Ruimtegericht ventileren

Ieder gebouw vraagt om een eigen ventilatie-oplossing. Het is daarom zinloos om verschillende ventilatiemethodes met elkaar te vergelijken en te zoeken naar ‘een beste universele oplossing’, betoogt Marcel Loomans van de Technische Universiteit Eindhoven. Hij is nauw betrokken bij onderzoek naar onder andere de wijze waarop verse lucht in de ruimte wordt gebracht.

Waarom ventileren we? Dat doen we om de luchtkwaliteit in een ruimte op orde te houden. In de meeste gevallen is dat omdat we zelf en anderen in die ruimte verblijven en daarmee een bron van verontreiniging zijn. Vaak kan dat nog worden aangevuld met bronnen van verontreiniging die het gevolg zijn van onze activiteiten in die ruimte, bijvoorbeeld koken in woningen, maar ook het plaatsen van meubilair en dergelijke. In sommige gevallen, vaak in een productieomgeving, zijn er nog vele andere soorten bronnen te bedenken.

Conditionering
Daarnaast wordt met behulp van lucht vaak ook de ruimte geconditioneerd. Dit betekent dat er ook nog een thermisch comfort component aan de ventilatie gehangen kan worden. Tot op de dag van vandaag wordt bij ventileren meestal nog gedacht in termen van het ventilatievoud, ofwel hoe vaak wordt het hele volume van de ruimte met lucht ververst, per uur. Dat kun je dan vertalen in een ventilatiedebiet. Dit veronderstelt dat die ruimte dan uniform wordt gemengd, oftewel op elke plek in de ruimte heeft de ventilatie evenveel effect. In de realiteit zal dat niet het geval zijn en wordt de ene plek in de ruimte beter geventileerd dan de andere. En dat vaak ook nog als functie van waar in de ruimte een verontreiniging wordt geproduceerd.

Temperatuurverdeling
Hetzelfde kun je zeggen over de temperatuurverdeling. We gaan al snel uit van een nette uniforme verdeling waarmee je iets zou kunnen zeggen over het algemene thermische comfort. Maar dat gaat voorbij aan de kans dat er gradiënten in de ruimte zijn, zoals temperatuur en/of luchtsnelheid, waardoor het lokale thermische comfort niet gelijk verdeeld is over de ruimte. Denk bijvoorbeeld aan tochtklachten.

Horizontaal
Een interessante vraag is om te kijken hoe horizontaal en verticaal ventileren zich dan tot elkaar verhouden. Als de gewenste prestatie wordt geleverd door beide manieren van ventileren, dan staan ze vanzelfsprekend op gelijke voet met elkaar. En zo zijn er nog meerdere manieren van het ventileren van een ruimte mogelijk, die in principe allemaal goed kunnen zijn, wanneer aan de gewenste eisen wordt voldaan.

Oplossingen
Omdat horizontaal of verticaal ventileren nogal algemene termen zijn, vertaal ik dat even in oplossingen die je in de literatuur terugvindt. De ene wat bekender dan de andere. Enkele voorbeelden, naast de bekende meng- en verdringingsventilatie, zijn er ‘stratum’ ventilatie, ‘impinging jet’ ventilatie en ‘interactive cascade’ ventilatie. Je hebt natuurlijk ook nog vele mogelijkheden tot lokale ventilatie (persoonlijke ventilatie).

Prestaties
De realiteit is helaas dat het niet zo eenvoudig is om te bepalen of de gewenste prestatie wordt geleverd. We kunnen langs experimentele (metingen) of numerieke (simulaties) weg onderzoek doen of de gewenste prestatie wordt gehaald. Zowel het uitvoeren van metingen als het uitvoeren van simulaties om dat te bepalen zijn niet eenvoudig.

COVID
Hoewel we al lang weten dat een ruimte nooit perfect gemengd zal zijn, is het eigenlijk pas redelijk recent dat dit wat breder wordt onderkend. Dit laatste is één van de leerpunten uit de COVID-ervaringen, met betrekking tot ventilatie. Niet alleen de hoeveelheid ventilatie maakt uit, maar ook hoe die in de ruimte wordt gebracht.

Onderzoeksprojecten
Dit is ook het onderwerp van onderzoek in enkele grotere onderzoeksprojecten die in Nederland in de afgelopen anderhalf jaar zijn opgestart en nog even zullen doorlopen. Voor de volledigheid, dit zijn het MIST-project (Mitigation Strategies for Airborne Infection Control – NWO Perspectief; https://www.mist-project.nl/), het CLAIRE project (Clean Air for Everyone – Health~Holland; https://claireproject.nl/) en het P3Venti project (Programma Pandemische Paraatheid en Ventilatie – Ministerie van Volksgezondheid, Welzijn en Sport (VWS); https://www.p3venti.nl/).

Effectiviteit
Binnen deze projecten werken vele verschillende expertises mee vanuit verschillende universiteiten en andere onderwijs- en onderzoeksinstellingen. Daarnaast is er ook een belangrijke bijdrage vanuit de praktijk. In deze projecten willen we meer kennis opbouwen over de effectiviteit van ventilatie en ook de toepassing van (lokale) luchtreinigers bij de verspreiding van en reductie van blootstelling aan pathogenen in een ruimte, zoals bijvoorbeeld het corona-virus. We hopen daarmee beter in kaart te kunnen brengen hoe de ventilatie in een ruimte presteert, dus niet in termen van debiet maar in termen van de effectiviteit van de ventilatie om verontreinigingen af te voeren.

Eigen oplossing
Met die kennis zullen we hopelijk tot betere inzichten en ontwerpen komen voor de ventilatie van ruimtes. Het gaat dan niet om de vraag of horizontaal of verticaal ventileren beter is. Iedere situatie vraagt tot op zekere hoogte om zijn eigen oplossing. Daarnaast betekent dit dat in de praktijk niet enkel ontworpen en gecontroleerd moet worden op het debiet dat uit het rooster komt of wordt afgevoerd, maar ook dat de plek van het rooster (toevoer én afvoer) en de worp meer aandacht krijgen. En er niet enkel vanuit thermisch comfort oogpunt naar de situatie wordt gekeken. Dit veronderstelt tevens een goede afstemming over het gebruik van de ruimte. En ook bij (interne) verbouwingen moet er steeds aandacht zijn hoe de ventilatie hierbij wordt meegenomen.

Optimaal
We weten dat goede ventilatie belangrijk is en dat is ook bij een groter publiek nu bekend. Laten we er dan ook voor zorgen dat iedere ruimte die we ontwerpen en bouwen een goede ventilatie krijgen. Daarnaast zal het interessant zijn om te zien hoe lokale luchtreiniging hier een plek in kan krijgen, tijdelijk dan wel structureel.

Niet eenvoudig
Nog even terug naar verticaal en horizontaal ventileren. In een speciale ruimte, de operatiekamer, zie je voorbeelden van beide oplossingen die deze generieke aanduiding wel enigszins benaderen. Maar ook dan blijkt het niet eenvoudig om zondermeer te bepalen welke oplossing nu de voorkeur heeft boven de andere. Een van de facetten die daarbij een rol speelt is het type operatie. Dus, verticaal of horizontaal ventileren, laten we vooral geen kampen maken van voor- of tegenstanders van oplossingen, maar laat de prestatie van de ventilatie voor zich spreken. Een one-size-fits-all oplossing bestaat helaas niet voor het ventileren van de binnenruimtes in onze gebouwde omgeving 