Tm0414

DAI50034_advertentie_emura_A4.pdf

1

03-03-14

16:13

April 2014 | Jaargang 43 | Nr 4

JAARGANG 43 NR.4 TVVL MAGAZINE APRIL 2014

Het is groen, comfortabel en blinkt uit in design...

De mogelijkheden Psychologische aspecten Hybride ventilatie in scholen

De nieuwe Daikin Emura.

Energie-efficiĂŤnte warmtepomptechnologie in een moderne vormgeving.

De nieuwe Daikin Emura. Zo stijlvol vormgegeven, dat hij een aanwinst is voor elk modern interieur. En achter dit strakke, aerodynamische design bevindt zich de meest innovatieve en groene klimaattechnologie van dit moment. De Daikin Emura koelt,

Thema:

Natuurlijke en hybride ventilatie

verwarmt en ontvochtigt extreem zuinig (SEER A+++) en is eenvoudig op afstand te bedienen via WiFi. Meer weten over dit speciaal voor de Europese markt ontwikkelde warmtepompsysteem?

Bestel het infopakket op daikin.nl/emura2 of bel 088 324 54 55.

Daikin maakt het u steeds comfortabeler.

TM0414_cover.indd 1

4-4-2014 12:54:34

Authorized dealer 20 jaar

Druk bezig met het calculeren van een nieuw project? Vergeet het nieuwste, innovatieve en meest efficiënte klimaatsysteem in de markt niet, de LG Multi V IV. Hiermee vergroot u zeker de kans op het binnenhalen van uw project.

Upload de concurrerende projectaanvraag en laat u overtuigen door de nieuwste energiezuinige technieken en de beste specs in de vorm van een second opinion. Ontvang direct 2 gratis bioscooptickets en maak tevens kans op een LG G PAD, een van de nieuwste LG G2 mobiele telefoons, of twee ZiggoDome concert tickets.

When it’s all possible, life’s good.

www.LGMultiV4.nl

VERGROOT ÚW KANSEN! én ontvang 2 bioscooptickets

+

Energieneutraal wonen met onze Ecodan warmtepomp-concepten Mitsubishi Electric creëert meerwaarde door samenwerking met alle partijen in de bouwkolom. Zo realiseren we met onze partners energieneutrale woningen.

win*

* Bij deelname maakt u tevens kans op een LG G-Pad, LG G2 telefoon of ZiggoDome concerttickets TM0414_omslag_binnen_02_67_alklima.indd 2

T 078 - 615 00 00

ME adv. Woning.indd 1

E INFO@ECODAN.NL

I WWW.ECODAN.NL

28-03-14 10:17 4-4-2014 12:56:15

Inhoudsopgave REDACTIERAAD: Drs.ir. P.M.D. (Martijn) Kruijsse (voorzitter) Ir. J.H.A. (Jan) Feijes Mw. dr. L.C.M. (Laure) Itard M. (Michiel) van Kaam Ing. J. (John) Lens H. (Henk) Lodder G.J. (Geert) Lugt Mw. drs. C. (Carina) Mulder W. (Will) Scheffer Mw. drs.ir. I. (Ineke) Thierauf Ing. J. (Jaap) Veerman Ing. R (Rienk) Visser Ing. F.J. (Frank) Stouthart (eindredacteur) REDACTIE: Drs.ir. P.M.D. (Martijn) Kruijsse (voorzitter) Ing. J. (John) Lens Mw. drs. C. (Carina) Mulder Ing. F.J. (Frank) Stouthart (eindredacteur) REDACTIE-ADRES: TVVL: De Mulderij 12, 3831 NV Leusden Postbus 311, 3830 AJ Leusden Telefoon redactie (033) 434 57 50 Fax redactie (033) 432 15 81 Email c.mulder@tvvl.nl

TVVL MAGAZINE April 2014 MOGELIJKHEDEN VAN NATUURLIJKE OF HYBRIDE VENTILATIE Dr.ir. P.J.W. (Peter) van den Engel en ing. S.R. (Stanley)

6

Kurvers

PSYCHOLOGISCHE ASPECTEN (ONDER)BELICHT Ir. E. (Eefke) van den Ouweland, BSc., prof.ir. W. (Wim) Zeiler, Y.A.W. (Yvonne) de Kort, PhD, ir. G. (Gert) Boxem, ir. G.J. (Gerarda) Nierman, ir. W.H. (Wim) Maassen

12

NATUURLIJKE VENTILATIE IN INDUSTRIËLE GEBOUWEN Ing. S.J.M. (Stefan) van der Velden 18

UITGAVE: Merlijn Media BV Zuidkade 173, 2741 JJ Waddinxveen Postbus 275, 2740 AG Waddinxveen Telefoon (0182) 631717 Email info@merlijnmedia.nl www.merlijnmedia.nl SECRETARIAAT: Email info@merlijnmedia.nl ABONNEMENTEN: Merlijn Media BV Zuidkade 173, 2741 JJ Waddinxveen Telefoon (0182) 631717 Email info@merlijnmedia.nl Benelux € 109,Buitenland € 212,Studenten € 87,Losse nummers € 18,Extra bewijsexemplaren € 13,Het abonnement wordt geacht gecontinueerd te zijn, tenzij 2 maanden voor het einde van de abonnementsperiode schriftelijk wordt opgezegd.

ADVERTENTIE-EXPLOITATIE: Merlijn Media BV Ruud Struijk Telefoon (0182) 631717 Email r.struijk@merlijnmedia.nl PREPRESS: Yolanda van der Neut DRUK: Ten Brink, Meppel ISSN 0165-5523

HÉT ANTWOORD OP AL UW BINNENKLIMAATPROBLEMEN? Ir. A.K. Raue, ing. S.R. Kurvers, drs. J.L. Leijten 22

HYBRIDE VENTILATIE IN SCHOLEN Prof.ir. (Wim) Zeiler

6

26

NATUURLIJKE TOEVOER VAN VENTILATIELUCHT IN ONDERWIJSRUIMTEN Ir. H. (Henk) Versteeg

30

PRAKTIJKVOORBEELD: GEZOND BOUWEN CONCEPT Ir. A. (Anneleen) Vens, prof.dr.ir. I. (Ivan) Pollet 34

EDITORIAL 4 INTERVIEW 40 PROJECTBESCHRIJVING 44 ACTUEEL 47 UITGELICHT 51 DE OPINIE VAN... ARTHUR VERMEULEN 52 MARKTNIEUWS 54 REGELGEVING 55 INTERNATIONAAL 57 PRODUCTNIEUWS 61 SUMMARY 64 VOORBESCHOUWING 65 AGENDA 66

© TVVL, 2014 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. Publicaties geschieden uitsluitend onder verantwoording van de auteurs. Alle daar in vervatte informatie is zorgvuldig gecontroleerd.

De auteurs kunnen echter geen verantwoordelijkheid aanvaarden voor de gevolgen van eventuele onjuistheden.

NATUURLIJK VENTILEREN

Foto cover: ir. A.K. Raue

REVIEWED: Artikelen in TVVL Magazine zijn beoordeeld ‘door redactieraadleden’.

De uniforme ‘peer review’ waarborgt de onafhankelijke en kwalitatieve positie van TVVL Magazine in het vakgebied. Een handleiding voor auteurs en beoordelingsformulier voor de redactieraadleden (‘peer reviewers’) zijn verkrijgbaar bij het redactie-adres.

INTERVIEW: ATZE BOERSTRA

40

PROJECT: HET BRABANT­ WONINGCONCEPT

44

TVVL Magazine is het officiele orgaan van TVVL Platform voor Mens en Techniek. De vereniging, opgericht op 26 mei 1959, heeft tot doel de bevordering van wetenschap en techniek op gebied van installaties in gebouwen en vergelijkbare objecten. Als lid kunnen toetreden personen, werkzaam (geweest) in dit vakgebied, van wie mag worden verwacht, dat zij op grond van kennis en kunde een bijdrage kunnen leveren aan de doelstelling van de vereniging. Het abonnement op TVVL Magazine is voor leden en begunstigers van TVVL gratis. De contributie voor leden bedraagt € 140,00 incl. BTW per jaar. Informatie over de bijdrage van begunstigers wordt op aanvraag verstrekt.

3

2_TM0414_inhoud.indd 3

7-4-2014 12:19:47

editorial

Natuurlijke en hybride ventilatie Het doel van ventileren is de aanvoer van voldoende verse lucht.

Randvoorwaarden: een energiezuinig ventilatiesysteem, comfortabel en gezond voor de bewoners. Belangrijke aandachtspunten zijn: geluidarm, tochtvrij in de winter en verkoelend bij hogere temperaturen. In de praktijk blijkt deze combinatie vaak een puzzel te zijn. Hybride ventilatie bevindt zich ergens tussen natuurlijke ventilatie via een open raam en luchtbehandeling via een luchtbehandelingskast met alles erop en eraan. Waar precies is een kwestie van wensen en mogelijkheden van opdrachtgever en ontwerper, en afhankelijk van de randvoorwaarden van de omgeving (geluid en buitenmilieu).

Veel kantoorgebouwen, scholen en huizen bevatten het eenvoudigste natuurlijk ventilatiesysteem: te openen ramen en afzuiging in sanitair, keuken en eventueel kopieer/printerruimten. Bij gesloten ramen loopt hier de CO2 snel op tot 2.500 ppm of hoger. Mensen ervaren de lucht dan als muf, krijgen last van geïrriteerde slijmvliezen en worden slaperig.

CO2 ademen mensen uit en is dus een maat voor de luchtverontreiniging die de mens zelf veroorzaakt. De richtlijnen voor een gezond en fris binnenmilieu liggen al jarenlang op gemiddeld 800 ppm CO2-verhoging ten opzichte van buiten. De buitenlucht bevat nu rond de 0,04% CO2 (400 ppm). Een CO2-gehalte van meer dan 5.000 ppm (0,5%) is de officiële gezondheidskundige grenswaarde voor arbeidsomstandigheden. In klaslokalen wordt deze grens zelfs wel eens overschreden als in de winter bij natuurlijke ventilatie de ramen en roosters dicht zijn om koude tocht te voorkomen.

Gebruikers van gebouwen willen graag zelf hun binnenklimaat kunnen beïnvloeden en hechten aan contact met buiten. Helaas zijn ramen en roosters in de praktijk regelmatig weinig functioneel. Door gebreken in het ontwerp kunnen klachten over tocht en kou ontstaan. Tocht is wel nuttig op warme dagen, omdat de hoge luchtsnelheid dan voor prettige afkoeling zorgt. In de winter is ventileren via ramen en roosters

4

TM0414_editorial.indd 4

Ir.drs. G.J. (Ineke) Thierauf, arbeidshygiëniste en bestuurslid Isiaq.nl

vaak alleen goed mogelijk als de gebruikers de ruimte tijdelijk verlaten.

