Ventilatie via de gevel, themadag 9 mei

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

http://slidepdf.com/reader/full/ventilatie-via-de-gevel-themadag-9-mei 1/118



Copyright:

Lay-out:

Uitgave:

© 1996 Niets ui t deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen

of openbaar gemaakt, in enige vorm of enige wijze, hetzij elektronisch ,

mechanisch, door fotokopieën , opnamen, of op enige andere manier, zonder

voorafgaande schriftelijke toestemming van de betreffende auteurs.

Conny Dikhoff

Vakgroep Bouwtechnologie, Faculteit der Bouwkunde , TU·Delft

Prof . r. P.G. Luscuere/dr .ir. P.J .W . van den Engel

CIP-GEGEVENS KONINKLIJKE BIBLIOTHEEK, DEN HAAG

Luscuere 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 .



INHOUD PAGINA

1. VENTILATIE EN BINNEN MILIEU 1-0

Ir. C.W.J. Cox,

TNO-Bouw

2. VENTILATIE, ENERGIEGEBRUIK EN 2-0 t/m 2-07

ENERGIEPREST ATlE

Ing. E.A. Blankestijn,

Novem

3. SIMULEREN VAN VENTILATIE 3-0 t/m 3-18

Ing. J.C. Phaff,

TNO-Bouw

4. VENTILATIE EN REGELGEVING 4-0 t/m 4-14

Ing. W.F. de Gids, "-

TNO-Bouw

5. KOELING EN VENTILATIE MET REGELBARE 5-0 t/m 5-19

RAAMOPENINGEN

Dr.ir. A.H.C. van Paassen,

Faculteit Werktuigbouwkunde en

Maritieme Techniek, TU-Delft

6. PRODUKTEN EN PRODUKTONTWIKKELING VAN 6-0 t/m 6-19

VENTILATIEVOORZIENINGEN

Dr.ir. P.J.W. van den Engel,

Faculteit der Bouwkunde, TU-Delft, Bouwtechnologie

7. VENTILATIE, GELUIDBELASTING EN GEVELONTWERP 7-0 t/m 7-20

Ir. A. Schuur,

Faculteit der Bouwkunde, TU-Delft, sector Bouwfysica





VOORDRACHT 1

De tekst van deze voordracht was op 1 mei 1996 niet beschikbaar en is

daarom niet opgenomen in deze syllabus, waarvoor onze excuses.

VENTILATIE EN BINNENMILIEU

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





VOORDRACHT 2

VENTILATIE, ENERGIEGEBRUIK EN ENERGIEPRESTATIE

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





VENTILATIE, ENERGIEGEBRUIK EN ENERGIEPRESTATIE

ing. 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 met

elkaar komen te staan als er bijvoorbeeld niet integraal ontworpen wordt, onvoldoende

onderhoud wordt gepleegd aan klimaatinstallaties of onvoldoende gebruik wordt gemaakt

van de kennis die er op di t terrein is.

ENERGIEBESPARING EN KWALITEIT BINNENMILIEU

Novem ondersteunt ontwikkelingen die leiden to t energiebesparing en de kwaliteit van het

binnenklimaat op een aanvaardbaar niveau brengt.De mate van energiebesparing hangt voornamelijk af van de prestaties van technieken en

de acceptatie van deze technieken door de betrokkenen in het bouwproces.

Deze acceptatie hangt af van vele zaken, zoals prioriteitsstelling ten opzichte van ander

investeringen, en het hebben van meerwaarde, door bijvoorbeeld naast kostenbesparing

ook kwaliteitsverbetering te leveren, maar ook kennis en houding van betrokkenen.

Novem ondersteunt dan ook nieuwe kansrijke technieken, zoals temperatuurregeling met

automatisch verstelbare raamopeningen. De heer van Paassen van de TU Delft zal hier

vanmiddag uitvoerig op in gaan.

Ook werkwijzen die leiden to t kwalitatief betere installaties zoals vastgelegd in het model

Kwaliteitsverbetering Klimaat installaties MKK worden door Novem gestimuleerd.

GEZONDE KANTOORGEBOUWEN

Naar aanleiding van gebruikersklachten over het binnenklimaat is in 1 991 de Beleidsgroep

Gezonde 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 is

in 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 klachten

ontstaan is groter naarmate er meer gecompliceerde installaties in het gebouw worden

opgenomen .

ONTWERPHULPMIDDELEN VOOR INTEGRAAL ONTWERPEN

Het is noodzakelijk een integrale aanpak na te streven om energie-efficiënte gebouwen te

ontwerpen. Met steun van Novem zijn diverse hulpmiddelen tot stand gekomen. Enkele

voorbeelden hiervan zijn :

ISSO/SBR 213 Ontwerpen van energie-efficiënte kantoorgebouwen; integratie van

gebouwen installatie, 1990/1994 Per fase van het ontwerpproces worden indicaties

gegeven van de invloed van ontwerpbeslissingen op de hoogte van het energiegebruik.

2-1



ISSO/SBR 300 Energie-efficiënte kantoorgebouwen, binnenklimaat en energiegebruik,

1994.

Een hulpmiddel voor bestaande en nieuwe kantoren om het energiegebruik en

binnenklimaat te kunnen beoordelen . Hiertoe zijn 10.000 thermodynamische

berekeningen gemaakt met een gebouwsimulatieprogramma. Via keuze tabellen worden

bouwfysische en installatietechnische eigenschappen ingevoerd en kan men het

energiegebruik 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 opdrachtgever

is een energiedoelstelling te formuleren. De publikatie is een instrument om in het

voorontwerp op eenvoudige wijze een selectie van een klimaatsysteem, componenten

en opwekkingsinstallatie worden gemaakt.

ISSO 37 geeft bijvoorbeeld ook een indicatie van het aantal GTO uren dat een

klimaatsysteem oplevert bij een bepaalde interne warmtelast, zontoetreding en interne

werkzame massa.

De getalswaarden in deze publicaties hebben een globaal karakter. Het gebruik van

gedetailleerde ontwerphulpmiddelen, zoals temperatuuroverschrijdingsberekeningen, blijven

vaak noodzakelijk .

Deze hulpmiddelen geven ook inzicht in de randvoorwaarden voor het mogelijk toepassen

van natuurlijke en mechanische ventilatiesystemen al of niet met koeling en welk

energiegebruik 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/W

35% glas (dubbel)

Oriëntatie is ZfW van het beschouwde vertrek

35 W/m2 interne warmteproductie

interne massa is laag

Het tabellen boek geeft aan dat klimaatsysteem 2, mechanische luchttoe-en afvoer,

aanvullende natuurlijke ventilatie en radiatorenverwarming, een energiegebruik van 11,1

m3 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



E- efficiente kantoorgebouwenbinnenklimaat en energiegebruik

m3 a.eq.lm2 GTO uren20 , - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - , 400

1 5 1- ----..------.----..-.-... .....- ..-.-..-- - ......- ....-.- ...-.- ...........- ...-- ...., 300

10

5

o

_ klimaatsysteem 2

v::::: 1 kllm.s.3 topkoelIng

Figuur 1

energie & comfort

_ open pl,zware wanden

_ kllm.s.2 IW·20W /m2

ENERGIEPRESTATIENORMERING EN ENERGIEGEBRUIK

100

o

Energiezuinige nieuwbouw moet een substantieel aandeel leveren in de energiebesparings

doelstellingen van het Nationaal Milieubeleidsplan en de derde Energienota.

Daartoe zijn er energieprestatie-eisen per 15 december opgenomen in het Bouwbesluit, met

als doel ca. 20% energie-efficiency tot stand te brengen.

In 1998 zullen de EP-eisen voor diverse gebouwcatagorieën waarschijnlijk aangescherpt

worden.

De methodiek van de energieprestatienormering dwingt een integrale optimalisering van

bouwkundige en installatietechnische maatregelen af. Dit is mogelijk omdat een berekening

wordt 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 de

gebruiker van het gebouw het feitelijk energiegebruik beïnvloed, als vaste waarde per

gebouwfunctie vastgelegd. Hierbij moet gedacht worden aan binnentemperaturen gebruiks

tijden en verlichtingsniveaus .

De deelverbruiken voor koeling ventilatoren en bevochtigen worden gecorrigeerd met een

weegfactor omdat in het bouwbesluit met één EP waarde te kunnen volstaan voor

eenzelfde categorie gebouwen ongeacht of er koeling aanwezig is of niet.

EP+ PROJECT MET NATUURLIJK VENTILATIECONCEPT

Novem stimuleert het bouwen van gebouwen die aanzienlijk beter presteren dan de huidige

EP eisen in het Bouwbesluit middels haalbaarheidsstudies en demonstratieprojecten.

2-3



Eén van die projecten is een kantoorgebouw van 5800 m2 GO voor Arthur Andersen in

Amstelveen, dat gerealiseerd wordt door Multivastgoed bv. Het gebouw is ontworpen op

basis van een integrale visie mensen milieuvriendelijk bouwen (M&M).

Met betrekking tot het thema energie leidt di t tot een concept waarbij de bouwfysische

kwaliteit van het ontwerp een zware rol krijgt. In eerste instantie is gestreefd naar een

passieve klimaatbeheersing door een juiste keuze van thermisch accumulerendebouwmassa en gevelontwerp en pas in tweede instantie door actieve beheersing met

behulp van klimaatinstallaties.

De volgende maatregelen zijn getroffen:

compact bouwen

verzwaard isolatiepakket schil

HR glas u=1.4 W/m2K30% glas, vormgegeven op daglichttoetreding

kalkzandsteen binnenwanden

thermisch open plafonds

Zak/knik schermen voor zonwering

HF- basisverlichting met daglicht en aanwezigheidsschakeling, aangevuld met werkplek

verlichting.

natuurlijke ventilatie met winddruk geregelde ventilatieroosters met suskasten

Mechanische afvoer, n = 2,5

In figuur 2 worden het energiegebruik en EP waarden van diverse ontwerpvarianten

weergegeven .

EP+ kantoor Arthur AndersenEnergiegebruik en EP

MJ/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---- .--- ..-- . , 1,6

600

400200

o

_ basis met koeling

1:: :1 +HRk,lsolatle,veeg

Figuur 2

2-4

4 varianten

_ basis zonder koeling

_ +HRgl,HF,dlm,aanw.

1,20,8

0,4

o



Hierbij valt op dat een basis variant met to t nu toe gebruikelijke isolatie, verlichting, VR

ketels, lichte scheidingswanden, gesloten plafonds, mechanische toe-en afvoer met wtw

en topkoeling de EP-eis = 1 9 niet haalt.

Zoals al eerder toegelicht maakt het bouwbesluit geen onderscheid in de vereiste EP voor

een 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-efficiënter dan de basis variant en ca. 24%

efficiënter dan de EP = 1 ,9 variant.

In figuur 3 is het energiegebruik uitgesplitst naar energiefuncties .

EP+ kantoor Arthur AndersenDeelenergiegebruik varianten

MJ/m260 0 , - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ,

500

400

300

200

100

overwarming ventilatie verlichting

_ Basis met koeling

t:,;,::::

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 omdat

slecht een deel van het gebouw gekoeld zou worden . Indien het gehele gebouw gekoeld

zou zijn wordt het verbruik ca . 65 MJ/m2 per jaar.

In figuur 4 worden resultaten weergegeven van een EP + kantoor te Utrecht waar wel

mechanische toe-en afvoer met top koeling wordt toegepast.

Vergelijken we de EP en energiegebruiken met het kantoor te Amstelveen dan is het

energiegebruik hoger bij een ongeveer gelijke EP .

2-5



EP+ kantoor OostingEnergiegebruik varianten

MJ/m2 EP1 2 0 0 . - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ 3

1000 - - - - - - - - - - - - - - - . - - - - . - - - - - - - - - - - - - . - - - - . - . - - - - - - - - . - . - - - - - - . - ~ 2 , 5

800 - - - - . - - ....-.---.------ ...--..-.-1 2

600

400 1

200 0,5

ovarianten

_ Basis met koeling

I'}}}I +toerenr,dlm,zonneb.

_ +HRglas, HF verl.

Figuur 4

Het is dus duidelijk dat ventilatie via de gevel energie besparing oplevert maar hoe staat

het met de binnentemperatuur in de zomer?

Het volgende overzicht laat de resultaten zien van temperatuuroverschrijdingsbereken ingen

met VA 114. Op basis hiervan kan worden geconcludeerd dat volgens RGD maatstaven

« 150 GTO uren) een acceptabel binnenklimaat is wordt gecreëerd.

KOSTEN

Wegen de kosten nu op tegen de baten?

Kalkzandsteen binnenwanden in plaats van metal stud

Open plafonds

Gevelventilatie + mechanische afzuiging

Vervallen 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 geval

voor een vrij exclusieve afwerking van het open plafond gekozen.

2-6



Comfort in de zomerGTO uren vertrekken Arthur Andersen

GTO-uren1 6 0 r - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ 140r ··-·-------------------------------_·--·-·----------.- ..-----------------------------.----

120r----·-----------·------- -----------------

100

80

60

40

20

oorientatie

- 1 hoek ZfW _ 1 hoek W/Z 1<>1 1 hoek N/W _ 1 hoek O/Z

kCHH 1 tussen 0 0 5 tussen 0 _ 5 hoek O/Z

Figuur 5

CONCLUSIE

Ventileren via de gevel levert vergeleken met een variant met koeling met eenzelfde EP een

lager energiegebruik op. De meerkosten die gemoeid zijn met het gebruik maken van

interne massa om een comfortabel binnenklimaat te creeëren zijn nog aanzienlijk .

2-7





VOORDRACHT 3

SIMULEREN VAN VENTILATIE

Computerrekenmodellen voor ventilatie van gebouwen en

verspreiding van luchtverontreinigingen binnen gebouwen.

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





SIMULEREN van VENTILATIE

Computerrekenmodellen voor ventilatie van gebouwen en

verspreiding van luchtverontreinigingen binnen gebouwen .

J.C. Phaff TNO Bouw 015 2608462 [email protected] .nl

TNO-Bouw bezit een aantal computerprogramma's voor het simuleren van ventilatie van

gebouwen en de verspreiding van verontreinigingen in de binnenlucht. Het gaat hierbij

om zowel natuurlijke als mechanische ventilatie .

Van individuele personen en van groepen personen kan de belasting door luchtverontrei

nigingen en de dosis worden bepaald . De modellen lenen zich hierdoor goed voor het

analyseren van de effecten van ontwerp-veranderingen aan gebouwen of beleidsmaat

regelen. Het gaat hier om effecten op het gebied van ventilatie en energieverbruik door

ventilatie en effecten ten aanzien van concentraties van verontreinigingen in de

binnenlucht en belasting van personen, individuen maar ook doorsneden van grote

groepen van personen of werknemers.

Door de lange ervaring van TNO op het gebied van ventilatie van gebouwen, zowel ui t

metingen in de praktijk als metingen in proefkamers, windtunnels en elektrische venti

latie-analogons, kon al vroeg een bruikbaar model worden gerealiseerd, dat voortdurend

wordt verbeterd .

De afdeling Binnenmilieu, Bouwfysica en Installaties van TNO-Bouw is enthousiast over

de mogelijkheden van deze modellen en voorziet dat de kwaliteit van de gebouwde

omgeving zal profiteren van de kennis die ermee zal worden verkregen .

WAAROM VENTILATIE?

·ventilatie ••is·• et ··.ververs.e·n••• an •de·binn.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.maliseére .. 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,rpet

g 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()orbéelcLbij. •......p i e k b e l é l ~ t i n g e n e n o n d e r h o u d s w é i k ï 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 kool

dioxide (C0 2) en waterdamp. Zonder ventilatie of bij te weinig ventilatie zou men het

eerst last krijgen van een te hoge CO 2 concentratie, geuren en vermoedelijk ook con

densatie van vocht op de ramen als het buiten koud is .

Ventilatie is in kantoren en woningen nodig voor het afvoeren van verontreinigingen ui t

de binnenlucht, geuren en schadelijke stoffen . Deze zijn bijvoorbeeld afkomstig van

bouwmaterialen en interieur, schoonmaakmiddelen, onderhoudsmiddelen, apparaten en

processen, toiletruimten, kantines, sigarettenrook, verbrandingsgassen en vocht.

In industriële gebouwen gaat het ook om de verdunning van de concentraties ten gevol-

3-1



ge van onvermijdelijke bronnen, soms om de werknemers te beschermen en soms ver

eist het proces di t of zijn hogere concentraties onveilig.

In alle gevallen geldt eerst dat de verontreinigingsbronnen waar mogelijk tot het mini

mum gereduceerd moeten worden. Dit kan door maatregelen aan de bron zelf, het niet

meer toepassen van sterk emitterende materialenof het

veranderen van een produktieproces. Maar ook door lokale afscherming, omkasting en lokale afzuiging van de lucht

rondom bronnen en beheersing van de stromingsrichting van lucht.

Eisen voor de ventilatie in woningen komen vaak neer op een volumestroom van 7

dm 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 die

per persoon moet worden toegevoerd. Als er rokers in het vertrek zijn gaat het om 27,8

dm 3 /s (100 m 3 per uur) of meer.

Defilosofie is dat van de overige bronnen de emissie

zoklein moet worden gemaakt dat

de concentraties voldoende laag blijven. Vooral in gebouwen met een relatief lage be

zetting van personen wordt echter vaak juist voor die overige bronnen een hogere venti

latie aangehouden .

In de industrie worden eisen gesteld door de ARBO-wet (Arbeidsomstandigheden) en

het VeiligheidsBesluit Fabrieken en werkplaatsen. Daarnaast wordt per bedrijfstak een

Bedrijfsnorm opgesteld. Hierin wordt rekening gehouden met de verschillende stoffen

en verontreinigingsbronnen waarmee wordt gewerkt, waarbij gebruik gemaakt wordt

van de MAC-Iijst (Maximale Aanvaarde Concentraties) en het Arbo Informatie Systeem

Toxische Stoffen. Deze bedrijfsnorm wordt veelal getoetst door de Arbeidsinspectie en

in 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 te

nemen, 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 te

passen. Houd schadelijke stoffen uit de nabijheid van personen.

4 Pas persoonlijke beschermingsmiddelen toe .

Voorts worden eisen gesteld aan veiligheid, bijvoorbeeld door LEL-waarden (Lower

Explosion Limits) met een bepaalde veiligheidsfactor als grenswaarde te nemen. Erworden ook eisen gesteld aan de emissie vanuit het gebouw naar buiten door de

Hinderwet. De bedoeling van deze maximaal toelaatbare emissies is, er voor te zorgen

dat in het omringende gebied de MIK-waarden (normen voor concentraties in de bui

tenlucht) niet worden overschreden en geurhinder beperkt blijft.

Ventilatie in de industrie wordt, als we de prioriteiten volgen, eerst toegepast voor

lokale maatregelen bij bronnen zoals afzuiging en afscherming door luchtgordijnen maar

ook lokale toevoer van lucht bij personen, verdringingsventilatie, luchtdouches en af

zuigkappen. Dan volgt de algemene ruimte ventilatie. Ventilatie komt ook voor bij per

soonlijke beschermingsmiddelen, zoals maskers met toevoer van verse lucht of de

lasrookverdrijver

Een onderscheid kan worden gemaakt tussen de hierboven genoemde ventilatie om

lucht te verversen en ventilatie in de zomer om te koelen, de zo genoemde natuurlijkekoeling .

3-2



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 warmtestroom

van 1 kW met ventilatielucht af te voeren, als het binnen 5°C warmer is dan buiten, is

een luchtstroom van ongeveer 170 dm3 /s of 600 m 3 per uur nodig. Zulke grote stromen

kunnen 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 bijvoorbeeld

momenten in een batch proces waarop een grote produktie van verontreiniging plaats

vindt, of bijvoorbeeld schilderwerkzaamheden. Hiervoor moeten grote openingen of

deuren van enkele vierkante meters te openen zijn.

In grotere utiliteitsgebouwen worden eisen gesteld aan ventilatie om vluchtwegen op

overdruk te houden waardoor ze, bij brand, rookvrij kunnen blijven .

In grotere industriële gebouwen worden eisen gesteld aan rookventilatie bij brand. Hier

bij gaat het er om dat bij calamiteiten grote openingen in het dak van hallen kunnen

worden geopend om er voor te zorgen dat en onderin de hal een rookvrije zone blijft

waardoor de brandweer slagvaardig kan optreden .

WAAROM REKENEN AAN VENTILATIE?

Ventileren kost geld in de vorm van voorzieningen : ventilatieroosters, ventilatiekanalen

en ventilatoren, met hun elektriciteitskosten. Maar ook energie in de vorm van stook

kosten als het buiten koud is en er wordt verwarmd. Met het ventileren verdwijnt er

warmte uit het gebouw, en er moet verwarmd worden om de koude lucht die binnen

komt weer op temperatuur te brengen.

Aan de ene kant moet ventilatie voldoende groot zijn om de concentraties van veront

reinigingen 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 gezond

heid van mensen te maken heeft en energieverbruik met geld en het milieu, is het niet

mogelijk hiervoor één enkele afweging te maken.

3-3



Onder andere voor het zoeken

van di t optimum is het nodig

om te kunnen rekenen aan

ventilatie. Daarnaast blijft het

nodig om ventilatie te kunnen

meten en de berekeningen tekunnen controleren.

Verder gaat het om vragen als:

Kan er in een hoog gebouw wel

een raam worden geopend?

Wat worden de drukverschillen

over deuren, en bij brand?

Is de drukhierarchie in de

operatieafdeling bestand tegen

storm?

t

Welke drukstoten komen er in

ondergrondse gebouwenaansluitend aan een metro of Figuur 1

ondergronds station?

energie

ventilatie lIJ

Ventilatie, Concentraties en Energie.

Hoeveel uitlaatgassen ui t de parkeergarage komen er in het gebouw? Kan er

warmteterugwinning via dynamic wall worden toegepast? Hoe luchtdicht moet de gevel

zijn en wat gebeurt er als er te openen ramen in zitten?

Als voorbeeld is

in figuur 2 de

uitvoer van een

dynamisch ven-tilatie program-ma

van een treintun

nel gegeven. Elk

plot e geeft het

verloop van de

luchtsne lhe id

door een van de

ventilatieopenin

gen die vanuit de

tunnel naar bui

ten leiden. Eentrein rijdt links de

tunnel binnen,

stopt bij het per

ron en vertrekt

weer .

Met di t model is

121

luchtsnel-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 m

Verloop van luchtsnelheden in de ventilatieopeningen

op een treintunnel.

daarnaast ook het extra energieverbruik van treinen in lange tunnels te berekenen en

bijvoorbeeld drukgolven bij ondergrondse gebouwen .

3-4



CONCENTRATIES BEREKENEN OM VENTILATIE TE BEOORDELEN

Het rekenen aan ventilatie van gebouwen levert gegevens omtrent luchtstromen en

luchtdrukverschillen tussen het gebouwen buiten en tussen ruimten onderling op.

Vooral als er veel ruimten zijn of langlopende berekeningen van simulaties, van in de tijd

variërende ventilatiestromen, dan ontstaat al snel een enorme hoeveelheid gegevens en

uitkomsten . Met speciale programma's kunnen daar weer interessante delen uitgehaald

voor verdere analyse .

Een uitermate handige manier om deze grote hoeveelheid uitkomsten te analyseren is

het berekenen van de concentraties van verontreinigingen in de verschillende ruimten.

Hiervoor zijn nodig: de grootte van bronsterkten en eventuele verliestermen (waar de

verontreiniging wordt afgebroken, gefilterd of geadsorbeerd). Vaak variëren deze ook in

de tijd.

De vele stromen per ruimte leveren, als we aannemen dat de lucht binnen een ruimte

redelijk gemengd is, één concentratie per ruimte op. Dat is al een flinke reductie van

gegevens . 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 ventilatieëfficiëntie binnen één ruimte. Vaak

moet 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 het

gebouw door de verontreiniging. Als bekend is in welke ruimten deze personen zich van

tijd tot tijd bevinden, wordt het beoordelen van de ventilatie nog directer. Een simulatie

in de tijd levert dan bijvoorbeeld één getal op: de totale belasting van de personen in

het gebouw.

Het rekenen met concentraties heeft een groot aantal voordelen om dat de beoordeling

van ventilatie meer op een manier gebeurt die de werkelijkheid benadert.

