41

0,00

893,50

9661923,62

7008825,25

376101,59

0,65

1020,46

8095935,18

5401708,59

286489,04

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

12

C

kloksturing

6

0,00

0,00

0,00

13

C


6

0,00

0,00

14

C

CO2-regeling 1

6

0,25

0,20

Tabel 99: Resultaten variabele bezetting v12 tot v14 De conclusie is opnieuw dezelfde. Als we de klokregeling vergelijken met de CO2-regeling dan bemerken we opnieuw een sterke daling van de ventilatieverliezen. Als we v14 vergelijken met v11 (bij beide blijft de CO2-concentratie onder de bovengrens) zien we opnieuw een kleine daling in de verwarmingsvraag en ventilatieverliezen bij het aanpassen van het ontwerpdebiet aan het maximum aantal personen in een klas. Uit deze simulaties kunnen we dus concluderen dat het voordelig is om het ontwerpdebiet aan te passen aan het maximum aantal personen in een klas en een CO2-regeling die maximaal tot het ontwerpdebiet gaat, in te bouwen. Aanwezigheidsdetectie geeft opnieuw betere resultaten dan een kloksturing, maar minder goede resultaten dan een CO2-regeling.

150

3.3.4 Conclusies In onderstaande tabel worden opnieuw alle simulaties met elkaar vergeleken. Regeling

Schema

θ [%]

CO2 [%]

CO2 max. CO2 [ppm.uur] [ppm]

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]


CO2 [ppm.uur]

Versie

Ventilatie

1

C

kloksturing

1

0,00

0,00

0,00

907,01 10271429,73 7938063,60 429155,88 10700585,61 411054,50

2

C

CO2-regeling 1

1

0,38

0,00

0,00

976,83

3

C

kloksturing

2

0,00 11,25

1397,38

1052,91 10275791,46 7940675,44 429155,88 10704947,35 411016,26

4

C

CO2-regeling 1

2

0,36 17,27

2646,36

1056,77

7795792,25 5406690,06 287266,65

8083058,90 486356,54

5

C

CO2-regeling 2

2

0,25

0,05

0,01

1003,78

8133156,60 5750242,63 306088,00

8439244,60 455602,84

6

C

kloksturing

2

0,00

0,00

0,00

7

C

CO2-regeling 1

2

0,25

0,05

0,05

8

C

kloksturing

3

0,00

7,73

1498,45

7842671,71 5455151,38 290055,73

8132727,44 483185,07

882,61 11722497,95 9406325,29 510872,63 12233370,58 349574,77 1006,47

8106859,63 5717221,71 304274,94

8411134,57 458254,03

1062,18 10573401,11 7939296,35 429147,67 11002548,78 385986,76

9

C


3

0,00

9,27

1718,19

1066,71

8600312,10 5931712,92 316058,99

8916371,09 412462,01

10

C

CO2-regeling 1

3

0,38 14,39

2884,80

1079,42

7801935,44 5108083,91 270417,38

8072352,82 466209,94

11

C

CO2-regeling 2

3

0,25

0,09

0,26

1014,34

8108050,55 5419716,06 287446,17

8395496,72 438139,26

12

C

kloksturing

3

0,00

0,00

0,00

889,94 12021237,80 9405532,22 510864,41 12532102,20 328295,34

13

C


3

0,00

0,00

0,00

893,50

14

C

CO2-regeling 1

3

0,25

0,20

0,65

1020,46

9661923,62 7008825,25 376101,59 10038025,21 347101,35 8095935,18 5401708,59 286489,04

8382424,22 439381,91

Tabel 100: Overzicht resultaten variabele bezetting In onderstaande grafiek vergelijken we enkel de simulaties van schema 3 omdat dit het meest voorkomt in scholen.

12

Variabele bezetting v

8 13 9 11 14 10 0,00

4000000,00

8000000,00

Afstand van oorsprong tot punt

12000000,00

Figuur 38: Rangschikking beste luchtkwaliteit en laagste energieverbruik V10 haalt de beste resultaten. De bovengrens wordt in deze simulatie echter veel overschreden in lokalen met meer dan 23 personen. Op gebied van luchtkwaliteit is dit dus niet de beste oplossing. V14 die niet veel slechter scoort dan v10 haalt veel betere resultaten op gebied van luchtkwaliteit. Op bovenstaande grafiek is een algemene trend merkbaar. De CO2-regeling scoort het best, gevolgd door de aanwezigheidsdetectie. Klokregeling scoort het minst goed. Om te weten welk systeem financieel het meest voordelig is, zal een uitgebreide kosten-batenanalyse moeten uitgevoerd

151

worden. De grootte van de energie- en kostenbesparing zal afhangen van de kostprijs van de regeling (installatie-, onderhouds- en operatiekosten), lessenroosters van de lokalen (is een klas dikwijls leeg?), het aantal leerlingen per klas (zijn er veel verschillen in het aantal leerlingen?), ziekteverzuim van de leerkrachten en leerlingen, extra activiteiten, … Als we het energieverbruik van de versies 12, 13 en 14 met elkaar vergelijken, bekomen we een daling van 19,9 % als we de kloksturing vervangen door een aanwezigheidsdetectie en een daling van 33,11 % als we de kloksturing vervangen door een CO2-regeling. Als we de aanwezigheidsdetectie vervangen door een CO2-regeling bedraagt de energiebesparing 16,5 %. Het eigenverbruik van de reling is niet meegerekend in deze vergelijking. Aanwezigheidsdetectie of CO2-regeling is het meest aangeraden voor scholen. Een klokregeling kan goed werken, maar moet dan wel heel goed geregeld zijn. Klokregeling zal met een heel aantal elementen geen rekening houden. Een klokregeling levert altijd hetzelfde constant debiet ongeacht de omstandigheden. Zo zal een klokregeling geen rekening houden met lokalen die uitzonderlijk gedurende een bepaalde tijd leeg zijn door activiteiten, een leerkracht die afwezig is, leerlingen die ziek zijn, … Er moet ook rekening gehouden worden met vakantiedagen, activiteiten in lokalen buiten de lesuren, … Ten slotte moet ook de regeling twee keer per jaar aangepast worden aan het zomer- en winteruur. Een CO2-regeling houdt met al het vorige rekening zonder dat er iets aangepast moet worden aan de regeling. Het is dus veiliger om een CO2-regeling in te bouwen. Het eigenverbruik van een CO2-regeling is wel hoger dan dat van een klokregeling. We moeten wel opmerken dat een CO2-regeling niet constant zal blijven werken, dit zou een te hoog energieverbruik met zich meebrengen. Een CO2-regeling zal meestal aan de hand van een klokregeling ’s morgens ingeschakeld worden en ’s avond terug uitgeschakeld. Hierdoor vallen sommige opgesomde voordelen weg. Het is echter nog altijd beter dan een klokregeling. Moest de CO2-regeling bijvoorbeeld door de klok ingeschakeld worden in de vakantie dan zal de regeling wel een klein beetje energie verbruiken, maar het ventilatiesysteem zal niet ingeschakeld worden. Terwijl bij een zuivere klokregeling het ventilatiesysteem wel zal werken wat zorgt voor een veel groter energieverlies. De CO2-regeling kan wellicht ook manueel in en uitgeschakeld worden. Men zou dit in- en uitschakelen moeten kunnen laten samenvallen met het openen en afsluiten van het schoolgebouw. Dit zou het meest interessant zijn. Dan blijven alle opgesomde voordelen gelden en zal het ventilatiesysteem dus nooit te veel of te weinig ventileren. Een CO2-regeling heeft ook de voorkeur op aanwezigheidsdetectie. Aanwezigheidsdetectie heeft dezelfde voordelen als een CO2-regeling, behalve het feit dat het geleverde debiet constant is, ongeacht het aantal personen in de klas. Er kan slechts gebruik gemaakt worden van één ontwerpdebiet voor alle klassen. Aangezien er verschillende klassen in elk lokaal komen, wordt het ontwerpdebiet dus best aangepast aan de grootste klas zodat de luchtkwaliteit in alle omstandigheden aanvaardbaar is. Deze regeling houdt ook geen rekening met de eventuele afwezigheid van leerlingen. Bij een goede CO2-regeling wordt het debiet constant aangepast aan het CO2-gehalte in het lokaal. Dus als er leerlingen afwezig zijn door ziekte zal het debiet verminderd worden. Eén zieke leerling zal echter geen groot verschil maken. Het nadeel van aanwezigheidsdetectie valt bijna volledig weg als alle klassen bijna evenveel leerlingen bevatten.

152

Het verschil in kostprijs en eigenverbruik tussen detectie en CO2-regeling zal mede beslissend zijn bij de keuze van het beste systeem. Als we met dit laatste geen rekening houden, lijkt een CO2-regeling de beste keuze.

3.4 Passiefschool Passiefscholen hebben we reeds uitgebreid besproken in de literatuurstudie. We zullen zowel van de kleine als de grote geometrie een passiefschool maken. De muuropbouw moeten we veranderen. De maximale U-waarden zijn kleiner voor een passiefschool. De muuropbouw blijft gelijk, we plaatsen enkel meer isolatie. We bereken de minimale isolatiedikte die nodig is om te voldoen aan de maximale U-waarde van 0,15 W/m².K. Laag Isolatiedikte [m] Buitenmuur 0,173 Dak 0,247 Vloer 0,203 Vloer op volle grond 0,209 Tabel 101: Muuropbouw passiefschool De maximale U-waarde voor de ramen is gelijk aan 0,8 W/m².K. n50 moet minimaal 0,6/h bedragen voor een passiefschool. Het gebouw moet dus veel luchtdichter zijn. Voor deze simulaties maken we gebruik van een v50g die gelijk is aan 3 m³/h.m², wat overeenkomt met n50 = 0,53/h. Een groot verschil tussen een gewone school en een passiefschool is dat de verwarming gebeurt via de ventilatielucht. De lucht wordt door een warmwaterbatterij, die gevoed wordt vanaf een centrale condenserende gasketel, verwarmd voor ze in het lokaal geblazen wordt. Deze keer zullen we dus wel de verwarming limiteren in TRNBuild. De grootte van het ventilatiedebiet in een lokaal zal bepalen hoe snel een lokaal kan opwarmen. De verwarmingsvraag wordt als volgt gelimiteerd:

We veronderstellen dat de lucht met een temperatuur van 40 °C binnengeblazen wordt. Bovenstaande formule heeft als eenheid Watt. De waarde die we moeten invullen in TRNBuild moet echter in kJ/h staan. De formule wordt dus:

Doordat de verwarmingsvraag gelimiteerd is, kunnen we zien of het ventilatiedebiet voldoende is om het lokaal voor te verwarmen en op temperatuur te houden.

153

Een passiefschool is voorzien van een ventilatiesysteem D met WTW. Deze systemen hebben we reeds gesimuleerd bij de kleine en grote geometrie. De systemen met de beste resultaten gebruiken we nu op de passiefschool. We kiezen voor een grondbuis die zich 3 meter onder het maaiveld bevindt. Op onderstaande grafiek wordt het temperatuursverloop van de bodem weergegeven in functie van de diepte en de tijd van het jaar.

Figuur 39: Bodemtemperatuur Aangezien onze simulaties slechts over twee weken lopen veronderstellen we dat de bodemtemperatuur constant is. We nemen de bodemtemperatuur gelijk aan 6 °C. Het rendement van de grondbuis veronderstellen we gelijk aan 80 %. De temperatuur van de lucht die de grondbuis verlaat kan als volgt berekend worden:

De wandtemperatuur θwall van de grondbuis veronderstellen we gelijk aan de grondtemperatuur. is het rendement van de grondbuis. Eenmaal het debiet en ook het gewenste rendement gekend is, kan de grondbuis gedimensioneerd worden. Deze dimensionering wordt uitgebreid besproken in het artikel “Thermo-hydraulic design of earth-air heat exchangers” van A. Janssens en M. De Paepe. De dimensionering zullen we niet uitvoeren in deze tekst.

3.4.1 Kleine geometrie We baseren onze simulaties op kleine geometrie v27 en v28. We bouwen de kleine geometrie om tot een passiefschool zoals hierboven vermeld. In de eerste simulatie laten we het warmteterugwinapparaat weg.

154

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

29

D

kloksturing

3

θ < 19 [%]

θ > 25 [%]

0,00

1,33

CO2 [ppm.uur]

CO2 [%] 0,00

Φh,totaal [kJ]

max. CO2 [ppm]

0,00

841,26

1300004,98

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

1682338,60

171641,43

Tabel 102: Resultaten kleine geometrie v29 De luchtkwaliteit is aanvaardbaar in de lokalen. Het ventilatiedebiet is voldoende om de lokalen te verwarmen. Het is nooit te koud in de lokalen tijdens de lesuren. Er is ook weinig oververhitting in het lokaal aan de zuidkant. In vergelijking met v23 zijn de ventilatieverliezen met 0,28 % gedaald door de betere luchtdichtheid (v50g van 6 naar 3). Dankzij de betere isolatie is de verwarmingsvraag met 33,54 % gedaald. De volgende simulatie is gebaseerd op v27. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

30

D WTW 80 %

kloksturing

3

θ < 19 [%] 0,00

θ > 25 [%] 19,92

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

0,00

0,00

892,26

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

209734,20

375095,72

171231,14

Tabel 103: Resultaten kleine geometrie v30 De luchtkwaliteit is nog steeds aanvaardbaar. Door het toevoegen van een warmteterugwinapparaat zijn de ventilatieverliezen met 77,7 % gedaald ten opzichte van v29. Daardoor is de verwarmingsvraag met 83,87 % gedaald. Een warmtewisselaar is dus een heel goede investering. Een nadeel is dat de temperaturen in de lokalen veel hoger liggen. De temperatuur van 25 °C wordt meer overschreden tijdens de lesuren. Het wordt maximaal 32,62 °C in lokaal 2. Het is dus soms te warm in de lokalen. Ten slotte voegen we een grondbuis toe aan het systeem. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

31

D WTW 80 %

kloksturing

3

θ < 19 [%]

θ > 25 [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

0,00

25,55

0,00

0,00

891,87

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

192528,35

332398,12

171231,06

Tabel 104: Resultaten kleine geometrie v31 De luchtkwaliteit is aanvaardbaar. Dankzij de grondbuis zijn de ventilatieverliezen met 11,38 % gedaald ten opzichte van v30. De verwarmingsvraag is met 8,2 % gedaald. Een grondbuis is natuurlijk een grote investering. Men moet niet alleen rekening houden met het gedaalde energieverbruik, maar ook met de kostprijs, onderhoud, realiseerbaarheid, ... In de laatste simulatie vervangen we de klokregeling in de vorige simulatie door een CO2-regeling. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

32

D WTW 80 %

CO2-regeling 1

3

θ < 19 [%]

θ > 25 [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

1,80

16,33

0,00

0,00

961,91

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

33677,41

265307,08

114429,47

Tabel 105: Resultaten kleine geometrie v32 De situatie is nu volledig anders. Aangezien de verwarming samengaat met de ventilatie, zal het lokaal pas verwarmd worden op het moment dat de lokalen bezet worden, dus wanneer de CO2concentratie stijgt. De leerlingen zullen toekomen in een koud lokaal. Het lokaal zal echter snel

155

opwarmen dankzij het groot ventilatiedebiet en de grote interne warmtewinsten. Het lijkt toch aangeraden om met een klokregeling de lokalen ’s morgens voor te verwarmen. Dankzij de goede isolatie, luchtdichtheid en de WTW, daalt de temperatuur traag. Het lokaal voorverwarmen van 8u tot 8u30 zal voldoende zijn. We zullen dit toepassen in de volgende simulaties op de grote geometrie.

3.4.2 Grote geometrie Om de bekomen conclusies van de vorige simulaties te controleren voeren we enkele simulaties uit op de grote geometrie. In deze geometrie zal vooral de verwarming van de toiletten en het directielokaal een extra aandachtspunt vormen. Als we de toiletten willen verwarmen met het ventilatiesysteem, zal er best ook een aparte toevoer in de toiletten zijn. Men kan natuurlijk ook een extra verwarmingselement plaatsen in de toiletten, maar dit zullen we niet toepassen in deze simulaties. De eerste simulatie baseren we op grote geometrie v21. Bij dit systeem is er geen aparte toevoer in de toiletten. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

27

D WTW 80 %

kloksturing

3

θ < 19 [%] 0,00

θ > 25 [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

22,86

0,00

0,00

max. CO2 [ppm] 889,82

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

2826400,14

5747407,67

2324326,90

Tabel 106: Resultaten grote geometrie v27 De luchtkwaliteit is aanvaardbaar, de bovengrens wordt niet overschreden. In de lokalen is het nooit kouder dan 19 °C. Dit komt doordat de kloksturing zorgt voor een continue verwarmingsmogelijkheid van 8u tot 16u10. Het lokaal is voldoende opgewarmd voordat de eerste les begint. Het wordt soms te warm in enkele lokalen. De temperatuur van 25 °C wordt gedurende ongeveer 30 % van de lestijd overschreden in de lokalen aan de zuidkant. De maximale temperatuur is gelijk aan 32,19 °C. Dit toont opnieuw het grote nadeel van de warmteterugwinning: er is kans op oververhitting in de winter. Er zal dus extra aandacht moeten besteed worden aan het thermische comfort bij een systeem D met WTW. In het directielokaal is het in de voormiddag niet warm genoeg. Het lokaal warmt traag op door het kleine debiet. Slechts rond 11u wordt een temperatuur van 21 °C bereikt. Men kan dit oplossen door het ventilatiedebiet tussen 8u en 8u30 te verhogen, daarna zal het kleinere debiet volstaan om het directielokaal warm te houden. Het ventilatiesysteem moet zodanig ontworpen zijn dat het dit grotere debiet kan leveren. Het ontwerpdebiet van het directielokaal zal dus hoger gekozen moeten worden. In de simulaties zullen we hier niet verder op ingaan, aangezien vooral de klaslokalen ons interesseren. Het probleem vormt wel een belangrijk aandachtspunt bij het ontwerpen van een passiefschool. Ook in de toiletten is het koud. De temperatuur schommelt constant tussen 15 en 16 °C. De toiletten worden dan ook enkel verwarmd via de toegevoerde lucht. Er zal een aparte mechanische toevoer moeten aangebracht worden in de toiletten om deze ruimten te kunnen verwarmen.

156

De volgende simulatie is grote geometrie v22 omgebouwd tot een passiefschool. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

28

D WTW 80 %

kloksturing

3

θ < 19 [%]

θ > 25 [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

0,00

25,73

0,00

0,00

891,65

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

3115556,31

5158705,37

2366858,02

Tabel 107: Resultaten grote geometrie v28 Dankzij de aparte mechanische toevoer in de toiletten worden deze ruimten nu ook verwarmd. Het mechanisch toevoerdebiet is voldoende om de ruimte te verwarmen. De luchtkwaliteit is nog steeds aanvaardbaar bij dit systeem. De temperatuur is op sommige dagen echter nog steeds te hoog in de lokalen aan de zuidkant. De laatste simulatie is grote geometrie v25 die veranderd is in een passiefschool.

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

29

D WTW 80 %

CO2-regeling 1

3

θ < 19 [%] 0,49

Θ > 25 [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

26,46

0,00

0,00

964,08

1845506,76

4139599,68

1817866,86

Tabel 108: Resultaten grote geometrie v29 Ook dit systeem scoort goed op gebied van luchtkwaliteit, maar de temperaturen zijn nog steeds te hoog in de lokalen aan de zuidkant.

3.4.3 Conclusies Eerst vergelijken we de verschillende ventilatiesystemen. We voegen ook een paar andere interessante ventilatiesystemen toe, zodat we het energieverbruik kunnen vergelijken. Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

963,26

1359792,91

0,00

962,23

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

0,63

0,00

0,00

6

5,70

0,00

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

20

C

CO2-regeling 1

6

28

D + WTW

CO2-regeling 1

θ [%]

max. CO2 [ppm]

Pf,ventilator [kJ]


1078591,82

57969,26

1417762,17

600321,64

261690,11

114477,94

714799,58

Passiefschool 29

D

kloksturing

3

1,33

0,00

0,00

841,26

1300004,98

1682338,60

171641,43

1471646,41

30

D + WTW

kloksturing

3

19,92

0,00

0,00

892,26

209734,20

375095,72

171231,14

380965,34

31

D + WTW

kloksturing

3

25,55

0,00

0,00

891,87

192528,35

332398,12

171231,06

363759,42

32

D + WTW

CO2-regeling 1

3

16,33

0,00

0,00

961,91

33677,41

265307,08

114429,47

148106,88

Tabel 109: Overzicht resultaten kleine geometrie De besparing op gebied van energieverbruik is groot. Als we v28 met v32 vergelijken dan is dankzij de betere isolatie, de verbeterde luchtdichtheid en de grondbuis een besparing van 79,28 % mogelijk op het energieverbruik. Het verschil met een ventilatiesysteem zonder WTW in een nieuwbouw is nog veel groter. Het energieverbruik van v32 is 89,55 % lager dan dat van v20. Een passiefschool is uiteraard veel duurder in aankoop, maar het energieverbruik ligt wel veel lager. In de realiteit kunnen deze verschillen kleiner zijn omdat deze simulaties een benadering zijn de werkelijkheid. Ze geven wel aan dat er toch veel energie kan bespaard worden met een passiefschool. Praktijkervaringen zullen echter nodig zijn om het ontwerp van passiefscholen te optimaliseren.

157

Φh,totaal [kJ]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]


984,10

16984913,25

15750937,24

803884,10

17788797,35

0,00

965,76

7303793,78

4881220,23

1547587,51

8851381,29

0,00

0,00

889,82

2826400,14

5747407,67

2324326,90

5150727,04

Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ [%]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

19

C

CO2-regeling 1

6

1,41

0,00

0,00

26

D + WTW

CO2-regeling 1

6

8,36

0,00

kloksturing

3

22,86

Passiefschool 27

D + WTW

28

D + WTW

kloksturing

3

25,73

0,00

0,00

891,65

3115556,31

5158705,37

2366858,02

5482414,33

29

D + WTW

CO2-regeling 1

3

26,46

0,00

0,00

964,08

1845506,76

4139599,68

1817866,86

3663373,63

Tabel 110: Overzicht resultaten grote geometrie De besparing op gebied van energieverbruik is opnieuw groot. Het energieverbruik van v29 is 58,61 % lager dan dat van v26. Ten opzichte van v19 is het energieverbruik 79,4 % kleiner. Het energieverbruik van v29 zal echter groter zijn in de realiteit want het directielokaal moet nog meer verwarmd worden. In deze versie is het ’s morgens nog te koud in het directielokaal. Het verschil zal echter klein zijn. De luchtkwaliteit is altijd aanvaardbaar in de passiefschool. Er wordt veel energie bespaard dankzij de goede isolatie, de goede luchtdichtheid, de grondbuis en de warmtewisselaar. Het blijft natuurlijk wel een grote investering. Het grootste probleem is het thermisch comfort. Op zonnige dagen wordt het te warm in de klaslokalen. Wellicht kan dit opgelost worden door een goed gestuurde zonwering.

3.5 Warme periode Hoewel er tijdens juli en augustus geen lessen zijn in de scholen, gaan we toch controleren wat de luchtkwaliteit en de temperatuur is in de lokalen tijdens de warmere perioden. In mei, juni en september kan het ook al heel warm zijn. Bij dit onderdeel beperken we ons tot simulaties op de kleine geometrie. We simuleren tijdens de laatste twee weken van juni. Bij deze simulaties wordt de verwarming uitgeschakeld. We plaatsen geen actieve koeling omdat tijdens de warmste perioden de scholen niet open zijn. Volgens de norm prEN 15251:2005 behoort de temperatuur tot de klasse C als ze gelegen is tussen 22 en 27 °C. We berekenen telkens zowel de onder- als overschrijdingsfrequentie. Daarnaast berekenen we ook de onder- en overschrijdingsoppervlakte van de temperatuur. De initiële temperatuur van de simulaties verhogen we van 15 naar 17 °C. Voor een passiefschool werken we met een initiële temperatuur van 20 °C. We moeten wel opmerken dat de temperaturen van de laatste twee weken van juni in de weerfile hoog zijn. Het zal dus niet eenvoudig zijn om de temperatuur binnen klasse C te houden. Ventilatiesysteem B zullen we niet meer simuleren, aangezien dit systeem zelden wordt toegepast. De interne warmtewinsten van de verlichting worden geschrapt. Enkel als we zonwering aanbrengen, zullen we deze winsten in rekening brengen. De zonwering zal de lokalen verduisteren. De verlichting zal op die momenten dus aangestoken worden.

