VV3 226-231
10-03-2005
09:53
HR-ventilatie
Erwin Roijen, Peter Op ‘t Veld
Pagina 226
Gebalanceerde ventilatie is het hart van de installatie
HR-ventilatie in woningen, kwaliteit of kwantiteit?
Nu hr-ventilatie bijna tien jaar in de lift zit (afbeelding 1), en inmiddels ook grootschalig wordt toegepast, vallen twee zaken op. De Nederlandse ventilatie-industrie heeft inmiddels uitstekende en geavanceerde producten op de markt gebracht. Daarnaast blijkt het ontwerp en de realisatie van hrventilatiesystemen nog regelmatig onzorgvuldig te gebeuren, met als resultaat een slecht functionerend systeem. Vooral de garantie-instituten zoals GIW en Woningborg en de belangenvereniging VEH kunnen hiervan volop voorbeelden aandragen [1]. Opvallend is verder dat de landelijke monitoring ventilatie [2] laat zien dat het merendeel van de bewoners tevreden is over hun ventilatiesysteem, ook over gebalanceerde ventilatie. Bewoners van woningen met een gebalanceerd ventilatiesysteem zijn vaker tevreden over het binnenklimaat dan bij de traditionele ventilatiesystemen en hebben minder last van vochtproblemen. Geluidsoverlast, vervuiling van het systeem en rondom de roosters, droge lucht en in mindere mate tochtklachten worden door gebruikers van gebalanceerde ventilatiesystemen echter vaak als kritiekpunt genoemd [2,3]. Deze klachten kunnen stuk voor stuk geëlimineerd worden door vanaf de eerste ontwerpfase tot en met de beheersfase van de installatie ‘goed en deugdelijk werk’ te leveren. Een belangrijke stap hierin was het verschijnen van Isso-publicatie 62 [4] in 2003, waarmee zowel kwaliteitseisen als technische uitvoeringsvoorschriften voor de ontwerp- en levensduurcyclus zijn vastgelegd. Essentieel hierbij is het onderscheid in verschillende kwaliteitsniveaus en het inzichtelijk maken van de consequenties van keuzen. Kwaliteitsniveaus en uitgangspunten worden reeds in de programmafase vastgelegd en vervolgens consequent door alle verdere fasen opgevolgd. Desondanks blijven er in de praktijk op een aantal punten regelmatig problemen optreden. Vooral de inregeling en de opstelplaats van het warmteterugwinapparaat (wta) verdienen meer aandacht.
marktaandeel [%]
Door de aanscherpingen van de EPN is het aandeel gebalanceerde ventilatie met warmteterugwinning in nieuwbouwwoningen (hr-ventilatie) toegenomen tot circa 50 procent. Hiermee zijn echter ook de klachten toegenomen. Een nieuwe softwaretool, op basis van Isso-publicatie 61 en 62, maakt de consequenties van systeemkeuzen voor kwaliteit en uitvoering inzichtelijk.
100 80 60 40 20 0 1995
1996
HR-ventilatie
1997
1998
1999
2000
mechanische afzuiging
2001
2002 2003 2004 natuurlijk afvoer
1. Aandeel ventilatiesystemen in Nederland.
INSTALLATIEGELUID Installatiegeluid heeft nog steeds de twijfelachtige eer de voornaamste klacht te zijn. In hoofdzaak zijn hiervoor drie