MODELLEN

3-5



In figuur 3 is een

schema gegeven

dat de invloed

van een aantal

parameters bij

ventilatie laat

zien . Personen

en gebouw

staan centraal,

de wind en

temperatuur als

invoer bovenaan

en de resultaten,

volumestromen,

energieverbruik

en concentraties

onderaan. Windwordt afhanke

lijk van de ob

stakels stroom-

opwaarts van

een gebouw

VERONTREINIGING

CONCENTRATIE

VENTILATOREN

PERSONEN.GEBRUIKER

VENTILATIEENERGIE

TEMPERATUURVERSCHIL

Figuur 3 Samenhang tussen de variabelen die de ventilatie van

gebouwen bepalen .

afgeremd. De winddrukken op een gebouw zijn weer afhankelijk van die lokale wind

snelheid en de grootte en vorm van het gebouw . De drukken in de ruimten van het

gebouw ontstaan onder invloed van deze winddrukken, het effekt van mechanische

ventilatie en drukverschillen ten gevolge van temperatuurverschillen.

De bewoner heeft via de regelingen in het gebouw invloed op de binnentemperatuur, de

stand van de ventilatoren en de stand van ramen en deuren.De grootte van de openingen en de drukverschillen bepalen de luchtstromen tussen de

ruimten en door de gebouwschil. De warmteïnhoud van de luchtstromen bepaalt hoe

veel er per ruimte moet worden bij verwarmd of juist gekoeld. De produktie van de

verontreinigingen en de concentratie van de luchtstromen vanuit andere ruimten bepa

len 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 driedimen

sionaal proces van luchtstromen, warmtestromen en verontreinigingsstromen.

Soms is het nodig om ook in het model driedimensionaal te rekenen, bijvoorbeeld dicht

bij verontreinigingsbronnen.

In veel gevallen is het echter mogelijk om een ruimte als één cel of 'knooppunt' op te

vatten, waarbinnen volledige menging geldt. Dat betekent dat er geen concentratieverschillen binnen die ruimte zijn. Dit is een vereenvoudiging die het rekenen aanzienlijk

versnelt.

Toch blijft het mogelijk om één of enkele ruimten op te splitsen in een aantal zones als

het nodig is om onvolledige menging, ruimtestroming en ventilatieëfficiëntie binnen één

ruimte te simuleren.

3-6



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 de

verbinding tussen twee knooppunten (ruimten), waarbij 'buiten' ook als knooppuntwordt opgevat.

De luchtstroom door een verbinding is een functie van het drukverschil tussen de twee

knooppunten.

De luchtdrukken van de knooppunten buiten worden berekend op basis van wind en

winddrukfactoren, die bijvoorbeeld in een windtunnel kunnen zijn gemeten.

De druk in de knooppunten binnen het gebouw wordt iteratief bepaald, waarbij als

criterium 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 bijvoorbeeld

belangrijk bij simulatie van een ruimte waar zich een brand ontwikkelt .

In het ventilatieprogramma kan de lucht door een verbinding gelijktijdig beide kanten op

stromen. Dat klinkt wat vreemd, maar het treedt bijvoorbeeld op als in een overigens

dichte ruimte één grote opening voorkomt, bijvoorbeeld een open raam of deur. Als het

binnen warmer is dan buiten, zal aan de bovenkant lucht naar buiten stromen, en aan

de onderkant lucht naar binnen. Vooral bij (relatief) grote openingen is di t een belangrijk

verschijnsel dat een sterke invloed heeft op de verspreiding van verontreinigingen.

Vereenvoudigde beschrijving van het ventilatiemodel

3-7



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

waarin:

!lp

n

(1 )

de volumestroom (m 3 /s)

coëfficiënt die te maken heeft met de grootte van de ope

ning (m 3 /s bij 1 Pa)

het luchtdrukverschil over een verbinding, ventilatieopening

of luchtlek (Pa)

exponent die een benadering is van de aard van de stro

ming. n = 1 bij laminaire stroming( kleine openingen, filter

doek), n = 0,5 bij volledig turbulente stroming (grote

openingen). n kan alle waarden tussen 0,5 en 1 hebben.

In het ventilatiemodel wordt met de massastroom gerekend, qm = qv·p . Hierin is p de

soortelijke 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 een

praktische benadering.

In kieren blijkt altijd een mix op te treden van laminaire en turbulente stroming zodat n

ergens in de buurt van de 0,7 komt te liggen.

Bij heel nauwkeurig nameten van het verband tussen stroom en druk door een opening

blijken er afwijkingen te zijn met de waarde die met vergelijking 1 wordt berekend. De

afwijking is het grootst rond n=0,75 en kan in extreme gevallen 1 à 2% in de lucht

stroom 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 à 2 % kan de invloed zijn van bijvoorbeeld kieren die

door de winddruk worden open- of juist dichtgedrukt. De waarde van e kan dan plotse

ling veranderen. Dit verschijnsel komt niet vaak voor, maar kan bij bepaalde

constructies, zoals los hangende afdichtingsflappen, van belang zijn en kan een veel

grotere invloed hebben dan de juist besproken onnauwkeurigheid van vergelijking 1.

Er bestaan diverse varianten van vergelijking 1. Vaak gaat het daarbij om het corrigeren

voor temperatuurinvloeden op de soortelijke massa van lucht, die vooral van belang is

bij grote openingen en turbulente stroming. Er bestaan ook correcties voor tempera

tuurafhankelijkheid van de viscositeit van lucht, die van invloed is bij verbindingen met

meer laminaire stroming.Voor ventilatoren, luchtkanalen en volumestroomregelaars worden andere formules

gebruikt.

In figuur 4 is een voorbeeld gegeven van een gebouw in zijn meest simpele vorm . We

nemen even aan dat er maar één opening in elke gevel zi t en één opening in het dak .

In figuur 5 is het ventilatienetwerk van het gebouw van figuur 4 gemaakt. Hierin stellen

de rondjes de winddrukken voor, de rechthoeken zijn de luchtstroompaden, de verbin

dingen 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 Pa

dan 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



( icr "

1 I - rJTp1 p2

q1 q2

Figuur 4 Voorbeeld van een eenvoudig Figuur 5 Schema van het ventilatienetwerk

gebouw. 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 hier

geschetste voorbeeld .

Figuur 6 geeft uitvoer van een

ventilatiemodel in een plattegrond

van een kleine woning .

A. ' effectief ventilatieoppervlak.

De term C in vergelijking 1 heeft

een wat moeilijk voorstelbare

eenheid van m 3 /s . (Pa)n of vaakuitgedrukt in m3 /s bij 1 Pa. Terwijl

ventilatieopeningen en kokers

afmetingen en een doorsnede

loodrecht op de stromingsrichting

hebben die meer to t de verbeel

ding spreekt . Bijvoorbeeld een

dakrooster van 10m 2 een deur

van 10m 2 of bij een klapraampje

IWlNOORUK I ii:J

KAMER

-----:17l

-

Figuur 6 Plattegrond van een kleine woning met

daarin aangegeven de ventilatiestromen .

in een kantoor op een kierstand 70 cm 2 • In vergelijking 2 is Aa , het effectieve venti

latieoppervlak, gebruikt in plaats van C .

De factor waar Aa mee vermenigvuldigd wordt, bij n = 0,5 , is niets anders dan de lucht

snelheid ui t de vergelijking van Bernouilli . Er staat dus : volumestroom = oppervlakte

maal luchtsnelhe id.

q = A • Vv e

(2 )

waarin A. de effectieve oppervlakte is en v de luchtsnelheid . Voor de luchtsnelheid v

kunnen we invullen (2 • f1p Ip)n . Dit is de vergelijking van Bernouilli als n =0,5 . De

term met p wordt hier met een exponent 0,5 geschreven .

(3 )

3-9



waarin de eenheid van A. m2 is. In principe is deze vergelijking alleen fysisch juist voor

turbulente stroming. Daarbuiten is het een praktische benadering.

In de literatuur komen ook andere definities voor van de effectieve oppervlakte van

ventilatieopeningen. Omdat het om praktische benaderingen gaat kan niet worden ge

zegd welke per se fout zijn en welke goed.Voor complex gevormde ventilatie-openingen of kieren moet veelal gebruik worden

gemaakt 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 of

voor eenvoudige gebouwvormen ui t handboeken gehaald. Er wordt gewerkt met coëffi

ciënten die Cp worden genoemd (Coëfficiënt '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 10

meter hoogte boven ongestoord (vlak) terrein wordt opgegeven. De afremming van de

wind door de omgevende gebouwen en de ruwheid van het daarbuiten liggen de terrein

is hierbij verdisconteerd in de gemeten Cp-waarden. De <;-waarden zijn afhankelijk van

de windrichting . De hoogste onderdrukken komen niet aan de lijzijde gevels voor maar

juist aan de gevels waar de wind langs strijkt of bij dakranden van platte daken aan de

windzijde van een gebouw. Ook in de nok boven schuine daken heerst vrijwel altijd een

onderdruk onafhankelijk van de windrichting. Dat is voor natuurlijke ventilatie van be

lang bij het kiezen van de plaats van de uitmonding van de ventilatiekanalen. Overdruk

ken ontstaan bij invalshoeken tussen de 0 en 60 0 •

In de literatuur worden ook vaak lokale waarden van de windsnelheid op dakhoogte

ingevuld. De Cp-waarden moeten dan voor deze snelheid zijn berekend. De lokale wind

snelheid op dakhoogte kan wel de helft of minder bedragen van de meteorologische

windsnelheid. Maar voor een hoog gebouw dat ver boven zijn omgeving uit steekt, kan

deze snelheid op dakhoogte hoger zijn dan de meteorologische windsnelheid . Voor deze

omrekening van de windsnelheid naar andere hoogten bestaan formules.

3-10



Voor kleine gebouwen liggen de Cp-waarden in de buurt van -0,2 .. . +0,2 en voor zeer

hoge gebouwen in relatief vlak terrein kunnen waarden van meer dan - ' ,0 ... ' ,0 optre

den.

Uurlijkse gemiddelde waarden van de winddrukken om gebouwen liggen in de orde van

grootte van , tot 50 Pa. Bij weinig wind, en een minimaal temperatuurverschil tussen

binnen en buiten, komen drukken voor van minder dan , Pa. Tijdens windvlagen bij

storm 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 hoge

gebouwen .

Barometrische druk in de hoogte

De absolute barometrische luchtdruk is een (sterke) functie van de hoogte. Deze druk

ligt rond de '00 kPa met trage fluctuaties door het weer van ongeveer 5 kPa. De lucht

druk neemt ongeveer '2 Pa per meter in de hoogte af. Deze drukafname heeft echter

geen stroming tot gevolg.

Thermische druk, schoorsteeneffekt

Indien 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 binnen

stromen en in hoog gelegen openingen naar buiten. De grootte van de schoorsteenef

fekt of thermische druk is ongeveer 0,04 Pa/(m'OC) . Het gaat hierbij om het hoogte

verschil tussen de openingen en het temperatuurverschil tussen binnen en buiten. In

formule vorm :

waarin :

IJ .o

(Pa) (5 )

thermische druk (Pa)

soortelijke massa van lucht bij O°C, Po = ' ,293 (kg/m 3 )

temperatuur van de ruimte (K)

temperatuur buiten (K)

273, '5 (K)

zwaartekrachtversnelling 9,8065

hoogteverschil tussen openingen

(mis')

(m)

Een gebouw van 10 meter hoog met openingen op 0 m hoog en openingen op '0 m

hoog heeft bij O°C buiten en 20°C 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 thermische

drukken aan beide kanten van de verbinding opgeteld. Deze thermische druk aan beide

kanten wordt berekend op basis van het hoogteverschil van de verbinding tot de beide

knooppunten. Per definitie, volgens vergelijking 5, is de thermische druk buiten altijd

nul.

3-11



Stroming door (grote) openingen

Met de term 'grote openingen' wordt bedoeld dat de stroom door die openingen niet

meer één kant op gaat maar gelijktijdig in- en uitstroomt. Deze in- en uitstroom treedt

vrijwel altijd op als de grote opening de enige grote opening in een ruimte is . Staan er

twee ramen 'tegen elkaar' open dan kan de stroom weer gewoon één richting hebben in

de hele opening. In dat geval is rekenen met uitsluitend vergelijking 1 voldoende. Dat

komt dan omdat er bijvoorbeeld een winddrukverschil van een paar Pa tussen beide

grote ramen is, of een hoogteverschil en thermiek.

De gelijktijdige in- en uitstroming treedt alleen op als er een betrekkelijk gering druk

verschil over een opening staat.

Voor een ventilatierooster van 1 m hoog bij 20°C binnen en O°C buiten is een druk van

0,4 Pa al voldoende om de stroom één kant op te laten gaan. Bij 0,4 Pa over een

ventilatieopening 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 groot

aantal metingen in ruimten waarin telkens één raam is geopend onder verschillendetemperatuur- en meteorologische condities. De luchtsnelheden waarom het bij deze

open ramen gaat, ligt in de orde van grootte van 0,1 tot 0,5 mIs. Door de ene helft van

de raamopening naar binnen en door de andere helft naar buiten.

Voor verspreiding van verontreinigingen heeft dit grote consequenties, bijvoorbeeld in

operatiekamers in ziekenhuizen of clean-room technologie. Daar wi l men verspreiding

van 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 van

enkele pascals te handhaven. Dan moet het systeem een zekere luchtsnelheid in zo'n

deuropening opdrukken om de 'tweerichtings opendeurstroom' te voorkomen.

Over een deur kan bij een temperatuurverschil van 1 K al een stroom ontstaan van

ongeveer 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 van

ruim 0,25 m3 /s of ongeveer 1000 m 3 per uur worden ingesteld. Door deze grote stro

men kunnen de temperatuurverschillen tussen de beide ruimten kleiner worden, waar

door toch met een kleinere opgedrukte stroom kan worden volstaan .

Dit aspect wordt door de routine voor grote openingen in het model voldoende gesimu

leerd om er correcte resultaten voor de verspreiding van verontreinigingen mee te kun

nen berekenen.

Ventilatoren

De ventilatorkarakteristiek wordt in het model als een polynoom benaderd.

q = C + poC + P 2·C +vO l 2

(m (6)

waarin :

Co tlm Cm de polynoomcoëfficiënten. m is de maximale macht die

meestal tussen de 3 en 6 ligt.

3-12



Ventilator karakteristiek

Contra flexture

-_ ... volumestroom

Eo

(/)

Q)

E::J

o>

I

Functie in Vencon

•

onmogelijkefunctie

druk

Omdat de stroom

als functie van

de druk moet

worden bere

kend, kan een

ventilator met

'contra flexture'niet worden

gesimuleerd (zie

figuur 9). Di t zijn

ventilatoren waar

in bij toenemen

de volumestroom

de druk van af

een maximum

waarde bij q, = 0

eerst 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 drukken

een gebied zijn waar de functie meer dan één waarde (namelijk 3) op zou moeten leve

ren, en dat kan wiskundig niet. De inverse functie is wiskundig wel juist .

Als een dergelijke ventilator toch moet worden gesimuleerd zou dat kunnen door de

karakteristiek 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 de

ventilatorkarakteristiek. Overigens is het in de praktijk ongebruikelijk om ventilatoren in

di t gebied te laten werken.

Er bestaan vergelijkingen die de ventilatorkarakteristiek beschrijven bij afwijkendewaarden van p en andere ventilatortoerentallen .

Volumestroomregelaars

Het model kent een groot aantal volumestroomregelaars die een volumestroom opleve

ren die afhankelijk is van het drukverschil over de regelaar . De bedoeling hiervan is om

het effect te kunnen simuleren van een gebouw met 'automatische' ventilatieroosters.

Veel problemen in het binnenmilieu worden veroorzaakt door het niet tijdig openen of

sluiten van ventilatieopeningen . Personen in een gebouw kunnen niet continu, 24 uur

per 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 te

worden .

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 ven

tilation' genoemd (behoefte afhankelijke ventilatie).

De eenvoudigste vorm van de volumestroomregelaar levert boven een bepaald drukver

schil een konstante stroom op. Onder dat drukverschil werkt de regelaar als een ge

fixeerde ventilatieopening .

Het ingewikkeldste type heeft voor positieve en negatieve stromen een andere karakte

ristiek en een kompensatie-instelling voor de lucht die door de overige lekken in dezelf

de gevel stroomt.

Delen van de karakteristieken kunnen als polynomen worden ingevoerd .

3-13



CONCENTRATIEMODEL

Het concentratiemodel gaat uit van de luchtmassastromen die met het ventilatiemodel

zijn berekend.

Het zwaartepunt van di t programma is de administratie van bijvoorbeeld de veranderen

de ventila tiestromen, personen die van ruimte naar ruimte gaan, bronnen die aan- en

uitgeschakeld worden , veranderende buitenconcentraties, activiteitenniveau's van de

personen.

In het programma worden enkele tabellen met gegevens over de personen en verliester

men 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 uitgeschakeld

worden en het regelen van de uitvoer.

Het programma berekent dynamisch, in de tijd, het verloop van de concentraties aan de

hand van de centrale tijd-tabel.

Vereenvoudigde beschrijving van het concentratiemodel

In het concentratiemodel worden tijdstappen gebruikt die kleiner zijn dan de ventilatie

tijdkonstante. De ventilatietijdkonstante is de reciproke van het ventilatievoud maar dan

in seconden uitgedrukt. Voor ruimten is de orde van grootte van de ventilatietijdkon

stante 4000 s maar voor kleine kanaalstukken kan di t wel minder dan 1 s worden. Een

ruimte met een ventilatievoud van 1 per uur heeft een ventilatietijdkonstante van 1

uur=3600 s.

Voor elke tijdstap wordt de massabalans van de verontreiniging per ruimte gemaakt

door de in en uitgaande stromen vermenigvuldigd met de concentratie, waar ze van

daan komen, op te tellen bij de al in elke ruimte aanwezige totale massa van de

verontreiniging. De werkelijke formulering is vrij complex maar dat heeft voornamelijk te

maken 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 (mas

salconcentratie te krijgen .

3-14



\200

' ~.a.

00N,e-

G>"'C

"\200 ---I2

'C

ëi0lol::

.!!!i; j

-=::G>0 \200

c::0

U

t 00 06 12 J8 00

2 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 is

het concentratieverloop van CO 2, dat door personen wordt uitgeademd, in drie ruimten

van een gebouw .

Personen zelf kunnen bijvoorbeeld als bron van CO 2 fungeren . Het model is voorzien

van uitgebreide routines die als functie van geslacht, leeftijd, afmetingen of gewicht, de

aard van de activiteiten van de personen en hun aantallen de CO 2 afgifte bepaalt. Voor

groepen personen waarvan de leeftijd en het aktiviteitenniveau bekend is kan met een

onnauwkeurigheid van minder dan 6% de CO 2-afgifte worden berekend . Voor gebou

wen met een grote personeelsbezetting, bijvoorbeeld een warenhuis, kan zo een nauw

keurige ondersteuning van de bepaling van de ventilatiestroom worden gegeven, door

de 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 biologische

effecten en filtering in de ademhalingswegen in rekening te brengen .

De effectieve ventilatiestroom kan per ruimte maar ook per persoon worden uitgevoerd

in de vorm van een histogram. De effectieve venti latiestroom wordt berekend uit de

berekende concentratie per ruimte en de opgegeven bronsterkte verminderd met de

verliesterm. Zo wordt in deze effectieve ventilatiestroom het dynamische aspect van

het concentratieverloop verdisconteerd maar ook het effect van cumulatie van de

concentraties die ui t andere ruimten een ruimte binnen komen . Dit laatste geldt ook

voor concentraties in de buitenlucht.

3-15



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

Conc ruimte ( t )

waarin:

qbron(t)

Concruimte(t)

= bronsterkte in een ruimte variërend in de tijd (t)

= concentratie (C) in een ruimte variërend 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 1

met Cl =qnorm/Cgrens

waarin :

= 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 grenswaar

de. 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 daarvan

ventilatiesysteem

raam- en deurstanden

meteoconditiesverdeling van de bronsterkten over de ruimten, dus het brontype dat in de simu

latie is gekozen.



Er kan een histogram worden gemaakt van de in te tijd variërende waarde van q.ff of de

concentratie.

De effektieve ventilatiestroom q.ff is onafhankelijk van de keuze van de bronsterkte

tijdens de simulatie. Dat wil zeggen dat in de resultaten van een simulatie een bepaalde

percentielwaarde, zoals die in de histogrammen (zie figuur 11) wordt gebruikt, altijd bij

eenzelfde q.ff blijft horen als de bronsterkte wordt gevarieerd .

Dit geldt bij een gelijkblijvend patroon van

bronnen in tijd en in

welke ruimte de bron

nen zich bevinden.

Als q.n kleiner dan 1 is,

dan is de ventilatie on

voldoende om de

verontreinigingen zo te

verdunnen dat de

concentraties onder degrenswaarde blijven. In

principe moeten simu

laties waarbij di t

gebeurt met zorg wor

den geanalyseerd om

lijdfractie

I.6

.4

.2

o

1.5

---- qe n

Figuur 11 Histogram van de effektieve ventilatiestroom

(genormeerd) .

dat grenswaarden niet mogen worden overschreden . Het programma heeft een index

die 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 overschrij

ding in termen van 'te geringe volumestroom' combineert. Uit de index kan worden

berekend hoeveel extra ventilatielucht er tenminste nodig is om juiste geen overschrijdingen van de grenswaarde te krijgen .

Het is mogelijk om de ventilatie-efficiëntie te berekenen uit q.ff' Bij di t soort herleidingen

moet wel worden bedacht dat waarden van q.n die veel groter dan 1 zijn (b.v. > 100)

de ventilatie-efficiëntie rekenkundig zullen beïnvloeden terwijl zulke hoge ventilatiestro

men geen invloed meer op de belasting van personen door verontreinigingen zullenhebben.

De ventilatie-efficiëntie zou kunnen worden gedefinieerd door :

2a

qe 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 de

ventilatietijdkonstante (Air Change Time), T, ' die wordt berekend of gemeten uit de

concentraties in de ruimte .

3-17



E =a

1

1

n • 100

r

(% ) (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-efficiëntie zal afhankelijk zijn van het gesimuleerde type bron, de verdeling

over 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 de

uitkomsten van verschillende simulaties worden gecombineerd, of juist het verschil

worden 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, of

mensen die in hoge kantoorgebouwen werken, of het verschil tussen voor de wind

beschut liggende gebouwen met gebouwen op open of vlak terrein . Deze mogelijkheid

geeft de programma's beleidsondersteunende capaciteiten .

CONCLUSIE

Ventilatie rekenprogramma 's kunnen bi jdragen aan een beter gebouwontwerp. Ze lenen

zich voor vergelijking van verschillende ontwerpen . Bij bestaande probleemgebouwen

worden 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 te

schatten en kunnen oplossingen worden getoetst voor het voorkómen van nadelige

neveneffecten.

De programma's gaan veel verder dan uitsluitend de simulatie van ventilatiestromen en

luchtdrukken.

Met de berekende concentraties van verontreinigingen en dosis voor bewoners is het

effect van ventilatie en efficiënt gebruik van de beschikbare ventilatieluchtstroom door

een gebouw, zeer direkt af te wegen tegen mogelijke energiebesparing door verminde-

ring van ventilatie .

3-18



VOORDRACHT 4

VENTILATIE EN REGELGEVING

STATE OF THE ART

W.F. de Gids

TNO BOUW

april 1996





VENTILATIE EN REGELGEVING

STATE OF THE ART

W.F. de Gids

TNO BOUWapril 1996

1 VENTILATIE VAN GEBOUWEN

1.1 VENTILATIE

Ventilatie 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 in

de gebouwconstructie, luchttranssporten veroorzaken.

De luchtdrukverschillen kunnen worden veroorzaakt door natuurlijke krachten, dus door

wind en temperatuurverschillen, maar ook door mechanische krachten zoals ventilato

ren.

1.2 WAAROM VENTILEREN

In de eerste plaats wordt er geventileerd omdat levende wezens zoals mensen en dieren

zuurstof 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 mens

geproduceerde geuren en ander stoffen effectief te verlagen tot een aanvaardbaar ni

veau, klein. Uit hygiënische overwegingen worden dus zwaardere eisen aan de ventila

tie gesteld dan strikt noodzakelijk is om te overleven. Ook door de menselijke activitei

ten in huis geproduceerde verontreinigingen, bijvoorbeeld afvoergassen bij het koken en

verflucht bij het schilderen, dienen naar buiten te worden afgevoerd. Bovendien kan ook

warmte, 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 :

* Luchtbeweging

Als lucht een ruimte binnenstroomt, kan dat de in de ruimte aanwezige lucht in bewe

ging brengen. Dat kan positieve effecten te weeg brengen, maar het kan ook negatieve

gevolgen hebben. Door het in beweging brengen van lucht ontstaat er meestal

vermenging met de omgevingslucht en dus zullen de verontreinigingen die in de ruimte

lucht 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 woningventilatie

altijd geprobeerd de binnenkomende lucht zo snel mogelijk en zo volledig te vermengen

met de ruimtelucht, zodat er geen of slechts een klein verschil in temperatuur en

4-1



luchtsnelheid overblijft zodra de binnenkomende lucht in de nabijheid van mensen komt.