158

3.5.1 Geen ventilatie We simuleren eerst op een kleine geometrie waarbij geen ventilatiesysteem voorzien is. V1 van deze simulaties is gebaseerd op kleine geometrie v1. We verwijderen de verwarming en de warmtewinsten van de verlichting. Daarnaast veranderen we de simulatietijd en de initiële temperatuur. Verder wordt er niets meer gewijzigd. Versie

Ventilatie

v50g [m³/h.m²]

1

geen

30

θ < 22 [%]

θ < 22 [°C.uur]

0,31

0,49

θ > 27 [%] 95,08

θ > 27 [°C.uur]

max. θ [°C]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

1259,99

49,01

98,44

1272446,51

35695,56

Φv,totaal [kJ] 202571,20

Tabel 111: Resultaten kleine geometrie zomer v1 We hebben reeds aangetoond dat er hoge CO2-concentraties ontstaan wanneer geen ventilatie aanwezig is. Deze resultaten bevestigen dit. De bovengrens wordt constant overschreden tijdens de lesuren. De maximale CO2-waarden zijn opnieuw niet realistisch. De maximale temperatuur in lokaal 2 bedraagt 49 °C en dat is veel te warm. We hebben reeds vermeld dat een raam openen geen goede ventilatieoplossing is. Dit is vooral zo in de winter. Een raam openen in de warmere perioden kan misschien wel een goede oplossing zijn omdat er dan meer ramen geopend worden. Een geopend raam kan echter zorgen voor tochthinder. Er zijn verscheidene manieren om deze hinder te voorkomen. Zo zal een gekanteld raam minder tochthinder veroorzaken dan een volledig geopend raam. We zullen beide situaties simuleren. In het vorige systeem voeren we twee volledig geopende ramen in met afmetingen 0,5 x 2 m. Het gaat om ramen die draaien rond een verticale as. Ze worden ’s morgens om 8u30 geopend en na de laatste les om 16u05 gesloten. Versie

Ventilatie

v50g [m³/h.m²]

2

geen

30

θ < 22 [%] 2,97

θ < 22 [°C.uur]

θ > 27 [%]

θ > 27 [°C.uur]

max. θ [°C]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

3,27

61,17

154,18

39,34

0,00

0,00

769,16


Tabel 112: Resultaten kleine geometrie zomer v2 De bekomen resultaten zijn heel goed. De luchtkwaliteit is in beide lokalen aanvaardbaar. De bovengrens wordt nooit overschreden. Het raam openen blijkt dus een goede oplossing te zijn in de zomer. Het raam moet dan wel geopend blijven tijdens elk lesuur. Het is een goede oplossing, maar er is weinig controle op. Het is afhankelijk van menselijke ingrepen. Het is ook afhankelijk van de buitencondities. Als er weinig wind is, zal de luchtverversing kleiner zijn. Tevens als het buiten opeens kouder is, zal men geneigd zijn om het raam te sluiten, wat opnieuw zorgt voor een slechte luchtkwaliteit. Er is dus geen controle op het systeem. De binnentemperatuur blijft ook een probleem. De maximale temperatuur ligt nog steeds veel te hoog. Dit komt doordat de lokalen ’s nacht niet kunnen afkoelen. Een raam ’s nacht volledig open laten is echter geen optie wegens gevaar voor inbrekers. We gaan dus gekantelde ramen simuleren. De ramen draaien om een horizontale as waardoor het raam kantelt om een as onderaan het raam. Als het raam gekanteld is, maakt het een hoek van 10°

159

met de verticale. We openen vier ramen met een breedte van 0,5 m en een hoogte van 2 m in elk lokaal. Versie

Ventilatie

v50g [m³/h.m²]

3

geen

30

θ < 22 [%] 2,81

θ < 22 [°C.uur]

θ > 27 [%]

θ > 27 [°C.uur]

max. θ [°C]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

2,76

65,63

175,05

39,51

0,00

0,00

799,45


Tabel 113: Resultaten kleine geometrie zomer v3 De luchtverversing van de lokalen met vier gekantelde ramen is iets kleiner dan met twee volledig geopende ramen, maar de bovengrens van 1000 ppm wordt nooit overschreden. De temperatuur blijft nog steeds te hoog. We zullen dus de lokalen ’s nachts moeten afkoelen. In de volgende simulatie laten we de vier gekantelde ramen constant geopend. Versie

Ventilatie

4

geen

v50g [m³/h.m²] 30

θ < 22 [%] 7,97

θ < 22 [°C.uur] 8,04

θ > 27 [%] 42,19

θ > 27 [°C.uur] 91,75

max. θ [°C] 32,98

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

0,00

0,00

max. CO2 [ppm] 815,40


Tabel 114: Resultaten kleine geometrie zomer v4 De maximale temperatuur is gedaald, maar nog steeds te hoog. De overschrijdingsoppervlakte is gedaald met 47,59 %. Enkel ramen openen zal dus niet volstaan, we gaan tevens de interne warmtewinsten moeten beperken. De meest eenvoudige oplossing is het plaatsen van een externe zonwering. Zonwering toepassen en tevens het raam openen zal niet altijd perfect samengaan. De externe zonwering kan de wind deels tegenhouden. Met dit laatste houden we geen rekening in de simulaties. In de realiteit worden meeste zonweringen automatisch geregeld via een zon- en windsensor. Zonweringen kunnen natuurlijk ook manueel bediend worden. In onderstaande simulaties zal de zonwering sluiten van zodra de globale irradiantie van de zon groter is dan 150 W/m² op het buitenoppervlak: noordflank voor lokaal 1 en zuidflank voor lokaal 2 [3]. We veronderstellen dat de externe zonwering 90 % van de zonnewarmte tegenhoudt. Versie

Ventilatie

v50g [m³/h.m²]

5

geen

30

θ < 22 [%] 18,05

θ < 22 [°C.uur] 22,86

θ > 27 [%] 22,27

θ > 27 [°C.uur] 17,96

max. θ [°C] 29,38

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Φv,totaal [kJ]

2,27

265,19

1286,73

1363667,22

Tabel 115: Resultaten kleine geometrie zomer v5 De resultaten op gebied van temperatuur zijn veel beter. De temperatuur van 27 °C wordt gedurende 22,27 % van de lestijd overschreden. De overschrijdingsoppervlakte is ook veel kleiner, deze is namelijk met 80,43 % gedaald ten opzichte van de vorige simulatie. De onderscheidingsfrequentie is gestegen. ’s Morgens is het iets kouder dan 22 graden in de lokalen. Dit zal echter geen groot probleem vormen. Op één dag wordt in lokaal 2 de CO2-bovengrens van 1000 ppm eventjes overschreden. Op alle andere momenten ligt de CO2-concentratie voldoende onder de bovengrens. In een school zonder ventilatie is het dus interessant om tijdens de warme perioden de ramen te openen en externe zonwering te voorzien. Ramen openen is een goede oplossing, maar dit is niet altijd zo. Geopende ramen kunnen zorgen voor tochthinder bij hoge windsnelheden. Daarnaast kan er lawaaihinder optreden omdat de ramen geopend zijn. In sommige scholen zullen de ramen dus niet veel geopend worden. Het gebouw zal op een andere manier moeten gekoeld en geventileerd worden. Als de ramen niet geopend kunnen

160

worden om bovenstaande redenen, dan gaan we terug moeten gebruik maken van een ventilatiesysteem om een goede luchtkwaliteit en niet te hoge temperaturen te bekomen. Als een school wel ramen kan openen omdat het in een rustige buurt ligt dan is er geen probleem. Het is dan zelfs aangewezen om het ventilatiesysteem uit te schakelen en enkel ramen te openen. De geopende ramen zorgen voor een goede luchtkwaliteit en tevens voor het afkoelen van de lokalen. Men mag wel niet vergeten dat de toiletten nog altijd geventileerd moeten worden. Dit gebeurt het best met een mechanische afvoer, geregeld door een aanwezigheidsdetectie. Ramen ’s nachts constant openlaten is niet ideaal. Als het ’s nachts te koud wordt, zouden de lokalen te snel kunnen afkoelen, waardoor het de volgende dag te koud is in de lokalen. Het is beter om gebruik te maken van nachtventilatie. Via een regeling worden tijdens de nacht ramen geopend die zorgen voor een intensieve ventilatie van het gebouw. In de volgende simulaties zullen we daar dieper op in gaan.

3.5.2 Ventilatiesysteem A Voor de eerste simulatie maken we gebruik van kleine geometrie v5. We voegen een zonwering toe die op dezelfde manier geregeld wordt zoals hierboven beschreven. De ventilatieopeningen blijven constant geopend. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

6

A

altijd geopend

30

θ < 22 [%]

θ < 22 [°C.uur]

1,25

1,49

θ > 27 [%] 68,67

θ > 27 [°C.uur]

max. θ [°C]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Φv,totaal [kJ]

188,04

32,39

85,23

141290,49

7043,58

883887,45

Tabel 116: Resultaten kleine geometrie zomer v6 De maximale temperatuur is nog steeds veel te hoog. De maximale temperatuur in lokaal 1 is gelijk aan 32,05 °C en in lokaal 2 aan 32,39 °C. In beide lokalen is het dus nog te warm. We kunnen de temperaturen in de lokalen verlagen door ramen open te zetten. De CO2-concentraties zijn ook veel te hoog tijdens de lesuren. Dit zouden we ook kunnen oplossen door ramen open te zetten. In de volgende simulatie openen we vier gekantelde ramen in beide lokalen tijdens de lesuren (8u30 – 16u05) en de zonwering blijft behouden. De ventilatieopeningen blijven constant geopend. Versie

Ventilatie

Regeling

v50g [m³/h.m²]

θ < 22 [%]

θ < 22 [°C.uur]

θ > 27 [%]

θ > 27 [°C.uur]

max. θ [°C]

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

max. CO2 [ppm]

Φv,totaal [kJ]

7

A

altijd geopend

30

16,25

20,72

23,05

19,09

29,16

1,41

140,34

1267,25

1143597,51

Tabel 117: Resultaten kleine geometrie zomer v7 De resultaten die we bekomen zijn heel goed. De CO2-concentraties zijn sterk gedaald door het openen van de vier gekantelde ramen. Deze concentraties zijn lager dan in v5. Er is echter weer op één dag een overschrijding van de bovengrens, maar dit is slechts uitzonderlijk. Op alle andere dagen is de luchtkwaliteit in de lokalen heel goed. De temperatuur is sterk gedaald in beide lokalen. De maximale temperatuur is nu gelijk aan 29,16 °C. Deze waarde is kleiner dan de waarde die we bekwamen bij v5, waar de ramen constant geopend bleven. Ditmaal zorgt het ventilatiesysteem A voor de koeling ’s nachts. De openingen van het ventilatiesysteem kunnen zodanig geregeld worden

161

dat de lokalen niet te snel afkoelen. De openingen zijn echter niet zo groot waardoor het gevaar op een te grote afkoeling veel kleiner is dan het laten opstaan van vier gekantelde ramen tijdens de nacht. De ventilatieopeningen van het systeem A kunnen dus gerust constant open gelaten worden tijdens de warmere perioden. Dit systeem is een goede oplossing in de zomer, maar niet in de winter. Tot nu toe moesten we altijd de ramen openen om een goede luchtkwaliteit te bekomen. In de winter is ramen constant open laten geen optie.

3.5.3 Ventilatiesysteem C Voor de eerste simulatie maken we gebruik van kleine geometrie v18. We gaan telkens verschillende elementen toevoegen om de temperatuur te laten dalen. In deze eerste simulatie passen we niets aan en kijken we wat het effect is van het ventilatiesysteem C.

Versie

Ventilatie

Regeling

8

C

kloksturing

θ < 22 θ < 22 v50g [m³/h.m²] [%] [°C.uur] 6

1,25

1,33

θ > 27 [%] 86,56

θ > 27 [°C.uur] 548,38

max. θ [°C]

CO2 CO2 [%] [ppm.uur]

40,77 0,00

0,00

max. CO2 [ppm]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

926,98 948177,82 85837,90

Tabel 118: Resultaten kleine geometrie zomer v8 De CO2-concentraties zijn gestegen ten opzichte van kleine geometrie v18, maar de bovengrens wordt nooit overschreden. De luchtkwaliteit is dus goed. De temperatuur is veel te hoog, maar toch al met 8,24 °C gedaald ten opzicht van v1. Het ventilatiesysteem zorgt dus wel degelijk voor koeling, maar het is nog niet voldoende. In de volgende simulatie plaatsen we een zonwering aan de buitenkant van de ramen. Deze wordt op dezelfde manier geregeld als hierboven beschreven.

Versie

Ventilatie

Regeling

9

C

kloksturing

v50g θ < 22 θ < 22 [m³/h.m²] [%] [°C.uur] 6

1,09

1,55

θ > 27 [%] 60,70

θ > 27 [°C.uur] 86,15

max. θ [°C]

CO2 CO2 [%] [ppm.uur]

30,77 0,00

0,00

max. CO2 [ppm]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

905,57 515019,38 85837,41

Tabel 119: Resultaten kleine geometrie zomer v9 De temperaturen zijn vrij sterk gedaald ten opzichte van de vorige simulatie. Toch is de overschrijdingsfrequentie nog groot. Dit komt doordat het gebouw ’s nacht heel traag afkoelt. Daardoor blijft de temperatuur gedurende de week stijgen. De maximale temperatuur ligt wel 10 °C lager dankzij de zonwering. Om het gebouw ’s nachts af te koelen kunnen we gebruik maken van nachtventilatie. Via een speciale regeling worden enkele ramen geopend tijdens de nacht. De nachtventilatie kan ook gebeuren via het mechanische ventilatiesysteem, maar dit zorgt uiteraard voor een groter energieverbruik. Het is aangeraden om nachtventilatie te laten gebeuren via natuurlijke ventilatie. Er worden telkens 8 kleine ramen van 0,5 x 0,4 m geopend. Deze ramen kantelen onder een hoek van 45°.

162

De nachtventilatie treedt in werking als aan volgende voorwaarde voldaan is [3]. Voorbije dag θi,max > 23 °C Op dat tijdstip 22h < t < 6h θs,plafond > 22 °C θi - θe > 2 °C v < 7 m/s Tabel 120: Voorwaarden nachtventilatie Deze regeling is normaalgezien bestemd voor kantoorgebouwen, maar kan ook toegepast worden op scholen. Met de eerste en laatste voorwaarde houden we geen rekening in de simulaties, want deze zijn moeilijk te implementeren in TRNSYS.

Versie

Ventilatie

Regeling

10

C

kloksturing

θ < 22 θ < 22 v50g [m³/h.m²] [%] [°C.uur] 6

1.48

1.79

θ > 27 [%] 41.72

θ > 27 max. θ [°C.uur] [°C] 59.41

CO2 [%]

CO2 [ppm.uur]

30.13 0.00

max. CO2 [ppm]

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

0.00 903.74 782483.52 85837.09

Tabel 121: Resultaten kleine geometrie zomer v10 Dankzij de nachtventilatie koelt het gebouw ’s nachts af waardoor de temperaturen overdag lager zijn. De overschrijdingsfrequentie en -oppervlakte zijn nog meer gedaald ten opzichte van de vorige simulatie. De temperaturen blijven hoog, maar zijn wellicht normaal voor zo’n warm buitenklimaat. De afkoeling tijdens de nacht is goed, maar overdag is het nog veel te warm. We zouden het ventilatiedebiet via een temperatuursregeling kunnen verhogen, maar dit zou enkel aanleiding geven tot een hoger energieverbruik. Het debiet kan ook niet veel vergroot worden aangezien het systeem daar niet op gedimensioneerd is. De beste manier om de temperatuur in het lokaal te laten dalen is het openen van ramen tijdens de lesuren. We openen vier gekantelde ramen (0,5 x 2m) van 8u30 tot 16u05 in beide lokalen. Versie

Ventilatie

Regeling

11

C

kloksturing

CO2 v50g θ < 22 θ < 22 θ > 27 θ > 27 max. θ CO2 max. CO2 [%] [ppm.uur] [ppm] [m³/h.m²] [%] [°C.uur] [%] [°C.uur] [°C] 6

15,78

17,42 22,03

15,47

29,08 0,00

0,00

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

748,47 969104,15 85828,63

Tabel 122: Resultaten kleine geometrie zomer v11 De maximale temperatuur is met één graad meer gedaald. De overschrijdingfrequentie en -oppervlakte zijn nog meer gedaald en bereiken nu aanvaardbare waarden. De temperatuur van 27 °C wordt nog minder overschreden. De temperatuur van 22 °C wordt nu meer onderschreden, maar de onderscheidingsoppervlakte is klein. Deze te lage temperaturen zullen dus wellicht niet zo storend zijn. Het ventilatiedebiet is nu heel groot. De beste oplossing is de kloksturing vervangen door een CO2regeling. Op die manier zal er nooit te veel energie verbruikt worden. Als het lokaal verlucht wordt via de ramen zal het ventilatiesysteem op een lager debiet werken. Als een persoon dan toch een raam sluit dan zal het ventilatiesysteem de hogere CO2-waarden detecteren en zal de ventilatie terug

163

op een hoger debiet werken. Op deze manier is de luchtkwaliteit altijd aanvaardbaar en zal het ventilatiesysteem nooit te veel ventileren zodat energie bespaard wordt. Versie

Ventilatie

Regeling

12

C

CO2-regeling 1


10,08

7,09 25,55

25,29

29,41 0,00

0,00

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

861,70 907071,19 7034,32

Tabel 123: Resultaten kleine geometrie zomer v12 Doordat het ventilatiedebiet nu kleiner is, is de overschrijdingsfrequentie van de temperatuur opnieuw gestegen. De stijging is echter niet zo groot. Het thermisch comfort zal nog steeds aanvaardbaar zijn. De luchtkwaliteit is op elk moment aanvaardbaar. Het energieverbruik van de ventilatoren is sterk gedaald, namelijk met 91,8 % ten opzichte van v11. Deze daling zal enkel bereikt worden als de ramen constant geopend blijven tijdens de lesuren. Dankzij dit systeem zal de luchtkwaliteit op elk moment aanvaardbaar zijn in de klassen met een minimaal energieverbruik. Als het te warm is in het lokaal, dan zal men best de ramen openen. Moest het te koud worden dan kan men gerust de ramen sluiten. Het ventilatiesysteem zal dan zorgen voor een goede luchtkwaliteit. Op dit systeem is er meer controle dan wanneer de ventilatie enkel afhangt van het openen van ramen.

3.5.4 Ventilatiesysteem D Wellicht zal er niet veel verschil zijn tussen een systeem D en C in de zomer. De WTW wordt natuurlijk niet gebruikt in de zomer. De afgevoerde lucht zal via een bypass de warmtewisselaar voorbij gaan en zo het gebouw verlaten. We simuleren nog v12, maar dan met een ventilatiesysteem D zoals kleine geometrie v24 om te controleren of er veel verschil is tussen systeem C en D in de zomer. Versie

Ventilatie

Regeling

13

D

CO2-regeling 1

CO2 v50g θ < 2 2 θ < 22 θ > 27 θ > 27 max. θ CO2 max. CO2 [%] [ppm.uur] [ppm] [m³/h.m²] [%] [°C.uur] [%] [°C.uur] [°C] 6

10,16

7,17 25,08

24,04

29,36 0,00

0,00

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

817,20 908403,16 11401,09

Tabel 124: Resultaten kleine geometrie zomer v13 Het verschil met v12 is heel klein. Alle waarden zijn een klein beetje kleiner. Enkel het energieverbruik is 38,3 % groter.

3.5.5 Passiefschool Ten slotte simuleren we een passiefschool tijdens de zomermaanden. We maken gebruik van kleine geometrie v31. De grondtemperatuur is nu gelijkgesteld aan 9 °C. De warmtewisselaar wordt niet meer gebruikt en de verwarming wordt uitgeschakeld. De initiële temperatuur stellen we gelijk aan 20 °C. In deze eerste simulatie voeren we nog geen speciale ingrepen uit om de lokalen passief te koelen. We kijken eerst wat het koelend effect is van de ventilatie met een grondbuis.

164

Versie

Ventilatie

Regeling

14

D

klokregeling


1,25

0,97 73,05

362,01

43,48 0,00

0,00

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

856,62 1493941,57 171250,40

Tabel 125: Resultaten kleine geometrie zomer v14 De maximale temperatuur is veel te hoog. De verbeterde isolatie, luchtdichtheid en het toevoegen van de grondbuis hebben wel een positief effect. Als we de resultaten vergelijken met v8, zien we dat de overschrijdingsfrequentie van 86,5 naar 73,05 % gedaald is en dat de overschrijdingsoppervlakte met 34 % gedaald is. We zullen echter nog andere maatregelen moeten nemen om de temperatuur meer te laten dalen. In de volgende simulaties voegen we zonwering en nachtventilatie toe. Beide worden geregeld zoals hierboven reeds besproken. Versie

Ventilatie

Regeling

15

D

klokregeling

CO2 θ < 22 θ < 22 θ > 27 θ > 27 max. θ CO2 max. CO2 v50g [%] [ppm.uur] [ppm] [m³/h.m²] [%] [°C.uur] [%] [°C.uur] [°C] 6

6,72

9,22

0,00

0,00

25,74 0,00

0,00

Φv,totaal [kJ]

856,59 1230210,45

Pf,ventilator [kJ] 171245,25

Tabel 126: Resultaten kleine geometrie zomer v15 De bekomen resultaten zijn heel goed. De temperatuur van 27 °C wordt nooit meer overschreden. Het is dus nooit te warm in de lokalen. De luchtkwaliteit is ook aanvaardbaar in beide lokalen. Soms is het iets kouder dan 22 graden tijdens de lesuren, maar dit komt weinig voor. Overdag is het buiten soms warmer dan binnen. Dankzij de goede isolatie en luchtdichtheid warmen de lokalen traag op. De zonwering zorgt ervoor dat de lokalen niet te snel opwarmen en de grondbuis zorgt zelfs voor een koelend effect, aangezien het ventilatiesysteem lucht binnenblaast met een lagere temperatuur dan buiten. Tijdens hele warme dagen is het aangewezen om ramen gesloten te houden, anders zouden de lokalen terug snel kunnen opwarmen. ’s Nacht is het buiten kouder dan binnen, dus kunnen we via nachtventilatie de lokalen afkoelen. Omdat het gebouw goed geïsoleerd en luchtdicht is, blijft de koelte overdag binnen. Overdag moeten we dus de warmte buitenhouden en ’s nachts moeten we de koelte binnenlaten. Op die manier bekomen we een goed thermisch comfort in het gebouw. Het ventilatiesysteem zorgt natuurlijk nog steeds voor de goede luchtkwaliteit. Ten slotte vervangen we de klokregeling door een CO2-regeling. Versie

Ventilatie

Regeling

16

D

CO2-regeling 1

v50g CO2 θ < 22 θ < 22 θ > 27 θ > 27 max. θ CO2 max. CO2 [%] [ppm.uur] [ppm] [m³/h.m²] [%] [°C.uur] [%] [°C.uur] [°C] 6

0,08

0,00

3,52

1,77

28,17 0,00

0,00

Φv,totaal [kJ]

Pf,ventilator [kJ]

964,56 1085107,63 110855,63

Tabel 127: Resultaten kleine geometrie zomer v16 De resultaten verschillen weinig. De maximale CO2-concentratie is gestegen, maar blijft nog steeds onder de bovengrens. De temperatuur van 27 °C wordt terug overschreden. Aangezien de overschrijdingsoppervlakte klein is zal dit komen door een kleine eenmalige overschrijding. De maximale temperatuur is dan ook niet veel groter dan 27 °C. Het is nooit meer te koud in de lokalen tijdens de lesuren. Het energieverbruik van de ventilatoren is gedaald met 35,26 % dankzij de CO2regeling.

165

3.5.6 Conclusie Met de drie ingrepen (ramen openen, zonwering en nachtventilatie) is het zeker mogelijk om het schoolgebouw passief te koelen tijdens de warme periode. We merken op dat buitentemperaturen in de simulaties heel hoog waren voor de maand juni. Het gebouw zal dus in normale omstandigheden zeker voldoende koel kunnen gehouden worden. Bij een uitzonderlijke situatie zoals in onze simulaties zal er oververhitting zijn in de lokalen. Het inbouwen van actieve koeling, om deze oververhitting te vermijden, zou veel te duur zijn. Scholen worden nu eenmaal niet gebruikt tijdens de zomermaanden juli en augustus. Op energetische gebied is dit zeker niet interessant. Er moet een kleine oververhitting getolereerd worden, maar door een goede combinatie van bovenstaande maatregelen kunnen zeer warme temperaturen zeker vermeden worden. Zonwering en ramen openen blijft de beste oplossing. Nachtventilatie geeft ook goede resultaten en is zeker noodzakelijk in een passiefschool. Een raam openen zal echter niet altijd tot de mogelijkheden behoren. De geluidsproductie en luchtkwaliteit van de buitenomgeving zijn zeker twee elementen waarmee we rekening moeten houden.

166

4. Conclusies Alle uitgevoerde simulaties geven een eerste indicatie van welke ventilatiesystemen de beste resultaten behalen in scholen. Door een uitgebreide studie van de beste ventilatiesystemen kan men komen tot goede ventilatieoplossingen voor scholen. Zo zal de regeling een heel belangrijk onderdeel vormen. Ook de keuze van de ontwerpdebieten is belangrijk. Een natuurlijk ventilatiesysteem volstaat niet. Een mechanisch ventilatiesysteem is nodig om een goede luchtkwaliteit te verzekeren. Voor een bestaande school lijkt een ventilatiesysteem C het meest aangewezen. Voor een nieuwbouw opteert men best voor een systeem D met WTW. Als regeling wordt best gekozen voor een CO2-regeling. Er moet ook rekening gehouden worden met de warme periodes. Zonwering is een heel goede manier om te hoge temperaturen te voorkomen. Daarnaast is het openzetten van ramen heel belangrijk. Het kost geen energie en zorgt voor een goede verluchting. Als deze twee maatregelen nog niet voldoende zijn, zal ook nachtventilatie moeten voorzien worden. De komende jaren zal de passiefschool zijn intrede maken. Voorlopig is er al één passiefschool in Vlaanderen in gebruik, maar de komende jaren zal dit aantal verhogen. Naarmate de kennis en praktijkervaring van passieve gebouwen toeneemt, zal wellicht de kostprijs van deze gebouwen afnemen en zal ook het concept beter worden. Er zijn nog een paar nadelen zoals de te hoge temperaturen. De grote voordelen zijn het heel lage energieverbruik en de goede luchtkwaliteit. Het is een grote investering, maar op lange termijn kan veel geld bespaard worden. Een passiefschool koel houden in de zomer is zeker mogelijk dankzij de grondbuis, zonwering en nachtventilatie. Een goede dimensionering en regeling van deze drie maatregelen is heel belangrijk. Door de goede isolatie en luchtdichtheid van passiefscholen bestaat het gevaar dat het gebouw een oven wordt. Een passiefschool koelt namelijk traag af. De warmtewinsten moeten zoveel mogelijk beperkt worden. Een eenvoudige oplossing om een goede luchtkwaliteit te bereiken in oude scholen is niet direct voorhanden. Een mechanisch ventilatiesysteem zal volgens de simulaties onvermijdelijk zijn. Het plaatsen van zo’n systeem vergt een grote bouwkundige ingreep. Een systeem D met WTW is veel te duur, want voor de goede werking hiervan moet de luchtdichtheid verbeterd worden en meer isolatie geplaatst worden. Een systeem C zal beter toepasbaar zijn op oude scholen. Niet elke school beschikt over de financiële middelen om een duur mechanisch ventilatiesysteem te plaatsen. Er zijn een paar relatief eenvoudige en goedkopere oplossingen om een betere luchtkwaliteit te bereiken, zoals een systeem A, maar dan zal het CO2-gehalte in sommige lokalen regelmatig de bovengrens overschrijden.

167

Hoofdstuk 5: Algemeen besluit

168

Vlaamse scholen scoren slecht op gebied van luchtkwaliteit. De grens van 1000 ppm wordt bij de aanwezigheid van leerlingen vaak overschreden. De scholen zijn zich daar niet bewust van. Het is een onderwerp dat in Vlaanderen nog maar weinig in de media is gekomen. Op vlak van energieprestatie is men wel bewust van het hoge verbruik. Dit komt door de hoge energiefacturen en de mediaaandacht. Sommige scholen hebben reeds een interne energiedeskundige aangesteld of een energieaudit laten uitvoeren. Onze metingen hebben aangetoond dat ook nieuwe scholen nog kampen met een slechte luchtkwaliteit. De scholen met een mechanisch ventilatiesysteem behaalden veel betere resultaten. Dit zal in de toekomst nog meer verbeteren dankzij de EPB-regelgeving, die ventilatie verplicht. We hebben hierbij wel een paar bedenkingen. Het is niet omdat een ventilatiesysteem voldoet aan de regelgeving dat het goede resultaten oplevert op vlak van luchtkwaliteit. Zoals een systeem A, wanneer de ventilatieroosters door de gebruikers nooit geopend worden of een mechanisch systeem waarbij de regeling slecht ingesteld is. Bovendien hebben we in onze simulaties een systeem C getest dat voldoet aan de regelgeving, maar waarvan de overschrijdingsfrequentie van het CO2-gehalte bijna 70% bedraagt. Hoewel het ontwerpdebiet van IDA 3 moet kunnen gerealiseerd worden, wordt de binnenluchtkwaliteit IDA 3 niet altijd behaald. Ook de luchtdichtheid is belangrijk, nochtans wordt daarover niets geëist in de regelgeving. Om het energieverbruik van scholen binnen de perken te houden, legt de regelgeving de E100-eis op. Men kan het E-peil berekenen met behulp van de EPB-software. In dit programma zijn enkele aanpassingen nodig om het E-peil van scholen correcter te berekenen. Een meer realistische minimumbezetting, bezettingsduur en verlichtingsvermogen zijn noodzakelijke verbeteringen. Een goed initiatief van de Vlaamse Overheid is de subsidiëring voor de overgang van E100 naar E70. Om een nog lager E-peil te bereiken zijn dure maatregelen nodig. Een gebouw dat voldoet aan E45 is energetisch zeer interessant, maar brengt een grote investeringskost met zich mee. Deze hoge kost zorgt voor een grote drempel om veel energiebesparende maatregelen toe te passen. Uit de TRNSYS-simulaties is gebleken dat natuurlijke ventilatie niet de gewenste luchtkwaliteit behaalt. Enkel met een ventilatiesysteem C of D worden goede resultaten behaald. De regeling van het systeem vormt ook een belangrijk onderdeel. Een CO2-regeling of aanwezigheidsdetectie is voor scholen interessanter dan een klokregeling. We kunnen algemeen besluiten dat een mechanisch ventilatiesysteem nodig is voor een goede luchtkwaliteit. Met een ventilatiesysteem D met WTW hebben we aangetoond dat ventilatie niet steeds gepaard gaat met een groot energieverlies. Een goed geïsoleerd en luchtdicht gebouw, gecombineerd met een goed geregeld ventilatiesysteem kan resulteren in een school met een laag energieverbruik en een goede luchtkwaliteit. Een passiefschool is hier natuurlijk een goed voorbeeld van. Maar een gewone, goed geïsoleerde en luchtdichte school voorzien van een ventilatiesysteem D met WTW kan ook zeer goede resultaten behalen op gebied van luchtkwaliteit en energieprestatie.

