Ventilatie via de gevel, themadag 9 mei

8/9/2019 Ventilatie via de gevel, themadag 9 mei

1/118


2/118

Copyright:

Lay-out:Uitgave:

1996 Niets ui t deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagenof openbaar gemaakt, in enige vorm of enige wijze, hetzij elektronisch ,mechanisch, door fotokopien , opnamen, of op enige andere manier, zondervoorafgaande schriftelijke toestemming van de betreffende auteurs.

Conny Dikhoff

Vakgroep Bouwtechnologie, Faculteit der Bouwkunde , TUDelftProf . r. P.G. Luscuere/dr .ir. P.J .W . van den Engel

CIP-GEGEVENS KONINKLIJKE BIBLIOTHEEK, DEN HAAGLuscuere P.G./Engel van den P.J .W .Ventilatie via de gevel:TU-Delft, vakgroep Bouwtechnologie,Faculteit der Bouwkunde.ISBN 90-5269-211-4 geb.Trefw .: ventilatie .


3/118

INHOUD PAGINA

1. VENTILATIE EN BINNEN MILIEU 1-0Ir. C.W.J. Cox,TNO-Bouw

2. VENTILATIE, ENERGIEGEBRUIK EN 2-0 t/m 2-07ENERGIEPREST ATlEIng. E.A. Blankestijn,Novem

3. SIMULEREN VAN VENTILATIE 3-0 t/m 3-18Ing. J.C. Phaff,TNO-Bouw

4. VENTILATIE EN REGELGEVING 4-0 t/m 4-14Ing. W.F. de Gids, "-TNO-Bouw

5. KOELING EN VENTILATIE MET REGELBARE 5-0 t/m 5-19RAAMOPENINGENDr.ir. A.H.C. van Paassen,Faculteit Werktuigbouwkunde enMaritieme Techniek, TU-Delft

6. PRODUKTEN EN PRODUKTONTWIKKELING VAN 6-0 t/m 6-19VENTILATIEVOORZIENINGENDr.ir. P.J.W. van den Engel,Faculteit der Bouwkunde, TU-Delft, Bouwtechnologie

7. VENTILATIE, GELUIDBELASTING EN GEVELONTWERP 7-0 t/m 7-20Ir. A. Schuur,Faculteit der Bouwkunde, TU-Delft, sector Bouwfysica


4/118


5/118

VOORDRACHT 1

De tekst van deze voordracht was op 1 mei 1996 niet beschikbaar en isdaarom niet opgenomen in deze syllabus, waarvoor onze excuses.

VENTILATIE EN BINNENMILIEU

ir.C.W.J.Cox, TNO-Bouw


6/118


7/118

VOORDRACHT 2

VENTILATIE, ENERGIEGEBRUIK EN ENERGIEPRESTATIE

ing. E.A.Blankestijn, accountmanager sector Utiliteitsgebouwen Novem,de Nederlandse Onderneming voor Energie en Milieu.


8/118


9/118

VENTILATIE, ENERGIEGEBRUIK EN ENERGIEPRESTATIEing. E.A.Blankestijn, accountmanager sector Utiliteitsgebouwen Novem,de Nederlandse Onderneming voor Energie en Milieu.

Energiebesparing en de kwaliteit van het binnenmilieu kunnen op gespannen voet metelkaar komen te staan als er bijvoorbeeld niet integraal ontworpen wordt, onvoldoendeonderhoud wordt gepleegd aan klimaatinstallaties of onvoldoende gebruik wordt gemaaktvan de kennis die er op di t terrein is.

ENERGIEBESPARING EN KWALITEIT BINNENMILIEUNovem ondersteunt ontwikkelingen die leiden to t energiebesparing en de kwaliteit van hetbinnenklimaat op een aanvaardbaar niveau brengt.De mate van energiebesparing hangt voornamelijk af van de prestaties van technieken ende acceptatie van deze technieken door de betrokkenen in het bouwproces.Deze acceptatie hangt af van vele zaken, zoals prioriteitsstelling ten opzichte van anderinvesteringen, en het hebben van meerwaarde, door bijvoorbeeld naast kostenbesparingook kwaliteitsverbetering te leveren, maar ook kennis en houding van betrokkenen.Novem ondersteunt dan ook nieuwe kansrijke technieken, zoals temperatuurregeling metautomatisch verstelbare raamopeningen. De heer van Paassen van de TU Delft zal hiervanmiddag uitvoerig op in gaan.Ook werkwijzen die leiden to t kwalitatief betere installaties zoals vastgelegd in het modelKwaliteitsverbetering Klimaat installaties MKK worden door Novem gestimuleerd.

GEZONDE KANTOORGEBOUWENNaar aanleiding van gebruikersklachten over het binnenklimaat is in 1 991 de BeleidsgroepGezonde Kantoorgebouwen (BGGK) gestart. Hierin hebben onder andere SBR, ISSO, TVVL,RGD, TNO en Novem zitting .Taak van deze groep is programmering van onderzoek en kennisoverdracht. In dit kader isin 1995 de publikatie Keuzedocument gezonde kantoorgebouwen verschenen.Een aanbeveling in deze publikatie is de klimaatinstallatie zo eenvoudig mogelijk te houden.Dit in verband met de risico's dat door foutief gebruik of verkeerde inregeling klachtenontstaan is groter naarmate er meer gecompliceerde installaties in het gebouw wordenopgenomen .

ONTWERPHULPMIDDELEN VOOR INTEGRAAL ONTWERPENHet is noodzakelijk een integrale aanpak na te streven om energie-efficinte gebouwen teontwerpen. Met steun van Novem zijn diverse hulpmiddelen tot stand gekomen. Enkelevoorbeelden hiervan zijn :

ISSO/SBR 213 Ontwerpen van energie-efficinte kantoorgebouwen; integratie vangebouwen installatie, 1990/1994 Per fase van het ontwerpproces worden indicatiesgegeven van de invloed van ontwerpbeslissingen op de hoogte van het energiegebruik.

2-1


10/118

ISSO/SBR 300 Energie-efficinte kantoorgebouwen, binnenklimaat en energiegebruik,1994.Een hulpmiddel voor bestaande en nieuwe kantoren om het energiegebruik enbinnenklimaat te kunnen beoordelen . Hiertoe zijn 10.000 thermodynamischeberekeningen gemaakt met een gebouwsimulatieprogramma. Via keuze tabellen wordenbouwfysische en installatietechnische eigenschappen ingevoerd en kan men hetenergiegebruik en het aantal GTO uren aflezen worden.ISSO 37 Energiewijzer Kantoorgebouwen, 1995.Op basis van de EP-eis in het Bouwbesluit of aanvullende eisen van de opdrachtgeveris een energiedoelstelling te formuleren. De publikatie is een instrument om in hetvoorontwerp op eenvoudige wijze een selectie van een klimaatsysteem, componentenen opwekkingsinstallatie worden gemaakt.ISSO 37 geeft bijvoorbeeld ook een indicatie van het aantal GTO uren dat eenklimaatsysteem oplevert bij een bepaalde interne warmtelast, zontoetreding en internewerkzame massa.

De getalswaarden in deze publicaties hebben een globaal karakter. Het gebruik vangedetailleerde ontwerphulpmiddelen, zoals temperatuuroverschrijdingsberekeningen, blijvenvaak noodzakelijk .Deze hulpmiddelen geven ook inzicht in de randvoorwaarden voor het mogelijk toepassenvan natuurlijke en mechanische ventilatiesystemen al of niet met koeling en welkenergiegebruik daarmee gemoeid is .Het volgende voorbeeld is met ISSO/SBR 300 bepaald .

Vraag: Welk klimaatsysteem geeft een laag energiegebruik en een comfortabel binnenklimaat bij de volgende randcondities ?Dichte constructies R = 3 m2 .K/W35% glas (dubbel)Orintatie is ZfW van het beschouwde vertrek35 W/m2 interne warmteproductieinterne massa is laag

Het tabellen boek geeft aan dat klimaatsysteem 2, mechanische luchttoe-en afvoer,aanvullende natuurlijke ventilatie en radiatorenverwarming, een energiegebruik van 11,1m3 a.eq/m2 en 300 GTO uren. Het binnenklimaat is in de zomer dus niet acceptabel.Welke alternatieven geeft de publikatie?Deze worden in figuur 1 weergegeven .

2-2


11/118

E- efficiente kantoorgebouwenbinnenklimaat en energiegebruikm3 a.eq.lm2 GTO uren20 , - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - , 400

1 5 1- ----..------.----..-.-... .....- ..-.-..-- - ......- ....-.- ...-.- ...........- ...-- ...., 30010

5

o_ klimaatsysteem 2v::::: 1 kllm.s.3 topkoelIng

Figuur 1

energie & comfort_ open pl,zware wanden_ kllm.s.2 IW20W /m2

ENERGIEPRESTATIENORMERING EN ENERGIEGEBRUIK

100

o

Energiezuinige nieuwbouw moet een substantieel aandeel leveren in de energiebesparingsdoelstellingen van het Nationaal Milieubeleidsplan en de derde Energienota.Daartoe zijn er energieprestatie-eisen per 15 december opgenomen in het Bouwbesluit, metals doel ca. 20% energie-efficiency tot stand te brengen.In 1998 zullen de EP-eisen voor diverse gebouwcatagorien waarschijnlijk aangescherptworden.De methodiek van de energieprestatienormering dwingt een integrale optimalisering vanbouwkundige en installatietechnische maatregelen af. Dit is mogelijk omdat een berekeningwordt gemaakt van het totaal te verwachten energiegebruik voor ruimteverwarming,ventilatoren, verlichting, pompen, koeling en bevochtiging. De EP is hiervan afgeleid.In verband met de inpassing in het Bouwbesluit zijn een aantal factoren waarbij degebruiker van het gebouw het feitelijk energiegebruik benvloed, als vaste waarde pergebouwfunctie vastgelegd. Hierbij moet gedacht worden aan binnentemperaturen gebruikstijden en verlichtingsniveaus .De deelverbruiken voor koeling ventilatoren en bevochtigen worden gecorrigeerd met eenweegfactor omdat in het bouwbesluit met n EP waarde te kunnen volstaan vooreenzelfde categorie gebouwen ongeacht of er koeling aanwezig is of niet.

EP+ PROJECT MET NATUURLIJK VENTILATIECONCEPTNovem stimuleert het bouwen van gebouwen die aanzienlijk beter presteren dan de huidigeEP eisen in het Bouwbesluit middels haalbaarheidsstudies en demonstratieprojecten.

2-3


12/118

En van die projecten is een kantoorgebouw van 5800 m2 GO voor Arthur Andersen inAmstelveen, dat gerealiseerd wordt door Multivastgoed bv. Het gebouw is ontworpen opbasis van een integrale visie mensen milieuvriendelijk bouwen (M&M).Met betrekking tot het thema energie leidt di t tot een concept waarbij de bouwfysischekwaliteit van het ontwerp een zware rol krijgt. In eerste instantie is gestreefd naar eenpassieve klimaatbeheersing door een juiste keuze van thermisch accumulerendebouwmassa en gevelontwerp en pas in tweede instantie door actieve beheersing metbehulp van klimaatinstallaties.De volgende maatregelen zijn getroffen:compact bouwen

verzwaard isolatiepakket schilHR glas u=1.4 W/m2K30% glas, vormgegeven op daglichttoetredingkalkzandsteen binnenwandenthermisch open plafondsZak/knik schermen voor zonweringHF- basisverlichting met daglicht en aanwezigheidsschakeling, aangevuld met werkplekverlichting.natuurlijke ventilatie met winddruk geregelde ventilatieroosters met suskastenMechanische afvoer, n = 2,5

In figuur 2 worden het energiegebruik en EP waarden van diverse ontwerpvariantenweergegeven .

EP+ kantoor Arthur AndersenEnergiegebruik en EPMJ/m2 EP

1 2 0 0 ~ 1 1 1 1 1 [ : : : : = = = = = = = = = = i i i i i l l l l l ~ ; ; i [ = = = = ~ 2 ' 4 1 0 0 0 ~ [ . ~ = = = = = - - - - - - _ . - - - - - - . - . - ...-------. 2800 :J---- .--- ..-- . , 1,6600400200

o_ basis met koeling1:: :1 +HRk,lsolatle,veeg

Figuur 2

2-4

4 varianten_ basis zonder koeling_ +HRgl,HF,dlm,aanw.