De luchtbeweging in een ruimte wordt echter niet alleen bepaald door de binnenstro

mende lucht maar ook door verschillen in temperatuur tussen ruimtelucht en verticale

vlakken .

In de zomer wordt van een sterke luchtbeweging gebruik gemaakt als ten gevolge van

open ramen de luchtsnelheid wordt verhoogd. Hierdoor kan afkoeling van de huid optre

den, hetgeen onder die omstandigheden als plezierig wordt ervaren.

* Energiegebruik

De temperatuur buiten is een belangrijk gedeelte van het jaar lager dan de gewenste

binnentemperatuur. De naar buiten stromende lucht heeft meestal ongeveer de bin

nentemperatuur aangenomen. Om di t te bereiken is energie in de vorm van warmte

nodig. Deze energie wordt voor een belangrijk deel door de verwarmingsinstallatie gele

verd. Met name de ongecontroleerde infiltratie van buitenlucht is hierbij van belang.

1.3 DRIJVENDE "KRACHTEN"

1.3.1 Wind

Ten gevolge van de aanwezigheid van luchtdrukverschillen in de atmosfeer treedt

luchtverplaatsing op die wind wordt genoemd. De ruwheid van het aardoppervlak,

dichtheid van bebouwing of bebossing bepaalt in hoeverre de wind nabij het aardopper

vlak wordt afgeremd. Wanneer de wind een gebouw treft zal een deel van de snelheids

energie worden omgezet in druk. Een naar de wind toegekeerd vlak (loefzijde) zal een

overdruk 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 beschouwen

gebouwen zijn directe omgeving spelen hierbij een belangrijke rol.

1.3.2 Temperatuurverschillen

Temperatuurverschillen tussen binnen en buiten veroorzaken verschillen in de soortelijke

massa van de lucht en resulteren in drukverschil len . Warme lucht is lichter (kleinere

soortelijke massa) dan koude lucht.

Lichtere warme lucht heeft de neiging op te stijgen en bovenin het gebouw te ontwij-

ken, terwijl de koudere en zwaardere

buitenlucht beneden zal toetreden.

1.3.3 Plaatselijke luchtwervelingen

Door openingen kan echter ook tegelijkertijd lucht worden toe- en afgevoerd. Deze vorm

van ventilatie ontstaat ten gevolge van lokale luchtwervelingen, die op hun beurt weer

ontstaan als gevolg van lokale thermische krachten en/of stroming langs scherpkantige

obstakels in de beurt van de betreffende openingen.

4-2



aangebrachte openingen als beweegbare ramen, deuren, roosters en kanalen of

ontluchtingsschachten. Deze dienen in het algemeen goed regelbaar en afsluitend te

zijn.

De bewust aangebrachte openingen worden ventilatievoorzieningen genoemd .

1.4.2 Niet bedoelde openingen

Hierbij wordt gedacht aan de min of meer bij toeval ontstane, niet bedoelde openingen

zoals 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 ichtheid

of met het tegenovergestelde begrippen namelijk:

* luchtdichtheid

* kierdichtheid .

Om tot een beheersbare situatie van de ventilatie te kunnen komen, is het gewenst om

aan de luchtdoorlatendheid van gebouwen grenzen te stellen. Hierbij zijn zowel maxima-

le als minimale grenzen noodzakelijk . Een maximale om het energieverbruik en de

binnentemperaturen te kunnen beheersen. Een minimale om

bijvoorbeeld kanalen voor natuurl ijke ventilatie nog goed te laten functioneren in de

situatie waarin alle ventilatieramen en andere ventilatievoorzieningen gesloten blijven.

1.5 DE TOEPASSING VAN VENTILATIESYSTEMEN

Vóór 1960 kwamen er nauwelijks woningen met mechanische ventilatiesystemen voor.

Nu wordt bijna 80% van de nieuwbouw hiermee uitgevoerd. Slechts 2% van de nieuw

bouw wordt op di t moment met een gebalanceerd ventilatie systeem uitgevoerd. De

verwachting is echter wel dat in de nabije toekomst, zeker na aanscherping van de

energieprestatiecoëfficiënt, dit percentage zal toenemen.

Tabel 1 Toepassing van ventilatiesystemen

eengezinswoningen meergezinswoningen

bestaande nieuw· bestaande nieuw·

bouw bouw bouw bouw

A: natuurlijke toe· en afvoer 62% 20% 37% 20%

B: mechanische toevoer 0% 0% 0% 0%

natuurlijke afvoer

C: natuurlijke afvoer 38% 78% 63 % 78%

mechanische toevoer

D: mechanische toe· en afvoer 0% 2% 0% 2%

4-3



1.6 VENTILATIEVOORZIENINGEN

Ventilatievoorzieningen zoals ramen kunnen eenvoudig worden gecontroleerd op hun

capaciteit. Eenvoudig opmeten van de vrije doorstroom oppervlakte geeft een goede

mogelijkheid 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 gelijk

te zijn aan da t van bijvoorbeeld een klapraam.

1.6.1 Regelbaarheid

Ventilatievoorzieningen dienen conform de voorschriften continu regelbaar te zijn. Voor

een goede werking en een goed gebruik is di t ook noodzakelijk. Vooral de regelbaarheid

schiet in de praktijk vaak te kort. Te ver open betekent een te grote

luchtstroom en dus kans op tochtklachten .

1.6.2 Bereikbaarheid

De bereikbaarheid van ventilatievoorzieningen dient ui t het oogpunt van bediening en

reinigbaarheid 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 voorzieningen

Het gebruik van de ventilatievoorzieningen is afhankelijk van de gezinssamenstelling en

de 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 één derde van de bewoners ventileert te veel, circa één derde redelijk en circa één

derde te weinig. De vraag blijft natuurlijk of de mensen die te weinig ventileren ook in

de luchtdichte woningen wonen . Voor zover nu bekend, kan worden gemeld dat ergeen directe relatie blijkt te bestaan tussen de mate van luchtdichtheid van de woning

en 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 de

buitentemperatuur het belangrijkste. Typisch is ook het verschil in gebruik van ramen

gedurende de dag en de nacht. 's Morgens rond negen uur gaan de meeste ramen

open. 's Nachts zijn de meeste ramen dicht.

Overdag staan draairamen in slaapkamers vaak urenlang open terwijl 20 minuten to t

een halfuur voldoende is. Hierdoor ontstaat onnodig verbruik van energie, ook als de

radiator uitstaat.

Een energiebesparing van enkele honderden kubieke meters aardgas per woning is bij

een juist gebruik van ramen en andere voorzieningen mogelijk. Elke bewoner heeft zo

zijn eigen typische ventilatiegedrag dat voornamelijk op basis van eigen ervaring tot een

gewoonte is geworden. Het veranderen van bestaande gewoonten is zeer moeilijk en

4-4



vereist behalve een goede instelling van de bewoners ook een duidelijk gebruiksinstruc

tie van de voorzieningen. De resultaten van het gebruik van ventilatievoorzieningen

moeten duidelijk waarneembaar zijn, anders geloven bewoners er niet in. De regelmoge

lijkheden van de ventilatievoorzieningen zijn in de praktijk vaak zodanig slecht dat be

woners hun voorzieningen helaas niet optimaal kunnen gebruiken .

2 REGELGEVING

2.1 ALGEMEEN

Vanaf 1 oktober 1992 is het Bouwbesluit in werking getreden. Het Bouwbesluit is

voortgevloeid ui t het actieprogramma "Deregulering" dat door het ministerie van VROM

een aantal jaren geleden is opgestart. Een van de doelstellingen van dit programma is

dat de gehele bouwregelgeving vereenvoudigd en eenduidig moet worden. Het Bouwbe

sluit bevat voor alle mogelijke soorten bouwwerken bouwvoorschriften voor zowel

nieuwbouw als bestaande bouw . Een belangrijke wijziging ten opzichte van de oudeModel bouwverordening is dat het Bouwbesluit landelijk uniform geldig is.

2.2 GRONDSLAGEN EN UITGANGSPUNTEN

De grondslagen van het Bouwbesluit liggen vast in de Woningwet. Zo wordt in artikel 2

gesteld dat er bij AMvB een Bouwbesluit moet komen. Het bouwbesluit moet techni

sche voorschriften bevatten voor het bouwen en de staat van bestaande bouwwerken

en standplaatsen. In artikel 5 wordt gesteld dat alle technische voorschriften met elkaar

in overeenstemming moeten zijn. In artikel 120 tenslotte wordt de mogelijkheid gege

ven 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 het

verlenen van de bouwvergunning voldoet de woning aan de voorschriften.

- De voorschriften mogen geen vrijheidsbeperkingen geven en nieuwe innoverende

technieken 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 te

weten :

- veiligheid

- gezondheid

- bruikbaarheid

- energiezuinigheid

Deze 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 iële

regelingen wordt geregeld welke gedeelten van normen van toepassing zijn of aange

meld/gewijzigd zijn.

4-5



2.3 VORM VAN DE VOORSCHRIFTEN

De voorschriften van het Bouwbesluit zijn zo veel mogelijk gesteld in de vorm van

prestatie-eisen, welke gekoppeld zijn aan zgn. functionele eisen. Een prestatie-eis geeft

een duidelijk omschreven en gekwantificeerde grenswaarde.

Vervolgens wordt een bepalingsmethode gegeven waarbij op eenduidige, ondubbelzinni

ge wijze gemeten of gecontroleerd kan worden of aan het voorschrift wordt voldaan.

De prestatie-eis is altijd gekoppeld aan een functionele omschrijving waarin de motive

ring en de reden van de eis wordt gegeven. Wat per definitie niet wordt gedaan is het

geven van een receptuur, dat wil zeggen, een exacte omschrijving hoe men aan de

prestatie-eis kan voldoen.

Gesteld is al dat het Bouwbesluit niet belemmerend mag werken voor nieuwe, innova

tieve ontwikkelingen. Bij het opstellen van het Bouwbesluit is rekening gehouden met

het ontwikkelen van innovatieve oplossingen en is onderkend dat deze niet bij voorbaat

in een regelgevingvervat

kunnen worden. Daarom ishet

mogelijkom

van de prestatieeisen af te wijken door middel van de zogenaamde gelijkwaardigheidsbepalingen.

2.4 BOUWBESLUIT EN INFILTRATIE

Ook het Bouwbesluit maakt een onderscheid tussen ventilatie en infiltratie .

Het Bouwbesluit stelt regels voor infiltratie, of beter gezegd, het beperken van de

warmteverliezen door infiltratie. Dit gebeurt voor te bouwen woningen en woongebou

wen in artikel 71. Voor bestaande woningen en woongebouwen worden geen eisen ten

aanzien 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 spraakge

bruik vaak door elkaar gebruikt. Het zijn in feite elkaars tegenovergestelden . In de regel

geving wordt in het algemeen de term "luchtdoorlatendheid" gebruikt .

De luchtdoorlatendheid wordt uitgedrukt in de qVlO-waarde . Dit is de luchtlekvolumest

room 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 of

woongebouw maximaal 200 dm 3/s mag bedragen, betrokken op een bruto-volume van

de woning van 500 m 3 en onafhankelijk van het type ventilatiesysteem .

2.4.1 NEN 2686

De luchtdoorlatendheid van woningen en gebouwen kan gemeten worden door middel

van een zogenaamde opblaasproef. Deze meetmethode staat omschreven in NEN 2686

"Luchtdoorlatendheid van gebouwen - Meetmethode". In het Bouwbesluit artikel 71

wordt NEN 2686 als bepalingsmethode aangewezen. De meetmethode berust erop dat

een woning of gebouw door middel van een ventilator op onder- of overdruk wordt ge

bracht. Bij een aantal verschillende drukverschillen over de schil wordt gemeten wat de

luchtvolumestroom is die nodig is om di t drukverschil te handhaven. Door de gemeten

drukverschillen met bijbehorende volumestromen grafisch ui t te zetten kan een zoge

naamde drukvolumestroomkarakteristiek worden bepaald . Uit deze karakteristiek kan de

lekvolumestroom bij 10 Pa ofwel de qv10- waarde worden afgelezen of berekend.Bij een meting wordt vaak niet alleen kwantitatief de qV1o-waarde bepaald. Ook wordt

kwalitatief gekeken waar de lekken in de scheidingsconstructies zitten.

4-6



2.4.2 NEN 2687

In 1986 verscheen naast NEN 2686 nog een tweede norm met betrekking to t de

luchtdoorlatendheid van woningen, namelijk NEN 2687: Luchtdoorlatendheid van wo-

ningen. Eisen. In NEN 2687 worden eisen aan de luchtdoorlatendheid gesteld. In deze

eisen wordt een onderscheid gemaakt tussen het type ventilatiesysteem alsmede het

woningvolume . Tevens wordt zowel een bovengrens als een ondergrens voor de

luchtdoorlatendheid 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'/sl

natuurlijke ventilatie < 250 100 30

natuurlijke toevoer en 250·500 150 50

mechanische afzuiging > 500 200 50

gebalanceerde ventila· <250 50

tie >250 80

Deze eisen zijn overigens niet overgenomen in het Bouwbesluit.

Toch zijn deze eisen aan te bevelen als uit oogpunt van energie-efficiëntie aandacht

wordt besteed aan de luchtdichtheid. Met enige inspanning is een veel betere

luchtdichtheid te bereiken dan het niveau van het Bouwbesluit .

2.4.3 Productnormen voor de luchtdoorlatendheid

NEN 3660 Ramen Luchtdoorlatendheid, Meetmethode

NEN 3661 Ramen luchtdoorlatendheid, Eisen

De hierboven genoemde normen zijn zogenaamde productnormen. Zij geven eisen voor

het eindproduct van een fabricage . Het zijn dus eisen die aan ramen zoals ze door een

fabriek worden afgeleverd worden gesteld .

De normen maken deel ui t van de normen die kunnen worden gerekend to t het privaat

rechtelijke circuit .

2.4.4 Luchtdoorlatendheid van nederlandse woningen

Ten gevolge van de eisen en toenemende aandacht voor de luchtdichtheid en

energiebesparing is in Nederland de laatste jaren de luchtdichtheid sterk toegenomen.

Om di t te illustreren is figuur 1 opgesteld .

4-7



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

stand

luchtdoorlatendheid eengez woningbestand

CUMULATIEF

nieuw 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

: : : : / : : : : : 1

····i···· . .. .. .. .... . ··1 · ... j . .. ."l"';' ··1····:· ··· j ... ; .. -1- . . . ; . .. .

....:. . '" .! ......":"i ' ..:...1 . ·; .. ·· ··· .. · .. ·1 ....:. .. 1····;··· !-·· ·. ·.I

....:. .1 . .. i . .. .... ./ .. .:. .. . j ... ......... ...I ..:.. j ...i .. I....:. .. i: : : I : : : . : : I

80

70

60

50

40

30..... t . 1 - · f · /- .... ... ., .. j ... ...... .. i . ..I.·:- .. · · · ~ ., .. i . ..

....L.j

... ..../.:

... ....

... j . .. ....I... : ...

I...:·

. ·1. .. : . ..1. .. ;· .. 1

'I : : : : : i: : T :

20

o 100 200 300 400 500 600 700 800 900

qv10 [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 t

het Bouwbesluit kan voldoen. De circa 10 % van de nieuwbouwwoningen die een

luchtdoorlatendheid hebben van meer dan 200 dm 3 /s hebben typische kenmerken. De

woningen zijn vrijwel allemaal traditioneel gebouwd. Dat wil zeggen met gestelde kozij

nen en gemetselde binnen- en buiten-spouwbladen. Bovendien zijn ze vrijwel allemaal

gebouwd in kleine aantallen door de kleinere aannemers. Daarmee wil niet gezegd zijn

dat alle kleine aannemers in di t opzicht falen.

Een meer industrieel vervaardigde woning heeft echter meer kans te voldoen aan het

Bouwbesluit dan de meet traditionele bouw.

Wil men echter een woning bouwen waarin gebalanceerde ventilatie met

warmteterugwinning tot zijn recht komt dan is een luchtdoorlatendheid uitgedrukt in

een qv1 0 waarde van tussen de 30dm 3 /s en 80 dm 3 /s noodzakelijk.

4-8



De kans dat zo'n woning ontstaat zonder bijzondere aandacht in zowel de ontwerpfase

als de uitvoeringsfase is echter klein. Alleen indien bijzondere aandacht aan de detaille

ring en uitvoering in het bouwproces worden gegeven kan aan deze zware eisen wor

den voldaan.

De luchtdoorlatendheid van flatwoningen is ruwweg een factor 3 beter dan die van

eengezinswoningen. De oorzaak daarvan moet voornamelijk worden gezocht in de

luchtdoorlatendheid van het dak van eengezinswoningen.

2.4.5 Begane grondvloeren

In het Bouwbesluit worden ui t aan de luchtdichtheid van begane grondvloeren oogpunt

van gezondheid aparte eisen gesteld. Het Bouwbesluit vereist dat de luchtdoorlatenheid

van begane grondvloeren niet hoger mag zijn dan 20 .10-3 dm 3 per m2 vloeroppervlak bij

een drukverschil van 1 Pa. Dit betekent dat de luchtdoorlatendheidscoëfficient van de

gehele vloer beperkt moet blijven to t 20.10-3 dm frrt s. In deze berekeningsmethode

wordtdaarom

voorde

totalebegane grondvloer dan ook

metéén c-waarde per m

2

gerekend . De uitvoerings- en ontwerpaanbevelingen ui t SBR 200 zijn er op gericht dat deze

eis in de praktijk ook wórdt gehaald.

2.5 Bouwbesluit en ventilatie

In de afdeling "Gezondheid" van het Bouwbesluit worden eisen gesteld voor de

aanwezigheid van ventilatievoorzieningen. Ten aanzien van te bouwen woningen en

woongebouwen wordt de aanwezigheid van ventilatievoorzieningen geregeld in artikel

30 en 31. Voor bestaande woningen en woongebouwen wordt dit geregeld in artikel 92

en 93.De eisen zijn echt minimale eisen in normen en andere richtlijnen, die meer aspecten

enfof overwegingen in beschouwing nemen, vaak zwaardere, gedetailleerder en verder

gaande eisen stellen .

2.5 .1 NEN 1087

Er is op dit ogenblik een geldende norm voor de ventilatie van woningen en

woongebouwen (NEN 1087) . Daarin staan behalve eisen voor de ventilatiecapaciteit

ook zogenaamde inrichtingseisen. Het Bouwbesluit verwijst voor de inrichtingseisen

naar 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 de

binnentredende lucht op te warmen.

* Geef de bewoners ventilatievoorzieningen waarmee de in de norm aangegeven

ventilatiestromen kunnen worden ingesteld .

4-9



Opmerking:

Het gebruik van de ventilatievoorzieningen zoals klapraampjes, roosters maar ook

ventilatoren dient in de hierboven aangegeven filosofie door de bewoner bewust

te worden gekozen. Dat bewoners hiertoe tenminste goede voorlichting zullen

moeten ontvangen, zal na het voorafgaande duidelijk zijn.

Er gaat echter één 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 van

grootheden die in he t Bouwbesluit worden geeist, te kunnen beproeven.

In het Bouwbesluit komen zeer stringente regels voor het bepalen van de capaciteit van

ventilatie-voorzieningen die voor een belangrijk deel verwijzen naar NEN 1087. De eisen

in het Bouwbesluit komen neer op 0,9 dm 3 /s per m2 oppervlakte van een verblijfsgebied

of verblijfsruimte met een minimum van 7 dm 3 /s. Uit een verblijfsgebied met een opstel

plaats voor een kooktoestel dient 21 dm 3 /s rechtstreeks naar buiten te worden afge

voerd. Ui t badkamer en toilet dient respectievelijk 14 dm 3 /s en 7 dm 3 /s direct naar bui

ten te worden afgevoerd.

Bovendien mag slechts 50 % van de capaciteit van de ventilatie ui t andere

verblijfsruimten 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 comfort

- de regelbaarheid- de richting van de stroming

- de plaatsing van ventilatievoorzieningen

Thermisch Comfort

De verstoring van het thermisch comfort door ventilatievoorzieningen mag in termen

van 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 dan

0,04 mIs bedragen. In NPR 1088 staat hiertoe een praktische oplossing namelijk dat de

luchttoevoer zich tenminste 1,8 m boven de vloer moet bevinden.

Regelbaarheid

Natuurlijke luchttoevoer-voorzieningen voor ventilatie moeten afsluitbaar en regelbaar

zijn. Voor natuurlijke toevoeren moeten tenminste twee regelstanden hebben tussen 0

en 25 % van de nominale capaciteit. De regelstanden moeten onderling tenminste 10

% verschillen.

Richting van de stroming

De richting van de stroming betreft voornamelijk de eis dat een toevoer moet kunnen

toevoeren 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 die

nen bovendaks ui t te monden.

Voor dakhellingen kleiner dan 23 0 is 0,5 m boven het dakvlak voldoende . Voor

4-10



dakhellingen boven de 23° is een uitmonding in of nabij de nok met 0,5 m hoogte

noodzakelijk.

Plaatsing van de ventilatievoorzieningen

Teneinde de luchtkwaliteit te kunnen waarborgen moeten ventilatie toevoeren op

voldoende 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 boven

die van het Bouwbesluit uitsteken. De eisen aan vrijwel alle ruimten in de woning zijn

uitgedrukt in een volumestroom.

De eisen zijn gebaseerd op menselijk handelen in de woning. Voor woon- en slaapruim

ten zijn de eisen gebaseerd op het verblijf van mensen. Als uitgangspunt voor de venti

latie is een luchtvolumestroom van 7 dm3/s (25 m3/h) per persoon gekozen. De keuze

is gebaseerd op een hygiënische grenswaarde van CO 2 van 0,12 % of 1200 ppm . In

feite zal bij een dergelijke stroom nooit zuurstof-gebrek optreden. De gekozen stroom

draagt er zorg voor dat de door het lichaam geproduceerde geurstoffen binnen redelijke

grenzen blijven.

Voor de badruimte en keuken is de vochtafvoer maatgevend .

Zeer beknopt samengevat komt de norm neer op de volgende eisen :

woonkamer

en slaapkamer per m 2 1 dm 3 /s (minimaal 7 dm 3 /s)

keuken 21 dm 3 /s

bad/doucheruimte 14 dm 3 /s

toilet 7 dm 3 /s

Doorspuibaarheidseisen

Behalve voorzieningen voor de zogenaamde permanente ventilatie zijn ook grotere be

weegbare delen in de gevel nodig in verband met de mogelijkheid de woning goed te

kunnen doorspuien.

Verflucht, kookgeuren bij het aanbranden en overtollige warmte kunnen via deze grotebeweegbare delen worden afgevoerd. In NEN 1087 wordt een eis voor de doorspuibaar

heid gesteld van 6,5 dm3 /s per m2 vloeroppervlakte . In NEN 1087 is ook een bepalings

methode opgenomen waarmee kan worden gecontroleerd of aan de eisen wordt vol

daan . Deze bepalingsmethode is in feite een berekening .

2.5 .2 NPR 1088

De bij de norm behorende Nederlandse Praktijk Richtlijn NPR 1088 is eveneens van

kracht. Hoewel deze NPR tot op heden nog slechts als groene versie is verschenen, is

het nadrukkelijk de bedoeling dat de NPR in de praktijk wordt gebruikt, omdat in dezeconcept NPR reeds vele onnauwkeurigheden en afstemmings-problemen met het

Bouwbesluit zijn verwerkt .

4-11



De praktijkrichtlijn NPR 1088 "Ventilatie van woongebouwen" geeft "Aanwijzingen voor

en voorbeelden van de constructieve uitvoering van ventilatievoorzieningen" .

In de praktijkrichtlijn worden voorzieningen gegeven waarmede wordt geacht aan de

norm volumestromen te zijn voldaan.

Bij natuurlijke en mechanische ventilatie wordt geacht te zijn voldaan aan de eisen van

NEN 1087, indien de in de NPR 1088 aangegeven constructieve uitvoering van de

ventilatievoorzieningen in acht is genomen. Andere dan de in de NPR 1088 genoemde

uitvoeringen van voorzieningen voor natuurlijke ventilatie dienen aan de eisen te vol

doen 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 1087

Het Bouwbesluit geeft een zogenaamde bovenwaarde als minimale eis. Voor de ventila

tie speelt bij het Bouwbesluit de zogenaamde indeelbaarheid een belangrijke rol.