169

Referenties

170

Publicaties [1] J. Baeke, Eerste school volgens ‘Passief Huis’ concept: De Zande, Campus Beernem, Buro II [2] J. De Brandt, Tussen E70 en Passief, 2007 [3] H. Breesch, Natural night ventilation in office buildings: Performance evaluation based on simulation, uncertainty and sensitivity analysis, doctoraatsthesis, 2006 [4] Daidalos Peutz bouwfysisch ingenieursbureau, Bestek E 08-094: Voorstel tot wijziging van de energieprestatie berekeningsmethode van gebouwen met betrekking tot koeling, 2009 [5] W.F. de Gids, C.J. van Oel, J.C. Phaff, A. Kalkman, Het effect van ventilatie op de cognitieve prestaties van leerlingen op een basisschool, TNO Bouw en ondergrond, 2006 [6] M. De Paepe, A. Janssens, Thermo-hydraulic design of earth-air heat exchangers, 2002 [7] P. D’Herdt, L. Vandaele, P. Van den Bossche, P. wouters, ENERGIEPRESTATIES in SCHOOLGEBOUWEN: Criteria voor de beoordeling van de energieprestatie van bouwkundige en installatietechnische investeringen in nieuwe en bestaande schoolgebouwen, Minimale energieprestatie-eisen, WTCB, 2007 [8] F. Duijm, Bedompte warme schoollokalen zijn slecht voor het leerproces; kort overzicht van onderzoek, 2006 [9] J. Ferdyn-Grygierek, Impact of ventilation systems on indoor air quality and annual energy consumption in school buildings [10] L.M.J. Geelen et al, Comparing the effectiveness of interventions to improve ventilation behavior in primary schools, 18 Indoor Air, 2008, p. 416 - 424 [11] GGD Nederland, werkgroep binnenmilieu, Toetswaarden voor ventilatie in scholen en kindercentra, 2006 [12] H. Hens, S. Muyldermans, W. Saerens, Energy consumption, thermal comfort and indoor air quality in schools [13] Dr. A. Meijer, Dr. ir. E. Hasselaar, Ing. C.A.M. Snepvangers, Literatuurstudie scholen en kindercentra: Binnenmilieu, gezondheid en leerprestaties, TUDelft, 2007 [14] OCL vzw, Vlaamse gezondheidsinspectie, Binnenmilieu en gezondheid op school, Literatuurstudie en ervaringsbevraging, 2005

171

[15] Saint-Gobain Gyproc Belgium nv, Scheidingswanden [16] Thermal Comfort, Innova AirTech Instruments A/S, Denmark, 2002 [17] UIA, Ergonomisch onderzoek naar fysische omgevingsfactoren van theorielokalen in het secundair onderwijs, 1998 [18] VEA, Energiebesparende maatregelen, 2008 [19] VEA, Energieprestatiecertificaat voor publieke gebouwen, 2007 [20] VEA, Ventilatiedocument: Niet-residentieel, 2008 [21] H. Versteeg, Kwaliteit binnenmilieu in basisscholen, Bouwfysica, 2, 2008, p. 8 - 15 [22] Vlaamse Gemeenschap, Modules energieprestatieregelgeving, 2006 [23] Vlaamse Overheid en Cenergie, Rationeel energieverbruik – REG-brochures: Energiezorg in scholen, isolatie en ventilatie in scholen, passiefscholen, verlichting in scholen, verwarming in scholen, 2008 [24] P. Wargocki, Improving indoor air quality improves the performance of office work and schoolwork [25] H. Wind, TNO ventileert scholen via plafond, Bouwwereld # 07 [26] WTCB Afdeling Bouwfysica en Binnenklimaat, Ventilatie van kantoorgebouwen: Naar een betere formulering van de eisen …, 2005 [27] WTCB en De Nayer Insituut, Ventilatiegids: Stappenplan voor een comfortabel en energiezuinig ventileren, 2007

Cursussen ‘Bouwakoestiek en lichttechniek: Inleiding tot lichttechniek’, prof. dr. ir.-arch. Arnold Janssens “Bouwfysische aspecten van gebouwen”, prof. dr. ir.-arch. Arnold Janssens “Technische uitrusting in gebouwen 1: Deel 1”, ir. N. Vyncke

172

Normen Algemeen Reglement voor de Arbeidsbescherming (ARAB) Bijlage I van het EPB-besluit: Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van woongebouwen Bijlage II van het EPB-besluit: Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van kantoor- en schoolgebouwen Bijlage III van het EPB-besluit: Maximaal toelaatbare U-waarden of minimaal te realiseren R-waarden Bijlage VI van het EPB-besluit: Ventilatievoorzieningen in niet-residentiële gebouwen Decreet betreffende energieprestaties in scholen, 07/12/2007 NBN EN 13779: Ventilatie voor niet-residentiële gebouwen – Prestatie-eisen voor ventilatie- en luchtbehandelingsystemen NBN EN 13829: Thermische eigenschappen van gebouwen – Bepaling van de luchtdoorlatendheid van gebouwen - Overdrukmethode prEN 15251: Criteria for the indoor environment including thermal, indoor air quality, light and noise Transmissie referentie document: Regels m.b.t. de berekening van de transmissieverliezen in het kader van de energieprestatieregelgeving, versie 2 oktober 2006

Websites http://www.agion.be http://www.aivc.org http://www.energiesparen.be http://www.groenopschool.be http://www.gyproc.be http://www.lekkerfris.be http://www.ond.vlaanderen.be http://www.passiefhuisplatform.be http://www.scholenbouwen.be

173

Bijlagen: Energieprestatie en ventilatie in schoolgebouwen Dries Stael, Linde Van den Bossche



Bijlagen: Energieprestatie en ventilatie in schoolgebouwen Dries Stael, Linde Van den Bossche



Inhoudstafel BIJLAGE A: CASE STUDIES

1

1.

Inleiding

2

2.

Sint-Vincentiusinstituut, Dendermonde

3

3.

Don Boscocollege, Kortrijk

11

4.

Edugo, Lochristi

18

5.

GBJ De Zande, Beernem

26

6.

De Regenboog, Grimbergen

32

7.

Sint-Rembertcollege, Torhout

38

8.

BuSO De Kouter, Kortrijk

47

9.

VTI, Kortrijk

54

10.

KTA, Dendermonde

61

11.

’t Klein Atheneum, Tienen

68

12.

Sint-Paulusinstituut, Herzele

74

13.

Universiteit Gent, faculteit Ingenieurswetenschappen

80

BIJLAGE B: EPB-MODEL

87

1.

Basismodel

88

2.

Basismodel zonder gangverwarming

95

3.

Extra gegevens bibliotheek

98

BIJLAGE C: SIMULATIEMODELLEN

102

1.

Inleiding

103

2.

Kleine geometrie

104

3.

Grote geometrie

106

4.

Variabele bezetting

115

Bijlage A: Case Studies

1

1. Inleiding 12 Vlaamse scholen waren tijdens het voorbije academiejaar bereid hun klassen ter beschikking te stellen van ons onderzoek. We zullen hieronder de resultaten van elke school apart bespreken in de volgorde waarin de metingen hebben plaatsgevonden. Hierbij geven we een overzicht van de temperatuur, het CO2-gehalte, de luchtvochtigheid en de luchtdichtheid en zullen we enkele belangrijke conclusies trekken. Achtereenvolgens worden volgende scholen besproken: Sint-Vincentiusinstituut, Dendermonde (Secundaire school van Linde Van den Bossche)

p. 3

Don Boscocollege, Kortrijk (Secundaire school van onze begeleider Jelle Laverge)

p. 11

Edugo, Campus Lochristi (Met dank aan Els Van den Bossche)

p. 18

De Zande, Beernem (passiefschool)

p. 26

De Regenboog, Grimbergen

p. 32

Sint-Rembert, Torhout (Secundaire school van Dries Stael)

p. 38

BuSO De Kouter, Kortrijk

p. 47

VTI, Kortrijk

p. 54

KTA, Dendermonde

p. 61

’t Klein Atheneum, Tienen

p. 68

Sint-Paulusinstituut, Herzele

p. 74

Universiteit Gent, faculteit Ingenieurswetenschappen

p. 80

2

2. Sint-Vincentiusinstituut, Dendermonde 2.1 Algemene gegevens Directrice: Contactpersoon: Adres: Functie: Bouwjaar:

Claire Van Overstraeten Jo Van Hoecke (preventieadviseur) Kerkstraat 97 9200 Dendermonde Algemeen secundaire onderwijs niet gekend

Ventilatiesysteem:

Geen

2.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 9 oktober 2008 – 15 oktober 2008 De metingen zijn uitgevoerd in de lokalen 1 moderne D en 3 wetenschappen. Beide gebouwdelen dateren uit een ander bouwjaar. 1 Moderne D bevindt zich op het gelijkvloers tussen een traphal en een klaslokaal, de andere zijden grenzen aan de buitenomgeving. Dit lokaal wordt getoond op figuur 1. Het apparaatje wordt op een hoogte van 1 m geplaatst in een kast aan de zijde die grenst aan de traphal. In dit lokaal bevinden zich 25 leerlingen, met een oppervlakte van 2,76 m² per leerling.

1 Mod D

Figuur 1: Situering lokaal 1 Moderne D

3

Het lokaal van 3 Wetenschappen bevindt zich op de 4de verdieping. Langs de ene zijde grenst het aan een klaslokaal en aan de overstaande zijde aan het grotere aardrijkskundelokaal. Eén zijde grenst aan de buitenomgeving en één aan de gang. figuur 2 toont de ligging van dit lokaal. Het apparaatje wordt geplaatst op een tafeltje met een hoogte van ongeveer 1 meter tegen de zijde die grenst aan het klaslokaal. In dit lokaal bevinden zich 16 leerlingen zodat er een oppervlakte van 2,76 m² per leerling is.

3 Wet

Figuur 2: Situering lokaal 3 Wetenschappen

2.3 Resultaten van het onderzoek 2.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in 1 moderne D een gemiddelde temperatuur van 20,2 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 10,6 °C en 22,1 °C. De registratie van de lage waarde van 10,6 °C gebeurde waarschijnlijk tijdens een opening van de ramen op vrijdag 10 oktober. In 3 Wetenschappen werd een gemiddelde temperatuur van 20,8 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 18,7 °C en 22,5 °C. Beide gemiddelde waarden liggen dicht bij de ideale comforttemperatuur van 21 °C. Op figuur 3 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Voor beide lokalen kan besloten worden dat de temperatuur binnen aanvaardbare grenzen ligt. Dit zien we ook op figuur 4. Hierop wordt het verloop van de temperatuur over één fictieve dag getoond. Deze grafiek is het gemiddelde van het temperatuursverloop gedurende een volledige lesweek. Hierin werden de resultaten van woensdagmiddag en het weekend niet opgenomen. Op de grafiek zijn ook de grenswaarden van categorie C aangeduid.

4

Sint-Vincentiusinstituut: Temperatuur 100% 75% 47,55%

50%

35,66% 31,62%

33,42%

1 Moderne D 27,25%

25%

3 Wetenschappen

16,28%

7,71%

0,52%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 3: Verdeling van de temperatuur volgens de Europese norm

30 25 20 15 10 5 0

25°C 19°C 1 Moderne D

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

3 Wetenschappen 00:00 uur

Temperatuur [°C]

Sint-Vincentiusinstituut: Temperatuur

Tijd

Figuur 4: Weekgemiddelde temperatuur ’s Nachts ligt de temperatuur nog steeds binnen aanvaardbare grenzen. De temperatuursstijging tijdens de lesuren wordt vooral veroorzaakt door de interne warmtewinsten. Dit betekent dat zowel overdag als ’s nachts de verwarming voor een aangenaam comfort zorgt. ’s Nachts is dit echter niet nodig. Ook in het weekend werden temperaturen van 19 à 20 °C geregistreerd ondanks dat de temperatuur na 16 uur en in het weekend wordt verlaagd tot 15 °C. Dit kan verklaard worden door het feit dat de metingen hebben plaatsgevonden in een periode met een hoge buitentemperatuur, er werden namelijk buitentemperaturen tot 21 °C gemeten.

2.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in 1 moderne D een gemiddeld CO2-gehalte van 1805,4 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 640 ppm en 2485 ppm. In 3 Wetenschappen werd een gemiddeld CO2-gehalte van 1281,6 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 450 ppm en 2485 ppm. De maximale geregistreerde waarden zijn het maximum dat door het apparaat kan worden opgeslagen in de logger, de werkelijke waarde ligt hoger. Dit zorgt voor een onderschatting van de gemiddelde waarden. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de

5

laagste gemeten waarde gebruikt: 405 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. Bij 1 Moderne D is gedurende 38,30 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 61,70 % van de tijd is het CO2-gehalte hoger dan de bovengrens van 1000 ppm. Bij 3 Wetenschappen is gedurende 58,91 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 41,09 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar. Op figuur 5 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Ook hier zien we de slechte luchtkwaliteit tot uiting komen.

Sint-Vincentiusinstituut: CO2-gehalte 100% 75%

64,78% 51,94%

50%

1 Moderne D 22,74%

25%

8,79%

2,31%

3 Wetenschappen

16,54% 14,91%

17,99%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 5: Verdeling van het CO2-gehalte volgens de Europese norm Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 6. De resultaten van woensdagmiddag en het weekend zijn niet opgenomen in dit weekgemiddelde.

Sint-Vincentiusinstituut: CO2-gehalte ∆CO2 [ppm]

2000 1600 1200

1000 ppm

800

1 Moderne D

400

3 Wetenschappen 24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

00:00 uur

0

Tijd

Figuur 6: Weekgemiddeld CO2-gehalte We zien een duidelijk verschil tussen beide lokalen. In de klas 1 Moderne D zijn nieuwe ramen aanwezig. Hierdoor heeft het lokaal een betere luchtdichtheid en zal de CO2-concentratie minder snel afnemen. Ook het feit dat derdejaars meer lessen hebben in speciale lokalen (fysicalokaal, chemielokaal, …) zorgt er voor dat het lokaal van 3 Wetenschappen minder bezet is en er dus minder CO2 wordt geproduceerd. Tijdens de middagpauze is een daling van het CO2-gehalte waarneembaar. Dit wordt veroorzaakt door het openen van ramen en/of deuren. Dit zorgt voor een tijdelijke

6

verbetering van de luchtkwaliteit, maar is geen ideale oplossing om gedurende de totale lesdag een goede luchtkwaliteit te bekomen.

2.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in 1 moderne D een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 57,78 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 51,90 % en 65,50 %. In 3 Wetenschappen werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 56,77 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 51,40 % en 67,00 %. Op figuur 7 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm getoond. De relatieve luchtvochtigheid is goed, er ligt geen enkele waarde in categorie D. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In beide lokalen is gedurende 100 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde.

Sint-Vincentiusinstituut: Relatieve luchtvochtigheid 89,72% 86,56%

100% 75% 50%

1 Moderne D 3 Wetenschappen

13,44%

25% 1,54% 0,00%

0%

Categorie A

Categorie B

8,74%

0,00% 0,00%

Categorie C

Categorie D

Figuur 7: Verdeling van de relatieve luchtvochtigheid volgens de Europese norm Deze resultaten van de relatieve luchtvochtigheid in de lokalen zijn afhankelijk van de karakteristieken van de buitenlucht. Om de luchtvochtigheid onafhankelijk hiervan te beoordelen, berekenen we de binnenklimaatklassen van de lokalen. Figuur 8 en figuur 9 tonen de resultaten.

Sint-Vincentiusinstituut: Binnenklimaatklassen

pi - pe** [Pa]

300

Klasse 4

Klasse 3

200

Klasse 2

100 Klasse 1

0

1 Moderne D

-100

3 Wetenschappen

-200 0

5

10

15

20

25

Buitentemperatuur [°C]

Figuur 8: Binnenklimaatklassen

7

In beide lokalen zijn de waarden verdeeld over klasse 1, 2 en 3. Dit wijst op een ruimte met matige dampproductie, wat het verwachtte resultaat is aangezien geen ventilatie aanwezig is. Met een ventilatiesysteem zouden meer waarden in klasse 2 liggen. Er is een grote spreiding waarneembaar op de grafiek wat wijst op een sterk variërend binnenklimaat. Wanneer de lokalen tot klasse 1 behoren zal er maandgemiddeld geen inwendige condensatie optreden, maar aangezien ze gedurende een groot percentage van tijd in klasse 3 liggen kan er jaargemiddeld wel inwendige condensatie optreden in een noordgeoriënteerde wand.

Sint-Vincentiusinstituut: Binnenklimaatklassen 100% 75% 50% 25%

49,87% 41,60%

44,70%

1 Moderne D

31,36%

3 Wetenschappen

18,77% 13,70%

0,00% 0,00%

0% Klasse 1

Klasse 2

Klasse 3

Klasse 4

Figuur 9: Resultaten van de berekening van de binnenklimaatklassen

2.3.4 Luchtdichtheid Op 15 oktober is een blowerdoortest uitgevoerd in beide lokalen. Hierbij werd het lokaal in overdruk en onderdruk geplaatst om het lekdebiet bij verschillende drukken te berekenen. Aan de hand van deze waarden wordt een gemiddeld lekdebiet bij 50 Pa berekend door middel van lineaire interpolatie tussen de gemeten waarden. De gemeten lekdebieten van 1 Moderne D worden getoond in tabel 1. Deze van 3 Wetenschappen in tabel 2.

Druk [Pa] 20 30 40 50 60 70 80

1 Moderne D overdruk onderdruk Afmetingen 340 338 Breedte [m] 469 443 Lengte [m] 539 519 Hoogte [m] 606 596 Vloeroppervlak [m²] 656 658 Volume [m³] 700 714 752 769 Tabel 1: Blowerdoormeting en afmetingen van 1 Moderne D

7,0 9,0 3,6 63,0 226,8

8

Druk [Pa] 10 20 30 40 46 50 60

3 Wetenschappen overdruk onderdruk Afmetingen 130 148 Breedte [m] 201 222 Lengte [m] 257 296 Hoogte [m] 308 353 Vloeroppervlak [m²] 390 Volume [m³] 350 388 Tabel 2: Blowerdoormeting en afmetingen van 3 Wetenschappen

6,5 6,8 3,2 44,2 141,44

Bij deze meting werd dus telkens één lokaal gemeten, dit betekent dat er zowel lekken waren naar onverwarmde ruimten als naar verwarmde ruimten. Omdat het verliesoppervlak enkel de scheidingsdelen tussen verwarmde en onverwarmde ruimten omvat, is de berekening van de oppervlakteluchtdichtheid niet conform met de norm en wordt deze niet berekend. We zullen enkel het ventilatievoud en het infiltratievoud berekenen. In tabel 3 worden de resultaten voor beide lokalen berekend. 1 Moderne D 3 Wetenschappen Lekdebiet V50,overdruk [m³/h] 580,2 348,93 Lekdebiet V50,onderdruk [m³/h] 576,7 416,24 Ventilatievoud n50 [1/h] 2,55 2,70 Infiltratievoud ninf [1/h] 0,114 0,134 Berekend ventilatievoud n50 [1/h] 2,27 2,68 Tabel 3: Berekeningen van de luchtdichtheid Het gemeten ventilatievoud komt goed overeen met het berekende ventilatievoud. Een n50 van 2,27 en 2,68 zijn goede waarden voor een oudere school. De goede luchtdichtheid verklaart ook de trage daling van het CO2-gehalte buiten de lesuren.

2.4 Conclusies De temperatuur in het Sint-Vincentiusinstituut is goed. Er wordt een comforttemperatuur van bijna 21 °C gehandhaafd zodat de leerlingen niet blootgesteld zijn aan een te warme of te koude omgeving. Zoals verwacht voor een oudere school zonder ventilatie is het CO2-gehalte te hoog. Vooral 1 Moderne D, waar nieuwe luchtdichtere ramen voorzien zijn, heeft te kampen met een slechte luchtkwaliteit. In 3 Wetenschappen is de lucht opmerkelijk beter. Ramen openen is een tijdelijke, maar geen ideale, oplossing om het CO2-gehalte te laten dalen. Tijdens pauzes worden best de ramen geopend zodat de leerlingen het nieuwe lesuur kunnen aanvangen in een frisse, gezonde klas. Uit de metingen blijkt ook dat het CO2-gehalte bij het begin van de dag, wanneer de lessen starten, nog niet gedaald is tot het niveau van de buitenconcentratie. Hierdoor stapelt nieuwe uitgeademde CO2 zich op bij de concentratie die nog aanwezig was. Dit kan opgelost worden door op het einde van de dag even de ramen open te zetten om een snelle daling van het CO2-gehalte te verkrijgen. Dit is echter

9

maar een kleine ingreep die op zich niet kan zorgen voor een optimale luchtkwaliteit. De enige manier om een goede luchtkwaliteit te verzekeren, als er geen ventilatiesysteem voorhanden is, is het permanent openen van ramen tijdens de lesuren. In de winter is het echter te koud om constant het raam open te laten. De relatieve luchtvochtigheid in het gebouw is zeer goed als werkomgeving, maar de berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat jaargemiddelde inwendige condensatie kan optreden. Ventilatie kan er ook voor zorgen dat de kans hiertoe vermindert. In vergelijking met andere scholen heeft het Sint-Vincentiusinstituut een goede luchtdichtheid. Dit is natuurlijk ook een oorzaak van het hoge CO2-gehalte, maar heeft als positief gevolg dat er minder ventilatieverliezen zijn. Het Sint-Vincentiusinstituut is bewust bezig met het energieverbruik. In 2007 hebben ze een energieaudit laten uitvoeren waaruit blijkt dat het Sint-Vincentiusinstituut het niet slecht doet op gebied van energieverbruik. Aangezien het een oude school betreft, zijn er uiteraard enkele verbeteringen mogelijk zoals het plaatsen van meer isolatie en nieuwe condenserende ketels met hogere rendementen.

10

3. Don Boscocollege, Kortrijk 3.1 Algemene gegevens Directeur: Contactpersoon: Adres: Functie: Bouwjaar:

Tuur Ottevaere Tuur Ottevaere Don Boscolaan 30 8300 Kortrijk Algemeen secundaire onderwijs ± 1880

Ventilatiesysteem:

Geen

3.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 3 november 2008 – 12 november 2008 De metingen zijn uitgevoerd in de lokalen B010 (biologielokaal) en B103. Het biologielokaal bevindt zich op de onderste verdieping en grenst langs twee overstaande zijden aan leslokalen en langs de twee andere zijden aan de buitenomgeving. Dit lokaal wordt getoond op figuur 10. Het apparaatje wordt op een hoogte van 1 m geplaatst op een tafel in een hoek vooraan in het lokaal. Het aantal leerlingen wisselt elk uur met een gemiddelde van 21 leerlingen. Dit geeft een oppervlakte van 2,51 m² per persoon.

Figuur 10: Situering lokaal B010

11

Het lokaal B103 bevindt zich op de 1ste verdieping. Het grenst langs 2 zijden aan een klaslokaal, langs één zijde aan de gang en langs één zijde aan de buitenomgeving. Figuur 11 toont de ligging van dit lokaal. Het apparaatje wordt geplaatst op een kast met een hoogte van ongeveer 2 meter achteraan in het lokaal. In dit lokaal bevinden zich 22 leerlingen zodat er per leerling een oppervlakte van 2,02 m² is voorzien.


3.3 Resultaten van het onderzoek 3.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in lokaal B010 een gemiddelde temperatuur van 18,1 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 15,2 °C en 21,7 °C. In lokaal B103 werd een gemiddelde temperatuur van 24,7 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 21,3 °C en 26,7 °C. Deze hoge waarden kunnen verklaard worden door de leidingen van de verwarming die achter de kast geplaatst waren. Wegens de moeilijkheid van het vinden van een goede plaats in de buurt van een stopcontact hebben we het meettoestel op deze kast moeten plaatsen. Op figuur 12 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm.

Don Boscocollege: Temperatuur 100% 75%

60,97%

50% 25% 0%

40,67%

41,04%

Lokaal B103

26,39% 3,35% 1,87% Categorie A

16,42%

Categorie B

Lokaal B010

9,29%

Categorie C

Categorie D


12

Voor beide lokalen kan besloten worden dat de temperatuur niet optimaal is. Hierbij moet echter rekening gehouden worden met de verkeerde plaatsing van het meettoestel in lokaal B103, we kunnen dus geen exacte conclusies trekken over het al dan niet aanvaardbaar zijn van de temperatuur voor de leerlingen. Op de volgende figuur wordt het verloop van de temperatuur over één fictieve dag getoond.

30 25 20 15 10 5 0

25°C 19°C Lokaal B010

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Lokaal B103 00:00 uur

Temperatuur [°C]

Don Boscocollege: Temperatuur

Tijd

Figuur 13: Weekgemiddelde temperatuur In lokaal B010 zien we een lagere temperatuur voor het begin van de lesuren. Ook in lokaal B103 wordt de temperatuur verlaagd buiten de lessen. Er wordt bewust rekening gehouden met het energieverbruik door ’s nachts en in het weekend de verwarmingstemperatuur te verlagen.

3.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in lokaal B010 een gemiddeld CO2-gehalte van 1261,6 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 495 ppm en 2485 ppm. In lokaal B103 werd een gemiddeld CO2-gehalte van 1451,1 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 503 ppm en 2485 ppm. De maximale geregistreerde waarden zijn het maximum dat door het apparaat kan opgeslagen worden in de logger, de werkelijke waarde ligt hoger. Dit zorgt voor een onderschatting van de gemiddelde waarden. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 415 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. In lokaal B010 is gedurende 67,28 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 32,72 % van de tijd is het CO2-gehalte hoger dan de bovengrens van 1000 ppm. In lokaal B103 is gedurende 47,76 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 52,24 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar. Op figuur 14 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Ook hier zien we de slechte luchtkwaliteit tot uiting komen.

13

Don Boscocollege: CO2-gehalte 100% 75%

63,06% 44,98%

50% 25%

Lokaal B010 Lokaal B103

25,28%

16,79% 16,73%

13,01% 6,34%

13,81%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 14: Verdeling van het CO2-gehalte volgens de Europese norm Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 15.

Don Boscocollege: CO2-gehalte ∆CO2 [ppm]

2000 1600

1000 ppm

1200

Lokaal B010

800

Lokaal B103

400 24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

00:00 uur

0

Tijd

Figuur 15: Weekgemiddeld CO2-gehalte Uit de metingen blijkt dat het CO2-gehalte lager is in lokaal B010 dan in lokaal B103. De oorzaak hiervan is het feit dat elk uur een andere klas in dit lokaal zit. Hierdoor staat tijdens de pauze de deur steeds open. Ook het feit dat de deur van lokaal B010 naar de buitenomgeving leidt en de deur van lokaal B103 naar de gang zorgt ook voor meer frisse lucht in lokaal B010. Hierdoor verkrijgen we in het weekgemiddeld verloop diepe dalen in de curve. Bij lokaal B103 zien we enkel een grote daling tijdens de middagpauze.