226
maart 2005
vv+
2. Warmteterugwinapparaat naast open zoldertrap: bron van geluidsoverlast in de slaapkamers.
VV3 226-231
10-03-2005
09:53
Pagina 227
oorzaken aan te wijzen: geluidsafstraling door het wta, ventilatorgeluid via het kanalensysteem in verblijfsruimten en geluidsafstraling door de luchttoevoerroosters. De geluidsafstraling van de huidige generatie wta’s is bij een gangbaar ontwerp dusdanig, dat wordt geadviseerd het wta te plaatsen in een gesloten opstelruimte en bijvoorbeeld niet bij een open zoldertrap (afbeelding 2). Ook is belangrijk dat het wta wordt geplaatst op een wand met voldoende massa. Overmatige geluidsafstraling (ventilator- en stromingsgeluid) door de roosters is te voorkomen door voldoende geluiddempende voorzieningen (1 tot 2 m goedgemonteerde geluiddempende slang) in het aanvoer- en afzuigkanaal. Geluidsproblemen beginnen echter vaak met een van de grootste fouten die nog steeds worden gemaakt: te veel onnodige weerstanden in het kanaalontwerp. Met een weerstandsarm kanalenontwerp is veel winst te behalen. Te veel weerstanden treden vooral op door overmatig gebruik van flexibele slangen en onnodig veel bochten, onnodig lange kanalen (bijvoorbeeld vanwege inblazen bij gevels), instortkanalen (altijd zoveel mogelijk vermijden) en vormstukken. Een ander opvallend punt is dat, vanwege de genoemde geluidsproblemen, het ventilatiesysteem ‘s nachts in de laagstand wordt geschakeld. Hierdoor worden de slaapkamers niet met de nominale debieten volgens het Bouwbesluit geventileerd en kan een overschrijding van de hygiënische grenswaarde van CO2 (1200 ppm) optreden. Behalve de genoemde maatregelen is een andere (of beter gezegd: een aanvullende) oplossing de mogelijkheid tot zonering van een gebalanceerd ventilatiesysteem. Door ‘s nachts alleen de slaapkamers te ventileren kan het toerental (en daarmee het geluidsniveau) worden verlaagd, terwijl toch met de nominale debieten volgens het Bouwbesluit wordt geventileerd.
LUCHTTOEVOERROOSTERS De eerdergenoemde kritiekpunten zijn deels gerelateerd aan de roosterkeuze en -positionering. De ontwerpfilosofie is dat ook gedurende de perioden zonder warmtevraag comfortabel en tochtvrij kan worden geventileerd. Het luchttoevoerrooster speelt hierin een belangrijke rol. In een onderzoek [5] is inzicht vergaard in de factoren die van invloed zijn op de roosterselectie voor woningen. Waar mogelijk zijn deze vertaald in ontwerpprocedures en prestatiecriteria om kwaliteit te definiëren en te objectiveren. In een technisch georiënteerde BRL-tekst zullen deze criteria nog worden aangewezen. In het onderzoek is het kostenaspect niet expliciet meegenomen. De bruto prijzen voor
Cursus HR-ventilatie De Stichting HR-Ventilatie geeft in samenwerking met Kenteq periodiek twee cursussen op basis van Isso-publicaties 61 en 62. Beide cursussen zijn afgestemd op de eindtermen van
BRL
6000-10 (voorheen
BRL
6002) van Ko-
mo-Instal en worden afgesloten met een examen. Het cursuspakket ‘Ontwerp en systeemkeuze’ is bestemd voor onder meer ontwerptechnici, (ontwerpende) installateurs, projectleiders, architecten en
EPA-adviseurs.
Het ontwerpen en dimensioneren van een ventilatiesys-
teem vormt hier de leidraad. Het cursuspakket ‘Installatie en beheer’ is bestemd voor ondermeer installateurs en woningbeheerders. Dit deel richt zich op het installeren en in bedrijf stellen, inregelen, opleveren, storingen en onderhoud.
luchttoevoerroosters blijken te variëren van 7 tot circa 25 euro. De prijs-kwaliteitverhouding is daarbij niet onderzocht, maar wordt ook niet als technisch selectiecriterium gezien. Opvallend is dat de eigenschappen van roosters die in de utiliteitsbouw worden gebruikt vaak tot in detail bekend is, terwijl over roosters voor hr-ventilatie slechts basale gegevens beschikbaar zijn. Om de roostereigenschappen eenduidig toegankelijk te maken voor ontwerpers is een aantal voorstellen voor beproevingsmethoden en wijze van documenteren gedaan. Basiskenmerken zijn de luchtvolumestroom, drukval over het rooster, spreidingspatroon, geluidproductie en inregelmogelijkheden. Roosterpositionering De positioneringsmogelijkheden van de toevoerroosters moeten uit de productdocumentatie blijken. Bij voorkeur wordt dit gevisualiseerd door figuren met ‘verboden gebieden’ voor het plaatsen van roosters (afbeelding 3). Tussen vrijwel alle partijen die betrokken zijn bij hr-ventilatie speelt (nog steeds) een verschil van inzicht over de plaats van toevoerroosters. Hierbij is een verdeling te maken naar enerzijds gevel- of raamzijdig inblazen en anderzijds kernzijdig inblazen. Vanwege de hoge thermische kwaliteit van de huidige woningbouw kan vrijwel altijd voor kernzijdig inblazen worden gekozen. Zowel bij kernzijdig als gevelzijdig inblazen, is extra aandacht nodig voor de keuze van het type rooster en de positionering. Een van de argumenten om te kiezen voor gevelzijdige luchttoevoer is de vermeende betere doorspoeling van de betreffende ruimte. Deze opvatting is echter niet correct. Met name turbulentie en temperatuurverschillen in een ruimte zijn bepalend voor de mate van menging en niet de maart vv+
2005
227
VV3 226-231
10-03-2005
09:53
Pagina 228
criteria
gevelzijdig toevoeren
kernzijdig toevoeren
inblaastemperatuur
bij een lage inblaastempera-
alleen toegestaan in combina-
tuur (laag rendement wtw)
tie met inblaastemperatuur
kan aan de gevelzijde worden ≥ 14°C ingeblazen
kanalenontwerp
plaats van de toevoerroosters
uitgebreid stelsel van toe-
relatief eenvoudig stelsel van
voerluchtkanalen
toevoerluchtkanalen
- de roosters in het plafond
- de roosters boven de loop-
op circa 0,8 m vanaf de
zone (bijvoorbeeld boven
gevel en uit de hoek plaatsen
een binnendeur) plaatsen - de worp mag niet in de
- de worp mag niet in de
leefzone komen
leefzone komen
binnen de invloedssfeer (worp) van de toevoerroosters mogen zich geen obstakels zoals een dampdrempel of lampen en dergelijke bevinden
Tabel 1. Positie luchttoevoerroosters.
