Waarom werkt het niet?
fohn-s

Het binnenmilieu is een zwaar en ingewikkeld onderwerp met termen als fijnstof, vluchtige organische stoffen, relatieve vochtigheid, CO2, temperatuur en comfortbeleving. Maar in essentie is de belangrijkste vraag: hoe kunnen we ervoor zorgen dat mensen een ruimte als aangenaam ervaren? Wetenschapper Frans Rasenberg legt het uit.

In een prettige en comfortabele omgeving is de temperatuur ongeveer 21 ºC, de relatieve vochtigheid is 50% of hoger en de verontreiniging door vluchtige stoffen blijft onder de 2 ppm. Dat wordt bereikt door een paar ramen tegenover elkaar open te zetten of met behulp van een mechanisch ventilatiesysteem. Beide methoden moeten ervoor zorgen dat de hele ruimte goed wordt schoongespoeld.

Ventileren is in de goed geïsoleerde gebouwen van tegenwoordig een absolute noodzaak. In een ruimte met mensen stijgt de temperatuur snel als gevolg van lichaamswarmte en een eventuele verwarming. Daardoor daalt de luchtvochtigheid. De warme lucht zal – volgens eeuwenoude natuurkundige principes – langzaam naar het plafond stijgen, samen met vervuiling door uitgeademde lucht, transpiratie, schoonmaakmiddelen, etc. Boven in de ruimte wordt het dus het warmst en het sterkst vervuild, maar in de hele ruimte ontstaat een bedompte en benauwde atmosfeer.

Ventilatietechnieken

Hoe kan er effectief worden geventileerd? Ventilatie mag niet leiden tot tocht. Het inblazen van koele lucht wordt als oncomfortabel ervaren als het temperatuurverschil groter is dan 2 graden. Er mag ook niet te hard worden geblazen; een luchtsnelheid van meer dan 0,2 meter per seconde is al niet meer prettig. En uiteraard mag het ventilatiesysteem geen lawaai maken. Zelfs een continu geruis van lucht is op den duur onprettig.

Er zijn dus allerlei redenen waarom mensen last kunnen hebben van een ventilatiesysteem. Daarom is het belangrijk om goed na te denken over de wijze van ventileren. Waar en op welke hoogte blazen we lucht in? Wat is de beste plek om de lucht af te zuigen? Waar komen de roosters en welke techniek gaan we gebruiken?

De meest toegepaste ventilatiemethode is het verdringingsprincipe. Dat bestaat uit het inblazen van koele lucht via roosters in het plafond. Door middel van roosters in de muur of het plafond wordt deze lucht weer afgevoerd. In de praktijk worden die afvoerroosters vaak weggelaten. Men gaat er van uit dat de plafondplaten voldoende lucht doorlaten en kunnen fungeren als afvoerrooster. Deze methode voldoet in de praktijk niet. Het is in gebouwen waar dit wordt toegepast erg warm en er zijn tochtproblemen.

Weerstand van de onderdruk

Het gebrekkige functioneren van de ventilatie is het gevolg van een combinatie van factoren. Ten eerste heeft de koude lucht die de ruimte wordt ingeblazen geen duidelijke bestemming. Eenmaal in de ruimte zou deze lucht een vaste route moeten volgen in de richting van een afzuigrooster en de warmte moeten afvoeren. Maar doordat er geen expliciet afvoerrooster is – er zijn alleen plafondplaten – vindt dat afvoerproces onvoldoende plaats.

Een ander effect heet de 'weerstand van de onderdruk'. Het ventilatiesysteem zuigt de af te voeren lucht met grote kracht het ventilatiekanaal in. Door weerstand in de kanalen en vooral in de plafondplaten (de afvoer) blijft er van die enorme zuigkracht bij de afvoer bijna niets over. Er is dus onvoldoende kracht over om voldoende lucht samen met de warmte uit de ruimte te zuigen. Dit is te vergelijken met een stofzuiger met een verstopte slang. De zuigkracht is dan bijna nul.

Elektronische neus

Als het benauwd is in een ruimte kunnen we dat als mens uitstekend signaleren. We ruiken dat het stinkt en we voelen dat het te warm is. Het is niet zo eenvoudig om dat te vertalen naar objectief meetbare en reproduceerbare gegevens. Rasenberg Instruments heeft een meetstation ontwikkeld waarmee dat wel kan. De apparatuur meet de temperatuur, relatieve vochtigheid, vluchtige organische stoffen en het CO2-niveau. De combinatie van deze gegevens is een goede indicatie van de mate waarin mensen zich prettig en comfortabel voelen. De apparatuur wordt daarom ook gebruikt om ventilatiesystemen nauwkeurig aan te sturen.

Metingen met deze apparatuur in diverse testruimtes met verdringingsventilatie laten zien dat de temperatuur constant te hoog is en dat de lucht is vervuild. Nadat er enkele aanpassingen aan de installatie worden gedaan treedt een forse verbetering op. Nog steeds stijgt de temperatuur als er mensen de ruimte in komen, maar dat is tijdelijk. Binnen enkele minuten zorgt het aangepaste ventilatiesysteem ervoor dat de warmte met de vervuiling wordt afgevoerd. Daarmee is het bewijs geleverd dat een ventilatiesysteem goed functioneert als de luchtafvoer correct wordt aangesloten.

Gesloten systeem en nozzles

Het voornaamste doel van de aanpassingen aan de installatie is de weerstand van de onderdruk zo laag mogelijk te maken. Om dat voor elkaar te krijgen worden extra afvoerroosters in het plafond geplaatst, die zijn aangesloten op de luchtafvoer. Er is dan een gesloten systeem, waarin de lucht weinig weerstand ondervindt. Daardoor wordt er effectief geventileerd. Een prettige bijkomstigheid is, dat het ventilatiesysteem veel minder energie gaat verbruiken.

Een andere aanpassing zorgt ervoor dat er doorspoeling in de hele ruimte plaatsvindt. Daartoe worden de originele inblaasroosters vervangen door op maat gemaakte roosters met nozzles. Die zorgen ervoor dat de lucht actief door de hele ruimte in de richting van de afvoerroosters wordt geblazen. De werking is vergelijkbaar met een tuinslang. Om de planten achterin de tuin ook te bereiken kan het uiteinde van de slang worden dichtgeknepen. Met dezelfde waterdruk komt de waterstraal dan een stuk verder.

Doordat er nu effectief wordt geventileerd en er actieve sturing is van de ingeblazen lucht vindt er een veel betere doorspoeling plaats. Het directe gevolg is dat de warmte wordt afgevoerd. Op termijn zal blijken dat de energierekening van het ventilatiesysteem een stuk lager is.

Bekijk in de bijlage de details van deze studie naar de situatie bij kantorencomplex Het Alnovum in Almere.

193