Ontwerpers hebben daarom bijvoorbeeld een systeem bedacht voor het voorverwarmen van de buitenlucht die door de roosters naar binnen stroomt. Toevoegen van extra techniek kan een oplossing zijn waarmee natuurlijke ventilatie hybride wordt. Een voorwaarde voor gebouwtechniek is gebruiksgemak en stabiliteit voor de gebruiker en gebouwbeheer.

Er zijn helaas gebouwen waarbij de ‘high tech’ van de hybride ventilatie te ver is doorgeschoten en onhanteerbaar is geworden voor de gebruiker.

Ook de balans tussen duurzaam (energiezuinig) en comfort is een subtiel evenwicht. De keuze voor natuurlijke en hybride ventilatiesystemen gebeurt vaak op basis van zowel comfort als duurzaamheid. Enerzijds kan het comfort van te openen ramen energieverlies opleveren bij een mechanisch ventilatiesysteem; anderzijds resulteren natuurlijk en hybride ventilatiesystemen in een energiewinst omdat gebruikers accepteren dat de binnentemperatuur meebeweegt met de buitentemperatuur.

In deze special over natuurlijke en hybride ventilatiesystemen vindt u artikelen die gezamenlijk vele aspecten behandelen en een beeld geven van mogelijke ‘best practices’. Veel leesplezier en… reacties zijn erg welkom bij de schrijvers en de redactieraad.

TVVL Magazine | 04 | 2014 EDITORIAL

3-4-2014 12:59:00

Met systeem-intelligentie naar energie-efficiĂŤntie.

De Wolf systeemwereld biedt voor iedereen energiebesparing, comfort en een optimaal klimaat. We blijven innoveren en ontwikkelen met een focus op duurzaamheid en Total Cost of Ownership. Het assortiment HR-WTW units is daarom uitgebreid met de CRL serie voorzien van energiebesparende en traploos regelbare EC ventilatoren en HR warmtewiel met meer dan 80% rendement. De nieuwe staande MGK-2 ketelserie onderscheidt zich onder meer door een groot modulatiebereik, hoog rendement en benodigd geen minimale waterhoeveelheid of retourtemperatuur. Wolf levert nu ook lucht/water en bodem/water warmtepompen, respectievelijk de BWL en BWS. De zonne-energiesystemen bieden naast een hoog rendement een breed assortiment, waardoor voor iedere situatie een oplossing kan worden geboden. De producten kunnen uiteraard afzonderlijk toegepast worden, maar bieden verregaande voordelen als totaalsysteem, dankzij het intelligente regelsysteem.

Zonnecollector F3-1

Warmtepomp BWL

CRL HR-WTW unit

MGK-2 ketelserie

Meerlagenbuffervat BSP

Op de Wolf website vindt u alle energiebesparende kenmerken. Wilt u een advies op maat neemt u dan contact met ons op.

Wolf Energiesystemen, www.wolf-energiesystemen.nl, Tel. 038- 333 50 86, Fax 038 - 333 68 02

Fachanzeige_NL_A4.indd 1 TM0414_05_wolf.indd 5

Het merk voor energiesystemen

02.04.14 14:14 4-4-2014 12:58:01

Mogelijkheden van natuurlijke of hybride ventilatie Wanneer is natuurlijke ventilatie zinvol en wanneer niet? Waarom zijn we in veel gevallen overgegaan naar volledig mechanisch geventileerde gebouwen? Hoeveel ventilatie is eigenlijk nodig? Dit soort vragen zijn niet zo eenvoudig en eenduidig te beantwoorden. Er zijn vele meningen over.

Dr.ir. P.J.W. (Peter) van den Engel, Deerns Nederland en TU Delft, en ing. S.R. (Stanley) Kurvers, TU Delft De voorkeur voor natuurlijke of mechanische ventilatie heeft te maken met wisselende opvattingen, toenemende kennis en inzichten, en daarnaast met veranderend gebruik.

Verwachtingen over en kennis van luchtkwaliteit, het comfort en het energiegebruik zijn in de loop van de tijd gewijzigd. Ook spelen andere ontwikkelingen een rol: -commerciële argumenten. Comfort is een product geworden dat moet worden geleverd.

Ook de Deense klimaatonderzoeker Fanger is dat zo gaan benoemen. Nieuwe inzichten gaan uit van een andere benadering van comfort.

Thermisch comfort is geen ‘product’ dat aan gebouwgebruikers wordt geleverd, maar een ‘doel’ dat gebruikers nastreven, als het gebouw hiervoor de mogelijkheden biedt; - architectonische ontwikkelingen. Bij het nieuwe bouwen werd van oudsher veel glas gebruikt, waarmee de noodzaak tot koeling is toegenomen; - technische ontwikkelingen. Door klimaatbeheersing met technische installaties verschuift de aandacht van wat kan zonder machines naar wat mogelijk is met machines; - vertrouwdheid met een systeem. Hoe meer ervan bekend is hoe meer neiging bestaat om het toe te passen.

NATUURLIJKE VENTILATIE Door de toenemende behoefte aan herstel van het contact met de natuur leeft gebruik van natuurlijke ventilatie weer op. Een ander argument voor natuurlijke ventilatie kan

6

TM0414_vdengel_2190b.indd 6

bijvoorbeeld een groter gebruikerscomfort zijn (zie hierna). De meeste gebruikers hebben daarom voorkeur voor een bepaalde vorm van natuurlijke ventilatie, zo blijkt uit evaluaties.

Vergeleken met niet goed werkend mechanisch systeem zijn er meer mogelijkheden om de temperatuur en ventilatie aan te passen.

Gedurende een groot deel van het jaar zijn er bovendien aantoonbare energetische voordelen.

Succesvol volledig natuurlijk geventileerde gebouwen komen in nieuwbouw maar weinig voor en ze zijn vaak complex ontworpen. In bestaande gebouwen gaat het vaak om relatief oude gebouwen met te openen ramen, waarbij concessies gelden voor het energiegebruik, maar waarin gebruikers vaak wel tevreden verblijven. Kennelijk spelen er nog andere factoren een doorslaggevende rol. Bij nieuwbouw zijn er veel meer mogelijkheden voor natuurlijke ventilatie, maar ligt de keuze voor hybride ventilatie nog steeds het meest voor de hand.

Ook blijkt vaak het energiegebruik lager te zijn (Bordass 2001, Juricic 2012). In deze onderzoeken zijn van de gebouwen tal van gebouwkenmerken vastgelegd, waaronder installatietype, en zijn onder werknemers enquêtes afgenomen naar het ervaren comfort, zoals: - thermisch comfort (wel of niet comfortabel, acceptabel, te warm, te koud, tocht); - luchtkwaliteit (droog, bedompt, stank); - geluidhinder; - daglicht en kunstlicht.

Ook is onderzoek gedaan naar gebouw gerelateerde gezondheidssymptomen, zoals: - vermoeidheid; - hoofdpijn; - zwaar gevoel in het hoofd; - lusteloosheid; - concentratieproblemen; - oogklachten; - verstopte neus, loopneus; - keelirritatie; - huidklachten.

EVALUATIES Wat is er bekend over het verschil in comforten gezondheidsbeleving in natuurlijk geventileerde gebouwen in vergelijking met gebouwen met volledige airconditioning?

Hiernaar is de afgelopen 30 jaar het nodige onderzoek uitgevoerd. Het blijkt dat gebruikers en bewoners in natuurlijk geventileerde gebouwen het binnenmilieu anders ervaren en beoordelen dan in gebouwen met volledige klimaatbeheersing (zie onder andere Burge 1987, Zweers 1990, Mendell 1990, Bluyssen 1996).

De resultaten van deze onderzoeken laten grotendeels een vergelijkbaar patroon zien.

Koeling en bevochtiging van de ventilatielucht geven een hogere kans op comfort- en gezondheidsklachten. Gebouw- en installatiefactoren die bijdragen aan een verhoogde kans op klachten zijn het luchttoevoerfilter, de koelsectie, de bevochtigingssectie en een warmtewiel. Daarnaast hebben factoren als een gesloten gevel, het niet kunnen openen van de ramen, onvoldoende beïnvloedbaar-

TVVL Magazine | 04 | 2014 VENTILATIE

3-4-2014 13:02:00

gezien zo veel aandacht.

Gunstige bouwfysische eigenschappen van de schil van een gebouw (zoals goede zonwering) zijn een belangrijke randvoorwaarde. Een mechanisch systeem alleen kan niet voor een goed comfort zorgen; mogelijk wel op papier, maar niet in de praktijk.

GESCHIEDENIS

-Figuur 1- Percentage personen per gebouw dat tevreden is met de binnentemperatuur in natuurlijk en mechanisch geventileerde gebouwen (Hellwig, 2006)

heid van de temperatuur en de aanwezigheid van groepskantoren, een ongunstige invloed op het ervaren comfort en de gezondheid. In het Europese Airless-project (Bluyssen, 2003) bleek dat onderdelen van luchtbehandelingsinstallaties, zoals filters, kanalen, bevochtigers, koelunits en warmtewielen, een verhoogde kans op gezondheidssymptomen geven. In het Europese onderzoek HOPE (Roulet, 2006) bleek dat klachten over luchtkwaliteit en thermisch comfort vaker voorkwamen wanneer de gebruikers de omgeving niet konden beïnvloeden met een te openen raam. Gebruikers die de beschikking hebben over een te openen raam zijn beduidend tevredener over de omgeving (Huizenga, 2006). Uit een Duits onderzoek in 16 kantoorgebouwen (Helwig, 2006) blijkt dat bewoners van gebouwen met natuurlijke ventilatie het meest tevreden zijn over de temperatuur en de temperatuurregeling vergeleken met bewoners in gebouwen met mechanische ventilatie (figuur 1).

Tevens werd onderzoek gedaan naar de mate van ervaren beïnvloedingsmogelijkheden.

Figuur 2 laat zien dat deze in de natuurlijk geventileerde gebouwen beter zijn.

Gebouw 8 had naast mechanische ventilatie ook te openen ramen en geen koeling.

TVVL Magazine | 04 | 2014 VENTILATIE

TM0414_vdengel_2190b.indd 7

-Figuur 2- Ervaren beïnvloedingsmogelijkheden (0=geen beïnvloeding mogelijk; 1= wel beïnvloeding mogelijk). Voor natuurlijk geventileerd: gemiddeld: 0.87; voor mechanisch geventileerd, gemiddeld 0.32 (Hellwig, 2006)

Gebouwen 2 en 9 zijn gebouwen met een gesloten gevel, een all air-systeem en grote werkruimten.