1,20,80,4o


13/118

Hierbij valt op dat een basis variant met to t nu toe gebruikelijke isolatie, verlichting, VRketels, lichte scheidingswanden, gesloten plafonds, mechanische toe-en afvoer met wtwen topkoeling de EP-eis = 1 9 niet haalt.Zoals al eerder toegelicht maakt het bouwbesluit geen onderscheid in de vereiste EP vooreen actief en een passief gekoeld gebouw. Dit is terug te zien bij de basisvarianten.Uiteraard maakt het wel ui t in het primaire energiegebruik, ca. 15 % minder energiegebruik.Het definitieve ontwerp is ca. 45% energie-efficinter dan de basis variant en ca. 24%efficinter dan de EP = 1 ,9 variant.In figuur 3 is het energiegebruik uitgesplitst naar energiefuncties .

EP+ kantoor Arthur AndersenDeelenergiegebruik variantenMJ/m260 0 , - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ,

500400

300200100o verwarming ventilatie verlichting

_ Basis met koelingt:,;,:::: j +HRk,lsolatle,veeg

Figuur 3

pompen koeling warmtapwater

_ Basis zonder koeling_ +HRgl,HF,dlm,aanw.

Opgemerkt wordt dat het verbruik voor koeling in de basisvariant in di t geval laag is omdatslecht een deel van het gebouw gekoeld zou worden . Indien het gehele gebouw gekoeldzou zijn wordt het verbruik ca . 65 MJ/m2 per jaar.In figuur 4 worden resultaten weergegeven van een EP + kantoor te Utrecht waar welmechanische toe-en afvoer met top koeling wordt toegepast.Vergelijken we de EP en energiegebruiken met het kantoor te Amstelveen dan is hetenergiegebruik hoger bij een ongeveer gelijke EP .

2-5


14/118

EP+ kantoor OostingEnergiegebruik variantenMJ/m2 EP1 2 0 0 . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ 3

1000 - - - - - - - - - - - - - - - . - - - - . - - - - - - - - - - - - - . - - - - . - . - - - - - - - - . - . - - - - - - . - ~ 2 , 5 800 - - - - . - - ....-.---.------ ...--..-.-1 2600

400 1200 0,5o varianten

_ Basis met koelingI'}}}I +toerenr,dlm,zonneb.

_ +HRglas, HF verl.

Figuur 4

Het is dus duidelijk dat ventilatie via de gevel energie besparing oplevert maar hoe staathet met de binnentemperatuur in de zomer?Het volgende overzicht laat de resultaten zien van temperatuuroverschrijdingsbereken ingenmet VA 114. Op basis hiervan kan worden geconcludeerd dat volgens RGD maatstaven 150 GTO uren) een acceptabel binnenklimaat is wordt gecreerd.

KOSTENWegen de kosten nu op tegen de baten?Kalkzandsteen binnenwanden in plaats van metal studOpen plafondsGevelventilatie + mechanische afzuigingVervallen topkoeling

+f62/m2+f42/m2- f44/m2- f30/m2+f30/m2

Door minder onderhoudskosten aan de installaties kan dit bedrag nog wel iets omlaag .Vooral het arbeidsloon maken de kalkzandsteen binnenwanden zo duur. Ook is in dit gevalvoor een vrij exclusieve afwerking van het open plafond gekozen.

2-6


15/118

Comfort in de zomerGTO uren vertrekken Arthur AndersenGTO-uren1 6 0 r - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~

140r --------------------------------_-------------.- ..-----------------------------.----120r---------------------- -----------------10080604020o orientatie

- 1 hoek ZfW _ 1 hoek W/Z 11 1 hoek N/W _ 1 hoek O/ZkCHH 1 tussen 0 0 5 tussen 0 _ 5 hoek O/Z

Figuur 5

CONCLUSIEVentileren via de gevel levert vergeleken met een variant met koeling met eenzelfde EP eenlager energiegebruik op. De meerkosten die gemoeid zijn met het gebruik maken vaninterne massa om een comfortabel binnenklimaat te creeren zijn nog aanzienlijk .

2-7


16/118


17/118

VOORDRACHT 3

SIMULEREN VAN VENTILATIEComputerrekenmodellen voor ventilatie van gebouwen enverspreiding van luchtverontreinigingen binnen gebouwen.

J,C, Phaff TNO Bouw 015 2608462 J,Phaff@bouw,tno,nl


18/118


19/118

SIMULEREN van VENTILATIEComputerrekenmodellen voor ventilatie van gebouwen enverspreiding van luchtverontreinigingen binnen gebouwen .J.C. Phaff TNO Bouw 015 2608462 J.Phaff@bouw.tno .nl

TNO-Bouw bezit een aantal computerprogramma's voor het simuleren van ventilatie vangebouwen en de verspreiding van verontreinigingen in de binnenlucht. Het gaat hierbijom zowel natuurlijke als mechanische ventilatie .Van individuele personen en van groepen personen kan de belasting door luchtverontreinigingen en de dosis worden bepaald . De modellen lenen zich hierdoor goed voor hetanalyseren van de effecten van ontwerp-veranderingen aan gebouwen of beleidsmaatregelen. Het gaat hier om effecten op het gebied van ventilatie en energieverbruik doorventilatie en effecten ten aanzien van concentraties van verontreinigingen in debinnenlucht en belasting van personen, individuen maar ook doorsneden van grotegroepen van personen of werknemers.Door de lange ervaring van TNO op het gebied van ventilatie van gebouwen, zowel ui tmetingen in de praktijk als metingen in proefkamers, windtunnels en elektrische venti latie-analogons, kon al vroeg een bruikbaar model worden gerealiseerd, dat voortdurendwordt verbeterd .De afdeling Binnenmilieu, Bouwfysica en Installaties van TNO-Bouw is enthousiast overde mogelijkheden van deze modellen en voorziet dat de kwaliteit van de gebouwdeomgeving zal profiteren van de kennis die ermee zal worden verkregen .

WAAROM VENTILATIE?

ventilatie is et .ververs.en an debinn.enlucht in g.ebouwen Het is nodig om ver- ontreinigingeninde .birinenluchtafteyoerenotte .verdunnen > ... . ....Verontreinigingsbronnen moeten op de e e r s t e p l a a t s z o v e e l r l 1 o g e l i j k v v o r d e ~ v e meden, .gemini.malisere .. n ?oor l l 1 a ~ t r e g e l e n ..dicht ij .de. lJrb? \"J0rd.en a a ~ g e p a k t ..Indezolllerkan,doorgrpti:}QPpervlakkenteppenen,zpalsdeurenoframen,rpetg r o t e s t r o m e n y o o r p a t u u r l i j ~ ~ k o e l i n g ' J V 0 r c i e n g i : } ; ! o r g d > Met .zulk.e grotestromenkanmeneerlgebouw()ok .doorspuiel1'bijv()orbelcLbij. ......p i e k b e l l ~ t i n g e n e n o n d e r h o u d s w i k a a m h e d e n z o a l s s c h i l d ~ r e n .. ... .

Mensen gebruiken bij het ademhalen zuurstof (0 2) en produceren onder andere kooldioxide (C0 2) en waterdamp. Zonder ventilatie of bij te weinig ventilatie zou men heteerst last krijgen van een te hoge CO 2 concentratie, geuren en vermoedelijk ook condensatie van vocht op de ramen als het buiten koud is .Ventilatie is in kantoren en woningen nodig voor het afvoeren van verontreinigingen ui tde binnenlucht, geuren en schadelijke stoffen . Deze zijn bijvoorbeeld afkomstig vanbouwmaterialen en interieur, schoonmaakmiddelen, onderhoudsmiddelen, apparaten enprocessen, toiletruimten, kantines, sigarettenrook, verbrandingsgassen en vocht.In industrile gebouwen gaat het ook om de verdunning van de concentraties ten gevol-

3-1


20/118

ge van onvermijdelijke bronnen, soms om de werknemers te beschermen en soms vereist het proces di t of zijn hogere concentraties onveilig.In alle gevallen geldt eerst dat de verontreinigingsbronnen waar mogelijk tot het minimum gereduceerd moeten worden. Dit kan door maatregelen aan de bron zelf, het nietmeer toepassen van sterk emitterende materialen of het veranderen van een produktieproces. Maar ook door lokale afscherming, omkasting en lokale afzuiging van de luchtrondom bronnen en beheersing van de stromingsrichting van lucht.Eisen voor de ventilatie in woningen komen vaak neer op een volumestroom van 7dm 3 /s (25 m 3 per uur) verse buitenlucht die per persoon bereikt moet kunnen worden.

In kantoren gaat het meestal om zo'n 11.1 dm 3 /s (40 m3 per uur) verse buitenlucht dieper persoon moet worden toegevoerd. Als er rokers in het vertrek zijn gaat het om 27,8dm 3 /s (100 m 3 per uur) of meer.De filosofie is dat van de overige bronnen de emissie zo klein moet worden gemaakt datde concentraties voldoende laag blijven. Vooral in gebouwen met een relatief lage bezetting van personen wordt echter vaak juist voor die overige bronnen een hogere ventilatie aangehouden .In de industrie worden eisen gesteld door de ARBO-wet (Arbeidsomstandigheden) enhet VeiligheidsBesluit Fabrieken en werkplaatsen. Daarnaast wordt per bedrijfstak eenBedrijfsnorm opgesteld. Hierin wordt rekening gehouden met de verschillende stoffenen verontreinigingsbronnen waarmee wordt gewerkt, waarbij gebruik gemaakt wordtvan de MAC-Iijst (Maximale Aanvaarde Concentraties) en het Arbo Informatie SysteemToxische Stoffen. Deze bedrijfsnorm wordt veelal getoetst door de Arbeidsinspectie enin speciale gevallen andere organen van toezicht. Hierbij wordt in het algemeen eenstrategie gehanteerd voor de prioriteit van maatregelen . Deze prioriteiten zijn :1 Beperk de bronsterkte, emissie, straling, warmte, geluid, door de bron weg tenemen, kleiner te maken of af te schermen .2 Afvoeren verontreinigde lucht, plaatselijke en algemene ruimte ventilatie.3 Beperk de blootstell ing van personen door de werkuitvoering, werktijden aan tepassen. Houd schadelijke stoffen uit de nabijheid van personen.4 Pas persoonlijke beschermingsmiddelen toe .Voorts worden eisen gesteld aan veiligheid, bijvoorbeeld door LEL-waarden (LowerExplosion Limits) met een bepaalde veiligheidsfactor als grenswaarde te nemen. Erworden ook eisen gesteld aan de emissie vanuit het gebouw naar buiten door deHinderwet. De bedoeling van deze maximaal toelaatbare emissies is, er voor te zorgendat in het omringende gebied de MIK-waarden (normen voor concentraties in de buitenlucht) niet worden overschreden en geurhinder beperkt blijft.Ventilatie in de industrie wordt, als we de prioriteiten volgen, eerst toegepast voorlokale maatregelen bij bronnen zoals afzuiging en afscherming door luchtgordijnen maarook lokale toevoer van lucht bij personen, verdringingsventilatie, luchtdouches en afzuigkappen. Dan volgt de algemene ruimte ventilatie. Ventilatie komt ook voor bij persoonlijke beschermingsmiddelen, zoals maskers met toevoer van verse lucht of delasrookverdrijver

Een onderscheid kan worden gemaakt tussen de hierboven genoemde ventilatie omlucht te verversen en ventilatie in de zomer om te koelen, de zo genoemde natuurlijkekoeling .

3-2


21/118

Het is de bedoeling dat een gebouw niet veel warmer wordt dan de buitentemperatuur.Om met ventilatielucht te koelen zijn grote luchtstromen nodig. Om een warmtestroomvan 1 kW met ventilatielucht af te voeren, als het binnen 5C warmer is dan buiten, iseen luchtstroom van ongeveer 170 dm3 /s of 600 m 3 per uur nodig. Zulke grote stromenkunnen ontstaan als grote ramen en deuren worden open gezet.Daarnaast wordt nog het begrip 'doorspuibaarheid', 'spui-ventilatie' of 'piek-ventilatie'gebruikt. Dit zijn grote ventilatiestromen bij bijzondere activiteiten zoals bijvoorbeeldmomenten in een batch proces waarop een grote produktie van verontreiniging plaatsvindt, of bijvoorbeeld schilderwerkzaamheden. Hiervoor moeten grote openingen ofdeuren van enkele vierkante meters te openen zijn.In grotere utiliteitsgebouwen worden eisen gesteld aan ventilatie om vluchtwegen opoverdruk te houden waardoor ze, bij brand, rookvrij kunnen blijven .In grotere industrile gebouwen worden eisen gesteld aan rookventilatie bij brand. Hierbij gaat het er om dat bij calamiteiten grote openingen in het dak van hallen kunnenworden geopend om er voor te zorgen dat en onderin de hal een rookvrije zone blijftwaardoor de brandweer slagvaardig kan optreden .

