Slim klimatiseren

KINDEREN VERWARMEN DE SCHOOL

In deze tijden van Corona is er volop aandacht voor ventilatie. Ook bij scholen. Volgens Carl-peter Goossen wordt het tijd om andere concepten toe te passen. De directeur van Adviesbureau BouwNext legt uit wat goed ventileren inhoudt en hoe je met inspiratie uit het (recente) verleden tot verrassend goed werkende concepten kan komen.

De ventilatie van scholen is nu net zo’n ‘hot item’ als 100 jaar geleden. Tijdens de TBC- uitbraak in de eerste helft van de vorige eeuw werden vele ‘buitenscholen’ opgericht, onder andere in de duinen van Scheveningen. In 1927 werd bovendien de ‘Vereniging voor openluchtscholen voor het gezonde kind’ opgericht in Amsterdam. Deze liet in 1930 een openluchtschool ontwerpen door architect Jan Duiker. Het is een rank gebouw met heel veel glas en grote taats ramen die ook in het voor- en najaar geheel konden worden geopend. De school werd in 1993 en 2008 gerestaureerd. BNA brengt op dit moment op haar website een onderzoekstudie van Micha de Haas opnieuw onder de aandacht, die tot doel had om de openluchtschool weer nieuw leven in te blazen.

Niet alleen vierkante meters
Het onderzoeksteam zocht onder andere naar zachtere en eigentijdse varianten van de buitenlokalen van openluchtscholen. Dat leverde een variatie op aan installatieconcepten en bouwkundige oplossingen. Er is echt een omwenteling nodig om scholen als meer te zien dan alleen vierkante meters klassen, leerpleinen en gangen. Een loggia, dakterras, patio of erker zijn allemaal voorbeelden van verschillende klimaatzones of bufferruimtes. Deze bouwkundige ingrepen kunnen bijdragen aan een gedifferentieerd binnen- en buitenklimaat.

Frisse Scholen
Hoe zit dat op installatietechnisch niveau? Laten we daarvoor eerst een kijken aan welke voorwaarden ventilatie moet voldoen om gezond en energiezuinig te zijn. Volstaan de eisen in het Bouwbesluit eigenlijk wel? Artikel 3.29 geeft aan dat 8,5 dm3 /s per persoon aan luchtverversing nodig is. Dit komt neer op 30,6 m3 /h per leerling of 948 m3 /h in een volle klas. Voor bestaande scholen is dit 3,44 dm3 /s (12,4 m3 /h oftewel 384 m3 /h voor de hele klas). Met deze eisen kunnen we niet echt uit de voeten. In 2008 heeft RVO een PvE voor Frisse Scholen ontwikkeld, waarvan de laatste vernieuwde versie dateert uit 2015. Onder andere door dit PvE is in het Bouwbesluit 2012 de eis van 30,6 m3 /h opgenomen. Daarnaast valt in artikel 3.30 van het Bouwbesluit te lezen dat de toevoer van verse lucht in de leefzone van een verblijfsgebied niet groter mag zijn dan 0,2 m/s. In de praktijk is dit vrijwel onhaalbaar, omdat een klas in zijn totaliteit als leefzone kan worden aangemerkt. Zelfs in moderne scholen vraagt het om de nodige inspanning om aan deze eis te voldoen. Voor alle duidelijkheid: het PvE Frisse Scholen kent 3 klassen. C is voor bestaande scholen, klasse B ligt op niveau Bouwbesluit en klasse A is veel beter dan Bouwbesluit en het meest energiezuinig (A++++). Helaas is het ook nauwelijks 100% haalbaar.

VOS en fijnstof
Wat is ‘fris’? In Nederland is veel aandacht voor ventilatie, vandaar dat er ook veelvuldig onderzoek naar wordt verricht, onder andere door Wim Zeiler van de TU Eindhoven en Bas Knoll van TNO Indoor Climate. Zij hebben ervoor gezorgd dat voor scholen de eis van 8,5 dm3 /s per persoon is vastgesteld. Wij ademen zuurstof in en blazen CO2 uit. Het CO2-gehalte is dus een indicator van de hoeveelheid zuurstof die er nog in de lucht aanwezig is. Bovendien geeft het een idee over de concentratie VOS (vluchtige Organische Stoffen) en fijnstof. Is het CO2-gehalte hoog, dan geldt dat eveneens voor VOS en fijnstof.