Dat wil zeggen dat er geen eisen meer aan afzonderlijke kamers worden gesteld, doch

dat de eisen worden gesteld aan een zogenaamd verblijfsgebied of verblijfsruimte. Dit

betekent eigenlijk dat men binnenwanden zou kunnen weghalen terwijl de eisen eigen

lijk niet veranderen. De oppervlakte van een verblijfsgebied is meestal iets groter dan de

som van de kamers. De gang kan mogelijk deel uitmaken van het verblijfsgebied. Om

die reden heeft het Bouwbesluit als eis 0,9 dm 3 /s per m 2 oppervlakte van het verblijfs

gebied of verblijfsruimte. De oude eis ui t NEN 1087 maal negentiende dus. De andere

eisen zijn vrijwel gelijk. Ook met betrekking tot de doorspuibaarheid is er een klein ver

schil met de eisen ui t NEN 1087. De Bouwbesluit eis bedraagt namelijk 6 dm 3 /s per m 2

verblijfsgebied.

Het Bouwbesluit stelt ook inrichtingseisen, bijvoorbeeld ten aanzien van regelbaarheid

en comfort. Voor die eisen verwijst het Bouwbesluit naar NEN 1087, waarin ook alle

bepalingsmethoden zijn opgenomen .

2.5.4 Andere normen en voorschriften voor de ventilatie

NEN 2757 en NEN 1078 GAVO

Ook 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 belangrijk

deel afgeleid ui t NEN 1078 (GAVO). Met betrekking to t de C.V.-ketel komen in verband

met de in de laatste jaren gebouwde woningen met een goede kierdichting de eisen

erop neer dat of een gesloten opstellingsruimte danwel een gesloten C.V.-ketel wordt

geëist. Geisers moeten van een afvoerkanaal zijn voorzien. Alleen het gaskomfoor of

gasfornuis blijven dan over als verontreinigende bron binnen de woning. Bij gebruik hier

van dient de bewoner dus afdoende te ventileren.

2.5.5 Europese normen voor woningventilatie

In het kader van het wegnemen van handelsbelemmeringen tussen de verschillende EEG

staten wordt op di t moment gewerkt aan een harmonisering van de bepalingsmethoden

voor o.a. bouwproducten. Componenten van ventilatiesystemen zullen in de nabije toe-

4-12



komst in heel Europa op dezelfde manier worden getest. Eenmaal getest betekent dat

men in een ander Europees land niet kan verlangen dat het product ook voor dat land

apart moet worden getest.

Behalve deze zogenaamde verplichte normen wordt er ook gewerkt aan een aantal

vrijwillig door een land over te nemen normen. Deze betreffen voornamelijk de eisen en

het ontwerp van ventilatiesystemen, het berekenen van de ventilatie en infiltratie de

opleveringsbeproeving en het onderhoud van systemen.

3 BEOORDELINGSASPECTEN VOOR VENTILATIESYSTEMEN

3.1 ALGEMEEN

In de Nederlandse bouwpraktijk beslist in het algemeen de opdrachtgever over het type

ventilatiesysteem 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 te

komen. Deze criteria kunnen zijn:

kosten

noodzaak vanuit regelgeving

binnenluchtkwaliteit

energiegebruik

comfort

milieu

onderhoudskosten (zowel systeem als gebouw)

geluidtechnische eisen en inpasbaarheid

gebruikersvriendelijkheid en -gevoeligheid

betrouwbaarheid .

Hoewel er een groot aantal beoordelingscriteria gehanteerd kunnen worden om tot een

weloverwogen keuze van een ventilatiesysteem te komen zijn in de Nederlandse bouw

praktijk vaak de (investerings-)kosten en de noodzaak vanuit de regelgeving de

belangrijkste motivering voor een bepaalde keuze . Wel worden daarbij bepaalde trends

in de toe te passen ventilatiesystemen gevolgd.

3.2 ONTWIKKELINGEN

Ontwikkelingen en trends in woningventilatie kunnen vanuit verschillende richtingen

worden aangegeven. De noodzaak van ventilatie in een woning ui t oogpunt van gezond

heid is sinds lange tijd bekend. Zo vormde de noodzaak tot een gezond binnenmilieu de

aanzet tot de allereerste bouwvoorschriften in Nederland (Toetreding van "licht en

lucht"). In de loop der jaren is aan het begrip ventilatie een veranderende invulling gege

ven waarbij de beheersbaarheid van de ventilatie altijd een belangrijke rol heeft

gespeeld . Deze beheersbaarheid was ten eerste gewenst vanuit het oogpunt van wer

king en betrouwbaarheid, later ookui t oogpunt

vancomfort.

Recentelijk speelt vooral de beheersbaarheid, ook vanuit het oogpunt van energiege

bruik, een rol. Als men de ontwikkelingen van de toegepaste ventilatiesystemen in de

loop der jaren bekijkt dan zijn als belangrijkste drijfveren achter de ontwikkelingen en

trends te onderscheiden:

4-13



- 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 regelgevingis

in belangrijke mate bepalend voor het kwaliteitsniveauvan de toegepaste ventilatiesystemen.

4-14



VOORDRACHT 5

KOELING EN VENTILATIE MET REGELBARE

RAAMOPENINGEN

A. H. C. van Paassen

WbMT - Proces en Energie

Koudetechniek en Klimaatregeling, TU Delft





KOELING EN VENTILATIE MET REGELBARE

RAAMOPENINGEN

A. H. C. van Paassen

WbMT - Proces en Energie

Koudetechniek en Klimaatregeling, TU Delft

SAMENVATTING

Een nieuw klimaatbeheersingssysteem is ontworpen en getest in een kantoorgebouw.

Zon en wind zijn positief aangewend voor het verkrijgen van een behaaglijk

binnenklimaat door het automatisch regelen van de zonwering, de verlichting, de

radiatoren en de raamopeningen . Het accent van di t artikel ligt op de koeling d.m.v.

natuurlijke ventilatie. Aan de orde komen de mogelijkheden en begrenzingen van

regelbare ramen voor koeling en ventilatie. Ook zal worden aangetoond dat veel energiebespaard kan worden, wanneer de bewoner de keuze heeft tussen het regelen van

raamopeningen en mechanische koeling .

1 WELK BINNENKLIMAAT WORDT DOOR DE BEWONERS

GEWENST?

In Japan werd recentelijk een interessant onderzoek uitgevoerd, [Haruyuki, 1992]. Een

groot aantal personen werd gevraagd een antwoord te geven op de volgende vragen.

"Stel u hebt de volgende mogelijkheden om uw binnenklimaat te beïnvloeden: eenairconditioningunit, een zonnescherm en een te openen raam. Stel dat het op een

zomerse dag binnen veel te warm geworden is. Wat is uw eerste aktie om verkoeling te

krijgen? 80% van de ondervraagden gaf te kennen het raam te openen! In figuur 1 is

het aantal personen af te lezen dat voor de andere mogelijkheden koos .

open raam

(80%)

. '.I ",

Bron: H ~ ~ t * l Fujli. enefllY & BoIldings. 18 (';92)

zonwering

naar beneden

(15%)

Figuur 1

Wensen van mensen

raam dicht

& airco aan

(5%)

5-1



Daarna werd gevraagd wat men zou doen als zou blijken dat het hierna toch nog te

warm zou blijven. Een bijna even groot aantal zou als tweede aktie de ramen sluiten en

de airconditioning unit inschakelen. Dit onderzoek demonstreert, dat mensen een grote

voorkeur hebben voor het te openen raam. Dit was één van de redenen om het Passief

Klimaatsysteem te ontwerpen.

De bewoners moeten een binnen klimaat kunnen realiseren, dat ze zelf wensen, ook als

di t niet overeenkomt met het comfortmodel, dat bij het ontwerp is gebruikt. Kortom een

geagiteerde medewerker moet zijn frustraties kwijt kunnen door tijdelijk het raam ver

open te zetten. Dit betekent een individuele regeling, waarmee de automatische

regeling met de hand kan worden overgenomen.

2 ENERGIEBESPARING

Een ander punt, dat tot het Passief Klimaatsysteem leidde, is de noodzaak energie te

besparen. Zon en wind zijn bij uitstek geschikt om te gebruiken voor gratis verl ichting,verwarming en koeling. Het Passief Klimaatsysteem is vooral gericht om de wind te

gebruiken voor de toevoer van verse lucht en het afvoeren van overtollige warmte. In

di t artikel zal blijken dat vooral de laatste mogelijkheid een energiebesparende optie is

voor moderne kantoorgebouwen .

3 HET PASSIEF KLIMAATSYSTEEM

Het passief klimaatsysteem (figuur 2) tracht zo goed mogelijk het buitenklimaaat te

gebruiken om een aanvaardbaar binnenklimaat met minimale kosten te realiseren . Het

zal duidelijk zijn dat het onderzoek en de praktische uitwerking zich voornamelijk

geconcentreerd hebben op de buitengevel van het gebouw als zijnde de scheiding

tussen het buiten- en binnenklimaat.

5-2

Lokaal weerstation

o

...~ ~ ~ ~ - ~ ~ ~ bedieningspaneel centrale computer

Figuur 2

HetPassief Klimaatsysteem.



De aspecten, die hierbij een rol spelen zijn verwarming en koeling om een zekere

binnentemperatuur te handhaven, de toevoer van verse lucht en het handhaven van een

zeker verlichtingsniveau. Het is de bedoeling dat zonnestraling wordt gebruikt voor

verwarmingsdoeleinden en voor natuurlijke verlichting . De wind en het verschil in de

buiten- en binnentemperatuur worden gebruikt om natuurlijke ventilatie te realiseren .

Deze ventilatie is nodig voor de toevoer van verse lucht en kan in de zomer tevens

ingezet worden voor koeling.

Ofschoon di t een aantrekkelijke filosofie lijkt, liggen de problemen voor de hand . Het

voordelig gebruik maken van het buitenklimaat is niet altijd mogelijk, omdat het vereiste

gunstige effect niet op de juiste tijd of in de juiste hoeveelheid voor handen is.

Zonnestraling als verwarmingsbron is nodig in de winter, terwijl de hoogste waarden

juist in de zomer optreden. Koele buitenlucht is in de zomer meestal 's-nachts

beschikbaar, terwijl het overdag als de binnentemperatuur zijn hoogste waarden bereikt,

nodig is .

Aan het buitenklimaat kan niets veranderd worden. Het is dus nodig enige

voorzieningen in de gevel te treffen om de bijdrage van het buitenklimaat aan het

binnenklimaat te kunnen regelen en ten gunste van het binnenklimaat te kunnen

aanwenden, zie figuur 2. De gevel is derhalve uitgerust met de volgende automatisch

bedienbare passieve componenten om de bijdrage van het buitenklimaat aan het

binnenklimaat te kunnen beinvloeden.

3.1 COMPONENTEN

De passieve componenten zijn :

Zonwerende elementen, zoals een luifel, binnen- of buitenzonwering .

Bij voorkeur moet het bovenste deel van het raam niet worden afgeschermd in verband

met de natuurlijke verlichting .

2 Ventilatieramen voor koeling en verse luchttoevoer.

Boven- en onderramen worden toegepast. Het bovenraam wordt gebruikt in de winter,

terwijl het onderraam dient voor koeling in de zomer, wanneer gevaar voor tocht niet

aanwezig is. Daarnaast zijn in het gebouw nog de volgende actieve componenten nodig

voor situaties waarin de passieve componenten niet toereikend zijn . Deze zijn:

3 Een radiator voor verwarming of een koelunit voor de afvoervan overtollige warmte .

4 Verlichting

3.2 REGELING

Om al deze componenten zodanig te laten samenwerken dat inderdaad een

aanvaardbaar binnenklimaat ontstaat met minimale kosten, zal een regelsysteem nodig

zijn, dat waakt over de juiste gang van zaken. In wezen komt het erop neer dat

voorkomen moet worden dat de componenten elkaar gaan tegenwerken (bijvoorbeeldtegelijkertijd verwarmen en koelen door ventileren) en dat op een gunstig tijdstip van de

voordelen van het buitenklimaat gebruik gemaakt wordt. Ook dient de mogelijkheid

aanwezig te zijn dat de gebruiker van het vertrek kan ingrijpen, indien hieraan behoefte

is (ramen openen, etc.).

5-3



Het re g e ls y s te e m is als volgt o p g e z e t. Elk v e rtr e k heeft een lo ka le re g ele en h eid , welke

de componenten aanstuurt o m een bepaald g e s p e c ific e e rd b in n e n k l im a a t te realiseren.

T e v e n s is het voor de g e b ru ik e r m o g e lijk om z e lf via dit paneel bep aalde componenten

te b e d ie n e n . A lle rege la ars zij n v e rb o n d e n met een ce n tra le e enh eid , welke zorg d ra a g t

voor a lge m e ne za ke n, zoals meting va n het b u ite n k lim a a t, o p t im a l is e rin g va n de

re g e lin g e n en d a ta -Io g g in g voor la te re analyse. Een en an d e r is in figuur 2 s c h e m a tis c h

w e e rg e g e v e n .

Het v e rv o lg va n dit verh a al zal h o o fd z a k e li jk op de reg eling va n n a tu u rli jk e v e n t ila t ie

gericht zijn .

3.3 CO M FO RT

Een a a n v a a rd b a a r b in n e n k lim a a t wordt gekenmerkt d o o r de v o lg e n d e eisen:

De binnentemperatuur moet lig ge n tu s s e n een ge s p e c if ic e e rd e minimum en

maximum temperatuur, zie figuur 3.

De v e rse luchttoevoer moet h o g e r zijn dan een g e s p e c ific e e rd e minimum w a a rd e en

m ag geen tocht ve ro o rz a k e n .

Het v e rl ic h t in g s n iv e a u dient h o g e r te zijn dan een g e s p e cif ic e e rd e minimum w a a rd e

en m a g geen v e rb l in d in g v ero o rza k e n.

te m peratu r tussen gre nzen

-

15 oe

2 Energ ie gebruik zo laag m ogelijk

R egeli ng

24/22 oe

24/2 2 oe

20 oe

8 .00 - 17.00 uur

_ tijd

Figuur 3 Comfort.

30 oe

De g e b ru ik e r moet echter a lti jd zijn e igen w e n s e n k u n n e n s p e c ific e re n

5-4



4 WERKING VAN HET SYSTEEM

Het systeem werkt globaal gesproken als volgt.

4.1 BEWONER AFWEZIG

Als niemand aanwezig is zorgt het systeem ervoor dat het binnenklimaat optimaal

vooringesteld is voor de komende periode. Dit betekent :

Gedurende de zomer wordt de ramen 's nachts zo ver en zo lang open gezet, dat

het vertrek koel zal zijn als de bewoner binnenkomt. Om dit te kunnen voorspellen

wordt gebruik gemaakt van een voorspellend algoritme, zodat het gebouw alleen

wordt afge- koeld als een warme periode zich aandient. De zonwering zal worden

neergelaten als de zonnewarmte het gevaar oplevert voor te hoge temperaturen.

Overigens dient opgemerkt, dat het zonnescherm zodanig is geplaatst dat alleen het

benedendeel van het raam wordt afgeschermd. De achterliggende gedachte is de

volgende. Er moet voldoende zonnestraling via het bovenraam naar binnen stralen

om gebruik te kunnen maken van natuurlijk daglicht.

In de winter wordt het vertrek s'-morgens op het juiste moment opgewarmd to t de

zogenaamde "standby"-temperatuur is bereikt. Komt de bewoner binnen dan wordt

de temperatuur snel op het comfortabele niveau gebracht; bijvoorbeeld van de

"standby"- temperatuur van 18°C naar de comfortabele temperatuur van 20 °C.

Voor het uitvoeren van deze akties gebruikt de regeleenheid de informatie over het

weekprogramma dat door de bewoner is ingeprogrammeerd.

4 .2 BEWONER AANWEZIG

Betreedt iemand het vertrek dan wordt di t gedetecteerd door de aanwezigheids

detector.

In de winter wordt als reactie hierop het bovenraam in de minimum positie gezet om

ervoor te zorgen dat er voldoende frisse lucht wordt toegevoerd en wordt de

temperatuurregeling geactiveerd om van de standby naar de gewenste temperatuur

over te gaan. Berekent de centrale dat het verlichtingsniveau in het desbetreffende

vertrek te laag is dan wordt de verlichting ingeschakeld. Deze wordt weer

uitgeschakeld als de voorspelde waarde gedurende een lange periode te hoog is.

In de zomer zal bij binnenkomst van de bewoner de temperatuurregeling overgaan

van een voorkoelsetpoint naar een hogere comfortabele waarde (bijvoorbeeld van 20

°C naar 24 °C) . Uiteraard is dan de verwarming geblokkeerd. Het overdag continu

regelen van de ramen om de juiste teperatuur te realiseren werd door de bewoners

als zeer hinderlijk ervaren . Daarom is een sturing toegepast, waarover later meer.

4.3 HANDBEDIENING

Is de bewoner het niet eens met de regeling dan kan hij elk onderdeel via een

afstandsbediening in een gewenste stand zetten met uitzondering van de radiatorklep.

5-5



4.4 REGELING BOVEN EN ONDERRAMEN

Om het binnen klimaat te regelen zijn de posities van de boven- en onderramen te

beinvloeden (figuur 4). In de nu volgende paragrafen wordt beschreven wanneer en hoe

deze ramen gebruikt worden.

4.4.1

Natuurlijke ventilatie

Koeling in de winter Tuit < 15°C

I zomer Tuit> 15°C

Binnentemperatuur [0C]

26 r - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~ 25

24

23

2 2 1 m ~ ~ ~ : : 21

10uur 12 uur 14 uur

njdstip verstellen bovenraam

Correctiefactor [0 ·11

lz

100%

50%

25 %

0%

opening

bovenraam

16 uur 18 uur

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

Buitentempera1uur [0C]

Figuur 4

Regeling boven· en onderraam.

Sturing opening bovenraam

Om tocht te vermijden wordt overdag alleen geventileerd met de bovenramen. Dreigt de

binnentemperatuur de bovenste comfortgrens te overschrijden dan wordt ook het

benedenraam geopend. In de winter wordt het bovenraam in een zodanige positie gezet

dat voldoende frisse lucht in het vertrek komt. Dit gebeurt op basis van kennis die we

met metingen van het ventilatievoud hebben verkregen. Deze kennis is in de vorm

regels in het regelsysteem verwerkt. De minimumstand wordt ingesteld afhankelijk van

de windsnelheid en windrichting volgens:

5-6



Kies als minimumstand min 20 [%)

Pas deze als volgt aan:

Is de windrichting van de gevel af(voor zw gevels zijn di t windrichtingen tussen

Noord en Oost; voor het vertrek 02 van Radex is di t 0 to t 90. Verhoog dan de

minimum stand bij lage windsnelheden volgens:

CX . = 2 . 20 - 10 . v . [%]mm wmd

als vwind 2 [mis]

Staat de windrichting op de gevel (voor Z-W gevel zijn dit windrichtingen tussen

180 en 270 verlaag dan de minimumstand bij hogere snelheden:

20 . 3

cxmin = [%] als vwind 3 [mis]vwind

Ter vermijding van tocht wordt de volgende regel toegevoegd :

Bij een van de gevel afstaande wind en buitentemperaturen onder de 10°C en een

gesloten radiatorklep verhoog dan het setpoint van de temperatuurregeling in een

verwarmingsperiode met 1 K. Door de laatste regel wordt vermeden dat de koude

lucht, die met een zeer lage snelheid het vertrek binnenstroomt, direct naar beneden

in de leefzone valt. Door het verhoogde setpoint zal de radiatorklep open gaan en

een warme luchtstroom veroorzaken, die di t naar beneden vallen zal verhinderen .

4 .4 .2 Regeling/sturing boven- en onderraam

Zijn er geen mensen in het vertrek gedetecteerd dan wordt met een PI-regelaar de

ramen zodanig versteld dat de binnentemperatuur gelijk wordt aan het gewenste

setpoint. Zijn er wel mensen aanwezig dan worden de ramen niet voortdurend versteld

door de regeling. In de praktijk gaf di t te veel hinder voor de bewoners . Er is daarom

gekozen om de ramen op vijf geschikte momenten op de dag te verstellen. In figuur 4 is

di t weergegeven .De

verstelling is zodanig dat bij een hogere binnentemperatuur en bijhet vorderen van de dag de ramen verder worden opengezet.Tocht is een combinatie

van lage temperatuur en een relatief hoge luchtsnelheid. Om tochtproblemen te

voorkomen wordt de berekende raamstand gecorrigeerd voor de buitentemperatuur. Als

de buitentemperatuur lager dan 15 oe is, wordt het raam niet meer gebruikt voor extra

koeling. Het raam zorgt alleen dat de minimale ventilatie gehandhaafd blijft. De

correctiefactor vervalt als de buitentemperatuur stijgt boven de 19 oe, de kans op

tocht is nu zeer gering. Het raam wordt niet gesloten als de buitentemperatuur boven

de binnentemperatuur stijgt . Dit in verband met het verkoelende effect van de

opgewekte luchtstroming in het vertrek .Voor nadere informatie wordt verwezen naar(van Paassen 1995) .

5-7



5 BEREKENINGSRESULTATEN

Uit het onderzoek is gebleken da t de opzet van het Passief Klimaatsysteem zich goed

leent voor het beheersen van het binnenklimaat met behulp van het Nederlandse

klimaat, mits men een aantal bouwfysische aspecten in acht neemt. Allereerst dient het

glasoppervlak van het raam niet te groot te zijn (30 á 40%). daar anders deenergiewinst ten gevolge van de zonnestraling weer verloren gaat door transmissie door

het raam . Tevens kan dit leiden to t een te grote warmtebelasting in de zomer, waardoor

te veel temperatuur-overschrijdingen zullen voorkomen. Ook gaat de voorkeur ui t naar

een zwaarder type binnenwand (beton of baksteen). Dit reduceert niet alleen het

energiegebruik in de winter, maar zorgt vooral voor minder

temperatuur-overschrijdingen in de zomer. Deze zaken in aanmerking genomen maakt

het mogelijk met het Passief Klimaatsysteem een behaaglijk binnenklimaat te realiseren

mits de interne belasting niet uitstijgt boven 20 á 30 W/m 2 • Deze waarde is enigszins

afhankelijk van de constructie van het gebouwen de intelligentie van het regelsysteem.

5.1 KOELING DOOR GEOPENDE RAMEN OF MECHANISCHE

KOELING

Is de belasting hoger dan 30 W /m 2 dan is mechanische koeling noodzakelijk in de

warmere perioden van het jaar. Wordt de mechanische koelunit alleen ingeschakeld als

raamventilatie niet meer toereikend is, dan is een enorme energiebesparing te bereiken.

Het energiegebruik voor koeling is dan 20 % van de hoeveelheid die nodig zou zijn in

eenzelfde gebouw met een gesloten gevel, [van Paassen en Lute, 1993] . In figuur 5

zijn de energiegebruiken voor koeling en de temperatuuroverschrijdingen weergegeven

voor drie situatie: A) volledig gesloten gevel en alleen mechanische koeling , B) als Amet alleen koeling via de open ramen gedurende de nacht, C) als A met de mogelijk om

gedurende de gehele dag te koelen via open ramen. Hieruit zijn de besparingen af te

lezen . Ook blijkt de keuzemogelijkheid van of koeling met open ramen of mechanische

koeling de vereiste capaciteit van de koelunit met 50 % te reduceren, zodat er een extra

inversteringsruimte ontstaat voor de raamregeling .

5-8

energiegebruik [kWh] temperatuur·overschrijdingen (> 25.5 'C ) [hl

tOOO r - - - - - - - - - - ' " " "7 ' - - - - - - - - - - - - - ,200

800

600

A

I- I

I

I 'comfort-limiet! -

2

interne belasting: 40 WIm

2

koelcapaciteit: 50 Wim150

100

50

---"------":-- ' 0

A = mechanische koelingB =A met geregelde ramen s'-nachtsC = A met geregelde ramen dag en nacht

Figuur 5

Koeling door geopende ramen of mechanische koeling.



In figuur 6 zijn de kosten en de maximaal weg te koelen belasting van het Passief

Klimaatsysteem vergeleken met een volledig airconditioning- installatie, waarmee 45

W/m 2 kan worden weggekoeld. Tevens is een mengvorm van beide systemen (C) in

beschouwing genomen. Te zien is dat deze laatste versie eenzelfde prestatie kan

leveren als de volledige airconditioning-installatie, echter met lagere kosten. De kosten

kunnen nog verder omlaag indien het systeem vereenvoudigd wordt to t een gelijktijdige

regeling van alle raamopeningen van een zelfde gevel. Uiteraard met behoud van de

mogelijkheid van een individuele handbediening (van Paassen 1995; de Wijs 1993).