zwak inducerend
matig inducerend
sterk inducerend
inductievoud
3 tot 5
5 tot 10
10 tot 20
drukval
maximaal 20 Pa
maximaal 30 Pa
maximaal 40 Pa
circa 2 m/s
circa 3 m/s
aanvangssnelheid v0 circa 1 m/s inblaastemperatuur circa 3 K onder
tot circa 5 K onder tot circa 8 K onder ruimtetemperatuur ruimtetemperatuur ruimtetemperatuur
Tabel 2. Roostereigenschappen.
3. Voorbeelden aanduiding ruimtelijke positionering bij gevelzijdig inblazen links en kernzijdig inblazen (rechts), gearceerde vlakken zijn ‘verboden gebieden’.
228
maart 2005
vv+
positionering van de roosters. De invloed van bewegingen van bewoners speelt hierbij een belangrijke rol. Daarnaast hebben ook de worp en de inducerende werking van het rooster een invloed op de ventilatie-efficiëntie. Bij hr-ventilatie is overwegend sprake van mengventilatie. De efficiëntie van de ventilatie vermindert door kortsluitventilatie. Hierbij stroomt de ventilatielucht direct van de toevoer- naar de afvoeropening en een gedeelte van de ruimte wordt niet of slecht geventileerd. Dit heeft een negatieve invloed op de luchtkwaliteit en warmtehuishouding in het betreffende gedeelte. Onder isotherme condities kan een kortsluitstroming optreden indien het afvoerpunt zich in of op korte afstand van de primaire luchtstroming bevindt. In de afbeelding 4 [6] is de ventilatie-effectiviteit voor drie configuraties weergegeven. In iedere configuratie bevinden de roosters zich in het plafond. De maximale ventilatie-efficiëntie bedraagt 50 procent (mengventilatie). In de eerste configuratie (van links) zijn de luchttoevoer en afvoer in dezelfde wand aanwezig, de ventilatie-efficiëntie is vrijwel gelijk aan het maximaal mogelijke. Dit wordt bereikt doordat de luchtstraal door vrijwel de hele ruimte stroomt voordat deze wordt afgezogen. Het volgende systeem bestaat uit een radiale luchtinblaas in het midden van de ruimte. Een gedeelte van de toevoerlucht wordt direct afgezogen. Hierdoor neemt de ventilatie-efficiëntie af. In de derde situatie neemt de efficiëntie verder af doordat de lucht rechtstreeks vanuit de tegenover elkaar gelegen roosters stroomt en een groot gedeelte van de ruimte niet bereikt. Objecten zoals meubilair en inrichting direct in de nabijheid van een toevoerrooster veroorzaken een blokkade en weerstand in de luchtstroming. Hiermee kan mogelijk een kortsluitstroming worden veroorzaakt. Voorts spelen verwarmingslichamen een belangrijke rol bij de ventilatie-efficiëntie. Convectieve warmtestromen van bijvoorbeeld radiatoren kunnen de doorspoeling van de ruimte in ernstige mate verhinderen. In de praktijk heeft een woonkamer met open keuken niet de voorgestelde eenvoudige doosvorm, maar komen complexere ruimtevormen aan bod. Belangrijk is dat de afzuigroosters zich niet in de invloedsfeer van de luchttoevoerpunten mogen bevinden. Een vuistregel hiervoor is dat het afzuigrooster zich op tenminste tienmaal de diameter of 1/10e van de worp van het toevoerrooster bevindt. Vervuiling van en door roosters De prestaties van een toevoerrooster kunnen afnemen door stof- en vuilafzetting. Bij extreme vervuiling kan de