3.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in lokaal B010 een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 56,72 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 49,80 % en 66,20 %. In lokaal B103 werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 43,56 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 36,30 % en 43,56 %. Op figuur 16 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is goed, er ligt geen enkele waarde in categorie D. Volgens het ARAB moet

14

om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In lokaal B010 is gedurende 100 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in lokaal B103 is gedurende 89,55 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde. Op de momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag.

Don Boscocollege: Relatieve luchtvochtigheid 100%

89,96%

86,19%

75% 50%

Lokaal B010 Lokaal B103

25%

13,81%

0,37%

9,67%

0,00% 0,00%

0,00%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D


pi -pe** [Pa]

Don Boscocollege: Binnenklimaatklassen 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 -100,00

Klasse 4 Klasse 3 Lokaal B010

Klasse 2

Lokaal B103 Klasse 1 0

5

10

15

20


Figuur 17: Binnenklimaatklassen In lokaal B010 liggen de waarden vooral in klasse 1 en 2. Dit wijst op een zeer lage tot kleine dampproductie. In lokaal B103 liggen de waarden vooral in klasse 2 en 3. Dit wijst op een ruimte met kleine tot matige dampproductie, wat het verwachtte resultaat is aangezien geen ventilatie aanwezig is. Met een ventilatiesysteem zouden meer waarden in klasse 2 liggen zoals bij lokaal B010. Aangezien gedurende een groot percentage van tijd de waarden in klasse 3 liggen kan er jaargemiddelde inwendige condensatie optreden in een noordgeoriënteerde wand.

15

Don Boscocollege: Binnenklimaatklassen 100% 75% 50%

62,69% 44,61% 36,06% 28,36%

25%

Lokaal B010

6,72% 0,00%

2,24% 0% Klasse 1

Lokaal B103

19,33%

Klasse 2

Klasse 3

Klasse 4


3.3.4 Luchtdichtheid Op 12 november is een blowerdoortest uitgevoerd in beide lokalen. Hierbij werd het lokaal in overdruk en onderdruk geplaatst om het lekdebiet bij verschillende drukken te berekenen. Aan de hand van deze waarden wordt een gemiddeld lekdebiet bij 50 Pa berekend door middel van lineaire interpolatie tussen de gemeten waarden. De gemeten lekdebieten van lokaal B010 worden getoond in tabel 4. Deze van lokaal B103 in tabel 5. Bij de metingen in lokaal B103 merkten we een zeer groot lekdebiet op. Dit werd veroorzaakt door een luchtlek in het plafond naar een andere ruimte. De meting is dus niet correct.

Druk [Pa] 20 30 40 50 60 70 80

Lokaal B010 overdruk onderdruk Afmetingen 486 462 Breedte [m] 598 600 Lengte [m] 708 736 Hoogte [m] 827 849 Vloeroppervlak [m²] 888 971 Volume [m³] 922 1067 1013 1142 Tabel 4: Blowerdoormeting en afmetingen van lokaal B010

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60

Lokaal B103 overdruk onderdruk Afmetingen 511 Breedte [m] 1744 784 Lengte [m] 2424 920 Hoogte [m] 2935 1073 Vloeroppervlak [m²] 3347 1256 Volume [m³] 3824 1427 Tabel 5: Blowerdoormeting en afmetingen van lokaal B103

7,3 7,3 3,6 53,29 191,84

4,4 10,1 3,0 44,44 133,32

16

In tabel 6 worden de resultaten van de luchtdichtheidsmetingen getoond. Lokaal B010 Lekdebiet V50,overdruk [m³/h] 777,43 Lekdebiet V50,onderdruk [m³/h] 832,44 Ventilatievoud n50 [1/h] 4,20 Infiltratievoud ninf [1/h] 0,143 Berekend ventilatievoud n50 [1/h] 2,86 Tabel 6: Berekeningen van de luchtdichtheidstest

Lokaal B103 3363,1 1086,7 16,51 0,205 4,09

Het berekende ventilatievoud van lokaal B103 is veel kleiner dan het gemeten ventilatievoud. Deze laatste waarde zal dus niet nauwkeurig zijn. Het berekende ventilatievoud 2,86 is een lage waarde voor een klaslokaal dat langs twee zijden grenst aan de buitenomgeving.

3.4 Conclusies De temperatuur in het Don Boscocollege komt niet overeen met de comforttemperatuur in scholen. In lokaal B010 wordt dit waarschijnlijk veroorzaakt door het feit dat de deur naar de buitenomgeving leidt en niet naar een gang met een hogere temperatuur en dat er telkens andere klassen binnenkomen zodat de deur langer open staat tijdens de pauzes. In lokaal B103 is de slechte plaatsing van het meettoestel de oorzaak van de hoge temperaturen. Zoals verwacht voor een oudere school zonder ventilatie is het CO2-gehalte te hoog. In lokaal B010 is de luchtkwaliteit beter omdat hier rechtstreeks verse lucht wordt binnengebracht bij het openen van de deur tijdens de pauzes. In lokaal B103 komt enkel verse lucht binnen wanneer een raam wordt geopend. Dit zou een tijdelijke, maar geen ideale, oplossing zijn om het CO2-gehalte te laten dalen. Uit de metingen blijkt ook dat het CO2-gehalte bij het begin van de dag, wanneer de lessen starten, nog niet gedaald is tot het niveau van de buitenconcentratie. Hierdoor stapelt nieuwe uitgeademde CO2 zich op bij de concentratie die nog aanwezig was. Dit kan opgelost worden door op het einde van de dag even de ramen open te zetten om een snelle daling van het CO2-gehalte te verkrijgen. Dit is echter maar een kleine ingreep die op zich niet kan zorgen voor een optimale luchtkwaliteit. De relatieve luchtvochtigheid in het gebouw is zeer goed als werkomgeving. De berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat in lokaal B103 jaargemiddelde inwendige condensatie kan optreden. Ventilatie kan er ook voor zorgen dat de kans hiertoe vermindert. In lokaal B010 is de dampproductie kleiner en zal er geen maandgemiddelde inwendige condensatie optreden.

17

4. Edugo, Lochristi 4.1 Algemene gegevens Directrice: Contactpersoon:

Functie: Bouwjaar:

Linda Dirick Dimitri Van Hoecke (adjunct directeur) Els Van den Bossche (leerkracht) Drop-Oost 32 9080 Lochristi Eerste graad TSO-BSO Zachte sector onbekend (ouder dan 30 jaar)

Ventilatiesysteem:

Geen

Adres:

4.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 14 november 2008 – 20 november 2008 De metingen zijn uitgevoerd in het lokaal 0.11 en het T.O.-lokaal. Lokaal 0.11 bevindt zich op het gelijkvloers. Het lokaal grenst langs één zijde aan een ander verwarmd lokaal, langs één zijde aan de gang en langs twee zijden aan de buitenomgeving. Dit lokaal wordt getoond op figuur 19. Het apparaatje wordt op een hoogte van 1,5 m geplaatst naast de muur die grenst aan de gang. In dit lokaal bevinden zich gemiddeld 20 leerlingen, met een oppervlakte van 2,88 m² per leerling.

Figuur 19: Situering lokaal 0.11

18

Het T.O.-lokaal bevindt zich op de 3de verdieping onder een hellend dak. Het grenst langs één zijde aan een klaslokaal en langs drie zijden aan de buitenomgeving. Figuur 20 toont de ligging van dit lokaal. Het apparaatje wordt geplaatst op de lessenaar van de leerkracht. Deze heeft een hoogte van 1 meter. Het aantal leerlingen varieert in dit lokaal. Aangezien de helft van dit lokaal voorzien is voor werkbanken, is de oppervlakte van 5,54 m² per leerling voor een klas van 20 leerlingen sterk overschat.

Figuur 20: Situering T.O.-lokaal (lokaal 3.01)

4.3 Resultaten van het onderzoek 4.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in lokaal 0.11 een gemiddelde temperatuur van 22,9 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 14,5 °C en 25,2 °C. In het T.O.-lokaal werd een gemiddelde temperatuur van 21,1 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 19,0 °C en 22,1 °C. De temperatuur in het T.O.-lokaal leunt zeer goed aan bij de comforttemperatuur van 21 °C. De temperatuur varieert weinig wat zorgt voor een constante, aangename temperatuur. In lokaal 0.11 schommelt de temperatuur meer. De oorzaak hiervan is dat dit lokaal een buitenmuur heeft die gericht is naar het zuidoosten en één die gericht is naar het zuidwesten. Het lokaal heeft veel ramen en wordt de hele dag bestraald door de zon. Het T.O.-lokaal heeft enkel dakramen waardoor minder zonnewarmte binnenkomt.

19

Op figuur 21 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm.

Edugo: Temperatuur 100% 75% 55,73% 50%

50,32%

34,81%

29,30%

Lokaal 0.11 T.O.-lokaal

14,87% 14,33%

25%

0,64% 0,00%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 21: Verdeling van de temperatuur volgens de Europese norm Voor beide lokalen liggen de meeste geregistreerde waarden in de categorieën A en B. Op de volgende figuur wordt het verloop van de temperatuur over één fictieve dag getoond.

30 25 20 15 10 5 0

25°C 19°C Lokaal 0.11

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

T.O.-lokaal 00:00 uur

Temperatuur [°C]

Edugo: Temperatuur

Tijd

Figuur 22: Weekgemiddelde temperatuur In beide lokalen zien we een daling van de temperatuur buiten de lesuren. De verwarming wordt ’s nachts en in het weekend verlaagd tot 16 °C. Toch zijn de weekgemiddelden hoger dan deze waarden.

4.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in lokaal 0.11 een gemiddeld CO2-gehalte van 1483,3 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 464 ppm en 2485 ppm. In het T.O.-lokaal werd een gemiddeld CO2-gehalte van 1439,2 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 483 ppm en 2476 ppm. In het T.O.-lokaal werd het maximumbereik van het meettoestel niet bereikt. Aangezien dit lokaal een veel groter volume heeft, kan de CO2 zich meer verspreiden zodat de concentratie lager is.

20

Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 454 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. In lokaal 0.11 is gedurende 50,32 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 49,68 % van de tijd is het CO2-gehalte hoger dan de bovengrens van 1000 ppm. In het T.O.-lokaal is gedurende 67,72 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 32,28 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar. Op figuur 23 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Ook hier zien we de slechte luchtkwaliteit tot uiting komen.

Edugo: CO2-gehalte 100% 75%

66,56% 55,06%

50%

Lokaal 0.11

31,96% 25%

9,81% 9,24%

10,83% 3,16%

13,38%

Categorie A

Categorie B

Categorie C

T.O.-lokaal

0% Categorie D

Figuur 23: Verdeling van het CO2-gehalte volgens de Europese norm Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 24.

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

1000 ppm Lokaal 0.11

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

T.O.-lokaal 00:00 uur

∆CO2 [ppm]

Edugo: CO2-gehalte

Tijd

Figuur 24: Weekgemiddeld CO2-gehalte Uit de metingen blijkt dat het CO2-gehalte in beide lokalen hoog is. In lokaal 0.11 zien we een sterke variatie in het weekgemiddelde. Dit wijst erop dat het lokaal niet continu bezet is, maar wanneer het bezet is stijg de CO2-concentratie heel snel. De CO2-concentratie neemt na de lessen ook snel af. Dit komt wellicht doordat de buitendeur van de gang veel openstaat. De gang wordt dus goed verlucht. Het lokaal grenst als het ware langs drie zijden aan de buitenomgeving. In het T.O.-lokaal zien we een

21

stijging gedurende de volledige lesdag. Ondanks dat dit een groot lokaal is waarvan slechts de helft voorzien is voor theorieles, stijgt ook hier de CO2-concentratie vaak tot boven de grens van 1000 ppm. In dit lokaal daalt de CO2-concentratie aan het begin van de lesdag bijna tot de buitenconcentratie.

4.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in lokaal 0.11 een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 46,27 % vastgesteld. De relatieve luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 31,20 % en 60,20 %. In het T.O.-lokaal werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 49,08 % vastgesteld. De relatieve luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 42,3 % en 53 %. Op figuur 25 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is goed, er ligt geen enkele waarde in categorie D en bijna geen waarde in categorie C. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In lokaal 0.11 is gedurende 88,54 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in het T.O.-lokaal is gedurende 100 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde. Op de momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag. Deze resultaten van de relatieve luchtvochtigheid in de lokalen zijn afhankelijk van de karakteristieken van de buitenlucht. Om de luchtvochtigheid onafhankelijk hiervan te beoordelen, berekenen we de binnenklimaatklassen van de lokalen. Figuur 26 en figuur 27 tonen de resultaten.

Edugo: Relatieve luchtvochtigheid 100% 75% 50%

61,15% 46,20%

53,80% Lokaal 0.11

38,22%

T.O.-lokaal 25% 0% Categorie A

Categorie B

0,64% 0,00%

0,00% 0,00%

Categorie C

Categorie D

Figuur 25: Verdeling van de relatieve luchtvochtigheid volgens de Europese norm

22

pi -pe** [Pa]

Edugo: Binnenklimaatklassen 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 -100,00 -200,00 -300,00

Klasse 4

Klasse 3 Klasse 2

Lokaal 0.11 Klasse 1

0

2

T.O.-lokaal

4

6

8

10

12

14

16


Figuur 26: Binnenklimaatklassen In beide lokalen liggen de waarden verspreid over de klassen 1, 2 en 3. Dit wijst op een lage tot matige dampproductie. Aangezien in lokaal 0.11 gedurende een groot percentage van tijd de waarden in klasse 3 liggen kan er jaargemiddeld inwendige condensatie optreden in een noordgeoriënteerde wand. In het T.O.-lokaal is januarigemiddelde inwendige condensatie mogelijk.

Edugo: Binnenklimaatklassen 100% 75%

66,67%

58,92%

50% 25%

Lokaal 0.11 23,57% 14,97% 8,25%

2,55% 0,00%

0% Klasse 1

T.O.-lokaal

25,08%

Klasse 2

Klasse 3

Klasse 4


4.3.4 Luchtdichtheid Op 20 november is een blowerdoortest uitgevoerd in beide lokalen. Hierbij werd het lokaal in overdruk en onderdruk geplaatst om het lekdebiet bij verschillende drukken te berekenen. Aan de hand van deze waarden wordt een gemiddeld lekdebiet bij 50 Pa berekend door middel van lineaire interpolatie tussen de gemeten waarden. De gemeten lekdebieten van lokaal 0.11 worden getoond in tabel 7. Deze van het T.O.-lokaal in tabel 8.

23

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80

Lokaal 0.11 overdruk onderdruk Afmetingen 138 136 Breedte [m] 219 218 Lengte [m] 280 285 Hoogte [m] 336 341 Vloeroppervlak [m²] 384 394 Volume [m³] 447 444 479 490 529 534 Tabel 7: Blowerdoormeting en afmetingen van lokaal 0.11

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80

T.O.-lokaal overdruk onderdruk Afmetingen 1600 1495 Breedte [m] 2356 2225 Lengte [m] 2914 2802 Hoogte [m] 3454 3300 Vloeroppervlak [m²] 3905 3749 Volume [m³] 4213 4143 4565 4556 4872 4872 Tabel 8: Blowerdoormeting en afmetingen van het T.O.-lokaal

7,2 2,0 3,5 57,6 201,6

7,8 14,9 1,55 / 3,9 1 116,22 408,52

In tabel 9 worden de resultaten van de luchtdichtheidsmetingen getoond. Lokaal 0.11 Lekdebiet V50,overdruk [m³/h] 378,80 Lekdebiet V50,onderdruk [m³/h] 383,09 Ventilatievoud n50 [1/h] 1,89 Infiltratievoud ninf [1/h] Berekend ventilatievoud n50 [1/h] Tabel 9: Berekeningen van de luchtdichtheidstest

T.O.-lokaal 3716,2 3629,4 8,99 0,134 2,68

Lokaal 0.11 is zeer luchtdicht met een n50 van 1,89. Het infiltratievoud konden we niet berekenen aangezien de CO2-concentratie op het einde van de lesdag sterk daalt in een zeer korte tijdsspanne. Daarna blijft de concentratie constant. Er werd wel op één dag een trage daling van het CO2-gehalte waargenomen. Dit wijst op een goede luchtdichtheid, die veroorzaakt wordt door de nieuw geplaatste ramen. Er zullen dus weinig ventilatieverliezen optreden. In het T.O.-lokaal is een hoge n50-waarde gemeten. Het berekende ventilatievoud is veel kleiner. Volgens deze waarde infiltreert er dus weinig buitenlucht, wat ook het gevolg is van het plaatsen van nieuwe ramen.

1

De eerste waarde is de hoogte van de vloer tot waar het hellend dak begint. De tweede waarde is de hoogte van het hellend dak.

24

4.4 Conclusies De temperatuur in Edugo komt goed overeen met de comforttemperatuur in scholen. In lokaal 0.11 is hij soms te hoog ten gevolge van het groot aantal ramen die gelegen zijn aan de zonnekant. In dit lokaal zijn er ook grote schommelingen in de temperatuur tijdens de lesuren. Zoals verwacht voor een oudere school zonder ventilatie is het CO2-gehalte te hoog. Zelfs in de grote ruimte van het T.O.-lokaal blijft de concentratie hoog. Uit de metingen blijkt ook dat het CO2-gehalte in lokaal 0.11 bij het begin van de dag, wanneer de lessen starten, nog niet gedaald is tot het niveau van de buitenconcentratie. Hierdoor stapelt nieuwe uitgeademde CO2 zich op bij de concentratie die nog aanwezig was. Dit kan opgelost worden door ‘s morgens even de ramen open te zetten om een snelle daling van het CO2-gehalte te verkrijgen. Dit is echter maar een kleine ingreep die op zich niet kan zorgen voor een optimale luchtkwaliteit. In het T.O.-lokaal is het CO2-gehalte wel bijna tot de buitenconcentratie gedaald tegen het begin van de lessen. De relatieve luchtvochtigheid in het gebouw is zeer goed als werkomgeving. De berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat een kleine hoeveelheid inwendige condensatie kan optreden.

25

5. GBJ De Zande, Beernem 5.1 Algemene gegevens Contactpersoon: Adres: Functie: Bouwjaar: Ventilatiesysteem:

Eric De Corte Sint-Andreaslaan 5 8730 Beernem Specifiek georiënteerd onderwijs 2005 - 2006 (open oproep: 2002) Passiefschool met systeem D met een globale luchtgroep, grondbuizen, nachtventilatie, warmteterugwinning en sturing door voelers en weerstation

5.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 26 november 2008 – 3 december 2008 De metingen zijn uitgevoerd in theorielokaal 3 op het gelijkvloers en de theorieklas op de 1ste verdieping. Theorielokaal 3 grenst langs één zijde aan een ander klaslokaal en langs twee zijden aan een korte gang die via een luchtsluis verbonden is met de buitenomgeving. Dit lokaal wordt getoond op figuur 28. Het apparaatje wordt op een hoogte van 1,5 m geplaatst naast het raam. In dit lokaal bevinden zich gemiddeld 6 leerlingen, met een oppervlakte van 6,5 m² per leerling.

Figuur 28: Situering theorielokaal 3 De theorieklas boven grenst langs één zijde aan een gang die via een luchtsluis verbonden is met de buitenomgeving en langs drie zijden aan de buitenomgeving. Figuur 29 toont de ligging van dit lokaal. Het apparaatje wordt geplaatst op een hoogte van 1,5 m naast het raam. Ook in dit lokaal zijn 6 leerlingen aanwezig zodat er een oppervlakte van 13 m² per persoon is.

26

Figuur 29: Situering theorieklas boven

5.3 Resultaten van het onderzoek 5.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in theorielokaal 3 een gemiddelde temperatuur van 19,3 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 18,3 °C en 21,0 °C. In de theorieklas boven werd een gemiddelde temperatuur van 19,0 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 18,3 °C en 20,2 °C. De gemiddelde temperaturen liggen enkele graden onder de comforttemperatuur van 21 °C, maar nog steeds binnen aanvaardbare grenzen. De temperatuur varieert weinig wat zorgt voor een constante, aangename temperatuur. Op figuur 30 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm.

GBJ De Zande: Temperatuur 100% 79,70% 75%

63,28%

50%

36,42%

Theorielokaal 3 Theorieklas boven

25% 0%

0,00% 0,00%

6,57% 0,30%

Categorie A

Categorie B

13,73%

Categorie C

Categorie D


27

Voor beide lokalen liggen de meeste geregistreerde waarden in de categorieën C en D omdat ze iets lager zijn dan de comforttemperatuur. Op de volgende figuur wordt het verloop van de temperatuur over één fictieve dag getoond.

30 25 20 15 10 5 0

25°C 19°C Theorielokaal 3

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Theorieklas boven 00:00 uur

Temperatuur [°C]

GBJ De Zande: Temperatuur

Tijd

Figuur 31: Weekgemiddelde temperatuur In beide lokalen varieert de temperatuur weinig over de volledige dag.

5.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in theorielokaal 3 een gemiddeld CO2-gehalte van 523,1 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 444 ppm en 815 ppm. In de theorieklas boven werd een gemiddeld CO2-gehalte van 532,4 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 454 ppm en 669 ppm. In beide lokalen is het CO2-gehalte zeer laag. De ventilatie zorgt voor een uitstekende luchtkwaliteit. Het feit dat er gemiddeld slechts zes leerlingen aanwezig zijn in het lokaal zorgt er wel voor dat er geen grote CO2-productie is. Toch bewijst de ventilatie zeer efficiënt te zijn door de gemiddelde CO2-concentratie weinig te laten afwijken van de buitenconcentratie. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 425 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. In beide lokalen is gedurende 100 % van de tijd de CO2-concentratie lager dan 1000 ppm. Op figuur 32 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Ook op deze grafiek zien we zeer goede resultaten. Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 33. De luchtkwaliteit is zeer goed. Tijdens de lesuren stijgt het CO2-gehalte weinig boven de buitenconcentratie uit. Buiten de lesuren is de concentratie in de lokalen gelijk aan de buitenconcentratie. Het ventilatiesysteem werkt optimaal.

28

100%

GBJ De Zande: CO2-gehalte

100,00% 99,70%

75% Theorielokaal 3

50%

Theorieklas boven 25% 0% Categorie A

0,30% 0,00%

0,00% 0,00%

0,00% 0,00%

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 32: Verdeling CO2-gehalte volgens de Europese norm

1200 1000 800 600 400 200 0

1000 ppm Theorielokaal 3

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Theorieklas boven

00:00 uur

∆CO2 [ppm]

GBJ De Zande: CO2-gehalte

Tijd

Figuur 33: Weekgemiddeld CO2-gehalte

5.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in theorielokaal 3 een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 37,81 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 31,00 % en 45,40 %. In de theorieklas boven werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 39,16 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 32,20 % en 43,70 %. Op figuur 34 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is goed, alle waarden liggen in de categorieën A en B. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In theorielokaal 3 is slechts gedurende 32,54 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in de theorieklas boven is gedurende 43,88 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde. Op de momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag. Deze resultaten van de relatieve luchtvochtigheid in de lokalen zijn afhankelijk van de karakteristieken van de buitenlucht. Om de luchtvochtigheid onafhankelijk hiervan te beoordelen, berekenen we de binnenklimaatklassen van de lokalen. Figuur 35 en figuur 36 tonen de resultaten.

29

GBJ De Zande: Relatieve luchtvochtigheid 100% 67,46%

75%

56,12% 43,88%

50%

Theorielokaal 3

32,54%

Theorieklas boven

25% 0% Categorie A

Categorie B

0,00% 0,00%

0,00% 0,00%

Categorie C

Categorie D


GBJ De Zande: Binnenklimaatklassen 400,00

Klasse 3

pi -pe** [Pa]

300,00

Klasse 2

200,00

Theorielokaal 3

100,00

Klasse 1

0,00

Theorieklas boven

-100,00 -200,00 0

3

6

9

12

15



GBJ De Zande: Binnenklimaatklassen 100% 75%

78,81% 71,34%

50%

Theorielokaal 3 28,66% 21,19%

25% 0% Klasse 1

Klasse 2

Theorieklas boven 0,00% 0,00%

0,00% 0,00%

Klasse 3

Klasse 4

Figuur 36: Resultaten van de berekening van de binnenklimaatklassen In beide lokalen liggen de meeste waarden in klasse 1, maar gedeeltelijk ook in klasse 2. Dit is zeer goed want een school met een ventilatiesysteem bevindt zich meestal in klasse 2. Er zal in deze lokalen geen maanden jaargemiddelde inwendige condensatie optreden.

30

5.3.4 Luchtdichtheid We hebben in deze school geen geslaagde luchtdichtheidstest kunnen uitvoeren. We konden het ventilatiesysteem niet afsluiten en de deurpomp belemmerde een goede aansluiting van het frame tegen het deurkader. De firma Isoproc, gespecialiseerd in isolatie en luchtdichting, heeft op 30 januari 2006 een luchtdichtheidstest uitgevoerd in de passiefschool en bekwam als resultaat een ventilatievoud n50 = 0,56/h. Hiermee wordt de eis van 0,6/h voor passiefhuizen gehaald.

5.4 Conclusies De temperatuur in de passiefschool ligt iets lager dan de comforttemperatuur, maar de leerlingen worden niet blootgesteld aan zeer lage temperaturen. De temperatuur varieert weinig. Zowel het CO2-gehalte als de luchtdichtheid is zeer goed. Bij het CO2-gehalte moet wel rekening gehouden worden met de lage bezettingsgraad van de lokalen. Het is aangeraden om in de passiefscholen die in de nabije toekomst gebouwd worden metingen uit te voeren om de effectiviteit van het ventilatiesysteem te meten in klassen met een hoog leerlingenaantal. De relatieve luchtvochtigheid in het gebouw is zeer goed als leeromgeving, maar iets te laag voor een werkomgeving. De berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat geen inwendige condensatie zal optreden.

31

6. De Regenboog, Grimbergen 6.1 Algemene gegevens Directrice: Contactpersoon: Adres: Functie: Uitvoering:

Nadine Letellier Nadine Letellier Brusselsesteenweg 99 1850 Grimbergen Lager onderwijs 2003 – 2007

Ventilatiesysteem:

Systeem D met warmterecuperatie

6.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 4 december 2008 – 11 december 2008 De metingen zijn uitgevoerd in de lokalen 0.06 en 1.07. Lokaal 0.06 bevindt zich op het gelijkvloers. Het lokaal grenst langs twee zijden aan een ander verwarmd lokaal, langs één zijde aan de gang en langs één zijde aan de buitenomgeving. Dit lokaal wordt getoond op figuur 37. Het apparaatje wordt geplaatst op een hoogte van 1,2 m op een kast tegen een muur die grenst aan een naastliggend klaslokaal. Voor 20 leerlingen is in dit lokaal een vloeroppervlakte van 2,69 m² per leerling voorzien.

Lokaal 0.06


32

Lokaal 1.07 bevindt zich op de 1ste verdieping onder een licht hellend dak. Het grenst langs één zijde aan een klaslokaal, langs één zijde aan de gang en langs twee zijden aan de buitenomgeving. Figuur 38 toont de ligging van dit lokaal. Het apparaatje wordt geplaatst op een hoogte van 1,5 m op een kast tegen een muur die grenst aan een naastliggend klaslokaal. Voor 20 leerlingen is in dit lokaal een vloeroppervlakte van 2,63 m² per leerling voorzien.