Wanneer gebruikers hun omgeving kunnen beïnvloeden neemt het thermisch en visueel comfort toe en zijn ze meer tevreden over de luchtkwaliteit. De algehele tevredenheid over het binnenmilieu wordt vooral positief beïnvloed door een goed thermisch comfort (Frontczak, 2011). In natuurlijk geventileerde gebouwen is de temperatuur over het algemeen hoger dan in airconditioned gebouwen en volgt deze het buitenklimaat beter bij een gelijk of betere perceptie van comfort (Frontczak 2011, Nicol 2010).

MECHANISCH ALS HET MOET Als het nodig is blijft volledige mechanische ventilatie een goed alternatief, zolang de gebruiker maar de mogelijkheid heeft om een raam open te zetten en er goed wordt nagedacht over de regelbaarheid, de drukverliezen, hygiëne en schoonmaakbaarheid van het systeem. Kennis over het nuttig gebruik van fysische krachten van luchtstromingen is voor beide systemen van belang. Niet voor niets krijgen hybride systemen recent internationaal

Waar is het begonnen?

In het verleden werden vrijwel alle gebouwen natuurlijk geventileerd, zelfs een hoog gebouw als het Empire State building. De kantoorkamers hiervan zijn niet diep en er is overal daglicht.

Oude ‘high tech’-oplossingen met natuurlijke ventilatie zijn in Engeland te vinden met natuurlijke ventilatie in theaters en in het parlementsgebouw. Veel van die principes zijn inmiddels vergeten, maar worden op dit moment weer onderzocht met als doel ze opnieuw in een andere vorm toe te passen.

Aan het einde van de 19e en in de loop van de 20e eeuw kwam mechanische ventilatie in kantoren steeds vaker voor, met name nadat in de VS Carrier de koelmachine introduceerde. In de jaren vijftig van de vorige eeuw deed vervolgens de gesloten vliesgevel zijn intrede, vaak gecombineerd met diepe kantoortuinen. De verwachting was dat dit de productiviteit van mensen zou bevorderen. Verwachtingen over schoonheid en comfort wisselen in de tijd.

Voorbeelden natuurlijke ventilatie Halverwege jaren negentig van de vorige eeuw werd door Mick Pierce een winkelcentrum in Harare ontworpen waarin de ventilatie van een termietenheuvel de inspiratiebron vormt. Deze vorm van ventilatie is nog steeds actueel en niet helemaal begrepen.

In Nederland is bij nieuwbouw volledige natuurlijke ventilatie maar in een paar gebouwen toegepast. Het gaat om gebouwen waar lucht via de gevel wordt toegevoerd en centraal via een schoorsteen afgevoerd. Dit is het meest basale concept, waarbij gebruikers direct contact met buiten houden. Een voorbeeld is het kantoor van Rijkswaterstaat in Terneuzen (2000), dat in 2011 nog een duurzaamheidsnominatie kreeg van het programma ‘Vroege vogels’.

In Engeland zijn diverse gebouwen van Short Associates overtuigend voorzien van natuurlijke ventilatie. De lucht wordt meestal via kleine atria toegevoerd en via schachten in de gevel afgevoerd (Short 2004, Krausse 2007, Lomas 2007). Bij al deze concepten is het vooral het schoorsteeneffect dat voor de vereiste ventilatie zorgdraagt. Wind ondersteunt daarbij het thermische concept in meer of mindere mate.

7

3-4-2014 13:02:00

Hybride ventilatie Hybride geventileerde gebouwen komen veel meer voor en zijn zelfs vrij gebruikelijk. Hybride ventilatie kan worden beschouwd als een combinatie van natuurlijke met mechanische ventilatie, zoals bij natuurlijke toevoer en mechanische afvoer. Dit is al het geval bij te openen ramen gecombineerd met mechanische ventilatie. Een andere vorm van hybride ventilatie is het tijdelijk verminderen of uitzetten van de mechanische ten gunste van natuurlijke ventilatie. Dit gebeurt om meer te ventileren of koelen met minder energie of om de gebruiker de keuze te geven voor een ander type comfort. Zo zijn er talloze gebouwen met tweede huidgevels of atria die deels natuurlijk worden geventileerd. Daaronder vallen ook zeer hoge gebouwen, zoals de Commerzbank in Frankfurt, waarbij gebruikers aantoonbaar tevreden zijn en zelfs een voorkeur hebben voor natuurlijke ventilatie bij de keuze mechanisch/natuurlijk (Wood, 2013).

Woningen en kantoren In Nederland wordt bij woningen inmiddels natuurlijke luchttoevoer via de gevel weer vaker toegepast dan volledige mechanische ventilatie met warmteterugwinning. Er zijn zelfs toepassingen van passieve woningen met natuurlijke ventilatie. De toename van natuurlijke toevoer via de gevel is vooral ontstaan na gezondheidsklachten van de bewoners in de Amersfoortse wijk Vathorst, die grotendeels aan mechanische ventilatie zijn toegeschreven. Het is daarbij onduidelijk waarom er zo’n groot onderscheid wordt gemaakt tussen woningen en kantoren, omdat de warmtelast bij kantoren de laatste jaren zo sterk is afgenomen. Er is niet veel reden om het systeem, zoals bij woningen wordt toegepast, ook niet bij kantoren te gebruiken zodra bij kantoren de bezettingsgraad relatief laag is. Een voorwaarde is wel dat er in kantoren minder (voornamelijk) grote ruimten (groepskantoren) zouden moeten worden gemaakt, iets wat ook om andere redenen (geluidhinder, gebrek aan beïnvloedingsmogelijkheden en privacy, ongunstig visueel comfort) wenselijk is.

Architecten en natuurlijke ventilatie Het valt op dat er nu diverse internationaal opererende architecten zijn die zich hebben gespecialiseerd in hybride ventilatie en het vaak gebruiken voor hun acquisitie, zoals Louisa Sauerbruch en Matthias Hutton, Thomas Herzog, Norman Foster, Mick Pierce, Stephan Behnisch, Hamzah & Yean en KPMB Architects (voor een uitgebreid overzicht zie Wood, 2013). De principes van hun gebouwen zijn ook voor veel andere projecten te gebruiken.

8

TM0414_vdengel_2190b.indd 8

3a. 1996, Mick Pierce, East Gate Centre Harare; thermiek, centrale toe- en afvoer, vrije gevelindeling mogelijk, goede zonwering aanwezig

3b. 2000, Opmaat, kantoor Rijkswaterstaat Terneuzen; thermiek, toevoer via de gevel afvoer via een hoge schoorsteen op het dak

3c. 2003, Ford and Associates, Frederick Lancaster Library, Coventry; thermiek, lage toevoer via atria, afvoer via schachten in de gevel, op het dak en via een centraal atrium

-Figuur 3- Voorbeelden van natuurlijke ventilatieconcepten van meer dan tien jaar terug

TVVL Magazine | 04 | 2014 VENTILATIE

3-4-2014 13:02:00

Argumenten tegen te openen ramen

Argumenten voor te openen ramen

de gevel is goedkoper

waarom geldt dit voor woningen niet?

Bij warm en vochtig weer hoeft de koelinstallatie minder te koelen dan als er ramen open zouden staan

Het effect van vrije koeling wordt over het hoofd gezien; gebruikers kunnen zich bovendien ook aanpassen aan het weer; de combinatie met zonwering, waarbij zo veel mogelijk wordt voorkomen dat zonnewarmte naar binnenkomt, is een belangrijk aandachtspunt

Er is angst voor tocht bij kantoortuinen

De regelmogelijkheden van de ramen kunnen groot zijn, bijvoorbeeld als er een optie van kleine kierstanden is, de kier zich op een zo hoog mogelijke plek bevindt en er een afscherming tegen regen en wind is; tweede huidramen geven nog de meeste mogelijkheden

De omgeving is lawaaierig en enigszins vervuild

Dit is in Nederland maar op weinig plaatsen het geval, doorgaans is de lucht buiten schoner dan binnen (Ragas, 2011); de kennis hierover bij A1-locaties is evenwel beperkt. Gebruikers kunnen zelf de afweging maken of er op een bepaald moment geluidhinder wordt geaccepteerd als hiermee de temperatuur en de luchtkwaliteit positief kan worden beïnvloed.

Het idee bestaat dat gefilterde lucht via het mechanische ventilatiesysteem schoner is dan lucht via te openen ramen

In veel gevallen is juist het mechanisch ventilatiesysteem de grootste vervuiler van de binnenlucht. De Amerikaanse hoogleraar Jessica Green laat zien dat bepaalde pathogene bacteriën zich graag in mechanische ventilatiesystemen nestelen en dat in dit geval lucht via te openen ramen schoner is (zie http-verwijzing bij 7);

Hierover is nog weinig bekend. Het effect van drukverschillen bij Het idee bestaat dat het drukregime in het ventilatiesysteem open/gesloten ramen is doorgaans beperkt, zelfs bij hoogbouw zijn wordt verstoord, zodat sommige gebruikers bijna geen verse voldoende toepassingen bekend. Ramen staan bovendien maar een lucht meer zouden krijgen deel van de dag open. Er zou daarbij ook veel meer naar de gemiddelde luchtkwaliteit in de tijd moeten worden gekeken.

-Tabel 1- Argumenten voor en tegen te openen ramen

TE OPENEN RAMEN? Bij kantoren wordt helaas nog vaak gekozen voor een gevel die volledig is gesloten en waarvan het gebouw volledig afhankelijk is van het mechanische ventilatiesysteem. De redenen daarvan zijn divers en kunnen met de factoren in tabel 1 te maken hebben.

In feite is er geen enkele fysische reden om geen te openen raam aan te brengen, tenzij de omgeving erg vervuild is en er veel lawaai in de omgeving is. Het zijn vooral economische korte termijn factoren die doorslaggevend zijn. Bovendien vindt hierover doorgaans niet voldoende discussie met gebruikers plaats.

WAT IS MOGELIJK? Met de huidige technologie is het goed mogelijk om met natuurlijke of hybride ventilatie een energiezuinig gebouw te ontwerpen, zowel in het stook- als koelseizoen. Het vraagt wel om een heel ander ontwerpproces dan nu gangbaar is.

Regeling Door gericht gebruik te maken van interne warmte, zonnewarmte en thermische massa kan het energiegebruik zowel bij natuurlijk als mechanisch geventileerde gebouwen laag worden gehouden. Door bewust te ventileren, minder bij koud en heel warm weer en meer bij buitentemperaturen tussen de 15 en 25°C, is bovendien een grote speelruimte in de hoeveelheid ventilatie aanwezig. Bij heel warm

TVVL Magazine | 04 | 2014 VENTILATIE

TM0414_vdengel_2190b.indd 9

weer is er daarnaast de optie om juist veel te ventileren omdat met een hogere luchtsnelheid afkoeling plaatsvindt (comfortkoeling).