WAAROM REKENEN AAN VENTILATIE?

Ventileren kost geld in de vorm van voorzieningen : ventilatieroosters, ventilatiekanalenen ventilatoren, met hun elektriciteitskosten. Maar ook energie in de vorm van stookkosten als het buiten koud is en er wordt verwarmd. Met het ventileren verdwijnt erwarmte uit het gebouw, en er moet verwarmd worden om de koude lucht die binnenkomt weer op temperatuur te brengen.Aan de ene kant moet ventilatie voldoende groot zijn om de concentraties van verontreinigingen laag te houden, en aan de andere kant moet ventilatie zo klein mogelijk zijnom de stook- en installatiekosten laag te houden . In deze tegenstrijdige belangen (zie fi guur 1) is het nodig om een optimum te vinden . Omdat concentratie met de gezondheid van mensen te maken heeft en energieverbruik met geld en het milieu, is het nietmogelijk hiervoor n enkele afweging te maken.

3-3


22/118

Onder andere voor het zoekenvan di t optimum is het nodigom te kunnen rekenen aanventilatie. Daarnaast blijft hetnodig om ventilatie te kunnenmeten en de berekeningen tekunnen controleren.Verder gaat het om vragen als:Kan er in een hoog gebouw weleen raam worden geopend?Wat worden de drukverschillenover deuren, en bij brand?Is de drukhierarchie in deoperatieafdeling bestand tegenstorm?

tWelke drukstoten komen er inondergrondse gebouwenaansluitend aan een metro of Figuur 1ondergronds station?

energie

ventilatie lIJVentilatie, Concentraties en Energie.

Hoeveel uitlaatgassen ui t de parkeergarage komen er in het gebouw? Kan erwarmteterugwinning via dynamic wall worden toegepast? Hoe luchtdicht moet de gevelzijn en wat gebeurt er als er te openen ramen in zitten?Als voorbeeld isin figuur 2 deuitvoer van eendynamisch ven-tilatie program-mavan een treintunnel gegeven. Elkplot e geeft hetverloop van deluchtsne lhe iddoor een van deventilatieopeningen die vanuit detunnel naar buiten leiden. Eentrein rijdt links detunnel binnen,stopt bij het perron en vertrektweer .

Met di t model is

121luchtsnel-8heidmis 6

-6-8

Figuur 2

o

.....T4. Setpoint 0.4 mis td=2 s Ventilatoren 80 2

1000 2000 3000 4000 5000- - - - t . ~ afstand in de tunnel mVerloop van luchtsnelheden in de ventilatieopeningenop een treintunnel.

daarnaast ook het extra energieverbruik van treinen in lange tunnels te berekenen enbijvoorbeeld drukgolven bij ondergrondse gebouwen .

3-4


23/118

CONCENTRATIES BEREKENEN OM VENTILATIE TE BEOORDELEN

Het rekenen aan ventilatie van gebouwen levert gegevens omtrent luchtstromen enluchtdrukverschillen tussen het gebouwen buiten en tussen ruimten onderling op.Vooral als er veel ruimten zijn of langlopende berekeningen van simulaties, van in de tijdvarirende ventilatiestromen, dan ontstaat al snel een enorme hoeveelheid gegevens enuitkomsten . Met speciale programma's kunnen daar weer interessante delen uitgehaaldvoor verdere analyse .Een uitermate handige manier om deze grote hoeveelheid uitkomsten te analyseren ishet berekenen van de concentraties van verontreinigingen in de verschillende ruimten.Hiervoor zijn nodig: de grootte van bronsterkten en eventuele verliestermen (waar deverontreiniging wordt afgebroken, gefilterd of geadsorbeerd). Vaak variren deze ook inde tijd.De vele stromen per ruimte leveren, als we aannemen dat de lucht binnen een ruimteredelijk gemengd is, n concentratie per ruimte op. Dat is al een flinke reductie vangegevens . Om deze concentratie ging het eigenlijk bij het verversen van de binnenlucht .Als er geen volledige menging in een ruimte optreedt dan kan zo'n ruimte worden opge-splitst in meerdere zones . Zo kan een simulatie worden gemaakt van lokale bronnen,plaatselijke afzuiging, ruimtestroming en ventilatiefficintie binnen n ruimte. Vaakmoet hierbij worden teruggevallen op de uitkomsten van veel ingewikkelder drie di-mensionale stromingsprogramma's .Nog een stap verder is het analyseren van de belasting van de personen binnen hetgebouw door de verontreiniging. Als bekend is in welke ruimten deze personen zich vantijd tot tijd bevinden, wordt het beoordelen van de ventilatie nog directer. Een simulatiein de tijd levert dan bijvoorbeeld n getal op: de totale belasting van de personen inhet gebouw.Het rekenen met concentraties heeft een groot aantal voordelen om dat de beoordelingvan ventilatie meer op een manier gebeurt die de werkelijkheid benadert.

MODELLEN

3-5


24/118

In figuur 3 is eenschema gegevendat de invloedvan een aantalparameters bijventilatie laatzien . Personenen gebouwstaan centraal,de wind entemperatuur alsinvoer bovenaanen de resultaten,volumestromen,energieverbruiken concentratiesonderaan. Windwordt afhankelijk van de obstakels stroom-opwaarts vaneen gebouw

VERONTREINIGING

CONCENTRATIE

VENTILATOREN

PERSONEN.GEBRUIKER

VENTILATIEENERGIE

TEMPERATUURVERSCHIL

Figuur 3 Samenhang tussen de variabelen die de ventilatie vangebouwen bepalen .

afgeremd. De winddrukken op een gebouw zijn weer afhankelijk van die lokale windsnelheid en de grootte en vorm van het gebouw . De drukken in de ruimten van hetgebouw ontstaan onder invloed van deze winddrukken, het effekt van mechanischeventilatie en drukverschillen ten gevolge van temperatuurverschillen.De bewoner heeft via de regelingen in het gebouw invloed op de binnentemperatuur, destand van de ventilatoren en de stand van ramen en deuren.De grootte van de openingen en de drukverschillen bepalen de luchtstromen tussen deruimten en door de gebouwschil. De warmtenhoud van de luchtstromen bepaalt hoeveel er per ruimte moet worden bij verwarmd of juist gekoeld. De produktie van deverontreinigingen en de concentratie van de luchtstromen vanuit andere ruimten bepalen de concentratie die per ruimte ontstaat.

VENTILATIE IN WERKELIJKHEID EN IN DE MODELLEN

Ventilatie in werkelijkheid is, als het in detail wordt bekeken, een complex driedimensionaal proces van luchtstromen, warmtestromen en verontreinigingsstromen.Soms is het nodig om ook in het model driedimensionaal te rekenen, bijvoorbeeld dichtbij verontreinigingsbronnen.In veel gevallen is het echter mogelijk om een ruimte als n cel of 'knooppunt' op tevatten, waarbinnen volledige menging geldt. Dat betekent dat er geen concentratieverschillen binnen die ruimte zijn. Dit is een vereenvoudiging die het rekenen aanzienlijkversnelt.Toch blijft het mogelijk om n of enkele ruimten op te splitsen in een aantal zones alshet nodig is om onvolledige menging, ruimtestroming en ventilatiefficintie binnen nruimte te simuleren.

3-6


25/118

VENTILATIEMODEL

De belangrijkste invoer voor het ventilatiemodel is:gegevens over de winddrukken op de buitenkant van het gebouw;2 plaats en grootte van de ventilatieopeningen en 'luchtlekken';

3 temperaturen binnen en buiten .Bij punt 2 gaat het om het invoeren van alle belangrijke stromingspaden voor lucht,tussen de verschillende ruimten en tussen ruimten en buiten. Zo'n stromingspad is deverbinding tussen twee knooppunten (ruimten), waarbij 'buiten' ook als knooppuntwordt opgevat.De luchtstroom door een verbinding is een functie van het drukverschil tussen de tweeknooppunten.De luchtdrukken van de knooppunten buiten worden berekend op basis van wind enwinddrukfactoren, die bijvoorbeeld in een windtunnel kunnen zijn gemeten.De druk in de knooppunten binnen het gebouw wordt iteratief bepaald, waarbij alscriterium geldt dat er in elk knooppunt evenveel lucht in als ui t moet stromen. De mas-sabalans per ruimte moet kloppen .Eigenlijk geldt di t alleen in stationaire toestand. Als de temperatuur in een ruimte veran-dert, dan verandert ook de totale massa van de lucht in die ruimte. Dit is bijvoorbeeldbelangrijk bij simulatie van een ruimte waar zich een brand ontwikkelt .In het ventilatieprogramma kan de lucht door een verbinding gelijktijdig beide kanten opstromen. Dat klinkt wat vreemd, maar het treedt bijvoorbeeld op als in een overigensdichte ruimte n grote opening voorkomt, bijvoorbeeld een open raam of deur. Als hetbinnen warmer is dan buiten, zal aan de bovenkant lucht naar buiten stromen, en aande onderkant lucht naar binnen. Vooral bij (relatief) grote openingen is di t een belangrijkverschijnsel dat een sterke invloed heeft op de verspreiding van verontreinigingen.

Vereenvoudigde beschrijving van het ventilatiemodel

3-7


26/118

De formule die de luchtstroom door een verbinding beschrijft is in eenvoudige vorm:

waarin:

!lpn

(1 )

de volumestroom (m 3 /s)cofficint die te maken heeft met de grootte van de opening (m 3 /s bij 1 Pa)het luchtdrukverschil over een verbinding, ventilatieopeningof luchtlek (Pa)exponent die een benadering is van de aard van de stroming. n = 1 bij laminaire stroming( kleine openingen, filterdoek), n = 0,5 bij volledig turbulente stroming (groteopeningen). n kan alle waarden tussen 0,5 en 1 hebben.

In het ventilatiemodel wordt met de massastroom gerekend, qm = qvp . Hierin is p desoortelijke massa van lucht, die bij 20 oe ongeveer 1,2 kg/m 3 is .Vergelijking 1 is door zijn gebroken exponent geen fysische vergelijking, maar wel eenpraktische benadering.In kieren blijkt altijd een mix op te treden van laminaire en turbulente stroming zodat nergens in de buurt van de 0,7 komt te liggen.Bij heel nauwkeurig nameten van het verband tussen stroom en druk door een openingblijken er afwijkingen te zijn met de waarde die met vergelijking 1 wordt berekend. Deafwijking is het grootst rond n=0,75 en kan in extreme gevallen 1 2% in de luchtstroom zijn als we een druktrajekt van 1 tot 100 Pa nemen. In praktische gevallen iseen dergelijke onnauwkeurigheid zelden een bezwaar.Groter dan de net genoemde 1 2 % kan de invloed zijn van bijvoorbeeld kieren diedoor de winddruk worden open- of juist dichtgedrukt. De waarde van e kan dan plotseling veranderen. Dit verschijnsel komt niet vaak voor, maar kan bij bepaaldeconstructies, zoals los hangende afdichtingsflappen, van belang zijn en kan een veelgrotere invloed hebben dan de juist besproken onnauwkeurigheid van vergelijking 1.Er bestaan diverse varianten van vergelijking 1. Vaak gaat het daarbij om het corrigerenvoor temperatuurinvloeden op de soortelijke massa van lucht, die vooral van belang isbij grote openingen en turbulente stroming. Er bestaan ook correcties voor temperatuurafhankelijkheid van de viscositeit van lucht, die van invloed is bij verbindingen metmeer laminaire stroming.Voor ventilatoren, luchtkanalen en volumestroomregelaars worden andere formulesgebruikt.In figuur 4 is een voorbeeld gegeven van een gebouw in zijn meest simpele vorm . Wenemen even aan dat er maar n opening in elke gevel zi t en n opening in het dak .In figuur 5 is het ventilatienetwerk van het gebouw van figuur 4 gemaakt. Hierin stellende rondjes de winddrukken voor, de rechthoeken zijn de luchtstroompaden, de verbindingen waardoor de luchtstroom kan worden berekend met vergelijking 1.Stel dat de winddrukken links en rechts + 5 en -5 Pa zijn en de druk op het dak -5 Padan zal de druk in het gebouw zich daar ergens tussenin bevinden. In het voorbeeldmoet voor de juiste druk in het gebouw gelden dat q, = q2 +q3

3-8


27/118

( icr "

1 I - rJT p1 p2q1 q2Figuur 4 Voorbeeld van een eenvoudig Figuur 5 Schema van het ventilatienetwerkgebouw. van het gebouw van figuur 4 .