VV3 226-231
10-03-2005
09:53
Pagina 229
ventilatie-efficiency [%] 50
maximale menging
40 30 20 10
isothermische condities
4. Ventilatie-efficiëntie.
5. Worplengte (Wv) in relatie tot vertrekdiepte (kernzijdig inblazen).
luchtvolumestroom verminderen en ontstaat er twijfel over de kwaliteit van de toevoerlucht. Daarnaast zorgt het visuele aspect (zwarte randen en vlekken rond roosters) voor vraagtekens over de binnenluchtkwaliteit. In een praktijkonderzoek [7] is echter geen verband aangetroffen tussen vervuilde toevoerroosters en een verminderde binnenluchtkwaliteit. De vervuiling van het ventilatiesysteem zelf is vooral afhankelijk van omgevingsfactoren (de kwaliteit van de aangezogen buitenlucht) en de frequentie plus intensiteit van het reinigen. Vervuiling op en rond roosters is vrijwel altijd het gevolg van inductie van ruimtestof. Als gevolg van de roostervorm en het ontbreken van instructies gebeurt het regelmatig en grondig schoonmaken van de toevoerroosters onvoldoende.
Worplengte en spreiding De worplengte is gedefinieerd als de grootste afstand van het midden van het rooster tot de eindsnelheid (v). De eindsnelheid is daarbij gelijk aan de maximaal toegestane luchtsnelheid in de leefzone. Bij de worplengte spelen twee factoren een rol: de binnenluchtkwaliteit in de vorm van een voldoende menging van de toevoerlucht met de ruimtelucht (doorspoeling van de ruimte) en het comfort vanwege de invloed die de toevoerlucht heeft op de luchtbewegingen in de leefzone. Op grond hiervan is de ontwerpregel geformuleerd (afbeelding 5). Inductie Er wordt onderscheid gemaakt tussen zwak, matig en sterk inducerende roosters op grond van een aantal kenmerken (tabel 2). Bij toepassing van zwak inducerende roosters wordt de toevoerlucht slechts beperkt met de lucht in het vertrek vermengd. De temperatuur van de toevoerlucht moet bij toepassing van dit type rooster ten minste 18 ºC bedragen. Bij toepassing van sterk inducerende roosters wordt de toevoerlucht direct na het rooster sterk met de lucht in het vertrek vermengd. De temperatuur van de toevoerlucht moet bij toepassing van dit type rooster bij voorkeur minimaal 14 ºC bedragen. Nadeel van sterk inducerende roosters is dat zij meestal vervuiling van wanden en plafonds veroorzaken. Zwak inducerende roosters geleiden de lucht via richtplaten en geven lagere uitblaassnelheden, met minder geluidhinder maar ook minder kleefeffect.Toch is het belangrijkste voordeel van zwakinducerende roosters de lage weerstand (en daardoor minder geluid en energiegebruik) en minder vervuiling door inductie van ruimtestof. Voor hr-ventilatie kunnen vanwege de hoge inblaastemperatuur zwak inducerende roosters worden toegepast
SOFTWARETOOL Isso-publicatie 61 heeft als doel om tot een integrale kwaliteitsbeheersing en waarborging te komen van het voortbrengingsproces van ventilatiesystemen voor woningen. Deze publicatie is opgezet in MKK-structuur (model kwaliteitsbeheersing klimaatinstallaties). Isso-publicatie 62 geeft een eenduidig pakket van ontwerptechnische kwaliteitseisen voor goed functionerende gebalanceerde ventilatie-installaties in woningen en woongebouwen. Beide publicaties zijn opgezet voor gebruik door architecten, installateurs, installatieadviseurs en opdrachtgevers. Een mogelijk knelpunt is dat beide publicaties moeilijk toegankelijk zijn voor (niet ervaren) gebruikers. Met een nieuw softwaretool, te bereiken via maart vv+
2005
229
VV3 226-231
09-03-2005
14:23
Pagina 231