Lokaal 1.07


6.3 Resultaten van het onderzoek 6.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in lokaal 0.06 een gemiddelde temperatuur van 21,0 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 19,0 °C en 22,9 °C. Ook in lokaal 1.07 werd een gemiddelde temperatuur van 21,0 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 18,3 °C en 23,2 °C. In beide lokalen is de gemiddelde temperatuur gelijk aan de comforttemperatuur in scholen. Op figuur 39 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Voor beide lokalen liggen de geregistreerde waarden verspreid over de categorieën A, B en C. Op figuur 40 wordt het verloop van de temperatuur over één fictieve dag getoond. In beide lokalen stijgt de temperatuur tijdens de lesuren. Dit wordt uiteraard veroorzaakt door de interne warmtewinsten van de leerlingen. ’s Nachts is de temperatuur ongeveer 19 °C. Ofwel komt dit door de goed geïsoleerde buitenmuren, ofwel wordt de temperatuur van het verwarmingssysteem niet genoeg verlaagd buiten de lesuren.

33

De Regenboog: Temperatuur 100% 75% 50,91% 43,60%

50%

Lokaal 0.06

39,69% 31,85%

Lokaal 1.07

16,71% 15,40%

25%

1,83% 0,00%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D


30 25 20 15 10 5 0

25°C 19°C Lokaal 0.06

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Lokaal 1.07 00:00 uur

Temperatuur [°C]

De Regenboog: Temperatuur

Tijd

Figuur 40: Weekgemiddelde temperatuur

6.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in lokaal 0.06 een gemiddeld CO2-gehalte van 1449,4 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 415 ppm en 2485 ppm. In lokaal 1.07 werd een gemiddeld CO2-gehalte van 1007,7 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 474 ppm en 2485 ppm. In beide lokalen werd de maximaal registreerbare waarde bereikt zodat de gemiddelden onderschat worden. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 337 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. In lokaal 0.06 is gedurende 53,26 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 46,74 % van de tijd is het CO2-gehalte hoger dan de bovengrens van 1000 ppm. In lokaal 1.07 is gedurende 89,81 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 10,19 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar. Op figuur 41 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Een groot percentage van de geregistreerde waarden bevinden zich in categorie D.

34

De Regenboog: CO2-gehalte 100% 69,45%

75% 50% 29,50%

24,54%

25%

35,77%

6,79%

10,18% 7,05%

Categorie A

Categorie B

Lokaal 0.06 Lokaal 1.07

16,71%

0% Categorie C

Categorie D

Figuur 41: Verdeling van het CO2-gehalte volgens de Europese norm Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 42. Uit de metingen blijkt dat het CO2-gehalte in lokaal 0.06 toch de helft van de tijd te hoog is ondanks de aanwezigheid van een ventilatiesysteem D. De CO2-waarden stijgen wel maar op twee dagen boven de maximaal registreerbare waarde van 2485 ppm. Er kunnen meerdere oorzaken aan de basis van deze hoge waarden liggen. Een eerste mogelijke verklaring is dat het ventilatiesysteem niet optimaal benut wordt. Een tweede verklaring kan gezocht worden in het feit dat het 1ste leerjaar deze klas bezet. Naast de kast waar het apparaatje stond was de speelhoek van de leerlingen. Dit betekent dat de CO2 gemeten wordt alvorens deze zich kan verspreiden in de volledige ruimte. Hierdoor kunnen hogere concentraties gemeten worden. In lokaal 1.07 blijft het weekgemiddelde onder de grens van 1000 ppm, maar afzonderlijk gemeten waarden overschrijden deze grens wel. In beide lokalen moet gezocht worden naar een betere benutting van de ventilatie.

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0

1000 ppm Lokaal 0.06

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Lokaal 1.07

00:00 uur

∆CO2 [ppm]

De Regenboog: CO2-gehalte

Tijd


6.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in lokaal 0.06 een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 41,08 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 33,40 % en 48,30 %. In lokaal 1.07 werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 36,57 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 28,90 % en 44,40 %.

35

Op figuur 43 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is goed, er ligt geen enkele waarde in categorie D en bijna geen waarde in categorie C. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In lokaal 0.06 is gedurende 54,57 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in lokaal 1.07 is slechts gedurende 36,57 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde. Op de momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag.

De Regenboog: Relatieve luchtvochtigheid 100% 77,81% 75% 54,57%

45,43%

50%


20,89%

25% 0%

Categorie A

Categorie B

1,31% 0,00%

0,00% 0,00%

Categorie C

Categorie D


De Regenboog: Binnenklimaatklassen 500,00

pi -pe** [Pa]

400,00 300,00

Klasse 3 Klasse 2

200,00

Lokaal 0.06

100,00

Lokaal 1.07

0,00 -100,00

Klasse 1

-200,00 -2

0

2

4

6

8

10

12

Temperatuur [°C]

Figuur 44: Binnenklimaatklassen In lokaal 0.06 liggen de waarden verspreid over de klassen 1, 2 en 3. Dit wijst op een lage tot matige dampproductie. In lokaal 1.07 liggen de waarden verspreid over de klassen 1 en 2. Dit wijst op een ruimte met kleine dampproductie. In lokaal 0.06 bestaat een grotere kans dat maandgemiddelde inwendige condensatie zal optreden. In lokaal 1.07 kan dit in januari gebeuren, maar in de andere maanden is condensatie niet te verwachten.

36

De Regenboog: Binnenklimaatklassen 100% 75%

62,40%

50% 25%

56,14% Lokaal 0.06

37,34%

Lokaal 1.07

28,20% 15,67% 0,26%

0% Klasse 1

Klasse 2

Klasse 3

0,00% 0,00% Klasse 4


6.3.4 Luchtdichtheid Wegens problemen met de elektriciteit hebben we in De Regenboog geen luchtdichtheidstest kunnen uitvoeren. Het infiltratievoud konden we niet nauwkeurig berekenen omdat er een snelle afname was van de CO2-waarden op het einde van de lesdag. Na de lessen blijft het ventilatiesysteem nog een tijdje werken waardoor de CO2-concentratie snel daalt. De CO2-curve is dus quasi vlak tijdens de nacht.

6.4 Conclusies De gemiddelde temperatuur in de Regenboog komt zeer goed overeen met de comforttemperatuur in scholen. De leerlingen worden niet blootgesteld aan te hoge of te lage temperaturen. De CO2-concentratie is zoals verwacht lager dan bij scholen zonder een ventilatiesysteem, maar toch worden nog hoge waarden geregistreerd. Uit de metingen blijkt ook dat het CO2-gehalte bij het begin van de dag, wanneer de lessen starten, nog niet gedaald is tot het niveau van de buitenconcentratie. Hierdoor stapelt nieuwe uitgeademde CO2 zich op bij de concentratie die nog aanwezig was. Om dit op te lossen kan men de ventilatie ’s avonds nog iets langer laten werken of ’s morgens aanzetten voor de leerlingen op de school toekomen. Met een betere regeling van het ventilatiesysteem kunnen wellicht betere resultaten van de luchtkwaliteit bekomen worden. De relatieve luchtvochtigheid in het gebouw is zeer goed als studieomgeving, maar te laag om een ideale werkomgeving te zijn. De berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat inwendige condensatie kan optreden op het gelijkvloers, maar minder op de eerste verdieping.

37

7. Sint-Rembertcollege, Torhout 7.1 Algemene gegevens Directeur: Contactpersonen: Adres: Functie: Bouwjaar:

Ventilatiesysteem:

Paul Vanthournout en Ann Stael Geert Candeel en Ann Stael Bruggestraat 23 8820 Torhout Algemeen secundair onderwijs Blok 3: 1982 Blok 9: 1960 en grondig gerenoveerd in 2002 Labocomplex: 2002 Blok 3: Geen Blok 9: Systeem A Labocomplex: Systeem D, klokgestuurd

7.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 4 februari 2009 – 11 februari 2009 Er zijn metingen uitgevoerd in vier lokalen. Deze lokalen bevinden zich in Blok 3 (lokaal Nederlands), Blok 9 (lokaal 901) en het labocomplex (scheikundelokaal Lewis en fysicalokaal Heisenberg). In alle lokalen varieert het aantal leerlingen elk uur. Gebaseerd op het lessenrooster in het lokaal in blok 3 zitten er gemiddeld 20 leerlingen in het lokaal. Het lokaal in blok 3 bevindt zich op de 2de verdieping. Het grenst langs één zijde aan een verwarmd lokaal, langs één zijde aan de gang en langs twee zijden aan de buitenomgeving. Het apparaatje wordt geplaatst in een kast vooraan in de klas op een hoogte van 0,5 m. In dit lokaal zitten maximaal 24 leerlingen met een vloeroppervlakte van 2,41 m² per leerling.

38

Figuur 46: Grondplan blok 3 Het lokaal in blok 9 bevindt zich op het gelijkvloers. Het grenst langs één zijde aan een verwarmd lokaal, langs twee zijden aan de gang en langs één zijde aan de buitenomgeving. Het apparaatje wordt geplaatst op de lessenaar vooraan in de klas. Deze heeft een hoogte van 1 m. Voor een maximum van 24 leerlingen is er een vloeroppervlakte van 2,73 per leerling.

Lokaal 901

Figuur 47: Situering lokaal 9.01 Het scheikundelokaal bevindt zich op het gelijkvloers. Het lokaal grenst langs twee zijden aan een ander verwarmd lokaal, langs één zijde aan de gang en langs één zijde aan de buitenomgeving. Het apparaatje wordt geplaatst op de lessenaar vooraan in de klas. Deze heeft een hoogte van 1 m. Voor een maximum van 24 leerlingen is er een vloeroppervlakte van 3,73 per leerling.

39

Het fysicalokaal bevindt zich op het gelijkvloers. Het lokaal grenst langs twee zijden aan een ander verwarmd lokaal, langs één zijde aan de gang en langs één zijden een de buitenomgeving. Het apparaatje wordt geplaatst op de lessenaar vooraan in de klas. Deze heeft een hoogte van 1 m. Voor een maximum van 24 leerlingen is er een vloeroppervlakte van 4,11 m² per leerling.

Lokaal Lewis Lokaal Heisenberg

Figuur 48: Situering lokalen Lewis en Heisenberg in het labocomplex

7.3 Resultaten van het onderzoek 7.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in blok 3 een gemiddelde temperatuur van 21,9 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 20,2 °C en 23,2 °C. In blok 9 werd een gemiddelde temperatuur van 20,2 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 10,2 °C en 23,6 °C. In het scheikundelokaal (lokaal Lewis) werd een gemiddelde temperatuur van 22,2 °C gemeten. De temperatuur varieerde tussen 17,9 °C en 24,0 °C. In het fysicalokaal (lokaal Heisenberg) werd een gemiddelde temperatuur van 21,9 °C gemeten. De temperatuur varieerde tussen 18,3 °C en 25,2 °C. De gemiddelde temperaturen van de lokalen wijken een beetje af van de comforttemperatuur van 21 °C maar kunnen algemeen bestempeld worden als goed. In blok 9 werden soms op de middag of op het einde van de dag lage temperaturen geregistreerd. Dit wijst op het openen van ramen om de binnenlucht te verversen.

40

Op figuur 49 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De beste resultaten werden bekomen in blok 3. De andere lokalen kennen een gelijkaardige verdeling van de temperatuur, met uitzondering van de hogere temperaturen van het fysicalokaal in categorie C. Enkel in dit onderzochte lokaal zijn alle raamoppervlakken gelegen aan de zuidkant.

Sint-Rembert: Temperatuur 100%

75%

75,12%

55,34% 50%

Blok 3 Blok 9

43,62% 42,49%

Labocomplex, scheikinde

26,41% 26,34% 23,23% 24,88%

25%

29,46% 19,29% 14,12%

10,68% 4,20% 0,00%

0% Categorie A

Categorie B

Labocomplex, fysica

4,82%

0,00%

Categorie C

Categorie D

Figuur 49: Verdeling van de temperatuur volgens de Europese norm Op figuur 50 met de weekgemiddelde temperatuur zien we de lagere temperaturen van blok 9 tijdens de middag en op het einde van de lesdag terugkomen. In blok 3 blijft de temperatuur ’s nachts boven 20 °C, hier zou beter een nachtverlaging toegepast worden. In blok 9 en het labocomplex wordt buiten de lesuren de elektriciteit uitgeschakeld waardoor we niet over metingen buiten de lesuren beschikken. We kunnen hier dus niet controleren of er voor de temperatuur wordt overgeschakeld op een nacht- en weekendregime. Volgens de verantwoordelijken wordt de temperatuur ’s nachts en in het weekend wel degelijk verlaagd.

30 25 20 15 10 5 0

25°C 19°C Blok 3 Blok 9 24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Labocomplex, Scheikunde 00:00 uur

Temperatuur [°C]

Sint-Rembert: Temperatuur

Labocomplex, Fysica

Tijd


41

7.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in blok 3 een gemiddeld CO2-gehalte van 1641,2 ppm vastgesteld. Het CO2gehalte varieerde tussen de waarden van 444 ppm en 2485 ppm. In blok 9 werd een gemiddeld CO2gehalte van 2110,4 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 503 ppm en 2485 ppm. In het scheikundelokaal werd een gemiddeld CO2-gehalte van 782,3 ppm gemeten. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 474 ppm en 1128 ppm. In het fysicalokaal werd een gemiddeld CO2-gehalte van 818,0 ppm gemeten. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 435 ppm en 1450 ppm. In blok 3 en blok 9 werden waarden gemeten die veel hoger liggen dan de maximaal registreerbare waarde van de logger. De gemiddelden zijn onderschattingen van de werkelijke situatie. In het labocomplex met ventilatiesysteem D worden duidelijk lagere CO2concentraties gemeten. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 435 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. In blok 3 is gedurende 37,06 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 62,94 % van de tijd is het CO2-gehalte hoger dan de bovengrens van 1000 ppm. In blok 9 is slechts gedurende 12,76 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 87,24 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar. In het scheikundelokaal is gedurende 100 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Het CO2-gehalte is op geen enkel moment te hoog. In het fysicalokaal is gedurende 99,72 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Slechts tijdens 0,28 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar. Op figuur 51 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. In blok 3 en blok 9 bevindt een groot percentage van de geregistreerde waarden zich in categorie D. In het labocomplex worden door het ventilatiesysteem D veel betere resultaten verkregen.

Sint-Rembert: CO2-gehalte 100%

92,28%

69,90%

75%

Blok 3

54,20% 50%

Blok 9

43,34%

41,22% 37,39%

Labocomplex, scheikunde Labocomplex, Fysicca

25%

17,66% 8,46% 1,19%

3,98% 1,78%

18,98%

4,58% 4,75%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

0,28% 0,00% Categorie D

Figuur 51: Verdeling van het CO2-gehalte volgens de Europese norm

42

Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 52.

Sint-Rembert: CO2-gehalte ∆CO2 [ppm]

2500 2000

1000 ppm

1500

Blok 3

1000

Blok 9

500

Labocomplex, Scheikunde

0 24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

00:00 uur

Labocomplex, Fysica

Tijd

Figuur 52: Weekgemiddeld CO2-gehalte Uit het weekgemiddeld verloop van het CO2-gehalte blijkt dat in blok 9 gedurende de volledige lestijd het CO2-gehalte te hoog is. In blok 3 daalt het CO2-gehalte tijdens de middagpauze even, maar stijgt opnieuw snel wanneer de lessen hervatten. In het labocomplex wordt ’s morgens gestart in een perfect verlucht lokaal want het concentratieverschil met buiten is herleid tot nul.

7.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in blok 3 een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 40,26 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 33,70 % en 49,00 %. In blok 9 werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 43,10 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 24,10 % en 51,30 %. In het scheikundelokaal werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 34,21 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 27,30 % en 51,80 %. In het fysicalokaal werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 34,32 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 27,60 % en 46,10 %. Op figuur 53 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is goed, er ligt geen enkele waarde in categorie D en weinig waarden in categorie C. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In blok 3 is gedurende 53,57 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in blok 9 is gedurende 78,34 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde. In het scheikunde lokaal is slechts gedurende 7,63 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde en in het fysicalokaal is gedurende 8,50 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde. Op de momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag, dit is vooral een probleem in het labocomplex. Een bevochtigingstoestel kan een oplossing bieden.

43

Sint-Rembert: Relatieve luchtvochtigheid 100%

75%

91,98% 90,37% 70,62%

Blok 3

53,73%

46,27%

50%

Blok 9 Labocomplex, Scheikunde Labocomplex, Fysica

25%

20,77% 8,50% 4,96%

0% Categorie A

Categorie B

8,61% 3,05% 0,00% 1,13%

0,00% 0,00% 0,00% 0,00%

Categorie C

Categorie D


pi -pe** [Pa]

Sint-Rembert: Binnenklimaatklassen 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 -100,00 -200,00 -300,00 -400,00

Klasse 4

Klasse 3

Blok 3

Klasse 2

Blok 9 Labocomplex, Scheikunde

Klasse 1

Labocomplex, Fysica 0

3

6

9

12

15


Figuur 54: Binnenklimaatklassen In de lokalen in blok 3 en blok 9 liggen de waarden verspreid over de klassen 1, 2 en 3. Dit wijst op een lage tot matige dampproductie. In beide lokalen kan maandgemiddelde inwendige condensatie optreden. In het labocomplex worden betere resultaten bekomen. De waarden liggen zowel in klasse 1 als 2, maar zeer zelden in klasse 3. Er kan enkel januarigemiddelde inwendige condensatie optreden.

44

Sint-Rembert: Binnenklimaatklassen 100%

75% 55,52% 46,18% 53,44% 44,48% 45,52%

50%

33,53% 25%

Blok 3

47,18%

Blok 9

35,82%

Labocomplex, Scheikunde

18,41% 16,91%

Labocomplex, Fysica 0,38% 0,00%

0% Klasse 1

Klasse 2

Klasse 3

2,37% 0,00% 0,25% 0,00% Klasse 4


7.3.4 Luchtdichtheid Op 4 februari is een blowerdoortest uitgevoerd in blok 3 en blok 9. In het labocomplex is geen luchtdichtheidstest uitgevoerd wegens de onmogelijkheid tot het afsluiten van het ventilatiesysteem. Een infiltratievoud kon ook niet berekend worden omdat we niet beschikken over meetresultaten buiten de lesuren. Bij de blowerdoortest werd het lokaal in overdruk en onderdruk geplaatst om het lekdebiet bij verschillende drukken te berekenen. Aan de hand van deze waarden wordt een gemiddeld lekdebiet bij 50 Pa berekend door middel van lineaire interpolatie tussen de gemeten waarden. De gemeten lekdebieten van het lokaal in blok 3 worden getoond in tabel 10. Deze van lokaal 901 van blok 9 in tabel 11.

Druk [Pa] 20 30 40 50 60 70 80

Blok 3 overdruk onderdruk Afmetingen 528 506 Breedte [m] 692 671 Lengte [m] 818 813 Hoogte [m] 953 944 Vloeroppervlak [m²] 1075 1076 Volume [m³] 1193 1125 1303 1242 Tabel 10: Blowerdoormeting en afmetingen van lokaal Nederlands in blok 3

5,4 10,7 3,0 57,78 173,34

Blok 9 Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80

overdruk onderdruk Afmetingen 924 968 Breedte [m] 1404 1440 Lengte [m] 1757 1844 Hoogte [m] 2069 2193 Vloeroppervlak [m²] 2355 2515 Volume [m³] 2616 2816 2882 3102 3120 3370 Tabel 11: Blowerdoormeting en afmetingen van lokaal 901 in blok 9

7,9 8,3 2,85 65,57 186,87

45

In tabel 12 worden de resultaten van de luchtdichtheidsmetingen getoond. Blok 3 Lekdebiet V50,overdruk [m³/h] 937,43 Lekdebiet V50,onderdruk [m³/h] 911,01 Ventilatievoud n50 [1/h] 5,33 Infiltratievoud ninf [1/h] 0,079 Berekend ventilatievoud n50 [1/h] 1,57 Tabel 12: Berekeningen van de luchtdichtheidstest

Blok 9 2293,41 2449,81 12,69 -

Het berekende ventilatievoud van blok 3 is laag. Dit konden we ook zien aan de trage daling van het CO2-gehalte buiten de lesuren. Op vrijdag om 17u30 was de CO2-concentratie gelijk aan 2476 ppm. Pas op zondag om 12u25 is de CO2-concentratie gedaald tot de buitenconcentratie. In blok 9 beschikken we niet over resultaten buiten de lesuren.

7.4 Conclusies De temperatuur is in alle lokalen goed, de leerlingen worden niet blootgesteld aan extreem lage of hoge waarden. In blok 3 kan de temperatuur ’s nachts nog meer verlaagd worden om energie te besparen. Zoals verwacht is het CO2-gehalte in blok 3 te hoog. De enige ventilatie die hier aanwezig is bestaat uit het openen van ramen. De metingen zijn uitgevoerd in de winter wanneer de ramen weinig geopend worden zodat zeer hoge waarden werden gemeten. Ook in blok 9 worden hoge CO2waarden gemeten tijdens de lessen omdat de toevoerroosters in de winter gesloten blijven. Na elke les daalt de CO2-concentratie meestal wel snel. Dit komt doordat dit lokaal zich dicht bij de grote, goed verluchte inkomhal bevindt. In het labocomplex is dankzij de ventilatie een zeer goede luchtkwaliteit gemeten. De balansventilatie zorgt ervoor dat tijdens de lesuren de CO2-concentratie binnen aanvaardbare grenzen blijft. In het scheikundelokaal zijn buiten CO2 ook andere chemische stoffen aanwezig. Het ventilatiesysteem zuivert de lucht ook van deze stoffen zodat een gezonde omgeving gecreëerd wordt. In deze lokalen wordt de dag begonnen in optimale frisheid want het concentratieverschil met buiten is gedaald tot nul. In blok 3 is aan het begin van de lesdag dit verschil nog niet gedaald tot nul zodat nieuwe CO2 opgestapeld wordt bij de concentratie die nog aanwezig is in het lokaal. De ramen openen voor of na de lessen kan dit probleem oplossen. De relatieve luchtvochtigheid is het best in de lokalen zonder ventilatie of met het ventilatiesysteem A dat in de winter niet gebruikt wordt. In het labocomplex is de luchtvochtigheid te laag om te fungeren als goede werkomgeving. Een bevochtigingstoestel zou hier geen overbodige luxe zijn. Wat het binnenklimaat betreft, scoort het labocomplex het beste, er zal zelden inwendige condensatie optreden.

46

8. BuSO De Kouter, Kortrijk 8.1 Algemene gegevens Directeur: Contactpersoon: Adres: Functie: Bouwjaar:

Ventilatiesysteem:

Luc Vanmarcke Kris Laperre (technisch adviseur coördinator) Beekstraat 101 8500 Kortrijk Buitengewoon secundair onderwijs A-gebouw: 1962 B-gebouw: 1965 C-gebouw: 1968 Geen

8.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 16 februari 2009 – 23 februari 2009 De metingen zijn uitgevoerd in de lokalen A203 en B103. Lokaal A203 bevindt zich op de 2de verdieping. Het lokaal grenst langs twee zijden aan een ander verwarmd lokaal en langs twee zijden aan de buitenomgeving. Dit lokaal wordt getoond op figuur 56. Het apparaatje wordt geplaatst op een tafel met hoogte van 1 m tegen een muur die grenst aan de buitenomgeving. In deze klas zitten 12 leerlingen zodat er een vloeroppervlakte van 2,75 m² per leerling is.

Figuur 56: Situering lokaal A203

47

Lokaal B103 bevindt zich op de 1ste verdieping. Het grenst langs twee zijden aan een klaslokaal en langs twee zijden aan de buitenomgeving. Figuur 57 toont de ligging van dit lokaal. Het apparaatje wordt geplaatst op een houten rek met een hoogte van 1,5 m tegen een muur die grenst aan de buitenomgeving. In deze klas zitten 11 leerlingen zodat er een vloeroppervlakte van 2,71 m² per leerling is.


8.3 Resultaten van het onderzoek 8.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in lokaal A203 een gemiddelde temperatuur van 18,1 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 16,8 °C en 19,0 °C. In lokaal B103 werd een gemiddelde temperatuur van 22,2 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 18,3 °C en 23,2 °C. In lokaal A203 ligt de temperatuur onder de comforttemperatuur van 21 °C, in lokaal B103 ligt deze gemiddeld erboven. Op figuur 58 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. We zien duidelijk een groot verschil tussen beide lokalen. In A203 liggen de geregistreerde waarden vooral in categorie D omdat ze te laag zijn. In lokaal B103 liggen ze vooral in categorie A. Ook op figuur 59 met de weekgemiddelde temperatuur zien we een duidelijk verschil tussen beiden. In beide lokalen wordt de temperatuur ’s nachts en in het weekend verlaagd tot 14 °C. Uit figuur 59 blijkt dat dit inderdaad wordt toegepast in lokaal A203, maar niet in lokaal B103, daar is de temperatuur ’s nachts en in het weekend enkele graden hoger dan 15 °C.

48

BuSO De Kouter: Temperatuur 100%

89,01%

85,83%

75% 50%

Lokaal A202 Lokaal B103

25% 0%

0,00%

10,72% 0,00%

14,17% 0,00%

0,27%

Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D


30 25 20 15 10 5 0

25°C 19°C

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Lokaal A202

00:00 uur

Temperatuur [°C]

BuSO De Kouter: Temperatuur

Lokaal B103

Tijd


8.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in lokaal A203 een gemiddeld CO2-gehalte van 1747,2 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 562 ppm en 2485 ppm. In lokaal B103 werd een gemiddeld CO2-gehalte van 1383,2 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 493 ppm en 2485 ppm. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 425 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. In lokaal A203 is slechts gedurende 34,49 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 65,51 % van de tijd is het CO2-gehalte hoger dan de bovengrens van 1000 ppm. In lokaal B103 is gedurende 53,35 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 46,65 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar. Op figuur 60 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Een groot percentage van deze waarden bevindt zich in categorie D. De slechte luchtkwaliteit komt duidelijk tot uiting.

49

BuSO De Kouter: CO2-gehalte 100% 77,54% 75% 58,98% 50% 25%

Lokaal A202

16,35% 6,95%

8,04% 1,87%

0% Categorie A

Lokaal B103

16,62% 13,64%

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 60: Verdeling van het CO2-gehalte volgens de Europese norm Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 61. Hieruit blijkt dat in lokaal A203 gedurende de volledige lestijd het CO2-gehalte te hoog is. In lokaal B103 daalt het CO2-gehalte tijdens de middagpauze, maar stijgt opnieuw snel wanneer de lessen hervatten. Het openen van de ramen over de middag is hier wellicht de oorzaak van. Dit zorgt voor een kleine verbetering, maar is duidelijk niet de beste ventilatiestrategie.

BuSO De Kouter: CO2-gehalte ∆CO2 [ppm]

2000 1500

1000 ppm

1000

Lokaal A202

500

Lokaal B103

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

00:00 uur

0

Tijd


8.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in lokaal A203 een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 49,65 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 38,50 % en 55,90 %. In lokaal B103 werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 39,12 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 27,00 % en 53,20 %. Op figuur 62 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is goed, er ligt geen enkele waarde in categorie D en bijna geen waarden in categorie C. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In lokaal A203 is gedurende 98,40 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in lokaal B103 gedurende 52,82 % van de tijd. Op de momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag.