Passief Klimaatsysteem Idem A + koel·unit Airconditioning

• Totale kosten per jaar in guldens per m2 vloeroppervlak

Interne warmtebelasting (bewoners & machines)

dat weggekoeld kan worden (w/rif vloeroppervlak)

Figuur 6

Vergelijking Passief Klimaatsysteem met volledige air-conditioning.

45

5-9



6 VELDTEST

6.1 HET RADEX-GEBOUW

Het passief klimaatsysteem wordt uitgetest in een deel van het Radex-gebouw, zie

figuur 7. Het Radex-gebouw is een bedrijfsverzamelgebouw met als doel betaalbare

kantoorruimte te creëren voor jonge ondernemingen in de kennisintensieve sector. De

twee lengtegevels van het gebouw zijn Zuid-West en respectievelijk Noord-Oost

georiënteerd.

Het gebouw bestaat uit drie verdiepingen en is opgebouwd uit betonnen kolommen,

vloeren en plafonds van betonnen kanaalplaten. De binnenwanden bestaan uit

kalkzandsteen en een gipsen scheidingswand. De buitengevel is zeer goed geisoleerd .

6.2 VERTREKKEN MET PASSIEF KLIMAATSYSTEEM

Het Passief Klimaatsysteem is in acht vertrekken op de eerste verdieping in het midden

van het Radex-gebouw geïnstalleerd. Van de acht vertrekken bevinden zich vier

vertrekken aan de Noord-oost zijde en vier vertrekken aan de Zuid-west zijde. De

vertrekken worden gescheiden door een gang.

Opbouw vertrekken

De buitengevel bestaat uit kalkzandsteen en baksteen met een spouw waarin een 12

cm van een isolatiemateriaal is aangebracht. De plafonds in de vertrekken kunnen naar

eigen keuze worden voorzien van een systeemplafond.

5-10



De afmetingen b x d x h van de vertrekken zijn :

Zuid-westzijde: 3,5 x 7,0 x 2,9 [mI

Noord-oostzijde: 3,5 x 5,2 x 2,9 [mI

Elk vertrek is voorzien van dubbel glas met de volgende afmetingen:

Raamafmeting: 1,7 x l , 7 [mI

Twee gedeelten van het raam kunnen worden geopend voor ventilatie, het raam bestaat

ui t een onderraam en een bovenraam. De afmetingen van de te openen gedeelten zijn:

Bovenraam: 1,6 x 0,52 [mI

Onderraam: 1,0 x 0,79 [mI

Voor het berekenen van de grootte van de raamopeningen wordt verwezen naar

appendix 2.

Beide ramen zijn uitgerust met een elektromotor. Het bovenraam is voorzien van een

spindelaandrijving en opent naar binnen . Het onderraam is voorzien van een

ketting-overbrenging en opent naar buiten. De motoren kunnen door het regelsysteem

of met de hand worden bediend .

In figuur 8 is de toegepaste spindelaandrijving van het bovenraam en in figuur 9 is de

kettingaandrijving van het onderraam weergegeven .

De Zuid-west zijde is voorzien van een buitenzonwering, deze is geplaatst onder het

bovenraam. De zon wordt alleen geweerd op het onderste gedeelte van het raam, zie

figuur 10. Het bovenraam moet zoveel mogelijk onbedekt blijven omdat anders geen

gebruik kan worden gemaakt van het buitenlicht. Als de zonwering naar beneden is kan

er toch voldoende licht naar binnen komen en kan de verlichting ui t blijven. Om

verblinding te vermijden is het bovenraam voorzien van een eenvoudige

binnenzonwering. De zonwering is voorzien van een elektromotor die door het systeem

of met de hand kan worden bediend.

5-11



De verlichting in het vertrek is verdeeld in twee groepen. Een groep aan de voorzijde en

een groep aan de achterzijde. De groep aan de voorzijde bestaat uit 2 x 36 Watt

TL-buizen. De achterzijde bestaat uit 4 x 36 Watt voor een vertrek aan de

Zuid-westzijde of 2 x 36 Watt voor een vertrek aan de Noord-oostzijde. De verlichting

kan onafhankelijk worden in- of uitgeschakeld. Ook deze wordt automatisch door hetsysteem geregeld of kan met de hand worden bediend. Elk vertrek is uitgerust met een

radiator met een nominaal vermogen van 760 Watt (90/70). De elektrisch bestuurbare

radiatorklep wordt automatisch door het systeem geregeld .

Het vertrek

In figuur 11 is een aanzicht gegeven van het vertrek 1.20b waarin zich de centrale

eenheid Comp01 en de lokale regelaar Comp02 bevinden. Di t vertrek werd gebruikt

voor het uitvoeren van gedetailleerdere metingen .

(9) vertichling

vertaagd plafond

(7) ventilatie ramen (5) infrarood detector

~ e : J (2) centrale eenheid

Figuur 11Het vertrek 1.20b

5-12



De overige vertrekken hebben dezelfde componenten met uitzondering van de centrale

eenheid. De centrale eenheid verricht de coördinerende en optimaliserende berekeningen

en vertaalt deze vervolgens in gewenste waarden en acties, die vervolgens door de

lokale regeleenheden in de vertrekken worden uitgevoerd. De akties van de regeleenheid

worden via de schakelkast omgezet in de juiste standen van de radiatorklep, de

raamopeningen, de zonwering en het wel of niet inschakelen van de verlichting. In

eerste instantie zijn er geen beveiligingen toegepast voor inbraak en het klemmen van

vingers . Een mogelijke oplossing is gegeven in appendix 1.

Zomersituatie 1993

De maand juli 1993 was een karakteristieke zomermaand. Voor de analyse is de periode

02-07/09-07 gekozen . Deze periode is onderverdeeld in het weekend 02-07/05-07 en

de werkweek 05 -07/09-07 . Figuur 12a en 12b tonen de buitentemperatuur en de

zonnestraling in respectievelijk het weekend en de werkweek.

T ['C} globale zonnestraling [ 30 r --------- - - -----"'--------, 1.050

27.5

25

22.5

20

17.5

15

buitentemperatuur ['C]900

750

600

450

300

. zon [Wim'}

/ 150

16 20 00 04 06 12 16 20 00 04 06 12 16 20 00 04 06

hjd [uurl

Figu ur 12a

Buitenklimaa t weekend 02·07 I 05'{)7.

T ['C} globale zonnestral ing [Wlm'l30 ,--------------------------, 1.050

27.5

22.5

20

17 .5

15

. zon [Wim'}

900

600

450

300

150

10 14 18 22 02 06 ' 0 14 16 22 02 06 10 14 '8 22 02 06 10 14 16 220206 10

ti jd [uurj

Figuur 12b

Buitenklimaat werkweek 05·07/ 09'{)7.

5-13



De buitentemperatuur bereikt op zondag even de 30 °C. De daarop volgende werkweek

begint vrij koel met veel bewolking, maar aan het eind van de week begint de

temperatuur weer te stijgen.

Figuur 1 2c en 12d tonen de binnentemperaturen van de vertrekken die aan het

systeemverbonden zijn. Deze figuren laten zien, dat het optimaal geregelde vertrekComp02 duidelijk koeler is dan de andere vertrekken, waarin de handbediening was

toegepast. Dit is bereikt dank zij het 's-nachts openen regelen van de ramen

(nachtventilatie) .

5-14

T ["C)

30,---------------------------------------------,

27.5

25

22.5

20

vertrekken aan de NO gevet vertrekken aan de ZW gevet

het geregelde vertrek Comp02

16 20 00 04 08 12 16 20 00 04 08 12 16 20 00 04 08

tijd [uur)

Figuur 12c

Binnentemperatuurweekend 02-07 / 05-07.

T[·C)

,------------------------------------------------,

spreiding van de temperatuur

27.5 . . . '\ in de andere vertrekken

, , ' "/) ", " \ .. 'I ,>.:..'-- \ ' " .'-' ..,. " '.o " / ~ .

v-v . v , \ ) ,I t · '\25 / """ . , ; . " . "l:Y':!.,' {.I ' \ '\ r.:.'. ! . . . " . -

.~ : : t : · : ~ : : : ; : ~ ? ; < t J ! ; f ' F ; : / i ~ J : ~ ~ ~ ; ~ ' 2 : : . 22.5

20

........._, .... . ; ; ; ~ ....•- ""'" .... ......... _.,.


".' ..

~ ~ ~ ~ 8 8 b ~ ~ ~ N 8 ~ b = : ~ N O ~ ~ = ~ ~ ~ O ~ ~ ~ tijd [uur)

Figuur 12d

Binnentemperatuur werkweek 05-07/09-07.



Zomersituatie 1994

De week van 29 juli tot 5 augustus was de warmste week in de buitengewoon warme

zomer van 1994. Een dergelijke zomer komt in Nederland hoogstens éénmaal in de 10

jaar voor.

In de figuur 13 zijn de binnentemperaturen van de verschillende vertrekkenweergegeven.Zowel voor de Noord- als de Zuidgevel zijn de temperaturen steeds boven

de norm van 25,5 °C . Het vertrek Comp02, het enige vertrek met automtische

raamregeling in bedrijf, is steeds koeler dan de overige vertrekken op Zuid. Men ziet dat

op de warmste dag het vertrek Comp02 niet koeler is dan de overige vertrekken. Toch

voelde het koeler aan door koudere wanden .

T[°G]

32,5 r-----------------------------,

30

27,5

25


12 18000612 18000612 18000612 18000612 180006 12 18000612 1800

tijd [uur]

Figuur 13

Binnentemperatuur29 juli tot 5 augustus 1994.

5-15



CONCLUSIES VELDTEST

Nadat de kinderziekten waren opgelost, voldeed het regelsysteem in het vertrek

Comp02 met de automatische regeling zeer goed.

In de zomer van 1993 kon door het toepassen van nachtventilatie de ruimte

temperatuur aangenaam laag gehouden worden. In de winter kon de verwarming tot

het minimum beperkt worden, door in de avond de ramen te sluiten en alleen bij

aanwezigheid van personen de raam op een kier te zetten voor de toevoer van de

minimum vereiste buitenlucht.

In de buitengewoon warme zomer van 1994 lag het aantal uren met temperaturen

boven de 25,5 °C beduidend boven de norm van 100 uren. Bijvoorbeeld gedurende de

week van 29 juli to t 25 augustus varieerde de binnentemperatuur in het vertrek 02 met

de automische raamregeling gedurende de dag tussen de 25 en 29 °C. Bij de overige

vertrekken zonder automatische regeling waren de binentemperaturen in die week

gemiddeld 1 to t 2,5 K hoger.

Het opwarmen van de omliggende vertrekken zonder raamregeling verhinderde een

sterke afkoeling geduren de nacht. Om een juist beeld te krijgen over de mogelijkheden

van het Passief Klimaatsysteem in een extreem warme zomer periode zou het gehele

gebouw 's- nachts geventileerd moeten worden.

REFERENTIES

Galen, P.J.M. van (1994)

"Automatische raamopeningen als bruikbaar onderdeel van de klimaatbeheersing" .

Afstudeerrapport KK-1070, TU Delft, WbMT, Koudetechniek en Klimaatregeling , juli

1994.

Hessing, R.A. en Smit, J .T.P. (1993)

"Testen passief klimaatsysteem"

Afstudeerverslag TH-stagieres, KK-l049 , TU Delft, WbMT, Koudetechniek en

Klimaatregeling, mei 1993 .

Haruyuki Fujii, Loren Lutzen Hiser (1992)

"Japanese Residential Air-Conditioning Natural Cooling and Intelligent Systems" .

Energy and Buildings, 18 (1992) p. 221-233 .

Lute, P.J. (1992)

"Veldtest passief binnenklimaatsysteem"

Fase 1 - Voorbereiding, Rapport K-182 , TU Delft, WbMT, Koudetechniek en

Klimaatregeling, 1992.

Lute, P.J. (1992)

"The use of predictions in temperature control in buildings"

A passive climate application

PhD thesis TU Delft, WbMT, Koudetechniek en Klimaatregeling, oktober 1992.

Paassen, A .H.C . van, Lute, P.J., Liem, S.H. (1991)

"Het Passief Klimaatsysteem" .

Ventileren en koelen met regelbare raamopeningen. Rapport TU Delft,

Koudetechniek en Klimaatregeling, K-169, 1991 .

5-16



Paassen, A.H.C. van, Lute, P.J (1993)

"Energy saving through controlled ventilation windows".

3rd European Conference on Architecrure 17-21 Florence Italy, May 1993, pp 208-211.

Paassen, A.H.C. van, and Lute, P.J. (1993)

"Performance and Feasibility of Passive Climate Systems."

Proceedings Clima 2000, Int. Congress, november 1-3, 1993, London, UnitedKingdom.

(The "Pilkington Prize" has been awarded to the authors)

Paassen A.H.C . van, (1995)

"Veldtest Passief Klimaatsysteem"

K-207. In opdracht van NOVEM-Sector Bouw. Maart 1995.

Paassen A .H.C. van, (1995)

"Rules fo r cooling through motorized vent windows" .

19th Congress IIR/IIF, August 1995, The Hague, The Netherlands

Phaff, J.C. (1980)

"Onderzoek naar de gevolgen van het openen van een raam op het binnenklimaat van

een kamer".

IMG-TNO, maart 1980 .

Warren, P. J. (1978)

"Ventilation through openings on one wall only"

Building Research Establishment, Garston, Batford, England .

Energy Conservation in Heating, Cooling and Ventilation Building, 1978.

Wijs, P., (1993)"Toepassing van regelbare raamopeningen".

Afstudeerrapport KK-1047, mei 1993,

Koudetechniek en Klimaatregeling, Technische Universiteit Delft .

APPENDIX 1

Vingerbeveiliging en inbraakpreventie

Via de software is het gevaar voor het klemmen van de vingers of andere lichaamsdelente verminderen door bij het sluiten van het raam enige tijd een minimumstand in acht te

nemen alvorens to t volledige sluiting wordt overgegaan. Dit is niet volkomen veilig. In

het laboratorium is een eenvoudig systeem bedacht. Het bestaat ui t een strip

(tapeswitch) dat op de randen van het raamkozijn is aangebracht . Bij aanraking zal de

stroomtoevoer naar de raamverstelmotor onderbroken worden. In figuur 14 is dit op

aanschouwelijke wijze weergegeven. De tapeswitch is op de markt in allerlei

uitvoeringsvormen verkrijgbaar (Guardscan) .

5-17



vingerbeveiliging

schakelaar

Figuur 14Vingerbeveiliging en inbraakpreventie.

inbraakpreventie

Dit systeem kan ook worden gebruikt als inbraakpreventie. Hiervoor is het nodig dat het

uitschakelen gedetecteerd wordt door de regeleenheid. Valt een detectie van een

aanraking van het raam buiten kantoortijd en zijn er geen personen door de

aanwezigheidsdetector waargenomen dan zal bij het weer loslaten van het raam deze

via de regeleenheid definitief gesloten worden. Dit kan eventueel gepaard gaan met een

(stil) alarm.

APPENDIX 2Grootte van te openen raamdelen

Uitgangspunten

Het is van belang de raamopeningen te dimensioneren voor een warme dag met

weinig wind. Aangezien op de zomerse dagen er altijd wel enige wind staat, wordt

voor de dimensionering uitgegaan van een windsnelheid van 2 mIs.

Het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitentemperatuur wordt gelijkgesteld

aan een gemiddelde waarde. Op een warme zomerse dag varieert het

temperatuurverschil sterk. Gedurende de dag is het verschil klein en kan het verschil

zelfs negatief worden omdat het buiten warmer is geworden. 's-Nachts varieert het

5-18



verschil tussen de °n 6 K. Hier wordt als uitgangswaarde voor de dimensionering

2K gekozen .

Overigens bleek het effect van het temperatuurverschil op de hoeveelheid ventilatie bij

extreme zomerse condities veel kleiner dan die van de wind. In het Radex gebouw bleek

het ventilatievoud dus 50% kleiner dan eerder in een testcel was bepaald. De waarden

0,38 voor de parameter is gebaseerd op de meetresultaten van de testcel. Een lagere

waarde bleek noodzakelijk voor het Radex-gebouw, namelijk 0,19.

Globale ontwerpregel :

grootte van te openen raamdelengebaseerd

op metingen in het Radex gebouw.

Uitgangspunt:

De hoeveelheid ventilatie, <I>"nt wordt bepaald, waarbij het aantal uren met binnentemperaturenboven de 25,5 oe niet hoger is dan 100 uren.

Dit wordt bijvoorbeeld gedaan met een temperatuur·overschrijdingsprogramma.

Berekening van het totaal oppervlak (boven en onder) van de te openen raamdelen:

2 .<1> IA 'tIlaa i =

vent

iir

sin ctmax

met :

v, = 0,19 à 0,38 gemiddelde luchtsnelheid in raamopening

CI m.. = maximale openingshoek raam

Voor een nadere beschouwing wordt verwezen naar (Paassen 1995).

5-19





VOORDRACHT 6

PRODUKTEN EN PRODUKTONTWIKKELING

VAN VENTILATIEVOORZIENINGEN

Dr.ir.P.J.W.van den Engel, TU-Delft, Faculteit der Bouwkunde, Bouwtechnologie





PRODUKTEN EN PRODUKTONTWIKKELING

VAN VENTILATIEVOORZIENINGEN

Dr.ir.P.J .W.van den Engel, TU-Delft, Faculteit der Bouwkunde, Bouwtechnologie

SAMENVATTING

Technische en architectonische uitgangspunten moeten vanaf de beginfase van het

ontwerpen van ventilatievoorzieningen worden geïntegreerd. Een strategie wordt

geformuleerd om meerdere ontwerpeisen simultaan in het ontwikkelingsproces te

betrekken. De wens is om, uitgaande van een aantal bouwkundige standaardsituaties, per

project aangepaste oplossingen en produkten beschikbaar te hebben. De produkten moeten

altijd voldoen aan een aantal fysische uitgangspunten om een gunstig comfort te kunnen

realiseren .

1 INLEIDING

Er komt een toenemend aantal ventilatieprodukten op de markt. In de ontwikkeling daarvan

wordt door fabrikanten en produktontwikkelaars steeds meer tijd en geld gestoken. Het

aantal produkten is vooral toegenomen na de energiecrisis in 1973, toen de huizen kier

dichter en dus vochtiger werden. De relatief meest eenvoudige en effectieve vorm van

ventileren is het toevoeren van lucht door de gevel en afvoer daarvan door kanalen naar

het dak.

De wijze van toevoer en afvoer is op vele manieren mogelijk en vindt doorgaans plaats met

industrieel vervaardigde ventilatievoorzieningen . Bij een wat ruimere kwaliteitsdefinitie dannu wordt gehanteerd, vragen vooral het voorkomen van tocht, het beheersen van het

energiegebruik en goede architectonische integratie meer aandacht. Een goede

architectonische integratie maakt het bovendien mogelijk om met een relatief eenvoudig

industrieel produkt te kunnen volstaan . In di t artikel wordt op ventilatievoorzieningen

ingegaan die op meer dan 1,8 m boven de vloer worden toegepast .

2 BOUWBESLUIT

Bij nieuwe of te renoveren woningen en kantoren moet worden voldaan aan de eisen van

het Bouwbesluit. Het Bouwbesluit verwijst wat betreft de nadere omschrijving naar deventilatienormen NEN 1087 en NPR 1088. De eisen t.a.v. ventilatie hebben betrekking op

de hoeveelheid verse lucht en het energiegebruik . Tevens worden eisen gesteld aan de

ventilatievoorziening zelf. .

2.1 HOEVEELHEDEN VERSE LUCHT

De volgende hoeveelheden verse lucht per m2 verblijfsruimte moeten worden toegevoerd:

- voor een woning: 0,9 dm 3/s .m 2

- voor een kantoor : 1,2 dm 3/s.m2

De maximale doorlatendheid van de "schil" van de woning is, als geen gebruik wordt

gemaakt van ventilatievoorzieningen, ca. 48 dm 3/s bij 1 Pascal (= Pa = 2 NIm)

drukverschil. Deze ventilatievolumestroom is al voldoende voor een hele woning. Di t kan

6-1



worden afgeleid ui t de eis dat de luchtlekkage van de woning bij 10 Pa drukverschil maxim

aal 200 dm 3 /s mag zijn (verg. 1):

qC

l1P

q C l1pn

ventilatie- of infiltratievolumestroom

doorlatendheidscoëfficiënt

drukverschil tussen binnen en buiten

n turbulentiecoëfficiënt: 0,5 = turbulent, 1 = laminair;

voor naden en kieren wordt n = 0,625 aangehouden (lit. 8)

(1)

Als tevens wordt voldaan aan de NEN 2687 (lit. 10) dan is de maximum doorlatendheid

bij 1 Pa van een woning met een inhoud to t 250 m3 24 dfl'il Is (klasse 1) of 12 dm Is

(klasse 2). Het is mogelijk om deze luchtdichtheid bij traditioneel gebouwde

eengezinswoningen te bereiken (lit. 8), als gebruik wordt gemaakt van de richtlijnen ui t de

SBR 200 (lit. 13).

2.2 ENERGIEGEBRUIK

Woningen en kantoren moeten ook voldoen aan de energieprestatienorm, zodat het totale

transmissie- en ventilatiewarmteverlies wordt beperkt .

2 .3 EISEN VENTILATIEVOORZIENINGEN

Vindt de toevoer van verse lucht op natuurlijke wijze plaats dan moet aan het volgende

worden voldaan:

1. de doorlatendheid in dm3/s van een ventilatievoorziening bij 1 Pa drukverschil is

in principe maatgevend

2. kleine kierstanden moeten mogelijk zijn: 2 standen bij 25 % van de

doorlaatcapaciteit

3. de luchttoevoer en -afvoer moeten aparte voorzieningen zijn

4. de luchttoevoer moet zich minimaal op 1,8 m. boven de vloer bevinden, tenzij

volgens een meetprocedure genoemd in de NEN 1087, kan worden aangetoond

dat bij plaatsing op een lagere plek geen tocht ontstaat .

3 WELKE WERKWIJZE MOET WORDEN GEVOLGD BIJ HET

MAKEN VAN EEN KEUZE VOOR HET VENTILATIESYSTEEM?

Bij architecten vormt het architectonische beeld van de gevel meestal het vertrekpunt van

waaruit zij tot de keuze van een ventilatievoorziening komen. Daarbij zijn zij grotendeels

afhankelijk van de produkten die op de markt worden aangeboden. Van deze produkten zijn

de gewenste prestaties deels bekend, waarbij de verantwoordelijkheid voor de technische

kwaliteit van de voorziening bij de fabrikant ligt (produktaansprakelijkheid). Deze produkten

zijn voornamelijk ontwikkeld om boven het glas in een raamkozijn te worden geplaatst,

hoewel de toenemende omvang van de voorzieningen en eisen t.a.v. het comfort een

plaatsing elders meer voor de hand liggend maken (§ 5 en § 6). Ventilatievoorzieningen

zouden daarom veel vaker moeten worden ontworpen in relatie to t een bepaalde bouwkun

dige context, zowel wat het exterieur en als het interieur betreft . De functie van een

6-2



gebouw is bovendien medebepalend (§ 4) .

Om een verantwoorde keuze te kunnen maken moet ook eerst bekend zijn of het produkt

een gunstig comfort oplevert. Comfort omvat hier thermisch comfort, luchtkwaliteit en

akoestisch comfort (§ 3). Beheersing van het energiegebruik in relatie tot de luchtkwaliteit

is een andere belangrijke factor (§ 7).

3.1 ANALYSE FYSISCHE RANDVOORWAARDEN VERBLIJFSRUIMTEN EN

LUCHTSTROMINGEN

Informatie of er al dan niet tocht kan ontstaan is meestal niet beschikbaar. Dit hangt

bijvoorbeeld ook af van de plaats waar de ventilatievoorziening wordt toegepast. Uitgaande

van een aantal basisprincipes is hier toch iets over te zeggen. Om een gunstig thermisch

comfort te kunnen bereiken is een gedetailleerde fysische analyse van luchtstromingen in

ruimten nodig. Vooraf kan door metingen en simulaties een beeld van deze stromingen

worden verkregen .

3.2 HOEVEELHEDEN VERSE LUCHT

Om in een verblijfsruimte een goede luchtkwaliteit te bereiken is het nodig voldoende verse

lucht toe te voeren. Wat "voldoende" is wordt o.a. bepaald door:

- het aantal aanwezige personen

- de vervuil ing door uitwaseming van bouwen inrichtingsmaterialen

- de wijze van toevoeren afvoer van lucht.