de internetpagina van Isso digitaal, kan men eenvoudiger een selectie maken van de te gebruiken onderdelen van de publicatie. De gemaakte keuzen worden verwerkt tot gedeeltelijk ingevulde vraagspecificatiebladen uit Isso-publicatie 62. De softwaretool ondersteunt zowel de gebouw- en installatieontwerper bij het vaststellen van de randvoorwaarden, de vraagspecificatie en de systeemkeuze. De systeemkeuze en het ontwerp van een ventilatiesysteem worden als zodanig niet automatisch door de softwaretool gegenereerd. Wel worden de voor- en nadelen van de verschillende ventilatiesystemen aangegeven en informatie over bouwkundige consequenties van de keuze.Verder zijn de architectonische consequenties van het kanalenontwerp, opstellingsruimte en maximale luchtdoorlatendheid op hoofdlijnen weergegeven. In de softwaretool is een aangepast vraagspecificatieblad voor opdrachtgevers aanwezig waarin alle relevante keuzen zijn vermeld. De gemaakte keuzen wat betreft de kwaliteit (conform de nummering van de gedrukte publicaties) worden verwerkt in een tabel, waarin de gebruiker per ventilatiesysteem kan zien in welke mate dit overeenkomt met zijn gewenste kwaliteitsniveau. Groen betekent dat aan de prestatie-eis normaal gesproken wordt voldaan. Indien een ventilatiesysteem onder voorwaarden voldoet aan de betreffende prestatie-eis, dan zijn deze voorwaarden/aandachtspunten via een hyperlink te raadplegen en wordt het betreffende vak geel gekleurd. Ventilatiesystemen die niet voldoen aan de prestatie-eis kleuren voor het betreffende aspect rood (afbeelding 6).
6. De softwaretool voor de keuze en ontwerp van het ventilatiesysteem.
Hr-ventilatie, maar ook andere energie-efficiënte ventilatiesystemen zijn dus voorwaarde voor de toepassing van duurzame energiesystemen. De keuze van het ventilatiesysteem kan niet los worden gezien van het verwarmings- en warmtapwatersysteem, maar moet deel uitmaken van een totaalconcept. De geluidproductie van het ventilatiesysteem moet overeenkomen met de akoestische kwaliteit van de rest van de woning. Literatuur [1] Woningborg TD-info over Gebalanceerde ventilatie, augustus 2002. [2] Landelijke monitoring ventilatie, TNO-Bouw, Cauberg-Huygen R.I. [3] Gebruikerservaringen voorbeeldprojecten duurzaam & energiezuinig bouwen – woningbouw; Rigo Research en Advies Amsterdam in opdracht van Stuurgroep Experimenten Volkshuisvesting en Novem;
CONCLUSIE Gebalanceerde ventilatie is als componentensysteem de zwakste schakel in de keten van ontwerp, realisatie en beheer van de gekozen onderdelen. Het warmteterugwinapparaat is slechts een onderdeel van het geheel, maar vormt wel het hart van de installatie. Met de beschreven ontwikkelingen wordt beoogd het ontwerp en de realisatie van hr-ventilatie te faciliteren. Waarom is het op dit moment zo belangrijk dat het ontwerp en aanleg van hr-ventilatie een kwalitatieve stap voorwaarts maakt? Niet alleen omdat de directe energiebesparing en de goede binnenluchtkwaliteit op dit moment van belang zijn, maar nog meer omdat duurzame energie-installaties in feite niet zonder een energie-efficiënt ventilatiesysteem kunnen. Pieklasten in het op te stellen vermogen vanwege hoge ventilatieverliezen leiden tot onrendabele investeringen en een groter aantal onrendabele deellast-uren.
rapportnummer 79120/w, maart 2002. [4] Isso-publicatie 62 ‘Kwaliteitseisen gebalanceerde ventilatie in woningen’; Stichting Isso; Rotterdam, juni 2003. [5] Isso-researchrapport 15 ‘Specificatie voor luchttoevoerroosters in woningen’; Stichting Isso – Rotterdam, september 2004. [6] Building ventilation theory and measurement; D. Etheridge, M. Sandberg. [7] Vervuiling van woningventilatiesystemen; ing. E.J.A. Roijen, ir. P.J.M. Op ‘t Veld; Cauberg-Huygen R.I. in opdracht van Stichting HR-Ventilatie, mei 2003.
Auteur Erwin Roijen en Peter Op ‘t Veld, Cauberg-Huygen Raadgevende Ingenieurs, Maastricht
maart vv+
2005
231