50

BuSO De Kouter: Relatieve luchtvochtigheid 100% 75% 55,88% 52,28% 50%

44,12%

Lokaal A202

38,87%

Lokaal B103

25% 0% Categorie A

Categorie B

8,85% 0,00%

0,00% 0,00%

Categorie C

Categorie D


pi -pe** [Pa]

BuSO De Kouter: Binnenklimaatklassen 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 -100,00 -200,00

Klasse 4 Klasse 3 Klasse 2 Lokaal A202 Lokaal B103

Klasse 1

0

5

10

15

20



BuSO De Kouter: Binnenklimaatklassen 100% 75%

63,37%

50% 25%

41,02% 21,45% 8,29%

Lokaal B103 0,54% 0,00%

0% Categorie A

Lokaal A202

37,00% 28,34%

Categorie B

Categorie C

Categorie D


51

Zowel in lokaal A203 als B103 liggen de waarden verspreid over de klassen 1, 2 en 3. Dit wijst op een lage tot matige dampproductie. In beide lokalen kan maandgemiddelde inwendige condensatie optreden.

8.3.4 Luchtdichtheid Op 26 februari is een blowerdoortest uitgevoerd in beide lokalen. Hierbij werd het lokaal in overdruk en onderdruk geplaatst om het lekdebiet bij verschillende drukken te berekenen. Aan de hand van deze waarden wordt een gemiddeld lekdebiet bij 50 Pa berekend door middel van lineaire interpolatie tussen de gemeten waarden. We hebben voor de luchtdichtheidstest in gebouw A de lokalen A202 en A203 samen gemeten omdat deze vroeger één lokaal vormden dat nu opgesplitst is. Tijdens de meting werd de verbindingsdeur tussen beiden opengezet. De gemeten lekdebieten van de lokalen A202 en A203 worden getoond in tabel 13. Deze van lokaal B103 in tabel 14.

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80

Lokaal A202 – A203 overdruk onderdruk Afmetingen 479 458 Breedte [m] 782 780 Lengte [m] 1050 1016 Hoogte [m] 1315 1234 Vloeroppervlak [m²] 1523 1454 Volume [m³] 1723 1672 1900 1835 2113 2007 Tabel 13: Blowerdoormeting en afmetingen van lokaal A202 en A203

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80

Lokaal B103 overdruk onderdruk Afmetingen 201 209 Breedte [m] 301 304 Lengte [m] 382 400 Hoogte [m] 467 473 Vloeroppervlak [m²] 530 552 Volume [m³] 578 618 637 675 673 730 Tabel 14: Blowerdoormeting en afmetingen van lokaal B103

10,1 5,9 3,0 59,59 178,77

5,5 6,0 3,0 33,0 99,0

In tabel 15 worden de resultaten van de luchtdichtheidsmetingen getoond. Lokaal A202 – A203 Lekdebiet V50,overdruk [m³/h] 1475,26 Lekdebiet V50,onderdruk [m³/h] 1415,97 Ventilatievoud n50 [1/h] 8,09 Infiltratievoud ninf [1/h] 0,153 Berekend ventilatievoud n50 [1/h] 3,06 Tabel 15: Berekeningen van de luchtdichtheidstest

Lokaal B103 504,66 532,24 5,24 0,202 4,03

52

De lokalen A202 en A203 hebben een goede berekende luchtdichtheid voor een oud lokaal dat langs twee zijden grenst aan de buitenomgeving. Het lokaal B103 heeft groter ventilatievoud. Dit was ook te merken aan de snelle daling van de CO2-concentraties in het weekend. Zaterdagmorgen om 7u wordt de buitenconcentratie al bereikt.

8.4 Conclusies De temperatuur in beide lokalen verschilt sterk. In lokaal A203 zou het enkele graden warmer moeten zijn om een aangename leeromgeving te creëren. In lokaal B103 is de temperatuur goed, maar kan de verwarming ’s nachts nog verlaagd worden. Zoals verwacht voor een oudere school zonder ventilatie is het CO2-gehalte te hoog. Dit komt door de relatief goede luchtdichtheid. In lokaal B103 wordt ’s middags geventileerd via de ramen, maar wanneer de lessen beginnen schiet de CO2-concentratie onmiddellijk de hoogte in. Uit het weekgemiddeld verloop blijkt ook dat de CO2-concentratie ’s nachts niet daalt tot de buitenconcentratie zodat bij het begin van de lessen de nieuwe CO2 zich opstapelt met de concentratie die nog aanwezig was zodat sneller onaangename lucht gevormd wordt. Dit kan opgelost worden door na de lessen de ramen open te zetten tot de CO2-concentratie sterk gedaald is. De relatieve luchtvochtigheid in de lokalen is goed als leeromgeving, maar tijdens een groot deel van de lestijd te laag om een aangename werkomgeving te hebben. De berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat maandgemiddelde inwendige condensatie kan optreden in beide lokalen.

53

9. VTI, Kortrijk 9.1 Algemene gegevens Directeur: Contactpersoon: Adres: Functie: Bouwjaar:

Ventilatiesysteem:

Omer Desender (tot eind maart 2009) / Stefan Witdouck (vanaf begin april 2009) Martin Cuvelier (preventieadviseur) Oudenaardsesteenweg 168 8500 Kortrijk Technisch secundair onderwijs / avondles 2 Oud gebouw: 1935 Jong gebouw: 1950 maar volledig gerenoveerd in 1999. Oud gebouw: Geen Jong gebouw: Systeem A

9.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 2 maart 2009 – 9 maart 2009 De metingen zijn uitgevoerd in lokaal K201 in het oude gebouw en lokaal D113 in het gerenoveerde gebouw. Lokaal K201 bevindt zich op de 2de verdieping. Het grenst langs één zijde aan een ander verwarmd lokaal, langs twee zijden aan de gang en langs één zijde aan de buitenomgeving. Dit lokaal wordt getoond op figuur 65. Het apparaatje wordt geplaatst op boekenkast. In deze klas zitten 17 leerlingen zodat er een vloeroppervlakte van 2,8 m² per leerling is.

Figuur 65: Situering lokaal K201 Lokaal D113 bevindt zich op de 1ste verdieping. Het grenst langs één zijde aan een klaslokaal, langs twee zijden aan de gang en langs één zijde aan de buitenomgeving. Figuur 66 toont de ligging van dit lokaal. Het apparaatje wordt geplaatst op een hoogte van 1 m in een kast tegen de muur die grenst aan de gang. In deze klas varieert het aantal leerlingen met gemiddeld 14 leerlingen zodat er een 2

Bij de bespreking van de resultaten zullen ook de metingen die geregistreerd zijn op dinsdag- en donderdagavond en op zaterdag in rekening gebracht worden omdat er op deze momenten ook les is.

54

vloeroppervlakte van 4,93 m² per leerling is. Maximaal zitten er 23 leerlingen in dit lokaal zodat er dan een vloeroppervlakte van 3,00 m² per leerling is.

Figuur 66: Situering lokaal D113

9.3 Resultaten van het onderzoek 9.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in lokaal K201 een gemiddelde temperatuur van 17,8 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 7,8 °C en 21,3 °C. In lokaal D113 werd een gemiddelde temperatuur van 20,3 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 17,1 °C en 31,5 °C. In lokaal K201 ligt de temperatuur onder de comforttemperatuur van 21 °C. Er werden enkele lage waarden geregistreerd op 3 maart tussen 15.30 uur en 16.30 uur. De CO2-concentratie is zeer hoog op dit tijdstip dus veronderstellen we dat de temperatuursdaling niet te wijten is aan het openen van ramen. In lokaal D113 ligt de gemiddelde temperatuur ook onder de comforttemperatuur. In dit lokaal werden kortstondig enkele hoge waarden geregistreerd op 5 maart rond 10 uur. Indien we deze korte stijging buiten beschouwing laten dan is de maximaal geregistreerde temperatuur 23,6 °C. Op figuur 67 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De lage temperaturen in K201 komen duidelijk tot uiting in deze grafiek: de meeste waarden behoren tot categorie D. In lokaal D113 liggen varieert de temperatuur sterk.

VTI: Temperatuur 100% 75%

65,04%

50% 25% 0%

37,05% 20,14%

Lokaal K201 26,26% 22,62%

Lokaal D113 16,55%

12,08% 0,26% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 67: Verdeling van de temperatuur volgens de Europese norm Op figuur 68 met de weekgemiddelde temperatuur zien we een duidelijk verschil tussen beide lokalen. De temperatuur wordt ’s nachts en in het weekend verlaagd tot 12 °C. Uit figuur 68 blijkt dat

55

dit inderdaad wordt toegepast in lokaal K201, maar niet in lokaal D113, daar is de temperatuur ’s nachts en in het weekend enkele graden hoger dan 12 °C.

30 25 20 15 10 5 0

25°C 19°C

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Lokaal K201 00:00 uur

Temperatuur [°C]

VTI: Temperatuur

Lokaal D113

Tijd


9.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in lokaal K201 een gemiddeld CO2-gehalte van 1944,6 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 454 ppm en 2485 ppm. In lokaal D113 werd een gemiddeld CO2-gehalte van 1468,2 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 435 ppm en 2485 ppm. In beide lokalen is het CO2-gehalte vaak hoger dan de maximaal registreerbare waarde van 2485 ppm waardoor de gemiddelde waarde onderschat wordt. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 396 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. In lokaal K201 is slechts gedurende 22,37 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 77,63 % van de tijd is het CO2-gehalte hoger dan de bovengrens van 1000 ppm. In lokaal D113 is gedurende 51,44 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 48,56 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar. Op figuur 69 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Een groot percentage van de geregistreerde waarden bevindt zich in categorie D. Ondanks het aanwezig zijn van een ventilatiesysteem A in lokaal D113 worden hier slechte resultaten bekomen. Dit kan er op wijzen dat de toevoerroosters ofwel niet voldoende debiet kunnen leveren, ofwel niet voldoende geopend worden. Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 70. Hieruit blijkt dat in lokaal K201 gedurende de volledige lestijd het CO2-gehalte te hoog is. In lokaal D113 is het CO2-gehalte ’s morgens aanvaardbaar, maar ’s middags stijgt het tot hoge waarden. Ook ’s avonds vinden lesactiviteiten plaats zodat het CO2-gehalte opnieuw stijgt.

56

VTI: CO2-gehalte 100% 82,26% 75% 59,71% 50%

Lokaal K201 Lokaal D113

20,14%

16,19%

25%

10,54% 0% Categorie A

3,96% 1,03%

6,17%

Categorie B

Categorie C

Categorie D


VTI: CO2-gehalte ∆CO2 [ppm]

2000 1500

1000 ppm

1000

Lokaal K201

500

Lokaal D113 24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

00:00 uur

0

Tijd


9.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in lokaal K201 een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 48,71 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 31,50 % en 55,10 %. In lokaal D113 werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 42,47 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 24,80 % en 53,80 %. Op figuur 71 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is goed, er ligt geen enkele waarde in categorie D en bijna geen waarden in categorie C. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In lokaal K201 is gedurende 97,94 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in lokaal D113 is gedurende 69,42 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde. Op de momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag. Deze resultaten van de relatieve luchtvochtigheid in de lokalen zijn afhankelijk van de karakteristieken van de buitenlucht. Om de luchtvochtigheid onafhankelijk hiervan te beoordelen, berekenen we de binnenklimaatklassen van de lokalen. Figuur 72 en figuur 73 tonen de resultaten.

57

VTI: Relatieve luchtvochtigheid 100% 75%

60,93%

59,53% 39,21% 39,07%

50%

Lokaal K201 Lokaal D113

25% 0% Categorie A

Categorie B

1,26% 0,00%

0,00% 0,00%

Categorie C

Categorie D


pi -pe** [Pa]

VTI: Binnenklimaatklassen 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 -100,00 -200,00 -300,00 -400,00

Klasse 3

Klasse 4

Klasse 2 Lokaal K201

Klasse 1

Lokaal D113

0

3

6

9

12

15



VTI: Binnenklimaatklassen 100% 75% 55,40% 50% 33,93% 25%

12,85%

53,21%

8,09%

Lokaal D113 0,00% 0,00%

0% Categorie A

Lokaal K201

36,51%

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 73: Resultaten van de berekening van de binnenklimaatklassen Zowel in lokaal K201 als D113 liggen de waarden vooral verspreid over de klassen 2 en 3, met enkele waarden in klasse 1. Dit wijst op een lage tot matige dampproductie. In beide lokalen kan maandgemiddelde en jaargemiddelde inwendige condensatie optreden.

58

9.3.4 Luchtdichtheid Op 31 maart is een blowerdoortest uitgevoerd in beide lokalen. Hierbij werd het lokaal in overdruk en onderdruk geplaatst om het lekdebiet bij verschillende drukken te berekenen. Aan de hand van deze waarden wordt een gemiddeld lekdebiet bij 50 Pa berekend door middel van lineaire interpolatie tussen de gemeten waarden. De gemeten lekdebieten van lokaal K201 worden getoond in tabel 16. Deze van lokaal D113 in tabel 17.

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80

Lokaal K201 overdruk onderdruk Afmetingen 363 314 Breedte [m] 541 474 Lengte [m] 639 613 Hoogte [m] 728 728 Vloeroppervlak [m²] 850 841 Volume [m³] 929 940 989 1022 1085 1109 Tabel 16: Blowerdoormeting en afmetingen van lokaal K201

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80

Lokaal D113 overdruk onderdruk Afmetingen 1248 1217 Breedte [m] 1889 1800 Lengte [m] 2418 2250 Hoogte [m] 2912 2732 Vloeroppervlak [m²] 3427 3162 Volume [m³] 3895 3445 4606 4757 5310 4066 Tabel 17: Blowerdoormeting en afmetingen van lokaal D113

6,8 7,0 2,7 47,60 128,72

6,8 10,1 2,65 68,68 182,00

In tabel 18 worden de resultaten van de luchtdichtheidsmetingen getoond. Lokaal K201 Lekdebiet V50,overdruk [m³/h] 814,83 Lekdebiet V50,onderdruk [m³/h] 811,06 Ventilatievoud n50 [1/h] 6,33 Infiltratievoud ninf [1/h] 0,259 Berekend ventilatievoud n50 [1/h] 5,19 Tabel 18: Berekeningen van de luchtdichtheidstest

Lokaal D113 3492,69 3004,46 17,85 0,238 4,57

Beide lokalen hebben een hoog berekend ventilatievoud. De luchtdichtheid van lokaal K201 is laag. Dit werd ook duidelijk weergegeven in het CO2-verloop. De concentraties nemen snel af buiten de lesuren. In lokaal D113 nemen de CO2-waarden trager af. Dit toont aan dat de ventilatieroosters wellicht zelden geopend worden. Als de roosters constant geopend zijn dan zal het berekende ventilatievoud veel groter zijn.

59

9.4 Conclusies De temperatuur in beide lokalen verschilt sterk. In lokaal K201 zou het enkele graden warmer moeten zijn om een aangename leeromgeving te creëren. In lokaal D113 is de temperatuur goed, maar kan de verwarming ’s nachts nog meer verlaagd worden. Zoals verwacht voor een oudere school zonder ventilatie is het CO2-gehalte te hoog in lokaal K201. Zelfs ondanks de hoge ventilatievouden, stijgt het concentratieverschil met buiten vaak over de grens van 1000 ppm. In lokaal D113 is een ventilatiesysteem A aanwezig, maar worden ook hoge concentraties waargenomen. Het vaker openen van deze roosters is nodig om een betere binnenlucht te verkrijgen, maar zal wellicht nog niet voldoende zijn. Uit het weekgemiddeld verloop blijkt ook dat de CO2-concentratie ’s nachts niet daalt tot de buitenconcentratie zodat bij het begin van de lessen de nieuwe CO2 zich opstapelt met de concentratie die nog aanwezig was zodat sneller onaangename lucht gevormd wordt. Dit kan opgelost worden door na de lessen de ramen in lokaal K201 en de toevoerroosters in lokaal D113 langer open te zetten zodat de CO2-concentratie sterk daalt. De relatieve luchtvochtigheid in de lokalen is zeer goed als leeromgeving, maar in lokaal D113 is deze tijdens een groot deel van de lestijd te laag om een aangename werkomgeving te hebben. De berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat maanden jaargemiddelde inwendige condensatie kan optreden in beide lokalen. Het VTI is bewust bezig met het energieverbruik. In 2008 heeft Martin Cuvelier als interne energiedeskundige een EPC opgesteld. Het gemeten energieverbruik bedraagt 112,92 kWh/m². Dit is slechts ruim 50 % van het kengetal van een vergelijkbaar gebouw dat een verbruik heeft van 213 kWh/m². Het gebouw heeft een lage energiekost.

60

10. KTA, Dendermonde 10.1 Algemene gegevens Directeur: Contactpersoon: Adres: Functie: Bouwjaar:

Michel Mailliard Michel Mailliard Begijnhoflaan 1 9200 Dendermonde Technisch en beroeps secundair onderwijs / avondonderwijs 3 2004 – 2005

Ventilatiesysteem:

Geen

10.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 10 maart 2009 – 17 maart 2009 De metingen zijn uitgevoerd in de lokalen 1.01 en 2.03. Lokaal 1.01 bevindt zich op de 1ste verdieping. Het grenst langs één zijden aan een ander verwarmd lokaal, langs twee zijden aan de gang en langs één zijde aan de buitenomgeving. Dit lokaal wordt getoond op figuur 74. Het apparaatje wordt geplaatst op het bureau. In deze klas zitten maximaal 18 leerlingen zodat er een vloeroppervlakte van 2,52 m² per leerling is.

Lokaal 1.01


3

Bij de bespreking van de resultaten zullen ook de metingen die geregistreerd zijn op de avonden van maandag tot donderdag in rekening gebracht worden omdat er op deze momenten ook les is.

61

Lokaal 2.03 bevindt zich op de 2de verdieping. Het grenst langs twee zijden aan een klaslokaal en langs twee zijden aan de buitenomgeving. Figuur 75 toont de ligging van dit lokaal. Het apparaatje wordt geplaatst op de lessenaar vooraan in de klas. Deze heeft een hoogte van 1 m. In dit lokaal zitten maximaal 23 leerlingen zodat er een vloeroppervlakte van 2,66 m² per leerling is.

Lokaal 2.03


10.3 Resultaten van het onderzoek 10.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in lokaal 1.01 een gemiddelde temperatuur van 20,0 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 17,1 °C en 23,4 °C. In lokaal 2.03 werd een gemiddelde temperatuur van 19,8 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 16,8 °C en 22,5 °C. In beide lokalen ligt de gemiddelde temperatuur 1 graad onder de comforttemperatuur. Op figuur 76 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. In beide lokalen is eenzelfde verdeling over de vier categorieën merkbaar. Op figuur 77 met de weekgemiddelde temperatuur zien we ook weinig verschil tussen beide lokalen. De temperatuur wordt geregeld aan de hand van de buitentemperatuur. ’s Nachts zien we een trage daling van de temperatuur in de lokalen. Om meer energie te besparen zou de temperatuur ’s nachts nog meer kunnen verlaagd worden tot 12 à 15 °C.

62

KTA: Temperatuur 100% 75% 50%

38,81% 38,80%

33,33% 32,21%

15,02% 12,73%

16,26% 12,83%

25%


0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D


30 25 20 15 10 5 0

25°C 19°C

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Lokaal 1.01 00:00 uur

Temperatuur [°C]

KTA: Temperatuur

Lokaal 2.03

Tijd


10.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in lokaal 1.01 een gemiddeld CO2-gehalte van 1440,2 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 474 ppm en 2485 ppm. In lokaal 2.03 werd een gemiddeld CO2-gehalte van 1422,2 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 376 ppm en 2485 ppm. In beide lokalen is het CO2-gehalte vaak hoger dan de maximaal registreerbare waarde van 2485 ppm waardoor de gemiddelde waarde onderschat wordt. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 366 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. In lokaal 1.01 is gedurende 51,84 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 48,16 % van de tijd is het CO2-gehalte hoger dan de bovengrens van 1000 ppm. In lokaal 2.03 is gedurende 51,96 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 48,04 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar. Op figuur 78 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Een groot percentage van de geregistreerde waarden bevinden zich in categorie D. Dit wordt veroorzaakt door het gebrek aan ventilatie.

63

KTA: CO2-gehalte 100% 75%

61,81%

60,41%

50% 25%

Lokaal 1.01

10,80% 10,58%

12,42% 7,82%

Categorie A

Categorie B

Lokaal 2.03

20,97% 15,18%

0% Categorie C

Categorie D

Figuur 78: Verdeling van het CO2-gehalte volgens de Europese norm Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 79. Hierop is duidelijk te zien dat tijdens de lesuren overdag het CO2-gehalte te hoog is. Na de lessen worden deuren en/of ramen geopend zodat de concentratie daalt. Nadien is er opnieuw een stijging te zien door de avondlessen. Ten gevolge van de late aanwezigheid van mensen in de lokalen kan de concentratie ’s nachts niet dalen tot de buitenconcentratie zodat bij het begin van de lesdag nog steeds een hoog CO2-gehalte aanwezig is.

KTA: CO2-gehalte ∆CO2 [ppm]

2000 1500

1000 ppm

1000

Lokaal 1.01

500

Lokaal 2.03

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

00:00 uur

0

Tijd


10.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in lokaal 1.01 een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 50,06 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 38,70 % en 58,20 %. In lokaal 2.03 werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 47,73 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 34,80 % en 66,00 %. Op figuur 80 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is goed, er ligt geen enkele waarde in categorie D en bijna geen waarden in categorie C. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In lokaal 1.01 is gedurende 97,24 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in lokaal 2.03 is gedurende 97,65 % van de tijd voldaan aan deze

64

voorwaarde. Op de weinige momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag.

KTA: Relatieve luchtvochtigheid 100% 73,40%

75%

67,79%

50%

Lokaal 1.01 32,21%

Lokaal 2.03

24,57%

25% 0% Categorie A

Categorie B

2,03% 0,00%

0,00% 0,00%

Categorie C

Categorie D


KTA: Binnenklimaatklassen 600,00

Klasse 4

pi -pe** [Pa]

500,00

Klasse 3

400,00 300,00

Klasse 2

200,00

Lokaal 1.01

100,00

Klasse 1

0,00

Lokaal 2.03

-100,00 0

3

6

9

12

15


Figuur 81: Binnenklimaatklassen Zowel in lokaal 1.01 als 2.03 liggen de waarden vooral verspreid over de klassen 2 en 3, met enkele uitzonderingen in de klassen 1 en 4. Dit wijst op een lage tot matige dampproductie. In beide lokalen kan maandgemiddelde en jaargemiddelde inwendige condensatie optreden.

65

KTA: Binnenklimaatklassen 100% 75% 56,49% 50% 29,45% 25%

65,34%

7,36% 4,14%

Lokaal 2.03 1,07% 0,00%

0% Categorie A

Lokaal 1.01

36,15%

Categorie B

Categorie C

Categorie D


10.3.4 Luchtdichtheid Op 18 maart is een blowerdoortest uitgevoerd in beide lokalen. Hierbij werd het lokaal in overdruk en onderdruk geplaatst om het lekdebiet bij verschillende drukken te berekenen. Aan de hand van deze waarden wordt een gemiddeld lekdebiet bij 50 Pa berekend door middel van lineaire interpolatie tussen de gemeten waarden. De gemeten lekdebieten van lokaal 1.01 worden getoond in tabel 19. Deze van lokaal 2.03 in tabel 20.

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80


Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80


6,4 7,1 2,7 45,44 122,69

6,8 9,0 2,7 61,20 165,24

66

In tabel 21 worden de resultaten van de luchtdichtheidsmetingen getoond. Lokaal 1.01 Lekdebiet V50,overdruk [m³/h] 1319,38 Lekdebiet V50,onderdruk [m³/h] 1294,82 Ventilatievoud n50 [1/h] 10,65 Infiltratievoud ninf [1/h] 0,104 Berekend ventilatievoud n50 [1/h] 2,09 Tabel 21: Berekeningen van de luchtdichtheidstest

Lokaal 2.03 913,03 886,04 5,44 0,089 1,79

In lokaal 1.01 was een opening ter plaatse van de leidingen voor de verwarming waarlangs een groot luchtdebiet ontsnapte. Daardoor werd een groot ventilatievoud gemeten. Omdat deze opening naar de klas ernaast leidt, zullen geen warmteverliezen optreden langs deze opening. Beide lokalen hebben een laag berekend ventilatievoud. De snelle afname van de CO2-waarden tussen de middagen avondlessen zal te wijten zijn aan het openen van de ramen of het ventileren via de gang. Na de avondlessen daalt het CO2-gehalte trager wat duidt op een goede luchtdichthied.

10.4 Conclusies De temperatuur in het KTA te Dendermonde is het grootste deel van de tijd goed. ’s Nachts zou er kunnen voor gekozen worden en de temperatuur te verlagen om meer energie te besparen. Ondanks dat het een nieuwbouw betreft, is er geen ventilatie geplaatst wegens besparingen. Hierdoor is het CO2-gehalte tijdens de lesuren te hoog. Na de lessen daalt het sterk, maar omdat er ook ’s avonds lesactiviteiten plaatsvinden blijft de CO2 zich opstapelen en is deze niet voldoende gedaald tegen de volgende lesdag. In een school die ook gebruikt wordt voor avondles is het sterk aan te raden om zeker een goed ventilatiesysteem te gebruiken. De relatieve luchtvochtigheid is zeer goed in beide lokalen, niet enkel als leeromgeving maar ook als werkomgeving. De berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat maanden jaargemiddelde inwendige condensatie kan optreden in beide lokalen.

67

11. ’t Klein Atheneum, Tienen 11.1 Algemene gegevens Directrice: Contactpersoon: Adres: Functie: Bouwjaar:

Marie Jamart Marie Jamart Oude Vestenstraat 12 3300 Tienen Kleuter- en lager onderwijs 2004

Ventilatiesysteem:

Geen

11.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 19 maart 2009 – 26 maart 2009 De metingen zijn uitgevoerd in de klassen K2A en L1A. Klas K2A bevindt zich op het gelijkvloers. Het grenst langs twee zijden aan een ander verwarmd lokaal, langs één zijde aan de gang en langs één zijde aan de buitenomgeving. Het apparaatje wordt geplaatst op een tafeltje van 0,5 m hoog tegen een muur die grenst aan een verwarmd lokaal. In deze klas zitten 23 kleuters zodat er een vloeroppervlakte van 2,2 m² per kleuter is. Klas L1A bevindt zich op de 1ste verdieping. Het grenst langs één zijde aan een klaslokaal, langs twee zijden aan de gang en langs één zijde aan de buitenomgeving. Het apparaatje wordt geplaatst op een tafel van 1 m tegen een muur die grenst aan de gang. In deze klas zitten 20 leerlingen zodat er een vloeroppervlakte van 3,1 m² per leerling is. Van beide lokalen zijn geen grondplannen beschikbaar.

11.3 Resultaten van het onderzoek 11.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in klas K2A een gemiddelde temperatuur van 22,7 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 20,6 °C en 25,2 °C. In klas L1A werd een gemiddelde temperatuur van 20,1 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 19,0 °C en 21,3 °C. In klas K2A ligt de temperatuur bijna 2 graden boven de comforttemperatuur. In klas L1A ligt deze er 1 graad onder. In klas L1A varieert de temperatuur weinig zodat de leerlingen niet worden blootgesteld aan te hoge of te lage temperaturen.

