VENTILATIE EN KLIMATISATIE
Install Magazine 995 – februari 2024
Slimme ventilatie in niet-woongebouwen
Resultaten van onderzoeksproject
Het onderzoeksproject ‘Towards Smart Ventilation in Mid-Sized Buildings’ was een samenwerking tussen verschillende kennisinstellingen (KU Leuven, Universiteit Gent, Universiteit Antwerpen, Technische Universiteit Eindhoven en Buildwise), ondersteund door een ruime gebruikersgroep uit de industrie. Het doel was om slimme methoden voor het ontwerp van ventilatiesystemen in middelgrote niet-woongebouwen te ontwikkelen. Twee aspecten kregen speciale aandacht: het opstellen van indicatoren om de kwaliteit van ventilatiesystemen te beoordelen, en een geautomatiseerde ontwerpmethode voor een optimaal tracé. De resultaten werden voorgesteld op een webinar van AIVC, het informatiecentrum rond energie-efficiënte ventilatie van het IEA.
De waarde van ventilatie becijferen
Veelal wordt ventilatie gezien als een van de vele verplichtingen die nu eenmaal aan gebouwen worden opgelegd. Voor opdrachtgevers is het niet altijd duidelijk wat een goede ventilatie betekent en welke gezondheidswinst het oplevert. Doorgaans kijken ontwerpers niet verder dan het ventilatievoud: als de ontwerpwaarden qua debieten bereikt worden, gaan ze ervan uit dat de binnenluchtkwaliteit ook wel goed moet zijn. Goede ventilatie is echter breder. Om de voordelen daarvan duidelijk te maken, in de eerste plaats voor opdrachtgevers en investeerders, werd een economisch evaluatiemodel ontwikkeld, dat werd voorgesteld door Klaas De Jonge (Ugent). Basis voor de waardering is de vermeden kost aan gezondheidszorg, uitgedrukt in DALY (Disability Adjusted Life Years). Dat is een maat die gebruikt wordt in de gezondheidssector om het aantal gezonde levensjaren aan te geven. Zo kan men systemen vergelijken in functie wat welke gezondheidswinst ze opleveren en welke investering en werkingskosten daar tegenover staan.
Veerkrachtige systemen
Een andere onderschatte parameter in het ontwerp is de veerkracht van een ventilatiesysteem. Een installatie wordt ontworpen om een bepaald debiet te garanderen onder normale omstandigheden. Er zullen echter onvermijdelijk storingen optreden. Dat kunnen mechanische storingen zijn door defecten of stroomuitval, interne verstoringen door piekbelasting zoals overbezetting, of externe verstoringen door vervuilingspieken. De veerkracht is een maat voor de impact die deze storingen hebben en de snelheid waarmee de installatie weer naar de ontwerpwaarden kan terugkeren.
Douaa Al Assaad (KU Leuven) stelde evaluatiemethode voor, waarmee men de veerkracht van een installatie kan weergeven. Daarbij werd een multidimensionaal model gebruikt, dat rekening houdt met verschillende types van vervuiling (CO2, VOC, PM 2,5 en PM 10). In een gevalstudie werd onderzocht van het effect was van verschillende regelstrategieën: constant volume, vraagsturing met filters, vraagsturing zonder filters. De resultaten geven een gevarieerd beeld: bij mechanische storing is er weinig verschil tussen constant volume en vraagsturing. Bij interne pieken doet een constant-volumeregeling het beter, omdat een vraagsturing altijd een zekere reactietijd heeft, vooraleer het debiet verhoogd worden. Bij externe vervuiling scoort vraagsturing beter. Bij een constant-volumeregeling wordt er altijd een vaste hoeveelheid buitenlucht wordt ingeblazen, wat nadelig is als de kwaliteit van de buitenlucht daalt. Filtering van de aanzuiglucht heeft – zoals verwacht – alleen effect op externe vervuilingsbronnen. Tot nu toe is er maar één case study uitgevoerd, er zijn dus nog meer testen nodig om het model te valideren.
Slimme tracés
Bij het ontwerp van een tracé van een ventilatiesysteem moet men diverse vereisten met elkaar verzoenen: debieten, stroomsnelheden, drukverliezen, akoestiek, architecturale beperkingen…. Om dat proces efficiënter te laten verlopen stelde Zakarya Kabbara (Universiteit Antwerpen) een simulatieprogramma voor dat automatisch een optimaal tracé aflevert, rekening houdend met installatiekost, materiaalkost en energieverbruik van de ventilator. In vergelijking met de traditionele aanpak kan men zo heel wat besparen. Bij een case study kwam men uit op 18,5% minder installatie- en materiaalkost, 10% minder energieverbruik en 15% minder kosten tijdens de levenscyclus.
De simulatiesoftware moet nog wel verder verfijnd worden. Bij balansventilatie worden bijvoorbeeld de toevoer en de afvoerkanalen apart berekend, wat tot conflicten in de tracés kan leiden. Ook zijn er praktische aspecten waar geen rekening mee wordt gehouden, zoals architecturale beperkingen. Als men afstapt van het tracé van een centrale leiding in de gang, met aftakkingen naar de lokalen, en in plaats daarvan verdeelleidingen door de lokalen trekt, heeft dat bijvoorbeeld een impact op de afmetingen van de verlaagde plafonds en de toegankelijkheid voor onderhoud.
Luchtkwaliteit verbeteren door filters
We gaan er standaard van uit dat de buitenlucht minder polluenten bevat dan binnenlucht. Dat is in principe ook zo, maar dat wil niet zeggen dat die buitenlucht altijd de gewenste kwaliteit heeft. Filtering kan dus aangewezen zijn. Joris Van Herreweghe (Buildwise) gaf de resultaten van een praktijkonderzoek, waarbij de werking van filters in ventilatie-units getest werd in de Buildwise vestiging in centrum Brussel, een plek die niet bekend staat om de goede luchtkwaliteit.
Een eerste vaststelling was dat een groffilter hooguit pollendeeltjes uit de lucht haalt, maar nauwelijks effect heeft voor andere polluenten. Een fijnfilter is daarentegen wel effectief tegen onder meer fijnstof. Daarbij is het aangeraden om de fijnfilter te beschermen door een groffilter om de levensduur te verlengen. Er werden ook testen gedaan met een systeem voor elektrostatische precipitatie. Dit haalde zeer goede resultaten, zowel qua filtering als qua drukverlies, mits voldoende onderhoud. Deze techniek is veelbelovend, maar heeft zijn eigen aandachtspunten zoals het vermijden van een te hoge ozonproductie.
Bij traditionele filters bleek het belang van een tijdige filterreiniging, omdat de prestaties van de filter dalen met de tijd. Die reiniging moet wel met de nodige voorzichtigheid gebeuren, om schade te voorkomen. Het belang van goede mechanische eigenschappen was een andere conclusie van de studie: er zijn verschillende oorzaken waardoor een filter beschadigd kan raken, zoals te hoge debieten, agressieve reiniging… Men kiest dus best voor een stevige uitvoering.
Door Alex Baumans