De start van een ontwerp is altijd het weren van zonnewarmte in de zomer en behoud van warmte in de winter. De vraag hoeveel lucht nodig is om de luchtkwaliteit te waarborgen is daarom uiterst relevant.

ventilatie. Er zijn inmiddels voorzieningen op de markt die gericht gebruik maken van vrije koeling, zoals: - lamellenroosters opgenomen in ramen waardoor er geen kans op inregenen en inbraak is; - schoorstenen op het dak die lucht zowel toeals afvoeren (Monodraught Ltd).

Toevoer Bij natuurlijke toevoer is de kwaliteit van het toevoersysteem het meest belangrijk.

Hiermee moet tocht worden voorkomen, de volumestroom worden geregeld en bij storm moet deze volledig afsluitbaar zijn. Fabrikanten spelen hier steeds meer op in. Hoe minder de hoeveelheid lucht per meter gevel, hoe makkelijker beheersbaar het systeem met roosters is en hoe kleiner de drukverschillen zijn waarmee gewerkt kan worden.

Voor grote debieten, zoals bij scholen, zijn er inmiddels ook oplossingen, maar hiervoor is een vrij groot drukverschil nodig. Er is vooral behoefte aan robuuste en eenvoudige systemen die bij kleine en grote drukverschillen goed functioneren.

Aanvullende koeling is ook bij natuurlijke ventilatie mogelijk, zolang een gekoeld vlak maar boven de dauwpunttemperatuur blijft.

Deze ligt in de meest ongunstige situatie in Nederland vrijwel nooit hoger dan 18 °C. Gedacht kan worden aan koelvermogens tot 80 W/m2 die kunnen worden gecombineerd met natuurlijke ventilatie zonder dat er risico is op condensatie.

Koeling Met nachtventilatie kan al minstens 30 W/ m2 worden gekoeld, mede afhankelijk van de weersomstandigheden. De vorm en grootte van het te openen raam is belangrijk voor de effectiviteit van vrije koeling of de hoeveelheid

Gebruikers en natuurlijke ventilatie Het bewustzijn van de gebruiker over en de voorkeuren voor een bepaald type binnenklimaat spelen ook een rol bij de keuze voor een systeem.

Bij de researchinstituten Alterra (Stephan Behnisch) en Amolf (Dick van Gameren) speelde de wens voor natuurlijke ventilatie een grote rol. Bij de hoogbouw van het ministerie van Justitie en Binnenlandse zaken (Hans Kolhoff) wilde de gebruiker ook graag natuurlijke ventilatie. Vrijwel volledige natuurlijke ventilatie (zoals in het Kfw Westarkadegebouw van Sauerbruch Hutton, figuur 4)

9

3-4-2014 13:02:01

bleek hier nog een brug te ver, maar wel zijn er tweede huidramen toegepast, zodat elke gebruiker toch contact met buiten heeft.

Productontwikkeling Er is nog steeds behoefte aan de ontwikkeling van systemen zoals die bij zowel lage druk als temperatuur grotere hoeveelheden lucht kunnen toevoeren en ook in bijvoorbeeld de omgeving van de vloer kunnen worden opgenomen. Hiervoor is aanvullende productontwikkeling nodig. Bij de systemen voor vrije koeling en nachtventilatie ontbreekt het vaak aan goede bouwkundige integratie.

OPLEIDING Zowel op hogescholen als universiteiten blijken de studenten in toenemende mate gefascineerd te zijn door natuurlijke of hybride ventilatie. Het lesprogramma dat daarvoor nodig is moet nog verder worden ontwikkeld.

Het zou ook een onderdeel kunnen worden van een TVVL-cursus. Figuur 5 laat een recent gebouwde zonneschoorsteen zien die door Kimberly Beerkens en Gertjan Schoneveld van de Hogeschool van Rotterdam is getest voor te renoveren woningen met natuurlijke ventilatie. Inspirator van het project is de architect Arjan Karssenberg, ontwerper van kaswoningen in Culemborg.

Het ontbreekt momenteel aan voldoende praktische informatie op het gebied van natuurlijke of hybride ventilatie voor ontwerpers. Dit is een probleem wat zich zowel nationaal als internationaal voordoet. Daarom wordt momenteel in een samenwerkingsproject tussen de TU-Delft en de Heriot-Wattuniversiteit in Edingburgh (prof. Susan Roaf) gewerkt aan een handboek op het gebied van natuurlijke en hybride ventilatie.

-Figuur 5- Voorbeeld van een laboratoriumopstelling van een zonneschoorsteen bedoeld voor te renoveren woningen met volledige natuurlijke ventilatie in Heijplaat

10

TM0414_vdengel_2190b.indd 10

Figuur 4- Voorbeeld van een recent gebouw met hybride ventilatie en een zeer laag energiegebruik: het Kfw Westarkade gebouw van Sauerbruch Hutton.

Lucht wordt via drukverschillen door de wind op de tweede huidgevel toegevoerd of via een mechanisch toevoersysteem in de borstwering.

Afvoer vindt centraal met schachten plaats.

LITERATUUR 1. RT Hellwig, S Brasche, W Bischof. Thermal Comfort in Offices – Natural Ventilation vs. Air Conditioning, Proceedings of congress Comfort and Energy Use in Buildings – Getting it Right, Winsor 2006.

2. MJ Mendell, AH Smith, Consistent Pattern of Elevated Symptoms in Airconditioned Office Buildings: A Reanalysis of Epidemiologic Studies, Am. J. Public Health 80 (10) (1990) 1193-1199.

3. S Burge, A Hedge, S Wilson, J Bass, and A Robertson, 1987. Sick Building Syndrome: A Study of 4373 Office Workers; Ann. Occup. Hyg. 31, 493-504.

4. T Zweers, L Preller, B Brunekreef, JSM Boleij, Health and Indoor Climate Complaints of 7043 Office Workers in 61 Buildings in the Netherlands, Indoor Air 2 (1992) 127-136.

5. PM Bluyssen e.a., European Indoor Air Quality Audit Project in 56 Office Buildings, Indoor Air, Volume 6, Issue 4, pages 221–238, December 1996.

6. PM Bluyssen, C Cox, O.Seppänen, E de Oliveira Fernandes, G Clausen, B Müller, CA Roulet, Why, when and how do HVAC-systems pollute the indoor environment and what to do about it? the European AIRLESS project, Building and Environment, Volume 38, Issue 2, February 2003, Pages 209-225.

7. SMM Juricic, ER van den Ham, SR Kurvers, Robustness of a building - Relationship between building characteristics and energy use and health and comfort perception, Proceedings of 7th Windsor Conference: The changing context of comfort in an unpredictable world Cumberland Lodge, Windsor, UK, 12-15 April 2012.

8. CA Roulet. Indoor air quality and energy performance of buildings. Proceedings

Healthy Buildings 2006 (1) 37-47.

9. C Huizenga, S Abbaszadeh, L Zagreus, EA Arens. Air Quality and Thermal Comfort in Office Buildings: Results of a Large Indoor Environmental Quality Survey, Proceedings of Healthy Buildings 2006, Lisbon,Vol. III, 393-397.

10. B Bordass, R Cohen, M Standeven, A Leaman. Assessing building performance in use 3: energy performance of the Probe buildings. Building Research & Information (2001) 29(2), 114–128.

11. B Krausse, M Cook, K Lomas. Environmental performance of a naturally ventilated city centre library. Energy and Buildings 39 (2007) 792–801.

12. KJ Lomas. Architectural design of an advanced naturally ventilated building form.

Energy and buildings 39 (2007) 166 -189.

13. CA Short, KJ Lomas, A Woods. Design strategy for low-energy ventilation and cooling within an urban heat island.

Building Research & Information (2004) 32(3), 187–206.

14. A Wood, R Salib. Natural ventilation in high rise office buildings. Routledge 2013.

15. AMJ Ragas, R Oldenkamp, NL Preeker, J Wernicke, U Schlink. Cumulative risk assessment of chemical exposures in urban environments. Environment International 37 (2011) 872–881.

16. http://www.ted.com/talks/jessica_green_ are_we_filtering_the_wrong_microbes. html 17. M. Frontczak, P Warkocki. Literature survey on how different factors influence human comfort in indoor environments. Building and Environment 46 (2011) 922-937 18. F. Nicol, M Humphreys. Derivation of the adaptive equations for thermal comfort in free-running buildings in European standard EN15251. Building and Environment 45 (2010) 11-17

TVVL Magazine | 04 | 2014 VENTILATIE

3-4-2014 13:02:01

Alles op het gebied van WTW-installaties en ventilatie • Uitgebreid assortiment • Alle producten op voorraad • Kwaliteitsproducten • Advies en ondersteuning • Uitstekende condities • Levering binnen 24 uur

www.velu.nl VELU® Klimaattechnische Groothandel maakt deel uit van de Nijburg Industry Group. De groep omvat een internationaal actieve organisatie die bestaat uit de bedrijven Solid Air® (luchtbehandeling, luchtverdeeltechniek, klimaatplafonds), VELU® Klimaattechnische Groothandel, Nijburg® Klimaattechniek (engineering, installatie en montage) en Nijburg® Products (productie/fabricage)

TM0414_11_nijburg.indd 11pag. TVVL.indd 1 142114 NIG_VELU_1/1

Molenraai 12, 9611 TH Sappemeer Telefoon (0598) 361 232 mail@velu.nl

7-4-2014 11:15:26 03-04-14 23:09

Psychologische aspecten (onder)belicht Het binnenmilieu van kantoorgebouwen die zijn ontworpen volgens de laatste comforteisen resulteert nog te vaak in ontevredenheid onder gebruikers. Eén van de oorzaken is dat de huidige ontwerprichtlijnen zich met name concentreren op fysische behaaglijkheid en energiegebruik. Onderzoek toont echter aan dat er nog veel meer (psychologische) aspecten van belang zijn voor het welzijn van gebouwgebruikers. Verwacht wordt dat hiermee in de toekomst winst valt te behalen, door betere prestaties op het gebied van productiviteit en gezondheid.