De eisen uit het Bouwbesluit zijn minimum eisen. Bij een vloeroppervlak van 10m 2 perpersoon maken deze eisen 9 dm 3/s (woning) tot 12 dm 3/s (kantoor) verse luchttoevoer per

persoon nodig. Om een gunstige luchtkwaliteit te bereiken moet evenwel meestal minstens

10 -20 dm 3/s per persoon worden toegevoerd, omdat naast mensen vooral bouwen

inrichtingsmaterialen potentiële vervuilers zijn (lit . 5). Bij nieuwe en gerenoveerde

gebouwen vormen vluchtige organische stoffen een belangrijke bron van vervuiling. Een

te hoge vochtigheid kan tot ongewenste schimmelconcentraties leiden. In beide gevallen

zal meer ventilatie het probleem verminderen . Voor een kamer waarin 2 personen werken

is daarom ca. 20 to t 40 dm 3/s verse lucht nodig. Voor een gemiddelde woning (4

personen) is een ventilatievolumestroom van 40 dm 3/s voldoende. Voor woonkamers leidt

de eis van het Bouwbesluit al gauw tot de keus voor een ventilatievoorziening met een

capaciteit van 20 dm 3/s bij 1 Pa .

3 .3 THERMISCH COMFORT

Het toevoeren van 20 dm 3/s of meer verse lucht kan tot tochtklachten leiden, zodat bij de

keuze van een dergelijke ventilatievoorziening een analyse van het thermisch comfort nodig

is. Op basis van metingen bij de TU-Delft kan gebruik worden gemaakt van een aantal

vuistregels, maar per produkt of project kan ook aanvullend onderzoek worden gedaan.

MetingenEen goede mogelijkheid om het thermisch comfort (lit. 6) en de luchtkwaliteit (lit. 4) te

beoordelen is het registreren van het aantal met het binnenklimaat ontevreden personen:

Predicted Percentage Dissatisfied (PPD-waarde) . De meest gebruikelijke methode is het

doen van metingen naar het thermisch comfort en de luchtkwaliteit en het vaststellen van

de bijbehorende PPD-waarde. Dit gebeurt vaak in combinatie met het inventariseren van

6-3



de waardering van het binnen klimaat door de werkelijke gebruiker.

Om te kunnen vaststellen of het thermisch comfort gunstig is kan worden gemeten op 1,1

m boven de vloer, dit is de nekhoogte van een zittend persoon . Op deze plaats zijn mensen

het meest gevoelig voor tocht. Tocht kan diverse oorzaken hebben en wordt hier

gedefinieerd als een onaangename luchtbeweging op hoofdhoogte. Met rook kunnen de

luchtstromingen eerst in beeld worden gebracht om een indruk te krijgen hoe de lucht naar

binnenkomt. De zone dichtbij de gevel is het meest kritisch, zodat metingen op 1 m

afstand vanaf de gevel, onder en naast een ventilatievoorziening, meestal al voldoende

inzicht geven in de kwaliteit van het thermisch comfort. Om di t te beoordelen kan gebruik

worden gemaakt van de formule van Fanger (lit. 6, verg. 2 en 3):

PPD (34 - Ti) (U - 0,05)°·62 (3,14 + 0,37U . I) (2 )

Ti gemiddelde binnenluchttemperatuur °C

U gemiddelde luchtsnelheid mis

I turbulentie-intensiteit %

Waarbij O.!1 x 100 % % (3)

U

aU standaardafwijking van de gemiddelde luchtsnelheid mis

Ti, U, en I worden gemeten op 1,1 m boven de vloer. Als de luchtsnelheid U lager of gelijk

is dan 0,05 mis is het thermisch comfort optimaal. De theoretische PPD-waarde is dan 0

%. In de praktijk is de PPD-waarde evenwel nooit lager dan 5 % omdat er altijd mensen

zijn die extra gevoelig zijn voor bepaalde aspekten van het binnenklimaat . Om deze

metingen te kunnen doen zijn een data-acquisitiesysteem en instrumenten met een

bepaalde gevoeligheid nodig. Een grote gevoeligheid is vooral gewenst bij het meten van

de afwijkingen van de gemiddelde luchtsnelheid t.b.v. het vaststellen van de turbulentie

intensiteit . Luchtsnelheidsveranderingen in een tijdsbestek kleiner dan ca. 0,1 seconde

dienen daarbij te worden geregistreerd. Deze zijn voor een belangrijk deel verantwoordelijk

voor het "tocht'-gevoel. De meetinstrumenten moeten eveneens voldoen aan de NEN-ISO7726 (lit. 12).

Volgens de methode van Fanger zijn in een klimaatkamer op Civiele Techniek diverse

vormen van ventilatievoorzieningen gemeten (lit. 3) .

Vuistregels

Daarbij is gebleken is dat bij toegevoerde koude buitenlucht (0 °C) boven de 20 dm 3/s de

volgende randvoorwaarden nbdig zijn om tocht tegen te gaan en een gewenste PPD-

waarde onder de 20 % te bereiken:

- de luchttoevoer moet zich direct onder het plafond bevinden

- de instroomopening mag niet hoger dan 20 mm zijnde luchtafvoer moet zich ook onder het plafond bevinden

6-4



Wordt de opening groter dan 20 mm dan kan bij de zijwand van de kamer een ongunstig

comfort ontstaan omdat het deel van de luchtstraal dat naar onderen valt en uitwaaiert,

door het coanda-effect naar de zijwand afbuigt. Bij een lage plaats van de afvoer is zelfs

al bij minder dan 10 m 3/s tocht mogelijk (lit . 7). Om di t te voorkomen moet:

- de instroomsnelheid meer dan 2 mis zijnde toevoer zich in de omgeving van het plafond bevinden en gericht zijn op het

plafond.

3.4 FYSISCH GERELATEERDE EIGENSCHAPPEN KUNNEN WORDEN BENUT

OM MET NATUURLIJKE LUCHTTOEVOER VIA DE GEVEL EEN GUNSTIG

COMFORT TE BEREIKEN

Dit zijn o.a.: turbulentie, coanda-effect, vorm en plaatsing van de toevoer en afvoer,

isolatie glas, temperatuur, lucht kwaliteit en geluidwerendheid.

3.4.1 Turbulentie bij de toevoer, induct ie en temperatuurgradiënt

Turbulentie

Turbulentie ontstaat bij een plotselinge verwijding van een doorstroomopening, zoals bij:

- een kleine hoogte of diameter van de toevoer; di t vergroot ook de instroomsnelheid

- door een geperforeerd rooster voor de toevoer; in de perforaties wordt de diameter van

de luchtstroom eveneens verkleind en de snelheid vergroot

- door snelheidsverschillen in de luchtstraal (fig. 2)

Bij voldoende turbulentie wordt een ventilatievolumestroom van 20 dm 3 /s koude

buitenlucht snel - binnen 1 m vanaf de instroomopening - gemengd met warme

binnenlucht, tot het niveau van de kamertemperatuur wordt bereikt. Hiervoor is een hoge

instroomsnelheid van ca. 2.4 mis nodig, waarvoor minimaal 3,7 Pa drukverschil over de

gevel vereist is (verg. 4). Ook kan een geperforeerd rooster voor de luchttoevoerope-ning

worden aangebracht .

FYSISCIIE I'IU:\CII'I ':S

Figuur 1

vlociend vcrnauwcndc huis

coanda effekt

6-5

inductie en turhulentie



Inductie

De snelle menging van koude en warme lucht ontstaat ook door inductie (meevoeren) van

omringende warme lucht door de luchtstraal. Dit effect wordt belangrijk bij grotere

drukverschillen over de gevel dan 1 Pa. Bij 1 Pa drukverschil is de instroomsnelheid

maximaal ca. 1,25 mIs (verg. 3). Hierbij is het inducerend effect nog klein.

Dit is ook een reden om lucht bij voorkeur hoog toe te voeren. De instromende lucht heeft

dan een langer traject om te mengen met de aanwezige lucht.

Verticale temperatuurgradiënt

De temperatuur in de zone vlak onder het plafond is 2 à 3 °c hoger dan de gemiddelde

temperatuur van de ruimte. Hierdoor krijgt koude ingeblazen lucht eerder een hogere

temperatuur.

3.4.2 Coanda-effect

Een luchtstraal in de omgeving van een vlak buigt naar dat vlak toe, behoudt beter zijnenergie en kan daardoor dieper de ruimte instromen dan een vrije luchtstraal. Zeker 1.4

maal verder. Voorkomen kan worden dat de luchtstraal te veel naar onderen afbuigt door:

- een positie van de toevoeropening vlakbij het plafond, zodat het coanda-effect

wordt benut

- een beperkte hoogte van de instroomopening

- een hoge plaats van de afvoer

Door gebruik te maken van het coanda-effect kan een grote hoeveelheid koude lucht,

bijvoorbeeld 40 dm 3/s of meer, in een kamer worden toegevoerd zonder dat er ongunstige

PPD-waarden voor het thermisch comfort ontstaan :

- Bij toevoeropeningen tot 20 mm hoog blijft de PPD- waarde onder de 20 %.

- Bij toevoeropeningen tot 10 mm hoog is de PPD-waarde maximaal 13 %.

Deze waarde wordt ook bereikt bij een sleuf van 15 mm voorzien van een geperforeerd

rooster.

De sleuf kan zich zowel direkt onder als op 100 mm afstand van het plafond bevinden .

Lengte luchtstraal (worp), luchtsnelheid en drukverschil- Een instroomsnelheid van meer dan 1,5 mis is nodig om ervoor te zorgen dat

de luchtstraal meer dan 1 m diep langs het plafond de ruimte instroomt.

- Het is al mogelijk om bij een klein drukverschil van 3 Pa een instroom

luchtsnelheid boven de 2 mis op te wekken als de vrije doorgang van de

ventilatievoorziening van breed naar smal verloopt: het principe van de vloeiend

vernauwende buis (lit. 10).

- Bij een vloeiend vernauwende vrije doorgang met een uitstroomhoogte van 20

mm zal bij een drukverschil van ca. 3 Pa de luchtstraal meer dan 2 m diep langs

het plafond de ruimte instromen.

- Als er zich een radiator (70°C) onder de ventilatieopening bevindt kan al bij

minder dan 2 Pa drukverschil een worp van 2 m. worden bereikt.

- De ervaren luchtkwaliteit wordt gunstig beïnvloed als verse lucht boven hoofd

hoogte wordt toegevoerd.

Richting inblaasopeningDoor de luchtstraal op het plafond te richten zal bij een toenemende

ventilatievolumestroom de luchtstraal langs het plafond stromen ook al wordt lucht lager

6-6



toegevoerd, bijv. op 0,2 of 0,3 m onder het plafond.

Ook naar onderen gerichte luchttoevoer is bruikbaar mits de volumestroom wordt beperkt

tot max. 10- 20 dm 3 /s. In dat geval wordt gebruik gemaakt van het coanda-effect langs

het gevelvlak.

3.4.3 Vloeiend vernauwende vorm van de buis

Om een hoge instroomsnelheid bij een klein drukverschil over de gevel te bereiken zijn bij

de TU-Delft ventilatievoorzieningen ontwikkeld, waarbij de vrije doorgang van breed naar

smal verloopt. Toevoegingen als vlakke regenwerende schoepen of gaas met een groot

oppervlak t.O.V. de kleinste maat van de vrije doorgang van de ventilatievoorziening hebben

nauwelijks of geen invloed op de doorlatendheid daarvan.

De luchtsnelheid die door vloeiende vernauwingen wordt opgewekt voldoet bij benadering ·

aan de vergelijking:

U

f1p

p

U

instroomsnelheid

drukverschil over de gevel

volumieke massa buitenlucht

mis

Pa

kg /m 3 (lucht 0 oe

(4 )

Er zijn drie verschillende trechtervormen gemaakt (fig. 2) met een rechte (1), een geknikte

(2) en een gebolde (3) onderzijde (klep). Als de hoogte van de uitstroomopening 20 mm

is, heeft de vorm van de trechter weinig of geen invloed op de doorlatendheid. De

doorlatendheid wordt vooral beïnvloed bij uitstroomopeningen van 5 of 10 mm (tabel 1) .

De vorm van de trechter bepaalt ook het profiel van de luchtstraal. Bij de rechte en gebolde

klep is het uitstroomprofiel vrijwel vlak en bij de geknikte klep bol. Bij de geknikte klep

wordt de meeste turbulentie opgewekt in de luchtstraal omdat hierin de grootste

snelheidsverschillen optreden. De geknikte klep levert daarom het gunstigste thermisch

comfort op met PPD-waarden onder de 10 %, zelfs bij een instroomhoogte van 20 mmo

Een voorwaarde daarbij is dat het plafond bij de instroomopening niet helemaal vlak is

(ruwheid enkele mm), zodat direkt zo veel mogelijk turbulentie wordt opgewekt.

Figuur 2

eigenschappen ventilatievoorzieningen

- doorlatendheid- instroomprofiel

I. 2. 3.

6-7



Tabel 1 Ventilatievolumestromen bij 1 Pa drukverschil door de 3 onderzochte

prototypen ventilatievoorzieningen van 1 m. lang met trechtervormige

opening (incl. lucht via kieren klep)

1. rechte klep 2. geknikte klep 3. gebolde klep

hoogte opening dm3/s dm 3/s dm 3/s% minder dan rechte klep % minder dan rechte klep

5 mm 7.26 3.92 85 6.51 12

10 mm 11.89 9 .39 26 10.67 11

Ook sleufvormige vrije doorgangen van ca . 20 mm breed met afgeronde toevoeren

afvoeropening ondervinden relatief weinig weerstand. Bij een haakse hoek is een vloeiende

ronding gunstig.

Figuur 3

\ "- plafond

) -7

r = l ~ plafond

gevel

hoogte doorlaat min . 20 mm

3.4.4 Isolatie glas

Behalve de ventilatievoorziening kan ook een koudevalstroming langs het glas een ongun

stig effect op het comfort hebben. Het deel van de luchtstraal vanuit de

ventilatievoorziening dat naar beneden afbuigt kan daarbij de koudevalstroming versterken .

Een goede isolatie van het glas is daarom nodig, zoals bijv. het geval is bij het LE -glas . Bij

dit dubbel glas wordt de warmteweerstand van de luchtspouw verhoogd omdat een

opgedampte zilvercoating op het glas het warmteverlies door straling reduceert .

3.4.5 Hoge temperatuur

Door de betere warmte-isolatie van gebouwen wordt de warmte langer vastgehouden,

waardoor in de zomer zonder goede zonwering en zonder extra ventilatie te hoge

temperaturen ontstaan. Naast extra aandacht voor de kwaliteit van de zonwering is een

vorm van permanente spuiventilatie gunstig om de temperatuurpieken in de zomer tebeperken. Vooral ventilatie in de nacht is effectief, mits de koelte in voldoende mate kan

worden opgenomen door de materialen van een gebouw. Bij kantoren is in de nacht geluid

van buiten geen probleem en ook de luchtkwaliteit is dan meestal beter . Een koeling van

20 - 30 W/m 2 is mogelijk .

6-8



Figuur 4

winterpermanente ve ntilatie > 1.80 m

zomer

clwarsventilatie

3.4 .6 Luchtkwaliteit

Plaats afvoer

- Een afvoer boven de werkplek, bijvoorbeeld op 2 m vanaf de gevel, heeft als voordeel

dat de vervuilende stoffen van de mens direct worden afgevoerd. Er wordt op deze manier

effectiever met de hoeveelheid verse lucht omgesprongen. Een automatische regeling van

de volumestroom is dan wenselijk . Veel meer dan 20 dm 3/s lucht toevoeren heeft in di t

geval nauwelijks zin omdat de lucht dan direct doorstroomt naar de afvoer.

- Ook een lage afvoer in de wand tegenover de gevel is gunstig voor een effectieve afvoer

van vervuilde lucht, als in een brede strook van 1 m breed boven de werkplek lucht wordt

toegevoerd . In dit geval mag zeker niet meer dan 20 dm 3 /s lucht worden toegevoerd om

tocht te voorkomen, zodat ook hier een zelfregeling van de volumestroom is vereist .- Een hoge afvoer heeft het voordeel dat het in principe voor he t comfort niet uitmaakt

hoeveel lucht wordt toegevoerd, als de lucht maar bij het plafond wordt ingeblazen. De

capaciteit van de verwarming is maatgevend voor de hoeveelheid lucht die kan worden

toegevoerd .

3.4 .7 Geluidwering

De aerodynamische principes van de vloeiend vernauwende buis, waarmee een goede

doorlatendheid en een hoge lichtsnelheid kan worden bereikt, lijken in eerste instantie

haaks te staan op een goede geluidwering . Toch zijn er ook positieve kanten, bovendienkan de geluidwering van deze vorm als volgt worden verbeterd :

- De werkelijke opening kan relatief klein blijven, terwijl er toch een zeer gunstige doorla

tendheid is: de kwaliteit van de geluidwering IR q.a.v -waarde) wordt zowel door de

geluidwering als de luchtdoorlatendheid bepaald.

6-9



- De begrenzende vlakken van de vrije doorgang kunnen worden voorzien van geluiddem

pend materiaal als polyether of glaswol. waarbij de doorlatendheid nauwelijks of niet

wordt beïnvloed.

- De vrije doorgang kan aan de buitenzijde worden afgeschermd. Als dit op voldoende

afstand van de doorgang gebeurd. bijvoorbeeld op 100 mm heeft dit geen nadelige invloed

op de doorlatendheid .

- De vrije doorgang kan worden gekoppeld aan een bouwkundig kanaal van 100 mm breed;

hiermee kunnen ook lage tonen worden gedempt.

Figuur 5

I350mm

hoogte suskast bepaald

door vereiste geluidwering,

kanaalbreedte 100 mm

oppervlakte toevoer A bij

een hoogte van de

inblaasopening B van

20mm :

5 x de oppervlakte van de

inblaasopening

4 VENTILATIESYSTEEM OP GEBOUWNIVEAU

Hoe een ventilatiesysteem moet worden ontworpen hangt van van de functie en leeftijd

van een gebouwen de wijze van compartimentering .

4 .1 FUNCTIES GEBOUW

De functie van een gebouw is grotendeels bepalend voor de hoeveelheid lucht die bij koud

enwarm

weermoet

worden toegevoerd. Hoe dieper de ruimten en hoe meer mensen daaraanwezig zijn. hoe meer lucht via de gevel moet worden toegevoerd. Minimaal zijn de

volgende hoeveelheden verse lucht nodig.

6-10



Tabel 2 Ventilatiehoeveelheden, funkties en diepte verblijfsruimten

woningen kantoren leslokalen

per m2 verblijfsruimte 0,9 - 2 1,2 - 4 ca. 4 dm 3/s

5 m2

per m' gevel 4,5 - 10 6 - 20 20 dm3

/s10m 2 per m' gevel 9 - 20 12 - 40 40 dm 3/s

Bij 1 Pa drukverschil kan maximaal ca. 20 dm 3/s per m' gevel lucht tochtvrij worden

toegevoerd, bij een hoogte van de instroomopening van 20 mmo Bij 3 Pa is di t 40 dm 3/s.

Voor heel diepe verblijfsruimten is natuurlijke luchttoevoer via de gevel daarom minder ge

schikt .

4.2 OUDE OF NIEUWE GEBOUWEN

Bij de meeste oudere gebouwen vindt de ventilatie voornamelijk plaats via kieren door de

gevel, de vloer en het dak. Als kierdichtheid volgens bijv . de NEN 2687 niet mogelijk is

leidt het gebruik van ventilatievoorzieningen ertoe dat bij grotere drukverschillen over de

gevel dan 1 Pa al gauw te veel wordt geventileerd. Bij de keuze van een

ventilatievoorziening mag ervan worden uitgegaan dat deze meestal op kierstand staan of

gesloten zullen zijn .

4.3 DOORSTROOMVARIANTEN EN COMPARTIMENTEN

Natuurlijke luchtstromingenDoor lucht via de gevel toe- en via verticale kanalen af te voeren wordt gebruik gemaakt

van natuurlijke eigenschappen van luchtstromingen , zodat een minimaal gebruik van

mechanische hulpmiddelen voldoende is .

Als de omvang van toevoeren afvoeropeningen goed op elkaar zijn afgestemd zijn bij lage

en beschutte gebouwen voor een gebouwcompartiment afwijkingen van de gemiddelde

hoeveelheid gewenste ventilatie klein. Slechts zo'n 10 % (lit. 3, 14) . Zelfregeling heeft

vooral zin bij hoge en onbeschutte gebouwen en onvoorspelbaar gebruikersgedrag.

Horizontale en verticale verbindingen

Als er tussen de ene verdieping en de andere een open verbinding is via een trappenhuis

of een vide, zal lucht van de lager gelegen verdieping op de hoger gelegen etage naarbuiten kunnen stromen . Op natuurlijke wijze geventileerde verdiepingen moeten daarom

in verticale zin niet met elkaar in open verbinding staan .

Kamers en rijen van kamers

Hoe meer kamers er zijn, hoe groter de kans dat een gebruiker de ventilatieopening in de

gevel te groot maakt. Als geen zelfregelende ventilatievoorzieningen worden toegepast is

het beperken van de gang engte aan te bevelen, zodat er relatief kleine compartimenten

ontstaan .

Deuren open of dicht; meer glas in binnenwanden?

In principe hoeft het voor het comfort niet nadelig te zijn wanneer de deuren worden opengezet, op voorwaarde dat de ventilatieopeningen in de gevel elders maar klein blijven en

het compartiment niet te groot is. Als er een hoog geplaatste afvoer in de directe omgeving

is, zal de meeste lucht aan de bovenzijde van de deur wegstromen en geen tocht veroor

zaken. Voor 100 % comfortbeheersing moeten deuren gesloten blijven. Dit kan een

6-11



aanleiding zijn om bij kantoren de wanden naar de gang vooral transparant te maken, zodat

in dat geval geen gevoel van opgeslotenheid gaat ontstaan. Dit is medebepalend voor de

plaats van kasten .

Doorstroomopeningen in de binnenwanden

Om lucht die via de gevel wordt toegevoerd af te voeren moeten er doorstroomopeningen

in de binnenwanden worden gemaakt. Deze kunnen een aanzienlijke weerstand hebben,zeker als ook nog geluiddempende eigenschappen nodig zijn. De eisen zoals geformuleerd

voor de vorm van ventilatievoorzieningen in de gevel moeten ook op deze openingen van

toepassing worden verklaard. Rechtstreeks afvoeren van de lucht vanuit een kamer door

middel van een kanaal heeft de voorkeur.

Kasten bij binnenwanden belemmeren vaak de doorstroming van lucht zodat bij de plaats

van doorvoer- of afvoeropeningen daar rekening mee moet worden gehouden.

5 ANALYSE INVLOED PLAATS TOEVOER EN AFVOER

5.1 BOVEN HET GLAS

Wie een catalogus van een willekeurige roosterfabrikant openslaat zal zien dat verreweg

de meeste ventilatievoorzieningen in de gevel zijn gefabriceerd om boven het glas te

worden geplaatst.

Voordelen:

- eenvoudige wijze van aanbrengen

Nadelen:

- om esthetische redenen kan de ventilatievoorziening slechts zeer beperkt van omvang

zijn. Aangezien di t vanwege diverse faktoren (§ 5.2) meestal niet mogelijk is, is integratie

van de ventilatievoorziening in het kozijn de beste oplossing .

- omdat de toevoer niet altijd in de omgeving van het plafond is, bestaat er ook meer kans

op tocht, zodat een nauwkeurige regeling van de ventilatievolumestroom tot ca. 10 - 20

dm 3/s nodig is. De richting van de luchtstroom en de inducerende eigenschappen moeten

zo op elkaar zijn afgestemd dat binnen ca. 1 m vanaf de gevel geen tocht kan ontstaan

(fig. 8).

5.2 BOVEN HET KOZIJN

De grootte van ventilatievoorzieningen voor luchttoevoer bij koud weer neemt toe i.v.m.:

- de noodzaak gaas of een rooster toe te passen

- toepassing van geluiddempende materialen en een afscherming aan de buitenzijde

- zelfregeling

- de wens om bij een klein drukverschil een versnelling van de luchtstroom mogelijk te

maken, waardoor omringende lucht beter wordt geïnduceerd

- het maken van een variabele doorlaat om in de zomer te kunnen koelen met buitenlucht

Door de toegenomen dikte van de isolatie is er ook meer ruimte in de gevel beschikbaar.

Toepassing boven het kozijn of integratie in het kozijn is daarom een logische ontwikkeling

(lit. 1).