Bij onderzoek dat TNO op di t gebied uitvoert, gaat het meestal om gebouwen metmeerdere - tot enkele honderden - ruimten, maar het principe blijft gelijk aan het hiergeschetste voorbeeld .Figuur 6 geeft uitvoer van eenventilatiemodel in een plattegrondvan een kleine woning .A. ' effectief ventilatieoppervlak.De term C in vergelijking 1 heefteen wat moeilijk voorstelbareeenheid van m 3 /s . (Pa)n of vaakuitgedrukt in m3 /s bij 1 Pa. Terwijlventilatieopeningen en kokersafmetingen en een doorsnedeloodrecht op de stromingsrichtinghebben die meer to t de verbeelding spreekt . Bijvoorbeeld eendakrooster van 10m 2 een deurvan 10m 2 of bij een klapraampje

IWlNOORUK I ii:J KAMER

-----:17 l -

Figuur 6 Plattegrond van een kleine woning metdaarin aangegeven de ventilatiestromen .

in een kantoor op een kierstand 70 cm 2 In vergelijking 2 is Aa , het effectieve ventilatieoppervlak, gebruikt in plaats van C .De factor waar Aa mee vermenigvuldigd wordt, bij n = 0,5 , is niets anders dan de luchtsnelheid ui t de vergelijking van Bernouilli . Er staat dus : volumestroom = oppervlaktemaal luchtsnelhe id.q = A Vv e (2 )

waarin A. de effectieve oppervlakte is en v de luchtsnelheid . Voor de luchtsnelheid vkunnen we invullen (2 f1p Ip)n . Dit is de vergelijking van Bernouilli als n =0,5 . Determ met p wordt hier met een exponent 0,5 geschreven .

(3 )

3-9


28/118

waarin de eenheid van A. m2 is. In principe is deze vergelijking alleen fysisch juist voorturbulente stroming. Daarbuiten is het een praktische benadering.

In de literatuur komen ook andere definities voor van de effectieve oppervlakte vanventilatieopeningen. Omdat het om praktische benaderingen gaat kan niet worden gezegd welke per se fout zijn en welke goed.Voor complex gevormde ventilatie-openingen of kieren moet veelal gebruik wordengemaakt van meetresultaten.

Winddrukken

cp

Wlndrtchtlng

Figuur 7 Cp berekend met Cp-wind, radiaal Figuur 8 Cp's lineair uitgezet.uitgezet, met invloed van obstakels.

Winddrukken worden in de windtunnel gemeten, door (CFD)programma's berekend ofvoor eenvoudige gebouwvormen ui t handboeken gehaald. Er wordt gewerkt met cofficinten die Cp worden genoemd (Cofficint 'o f Pressure') .De winddruk is gedefinieerd volgens:p = CW P 1- " P"(v. )22 wInd (Pa) (4)

De hier in te vullen windsnelheid, vwind ' is de meteorologische windsnelheid die op 10meter hoogte boven ongestoord (vlak) terrein wordt opgegeven. De afremming van dewind door de omgevende gebouwen en de ruwheid van het daarbuiten liggen de terreinis hierbij verdisconteerd in de gemeten Cp-waarden. De


29/118

Voor kleine gebouwen liggen de Cp-waarden in de buurt van -0,2 .. . +0,2 en voor zeerhoge gebouwen in relatief vlak terrein kunnen waarden van meer dan - ' ,0 ... ' ,0 optreden.Uurlijkse gemiddelde waarden van de winddrukken om gebouwen liggen in de orde vangrootte van , tot 50 Pa. Bij weinig wind, en een minimaal temperatuurverschil tussenbinnen en buiten, komen drukken voor van minder dan , Pa. Tijdens windvlagen bijstorm kunnen de winddrukken to t ver boven de '00 Pa oplopen. Toch komen ook bijstorm de winddrukken zelden boven uurlijkse waarden van 50 Pa, behalve bij zeer hogegebouwen .

Barometrische druk in de hoogteDe absolute barometrische luchtdruk is een (sterke) functie van de hoogte. Deze drukligt rond de '00 kPa met trage fluctuaties door het weer van ongeveer 5 kPa. De luchtdruk neemt ongeveer '2 Pa per meter in de hoogte af. Deze drukafname heeft echtergeen stroming tot gevolg.

Thermische druk, schoorsteeneffektIndien de lucht in een ruimte warmer is dan buiten, treedt het schoorsteeneffekt op.Warme lucht is lichter dan koude lucht. In laag gelegen openingen zal lucht naar binnenstromen en in hoog gelegen openingen naar buiten. De grootte van de schoorsteeneffekt of thermische druk is ongeveer 0,04 Pa/(m'OC) . Het gaat hierbij om het hoogteverschil tussen de openingen en het temperatuurverschil tussen binnen en buiten. Informule vorm :

waarin :

IJ .o (Pa) (5 )

thermische druk (Pa)soortelijke massa van lucht bij OC, Po = ' ,293 (kg/m 3 )temperatuur van de ruimte (K)temperatuur buiten (K)273, '5 (K)zwaartekrachtversnelling 9,8065hoogteverschil tussen openingen

(mis')(m)

Een gebouw van 10 meter hoog met openingen op 0 m hoog en openingen op '0 mhoog heeft bij OC buiten en 20C binnen een thermische druk van :1,293'(293,15-273,15)/(293,15'273,15)'273, 15'9,8065" 0 = 8,65 Pa .Bij het drukverschil tussen de knooppunten van een verbinding worden de thermischedrukken aan beide kanten van de verbinding opgeteld. Deze thermische druk aan beidekanten wordt berekend op basis van het hoogteverschil van de verbinding tot de beideknooppunten. Per definitie, volgens vergelijking 5, is de thermische druk buiten altijdnul.

3-11


30/118

Stroming door (grote) openingenMet de term 'grote openingen' wordt bedoeld dat de stroom door die openingen nietmeer n kant op gaat maar gelijktijdig in- en uitstroomt. Deze in- en uitstroom treedtvrijwel altijd op als de grote opening de enige grote opening in een ruimte is . Staan ertwee ramen 'tegen elkaar' open dan kan de stroom weer gewoon n richting hebben inde hele opening. In dat geval is rekenen met uitsluitend vergelijking 1 voldoende. Datkomt dan omdat er bijvoorbeeld een winddrukverschil van een paar Pa tussen beidegrote ramen is, of een hoogteverschil en thermiek.De gelijktijdige in- en uitstroming treedt alleen op als er een betrekkelijk gering drukverschil over een opening staat.Voor een ventilatierooster van 1 m hoog bij 20C binnen en OC buiten is een druk van0,4 Pa al voldoende om de stroom n kant op te laten gaan. Bij 0,4 Pa over eenventilatieopening van 1 m2 stroomt er al gauw zo'n 0,5 m3 /s (1800 m 3 per uur) door.Het gaat dan - in vergelijking met gebouwventilatie - om zeer grote stromen.Ventilatie door grote openingen wordt in het model gesimuleerd op basis van een grootaantal metingen in ruimten waarin telkens n raam is geopend onder verschillendetemperatuur- en meteorologische condities. De luchtsnelheden waarom het bij dezeopen ramen gaat, ligt in de orde van grootte van 0,1 tot 0,5 mIs. Door de ene helft vande raamopening naar binnen en door de andere helft naar buiten.Voor verspreiding van verontreinigingen heeft dit grote consequenties, bijvoorbeeld inoperatiekamers in ziekenhuizen of clean-room technologie. Daar wi l men verspreidingvan verontreinigingen naar schone zones voorkomen door deze op overdruk te zetten .Bij het openen van deuren is het echter niet meer mogelijk om deze drukhierarchie vanenkele pascals te handhaven. Dan moet het systeem een zekere luchtsnelheid in zo'ndeuropening opdrukken om de 'tweerichtings opendeurstroom' te voorkomen.Over een deur kan bij een temperatuurverschil van 1 K al een stroom ontstaan vanongeveer 0,08 m 3 /s of ruim 300 m 3 per uur. Om nu te voorkomen dat er een tweerich tingsstroom over deze deur ontstaat moet er een (mechanische) opgedrukte stroom vanruim 0,25 m3 /s of ongeveer 1000 m 3 per uur worden ingesteld. Door deze grote stromen kunnen de temperatuurverschillen tussen de beide ruimten kleiner worden, waardoor toch met een kleinere opgedrukte stroom kan worden volstaan .Dit aspect wordt door de routine voor grote openingen in het model voldoende gesimuleerd om er correcte resultaten voor de verspreiding van verontreinigingen mee te kunnen berekenen.

VentilatorenDe ventilatorkarakteristiek wordt in het model als een polynoom benaderd.q = C + poC + P 2C +vO l 2 (m (6)

waarin :Co tlm Cm de polynoomcofficinten. m is de maximale macht diemeestal tussen de 3 en 6 ligt.

3-12


31/118

Ventilator karakteristiekContra flexture

-_ ... volumestroom

Eo(/)Q)E::Jo>I

Functie in Vencon

onmogelijkefunctie

druk

Omdat de stroomals functie vande druk moetworden berekend, kan eenventilator met'contra flexture'niet wordengesimuleerd (ziefiguur 9). Di t zijnventilatoren waarin bij toenemende volumestroomde druk van afeen maximumwaarde bij q, = 0eerst afneemt ,dan toeneemt to teen lokaal maxi- Figuur 9 Ventilatorkarakteristiek en de functie ervan in Vencon .mum om vervol-gens to t nul af te nemen. In de beschrijving van vergelijking 6 zou er bij hogere drukkeneen gebied zijn waar de functie meer dan n waarde (namelijk 3) op zou moeten leveren, en dat kan wiskundig niet. De inverse functie is wiskundig wel juist .Als een dergelijke ventilator toch moet worden gesimuleerd zou dat kunnen door dekarakteristiek door twee functies te laten benaderen, die afwisselend in het model wor-den gezet. Hieruit kan een indruk worden verkregen over het effect van di t gebied in deventilatorkarakteristiek. Overigens is het in de praktijk ongebruikelijk om ventilatoren indi t gebied te laten werken.Er bestaan vergelijkingen die de ventilatorkarakteristiek beschrijven bij afwijkendewaarden van p en andere ventilatortoerentallen .

VolumestroomregelaarsHet model kent een groot aantal volumestroomregelaars die een volumestroom opleveren die afhankelijk is van het drukverschil over de regelaar . De bedoeling hiervan is omhet effect te kunnen simuleren van een gebouw met 'automatische' ventilatieroosters.Veel problemen in het binnenmilieu worden veroorzaakt door het niet tijdig openen ofsluiten van ventilatieopeningen . Personen in een gebouw kunnen niet continu, 24 uurper dag, de ventilatieopeningen regelen. Een regelaar kan dat, zelfs zonder hulpenergie,heel goed. Er hoeft dan alleen nog de gewenste ventilatie op de regelaar in gesteld teworden .Een stap verder en de ingestelde waarde kan een terugmelding zijn van een luchtkwa-liteit-sensor bijvoorbeeld in kantoren. Dit wordt in de literatuur 'demand controlled ventilation' genoemd (behoefte afhankelijke ventilatie).De eenvoudigste vorm van de volumestroomregelaar levert boven een bepaald drukverschil een konstante stroom op. Onder dat drukverschil werkt de regelaar als een gefixeerde ventilatieopening .Het ingewikkeldste type heeft voor positieve en negatieve stromen een andere karakteristiek en een kompensatie-instelling voor de lucht die door de overige lekken in dezelfde gevel stroomt.Delen van de karakteristieken kunnen als polynomen worden ingevoerd .