68

Op figuur 83 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Het verschil in temperatuur is ook in deze grafiek merkbaar.

't Klein Atheneum: Temperatuur 100% 75% 56,30%

50,87%

43,90%

50%

Klas K2A

32,55%

Klas L1A

25% 5,23%

9,68%

1,47% 0,00%

Categorie C

Categorie D

0% Categorie A

Categorie B

Figuur 83: Verdeling van de temperatuur volgens de Europese norm Op figuur 84 met de weekgemiddelde temperatuur zien we een duidelijk verschil tussen beide lokalen. ’s Nachts wordt de temperatuur niet verlaagd. De kleine daling die we zien is het gevolg van het ontbreken van interne warmtewinsten ’s nachts. Om energie te besparen is het aangeraden om de temperatuur ’s nachts en in het weekend te verlagen tot ongeveer 12 à 15 °C.

30 25 20 15 10 5 0

19°C 25°C

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Klas K2A 00:00 uur

Temperatuur [°C]

't Klein Atheneum: Temperatuur

Klas L1A

Tijd


11.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in klas K2A een gemiddeld CO2-gehalte van 875,4 ppm vastgesteld. Het CO2gehalte varieerde tussen de waarden van 464 ppm en 2485 ppm. In klas L1A werd een gemiddeld CO2-gehalte van 995,9 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 415 ppm en 1724 ppm. In klas K2A worden hogere waarden bereikt dan in klas L1A, maar gemiddeld is de luchtkwaliteit beter. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 347 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 =

69

1000 ppm gehanteerd. In klas K2A is gedurende 89,74 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 10,26 % van de tijd is het CO2-gehalte te hoog. In klas L1A is gedurende 91,28 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 8,72 % van de tijd moet de luchtkwaliteit beter zijn. Het grootste deel van de tijd is de CO2-concentratie aanvaardbaar, er zijn slechts enkele momenten waarop uitzonderlijk hoge waarden worden bereikt. Op figuur 85 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Hierop zien we een groter aantal waarden van klas L1A in categorie D waardoor het gemiddelde hoger is dan in K2A ondanks het feit dat de maximale meetbare waarde van 2485 ppm niet bereikt wordt.

't Klein Atheneum: CO2-gehalte 100% 75% 50%

42,44%

Klas K2A

39,30%

25%

13,66%

20,82% 15,12%

28,78%

24,93%

Klas L1A

14,96%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 85: Verdeling van het CO2-gehalte volgens de Europese norm Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 86. De CO2-concentratie is over de volledige dag aanvaardbaar. Op sommige dagen worden kortstondig te hoge waarden gemeten, maar dit kan gedeeltelijk opgelost worden door het raam open te zetten zodat het CO2-gehalte daalt.

1200 1000 800 600 400 200 0

1000 ppm Klas K2A

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Klas L1A

00:00 uur

∆CO2 [ppm]

't Klein Atheneum: CO2-gehalte

Tijd


70

11.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in klas K2A een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 32,49 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 23,50 % en 48,70 %. In klas L1A werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 36,14 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 25,30 % en 42,00 %. Op figuur 87 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is goed, er ligt geen enkele waarde in categorie D. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In klas K2A is slechts gedurende 8,80 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in klas L1A is gedurende 18,02 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde. Op de momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag. 2

't Klein Atheneum: Relatieve luchtvochtigheid 100% 70,06%

75%

54,25% 50% 25%

Klas K2A

36,95%

Klas L1A

18,02% 11,92%

8,80%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

0,00% 0,00% Categorie D


pi -pe** [Pa]

't Klein Atheneum: Binnenklimaatklassen 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 -100,00 -200,00

Klasse 4

Klasse 3

Klasse 2 Klas K2A Klas L1A

Klasse 1 0

3

6

9

12

15



71

Zowel in klas K2A als L2A liggen de waarden vooral verspreid over de klassen 1, 2 en 3, met enkele uitzonderingen in de klasse 4. Dit wijst op een lage tot matige dampproductie. In beide lokalen kan maandgemiddelde en jaargemiddelde inwendige condensatie optreden. 't Klein Atheneum: Binnenklimaatklassen 100% 75%

45,35% 43,99%

50% 25%

Klas L1A

17,44% 12,61%

2,93% 0,00%

0% Categorie A

Klas K2A

40,47% 37,21%

Categorie B

Categorie C

Categorie D


11.3.4 Luchtdichtheid Op 30 maart is een blowerdoortest uitgevoerd in beide lokalen. Hierbij werd het lokaal in overdruk en onderdruk geplaatst om het lekdebiet bij verschillende drukken te berekenen. Aan de hand van deze waarden wordt een gemiddeld lekdebiet bij 50 Pa berekend door middel van lineaire interpolatie tussen de gemeten waarden. De gemeten lekdebieten van klas K2A worden getoond in tabel 22. Deze van klas L1A in tabel 23.

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80

Klas K2A overdruk onderdruk Afmetingen 396 403 Oppervlak 1 [m²] 545 576 Oppervlak 2 [m²] 689 726 Hoogte 1 [m] 807 841 Hoogte 2 [m] 907 970 Vloeroppervlak [m²] 999 1048 Volume [m³] 1076 1144 1168 1291 Tabel 22: Blowerdoormeting en afmetingen van klas K2A

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80

Klas L1A overdruk onderdruk Afmetingen 873 860 Breedte [m] 1309 1270 Lengte [m] 1610 1602 Hoogte [m] 1888 1893 Vloeroppervlak [m²] 2144 2136 Volume [m³] 2382 2389 2601 2575 2795 2795 Tabel 23: Blowerdoormeting en afmetingen van klas L1A

48,26 3,18 3,2 7,0 51,44 176,70

6,6 8,8 3,0 58,08 174,24

72

In tabel 24 worden de resultaten van de luchtdichtheidsmetingen getoond. Klas K2A Lekdebiet V50,overdruk [m³/h] 877,46 Lekdebiet V50,onderdruk [m³/h] 835,32 Ventilatievoud n50 [1/h] 5,13 Infiltratievoud ninf [1/h] Berekend ventilatievoud n50 [1/h] Tabel 24: Berekeningen van de luchtdichtheidstest

Klas L1A 2048,09 2074,97 11,93 -

Het infiltratievoud kon niet berekend worden door de snelle afname van de CO2-concentratie. De verklaring hiervoor is niet exact gekend. Ofwel is het gebouw heel luchtlek ofwel wordt het goed geventileerd via de ramen of de goed verluchte gang. Aangezien klas K2A in de nieuwbouw zit zal de luchtdichtheid wellicht goed zijn. De goede ventilatie zal het gevolg zijn van de constant geopende deuren tussen de lokalen en de gang. Klas L1A behoort tot het oudere gedeelte. De luchtdichtheid zal wellicht niet zo goed zijn. De verluchting zal hier het gevolg zijn van geopende ramen.

11.4 Conclusies De temperatuur ligt in beide lokalen binnen aanvaardbare grenzen. Deze varieert ook weinig zodat er een constante aangename temperatuur heerst. ’s Nachts kiest men er beter voor om de temperatuur te verlagen naar een nachtregime om energie te besparen. Ondanks dat geen ventilatie aanwezig is, zijn de CO2-concentraties toch aanvaardbaar. In de gang met de kleuterklassen staan alle deuren open. Dit zorgt uiteraard voor een continue ventilatie in het lokaal. Klas L1A wordt minder goed geventileerd waardoor een hoger gemiddelde concentratie verkregen wordt. In beide lokalen daalt de CO2-concentratie sterk na de lessen zodat tegen het begin van de volgende lessen deze bijna gelijk is aan de buitenconcentratie. De relatieve luchtvochtigheid in de lokalen is goed als leeromgeving, maar niet aangenaam als werkomgeving. De berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat maanden jaargemiddelde inwendige condensatie kan optreden in beide lokalen.

73

12. Sint-Paulusinstituut, Herzele 12.1 Algemene gegevens Directrice: Contactpersoon: Adres: Functie: Bouwjaar:

Ventilatiesysteem:

Lidwine De Sadeleer Annelies Louage Burgemeester Matthijsstraat 5 9550 Herzele Algemeen secundair en technisch onderwijs oud gebouw: 1963 jong gebouw: 1995 Geen

12.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 20 april 2009 – 27 april 2009 De metingen zijn uitgevoerd in het PC-lokaal (lokaal O25) in het oude gebouw en het fysicalokaal (lokaal N27) in het jonge gebouw. Het PC-lokaal bevindt zich op de 1ste verdieping. Het grenst langs één zijde aan een ander verwarmd lokaal, langs één zijde aan de gang en langs twee zijden aan de buitenomgeving. Het apparaatje wordt geplaatst op een tafel van 1 m hoog tegen een muur die grenst aan een verwarmd lokaal. In deze klas zitten maximaal 19 leerlingen zodat er een vloeroppervlakte van 2,58 m² per leerling is. Het fysicalokaal bevindt zich op de 2de verdieping. Het grenst langs één zijde aan een klaslokaal, langs twee zijden aan de gang en langs één zijde aan de buitenomgeving. Het apparaatje wordt geplaatst op een tafel van 1 m vooraan in de klas. In deze klas zitten ook maximaal 19 leerlingen zodat er een vloeroppervlakte van 2,20 m² per leerling is. Van beide lokalen is geen digitaal grondplan beschikbaar.

12.3 Resultaten van het onderzoek 12.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in het PC-lokaal een gemiddelde temperatuur van 20,3 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 16,0 °C en 21,7 °C. In het fysicalokaal werd een gemiddelde temperatuur van 20,1 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van

74

15,6 °C en 22,1 °C. In beide lokalen ligt de gemiddelde temperatuur een beetje onder de comforttemperatuur. Op figuur 90 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Er liggen weinig waarden in categorie A omdat de temperatuur iets te laag is. Sint-Paulusinstituut: Temperatuur 100% 75% 50,37% 48,65%

50%

PC-lokaal

34,64%

Fysicalokaal

24,82%

14,99% 12,78%

25%

12,04% 1,72%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 90: Verdeling van de temperatuur volgens de Europese norm Op figuur 91 met de weekgemiddelde temperatuur zien we weinig verschil tussen beide lokalen, met uitzondering van het tijdstip tussen 18 en 20 uur. Gedurende twee uur stijgt de temperatuur in het fysicalokaal tot 25 °C. Volgens de verantwoordelijken wordt de temperatuur van 15.30 uur en in het weekend verlaagd, variërend van 10 °C tot 15 °C. Dit is niet merkbaar in de grafiek. Deze metingen werden echter uigevoerd in de lente (na de paasvakantie) wanneer de buitentemperatuur hoger was dan bij de andere metingen. Hierdoor daalt de temperatuur ’s nachts minder sterk en worden hogere waarden gemeten.

30 25 20 15 10 5 0

19°C 25°C PC-Lokaal 24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Fysicalokaal 00:00 uur

Temperatuur [°C]

Sint-Paulusinstituut: Temperatuur

Tijd


12.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in het PC-lokaal een gemiddeld CO2-gehalte van 1593,9 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 513 ppm en 2485 ppm. In het fysicalokaal werd een gemiddeld CO2-gehalte van 1872,3 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden

75

van 435 ppm en 2485 ppm. In beide lokalen worden ondanks het warme weer en dus de mogelijkheid om veel ramen open te zetten toch hoge CO2-concentraties gemeten. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 415 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. In het PC-lokaal is gedurende 41,77 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 58,23 % van de tijd is het CO2-gehalte hoger dan de bovengrens van 1000 ppm. In het fysicalokaal is slechts gedurende 20,88 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 79,12 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar. Op figuur 92 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Voor beide lokalen ligt het grootste deel van de geregistreerde waarden in categorie D. De luchtkwaliteit is dus niet goed. Sint-Paulusinstituut: CO2-gehalte 100%

87,22% 69,29%

75% 50%

PC-lokaal Fysicalokaal

25%

13,76% 5,90%

0% Categorie A

12,29% 6,39%

4,67% 0,49% Categorie B

Categorie C

Categorie D


Sint-Paulusinstituut: CO2-gehalte ∆CO2 [ppm]

2500 2000

1000 ppm

1500

PC-Lokaal

1000

Fysicalokaal

500 24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

00:00 uur

0

Tijd

Figuur 93: Weekgemiddeld CO2-gehalte Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 93. De CO2-concentratie ligt in beide lokalen gedurende de volledige lesdag boven de grens

76

van 1000 ppm. Wanneer de lessen beginnen is in het fysicalokaal de concentratie wel gedaald tot de buitenconcentratie door de lage luchtdichtheid van het lokaal.

12.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in het PC-lokaal een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 50,12 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 34,80 % en 57,60 %. In het fysicalokaal werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 49,70 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 39,40 % en 57,30 %. Op figuur 94 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is zeer goed, er ligt geen enkele waarde in de categorieën C en D. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In het PC-lokaal is gedurende 92,38 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in het fysicalokaal is gedurende 99,51 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde. Op de weinige momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag. Sint-Paulusinstituut: Relatieve luchtvochtigheid 100% 72,73%

75% 51,60%

50% 25%

48,40%

PC-lokaal Fysicalokaal

27,27%

0% Categorie A

Categorie B

0,00% 0,00%

0,00% 0,00%

Categorie C

Categorie D

Figuur 94: Verdeling van de relatieve luchtvochtigheid volgens de Europese norm Sint-Paulusinstituut: Binnenklimaatklassen 400,00

pi -pe** [Pa]

300,00 200,00

Klasse 4

Klasse 3 Klasse 2

100,00 0,00 -100,00

PC-Lokaal

Klasse 1

Fysicalokaal

-200,00 -300,00 0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00


Figuur 95: Binnenklimaatklassen Deze resultaten van de relatieve luchtvochtigheid in de lokalen zijn afhankelijk van de karakteristieken van de buitenlucht. Om de luchtvochtigheid onafhankelijk hiervan te beoordelen,

77

berekenen we de binnenklimaatklassen van de lokalen. Figuur 95 en figuur 96 tonen de resultaten. Zowel in het PC-lokaal als het fysicalokaal liggen de waarden verspreid over de klassen 1, 2 en 3. Dit wijst op een lage tot matige dampproductie. In beide lokalen kan maandgemiddelde en jaargemiddelde inwendige condensatie optreden. Sint-Paulusinstituut: Binnenklimaatklassen 100% 75% 47,17%

50% 25%

30,22% 23,83%

39,31% 28,99%

PC-lokaal

30,47%

Fysicalokaal 0,00% 0,00%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D


12.3.4 Luchtdichtheid Op 27 april is een blowerdoortest uitgevoerd in beide lokalen. Hierbij werd het lokaal in overdruk en onderdruk geplaatst om het lekdebiet bij verschillende drukken te berekenen. Aan de hand van deze waarden wordt een gemiddeld lekdebiet bij 50 Pa berekend door middel van lineaire interpolatie tussen de gemeten waarden. De gemeten lekdebieten van het PC-lokaal worden getoond in tabel 25. Deze van het fysicalokaal in tabel 26.

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 78,8 80

PC-lokaal overdruk onderdruk Afmetingen 422 403 Breedte [m] 617 653 Lengte [m] 839 809 Hoogte [m] 962 992 Vloeroppervlak [m²] 1100 1187 Volume [m³] 1206 1429 1305 1453 1383 1531 Tabel 25: Blowerdoormeting en afmetingen van het PC-lokaal

6,2 7,9 3,45 48,98 168,98

78

Druk [Pa] 10 20 30 40 50 60 70 80

Fysicalokaal overdruk onderdruk Afmetingen 560 512 Hoogte [m] 775 758 Vloeroppervlak [m²] 1005 1008 Volume [m³] 1170 1185 1318 1390 1464 1575 1585 1777 1688 1809 Tabel 26: Blowerdoormeting en afmetingen van het fysicalokaal

2,75 41,85 115,09

In tabel 27 worden de resultaten van de luchtdichtheidsmetingen getoond. PC-lokaal Lekdebiet V50,overdruk [m³/h] 1055,06 Lekdebiet V50,onderdruk [m³/h] 1140,15 Ventilatievoud n50 [1/h] 6,50 Infiltratievoud ninf [1/h] 0,144 Berekend ventilatievoud n50 [1/h] 2,88 Tabel 27: Berekeningen van de luchtdichtheidstest

Fysicalokaal 1275,81 1347,47 11,40 0,241 4,82

Het fysicalokaal heeft een hoog berekend ventilatievoud. Dat de meting een nog veel hogere waarde oplevert komt door een ventilatierooster naar een ander lokaal. Deze hele hoge waarde is dus niet correct. De snelle daling van het CO2-gehalte bevestigt de hoge berekende waarde van het ventilatievoud. De luchtdichtheid van het PC-lokaal is beter, dit is ook te merken aan de tragere afname van de CO2-concentratie.

12.4 Conclusies Over de temperatuur kunnen we weinig conclusies trekken aangezien de metingen zijn uitgevoerd bij een warme buitentemperatuur en we dus weinig gegevens hebben over de temperatuur van de verwarming. In de lenteperiode ligt de temperatuur binnen aanvaardbare grenzen. Doordat geen ventilatie aanwezig is, ligt de CO2-concentratie zeer hoog. Ramen en deuren zijn, ondanks het mooie weer, wellicht weinig opengezet. Ramen openen is wel maar een tijdelijke en geen ideale oplossing om het CO2-gehalte te laten dalen. Toch worden tijdens pauzes best de ramen geopend zodat de leerlingen het nieuwe lesuur kunnen aanvangen in een frisse, gezonde klas. Een positieve opmerking is dat in het fysicalokaal de CO2-concentratie aan het begin van de lessen gedaald is tot de buitenconcentratie zodat de lessen in een frisse binnenlucht aanvangen. Het CO2gehalte stijgt echter zeer snel tijdens de lesuren. De relatieve luchtvochtigheid is zeer goed in beide lokalen, niet enkel als leeromgeving maar ook als werkomgeving. De berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat maanden jaargemiddelde inwendige condensatie kan optreden in beide lokalen.

79

13. Universiteit Gent, faculteit Ingenieurswetenschappen 13.1 Algemene gegevens Rector: Decaan: Contactpersonen: Adres: Functie: Bouwjaar:

Ventilatiesysteem:

Prof. Paul Van Cauwenberghe Prof. Dr. ir. Luc Taerwe Dominique Van Acker en Nic Vermeulen Jozef Plateaustraat 22 9000 België Universitair onderwijs, Ingenieurswetenschappen Auditorium A: eind jaren ‘60 Auditorium D: onlangs gerenoveerd Systeem D

13.2 Plaatsing van de meettoestellen Meetperiode: 29 april 2009 – 6 mei 2009 De metingen zijn uitgevoerd in de auditoria A en D. Auditorium A bevindt zich op de 1ste verdieping. Het grenst langs één zijde aan de gang en langs drie zijden aan de buitenomgeving. Het apparaatje wordt geplaatst op het bureau van 1,5 m hoog vooraan in het lokaal. Aangezien in een auditorium veel meer leerlingen aanwezig zijn dan in een klas is hier een veel kleiner oppervlakte per student voorzien. Voor deze lokalen kan dit niet vergeleken worden met de 4 m² per persoon die de norm oplegt. Auditorium D bevindt zich op de 1ste verdieping. Het grenst langs één zijde aan een klaslokaal, langs één zijde aan de gang en langs twee zijden aan de buitenomgeving. Het apparaatje wordt geplaatst op het bureau van 1 m hoog vooraan in de klas. Ook in dit auditorium geldt dezelfde opmerking als in auditorium A met betrekking tot de voorziene oppervlakte per student.

80

Figuur 97: Situering auditorium A (groot auditorium met letter A)

Auditorium D

Figuur 98: Situering auditorium D

81

13.3 Resultaten van het onderzoek 13.3.1 Temperatuur Tijdens de lesuren werd in auditorium A een gemiddelde temperatuur van 21,9 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 17,1 °C en 25,2 °C. In auditorium D werd een gemiddelde temperatuur van 24,5 °C vastgesteld. De temperatuur varieerde tussen de waarden van 20,2 °C en 29,9 °C. In beide lokalen ligt de gemiddelde temperatuur boven de comforttemperatuur. Dit wordt veroorzaakt door het groot aantal studenten (meer interne warmtewinsten). De hoge temperaturen in auditorium D zijn wellicht het gevolg van grote zonnewinsten. De metingen werden uitgevoerd in een warme lenteperiode (tot 20 °C buiten) zodat deze waarden niet kunnen vergeleken worden met de temperaturen in andere scholen. Op figuur 99 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. In auditorium D is er minder tevredenheid over de temperatuur aangezien deze vaak zeer hoog wordt.

UGent: Temperatuur 100% 75% 50%

49,35%

44,96% 35,71% 32,03%

25%

Auditorium A Auditorium D

13,42%

13,45% 5,19%

5,88%

Categorie C

Categorie D

0% Categorie A

Categorie B

Figuur 99: Verdeling van de temperatuur volgens de Europese norm Op figuur 100 met de weekgemiddelde temperatuur zien we een groot verschil tussen beide lokalen. In auditorium A werkt de temperatuur met een aanwezigheidsdetectie, als aanwezigheid wordt waargenomen werkt de verwarming op een temperatuur van 20 °C. Indien niemand aanwezig is, wordt tussen 6 uur en 18 uur de temperatuur verlaagd tot 18 °C. Buiten deze uren is er nog een extra nachtverlaging die we ook duidelijk zien op de grafiek. In auditorium D wordt met hetzelfde principe gewerkt, maar dit kunnen we niet controleren op de grafiek omdat de elektriciteit niet werkt buiten de lesuren. We zien wel dat de temperatuur vaak de bovengrens van categorie C overschrijdt.

82

30 25 20 15 10 5 0

19°C 25°C Auditorium A 24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Auditorium D 00:00 uur

Temperatuur [°C]

UGent: Temperatuur

Tijd


13.3.2 CO2-gehalte Tijdens de lesuren werd in auditorium A een gemiddeld CO2-gehalte van 1256,4 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 503 ppm en 2075 ppm. In auditorium D werd een gemiddeld CO2-gehalte van 1202,5 ppm vastgesteld. Het CO2-gehalte varieerde tussen de waarden van 454 ppm en 2124 ppm. Het CO2-gehalte wordt mee bepaald door de concentratie in de buitenlucht. Daarom wordt telkens gerekend met het CO2-verschil tussen binnen en buiten: ∆CO2. Als buitenconcentratie wordt de laagste gemeten waarde gebruikt: 454 ppm. Als goede luchtkwaliteit wordt een grens van ∆CO2 = 1000 ppm gehanteerd. In auditorium A is gedurende 68,49 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Gedurende 31,51 % van de tijd is het CO2-gehalte hoger dan de bovengrens van 1000 ppm. In auditorium D is gedurende 68,83 % van de tijd de luchtkwaliteit te bestempelen als goed. Tijdens 31,17 % van de tijd is de luchtkwaliteit niet aanvaardbaar.

UGent: CO2-gehalte 100% 75%

60,50% 42,42%

50% 25%

20,59% 12,99%

21,21% 4,20%

Auditorium A Auditorium D

23,38% 14,71%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D

Figuur 101: Verdeling van het CO2-gehalte volgens de Europese norm Op figuur 101 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. Voor beide lokalen ligt het grootste deel van de geregistreerde waarden in categorie D. De luchtkwaliteit is slecht ondanks de aanwezigheid van een ventilatiesysteem D. In auditorium A wordt

83

dit systeem geregeld via aanwezigsheiddetectie, in auditorium D via aanwezigheidsdetectie en CO2regeling. Het gemiddelde verloop van het CO2-gehalte gedurende een volledige lesweek wordt getoond op figuur 102. In beide auditoria wordt gemiddeld slechts op enkele momenten de grens van 1000 ppm overschreden. Bij auditorium D zijn duidelijke pieken waarneembaar op de momenten dat studenten aanwezig zijn. Na een les daalt het CO2-gehalte heel snel dankzij het ventilatiesysteem D. Het ventilatiedebiet is soms niet groot genoeg om de CO2-concentratie onder 1000 ppm te houden tijdens de les. In dit auditorium zijn telkens veel studenten aanwezig. Wanneer er 200 studenten les volgen, zou om IDA 3 te realiseren een toevoerdebiet van 4400 m³ per uur nodig zijn. Dit wordt niet gerealiseerd. Ook in auditorium A zijn veel studenten aanwezig, waardoor het geleverde ventilatiedebiet soms niet toereikend is. Men is zich ervan bewust dat het ventilatiesysteem in auditorium A niet naar behoren werkt. Er is gepland om het ventilatiesysteem te vernieuwen. Na de lessen daalt in beide auditoria de CO2-concentratie dankzij het ventilatiesysteem snel zodat de volgende dag deze gelijk is aan de buitenconcentratie.

1400 1200 1000 800 600 400 200 0

1000 ppm Auditorium A

24:00 uur

22:00 uur

20:00 uur

18:00 uur

16:00 uur

14:00 uur

12:00 uur

10:00 uur

08:00 uur

06:00 uur

04:00 uur

02:00 uur

Auditorium D

00:00 uur

∆CO2 [ppm]

UGent: CO2-gehalte

Tijd


13.3.3 Luchtvochtigheid Tijdens de lesuren werd in auditorium A een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 43,82 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 31,20 % en 56,40 %. In auditorium D werd een gemiddelde relatieve luchtvochtigheid van 37,48 % vastgesteld. De luchtvochtigheid varieerde tussen de waarden van 26,90 % en 48,40 %. Op figuur 103 zijn de geregistreerde waarden verdeeld volgens de indeling van de Europese norm. De relatieve luchtvochtigheid is zeer goed, er ligt geen enkele waarde in de categorie D en slechts een klein aantal in categorie C. Volgens het ARAB moet om een goede werkomgeving te creëren de relatieve luchtvochtigheid gelegen zijn tussen 40 en 70 %. In auditorium A is gedurende 59,24 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde, in auditorium D is slechts gedurende 38,53 % van de tijd voldaan aan deze voorwaarde. Op de momenten dat niet voldaan is aan deze voorwaarde is de luchtvochtigheid te laag.

84

UGent: Relatieve luchtvochtigheid 100% 71,43%

75%

53,25% 50% 25%

Auditorium A

38,53%

Auditorium D

28,57%

0% Categorie A

Categorie B

8,23% 0,00%

0,00% 0,00%

Categorie C

Categorie D

Figuur 103: Verdeling van de relatieve luchtvochtigheid volgens de Europese norm Deze resultaten van de relatieve luchtvochtigheid in de lokalen zijn afhankelijk van de karakteristieken van de buitenlucht. Om de luchtvochtigheid onafhankelijk hiervan te beoordelen, berekenen we de binnenklimaatklassen van de lokalen. Figuur 104 en figuur 105 tonen de resultaten. In beide lokalen liggen de waarden verspreid over de klassen 1, 2 en 3 met enkele uitzonderingen in klasse 4. Dit wijst op een lage tot matige dampproductie. In beide lokalen kan maanden jaargemiddelde inwendige condensatie optreden.

pi -pe** [Pa]

UGent: Binnenklimaatklassen 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 -100,00 -200,00 -300,00

Klasse 4

Klasse 3 Klasse 2

Auditorium A

Klasse 1

Auditorium D

0

3

6

9

12

15

18



UGent: Binnenklimaatklassen 100% 75% 50% 25%

56,30% 52,81% Auditorium A

36,97% 20,78%

Auditorium D

25,11% 6,30%

1,30% 0,42%

0% Categorie A

Categorie B

Categorie C

Categorie D


85

13.3.4 Luchtdichtheid Wegens de omvang van de auditoria en de grote ventilatieopeningen is het niet gelukt om een geslaagde luchtdichtheidstest uit te voeren.