6-12



6 ARCHITECTONISCHE RANDVOORWAARDEN

Om integratie van ventilatievoorzieningen optimaal te maken moet rekening worden

gehouden met het materiaal van de gevel, de locatie al dan niet bij het glas, de constructie

en met esthetische eisen. Niet alleen is integratie met het exterieur maar ook met het

interieur noodzakelijk. Hierbij gelden de volgende condities:

6.1 EXTERIEUR

6.1.1 Bouwkundige varianten gevels

Zwaar of licht

Gebouwen met zware materialen in de gevel hebben over het algemeen een breder

gevelpakket. Het maken van een goede geluid wering is dan eenvoudiger. .

Bij lichtgewicht gevels komt het steeds vaker voor dat een spouwconstructie wordt

toegepast . Via deze spouwconstructies kan lucht worden toegevoerd, op voorwaarde dat

de lucht in de zomer niet te veel wordt opgewarmd.

Ook moet worden voorkomen dat de lucht te vochtig wordt, zoals bij een baksteen buiten

spouwblad nogal eens het geval is.

Raam

Het ontkoppelen van ventilatievoorzieningen en het glas kan aanleiding zijn tot een andere

gevelarchitectuur waarbij bepaalde zones in de gevel uitsluitend voor ventilatie bestemd

zijn.

Soort constructie: aanpassing ventilatievoorziening aan constructie of andersom?

Randbalken in de gevel hoeven geen bezwaar te zijn om lucht hoog toe te voeren. Lucht

kan erdoor of eromheen worden geleid. Dit laatste gaat meestal wel ten koste van de

inducerende mogelijkheden (meer luchtweerstand) maar maakt een zeer goede

geluid wering mogelijk.

Bij nieuwbouw kan van te voren al een sleuf in een gevelrandbalk worden opgenomen om

buitenlucht te kunnen toe- of afvoeren .

6.1.2 Architectonische integratie in de gevel

Zichtbaar of onzichtbaar

Ventilatievoorzieningen kunnen worden geaccentueerd of visueel worden weggewerkt. Bij

de ontwikkeling van het architectonische beeld van de gevel moet hiermee vanaf het begin

rekening mee worden gehouden.

Zichtbaar zijn speelt een rol zowel aan de buiten- als aan de binnenkant van de gevel.

Regenwering en winddemping

Als een ventilatievoorziening wordt weggewerkt achter een gevelelement is di t zowel

gunstig om inregenen tegen te gaan als voor het dempen van windvlagen. Als aparte

regenwering achterwege wordt gelaten kan bovendien met een relatief eenvoudige

ventilatievoorziening worden volstaan .

6-13



Figuur 6

6-14

afscher-

ming

100mm

( x

ventilatievoorziening

boven kozijn

,

!

ventilatievoorzieningachter afscherming

150mm

)

vlakke

schoepen

tot ca. 600

ventilatievoorziening in opening

in gevelelement

ventilatievoorzieningachter geperforeerd

gevelelement



Combinaties met zonwering

De meest gunstige plaats voor de buitenzonwering is vaak dezelfde plaats waar bij

voorkeur ventilatievoorzieningen moeten worden aangebracht. Zonwering kan op enige

afstand voor de gevel worden gemonteerd, zodat di t geen probleem hoeft te zijn. Warme

lucht achter de zonwering zal toegevoerde lucht voorverwarmen, wat in het stookseizoen

voordelig is .

Serre en klimaatgevel

Als buitenlucht via een serre of via een klimaatgevel wordt toegevoerd kan nuttig gebruik

worden gemaakt van zonnewarmte en van transmissiewarmte.

6.2 INTERIEUR

Gordijn

Een gordijn kan in gesloten toestand de naar binnenkomende lucht blokkeren. Voor het

gordijn moet van te voren een plaats voor worden gereserveerd. Aangezien veel bewoners

een voorkeur hebben voor gordijnen van plafond tot vloer is een oplossing waarbij lucht

boven het gordijn wordt toegevoerd voor de hand liggend .

Radiator

Door de komst van zeer goed isolerende glassoorten hoeft de radiator niet altijd onder het

raam en onder de ventilatievoorziening te worden geplaatst. Een voorwaarde daarbij is dat

de ventilatievoorziening geen tocht veroorzaakt. De lengte van de luchtstraal langs het

plafond (worp) wordt wel kleiner als er geen radiator onder de ventilatievoorziening

aanwezig is .

Vloerverwarming

Als vloerverwarming wordt toegepast kan bij natuurlijke luchttoevoer via de gevel ook

eerder tocht ontstaan. De convectiestromen van de vloerverwarming doen de luchtstroom

enigszins naar onder afbuigen terwijl een radiator onder de ventilatieopening de

luchtstroom juist meer naar boven drukt. Ook hier moeten tochtvr ije ventilatievoorzieningen

worden gebruikt.

Figuur 7

Convectiepatroon bij radiator-

verwarming.

Hoge toevoer van koude luchtvia de gevel en hoge afvoer.

De toegevoerde luchtstroom trekt

zich samen bij het plafond en

komt dieper de ruimte in .

Convectiepatroon bij vloer-

verwarming.

Hoge toevoer van koude luchtvia de gevel en hoge afvoer.

De toegevoerde luchtstroom

wordt naar onderen afgebogen.

6-15



Integratie met gebalanceerde ventilatie

Als er een gebalanceerd mechanisch ventilatiesysteem met warmteterugwinning wordt

toegepast heeft dit het nadeel dat lange toevoeren afvoerleidingen nodig zijn . Hiermee

wordt wel bereikt dat in alle verblijfsruimten verse lucht wordt toegevoerd, zoals het

Bouwbesluit vereist. Ook moet gezorgd worden voor een goede doorstroming van de

vertrekken. Door alleen vanuit het midden van de woning verse lucht toe te voeren kan di t

systeem sterk worden vereenvoudigd. Om dan toch een optimale doorstroming van deruimte en een goede luchtkwaliteit te bereiken heeft aanvullende natuurlijke ventilatie via

de gevel voordelen. De luchtweerstand van het kanalen-systeem kan hierdoor laag blijven.

De kosten van investering, onderhoud en ventilatorenergie voor het gebalanceerde

mechanische ventilatiesysteem behoeven dan niet hoog te zijn.

7 PRODUKTEISEN EN ONTWIKKELINGEN

De eisen die aan produkten worden gesteld spitsen zich in dit artikel toe op de punten

energiegebruik en luchtkwaliteit.

7.1 ENERGIEGEBRUIK

Teneinde het energiegebruik te beperken is een zelfregelend systeem voor de ventilatie

volumestroom gewenst. Hierbij zijn er diverse mogelijkheden:

Mechanisch

Een klep in de vrije doorgang kan zich automatisch meer sluiten bij toenemende winddruk.

Dit systeem moet bij voorkeur de inducerende eigenschappen van de ventilatievoorzieningniet verstoren en moet bij een kleine winddruk op de gevel van 2 - 5 Pa al in werking

treden om effectief te zijn. De op winddruk geregelde klep is in feite ook de sensor . Voor

een nauwkeurige regeling is een "drukkamer" nodig, zoals in het TNO-rooster (B. KnolI, fig .

8). De kosten voor deze vorm van zelfregeling zijn relatief laag: ca. 1,5 x de prijs van een

niet-zelfregelend rooster.

Sensorisch aangevuld met een motor

Hiermee kan de omvang van de ventilatievoorziening worden beperkt. Ook is een zeer

gevoelige regeling mogelijk. Volumestroomsensoren kunnen drukmeters zijn, zoals in de

volumeregelaars van airconditioning, of luchtsnelheidsmeters . Met behulp van een

ingebouwde microprocessor kunnen diverse regelstrategiën worden gevolgd . De kosten zijnnog relatief hoog, ca. 4 x de prijs van een niet-zelfregelend rooster.

Regeling bij de gevel en/of bij de afvoer

Een regeling van de toevoer zal pas optimaal functioneren als ook via de afvoer de gewens

te constante hoeveelheid lucht wordt afgevoerd . Dit is in kanalen goed mogelijk d .m.v. de

regeling van een bepaalde ventilatorsnelheid of door middel van kleppen. Een automatische

afvoerregeling is één van de meest effectieve mogelijkheden om bij natuurlijke luchttoevoer

via de gevel energie te besparen. Omdat in de zomer veel meer ventilatie nodig is dan in

de winter is een aparte zomer- en winterstand aan te bevelen .

7.2 LUCHTKWALITEIT

Belangrijke indicatoren en faktoren voor de luchtwaliteit zijn: Relatieve vochtigheid,

kooldioxide (C0 2 ) , koolmonoxide (CO) en vluchtige organische stoffen (VOC's) (lit. 2) .

6-16



Deze elementen kunnen worden gemeten met behulp van een luchtkwaliteitssensor.

Tevens is de plaatsing en vorm van de ventilatievoorziening van belang i.v.m . de worp.

Luchtkwaliteitssensor

De toe te voeren hoeveelheid lucht zou in relatie moeten staan met de aanwezige

luchtkwaliteit in een verblijfsruimte. Er is behoefte aan eenvoudige sensoren die de PPDwaarde voor de luchtkwaliteit kunnen registreren, waarbij vooral het adequaat registreren

van vluchtige organische stoffen (VOe's) van belang is. Op di t moment zijn hiervoor al

sensoren van op de markt (lit . 2).

Vochtsensor

Vooral bij woningen is het beperkt houden van de relatieve vochtigheid, bij voorkeur tot

waarden van rond de 50 %, wenselijk om de ontwikkeling van schimmels en allergenen

van de huisstofmijt tegen te gaan . Ook is het ventilatie-energieverlies van vochtige

woningen veel hoger dan van droge woningen . Door de dalende gemiddelde

woningbezetting en bijv. door de komst van wasdrogers die het vocht direct naar buiten

afvoeren, daalt de gemiddelde vochtproduktie per huishouden de laatste jaren (Iit . 14). Deluchtkwaliteit in zijn algemeenheid wordt daarom de voornaamste indicator voor de

ventilatievolumestroom. Vochtsensoren zijn normaliter al geïntegreerd in luchtkwaliteits

sensoren.

Worp

Om een maximale versheid van de lucht te bereiken is een toevoer boven hoofdhoogte

wenselijk. Enige luchtbeweging op hoofdhoogte versterkt bovendien het gevoel van

"versheid" van de lucht . Deze vorm van ventilatie is alleen mogelijk bij zeer kierdichte

bouw . Ook zijn relatief korte ventilatievoorzieningen van ca. 0,5 m breed wenselijk om te

voorkomen dat te veel lucht wordt toegevoerd bij 3 - 5 Pa drukverschil.

8 AANBEVELINGEN

De Bouw is van oudsher een sector waarbij ervaring de voornaamste basis is voor het

nemen van beslis-singen. De randvoorwaarden van gebouwen zijn de laatste jaren evenwel

sterk veranderd en er is meer inzicht ontstaan in de relatie tussen gezondheid en

gebouwen. Om tot een verantwoorde keuze van een ventilatiesysteem te komen is een

meer wetenschappelijk onderbouwde aanpak nodig . Het Bouwbesluit is hiertoe reeds een

aanzet. De relatie tussen bouwkundige kontext en ventilatie moet stapsgewijs op een

geïntegreerde manier in het (her)ontwerpproces worden onderzocht. Metingen in een

proefkamer en simulaties van luchtstromingen in ruimten kunnen vóór de (ver)bouw

voldoende informatie over het comfort geven, zodat achteraf geen ingrijpende

veranderingen nodig zijn . Goed geregelde natuurlijke luchttoevoer via de gevel biedt daarbij

vele mogelijkheden om een goed comfort te bereiken tegen relatief lage kosten .

6-17



Figuur 8

6-18

-- - -- - -- --- - - -- - - ----

ruksensor en motor

Ji \

op w i ~ d d r u k geregelde klep

\

Vomlcn van zelfregcling van de ventilatievoorziening.

waarbij de doorstroming niet wordt gehinderd door de

afsluitcnde klep. Hierdoor blijvcn dc indlI<:crcnde

eigcnschappen optimaal.

TI0. ,-· ··.i.

.... .. : ,

v ..-. .____'

DZelfregelende ventilatievoorziening (B. KnolI. TNO-Bouw) .

I. gebogen zelfregclende klep met daarboven een drukkamer

2. gebogen oppervlak waarlangs de klep draait: bij toenemend

drukverschil wordt de hock a groter

3. bodcmplaat om de gewenste volumestroom in te kunnen

stellcn

A. kleinste vrije doorgang: het doorstroomoppervlak A x de

luchtsnelhcid v blijft gelijk bij toenemende windsnelheid

90% of time- - - - - - - - - -;0 - - - - - - , - - - , - - - - - - - - - - -; , 1 ' : : ! .'

:::-

E2-

~ - - l l i - . - . - ~ - - - - - - : - -

i ! !! ± 10% . i - · · - m - e ; S U ' - - - - -_ _ . : . ~ __ ~ ~ __ -.:.__ _

.,10

J L - ~ ~ ______ _____________

0.4 10 100

p r ~ S . i u r ~ diffen:nc!! !Pa]

Bijbehorende druk-volulllestroomkaraktcristiek

de volumestroom blijft onder de 20 dm3/s



9 LITERATUUR

1. Bakker PCLM. Akoestische ventilatievoorzieningen (suskasten) in gevels. Bouwfysica

1994;3:14-18

2. Bischof W, Herzog V, Finke U, Fitzner K, Clausen G, Reichel C. Ventilation control by

perceived air quality, facts and possibilities . International workshop Indoor Air, an

integrated approach, Gold Coast, Australië, 1995

3. Engel PJW van den. Thermisch comfort en ventilatie-efficiency door inducerende

venti latie via de gevel. TU-Delft, 1995

4 . Fanger PO. Introduction of the ol f and decipol units to quantify air pollution perceived

by humans indoors and outdoors . Energy and Buildings 1988; 12: 1-6

5. Fanger PO, Lauridsen J, Bluijssen P, Clausen G. Air pollution sources in offices andassembly halls, quantified by the olf unit . Energy and Buildings 1988; 12:7-19

6. Fanger PO, Melikov AK, Hansawa H, Ring J. Air turbulence and sensation of draught.

Energy and Buildings 1988; 12 :21-39

7. Heikkinen J, Kovanen K, Piira K, Siitonen V. Evaluation of draught risk from outdoor

air intakes above the window . Proceedings Indoor Air, Helsinki, 1993;voI.5:15-20

8. Hooijschuur JWM. Luchtdichtheid van woningen : de relatie tussen berekenings

methode en praktijk . Bouwfysica 1995;4 :8-12

9. KnolI, B. Advanced ventilation systems . State of the art and trends . AIVC Technical

Note 35 . 1992.

10 . Le ijdens H. Stroming en warmteoverdracht I. TU-Delft, 1990

11 . NEN 2687 . Luchtdoorlatendheid van woningen . Eisen . NNI, 1989

12 . NEN-ISO 7726 . Thermische binnencondities. Instrumenten en methoden voor het

meten van fysische omgevingsgrootheden . NNI , 1990

13 . SBR-publikatie 200 . Energie-efficiënte details in de woningbouw . 1989

14 . Wouters P, Geerincks 8, L' Heureux D. Evaluatie van de prestaties van natuurlijke

ventilatie in 18 appartementsgebouwen en de impact van vochtgestuurde

ventilatieroosters . Bouwfysica 1995 ;6:9-14

6-19





VOORDRACHT 7

VENTILATIE, GELUIDBELASTING EN GEVELONTWERP

ir.A.Schuur, tac oder Bouwkunde TU-Delft, sector Bouwtysica





VENTILATIE, GELUIDBELASTING EN GEVELONTWERP

ir .A.Schuur, fac. der Bouwkunde TU-Delft, sector Bouwfysica

INHOUD:

INLEIDING

2 BEGRIPPEN EN REKENMODEL

2.1 Geluidwering

2.2 Karakteristieke geluidwering

2.3 Geluidisolatieweerstand van het gevelvlak

3 INVOERGEGEVENS

3.1 Geluidbelasting

3.2 Kierdichting3.3 Ventilatievoorzieningen

3.4 Geluidisolatiegegevens

4 GELUIDBELASTING EN GEVELONTWERP

5 CONCLUSIES

6 LITERATUUR

BIJLAGEN

BIJLAGE 1: Tabellen met Ra-vlak bij vast glasoppervlak

BIJLAGE 2:Tabellen met Ra-vlak bij variabel glasoppervlak

FIGUREN 1 t/m 4

7-1



1 INLEIDING

Naast de gewenste luchtkwaliteit en een laag energiegebruik is de geluidhinder in

gebouwen voor het comfort van belang. Om geluidhinder in gebouwen zoveel mogelijk

te voorkomen, zijn in het Bouwbesluit diverse eisen opgenomen. Zo bevat het Besluit

eisen waaraan de geluidisolatie van de uitwendige scheidingsconstructie (of kortweg:

gevel) moet voldoen.

In het Bouwbesluit is voor de geluidisolatie van de gevel een nieuwe grootheid geïn

troduceerd: de "karakteristieke geluidwering" (of kortweg: Gak).

In het volgende hoofdstuk wordt eerst aangegeven op welke wijze de Gak van één

geluidbelaste gevel, inclusief geluidlekken en suskasten, kan worden berekend. Vervol

gens worden de voor het rekenmodel benodigde invoergegevens besproken.

In het laatste hoofdstuk wordt aangegeven to t welke geluidbelasting natuurlijke

luchttoevoer via de gevel met behulp van suskasten kan worden toegepast . Verder

wordt de invloed van glasoppervlak en de overige elementen, in relatie tot de suskast,

op de Gak van de gevel bepaald.

2 BEGRIPPEN EN REKENMODEL

2.1 GELUIDWERING (GA)

Wanneer in een verblijfsruimte wordt uitgegaan van een nagalmtijd die overeen komt

met de referentie nagalmtijd (To = 0.5 s bij woningen), dan komt de geluid wering Ga

overeen met het verschil tussen de geluid belasting (= B) op het gevelvlak en het

"werkelijke" binnenniveau in de verblijfsruimte, volgens:

Ga = B - Lbiw (1)

verder kan de geluid wering berekend worden met:

met : B

Lbiw

Ra

V

S

Opmerkingen:

Ga Ra + 10 log V/(6.To.S) - 3 [dB(A))

het niveau van het op de gevel invallende

geluid (=geluidbelasting) in dB(A)

(2 )

het werkelijk binnenniveau in de verblijfsruim

te/-gebied in dB(A)

ééngetalswaarde geluidisolatieweerstand van het

gevelvlak in dB(A)

volume verblijfsruimte/-gebied

oppervlak gevelvlak

-De 3 dB(A)-correctie in formule (2) welke bij de berekening wordt ingevoerd is het

gevolg van een ander type geluidveld aan de buitenzijde van de vlakke gevel en corri

geert de te hoog ingevoerde Ra-waarden (gebaseerd op meetwaarden: bepa.ald bij

alzijdige inval) bij schuin op de gevel invallend geluid .

7-2



schappen van de gevel en het volume van de achterliggende verblijfsruimte/-gebied. Bij

een gegeven gevel met een groot achterliggend vertrek zal de geluid wering stijgen en

het werkelijk binnenniveau dus dalen.

2.2 KARAKTERISTIEKE GELUIDWERING (GAK)

In het Bouwbesluit worden prestatie-eisen geformuleerd. Deze eisen zijn zo geformu

leerd dat de prestatie van de gevel niet afhankelijk is van de wijze waarop het gebouw

is ingedeeld . De toetsing van het gebouw aan de bouwvoorschriften kan daardoor

onafhankelijk van de indeling plaatsvinden. Zoals ui t formule (2) blijkt is de geluidwering

juist wel afhankelijk van de indeling van het gebouw.

Om onafhankelijk te zijn van de indeling van het gebouw kan het karakteriseren van de

gevel he t best plaatsvinden met een Ra-achtige grootheid. In NEN 5077 is de

karakteristieke geluidwering (Gak) dan ook als volgt gedefiniëerd:

Gak = Ga - 10 log V/(6.To.S)(3)

substitutie van form. (2) in form. (3) geeft:

Gak = Ra - 3 (4 )

Na berekening van Ra (zie 2.3) is de karakteristieke geluid wering met behulp van

formule (4) te bepalen.

Overeenkomstig (1) is de karakteristieke geluid wering te definiëren volgens:

Gak = B - Lbik (5)

Voor de karakteristieke binnen niveaus zijn in het Bouwbesluit grenswaarden vastgesteld

(verblijfsruimte/-gebied in woning bijv. 37/35 dB(A)), welke in samenhang met de

geluid belast ing B resulteren in een eis van de karakteristieke geluid wering (volgens (5)).

Opmerking:

Om de geluidhinder die de gebruikers ondervinden, te beoordelen is het raadzaam het

werkelijke binnenniveau te berekenen. Het werkelijk binnenniveau (Lbiw) is ui t het

karakteristieke binnenniveau (Lbik) te berekenen volgens:

Lbiw = Lbik - 10 log V/(6.To.S) (6)

Uit formule (6) volgt da t het werkelijk binnen niveau in het achterliggende vertrek hoger

kan worden dan het karakteristieke niveau indien een relatief groot buitenoppervlak,

zoals bij hoekvertrekken, aanwezig is.

2.3 GELUIDISOLATIE WEERSTAND VAN HET GEVELVLAK (RA)

Voor een groot aantal elementen van gevels en suskasten is de geluidisolatieweerstand

Ra j bekend (zie l i t . l). Met deze Réj waarden kan nu rechtstreeks de Ra en vervolgens

de Gak van het gevelvlak worden bepaald. De Ra-waarde van de enkele gevel, gezien

vanuit de verblijfsruimte, is te berekenen volgens:

7-3



Ra(( Sj -Ral1 0 ) )

- log L --- * 1 0 + K (7 )

S

met:

Sj=

oppervlak element jS = totaal oppervlak gevelvlak

Raj ééngetalswaarde Ra van element j

Ra = ééngetalswaarde Ra van het gevelvlak

We voeren een hulpgrootheid Tj in volgens :

en/of K (8 )

De numerieke waarde van de term Tj achter het log-tekenis een maat voor het afgegeven geluidvermogen van element j. De term met de grootste

waarde is bepalend voor de geluidisolatie weerstand Ra van het gevelvlak. De bereke

ning van Ra kan na bepaling van Ti (form.S) nu ook als volgt plaatsvinden:

eerst: a j - 10 log Tj [dB(A)] (9)

en dan: Ra = - 101ogL10 (10)

3 INVOERGEGEVENS

3.1 GELUIDBELASTING

Om de vereiste Gak met formule (5) te kunnen bepalen, zal eerst het invallend ge

luidniveau (S) of kortweg de geluidbelasting op de gevel moeten worden vastgesteld.

De geluidbelasting (S), kan met behulp van het Reken- en Meetvoorschrift VerkeersIa

waai (Wgh) bepaald worden.

De berekende geluidbelasting op een geluidgevoelige bestemming wordt door de

provincie getoetst aan wettelijk vereiste waarden. Voor toetsing mag de berekende

geluidbelasting op grond van art.1 03 Wgh . met 5 dS(A) (in stedelijk gebied) respectie

velijk 3 dS(A) (in buitenstedelijk gebied) verminderd worden. Op de langere termijn

wordt verwacht dat het verkeer, door technische ontwikkelingen en aanscherping van

de typekeuringseisen, minder lawaai zal geven. Bij de bepaling van de karakteristieke

geluidwering mag de art.1 03-aftrek niet worden toegepast!

7-4



In het kader van de lezing verdelen we de geluid belasting (exclusief aftrek art.1 03 Wgh)

op de gevel in vier klassen:

I : 55 - 60 dB(A)

11 : 60 - 65 dB(A)

111: 65 - 70 dB(A)

IV : 70 - 75 dB(A)

De meeste geluidgevoelige bestemmingen hebben een geluidbelasting in de klassen I en

11. Verder wordt in het kader van verkeersmilieukaart-projecten naar wijzigingen in de

verkeersstructuur gezocht zodanig dat:

-het aantal woningen met een geluidbelasting boven de 65 dB(A}, vermindert met 30%

ten opzichte van de huidige situatie en

-geluidbelastingen boven de 75 dB(A) worden geëlimineerd.