3-13


32/118

CONCENTRATIEMODEL

Het concentratiemodel gaat uit van de luchtmassastromen die met het ventilatiemodelzijn berekend.Het zwaartepunt van di t programma is de administratie van bijvoorbeeld de veranderende ventila tiestromen, personen die van ruimte naar ruimte gaan, bronnen die aan- enuitgeschakeld worden , veranderende buitenconcentraties, activiteitenniveau's van depersonen.In het programma worden enkele tabellen met gegevens over de personen en verliestermen in kieren gebruikt. Er is een centrale tijd-tabel. In deze tabel staan alle verandering en van de condities met daarbij de tijd. Deze condities kunnen de meteocondities zijn,maar ook rooster en raamstanden, verontreinigingsbronnen die aan- of uitgeschakeldworden en het regelen van de uitvoer.Het programma berekent dynamisch, in de tijd, het verloop van de concentraties aan dehand van de centrale tijd-tabel.

Vereenvoudigde beschrijving van het concentratiemodelIn het concentratiemodel worden tijdstappen gebruikt die kleiner zijn dan de ventilatie tijdkonstante. De ventilatietijdkonstante is de reciproke van het ventilatievoud maar danin seconden uitgedrukt. Voor ruimten is de orde van grootte van de ventilatietijdkonstante 4000 s maar voor kleine kanaalstukken kan di t wel minder dan 1 s worden. Eenruimte met een ventilatievoud van 1 per uur heeft een ventilatietijdkonstante van 1uur=3600 s.Voor elke tijdstap wordt de massabalans van de verontreiniging per ruimte gemaaktdoor de in en uitgaande stromen vermenigvuldigd met de concentratie, waar ze vandaan komen, op te tellen bij de al in elke ruimte aanwezige totale massa van deverontreiniging. De werkelijke formulering is vrij complex maar dat heeft voornamelijk temaken het de administratie van de data.Hierbij komen per ruimte de bronnen. De verliestermen worden in mindering gebracht .Deze massabalans wordt door de massa van de lucht in de ruimte gedeeld om de (massalconcentratie te krijgen .

3-14


33/118

\200

' ~.a.00N,e-G>"'C" \200 ---I2'Ci0lol::.!!!i; j-=::G>0 \200c::0U

t 00 06 12 J8 002 1 reb \992 tijd (24 uur) "Figuur 10 Verloop van de concentratie van CO 2 in een gebouw .

In f iguur 10 is een voorbeeld van de uitvoer van het concentratiemodel gegeven . Het ishet concentratieverloop van CO 2, dat door personen wordt uitgeademd, in drie ruimtenvan een gebouw .Personen zelf kunnen bijvoorbeeld als bron van CO 2 fungeren . Het model is voorzienvan uitgebreide routines die als functie van geslacht, leeftijd, afmetingen of gewicht, deaard van de activiteiten van de personen en hun aantallen de CO 2 afgifte bepaalt. Voorgroepen personen waarvan de leeftijd en het aktiviteitenniveau bekend is kan met eenonnauwkeurigheid van minder dan 6% de CO 2-afgifte worden berekend . Voor gebouwen met een grote personeelsbezetting, bijvoorbeeld een warenhuis, kan zo een nauwkeurige ondersteuning van de bepaling van de ventilatiestroom worden gegeven, doorde CO 2 concentratie in het werkelijke gebouw te meten .Per persoon kan de gemiddelde concentratie of de totale belasting worden berekend enuitgevoerd . Dit is vergelijkbaar met de term 'dosis ' , maar dan zonder de biologischeeffecten en filtering in de ademhalingswegen in rekening te brengen .De effectieve ventilatiestroom kan per ruimte maar ook per persoon worden uitgevoerdin de vorm van een histogram. De effectieve venti latiestroom wordt berekend uit deberekende concentratie per ruimte en de opgegeven bronsterkte verminderd met deverliesterm. Zo wordt in deze effectieve ventilatiestroom het dynamische aspect vanhet concentratieverloop verdisconteerd maar ook het effect van cumulatie van deconcentraties die ui t andere ruimten een ruimte binnen komen . Dit laatste geldt ookvoor concentraties in de buitenlucht.

3-15


34/118

De effectieve ventilatiestroom qett wordt algemeen gebruikt en is gedefinieerd als:

Conc ruimte ( t )

waarin:qbron(t)Concruimte(t)

= bronsterkte in een ruimte varirend in de tijd (t)= concentratie (C) in een ruimte varirend in de tijd (t)In het rekenmodel wordt een variant gebruikt via vergelijking 8 en 9:

Cgrens ( - )Conc ruimte (t)

waarin :Cgrens = grenswaarde voor de gesimuleerde concentratie

q - q . Ceff en 1met Cl =qnorm/Cgrenswaarin :

= de bronsterkte per persoon of m 2 vloeroppervlak

(7)

(8 )

(9)

Hierbij betekent een waarde van qen = 1 dat de concentratie gelijk is aan de grenswaarde. qen is de reciproke van de genormeerde concentratie . Deze is :

Conc ruimte ( t )Cn ( - ) (10)Cgrens

De werkelijke ventilatiestroom kan groter zijn dan qett als deze ventilatiestroom al isverontreinigd .De effectieve ventilatiestroom is een eigenschap van het gebouw, die afhangt van :

3-16

indeling van het gebouw (plattegrond, schakeling van de ruimten)luchtdoorlatendheid en de verdeling daarvanventilatiesysteemraam- en deurstandenmeteoconditiesverdeling van de bronsterkten over de ruimten, dus het brontype dat in de simulatie is gekozen.


35/118

Er kan een histogram worden gemaakt van de in te tijd varirende waarde van q.ff of deconcentratie.De effektieve ventilatiestroom q.ff is onafhankelijk van de keuze van de bronsterktetijdens de simulatie. Dat wil zeggen dat in de resultaten van een simulatie een bepaaldepercentielwaarde, zoals die in de histogrammen (zie figuur 11) wordt gebruikt, altijd bijeenzelfde q.ff blijft horen als de bronsterkte wordt gevarieerd .Dit geldt bij een gelijkblijvend patroon vanbronnen in tijd en inwelke ruimte de bronnen zich bevinden.Als q.n kleiner dan 1 is,dan is de ventilatie onvoldoende om deverontreinigingen zo teverdunnen dat deconcentraties onder degrenswaarde blijven. Inprincipe moeten simulaties waarbij di tgebeurt met zorg worden geanalyseerd om

lijdfractieI.6.4.2o

1.5

---- qe nFiguur 11 Histogram van de effektieve ventilatiestroom(genormeerd) .

dat grenswaarden niet mogen worden overschreden . Het programma heeft een indexdie waarschuwt voor de overschrijding van grenswaarden, de 'te Lage Ventilatie Index'(lvi).De lvi is een index die zowel het overschrijdingspercentage als de mate van overschrijding in termen van 'te geringe volumestroom' combineert. Uit de index kan wordenberekend hoeveel extra ventilatielucht er tenminste nodig is om juiste geen overschrijdingen van de grenswaarde te krijgen .

Het is mogelijk om de ventilatie-efficintie te berekenen uit q.ff' Bij di t soort herleidingenmoet wel worden bedacht dat waarden van q.n die veel groter dan 1 zijn (b.v. > 100)de ventilatie-efficintie rekenkundig zullen benvloeden terwijl zulke hoge ventilatiestromen geen invloed meer op de belasting van personen door verontreinigingen zullenhebben.De ventilatie-efficintie zou kunnen worden gedefinieerd door :

2aqe f f . 100 ( % (11 )

waarin :q = de totale infiltratie van het gebouw

Hierbij moet q.ff de waarde voor het hele gebouw zijn .De term e. komt overeen met de internationaal gehanteerde term Ai r Change Efficiency.Men drukt e. uit als de verhouding tussen de nominale ventilatietijdkonstante, Tn , en deventilatietijdkonstante (Air Change Time), T, ' die wordt berekend of gemeten uit deconcentraties in de ruimte .

3-17


36/118

E =a11n 100r

(% ) (12)

Hier in is Tn =V/q, waarin V het volume van de ruimte is en q de toe of afgevoerde volu-mestroom. De tijdkonstante Tr = V/q.tt (AIVC TN28, 1990).Door ASHRAE (ASHRAE 1989) wordt de term Ventilation Effectiveness gehanteerd,deze is 2 *&./1 00 .De ventilatie-efficintie zal afhankelijk zijn van het gesimuleerde type bron, de verdelingover de ruimten en de verdeling in de tijd.

ANALYSE

Het analysemodel bewerkt de uitvoer van het concentratiemodel. Hierdoor kan eeneenmaal gedane simulatie op verschillende manieren worden verwerkt en kunnen deuitkomsten van verschillende simulaties worden gecombineerd, of juist het verschilworden geplot. Zo kunnen de resultaten voor een aantal gebouwen en bewonerstypen,in termen van belasting/dosis, worden gewogen om uitspraken te doen over grote groe-pen van de bevolking. Bijvoorbeeld van alle werknemers in een bepaalde bedrijfstak, ofmensen die in hoge kantoorgebouwen werken, of het verschil tussen voor de windbeschut liggende gebouwen met gebouwen op open of vlak terrein . Deze mogelijkheidgeeft de programma's beleidsondersteunende capaciteiten .

CONCLUSIEVentilatie rekenprogramma 's kunnen bi jdragen aan een beter gebouwontwerp. Ze lenenzich voor vergelijking van verschillende ontwerpen . Bij bestaande probleemgebouwenworden oplossing vaak gevonden door simulaties ui t te voeren met deze programma's .Door de betere voorspelbaarheid van stromingsrichtingen en mogelijke extra luchtstro-men zijn de effecten energiebesparende maatregelen als warmteterugwinning goed in teschatten en kunnen oplossingen worden getoetst voor het voorkmen van nadeligeneveneffecten.De programma's gaan veel verder dan uitsluitend de simulatie van ventilatiestromen enluchtdrukken.Met de berekende concentraties van verontreinigingen en dosis voor bewoners is heteffect van ventilatie en efficint gebruik van de beschikbare ventilatieluchtstroom dooreen gebouw, zeer direkt af te wegen tegen mogelijke energiebesparing door verminde-ring van ventilatie .

3-18


37/118

VOORDRACHT 4

VENTILATIE EN REGELGEVINGSTATE OF THE ART

W.F. de GidsTNO BOUWapril 1996


38/118


39/118

VENTILATIE EN REGELGEVINGSTATE OF THE ARTW.F. de GidsTNO BOUWapril 1996

1 VENTILATIE VAN GEBOUWEN1.1 VENTILATIEVentilatie is luchtuitwisseling tussen binnen en buiten. De in het gebouw "vervuilde"lucht wordt naar buiten afgevoerd terwijl "schone" buitenlucht wordt toegevoerd.Ventilatie van gebouwen komt tot stand door luchtdrukverschillen, die via openingen inde gebouwconstructie, luchttranssporten veroorzaken.De luchtdrukverschillen kunnen worden veroorzaakt door natuurlijke krachten, dus doorwind en temperatuurverschillen, maar ook door mechanische krachten zoals ventilatoren.