Ir. E. (Eefke) van den Ouweland, masterstudent Building Physics and Services, TU/e, prof. ir. W. (Wim) Zeiler, professor installaties, TU/e, Y.A.W. (Yvonne) de Kort, PhD, MSc, associate professor omgevingspsychologie, TU/e, ir. G. (Gert) Boxem, assistent professor, TU/e, ir. G.J. (Gerarda) Nierman, omgevingspsycholoog, Royal HaskoningDHV, ir. W.H. (Wim) Maassen, PDEng, Adviseur, Royal HaskoningDHV

Steeds vaker verschijnen er berichten over het belang van psychologische aspecten in werkomgevingen voor het welzijn van mensen.

Denk aan de toegevoegde waarde van planten op de werkplek, de klachten over installaties die niet bediend kunnen worden en werkplekken die geen ondersteuning en inspiratie bieden voor creatieve processen. De theoretische onderbouwing hiervan is vaak al enige jaren bekend bij onderzoekers uit psychologische en sociale disciplines. Maar volgens Veitch et al [1] wordt de koppeling in de praktijk meestal niet gemaakt met ontwerpers en ingenieurs die de theorie zouden kunnen toepassen.

Bell et al [2] stellen dat dit grotendeels te wijten is aan een gebrek aan kennis en verschillen in interpretatie van eisen en doelstellingen tussen verschillende partijen (zie figuur 1).

De wereld van het ontwerpen in de bouw kenmerkt zich door de betrokkenheid van ontwerpers, betalende klanten en gebruikende klanten. Daarnaast zijn er onderzoekers die nieuwe kennis ontwikkelen. In de praktijk

12

TM0414_vdouweland_2190c.indd 12

hebben de ontwerpers echter vaak niet de kennis of kunde om deze bevindingen toe te passen. Tegelijkertijd wil de betalende klant een energiezuinig en duurzaam gebouw voor een zo laag mogelijke prijs en de gebouwgebruiker wil vooral een prettige, comfortabele en gezonde werkomgeving. Om iedereen tevreden te krijgen moeten de zogenaamde ‘gaps’ tussen de verschillende partijen zo klein mogelijk gehouden worden.

Ondanks dat er al veel onderzoek gedaan is naar de effecten van het binnenmilieu op de gebruiker blijven facility managers en ontwerpers vragen om aantoonbare bewijzen in de vorm van bedrijfsresultaten, zoals ziekteverzuim en burnout, productiviteit en tevredenheid [1]. Zolang harde bewijzen op dit vlak niet voldoende overtuigend zijn en er geen duidelijke handvatten geboden worden voor verbetering, zal het draagvlak voor de toepassing van psychologische elementen in het ontwerpproces beperkt blijven.

Het onderzoek dat beschreven wordt in dit artikel draagt specifiek bij aan de verkleining

van de ‘gaps’ tussen de ontwerpers en onderzoekers en tussen de gebouwgebruiker en de ontwerper door theorieën uit de psychologie te koppelen aan de bestaande kennis over het binnenmilieu. Waar de focus in de praktijk nog ligt op het vermijden van fysiologisch discomfort, wordt nu een holistische ontwerpbenadering voor het binnenmilieu in kantoorgebouwen gepresenteerd (zie figuur 2). Een holistische benadering is een ontwerpbenadering met als doel het bevorderen van lichamelijk, geestelijk en sociaal welzijn [3].

Eén van de grootste verschillen tussen de traditionele en holistische benadering is het perspectief van waaruit het binnenmilieu wordt benaderd.

Op dit moment wordt de kwaliteit van het binnenmilieu vaak gezien als een potentieel probleem dat voorkomen moet worden, terwijl het ook beschouwd kan worden als een middel om welzijn te promoten. Volgens het model van Vischer [4] kan via welzijn tevens tevredenheid met het binnenmilieu bereikt worden (zie figuur 2).

TVVL Magazine | 04 | 2014 BINNENMILIEU

3-4-2014 16:46:32

Onderzoekers

Betalende klanten

toepasbaarheids ‘gap’

klant-klant ‘gap’

gebruikersbehoeften ‘gap’

Ontwerpers

Gebruikende klanten

-Figuur 1- Schematische weergave van de zogenaamde ‘gaps’ tussen de partijen die betrokken zijn in de bouwwereld [2] Gebruikerstevredenheid en -welzijn

Gebouw als ‘satisfier’

Een holistische benadering

Psychologisch comfort

Fysiologisch comfort

Gebouw als ‘dissatisfier’

Standaarden

(Bouwbesluit, NEN, ISO, etc)

Discomfort

-Figuur 2- Model afgeleid van de ‘Habitability’ pyramide [4] Ladders

METHODOLOGIE

Eigenschappen of aspecten van producten

De ervaring van een individu tijdens gebruik van het product

Respondent 1

Attribuut

Consequentie

Waarde

Respondent 2

Attribuut

Consequentie

Consequentie

Consequentie

Respondent 3

Attribuut

Consequentie

Consequentie

Waarde

De fundamentele behoeften van mensen

Ketens Waarde Alle ladders van alle respondenten opgeteld en verbonden met elkaar

Consequentie

Attribuut

Consequentie

Attribuut

SALUTOGENESIS Aaron Antonovsky [5] heeft een theorie ontwikkeld ter promotie van welzijn. Zijn model, genaamd salutogenesis, draait om de termen ‘sense of coherence’ (SOC) en ‘generalized resistance resources’ (GRR’s). De SOC kent drie componenten: begrijpelijkheid, beïnvloedbaarheid en betekenisvolheid. GRR’s zijn eigenschappen van een persoon, groep of omgeving die ervoor zorgen dat psychische stress effectief kan worden beheerst.

TVVL Magazine | 04 | 2014 BINNENMILIEU

TM0414_vdouweland_2190c.indd 13

het binnenmilieu. Zo tonen Karjalainen en Koistinen [7] aan dat veel problemen met het binnenmilieu worden veroorzaakt doordat ontwerpers geen realistisch beeld hebben van de eindgebruiker waardoor systemen verkeerd begrepen en gebruikt worden. Daarnaast geven de bevindingen door Bakker [8] aan dat het een fundamentele menselijke behoefte is om controle uit te oefenen op hun omgeving. Mensen blijken zelfs bereid om meer te investeren als ze hiervoor beloond worden met meer persoonlijke instel- en verandermogelijkheden. Hierdoor zal een gebouwgebruiker beter in staat zijn om gebruik te maken van de beschikbare middelen om met bepaalde situaties om te gaan.

Er blijken nog veel verbeteringen mogelijk op het gebied van welzijn en tevredenheid van gebouwgebruikers in kantoren. De vraag is echter: hoe ontwerpen we nou een binnenmilieu wat begrijpelijk, beïnvloedbaar en betekenisvol is en óók nog eens behaaglijk [9] (4 B’s)?

Het doel van dit onderzoek is om een eerste aanzet te geven voor een ontwerpbenadering die ook daadwerkelijk een positief effect heeft op het welzijn van een gebouwgebruiker. Om een goed beeld te krijgen is met behulp van een aantal case studies een analyse gemaakt die vervolgens als basis voor de benadering is gebruikt.

Attribuut

Waarde

-Figuur 3Schematische weergave van de onderlinge relatie tussen individuele ladders en ketens

Yamazaki et al [6] stellen dat verrijking van iemands GRR’s resulteert in een verhoogde SOC. Diverse onderzoeken hebben bewezen dat Antonovsky’s model bijdraagt aan een positief effect op zowel de fysieke als mentale gesteldheid van mensen.

Ook in de context van het binnenmilieu en de werkomgeving blijkt Antonovsky’s theorie succesvol toepasbaar. Verscheidene onderzoeken bevestigen het belang van begrijpelijkheid, beïnvloedbaarheid en betekenisvolheid van

Het onderzoek is verdeeld in twee fases. In de eerste fase is gezocht naar een methode om de (onbewuste) behoeften van gebouwgebruikers ten aanzien van het binnenmilieu te inventariseren. In de tweede fase is onderzocht of de aanwezigheid van deze behoeften ook daadwerkelijk tot positieve effecten kan leiden op de gebouwgebruiker in huidige kantoorgebouwen.

De methode die gebruikt is in de eerste fase in dit onderzoek is oorspronkelijk afkomstig uit de consumentenpsychologie en staat bekend als de middel-doelketentheorie van Reynolds en Gutman [10]. Deze theorie presenteert de relatie tussen een individu en een product als een middel-doelketen. Deze keten bestaat uit drie elementen: attributen, consequenties en waarden (zie figuur 3). Attributen zijn de externe eigenschappen van een product; consequenties worden ervaren tijdens het gebruiken van het product; en de waarden refereren naar de uiteindelijke behoefte(n) die iemand nastreeft met het gebruiken van een product.

Voorbeeld: de toepassing van te openen ramen (attribuut) heeft als consequentie dat frisse lucht het gebouw binnenkomt; dit resulteert in een verhoogd concentratieniveau (consequentie) waardoor medewerkers hun werk beter uit kunnen voeren (waarde). Volgens de middel-

13

3-4-2014 16:46:32

-Figuur 4- Kantoorgebouwen die meegewerkt hebben aan het onderzoek door het beschikbaar stellen van respondenten

doelketentheorie, maken mensen continu (zij het wellicht onbewust) gebruik van hun behoeften om afwegingen te maken tussen verschillende keuzemogelijkheden.

Bij de toepassing van deze theorie op het binnenmilieu, wordt het binnenmilieu als product beschouwd. Door middel van een serie fotocollages met heel concrete gebouwkenmerken en installatietechnische aspecten is aan respondenten gevraagd welke eigenschappen zij belangrijk vinden aan het binnenmilieu.

Vervolgens is met behulp van de ladderinterviewtechniek, waarbij de ‘waarom-vraag’ centraal staat, achterhaald waarom respondenten deze eigenschappen belangrijk vinden.

Met deze informatie kan in kaart gebracht worden welke eigenschappen bijdragen aan het voorzien in de fysieke of psychologische toestand die mensen wenselijk achten op hun werkplek.

CASE STUDIES Voor een goede basis is een selectie gemaakt van respondenten uit meerdere kantoorgebouwen binnen diverse sectoren (zie figuur 4). De totale set van gebouwen kent een ruime variatie in klimaatconcepten, waardoor de resultaten van het onderzoek representatief zijn voor het merendeel van de kantoorgebouwen in Nederland [11]. Tevens zijn de respondenten geselecteerd op basis van variatie in functie, leeftijd, geslacht en locatie in het gebouw.

RESULTATEN De antwoorden die verkregen zijn tijdens de ladderinterviews zijn op twee manieren geanalyseerd: een correspondentie-analyse en de ‘meaning structure’-analyse.