3.2 KIERDICHTING

Door de aanwezigheid van kieren en naden in gevels zal de geluidwering dalen . Naden

ontstaan bij aansluitingen tussen vaste delen ; kieren ontstaan bij aansluitingen tussen

een vast en een draaiend deel. De invloed van kieren en naden, tezamen kortweg

"kieren" genoemd, wordt in ons model frequentie-onafhankelijk ingevoerd. De waarde

van de frequentie-onafhankelijke kierterm K wordt bepaald door de lengte van de

"kieren" (Ij) in relatie to t het gehele geveloppervlak (S) en op de manier waarop de "kie

ren" zijn afgedicht (kj), volgens :

kj.lj k-gem.1

(11 )S S

met : kj kierdichtingskwaliteit van "kier"type j

Ij lengte "kier" van "kier"type j

I = totale lengte "kieren"

k-gem = gemiddelde kierdichtingskwaliteit gevel

Formule (11) zal met name bij meer specifieke situaties worden toegepast. Door de

kierfactor K bij een standaard gevelindeling te bepalen, kan voor veel voorkomende

situaties, rekenwerk volgens formule (11) achterwege blijven . Bij het in hoofdstuk 4 tebeoordelen gevelvlak (volgens fig . 2) met variabele raamgrootte, maar gelijkblijvende

kierlengte (t .p .v . het beweegbaar deel) wordt de kierfactor K constant verondersteld.

Bij een standaarddetaillering met enkele kierdichting en goede naaddichting is de

kierterm K = 3 * 10.4 of Q = 35 dB(A) (form.9). Bij goede enkele kierdichting

(indrukking tochtprofiel meer dan 4 mm) is een kierterm K = 10-4 of Q = 40 dB(A)

haalbaar. Bij speciale dubbele kierdichting en goede naaddichting is de kierterm K = 1

to t 3 * 10-5 of Q = 45 tot 50 dB(A).

3.3 VENTILATIEVOORZIENINGEN

Voor een goede ventilatie moeten de openingen in de gevel zo groot mogelijk zijn.

Gezien de grote invloed van openingen op de geluid wering van de gevel echter, moeten

7-5



de openingen voor een goede geluid wering juist zo klein mogelijk zijn. Het is dan ook

belangrijk de benodigde ventilatie-openingen door een gekozen ventilatievoorziening zo

dicht mogelijk te benaderen.

Overdimensionering van de ventilatievoorziening moet om geluids- en kostentechnische

overwegingen worden vermeden.

Voor de ventilatie-eisen wordt verwezen naar het Bouwbesluit en de ventilatienormen

NEN 1087 (1992) en NPR 1088.

Bij suskasten dient de vereiste capaciteit bij een drukverschil van 1 Pa . te worden

gehaald. De geluidisolatieweerstand Rqa van een suskast of ventilatierooster van één

meter lengte wordt gedefinieerd volgens:

Rqa Lz - Lo + (12)

A

met q' = capaciteit per meter indm 3 /s

bij 1 Pa.

Ten opzichte van de fictief netto doorlaat van q' * 10-3 (m3 Is : 1 mis = ril ) wordt de

geluidisolatieweerstand Rqa van de suskast gedefinieerd, waarin ook de geluidover

dracht via kastwanden is verwerkt. Dit houdt in, dat het gesloten deel van de suskast

bij de berekening van de geluidwering van de gevel niet als een afzonderlijk geveIon

derdeel behoeft te worden meegenomen. Bij de bepaling van het totale geveloppervlak

moet wel het gehele bruto-kastoppervlak worden meegeteld. Door de Rqa waarden te

normeren op de fictieve netto doorlaat van q' * 10- 3 kunnen soms negatieve waarden

optreden.

Na bepaling van de benodigde capaciteit q indm 3/s

met behulp van NEN 1087, kan dein de praktijk minimaal benodigde lengte I-min. van de suskast worden bepaald (I-min. =

q/q'). Uit het voorgaande kan worden afgeleid, dat de term Tj (formule 8) voor een

suskast eenvoudig is te bepalen met:

q' * I-suskast * 10-3 - Rqa/1 0

T-suskast ---------------------------- - * 1 0 (13)

S-vlak

en Q-suskast = - 10 log T-suskast (formule 9)

In figuur 1 zijn voornoemde relaties grafisch weergegeven. In kwadrant I is te zien datbij toenemende capaciteit q' van de suskasten (hor.as) de Rqa -waarde (vert.as) van in

de praktijk voorkomende suskasten in het algemeen snel daalt. Om bij een vereiste

capaciteit q een hoge Rqa-waarde te krijgen, heeft dus een langere suskast met een

kleinere capaciteit per m' de voorkeur (zie kwadrant I en 11).

De in de praktijk te leveren suskasten hebben Rqa-waarden, welke tussen de + 7 en

+ 17 dB(A) liggen (kwadrant I). Eenvoudige ventilatieroosters, al of niet van kap

voorzien, hebben Rqa-waarden tussen de + 1 en -5 dB(A).

3.4 BEGLAZING

Hierna worden enkele geluidisolatie-waarden van dubbelglas gegeven. Voorzetramen

zijn vergelijkbaar met dubbele ramen met een identieke opbouw. Door de rand koppeling

en de benodigde ventilatie-openingen zal de geluidisolatie van voorzetramen iets lager

liggen . De dikte van het glaspakket, het gewicht en de gewenste geluidisolatie zijn

7-6



bepalend voor de glaskeuze. De maximale glasdikte ligt voor het merendeel van de

kozijnen bij 30 mmo Bij grotere glasdikten zullen aangepaste kozijnen moeten worden

toegepast. Enige Ra-waarden van Dubbel Glas Luchtgevuld (DGL) zijn hierna weergege

ven:

DGL 4/6/6 Ra = 28

DGL 4/20/6 Ra = 30

dB(A) dikte totaal 16 mm

dB(A) dikte totaal 30 mm

DGL 8/24/12 Ra = 34 dB(A) dikte totaal 44 mm


DGL 4/100/6 Ra = 37. 5dB(A) dikte totaal 110 mm


DGL 4/200/6 Ra = 41 .5dB(A) dikte totaal 210 mm

Het gesloten deel van he t te beoordelen gevelvlak (fig.2) is uitgevoerd als spouwmuur

met een minimale massa van 400 kg/m 2 wandoppervlak. De Ra-waarde van de spouw

muur van 51 dB(A) is duidelijk beter dan de overige gevelelementen.

4GELUIDBELASTING EN GEVELONTWERP

Om de invloed van de gekozen ventilatievoorziening op de geluidisolatie van het

gevelvlak te kwantificeren is een fictieve gevel met achterliggend vertrek volgens figuur

2 als uitgangspunt gekozen. De benodigde ventilatiecapaciteit is 20 dm 3/s (vloeropper

vlak = 20 m 2) en het geveloppervlak is 9.0 m2 •

4 .1 INVLOED VENTILATIEVOORZIENING OP GELUIDISOLATIE

Bij een vast glaspercentage van 50% wordt in figuur 3 de invloed van de Rqa-waarde

(X-as) van de ventilatievoorziening op de geluidisolatie van het gevelvlak (V-as) weerge

geven . De getrokken lijnen hebben betrekking op verschillende glastypen (28, 34 en 40

dB(A)) met toepassing van standaard kierdichting. Bij de onderbroken lijnen worden

deze glastypen gecombineerd met zeer goede kierdichting. Bij de berekende punten is

met symbolen (dikke punt, ruit, vierkant) aangegeven welk gevelelement bepalend is

voor de Ra-waarde van het gevelvlak (resp. suskast,glas,kieren).In bijlage 1 is het "afgegeven vermogen" T per gevelelement en de Ra-waarde van het

gevelvlak per kierdichting, Rqa en Ra-glas tabellarisch weergegeven.

Uit de grafieken van figuur 3 en de tabellen van bijlage 1 kunnen de volgende conclu

sies getrokken worden:

-Bij he t toepassen van eenvoudige ventilatieroosters (Rqa + 1 tot -5) is het verbeteren

van de geluidisolatie van glas en kierdichting zinloos. Het ventilatierooster (= dikke

punt) is duidelijk bepalend voor de Gak van de gevel. Een verbetering van de geluid

wering van de roosters zal daarom de Gak van de gevel sterk doen stijgen (zie fig.3: tg

a = groot).

-Met een eenvoudig ventilatierooster (Rqa -3 dB(A) is de minimaal vereiste Gak van

20 dB(A) (of Ra = 23 dB(A)) voor een verblijfsgebied haalbaar.

7-7



-Indien een ander element van het gevelvlak duideljk bepalend is voor de Gak van de

gevel (zie bijv. de ruitjes = glas dominant: in vlak lopende grafiek 1 in fig.3) geeft het

toepassen van een betere suskast ( Rqa > 7 ) slechts een geringe verbetering (tg =klein). Het dominante element moet verbeterd worden.

Bijvoorbeeld: eerst glas verbeteren, zie pijl C in figuur en tabel; daarna kieren , zie pijl D;

vervolgens suskast, pijl E ; dan het glas, pijl F en dan weer suskast, pijl G.

-Bij goed geluidisolerend glas en dubbele kierdichting is het verbeteren van de geluidiso

latie van de suskast het duidelijkst merkbaar op de Gak van de gevel (zie grafiek 6, fig.3

en de laatse tabel van bijlage 1) .

Een vereiste Gak-waarde tot 35 dB(A) (geluid belasting tot 70 dB(A)) is met een goede

suskast haalbaar.

4.2 INVLOED GLASOPPERVLAK OP GELUIDISOLATIE

In de bijlagen 2.1 t/m 2.5 met tabellen is de gevel met standaard glas, enkele kierdichting en eenvoudig ventilatierooster stapsgewijs voor verschillende glaspercentages

verbeterd en doorgerekend. De grafische weergave van de tabellen is in figuur 4

verwerkt .

Conclusies tabellen 1 en 2 (B = 55-60 dB(A)) :

-Bij toepassing van standaard glas, standaard kierdichting en een lage geluid belasting

(= B) rond de 55 dB(A) is het toegepaste ventilatierooster bepalend ( zie pijltjes > )voor de karakteristieke geluid wering van de gevel. De invloed van he t glaspercentage

op geluidisolatie van het gevelvlak is minimaal.

Conclusies tabellen 3 t/m 6 (B = 60-65 dB(A)):

-Bij toepassing van dubbel glas met een beperkte totale glasdikte van 30 mm (Ra = 30

dB(A)). goed uitgevoerde enkelvoudige kierdichting (K = 10 A -4) en een goede suskast

(Rqa = 12 dB(A)) is een geluid belast ing op de gevel van een verblijfruimte met een

maximaal glaspercentage van 50 % tot 65 dB(A) toelaatbaar.

-Bij een geluid belasting van 65 dB(A) op alle gevels van een verblijfsgebied moet, bij

toepassing van voornoemde gevelelementen, het glaspercentage tot 30 % beperkt

blijven .

-Bij een grotere benodigde ventilatiecapaciteit moet de geluidisolatie van de overigegevelelementen (suskast en het glas) verbeterd worden .

-De invloed van het glaspercentage op de geluidisolatie van het gevelvlak is beperkt

(meestal 1 dB(A)). De invloed is het grootst wanneer de overige gevelelementen goed

geluidisolerend zijn (grafiek 6 en tabel 6). De stijging van de geluidisolatie van het

gevelvlak door verkleining van het glasoppervlak is in di t voorbeeld maximaal 2.3 dB(A)

(tabel 6 ---> van 50% naar 20%) .

Conclusies tabellen 7 t/m 10 (B = 65-70 dB(A)):

-Door toepassing van goed geluidisolerend glas (bijv.glas met grote spouw (R-glas > 38dB(A)). dubbele kierdichting en een zeer goede suskast is een geluidbelasting tot 70

dB(A) op alle gevels van een verblijfsgebied met een maximaal glaspercentage van 50%

haalbaar.

7-8



Mede op grond van de kosten van voornoemde akoestische maatregelen dient

bepaald te worden of bij een geluidbelasting tussen de 65 en 70 dB(A) de

achterliggende verblijfsruimte natuurlijk of mechanisch geventileerd zal worden.

5 EINDCONCLUSIES

In het algemeen kan voor een gevel van een geluidgevoelige bestemming geconcludeerd

worden:

Tot 70 dB(A) is natuurlijke luchttoevoer via de gevel in principe nog mogelijk.

Bij een geluidbelasting tussen 65 - 70 dB(A) moet een aangepast kozijn met

dubbele kierdichting, glas met grote spouwen een zeer goede suskast worden

toegepast.

De invloed van het glaspercentage is beperkt.

Bij een geluidbelasting tot ongeveer 65 dB(A) zijn met minder ingrijpende maatre

gelen de vereiste Gak-waarden te bereiken.

Het grootste effect op de Gak-waarde van een gevel wordt verkregen door het

gevelelement met de duidelijk laagste Q-waarde cq. hoogst "afgegeven geluid

vermo gen" T te verbeteren. Een berekening per concrete situatie is dus

noodzakelijk .

6 LITERATUUR

-Schuur ir.A; "Geluidwering van uitwendige scheidingskonstrukties"; TU-Delft,

Faculteit derBouwkunde; november 1993 .

2 -Ministerie VROM; brochure 112 "Herziene rekenmethode geluidwering gevels" .

3 -Intergemeentelijke Werkgroep Bouwfysica; "Rekenmethode GGG"; september

1993.

4 -Documentatiemateriaal van leveranciers suskasten .

7-9



BIJLAGE 1 : Tabe l len met Ra-vlak b i j vas t glasoppervlak

50% g la s ; zware muur; s tandaard k ie rd ich t ing ; opp.9 mA 2

Tabel met T*10 A -4 Gelu id i so la t i e g la s

Gevelelement: 28 dB(A) 34 dB(A) 40 dB(A)

T-muur; Ra=51 dB (A) 0 . 04 0.04 0 . 04

T-glas 7 . 92 1. 99 0.50

T-k ie r (dub.kier=O.l ) 3 . 00 3.00 3.00

S 1 Rqa = -5 70.27 70 . 27 70.27

U

S 2 Rqa = -1 27.98 27.98 27.98

K

A 3 Rqa = 9 2.80 2.80 2.80

S

T 4 Rqa = 13 1.11 1.11 1.11

E

N 5 Rqa = 17 0.44 0 . 44 0.44

7-10



STANDAARD KIERDICHTING: (graf ieken 1 t /m 3)

Ra v /h geve lvlak Gelu id i so l a t i e g l a s

dominant : Rqa: 28 dB (A) 34 dB(A) 40 dB (A)

sus sus sus -5 20.90 21.23 21.32

sus sus sus -1 24.10 24.81 25.01

glas k i e r k i e r 9 28.61 31.06 31. 98

glas k i e r kier 13 29.18 32.12 33.33

glas k ie r kier 17 29.43 32 . 62 34.00

ZEER GOEDE DUBBELE KIERDICHTING: (graf ieken 4 t /m 6)

Ra v /h geve lvlak Gelu id i so l a t i e g l a s

dominant : Rqa: 28 dB(A) 34 dB (A) 40 dB(A)

sus sus sus -5 21.06 21.40 21.49

sus sus sus -1 24.43 25.21 25 . 43

glas sus sus 9 29.64 33.07 34.63

g las g las sus 13 30 . 38 34.89 37.57

g las g la s glas 17 30.71 35.90 39.67

- - -> z invol ; - - - - -> z in loos

7-11



BIJLAGE 2 .1 ( B = 55-60 dB(A) )

----Standaard g las en k ie rd ich t ing ; zware muur (Ra>45 dB (A) )

Rqa-suskast = -5 dB (A) i s eenvoudig ven t i l a t i e roos t e r - -Tabel met -10logT Glaspercentage.-

Gevelelement 20 % 30 % 40 % 50 %

: =

Q-glas (Ra=28) 35.0 33.2 32.0 31. 0

Q-d ich t (Ra=51) 52.0 52 . 5 53.2 54 . 0

Q-kie r (K=3*10"-4) 35.0 35.0 35.0 35.0

Q-suskas t (Rqa=-5) > 21. 5 > 21.5 > 21. 5 > 21. 5

Ra-vlak 21.1 21.03 20.95 20.86

Gak 21 min 3 =18 dB (A) (min.vr)-> Bvr=55 en Bvg=53 dB (A)

Tabel 1

Standaard g las en k ie rd ich t ing ; zware muur (Ra>45 dB (A) )

Rqa-suskast = 0 dB (A) i s vent . roos t e r met kap

Tabel met -10logT Glaspercentage

Gevelelement 20 % 30 % 40 % 50 %

Q-glas (Ra=28) 35.0 33.2 32.0 31. 0

Q-d ich t (Ra=51) 52.0 52.5 53.2 54.0

Q-kie r (K=3*10"-4) 35.0 35.0 35.0 35.0

Q-suskast (Rqa=O) > 26.5 > 26.5 > 26.5 > 26 . 5

Ra-vlak 25.4 25.2 25.0 24 . 8

Gak 22 dB(A)-- - - - -> Bvr = 59 en Bvg = 57 dB (A)

Tabel 2 i s t abe l 1 met verbe terd ven t i l a t i e roos t e r

7-12



BIJLAGE 2 .2 ( B = 60-65 dB(A) )

Standaard g las en k ie rd ich t ing ; zware muur (Ra>45 dB (A) )

Rqa-suskast = 7 dB (A)


Gevelelement 20 % 30 % 40 % 50 %

Q-glas (Ra=28) 35.0 > 33.2 > 32.0 > 31. 0

Q-dicht (Ra=51) 52 . 0 52.5 53.2 54.0

Q-kie r (K=3*10 A -4) 35.0 35.0 35.0 35.0

Q-suskast (Rqa=7) > 33.5 33 . 5 33.5 33 . 5

Ra-vlak 29 . 7 29.1 28.6 28.1

Gak 25-27 dB(A)-- - - - -> Bvr = 62-64 en Bvg = 60-62 dB (A)

Tabel 3 i s t abe l 2 met suskas t i . p . v . verbe terd ven t . roos te r

Standaard k ie rd ich t ing ; zware muur (Ra>45 dB (A) )

Verbeterd g la s Ra = 30 dB(A) (d-tot .g las<= 30mm)

Rqa-suskast = 7 dB (A)


Gevelelement 20 % 30 % 40 % 50 %

Q-glas (Ra=30) 37.0 35.2 34.0 > 33.0

Q-dicht (Ra=51) 52.0 52.5 53.2 54.0

Q-kie r (K=3*10 A -4) 35.0 35.0 35 . 0 35.0

Q-suskast (Rqa=7) > 33.5 > 33.5 > 33.5 33.5

Ra-vlak 30.2 29 . 7 29 . 4 29.0

Gak 26-27 dB(A)-- - - - -> Bvr = 63-64 en Bvg 61-62 dB (A )

Tabel 4 i s t a be l 3 met verbe terd glas

7-13



BIJLAGE 2 .3 ( B = 60-65 dB(A) )

Standaard k ie rd ich t ing ; zware muur (Ra>45 dB (A) )

Verbeterd g las Ra = 30 dB (A) (d- to t .g las<= 30mm)

Rqa-suskast = 12 dB (A) verbeterde suskast


Gevelelement 20 % 30 % 40 % 50 %

Q-glas (Ra=30) 37.0 35.2 > 34.0 > 33.0

Q-d ich t (Ra=51) 52.0 52.5 53.2 54 . 0

Q-kie r (K=3*10"-4) > 35.0 > 35.0 35.0 35.0

Q-suskast (Rqa=12) 38.5 38.5 38 . 5 38.5

Ra-vlak 31. 8 31.2 30.7 30.2

Gak 27-29 dB(A)-- - - - -> Bvr = 64-66 en Bvg 62-64 dB (A)

Tabel 5 i s t abe l 4 met verbe te rde suskas t

Goede enkelvoudige kierdicht ing (10"-4) ; zware muur

Verbeterd g las Ra = 30 dB (A) (d - to t . glas<= 30mm)

Rqa-suskast = 12 dB(A) verbe te rde suskas t


Gevelelement 20 % 30 % 40 % 50 %

Q-glas (Ra=30) > 37.0 > 35.2 > 34.0 > 33 . 0

Q-d ich t (Ra=51) 52.0 52.5 53.2 54 . 0

Q-kier (K=10"-4) 40.0 40.0 40.0 40 . 0

Q-suskast (Rqa=12) 38.5 38.5 38.5 38.5

Ra-vlak 33.6 32.7 31. 9 31.3

Gak 28-31 dB(A)-- - - - -> Bvr = 65-68 en Bvg = 63-66 dB (A)

Tabel 6 i s t abe l 5 met verbe te rde k ie rd ich t ing

7-14



BIJLAGE 2.4 ( B = 65-70 dB(A) )

Goede enkelvoudige k ie rd ich t ing (10 A -4) i zware muur

Glas met gro te spouw Ra = 37.5 dB (A) (d-spouw = 100 mm)

Rqa-suskast = 12 dB (A) verbe te rde suskas t


Gevelelement 20 % 30 % 40 % 50 %

Q-glas (Ra=37.5) 44.5 42.7 41. 5 40.5

Q-d ich t (Ra=51) 52.0 52.5 53.2 54 . 0

Q-kie r (K=10 A -4) 40.0 40.0 40.0 40.0

Q-suskast (Rqa=12 ) > 38 . 5 > 38 . 5 > 38.5 > 38.5

Ra-vlak 35 . 5 35.2 35.0 34.8

Gak 32 dB(A)-- - - - -> Bvr = 69 en Bvg = 67 dB (A)

Tabel 7 i s t abe l 6 met vee l be te r geluidwerend g las

Goede enkelvoudige kierd ich t ing (10 A -4) i zware muur

Glas met gro t e spouw Ra = 37.5 dB (A) (d-spouw = 100 mm)

Rqa-suskast = 17 dB (A) zeer goede suskas t


Gevelelement 20 % 30 % 40 % 50 %

Q-glas (Ra=37.5) 44.5 42 . 7 41.5 40.5

Q-dicht (Ra=51) 52.0 52 . 5 53.2 54 . 0

Q-kie r (K=10 A -4) > 40.0 > 40 . 0 > 40.0 > 40 . 0

Q-suskast (Rqa=17) 43.5 43.5 43.5 43.5

Ra-vlak 37.3 36 . 9 36 . 6 36.2


Tabel 8 i s t abe l 7 met zeer goede suskas t

7-15



BIJLAGE 2 .5 ( B = 65-70 dB(A) )

Dubbele kierdicht ing (3*10 A -5) i zware muur

Glas met gro te spouw Ra = 37.5 dB (A) (d-spouw = 100 mm)

Rqa-suskast = 17 dB(A) zee r goede suskas t


Gevelelement 20 %" 30 %" 40 %" 50 %"

Q-glas (Ra=37.5) 44.5 > 42.7 > 4 l . 5 > 40.5

Q-d ich t (Ra=51) 52.0 52.5 53.2 54.0

Q-kie r (K=3*10 A -5) 45.0 45.0 45.0 45 . 0

Q-suskas t (Rqa=17) > 43.5 43 . 5 43.5 43.5

Ra-vlak 39.2 38.7 38.2 37.7


Tabel 9 i s t a be l 8 met dubbele k ie rd ich t ing

Dubbele k ie rd ich t ing (3*10 A -5) i zware muur

Glas met zeer grote spouw Ra = 4 l .5 dB (A) (d-sp.= 200 mm)

Rqa-suskast = 17 dB (A) zeer goede suskas t


Gevelelement 20 %" 30 % 40 %" 50 %"

Q-glas (Ra=41.5) 48.5 46.7 45.5 44.5

Q-d ich t (Ra=51) 52.0 52.5 53 . 2 54.0

Q-kie r (K=3 * 1 0 A - 5 ) 45.0 45.0 45.0 45.0

Q-suskas t (Rqa=17) > 43.5 > 43.5 > 43.5 > 43 . 5

Ra-vlak 40.1 39.9 39.6 39.4

Gak = 36-37 dB(A)-- - - - -> Bvr = 73-74 en Bvg = 71-72 dB (A)

Tabel 10 i s t a be l 9 met zee r goed gelu idwerend g las

7-16



FIGUUR 1

GELUIDISOLATIE SUSKASTEN

@

7-17



FIGUUR 2

TE BEOORDELEN GEVELVLAK

7-18

. .I< : {6 >J

J-

I-I

J

j

t1ft5T.

II

I r A ' A 7 ~ ; P & L - .?t ! lig..,1-.-- - ~ ~ ~ - + k - ? , 6 ~ >l



FIGUUR 3

INVLOED SUSKAST OP GELUIDISOLATIE

' I l

"",q

IS" I C:>/. . . fhtS 1;I.

??J

f 3" JJ.

1-fa Ji

::'l

] ; '

3'1

tt---a J3

31-

i

- - - JI

:Je

-zy

/. 3;. '2;

/0')1

2b

5".JlZ 2r

l ' l5"5" Jo

7-19



Ventilatie via de gevel, themadag 9 mei

Documents

Ventilatie via de gevel, themadag 9 mei