1.2 WAAROM VENTILERENIn de eerste plaats wordt er geventileerd omdat levende wezens zoals mensen en dierenzuurstof nodig hebben om in leven te kunnen blijven. De hiervoor benodigde luchtvolu-mestroom is echter, vergeleken met de stroom die nodig is om tevens de door de mensgeproduceerde geuren en ander stoffen effectief te verlagen tot een aanvaardbaar niveau, klein. Uit hyginische overwegingen worden dus zwaardere eisen aan de ventilatie gesteld dan strikt noodzakelijk is om te overleven. Ook door de menselijke activiteiten in huis geproduceerde verontreinigingen, bijvoorbeeld afvoergassen bij het koken enverflucht bij het schilderen, dienen naar buiten te worden afgevoerd. Bovendien kan ookwarmte, bijvoorbeeld ten gevolge van zonbelasting in de zomer, als een belastende"verontreiniging" worden beschouwd.Deze warmte wordt voor een belangrijk deel via de ventilatielucht afgevoerd.Enkele gevolgen van ventilatie zijn :* LuchtbewegingAls lucht een ruimte binnenstroomt, kan dat de in de ruimte aanwezige lucht in beweging brengen. Dat kan positieve effecten te weeg brengen, maar het kan ook negatievegevolgen hebben. Door het in beweging brengen van lucht ontstaat er meestalvermenging met de omgevingslucht en dus zullen de verontreinigingen die in de ruimtelucht aanwezig zijn, worden verdund.Enige luchtbeweging zorgt er ook voor dat er geen zogenaamde "dode hoeken"ontstaan.Te sterke luchtbeweging geeft grote kans op tocht. Eigenlijk wordt bij woningventilatiealtijd geprobeerd de binnenkomende lucht zo snel mogelijk en zo volledig te vermengenmet de ruimtelucht, zodat er geen of slechts een klein verschil in temperatuur en

4-1


40/118

luchtsnelheid overblijft zodra de binnenkomende lucht in de nabijheid van mensen komt.De luchtbeweging in een ruimte wordt echter niet alleen bepaald door de binnenstromende lucht maar ook door verschillen in temperatuur tussen ruimtelucht en verticalevlakken .In de zomer wordt van een sterke luchtbeweging gebruik gemaakt als ten gevolge vanopen ramen de luchtsnelheid wordt verhoogd. Hierdoor kan afkoeling van de huid optreden, hetgeen onder die omstandigheden als plezierig wordt ervaren.* EnergiegebruikDe temperatuur buiten is een belangrijk gedeelte van het jaar lager dan de gewenstebinnentemperatuur. De naar buiten stromende lucht heeft meestal ongeveer de binnentemperatuur aangenomen. Om di t te bereiken is energie in de vorm van warmtenodig. Deze energie wordt voor een belangrijk deel door de verwarmingsinstallatie geleverd. Met name de ongecontroleerde infiltratie van buitenlucht is hierbij van belang.

1.3 DRIJVENDE "KRACHTEN"1.3.1 WindTen gevolge van de aanwezigheid van luchtdrukverschillen in de atmosfeer treedtluchtverplaatsing op die wind wordt genoemd. De ruwheid van het aardoppervlak,dichtheid van bebouwing of bebossing bepaalt in hoeverre de wind nabij het aardoppervlak wordt afgeremd. Wanneer de wind een gebouw treft zal een deel van de snelheidsenergie worden omgezet in druk. Een naar de wind toegekeerd vlak (loefzijde) zal eenoverdruk verkrijgen ten opzichte van een van de wind afgekeerd vlak (lijzijde) en tenopzichte van een min of meer horizontaal vlak (dak). De vorm van het te beschouwengebouwen zijn directe omgeving spelen hierbij een belangrijke rol.1.3.2 TemperatuurverschillenTemperatuurverschillen tussen binnen en buiten veroorzaken verschillen in de soortelijkemassa van de lucht en resulteren in drukverschil len . Warme lucht is lichter (kleineresoortelijke massa) dan koude lucht.Lichtere warme lucht heeft de neiging op te stijgen en bovenin het gebouw te ontwij-ken, terwijl de koudere en zwaarderebuitenlucht beneden zal toetreden.1.3.3 Plaatselijke luchtwervelingenDoor openingen kan echter ook tegelijkertijd lucht worden toe- en afgevoerd. Deze vormvan ventilatie ontstaat ten gevolge van lokale luchtwervelingen, die op hun beurt weerontstaan als gevolg van lokale thermische krachten en/of stroming langs scherpkantigeobstakels in de beurt van de betreffende openingen.

4-2


41/118

aangebrachte openingen als beweegbare ramen, deuren, roosters en kanalen ofontluchtingsschachten. Deze dienen in het algemeen goed regelbaar en afsluitend tezijn.De bewust aangebrachte openingen worden ventilatievoorzieningen genoemd .

1.4.2 Niet bedoelde openingenHierbij wordt gedacht aan de min of meer bij toeval ontstane, niet bedoelde openingenzoals kieren, naden, spleten, doorvoeren van leidingen etcetera .De eigenschap van een constructie lucht door te laten via de onbedoelde kieren, naden,spleten en dergelijke wordt aangeduid met de begrippen:

* luchtdoorlatendheid* ond ichtheidof met het tegenovergestelde begrippen namelijk:

* luchtdichtheid* kierdichtheid .Om tot een beheersbare situatie van de ventilatie te kunnen komen, is het gewenst omaan de luchtdoorlatendheid van gebouwen grenzen te stellen. Hierbij zijn zowel maxima-le als minimale grenzen noodzakelijk . Een maximale om het energieverbruik en debinnentemperaturen te kunnen beheersen. Een minimale ombijvoorbeeld kanalen voor natuurl ijke ventilatie nog goed te laten functioneren in desituatie waarin alle ventilatieramen en andere ventilatievoorzieningen gesloten blijven.

1.5 DE TOEPASSING VAN VENTILATIESYSTEMENVr 1960 kwamen er nauwelijks woningen met mechanische ventilatiesystemen voor.Nu wordt bijna 80% van de nieuwbouw hiermee uitgevoerd. Slechts 2% van de nieuwbouw wordt op di t moment met een gebalanceerd ventilatie systeem uitgevoerd. Deverwachting is echter wel dat in de nabije toekomst, zeker na aanscherping van deenergieprestatiecofficint, dit percentage zal toenemen.

Tabel 1 Toepassing van ventilatiesystemen

eengezinswoningen meergezinswoningenbestaande nieuw bestaande nieuwbouw bouw bouw bouw

A: natuurlijke toe en afvoer 62% 20% 37% 20%B: mechanische toevoer 0% 0% 0% 0%natuurlijke afvoerC: natuurlijke afvoer 38% 78% 63 % 78%mechanische toevoerD: mechanische toe en afvoer 0% 2% 0% 2%

4-3


42/118

1.6 VENTILATIEVOORZIENINGENVentilatievoorzieningen zoals ramen kunnen eenvoudig worden gecontroleerd op huncapaciteit. Eenvoudig opmeten van de vrije doorstroom oppervlakte geeft een goedemogelijkheid om aan de NPR 1088 te toetsen. Moeilijker wordt het met ventilatieroos-ters en bijvoorbeeld suskasten. Suskasten zijn ventilatievoorzieningen die tegelijkertijdeen zekere geluiddemping bezitten. De vrije doorstroomoppervlakte is vaak niet eendui-dig te bepalen, terwijl daar nog bij komt dat de lucht vaak enkele bochten en/of verwij-dingen en vernauwingen ondergaat bij het doorstromen. De capaciteitsbepaling kan al-leen via meting geschieden. Het vrije doorstroomoppervlak dient echter tenminste gelijkte zijn aan da t van bijvoorbeeld een klapraam.

1.6.1 RegelbaarheidVentilatievoorzieningen dienen conform de voorschriften continu regelbaar te zijn. Vooreen goede werking en een goed gebruik is di t ook noodzakelijk. Vooral de regelbaarheidschiet in de praktijk vaak te kort. Te ver open betekent een te groteluchtstroom en dus kans op tochtklachten .

1.6.2 BereikbaarheidDe bereikbaarheid van ventilatievoorzieningen dient ui t het oogpunt van bediening enreinigbaarheid goed te zijn . Als men eerst op een stoel moet klimmen om een ventilatie-raampje open te zetten zal dit niet snel gebeuren .

1.6.3 Gebruik van voorzieningenHet gebruik van de ventilatievoorzieningen is afhankelijk van de gezinssamenstelling ende activiteiten van de bewoner. Indien er bijvoorbeeld wordt gerookt, dient men de ven-tilatie daaraan aan te passen. Over de vraag hoe bewust ventileert de Nederlandse be -woner is lang niet alles bekend.Circa n derde van de bewoners ventileert te veel, circa n derde redelijk en circa nderde te weinig. De vraag blijft natuurlijk of de mensen die te weinig ventileren ook inde luchtdichte woningen wonen . Voor zover nu bekend, kan worden gemeld dat ergeen directe relatie blijkt te bestaan tussen de mate van luchtdichtheid van de woningen het gebruik van ventilatievoorzieningen .Het raamgebruik blijkt in hoge mate afhankelijk van de buitentemperatuur.Ofschoon ook de windsnelheid en richting natuurlijk hun invloed hebben, is toch debuitentemperatuur het belangrijkste. Typisch is ook het verschil in gebruik van ramengedurende de dag en de nacht. 's Morgens rond negen uur gaan de meeste ramenopen. 's Nachts zijn de meeste ramen dicht.Overdag staan draairamen in slaapkamers vaak urenlang open terwijl 20 minuten to teen halfuur voldoende is. Hierdoor ontstaat onnodig verbruik van energie, ook als deradiator uitstaat.Een energiebesparing van enkele honderden kubieke meters aardgas per woning is bijeen juist gebruik van ramen en andere voorzieningen mogelijk. Elke bewoner heeft zozijn eigen typische ventilatiegedrag dat voornamelijk op basis van eigen ervaring tot eengewoonte is geworden. Het veranderen van bestaande gewoonten is zeer moeilijk en4-4


43/118

vereist behalve een goede instelling van de bewoners ook een duidelijk gebruiksinstructie van de voorzieningen. De resultaten van het gebruik van ventilatievoorzieningenmoeten duidelijk waarneembaar zijn, anders geloven bewoners er niet in. De regelmogelijkheden van de ventilatievoorzieningen zijn in de praktijk vaak zodanig slecht dat bewoners hun voorzieningen helaas niet optimaal kunnen gebruiken .

2 REGELGEVING2.1 ALGEMEENVanaf 1 oktober 1992 is het Bouwbesluit in werking getreden. Het Bouwbesluit isvoortgevloeid ui t het actieprogramma "Deregulering" dat door het ministerie van VROMeen aantal jaren geleden is opgestart. Een van de doelstellingen van dit programma isdat de gehele bouwregelgeving vereenvoudigd en eenduidig moet worden. Het Bouwbesluit bevat voor alle mogelijke soorten bouwwerken bouwvoorschriften voor zowelnieuwbouw als bestaande bouw . Een belangrijke wijziging ten opzichte van de oudeModel bouwverordening is dat het Bouwbesluit landelijk uniform geldig is.

2.2 GRONDSLAGEN EN UITGANGSPUNTENDe grondslagen van het Bouwbesluit liggen vast in de Woningwet. Zo wordt in artikel 2gesteld dat er bij AMvB een Bouwbesluit moet komen. Het bouwbesluit moet technische voorschriften bevatten voor het bouwen en de staat van bestaande bouwwerkenen standplaatsen. In artikel 5 wordt gesteld dat alle technische voorschriften met elkaarin overeenstemming moeten zijn. In artikel 120 tenslotte wordt de mogelijkheid gegeven voor aansluiting bij internationale verplichtingen, b.V. een Europese afstemming vande bouw-regelgeving .Bij het opstellen van het Bouwbesluit zijn er een aantal criteria gesteld. Deze zijn:- De woning moet in bepaalde mate vrij indeelbaar zijn. Bij elke indeling, ook na hetverlenen van de bouwvergunning voldoet de woning aan de voorschriften.- De voorschriften mogen geen vrijheidsbeperkingen geven en nieuwe innoverendetechnieken in de weg staan.- De voorschriften moeten alle meetbaar en controleerbaar zijn.- De voorschriften moeten een zo groot mogelijke rechtsgelijkheid en rechtszekerheid

bieden .De voorschriften ui t het Bouwbesluit zijn altijd te herleiden to t vier uitgangspunten teweten :- veiligheid- gezondheid- bruikbaarheid- energiezuinigheidDeze uitgangspunten zijn in artikel 2 van de Woningwet vastgelegd.In het Bouwbesluit wordt veelvuldig verwezen naar normen of naar gedeelten daarvan,vooral wat betreft de toe te passen bepalingsmethoden. Door middel van minister ileregelingen wordt geregeld welke gedeelten van normen van toepassing zijn of aangemeld/gewijzigd zijn.