13.4 Conclusies Over de temperatuur kunnen we weinig conclusies maken aangezien de metingen zijn uitgevoerd bij een warme buitentemperatuur en we dus weinig gegevens hebben over de temperatuur van de verwarming. In beide auditoria ligt de gemiddelde temperatuur boven de comforttemperatuur. Vooral in auditorium D kan deze oplopen tot 30 °C. Ondanks de aanwezigheid van een ventilatiesysteem D in beide auditoria wordt toch de grens van 1000 ppm overschreden. Voor auditorium D kan de verantwoordelijke van de universiteit de temperatuur en het CO2-gehalte controleren op een computer om de efficiëntie van de ventilatie te controleren. In beide auditoria wordt er na de lessen nog even geventileerd zodat de CO2concentratie snel daalt en gelijk is aan de buitenconcentratie wanneer de volgende lesdag begint. De relatieve luchtvochtigheid is goed in beide lokalen als leeromgeving, maar minder aangenaam als werkomgeving. De berekening van de binnenklimaatklassen toont aan dat maanden jaargemiddelde inwendige condensatie kan optreden in beide auditoria.

86

Bijlage B: EPB-model

87

1. Basismodel 1.1 Projectgegevens Het basismodel bestaat uit één deelmodel dat de volledige school omvat. Binnen dit deelmodel is één subdossier aangemaakt waarin opnieuw de volledige school bevat is. Deze krijgt de bestemming school mee en zit in het K-peil volume ‘K-peil school’.

1.2 Bibliotheek 1.2.1 Muren De buitenmuur is opgebouwd uit volgende lagen (van buiten naar binnen): Materiaal Dikte [cm] λ [W/mK] Metselwerk 10 1,19 Matig geventileerde luchtlaag met horizontale 4 warmtestroom Isolatie: PUR 3,8 0,028 Gewapend beton 20 1,7 Bepleistering 1 0,52 Tabel 28: Opbouw buitenmuur U = 0,6

R [m²K/W] 0,084 0,090 1,339 0,118 0,019

De isolatie wordt mechanisch bevestigd. De karakteristieken van de buitenmuur zijn: Totale dikte [cm] 0,388 Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] 1,650 Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] 0,05 Indicatieve U-waarde [W/m²K] 0,60 Tabel 29: Karakteristieken van de buitenmuur U = 0,6 De binnenmuur wordt opgebouwd volgens het principe van Metal Stud-wanden (figuur 106). Hierbij wordt de isolatie in een metalen frame geplaatst en worden langs beide kanten gyprocplaten gezet. De U-waarde van de isolatie met het frame wordt als volgt berekend: Dikte [cm] R [m²K/W] λ [W/mK] Isolatie d 0,029 d/0,029 Stalen frame d 50 d/50 Tabel 30: Karakteristieken isolatie en stalen frame

88

We beschouwen een deel met een lengte van 600 mm ( = de afstand tussen 2 stalen profielen), dit bestaat uit: • 299,7 mm isolatie • 0,6 mm staal • 299,7 mm isolatie De berekening van λ gebeurt als volgt: Aiso = 2 ∙ 0,2997 ∙ 3 = 1,7982 m² (een muur van 3 meter hoog) Astaal = 0,0006 ∙ 3 = 0,0018 m²

Figuur 106: Metal Stud-wand [15] De binnenmuur is opgebouwd uit volgende lagen (van buiten naar binnen): Materiaal Dikte [cm] λ [W/mK] Gipsplaten tussen twee lagen karton 1,2 Isolatie met frame 5 0,079 Gipsplaten tussen twee lagen karton 1,2 Tabel 31: Opbouw binnenmuur U = 1,0

R [m²K/W] 0,05 0,639 0,05

89

De karakteristieken van de binnenmuur zijn: Totale dikte [m] 0,076 Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] 0,739 Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] 0,00 Indicatieve U-waarde [W/m²K] 1,00 Tabel 32: Karakteristieken van de binnenmuur U = 1,0

1.2.2 Dak Het dak is opgebouwd uit volgende lagen (van buiten naar binnen): Materiaal Bitumenmembraan Gespoten PUR (daktoepassing) Gewapend beton

Dikte [cm] 0,3 8,7 20,0 Tabel 33: Opbouw dak U = 0,4

λ [W/mK] 0,230 0,039 1,700

R [m²K/W] 0,013 2,241 0,118

De karakteristieken van het dak zijn: Totale dikte [m] Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] Indicatieve U-waarde [W/m²K] Tabel 34: Karakteristieken van het dak U = 0,4

0,290 2,372 0,00 0,40

1.2.3 Vloeren De vloer op grond is opgebouwd uit volgende lagen (van buiten naar binnen): Materiaal Dikte [cm] λ [W/mK] Gewapend beton 20 2,200 Gespoten PUR (vloertoepassing) 4 0,032 Linoleum 0,2 0,190 Tabel 35: Opbouw van de vloer op grond U = 0,4

R [m²K/W] 0,091 1,233 0,013

De karakteristieken van de vloer op grond zijn: Totale dikte [m] 0,243 Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] 1,337 Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] 0,00 Indicatieve U-waarde [W/m²K] 0,40 Tabel 36: Karakteristieken van de vloer op grond U = 0,4

90

De binnenvloeren zijn opgebouwd uit volgende lagen (van buiten naar binnen): Materiaal Dikte [cm] λ [W/mK] Gewapend beton 20 1,700 Gespoten PUR (vloertoepassing) 1,7 0,032 Linoleum 0,2 0,190 Tabel 37: Opbouw van de binnenvloeren U = 1,0

R [m²K/W] 0,118 0,527 0,013

De karakteristieken van de binnenvloeren zijn: Totale dikte [m] 0,220 Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] 0,658 Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] 0,00 Indicatieve U-waarde [W/m²K] 1,00 Tabel 38: Karakteristieken van de binnenvloeren U = 1,0

1.2.4 Ramen Er zijn twee soorten ramen. Ze worden beiden ingegeven via de vereenvoudigde methode zonder regelbare toevoeropening. Ramen klaslokalen en gang Raam directielokaal g-waarde beglazing [-] 0,7 0,7 U-waarde beglazing [W/m²K] 1,6 1,6 Glasoppervlakte [m²] 15,0 10,0 Indicatieve U-waarde [W/m²K] 2,5 2,5 Tabel 39: Karakteristieken ramen U = 2,5

1.2.5 Deuren De buitendeur is van glas, de binnendeuren van hout.

g-waarde beglazing [-] Glasoppervlakte [m²] Indicatieve U-waarde [W/m²K]

Buitendeuren 0,7 6,0 2,9 Tabel 40: Karakteristieken deuren

Binnendeuren 3,0

1.2.6 Warmteopwekkingstoestellen Er wordt een condensatieketel op aardgas gebruikt. Deze heeft een testrendement van 1,04 bij 30 % deellast en een ketelinlaattemperatuur van 30 °C bij 30 % deellast.

91

1.3 Bouwkundige gegevens De school heeft een in/exfiltratie van 12 m³/h.m². Het volledige gebouw bevindt zich in één ventilatiezone en één energiesector met een volume van 6766,3 m³. De energiesector is onderverdeeld in 30 ruimten: • 27 klaslokalen met een oppervlakte van 52 m² • 1 directielokaal met een oppervlakte van 39 m² • de gang (en trappen) met een oppervlakte van 399 m² • de toiletten met een oppervlakte van 78 m² De effectieve thermische capaciteit wordt berekend aan de hand van de vloermassa. Het gelijkvloers en verdieping 1 hebben samen een oppervlakte van 1295 m² en de massa is meer dan 400 kg/m² (de vloermassa). Verdieping 2 heeft een oppervlakte van 625 m² en de massa ligt tussen 100 en 400 kg/m² (de dakmassa). De uitvoering bestaat uit verlaagde plafonds. De effectieve thermische capaciteit is 301 850 kJ/K. De gebouwschil wordt onderverdeeld in volgende componenten: Naam Noordgevel Oostgevel Zuidgevel Westgevel Dak Vloer

Begrenzing Oriëntatie [°] Buitenomgeving 180 Buitenomgeving -90 Buitenomgeving 0 Buitenomgeving 90 Buitenomgeving Grond Tabel 41: Schildelen Basismodel

Helling [°] 90 90 90 90 0 180

Hieronder worden de eigenschappen van deze schildelen opgesomd. De opake scheidingsconstructies staan in tabel 42, de transparante scheidingsconstructies in tabel 43. Naam Noordgevel Oostgevel Zuidgevel Westgevel Dak Vloer

Type U [W/m²K] Buitenmuur 0,6 Buitenmuur 0,6 Buitenmuur 0,6 Buitenmuur 0,6 Dak 0,4 Vloer op grond 0,4 Tabel 42: Opake scheidingsconstructies

Oppervlak [m²] 197,71 99,71 174,71 99,71 695,40 695,40

92

Naam Noordgevel

Oostgevel Zuidgevel Westgevel

constructiedeel U [W/m²K] g [-] Aantal Ramen klas/gang 2,5 0,7 12 Raam directie 2,5 0,7 1 Buitendeuren 2,9 0,7 2 Ramen klas 2,5 0,7 5 Ramen gang 2,5 0,7 1 Ramen klas 2,5 0,7 15 Ramen klas 2,5 0,7 5 Ramen gang 2,5 0,7 1 Tabel 43: Transparante scheidingsconstructies

Oppervlak [m²] 15 10 6 10 15 15 10 15

Er is geen zonwering geplaatst. Aangezien het een nieuwbouw betreft, wordt er verondersteld dat er geen koudebruggen aanwezig zijn.

1.4 Installaties Als verwarmingsinstallatie wordt gekozen voor een centrale verwarming met regeling per ruimte. Het warmteopwekkingssysteem is een condenserende ketel die volledig kan afkoelen. Aangezien in ons model geen plaats voorzien is voor deze ketel, wordt het eerste vakje niet aangevinkt, de ketel bevindt zich dus niet binnen het beschermd volume. De afgiftekring waarmee het toestel verbonden is, werkt enkel via oppervlakteverwarming. Er wordt geen actieve koeling toegepast. De verlichting en ventilatie worden forfaitair berekend. Er zijn geen bevochtigingstoestel, waakvlammen, thermische of fotovoltaïsche zonne-energie aanwezig. Er is ook geen recirculatie van de ventilatielucht met behulp van een warmteterugwinapparaat.

1.5 Hygiënische ventilatie De leslokalen zitten in de ruimte-categorie ‘onderwijs’. In elk lokaal zitten 21 personen: 20 leerlingen en een leerkracht. Het directielokaal wordt gedefinieerd als een kantoor onder de categorie kantoorgebouwen. Hierin bevinden zich 2 personen. De gang wordt gedefinieerd als een ‘ruimte niet bestemd voor menselijke bezetting’. De toiletten worden ingegeven onder de ruimte-categorie ‘toiletten’ Het aantal toiletten is niet gekend. In elk klaslokaal wordt een ventilatiedebiet van 462 m³/h voorzien, in het directielokaal 66 m³/h, in de gang 518,7 m³/h en in de toiletten 1170 m³/h. De toevoerlucht in de gang en de toiletten is afkomstig uit de klaslokalen. Dit betekent dat een deel van de afvoerlucht van de lokalen mechanisch gebeurt en een deel via doorstroomopeningen. tabel 44 toont de ventilatie in alle lokalen. De lokalen 10 tot 16 bevinden zich op het gelijkvloers, deze voeren lucht af naar de gang op het gelijkvloers en naar de toiletten. De lokalen 20 tot 29 bevinden zich op de 1ste verdieping, deze voeren lucht af naar de gang op deze verdieping. De lokalen 30 tot 39 bevinden zich op de bovenste verdieping en voeren lucht af naar de gang op deze verdieping. Dit is slechts een eenvoudige voorstelling van het ventilatieschema. Wat het beste systeem is, werd onderzocht in een apart hoofdstuk.

93

Lokaal 10 Lokaal 11 Lokaal 12 Lokaal 13 Lokaal 14 Lokaal 15 Lokaal 16 Lokaal 20 Lokaal 21 Lokaal 22 Lokaal 23 Lokaal 24 Lokaal 25 Lokaal 26 Lokaal 27 Lokaal 28 Lokaal 29 Lokaal 30 Lokaal 31 Lokaal 32 Lokaal 33 Lokaal 34 Lokaal 35 Lokaal 36 Lokaal 37 Lokaal 38 Lokaal 39 Directielokaal Gang + trap Toiletten

Toevoer [m³/h] Afvoer [m³/h] doorstroomopening mechanisch doorstroomopening mechanisch 0 462 462 0 0 462 462 0 0 462 157,58 304,42 0 462 157,58 304,42 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 34,58 427,42 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 462 0 66 0 66 518,7 0 0 518,7 1170 0 0 1170 Tabel 44: Ventilatiedebieten

94

2. Basismodel zonder gangverwarming 2.1 Projectgegevens De school wordt ingegeven als één deelproject dat onderverdeeld is in twee subdossiers. In het eerste subdossier zitten de klaslokalen en het directielokaal. Zij krijgen de bestemming school en zitten in het K-peil volume ‘K-peil lokalen’. De gang, trappen en toiletten zitten in een tweede subdossier met bestemming ‘nieuwe aangrenzende onverwarmde ruimte’. Zij moeten niet voldoen aan een K-peileis.

2.2 bibliotheek De constructie heeft dezelfde opbouw als het basismodel.

2.3 Bouwkundige gegevens De klaslokalen en het directielokaal bevinden zich in één ventilatiezone en één energiesector met volume 5160,5 m³. Er zijn 28 ruimten (27 klaslokalen en 1 directielokaal). Deze hebben hetzelfde oppervlakte als in het basismodel. De effectieve thermische capaciteit wordt berekend aan de hand van de vloermassa. Het gelijkvloers en de 1ste verdieping hebben samen een oppervlakte van 923 m² en de massa is meer dan 400 kg/m² (de vloermassa). Verdieping 2 heeft een oppervlakte van 520 m² en de massa ligt tussen 100 en 400 kg/m² (de dakmassa). De uitvoering bestaat uit verlaagde plafonds. De effectieve thermische capaciteit is 223 340 kJ/K.

95

De gebouwschil wordt onderverdeeld in volgende componenten: Naam Noordgevel Oostgevel Zuidgevel Westgevel Dak Vloer Noorden binnenkant Oosten binnenkant Zuiden binnenkant Westen binnenkant Vloer boven toiletten

Begrenzing Oriëntatie [°] Buitenomgeving 180 Buitenomgeving -90 Buitenomgeving 0 Buitenomgeving 90 Buitenomgeving Grond AOR AOR AOR AOR AOR Tabel 45: Schildelen basismodel zonder gangverwarming

Helling [°] 90 90 90 90 0 180 90 90 90 90 180

Hieronder worden de eigenschappen van deze schildelen opgesomd. De opake scheidingsconstructies staan in tabel 46, de transparante scheidingsconstructies in tabel 47. Naam Noordgevel Oostgevel Zuidgevel Westgevel Dak Vloer Noorden binnenkant Oosten binnenkant Zuiden binnenkant Westen binnenkant Vloer boven toiletten

Naam Noordgevel Oostgevel Zuidgevel Westgevel

Type U [W/m²K] Buitenmuur 0,6 Buitenmuur 0,6 Buitenmuur 0,6 Buitenmuur 0,6 Dak 0,4 Vloer op grond 0,4 Binnenmuur 1,0 Binnendeur 3,0 Binnenmuur 1,0 Binnenmuur 1,0 Binnendeur 3,0 Binnenmuur 1,0 Binnenvloer 1,0 Tabel 46: Opake scheidingsconstructies

constructiedeel U [W/m²K] g [-] Aantal Ramen klas/gang 2,5 0,7 12 Raam directie 2,5 0,7 1 Ramen klas 2,5 0,7 5 Ramen klas 2,5 0,7 15 Ramen klas 2,5 0,7 5 Tabel 47: Transparante scheidingsconstructies

Oppervlak [m²] 151,35 63,86 174,71 63,86 572,16 441,41 315,32 26,00 20,89 369,71 26,00 20,89 130,76

Oppervlak [m²] 15 10 10 15 10

2.4 Installaties De installaties zijn identiek aan deze van het basismodel.

96

2.5 Hygiënische ventilatie Ondanks dat er geen ventilatie geplaatst wordt in de AOR, hebben we toch de afvoer uit de lokalen opnieuw opgedeeld in mechanische ventilatie en ventilatie via doorstroomopeningen om een zo goed mogelijke overeenstemming te hebben met het basismodel. De ventilatie is identiek aan deze in tabel 44, met uitzondering van de laatste twee rijen.

2.6 Subdossier AOR De transmissie (b-factor) van de AOR wordt berekend via de gedetailleerde berekening. Tijdens de wintermaanden nemen we aan dat alle verbindingen goed zijn afgesloten en dat er geen ventilatieopeningen zijn. Tijdens de zomer wordt er aangenomen dat het gebouw niet luchtdicht is ten gevolge van enkele open verbindingen omdat in de zomer vaak ramen worden opengezet. Voor systeem C wordt hetzelfde ingegeven aangezien in de gang en de toiletten mechanische afvoer is geplaatst. Voor de systemen A en B wordt tijdens de wintermaanden aangenomen dat het gebouw niet luchtdicht is ten gevolge van enkele open verbindingen of permanente ventilatieopeningen. Het volume van dit gebouwdeel is 1605,8 m³. De aangrenzende gevels worden getoond in tabel 48. Naam Noordgevel Oostgevel Westgevel Dak Vloer

Begrenzing Oriëntatie [°] Buitenomgeving 180 Buitenomgeving -90 Buitenomgeving 90 Buitenomgeving Grond Tabel 48: Schildelen AOR

Helling [°] 90 90 90 0 180

Hieronder worden de eigenschappen van deze schildelen opgesomd. De opake scheidingsconstructies staan in tabel 49, de transparante scheidingsconstructies in tabel 50. Naam Noordgevel Oostgevel Westgevel Dak Vloer

Type U [W/m²K] Buitenmuur 0,6 Buitenmuur 0,6 Buitenmuur 0,6 Dak 0,4 Vloer op grond 0,4 Tabel 49: Opake scheidingsconstructies

Naam Noordgevel Oostgevel Westgevel

constructiedeel U [W/m²K] g [-] Aantal Buitendeuren 2,9 0,7 2 Ramen klas 2,5 0,7 1 Ramen klas 2,5 0,7 1 Tabel 50: Transparante scheidingsconstructies

Oppervlak [m²] 46,39 35,85 35,85 123,24 254,00

Oppervlak [m²] 6 15 15

Er is geen gecontroleerde luchttoevoer van deze AOR naar een residentiële ruimte.

97

3. Extra gegevens bibliotheek Bij het EPB-onderzoek wordt het basismodel aangepast om het K-peil en het E-peil te verbeteren. Hieronder worden de karakteristieken van deze aanpassingen of extra installaties opgesomd.

3.1 Isolatie Om te voldoen aan de K-peileis worden strengere U-waarden opgelegd aan de buitenmuren en de ramen. Hiermee wordt K44 bereikt. In de maatregelenpakketten worden nog lagere K-peilen gebruikt om het gebouw energiezuiniger te maken. Er wordt gebruik gemaakt van de isolatiewaarden K40, K36, K29 en K25.

3.1.1 K44 •

Buitenmuren: de PUR-isolatie heeft een dikte van 8,7 mm Totale dikte [cm] Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] Indicatieve U-waarde [W/m²K] Tabel 51: Karakteristieken buitenmuren U = 0,3

0,437 3,418 0,02 0,30

•

Ramen: de beglazing heeft een U-waarde van 1,3 en het volledige raam heeft een U-waarde van 1,8.

•

De andere constructiedelen hebben dezelfde opbouw als deze van het basismodel.

3.1.2 K40 •

Buitenmuren: de PUR-isolatie heeft een dikte van 10 cm. Totale dikte [cm] Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] Indicatieve U-waarde [W/m²K] Tabel 52: Karakteristieken buitenmuur U = 0,27

0,450 3,882 0,02 0,27

98

•

Dak: de gespoten PUR-isolatie heeft een dikte van 12 cm. Totale dikte [m] Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] Indicatieve U-waarde [W/m²K] Tabel 53: Karakteristieken dak U = 0,3

•

0,323 3,222 0,00 0,30

Vloer: de gespoten PUR-isolatie heeft een dikte van 6,8 cm. Totale dikte [m] Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] Indicatieve U-waarde [W/m²K] Tabel 54: Karakteristieken vloer U = 0,3

0,270 2,201 0,00 0,30

•

Ramen: de beglazing heeft een U-waarde van 1,3 en het volledige raam heeft een U-waarde van 1,8.

•


3.1.3 K36 •

De buitenmuren, het dak en de vloer hebben dezelfde opbouw als bij K44.

•

Ramen: de beglazing heeft een U-waarde van 1,1 (hoogrendementsglas) en het volledige raam heeft een U-waarde van 1,5.

•


3.1.4 K29 •


•

0,550 7,454 0,01 0,14


0,403 5,283 0,00 0,18

99

•

Vloer: de gespoten PUR-isolatie heeft een dikte van 20 cm. Totale dikte [m] Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] Indicatieve U-waarde [W/m²K] Tabel 57: Karakteristieken vloer U = 0,13

0,402 6,271 0,00 0,13

•


•


3.1.5 K25 •


•


•

0,650 11,025 0,01 0,10

0,553 9,147 0,00 0,11

Vloer: de gespoten PUR-isolatie heeft een dikte van 20 cm. Totale dikte [m] Warmteweerstand van oppervlak tot oppervlak [m²K/W] Toeslag voor mechanische bevestiging [W/m²K] Indicatieve U-waarde [W/m²K] Tabel 60: Karakteristieken vloer U = 0,11

0,452 7,813 0,00 0,11

•


•


100

3.2 Installaties •

Zonwering en luiken: er wordt beweegbare zonwering in het vlak gebruikt. Hierbij werd de invloed van handbediende en automatische binnen-, buiten- en tussenzonwering onderzocht.

•

Voor de correcte berekening van de hulpenergie voor ventilatoren wordt de categorie SFP 3 gebruikt. Het specifiek vermogen van ventilatoren uit deze categorie ligt tussen 750 en 1250 W/(m³/s). In EPB wordt de maximumwaarde gebruikt, namelijk 0,35 W/(m³/h). Het totaal vermogen wordt verkregen door deze waarde te vermenigvuldigen met het ventilatiedebiet van de ventilator dat 12540 m³/h is. Het totale vermogen van zowel de ventilator voor toeals afvoer is 4389 W.

•

Een warmtepomp met COP = 3,5. Zowel de warmtebron als het warmteafgiftemedium zijn water. De temperatuurstoename van het water is 3 °C en het elektrisch vermogen is 10 kW. Met warmtepompen kan vaak een hogere waarde van COP verkregen worden, vooral bij hoog performante pompen waarbij de bodem als warmtebron dient. Aangezien bij scholen grondboringen vaak niet haalbaar zijn, werken we met een pomp met COP = 3,5.

•

De verlichting bestaat uit TL-lampen met een vermogen van 58 W.

•

Er worden warmteterugwinapparaten gebruikt met thermische rendementen van 0,4; 0,5; 0,6 en 0,8.

•

De zonnepanelen hebben een piekvermogen van 180 W.

101

Bijlage C: Simulatiemodellen

102

1. Inleiding In deze bijlage zijn alle figuren van de simulaties opgenomen. Eerst wordt de geometrie en opbouw van het model getoond. Daarna wordt per versie het ventilatiesysteem weergegeven op een figuur. De symbolen op de figuren worden hieronder verklaard.

Figuur 107: Legende De waarden bij deze symbolen zijn het ontwerpdebiet van de opening. Bij de figuren van de grote geometrie wordt eerst het gelijkvloers weergegeven en daaronder de 1ste en 2de verdieping samen aangezien deze gelijk zijn. De symbolen van het ventilatiesysteem in de traphal zijn enkel van toepassing op de 2de verdieping.

103

2. Kleine geometrie 2.1 Geometrie van het model

Figuur 108: Kleine geometrie (alle afmetingen in m)

2.2 Simulatiemodellen

Figuur 109: Kleine geometrie v5/6

Figuur 110: Kleine geometrie v7/8/9/10/11/12

104

Figuur 111: Kleine geometrie v13/14/15/16 Figuur 112: Kleine geometrie v17/19

Figuur 114: Kleine geometrie v21/22/25/26

Figuur 113: Kleine geometrie v18/20

Figuur 115: Kleine geometrie v23/24/27/28/29/30/31/32

105

3. Grote geometrie 3.1 Geometrie van het model

Figuur 116: Grote geometrie (alle afmetingen in m)


Figuur 117: Grote geometrie v4

106


Figuur 119: Grote geometrie v6/7/8

107



108



109

Figuur 124: Grote geometrie v13/14/15


110


Figuur 127: Grote geometrie v18/19

111



112



113



114

4. Variabele bezetting 4.1. Geometrie van het model

Figuur 134: Variabele bezetting (alle metingen zijn in m)


Figuur 135: Variabele bezetting v1/2/3/4/5/8/9/10/11

Figuur 136: Variabele bezetting v6/7/12/13/14

115

4.3 Lessenrooster Lokaal 1

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Lokaal 6

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Lesuur 1&2

20

15

20

18

19

Lesuur 1&2

24

23

22

20

22

Lesuur 3&4

18

21

22

20

19

Lesuur 3&4

22

0

20

18

24

Lesuur 5&6

20

21

0

24

Lesuur 5&6

20

18

19

22

Lesuur 7

24

18

20

15

Lesuur 7

22

19

24

18

Lokaal 2

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Lokaal 7

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Lesuur 1&2

23

18

18

21

24

Lesuur 1&2

21

22

15

20

18

Lesuur 3&4

0

15

20

20

22

Lesuur 3&4

20

24

24

18

20

Lesuur 5&6

18

18

23

20

Lesuur 5&6

23

22

20

0

Lesuur 7

19

20

23

22

Lesuur 7

23

18

21

20

Lokaal 3

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Lokaal 8

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Lesuur 1&2

19

20

20

23

15

Lesuur 1&2

18

19

0

24

20

Lesuur 3&4

19

18

15

0

21

Lesuur 3&4

15

19

0

22

18

Lesuur 5&6

24

19

18

21

Lesuur 5&6

18

24

20

20

Lesuur 7

15

24

19

18

Lesuur 7

20

15

22

21

Lokaal 4

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Lokaal 9

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Lesuur 1&2

15

18

24

22

18

Lesuur 1&2

22

24

19

18

20

Lesuur 3&4

21

20

21

24

15

Lesuur 3&4

24

22

18

15

18

Lesuur 5&6

21

0

22

18

Lesuur 5&6

22

20

18

19

Lesuur 7

18

20

18

20

Lesuur 7

18

22

20

24

Lokaal 5

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Lokaal 10

Maandag

Dinsdag

Woensdag

Donderdag

Vrijdag

Lesuur 1&2

18

20

23

15

21

Lesuur 1&2

20

21

18

19

23

Lesuur 3&4

20

18

18

21

20

Lesuur 3&4

18

20

23

19

0

Lesuur 5&6

0

20

21

23

Lesuur 5&6

20

23

24

18

Lesuur 7

20

21

18

23

Lesuur 7

21

23

15

19

Tabel 61: Lessenrooster: aantal leerlingen per lokaal

116

Energieprestatie en ventilatie in schoolgebouwen

Recommend Documents