Bij de correspondentie-analyse wordt

14

TM0414_vdouweland_2190c.indd 14

onderzocht of er attributen, consequenties en waarden zijn die veel samenhang hebben waardoor ze een cluster vormen. Binnen het cluster ‘vrijheid en ontspanning’ bijvoorbeeld, passen de attributen [grote ramen, omgeving en uitzicht] samen met consequenties [je niet opgesloten voelen, positieve energie en rust] en waarden [vrijheid en ontspanning].

De resultaten (zie figuur 5) laten zien dat er zes clusters ontstaan, te weten: begrijpelijk (1), beïnvloedbaar (2), betekenisvol (3), vrijheid en ontspanning (4), behaaglijk en gezond (5) en ten slotte effectief en functioneel (6). Hieruit blijkt dat er naast de 4 B’s nóg twee aspecten belangrijk zijn voor gebouwgebruikers, namelijk ‘effectief en functioneel’ en ‘vrijheid en ontspanning’.

De tweede analyse is de ‘meaning structure’analyse. Uit de resultaten kan afgeleid worden welke gebouweigenschappen respondenten tijdens de interviews benoemd hebben en welke consequenties en waarden daarbij horen. Daarnaast ontstaat een duidelijke hiërarchie die weergeeft welke eigenschappen door de meeste mensen als belangrijk worden ervaren en welke eigenschappen slechts door enkele als belangrijk worden ervaren. Beide resultaten zijn weergegeven in een Hierarchical Value Map (zie figuur 6). Deze analyse is uitgevoerd voor vier verschillende deelgebieden, te weten: verwarming, koeling en ventilatie (1), niveau en ontwerp van bedieningssysteem (2), ramen, zonwering en elektrische verlichting (3) en werkplekconcept en interieur (4).

In figuur 6 zijn de resultaten weergegeven die betrekking hebben op wensen van gebouwgebruikers ten aanzien van de ramen, zonwering en elektrische verlichting in een kantoorgebouw. In de HVM wordt een onderscheid

gemaakt tussen directe relaties tussen elementen en indirecte relaties tussen elementen.

Hierbij geven de cijfers vóór de punt het aantal directe relaties weer en de cijfers ná de punt de indirecte relaties. Uit figuur 6 volgt zo bijvoorbeeld dat een te openen raam tien keer direct en vier keer indirect werd geassocieerd met frisse lucht en geur. De resultaten laten tevens zien dat veel gebouwgebruikers aangeven een te openen raam belangrijk te vinden, omdat ze dit als natuurlijk ervaren.

De resultaten uit deze analyse zijn op verschillende wijzen te gebruiken. Ten eerste bieden de resultaten inzicht in welke aspecten mensen belangrijk vinden terwijl deze nog niet altijd meegenomen worden in de ontwerppraktijk.

Ten tweede kan men met deze resultaten inspelen op de behoeften van gebouwgebruikers. De HVM geeft weer met welke gebouwen/of installatietechnische kenmerken deze doelstellingen bereikt kunnen worden. Ook zijn de resultaten waardevol bij de afweging tussen diverse ontwerpvarianten. De weging van de attributen kan hierbij gebruikt worden als bepalende factor. Samenvattend bieden de resultaten van de ‘meaning structure’-analyse inzicht in hoe een binnenmilieu ontworpen kan worden om te voorzien in de belangrijkste behoeften van gebouwgebruikers.

DISCUSSIE EN VERIFICATIE In de tweede fase van het onderzoek is door middel van een vragenlijst onderzocht of de holistische ontwerpbenadering ook daadwerkelijk een positief effect kan hebben op de gebouwgebruiker. De vragenlijsten zijn verspreid en ingevuld door ruim 160 gebouwgebruikers die werkzaam zijn in de kantoorgebouwen uit figuur 4. Met het invullen van de

TVVL Magazine | 04 | 2014 BINNENMILIEU

3-4-2014 16:46:32

Rij- en kolompunten Symmetrische normalisatie

Dimensie 2

muleerd in de vragenlijst. Zo is bijvoorbeeld het cluster ‘effectief en functioneel’ gemeten met de volgende drie items: - is uw werkplek geschikt voor het naar behoren uitvoeren van uw werk?; - kunt u zich voldoende concentreren op uw werkplek?; - kunt u uw werk goed uitvoeren op uw werkplek?

Daarnaast werden in de vragenlijst belangrijke prestatie-indicatoren gemeten: tevredenheid, gepercipieerde gezondheid, subjectieve productiviteit en burnout-symptomen. De mate van burnout gerelateerde symptomen is gemeten met behulp van een OLBI vragenlijst (Oldenburg Burnout Inventory) [12]. De overige prestatie-indicatoren zijn elk gemeten met behulp van drie vergelijkbare vraagitems.

De relatie tussen de mate waarin het gebouw voldoet aan gebruikersbehoeften en prestatieindicatoren is bepaald met behulp van een regressieanalyse. Uit figuur 7 volgt dat elke prestatie-indicator wordt beïnvloed door een andere combinatie van gebouwprestaties. De bèta’s in figuur 7 geven het zuivere effect van

Dimensie 1

-Figuur 5- Resultaat correspondentie analyse; samenhang tussen attributen en waarden

vragenlijst beoordeelden mensen hoe ze het binnenmilieu en de werkomgeving beleven aan de hand van de zes eerder beschreven clusters

uit de correspondentie-analyse.

Voor elk cluster werden drie vraagitems (op consequentie- dan wel waardeniveau) gefor-

0.6 V1. Comfort

7

7 2.8

1.5

5

1.4

C11. Sfeer

5.6

7.2

2.3

4.1

0.10

0.5

12 A6. Te openen raam

0.9

6

C8. Rust

5

A1.1 Individueel beïnvloedbaar

3.2

C10. Veel daglicht

2.5

3.7 10.4

3.2

V4. Je thuis voelen/op je gemak zijn

V6. Ontspanning

C9.1 Inspiratie en creativiteit

C5. Natuurlijk C6. Afstemmen op ind. behoeften en verschillen

V3. Je prettig/ lekker voelen

8.3

C4. Frisse lucht/ geur

C1.2 Fit en energiek

1.6

C7. Je niet opgesloten voelen 5.1

6.1

C2.2 Geen afleiding

0.9

4.2

V2. Werk goed uitvoeren

6

0.5

1.6 A14.2 Buiten

A7. Uitzicht

A14.1 Natuur

A13. Grote ramen

A9. Warme en heldere verlichting

-Figuur 6- Hierarchical Value Map: ramen, zonwering en elektrische verlichting (van onder naar boven: attributen, consequenties, waarden) Beta waardes van de significante voorspellers (P < .05) Afhankelijke variabelen

Betekenisvol binnenmilieu

Effectief & functioneel binnenmilieu

Subjectieve gezondheid Subjectieve productiviteit Tevredenheid met gebouw Burnout

0.297

0.340

0.285

0.400

Begrijpelijk binnenmilieu

‐0.146

Beïnvloedbaar & natuurlijk binnenmilieu

Hinderlijke prikkels op de werkplek

0.258

0.562

Ontspanning op de werkplek

Fysieke ongemakken op de werkplek

0.214

0.157

.267

.247

Totaal verklaarde variantie 2 (R adjusted)

0.288

.581

.352

-Figuur 7- Resultaten regressieanalyse

TVVL Magazine | 04 | 2014 BINNENMILIEU

TM0414_vdouweland_2190c.indd 15

15

3-4-2014 16:46:33

de gebouw- en installatietechnische kenmerken op de prestatie-indicatoren weer. Hierbij geldt: hoe hoger de bèta, hoe groter de invloed van het gebouwkenmerk op de tevredenheid, gezondheid, etc. Met name de variabele ‘betekenisvol’ blijkt een zeer invloedrijke factor te zijn op zowel de variabele gezondheid als ook de tevredenheid en aanwezigheid van burnoutsymptomen van gebouwgebruikers.

De prestatie-indicator ‘productiviteit’ wordt door wezenlijk andere gebouwaspecten beïnvloed dan de overige afhankelijke variabelen.

Vooral de geschiktheid van de werkplek voor het uitvoeren van het werk en de begrijpelijkheid van de aanwezige klimaatsystemen zijn volgens de analyse bepalend voor de zelf geschatte productiviteit van gebouwgebruikers.

De totaal verklaarde variantie blijkt in alle gevallen 25% of meer te zijn (zie R2 ≥ 0.25 in figuur 7). Dit betekent dat ten minste 25% van de variantie in de prestatie-indicatoren kan worden verklaard door verschillen in de gepercipieerde gebouwprestaties uit dit onderzoek.

De variantie in ‘tevredenheid met gebouw’, kan zelfs voor 58% verklaard worden door verschillen in betekenisvolheid, beïnvloedbaarheid en natuurlijkheid van het binnenmilieu.

Hoe groter de variantie die verklaard kan worden met een gebouwkenmerk, hoe groter de invloed van dit kenmerk op de prestatieindicator.

CONCLUSIE De toepassing van de middel-doelketentheorie en de ladderinterviewtechniek is succesvol gebleken in de context van het binnenmilieu.

De resultaten uit dit onderzoek tonen aan dat ruim de helft van de aspecten, die de gebouwgebruiker belangrijk vindt bij de beleving van het binnenmilieu, van psychologische aard is. Dit onderschrijft het belang van integratie van psychologische en sociale elementen in het ontwerp van het binnenmilieu. Tevens wordt het concept van de 4 B’s [9] grotendeels herkent in de resultaten van zowel de ladderinterviews als de vragenlijsten.

Er blijken echter nog enkele aspecten te zijn die van belang zijn terwijl ze niet binnen dit concept vallen. Daarnaast blijkt dat gezondheid en burnout door andere gebouw- en installatietechnische kenmerken worden beïnvloed dan tevredenheid en productiviteit.

Ook blijkt dat het vervullen van de behoeften van gebouwgebruikers, zoals afgeleid uit de ladderinterviews, positief samenhangt met (ook voor werkgevers en gebouweigenaren) zeer relevante prestatie-indicatoren voor tevredenheid alsmede gezondheid, productiviteit en zwaarte van burnout gerelateerde symptomen.

16

TM0414_vdouweland_2190c.indd 16

AANBEVELINGEN Om nieuw te ontwerpen kantoorgebouwen beter te laten inspelen op het welzijn van mensen wordt aanbevolen om de eindgebruiker vanaf het begin centraal te stellen in het ontwerpproces. Hiervoor kunnen de verwachtingen en wensen van gebouwgebruikers meegenomen worden bij ontwerpafwegingen waardoor het binnenmilieu beter zal aansluiten bij de mensen. Onderzoekers en ontwerpers zouden daartoe vaker de handen ineen moeten slaan om de kloof tussen hun beroepsgroepen te verkleinen. De methoden gebruikt in deze studie geven een voorbeeld van hoe dat zou kunnen.