4-5


44/118

2.3 VORM VAN DE VOORSCHRIFTENDe voorschriften van het Bouwbesluit zijn zo veel mogelijk gesteld in de vorm vanprestatie-eisen, welke gekoppeld zijn aan zgn. functionele eisen. Een prestatie-eis geefteen duidelijk omschreven en gekwantificeerde grenswaarde.Vervolgens wordt een bepalingsmethode gegeven waarbij op eenduidige, ondubbelzinnige wijze gemeten of gecontroleerd kan worden of aan het voorschrift wordt voldaan.De prestatie-eis is altijd gekoppeld aan een functionele omschrijving waarin de motivering en de reden van de eis wordt gegeven. Wat per definitie niet wordt gedaan is hetgeven van een receptuur, dat wil zeggen, een exacte omschrijving hoe men aan deprestatie-eis kan voldoen.Gesteld is al dat het Bouwbesluit niet belemmerend mag werken voor nieuwe, innovatieve ontwikkelingen. Bij het opstellen van het Bouwbesluit is rekening gehouden methet ontwikkelen van innovatieve oplossingen en is onderkend dat deze niet bij voorbaatin een regelgeving vervat kunnen worden. Daarom is het mogelijk om van de prestatieeisen af te wijken door middel van de zogenaamde gelijkwaardigheidsbepalingen.

2.4 BOUWBESLUIT EN INFILTRATIEOok het Bouwbesluit maakt een onderscheid tussen ventilatie en infiltratie .Het Bouwbesluit stelt regels voor infiltratie, of beter gezegd, het beperken van dewarmteverliezen door infiltratie. Dit gebeurt voor te bouwen woningen en woongebouwen in artikel 71. Voor bestaande woningen en woongebouwen worden geen eisen tenaanzien van de beperking van infiltratie verliezen gesteld.De mate van infiltratie wordt bepaald door de luchtdoorlatendheid van de woning of hetgebouw . De begrippen luchtdichtheid en luchdoorlatendheid worden in het spraakgebruik vaak door elkaar gebruikt. Het zijn in feite elkaars tegenovergestelden . In de regelgeving wordt in het algemeen de term "luchtdoorlatendheid" gebruikt .De luchtdoorlatendheid wordt uitgedrukt in de qVlO-waarde . Dit is de luchtlekvolumestroom door de gebouwomhulling bij een drukverschil over de omhulling van 10 Pa .Het Bouwbesluit stelt in artikel 71 als eis dat de qV1o-waarde van een won ing ofwoongebouw maximaal 200 dm 3/s mag bedragen, betrokken op een bruto-volume vande woning van 500 m 3 en onafhankelijk van het type ventilatiesysteem .

2.4.1 NEN 2686De luchtdoorlatendheid van woningen en gebouwen kan gemeten worden door middelvan een zogenaamde opblaasproef. Deze meetmethode staat omschreven in NEN 2686"Luchtdoorlatendheid van gebouwen - Meetmethode". In het Bouwbesluit artikel 71wordt NEN 2686 als bepalingsmethode aangewezen. De meetmethode berust erop dateen woning of gebouw door middel van een ventilator op onder- of overdruk wordt gebracht. Bij een aantal verschillende drukverschillen over de schil wordt gemeten wat deluchtvolumestroom is die nodig is om di t drukverschil te handhaven. Door de gemetendrukverschillen met bijbehorende volumestromen grafisch ui t te zetten kan een zogenaamde drukvolumestroomkarakteristiek worden bepaald . Uit deze karakteristiek kan delekvolumestroom bij 10 Pa ofwel de qv10- waarde worden afgelezen of berekend.Bij een meting wordt vaak niet alleen kwantitatief de qV1o-waarde bepaald. Ook wordtkwalitatief gekeken waar de lekken in de scheidingsconstructies zitten.

4-6


45/118

2.4.2 NEN 2687In 1986 verscheen naast NEN 2686 nog een tweede norm met betrekking to t deluchtdoorlatendheid van woningen, namelijk NEN 2687: Luchtdoorlatendheid van wo-ningen. Eisen. In NEN 2687 worden eisen aan de luchtdoorlatendheid gesteld. In dezeeisen wordt een onderscheid gemaakt tussen het type ventilatiesysteem alsmede hetwoningvolume . Tevens wordt zowel een bovengrens als een ondergrens voor deluchtdoorlatendheid gegeven, wederom afhankelijk van het type ventilatiesysteem.

Tabel 2 Eisen voor de beperking van luchtdoorlatendheid volgens NEN 2687

ventilatiesysteem woningvolume q"O maximaal q"O minimaalrm') [dm'/sl [dm'/slnatuurlijke ventilatie < 250 100 30natuurlijke toevoer en 250500 150 50mechanische afzuiging > 500 200 50gebalanceerde ventila 250 80

Deze eisen zijn overigens niet overgenomen in het Bouwbesluit.Toch zijn deze eisen aan te bevelen als uit oogpunt van energie-efficintie aandachtwordt besteed aan de luchtdichtheid. Met enige inspanning is een veel betereluchtdichtheid te bereiken dan het niveau van het Bouwbesluit .

2.4.3 Productnormen voor de luchtdoorlatendheidNEN 3660 Ramen Luchtdoorlatendheid, MeetmethodeNEN 3661 Ramen luchtdoorlatendheid, EisenDe hierboven genoemde normen zijn zogenaamde productnormen. Zij geven eisen voorhet eindproduct van een fabricage . Het zijn dus eisen die aan ramen zoals ze door eenfabriek worden afgeleverd worden gesteld .De normen maken deel ui t van de normen die kunnen worden gerekend to t het privaatrechtelijke circuit .2.4.4 Luchtdoorlatendheid van nederlandse woningenTen gevolge van de eisen en toenemende aandacht voor de luchtdichtheid enenergiebesparing is in Nederland de laatste jaren de luchtdichtheid sterk toegenomen.Om di t te illustreren is figuur 1 opgesteld .

4-7


46/118

Figuur 1 De verbetering van de luchtdoorlatendheid van he t nederlandse eengezinswoningbe-stand

luchtdoorlatendheid eengez woningbestandCUMULATIEFnieuw na 1980 oud

100.... ... .... .. ..V .. .. ... . t .. ... j . : ; ~ > t - ~ ~ ~ ~ r ~ ........ ... .... .. . ....... .. . . .. .J< ....... ... .. ..:.. 11.. .. ; .. 1: :/ - : : : / 1- : : : :90 .... .. . . . .. . ... i . .. I .... .. . . ./ ....... i . .. .... .. 1 .. i l: L : : / : : : : : I....:... .. .. ... ....I...:./ . .. ....I. .. .. ..I...:... j ...: .. 1.. . : .. . 1: : : : / : : : : : 1i . .. .. .. .... . 1 ... j . .. ."l"';' 1: j ... ; .. -1- . . . ; . .. .....:. . '" .! ......":"i ' ..:...1. ; .. .. .. 1 ....:. .. 1; !- . .I....:. .1 . .. i . .. .... ./ .. .:. .. . j ... ......... ...I ..:.. j ...i .. I....:. .. i

: : : I : : : . : : I

807060504030 ..... t . 1 - f /- .... ... ., .. j ... ...... .. i . ..I.:- .. ~ ., .. i . ......L.j ... .... /.:... ....... j . .. ....I... : ...I...:. 1. .. : . ..1. .. ; .. 1'I : : : : : i: : T :20

o 100 200 300 400 500 600 700 800 900qv10 [dm3fsj

In figuur 1 zijn alle eengezinswoningen van voor 1980 vergeleken met die van na 1980.Hieruit blijkt duidelijk dat een nieuwbouweengezinswoning vrijwel altijd aan de eisen ui thet Bouwbesluit kan voldoen. De circa 10 % van de nieuwbouwwoningen die eenluchtdoorlatendheid hebben van meer dan 200 dm 3 /s hebben typische kenmerken. Dewoningen zijn vrijwel allemaal traditioneel gebouwd. Dat wil zeggen met gestelde kozij nen en gemetselde binnen- en buiten-spouwbladen. Bovendien zijn ze vrijwel allemaalgebouwd in kleine aantallen door de kleinere aannemers. Daarmee wil niet gezegd zijndat alle kleine aannemers in di t opzicht falen.Een meer industrieel vervaardigde woning heeft echter meer kans te voldoen aan hetBouwbesluit dan de meet traditionele bouw.Wil men echter een woning bouwen waarin gebalanceerde ventilatie metwarmteterugwinning tot zijn recht komt dan is een luchtdoorlatendheid uitgedrukt ineen qv1 0 waarde van tussen de 30dm 3 /s en 80 dm 3 /s noodzakelijk.

4-8


47/118

De kans dat zo'n woning ontstaat zonder bijzondere aandacht in zowel de ontwerpfaseals de uitvoeringsfase is echter klein. Alleen indien bijzondere aandacht aan de detaillering en uitvoering in het bouwproces worden gegeven kan aan deze zware eisen worden voldaan.De luchtdoorlatendheid van flatwoningen is ruwweg een factor 3 beter dan die vaneengezinswoningen. De oorzaak daarvan moet voornamelijk worden gezocht in deluchtdoorlatendheid van het dak van eengezinswoningen.

2.4.5 Begane grondvloerenIn het Bouwbesluit worden ui t aan de luchtdichtheid van begane grondvloeren oogpuntvan gezondheid aparte eisen gesteld. Het Bouwbesluit vereist dat de luchtdoorlatenheidvan begane grondvloeren niet hoger mag zijn dan 20 .10-3 dm 3 per m2 vloeroppervlak bijeen drukverschil van 1 Pa. Dit betekent dat de luchtdoorlatendheidscofficient van degehele vloer beperkt moet blijven to t 20.10-3 dm frrt s. In deze berekeningsmethodewordt daarom voor de totale begane grondvloer dan ook met n c-waarde per m2 gerekend . De uitvoerings- en ontwerpaanbevelingen ui t SBR 200 zijn er op gericht dat dezeeis in de praktijk ook wrdt gehaald.

2.5 Bouwbesluit en ventilatieIn de afdeling "Gezondheid" van het Bouwbesluit worden eisen gesteld voor deaanwezigheid van ventilatievoorzieningen. Ten aanzien van te bouwen woningen enwoongebouwen wordt de aanwezigheid van ventilatievoorzieningen geregeld in artikel30 en 31. Voor bestaande woningen en woongebouwen wordt dit geregeld in artikel 92en 93.De eisen zijn echt minimale eisen in normen en andere richtlijnen, die meer aspectenenfof overwegingen in beschouwing nemen, vaak zwaardere, gedetailleerder en verdergaande eisen stellen .

2.5 .1 NEN 1087Er is op dit ogenblik een geldende norm voor de ventilatie van woningen enwoongebouwen (NEN 1087) . Daarin staan behalve eisen voor de ventilatiecapaciteitook zogenaamde inrichtingseisen. Het Bouwbesluit verwijst voor de inrichtingseisennaar NEN 1087.De norm bevat verder alle bepalingsmethoden voor de ventilatie van gebouwen .De filosofie van alle ventilatie- en luchtdoorlatendheidsvoorschriften is in feite devolgende :* Maak woningen in zodanige mate luchtdicht dat er geen onnodig energieverbruik

door ventilatie zal ontstaan en de verwarmingscapaciteit voldoende zal zijn om debinnentredende lucht op te warmen.* Geef de bewoners ventilatievoorzieningen waarmee de in de norm aangegeven

ventilatiestromen kunnen worden ingesteld .

4-9


48/118

Opmerking:Het gebruik van de ventilatievoorzieningen zoals klapraampjes, roosters maar ookventilatoren dient in de hierboven aangegeven filosofie door de bewoner bewustte worden gekozen. Dat bewoners hiertoe tenminste goede voorlichting zullenmoeten ontvangen, zal na het voorafgaande duidelijk zijn.

Er gaat echter n en ander veranderen.Er komt in de nabije toekomst een norm voor de Ventilatie van Gebouwen NEN 1087.Daarin staan uitsluitend de bepalingsmethoden die nodig zijn om de ventilatie-eisen vangrootheden die in he t Bouwbesluit worden geeist, te kunnen beproeven.In het Bouwbesluit komen zeer stringente regels voor het bepalen van de capaciteit vanventilatie-voorzieningen die voor een belangrijk deel verwijzen naar NEN 1087. De eisenin het Bouwbesluit komen neer op 0,9 dm 3 /s per m2 oppervlakte van een verblijfsgebiedof verblijfsruimte met een minimum van 7 dm 3 /s. Uit een verblijfsgebied met een opstelplaats voor een kooktoestel dient 21 dm 3 /s rechtstreeks naar buiten te worden afgevoerd. Ui t badkamer en toilet dient respectievelijk 14 dm 3 /s en 7 dm 3 /s direct naar buiten te worden afgevoerd.Bovendien mag slechts 50 % van de capaciteit van de ventilatie ui t andereverblijfsruimten afkomstig zijn.De eisen ui t het Bouwbesluit zijn afgeleid ui t de vroegere norm NEN 1087.De inrichtingseisen die aan ventilatievoorzieningen worden gesteld betreffen :- de verstoring van het thermisch comfortde regelbaarheid- de richting van de stromingde plaatsing van ventilatievoorzieningenThermisch ComfortDe verstoring van het thermisch comfort door ventilatievoorzieningen mag in termenvan luchtsnelheid niet meer bedragen dan 0,2 mIs in de leefzone. Op maximaal 10 %van de in NEN 1087 aangegeven meetposities mag de overschrijding niet meer dan0,04 mIs bedragen. In NPR 1088 staat hiertoe een praktische oplossing namelijk dat deluchttoevoer zich tenminste 1,8 m boven de vloer moet bevinden.RegelbaarheidNatuurlijke luchttoevoer-voorzieningen voor ventilatie moeten afsluitbaar en regelbaarzijn. Voor natuurlijke toevoeren moeten tenminste twee regelstanden hebben tussen 0en 25 % van de nominale capaciteit. De regelstanden moeten onderling tenminste 10% verschillen.Richting van de stromingDe richting van de stroming betreft voornamelijk de eis dat een toevoer moet kunnentoevoeren en een afvoer moet kunnen afvoeren. Dit is in bepalingsmethoden in NEN1087 geregeld.Toevoeren moeten zich in gevels bevinden of in een vlak steiler dan 45 0 Afvoeren dienen bovendaks ui t te monden.Voor dakhellingen kleiner dan 23 0 is 0,5 m boven het dakvlak voldoende . Voor

4-10


49/118

dakhellingen boven de 23 is een uitmonding in of nabij de nok met 0,5 m hoogtenoodzakelijk.Plaatsing van de ventilatievoorzieningenTeneinde de luchtkwaliteit te kunnen waarborgen moeten ventilatie toevoeren opvoldoende afstand zijn gesitueerd van afvoeren van zowel ventilatie als rookafvoeren.Een bepalingsmethode daartoe is in NEN 1087 opgenomen.De nog op te stellen norm "Ventilatie van Woongebouwen" zal eisen stellen die bovendie van het Bouwbesluit uitsteken. De eisen aan vrijwel alle ruimten in de woning zijnuitgedrukt in een volumestroom.De eisen zijn gebaseerd op menselijk handelen in de woning. Voor woon- en slaapruimten zijn de eisen gebaseerd op het verblijf van mensen. Als uitgangspunt voor de ventilatie is een luchtvolumestroom van 7 dm3/s (25 m3/h) per persoon gekozen. De keuzeis gebaseerd op een hyginische grenswaarde van CO 2 van 0,12 % of 1200 ppm . Infeite zal bij een dergelijke stroom nooit zuurstof-gebrek optreden. De gekozen stroomdraagt er zorg voor dat de door het lichaam geproduceerde geurstoffen binnen redelijkegrenzen blijven.Voor de badruimte en keuken is de vochtafvoer maatgevend .Zeer beknopt samengevat komt de norm neer op de volgende eisen :

woonkameren slaapkamer per m 2 1 dm 3 /s (minimaal 7 dm 3 /s)keuken 21 dm 3 /sbad/doucheruimte 14 dm 3 /stoilet 7 dm 3 /s

DoorspuibaarheidseisenBehalve voorzieningen voor de zogenaamde permanente ventilatie zijn ook grotere beweegbare delen in de gevel nodig in verband met de mogelijkheid de woning goed tekunnen doorspuien.Verflucht, kookgeuren bij het aanbranden en overtollige warmte kunnen via deze grotebeweegbare delen worden afgevoerd. In NEN 1087 wordt een eis voor de doorspuibaarheid gesteld van 6,5 dm3 /s per m2 vloeroppervlakte . In NEN 1087 is ook een bepalingsmethode opgenomen waarmee kan worden gecontroleerd of aan de eisen wordt voldaan . Deze bepalingsmethode is in feite een berekening .

2.5 .2 NPR 1088De bij de norm behorende Nederlandse Praktijk Richtlijn NPR 1088 is eveneens vankracht. Hoewel deze NPR tot op heden nog slechts als groene versie is verschenen, ishet nadrukkelijk de bedoeling dat de NPR in de praktijk wordt gebruikt, omdat in dezeconcept NPR reeds vele onnauwkeurigheden en afstemmings-problemen met hetBouwbesluit zijn verwerkt .

4-11


50/118

De praktijkrichtlijn NPR 1088 "Ventilatie van woongebouwen" geeft "Aanwijzingen vooren voorbeelden van de constructieve uitvoering van ventilatievoorzieningen" .In de praktijkrichtlijn worden voorzieningen gegeven waarmede wordt geacht aan denorm volumestromen te zijn voldaan.Bij natuurlijke en mechanische ventilatie wordt geacht te zijn voldaan aan de eisen vanNEN 1087, indien de in de NPR 1088 aangegeven constructieve uitvoering van deventilatievoorzieningen in acht is genomen. Andere dan de in de NPR 1088 genoemdeuitvoeringen van voorzieningen voor natuurlijke ventilatie dienen aan de eisen te voldoen onder de volgende weerscondities:

* een windsnelheid van 2 mIs* een temperatuurverschil tussen binnen en buiten van 10K

2.5.3 Verschillen tussen de eisen van het Bouwbesluit en NEN 1087Het Bouwbesluit geeft een zogenaamde bovenwaarde als minimale eis. Voor de ventilatie speelt bij het Bouwbesluit de zogenaamde indeelbaarheid een belangrijke rol.Dat wil zeggen dat er geen eisen meer aan afzonderlijke kamers worden gesteld, dochdat de eisen worden gesteld aan een zogenaamd verblijfsgebied of verblijfsruimte. Ditbetekent eigenlijk dat men binnenwanden zou kunnen weghalen terwijl de eisen eigenlijk niet veranderen. De oppervlakte van een verblijfsgebied is meestal iets groter dan desom van de kamers. De gang kan mogelijk deel uitmaken van het verblijfsgebied. Omdie reden heeft het Bouwbesluit als eis 0,9 dm 3 /s per m 2 oppervlakte van het verblijfsgebied of verblijfsruimte. De oude eis ui t NEN 1087 maal negentiende dus. De andereeisen zijn vrijwel gelijk. Ook met betrekking tot de doorspuibaarheid is er een klein verschil met de eisen ui t NEN 1087. De Bouwbesluit eis bedraagt namelijk 6 dm 3 /s per m 2verblijfsgebied.Het Bouwbesluit stelt ook inrichtingseisen, bijvoorbeeld ten aanzien van regelbaarheiden comfort. Voor die eisen verwijst het Bouwbesluit naar NEN 1087, waarin ook allebepalingsmethoden zijn opgenomen .

2.5.4 Andere normen en voorschriften voor de ventilatieNEN 2757 en NEN 1078 GAVOOok ten behoeve van verbranding van aardgasgestookte apparatuur bijvoorbeeld gasfornuis, geiser en C.V.-ketel is ventilatie noodzakelijk.In NEN 2757 worden hieromtrent eisen gegeven. Deze eisen zijn voor een belangrijkdeel afgeleid ui t NEN 1078 (GAVO). Met betrekking to t de C.V.-ketel komen in verbandmet de in de laatste jaren gebouwde woningen met een goede kierdichting de eisenerop neer dat of een gesloten opstellingsruimte danwel een gesloten C.V.-ketel wordtgeist. Geisers moeten van een afvoerkanaal zijn voorzien. Alleen het gaskomfoor ofgasfornuis blijven dan over als verontreinigende bron binnen de woning. Bij gebruik hiervan dient de bewoner dus afdoende te ventileren.

2.5.5 Europese normen voor woningventilatieIn het kader van het wegnemen van handelsbelemmeringen tussen de verschillende EEGstaten wordt op di t moment gewerkt aan een harmonisering van de bepalingsmethodenvoor o.a. bouwproducten. Componenten van ventilatiesystemen zullen in de nabije toe-

4-12


51/118

komst in heel Europa op dezelfde manier worden getest. Eenmaal getest betekent datmen in een ander Europees land niet kan verlangen dat het product ook voor dat landapart moet worden getest.Behalve deze zogenaamde verplichte normen wordt er ook gewerkt aan een aantalvrijwillig door een land over te nemen normen. Deze betreffen voornamelijk de eisen enhet ontwerp van ventilatiesystemen, het berekenen van de ventilatie en infiltratie deopleveringsbeproeving en het onderhoud van systemen.

3 BEOORDELINGSASPECTEN VOOR VENTILATIESYSTEMEN3.1 ALGEMEENIn de Nederlandse bouwpraktijk beslist in het algemeen de opdrachtgever over het typeventilatiesysteem dat zal worden toegepast. De opdrachtgever laat zich hierbij soms,zeker niet altijd, bijstaan door een adviseur of architect. Er kunnen uiteenlopendebeslissingscriteria gehanteerd worden om to t een keuze van een ventilatiesysteem tekomen. Deze criteria kunnen zijn:

kostennoodzaak vanuit regelgevingbinnenluchtkwaliteitenergiegebruikcomfortmilieuonderhoudskosten (zowel systeem als gebouw)geluidtechnische eisen en inpasbaarheidgebruikersvriendelijkheid en -gevoeligheidbetrouwbaarheid .

Hoewel er een groot aantal beoordelingscriteria gehanteerd kunnen worden om tot eenweloverwogen keuze van een ventilatiesysteem te komen zijn in de Nederlandse bouwpraktijk vaak de (investerings-)kosten en de noodzaak vanuit de regelgeving debelangrijkste motivering voor een bepaalde keuze . Wel worden daarbij bepaalde trendsin de toe te passen ventilatiesystemen gevolgd.

3.2 ONTWIKKELINGENOntwikkelingen en trends in woningventilatie kunnen vanuit verschillende richtingenworden aangegeven. De noodzaak van ventilatie in een woning ui t oogpunt van gezondheid is sinds lange tijd bekend. Zo vormde de noodzaak tot een gezond binnenmilieu deaanzet tot de allereerste bouwvoorschriften in Nederland (Toetreding van "licht enlucht"). In de loop der jaren is aan het begrip ventilatie een veranderende invulling gegeven waarbij de beheersbaarheid van de ventilatie altijd een belangrijke rol heeftgespeeld . Deze beheersbaarheid was ten eerste gewenst vanuit het oogpunt van werking en betrouwbaarheid, later ook ui t oogpunt van comfort.Recentelijk speelt vooral de beheersbaarheid, ook vanuit het oogpunt van energiegebruik, een rol. Als men de ontwikkelingen van de toegepaste ventilatiesystemen in deloop der jaren bekijkt dan zijn als belangrijkste drijfveren achter de ontwikkelingen entrends te onderscheiden:

4-13


52/118

- de regelgeving ten aanzien van ventilatie en beperking van luchtdoorlatendheid;- de ontwikkeling van bouwmethoden, vooral ten aanzien van luchtdichtheid;- onderkenning van het belang van energiebesparing;- technische ontwikkelingen en vraag vanuit de markt.

Het niveau van de regelgeving is in belangrijke mate bepalend voor het kwaliteitsniveauvan de toegepaste ventilatiesystemen.

4-14


53/118

VOORDRACHT 5

KOELING EN VENTILATIE MET REGELBARERAAMOPENINGEN

A. H. C. van PaassenWbMT - Proces en EnergieKoudetechniek en Klimaatregeling, TU Delft


54/118


55/118

KOELING EN VENTILATIE MET REGELBARERAAMOPENINGENA. H. C. van PaassenWbMT - Proces en EnergieKoudetechniek e

Ventilatie via de gevel, themadag 9 mei

Documents

Interactieve gevel

Huishoudelijke ventilatie

gevel inspiratie gids - MijnBENOvatie.be

Themadag voederbieten: mogelijkheden en praktische...

Presentatie Cegeka Zorg ECD Themadag

Cai Aeriene Ventilatie

VURORE/NOREA IT Audit Themadag

Gevel de Boer

Raam en gevel

AERECO. VENTILATIE CONTROLATA

Westerbeek gevel en lichtreclame

Warmbeton op Gevel 2015