VERVOLG Het huidige onderzoek zou op verschillende manieren vervolgd kunnen worden. Ten eerste zouden additionele ladderinterviews met nieuwe fotocollages de basis nog verder kunnen uitbreiden en versterken. Bovendien zouden in een vervolgstudie heel concrete en relevante gebouwkenmerken, zoals die zijn benoemd in de ladderinterviews, direct gerelateerd kunnen worden aan de prestatieindicatoren. Idealiter zou een dergelijke studie een flink aantal gebouwen beslaan en zouden prestatie-indicatoren als productiviteit en gezondheid ook gemeten worden met objectieve maten. Uiteindelijk zou men dan kunnen proberen om deze bevindingen te vertalen naar een financieel model. De huidige resultaten versterken immers eens te meer het vermoeden dat men productiviteit en gezondheid van gebouwgebruikers kan verhogen met behulp van een effectief ontworpen binnenmilieu.

Development of Intervention Methods for Strengthening the Sense of Coherence: Suggestions from Japan, Asian perspectives and evidence on health promotion and education, p. 118‐132, 2011 7. Karjalainen, S., Koistinen, O., User problems with individual temperature control in offices, Building and Environment, Vol. 42, p. 2880–2887, 2006 8. Bakker, I., De Breinwerker. Naarden: Publisher FMN, 2010 9. Nierman, G., Positieve elementen maken een gebouw beter, TVVL Magazine, Vol. 3, 2012 10. Reynolds, T.J., Gutman, J., Laddering theory, method, analysis and interpretation, Journal of Advertising Research, 1988 11. Dankert, R., Balanceren tussen uitvoering en bewuste afwijking van beleid, Proefschrift Technische Universiteit Delft, 2011 12. Demerouti, E., Bakker, A.B., Mostert, K., Burnout and work engagement: A thorough investigation of the independency of both constructs, Journal of Occupational Health Psychology, Vol. 15, no. 3, 209-222, 2010

REFERENTIES 1. Veitch, J.A., Charles, K.E., Farley, K.M.J., Newsham, G.R., A model of satisfaction with open‐plan office conditions: COPE field findings, Journal of Environmental Psychology, Vol. 27, no. 3, p. 177‐189, 2007 2. Bell, P.A., Greene, T.C., Fisher, J.D., Baum, A., Environmental Psychology, Fort Worth: Harcourt College Publishers, 2001 3. World Health Organization (WHO), Preamble to the Constitution of the World Health Organization as adopted by the International Health Conference, New York, 1948 4. Vischer, J.C., The effects of the physical environment on job performance: towards a theoretical model of workspace stress, Stress and Health, Vol. 23, p. 175‐184, 2007 5. Antonovsky, A., Health, Stress and Coping.

San Fransisco: Jossey‐Bass Publishers, 1979 6. Yamazaki, Y., Togari, T., Sakano, J, Toward

TVVL Magazine | 04 | 2014 BINNENMILIEU

3-4-2014 16:46:33

TM0414_17.indd 17

3-4-2014 12:54:01

Van natuurlijke ventilatie naar zero energy koeling

Natuurlijke ventilatie in industriële gebouwen Al sinds mensenheugenis is het principe van natuurlijke ventilatie dé manier om rook of warme lucht af te voeren. Wie in de holen gezond wilde leven, maakte er een gat bovenin. In de tweede helft van de vorige eeuw paste vooral de industrie natuurlijke ventilatie toe, met name in hoge gebouwen met hitte-intensieve processen. Toch bleef de techniek tot het einde van die eeuw controversieel. Maar de 21e eeuw wordt de eeuw van de duurzame waarden. Hierdoor staat natuurlijke ventilatie opnieuw in de belangstelling. Nieuw is de natuurlijke adiabatische ventilatiewand: een systeem dat zonder gebruik te maken van elektrische bronnen een adiabatische ventilatiewand creëert met een dusdanige lage weerstand dat deze geschikt is als ‘toevoerrooster’ bij een natuurlijk ventilatiesysteem. Zo zijn aanzienlijk lagere temperaturen haalbaar, waardoor het toepassingsgebied sterk wordt vergroot.

Ing. S.J.M. (Stefan) van der Velden, Colt International

Iedere vorm van ventileren richt zich op datgene wat in een ruimte vrijkomt. Factoren zoals het gebouw, de machines, de verlichting, de mensen en het soort werk dat ze doen, zonne-instraling en andere weersinvloeden, zijn allemaal bepalend voor de totale warmtebelasting; de warmte die afgevoerd moet worden. Natuurlijke ventilatie, hoe onlogisch ook, werd vaak als te gecompliceerd beschouwd. Onlogisch, omdat natuurlijke ventilatie de meest elementaire vorm van ventileren is. Debet hieraan was het feit dat de kennis over de werking en de juiste berekeningsmethode in handen lag van een klein aantal ingenieursbureaus en een beperkt aantal toeleveranciers. Vooral voor het toepassen van natuurlijke ventilatie in gebouwen met lagere warmtelasten was men huiverig en

18

TM0414_vdvelden_2190e.indd 18

werd meestal de ‘veilige’ weg van mechanische ventilatie gekozen. TNO [1] concludeerde terecht in 1983 dat er weinig onderzoek en kennis was over natuurlijk ventilatiegedrag.

Juist dit is het belangrijkste criterium om te kiezen tussen natuurlijk of mechanisch ventileren. Opvallende conclusie was verder dat toevoeropeningen veel te klein ( 5 tot 10 maal te klein) werden ontworpen en dat er niet of nauwelijks aandacht was voor de verdeling van de toevoer over alle gevels. Vaak ging men er eenvoudigweg van uit dat de deuren wel open zouden staan.

In dezelfde tijd werden de eisen voor geluid(overlast) steeds strenger. Woonwijken rukten op richting industrieterreinen en de deuren moesten gesloten worden. Bovendien deed de architectuur haar intrede in de indus-

trie. Akoestische en esthetische voorzieningen vormden extra weerstanden bij te klein gekozen openingen. Het ging tochten, klachten namen toe en natuurlijke ventilatie kwam nog meer in een kwader daglicht te staan.

DE OMMEKEER Een ommekeer in de visie op natuurlijke ventilatie werd in Nederland (en gelukkig ook daar buiten) bewerkstelligd door het Kyoto-protocol. Dit, in 1997 in de Japanse stad Kyoto opgestelde, protocol regelt de vermindering van de uitstoot van broeikasgassen.

Energiebesparing is geboden. Nieuwe kansen voor de toepassing van natuurlijke ventilatie zijn evident.

Om natuurlijke ventilatie te laten wedijveren in deze hoogtechnologische wereld, is er echter

TVVL Magazine | 04 | 2014 VENTILATIE

7-4-2014 11:17:25

meer nodig dan een opening in de wigwam of een gat in het dak. Zo worden er hogere eisen gesteld aan de regeling voor natuurlijke ventilatie, moet in het ontwerpstadium van een systeem de betrouwbaarheid aangetoond worden en kan de werking met CFD-simulatie vooraf in kaart gebracht worden.

Het is inmiddels 2014, de duurzaamheidsgedachte heeft doorgezet en het belangrijkste kenmerk van natuurlijke ventilatie â&#x20AC;&#x201C; het systeem gebruikt geen energie en draagt in het gebruik ook niet bij aan de CO2-problematiek â&#x20AC;&#x201C; sluit hier naadloos op aan. Een auto zonder airconditioning is tegenwoordig een zeldzaamheid; we verblijven in geconditioneerde kantoren en ook op de industriĂŤle werkvloer wil men een prettig, fris werkklimaat. Kan dit bereikt worden met natuurlijke ventilatie of is toch enige vorm van hybride ventilatie vereist?

â&#x20AC;&#x201A; DE GRENZEN De grenzen van een natuurlijk ventilatieontwerp zijn vast te stellen met de wet van Bernouilli: ½.Ď .v2+g.h.Ď +P = constant.

Hierin is: v de snelheid (m/s) g de valversnelling (m/s²) h het hoogteverschil (m) P de druk (Pa) Ď de (massa)dichtheid (kg/mÂł) In de formule zien we de dynamische druk component als ½.Ď .v2 en de gravitatiedruk als g.h.Ď .

Voor natuurlijke ventilatie wordt vaak uitgegaan van het worst-case-scenario. Een scenario waarin er sprake is van â&#x20AC;&#x2DC;geen windâ&#x20AC;&#x2122;.

Hierdoor ontbreekt theoretisch de dynamische component. Beperken we ons tot de statische â&#x201E;&#x17D; ďż˝ đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x201D;. â&#x201E;&#x17D;. â&#x2C6;&#x2020;đ?&#x153;&#x152;đ?&#x153;&#x152; a> component dan geldt: â&#x2C6;&#x2020;Pst= <formule 0 De gravitatie kunnen we niet veranderen.

Roosters worden over het algemeen op werkniveau aangebracht, zo laag mogelijk. In het geval van natuurlijke ventilatie is de â&#x2C6;&#x2020; Rho (Ď ) via de temperatuur ook aan beperkingen onderhevig.

Figuur 1 toont het voorbeeld van een hal met een totaal warmtelast van 500 kW. De buitentemperatuur bedraagt 25â °C. De halhoogte bedraagt 20 meter en de afvoertemperatuur op hoog niveau mag maximaal 40â °C bedragen.

Conform Q = m.c.â&#x2C6;&#x2020;T Q = warmtehoeveelheid in kW M = massastroom in kg/s C = soortelijke warmte in kJ/kg.K â&#x2C6;&#x2020;T = temperatuurverschil tussen toevoer en afvoer binnentemperatuur In het voorbeeld betekent dit een massadebiet van 33,2 kg/s en in volumestroom, waarbij de soortelijke massa van de toevoer is genomen, 28,0 m3/s.

Bij een hoogteverschil tussen toevoer en

TVVL Magazine | 04 | 2014 VENTILATIE

TM0414_vdvelden_2190e.indd 19

afvoer van 18 meter en even groot aerodynamisch oppervlak in zowel toevoer als afvoer en tevens de aanname dat de warmte gelijkmatig over de hoogte van de ruimte verdeeld is en dus van een gemiddelde binnentemperatuur van ((40+25)/2)= 32,5â °C uitgegaan kan worden, ziet de berekening er als volgt uit: â&#x2C6;&#x2020;P = g.h.â&#x2C6;&#x2020;Ď .

G = 9,81 m/se h = 18 m Ď 25 = 1,1846 kg/m3 Ď 32,5 = 1,155 kg/m3 â&#x2C6;&#x2020;Ď totaal = 5,22 Pa Voor de toevoer en de afvoer is elk 5,22/2= 2,61 Pa ter beschikking. Vertaald in dynamische druk volgens â&#x2C6;&#x2020;Pdyn = ½.Ď .v2 betekent dit dat de aerodynamische snelheid door het rooster 2,13 m/s bedraagt. Het benodigde aerodynamisch oppervlak (AvCv) bedraagt dan: Volumestroom/snelheid = 28,0/2,13 m2 = 13,14 m2 AvCv. Veel lagere temperaturen dan de genoemde 32,5°C in het hiervoor uitgewerkte voorbeeld kunnen we het in een hal niet krijgen. Is dat zo?

De ontwikkelingen in de techniek staan niet stil en ook op het gebied van natuurlijke ventilatie is research gedaan en zijn nieuwe mogelijkheden op de markt gebracht.

â&#x20AC;&#x201A; DE GRENS VOORBIJ De grote vraag waar researchafdelingen voor gesteld stonden, was: â&#x20AC;&#x2DC;Is het mogelijk om bij warmere buitentemperaturen de binnentemperatuur te verlagen met behulp van het principe van natuurlijke ventilatie?â&#x20AC;&#x2122; EĂŠn van de oplossingen is het gebruik van adiabatische koeling (het koelen van de lucht door het laten verdampen van water). Adiabatische koeling wordt bij duizenden industriĂŤle installaties in Europa toegepast, echter altijd op mechanische wijze. Nieuw is de natuurlijke adiabatische ventilatiewand. Een innovatief systeem dat zonder gebruik te maken van elektrische bronnen een adiabatische ventilatiewand creĂŤert met een dusdanige lage weerstand dat deze geschikt is als â&#x20AC;&#x2DC;toevoerroosterâ&#x20AC;&#x2122; bij een natuurlijk ventilatiesysteem.

Het principe (zie figuur 2) is als volgt: een ventilatiewand bestaande uit een aanzuigrooster met daar achter een speciaal desorptiemedium dient als toevoeroppervlak. Aan de bovenzijde wordt water toegevoerd, dat wordt opgepompt uit een voorraadtank. Het water bevochtigt het medium en de langsstromende lucht wordt gekoeld als gevolg van het adiabatisch verdampingseffect.

Het gevaar voor legionella in dergelijke systemen is verwaarloosbaar door een goed watermanagement (water-frisregeling en aerosolpreventie) en continue temperatuurcontrole. De watertemperatuur wordt

-Figuur 1- Voorbeeld van een hal met een totaal warmtelast van 500 kW

-Figuur 2- Het principe van een adiabatische ventilatiewand

continue gemeten en indien deze de kritische temperatuur van 25°C bereikt wordt deze direct geloosd en wordt nieuw water toegevoerd. Het desorptiemedium is in een zigzagconstructie uitgevoerd, waardoor daglichttoetreding en daardoor groei van microorganismen wordt voorkomen. Belangrijk is dat dergelijke systemen voldoen aan de hygiÍne voorschriften conform de VDI 6022 Part I richtlijn.

Op het eerste gezicht lijkt dit succesvol en het temperatuurbeeld (figuur 3.) verbetert ten opzichte van het standaard natuurlijke ventilatieprincipe.

Maar hoe zit het dan met de principes van de Bernouilli, â&#x2C6;&#x2020;Pst = g.h.â&#x2C6;&#x2020;Ď ? We kunnen niets aan de gravitatie veranderen. En ook niet aan het het hoogteverschil tussen de toevoer en de afvoer in het gebouw. Maar de â&#x2C6;&#x2020;Ď lijkt in eerste instantie positief te veranderen als gevolg van de lager ingebrachte temperatuur.

Natuurlijke ventilatie is een verdringingsprincipe en daardoor is het met deze techniek op laag niveau binnen kouder. Uit testen en CFD (Computational FluĂŻd Dynamics) simulaties blijkt dat bij te laag gesitueerde buitenluchtroosters met een natuurlijke adiabatische installatie de lucht in het lagere gedeelte van het rooster naar buiten stroomt in plaats van naar binnen. Dit is te voorkomen door toevoerroosters wat hoger te plaatsen en het zogenaamde â&#x20AC;&#x2DC;badkuipprincipeâ&#x20AC;&#x2122; na te streven.

De koude lucht valt naar beneden en zorgt

19

7-4-2014 11:17:25

voor een koude zone op laag niveau. Precies daar waar vaak de mensen werken. Aan de bovenzijde van het rooster zal de warmere lucht van hoger niveau deels mengen met de koude toevoerlucht. Dit is voor de temperatuur op de werkplek echter niet van belang.

NAAR ZERO ENERGY KOELING

-Figuur 3- Temperatuurbeeld t.o.v. het standaard natuurlijke ventilatieprincipe

-Figuur 4-

-Figuur 5-

20

TM0414_vdvelden_2190e.indd 20

De berekeningsmethode voor natuurlijke ventilatie werkt met standaard formules. Kunnen deze ook toegepast worden op de nieuwe ontwikkelingen? Onderzoeken met behulp van CFD-techniek laten zien dat bij toepassing van de natuurlijke adiabatische ventilatiewand er in bepaalde gevallen onverklaarbare sprongen in de temperatuur kunnen zitten. Zoals in het voorbeeld (figuur 4) van een ketelhuis van een elektriciteitscentrale waar het ventilatiesysteem gerenoveerd werd.

Het beoogde resultaat wordt echter wel gehaald. De temperatuur op laag niveau wordt aanmerkelijk verlaagd (figuur 4) ten opzichte van het oorspronkelijke ontwerp zoals in figuur 5 weergegeven. Waar in de situatie van natuurlijk ventilatie de lucht wordt binnengebracht met 28⁰ C wordt bij het natuurlijk adiabatisch koelingsprincipe de toevoerlucht afgekoeld naar 22⁰ C. De ruimtecondities zullen dan ook veel dichter richting de streefwaarden van de NEN-ISO 7730 [2] komen.

Een bijkomend, zeer belangrijk voordeel bij het ontwerpen van nieuwe installaties is dat de ventilatievoorzieningen in principe kleiner uitgevoerd kunnen worden wanneer hetzelfde temperatuurverschil wordt gehanteerd. Dit kan oplopen tot 25% reductie, zowel in de toevoer als in de afvoer, hetgeen ook bouwkundige en installatietechnische besparingen oplevert.

Natuurlijk wordt het nog interessanter als we de volledige valhoogte kunnen benutten, waardoor de hoogte van de koude kolom ten goede komt aan de drijvende kracht van de natuurlijke ventilatie Plaatsing van een wand afgeschermd in een kanaalconstructie op hoog niveau (figuur 6) kan hieraan voldoen.

Dr.ing. Ben Bronsema [3] beschrijft een deel van dit principe in Earth, Wind & Fire – Natuurlijke Airconditioning, maar dan een stap verder. Gekoeld water, bijvoorbeeld afkomstig uit bodemopslag, draagt energie over op de vallende lucht die boven in een gebouw wordt toegevoerd. In het R&D-centrum van Colt International zijn de eerste testen gedaan met natuurlijke adiabatische ventilatiewanden waarbij koud water gebruikt wordt. De resultaten zijn veelbelovend. Wel is geconstateerd dat de luchtsnelheid in combinatie met de waterfilm op het koeleroppervlak cruciaal is.

Een beetje hulp van steunventilatoren met een heel laag elektrisch vermogen kan dit proces

TVVL Magazine | 04 | 2014 VENTILATIE

7-4-2014 11:17:26

beter in de hand houden. Wanneer dit met elektrische zonnepanelen gebeurt, blijft de zero-energy-oplossing gehandhaafd.

herkansing. En terecht, want het zijn juist de kenmerken van het natuurlijke systeem die maken dat dit naadloos aansluit bij het duurzame (industrie)gebouw.

TOEKOMSTPERSPECTIEF Samenvattend zijn de kenmerken voor een natuurlijk, al dan niet adiabatisch, ventilatiesysteem in de industrie als volgt: Een natuurlijk ventilatiesysteem gebruikt geen energie en daardoor draagt het in het gebruik ook niet bij aan de CO2-problematiek. Het is een zelfregelend systeem. Naar mate er meer energie vrijkomt, wordt de ∆ρ groter en derhalve de stijgsnelheid en het ventilatievolume. Een natuurlijk ventilatiesysteem maakt geen geluid. Door het ontbreken van draaiende delen is het onderhoud minimaal.

De nieuwe generatie producten op de markt van natuurlijke ventilatie voldoen aan alle moderne eisen van esthetica, lekdichtheid, isolatie en geluidreductie. Wordt adiabatische koeling geïntegreerd in natuurlijke ventilatie systemen dan zijn aanzienlijk lagere temperaturen haalbaar waardoor het toepassingsgebied sterk wordt vergroot. Tegelijkertijd is minder gevel/dakoppervlak benodigd bij een gelijkblijvende temperatuureis op hoog niveau.

Daarentegen is een natuurlijk (adiabatisch) ventilatiesysteem onderhevig aan de op dat moment geldende omstandigheden.

Verandering van buitencondities en warmtelasten beïnvloeden de effectiviteit van het systeem. Ook gebouwhoogte, het ontbreken van warmte en/of minimaal benodigde ventilatiebehoefte kunnen een natuurlijk systeem in de weg staan.

De keuze voor een hybride (deels mechanisch) ventilatiesysteem kan dan de oplossing zijn.

In een tijd met steeds strengere regelgeving, steeds hogere druk om energie te besparen en de sterke focus op een gezond werkklimaat, krijgt het natuurlijk ventilatiesysteem een

LITERATUUR 1. TNO. 1983 Publicatie no. 874.

Ventilatieonderzoek in grote gebouwen door W.F. de Gids; B. Knoll en J.C. Phaff

2. Fanger. Prof. P. Ole Fanger 1934-2006 en NEN-ISO 7730. Klimaatomstandigheden – Analystische bepaling en interpretatie van thermische behaaglijkheid door berekeningen van de PMV en PPD-waarden en lokale thermische behaaglijkheid 3. Dr.ing. Ben Bronsema. Earth, Wind & Fire – Natuurlijke Airconditioning. Info www.

Bronconsult.org 2013, Uitgeverij Eburon

-Figuur 6- Een wand afgeschermd in een kanaalconstructie op hoog niveau

Alles voor een gezond binnenklimaat

LUCHTBEHANDELING

LUCHTVERDEELTECHNIEK

KLIMAATPLAFONDS

Tel. +31(0)20 696 69 95 mail@solid-air. com

solid-air.com

TVVL Magazine | 04 | 2014 VENTILATIE

TM0414_vdvelden_2190e.indd 21

21

7-4-2014 11:17:26