Bovengrens
Tegenwoordig geldt een bovengrens van 1200 ppm CO2. In 80% van onze scholen ligt de waarde aanmerkelijk ho-
ger dan 1200 ppm CO2. Bij te weinig ventilatie in klaslokalen kunnen klachten als geurhinder, oogirritatie, hoofdpijn en meer dan normale vermoeidheid voorkomen. CO2 veroorzaakt deze ef-
fecten niet zelf, de klachten ontstaan door te hoge concentraties van andere stoffen die zich ophopen of door te weinig zuurstof. De maximale ventilatiecapaciteit die het Bouwbesluit aanhoudt, 30,6 m3/h per leerling, levert een CO2-gehalte op van 800 ppm. Dat is 100% beter dan de 1200 ppm die als goed wordt bestempeld.

Eigentijds
Door tijdig de klimaatcondities te veranderen, kan je een prettige leeromgeving creëren. Dat is echt het voordeel van een openluchtschool, ook al weet je dat het maar 57% van de tijd fijn is om in de open lucht les te geven. 100 jaar geleden verhuisde men vanaf maart naar een buitenverblijf om in oktober weer terug te keren naar binnen. In hedendaagse passiefscholen is het ook mogelijk om te sturen op klimaatcondities. In dit concept wil je de passieve zonne-energie zo optimaal mogelijk gebruiken in de school. Veel glas, openslaande deuren, zomernachtventilatie naast een regelbare ventilatie zijn dan ook mogelijkheden om ‘het buiten op een eigentijdse manier naar binnen te halen’. Met de nZEB-tool (PHPP) kan je rekenen aan de concepten en door aan de ‘knoppen te draaien’ kan je alles al goed op elkaar afstemmen in de ontwerpfase.

Projecten
Bij onze eerste passiefschool in 2011 in Ede zeiden we al van tevoren dat de kinderen de school zouden verwarmen. Dat bleek ook in de praktijk zo te zijn. De kinderen blijken meer warmte af te geven dan wat we nodig hebben om het transmissieverlies te compenseren en de ventilatielucht op te warmen. In februari 2012 was de warmtepomp in storing gegaan en de indicator die dit moest aangeven zat achter een wachtwoord op het scherm. Drie dagen heeft de warmtepomp het niet gedaan, toch bleef het gewoon warm. Alleen in de docentenkamer was het kil als je binnenkwam. In 2012 werden er ook metingen gedaan door Wim Zeiler in de school: 32% < 800, 22% tussen de 800 en 1000, 46% tussen de 1000 en 1200 en < 1% boven de 1200 ppm. De school werd destijds in 2012 uitgeroepen tot de ‘Friste School van Nederland’. Kortom, dit is een goed werkend concept.

Geen WTW
Door het CO2-gehalte goed te monitoren en alleen te ventileren als het nodig is, wordt het mogelijk om koude lucht in te blazen zonder extra verwarming. Dat hadden we ook al bij de Veldhuizerschool gezien. Wij hebben dit nog beter onderzocht en daarvoor diverse passiefscholen in de EU bezocht. We zagen dat de interne warmte van de kinderen vele malen hoger is dan wat we verliezen aan transmissieverlies en deze vorm van ventilatie. Afgelopen jaar is dan ook De Schakel in Vlaardingen gerenoveerd en voorzien van een nieuwe indeling die beter op de onderwijsmethode is afgestemd. Daarnaast kreeg het gebouw een nieuw ventilatiesysteem en een nieuwe warmtepomp. Dankzij prefab gevelelementen, waarin al de installatieroosters en dergelijke zijn opgenomen, konden we de klaslokalen eenvoudig renoveren. De ventilatie is decentraal en in cascade van klaslokaal naar het leerplein en weer naar buiten. En, omdat er geen WTW-units worden toegepast en de lucht niet recirculeert, wordt er voor 100% gebruik gemaakt van buitenlucht 

Adviezen

Kijk verder dan de prestatie-eisen. Door goed af te stemmen op transmissieverlies, warmteaccumulatie, daglicht, hoeveelheid warmte die binnen kan komen, schaduwvorming en luchtdichtheid kan je een andere installatie realiseren. Zie klimatisering dus altijd als een geheel van bouwkundige en installatietechnische randvoorwaarden en voer al vooraf simulaties uit. We zien namelijk bij bestaande utiliteitsgebouwen dat er regelmatig pas achteraf goed afgestemd wordt op eigenschappen als ‘te snelle opwarming’ of ‘een traag werkend systeem’. In dergelijke gevallen kunnen sensoren en een andere inregeling soms wel leiden tot 40% minder energiegebruik, plus een aangenamer binnenklimaat. Deze ingrepen kun je dus echter vermijden door al direct het juiste installatieconcept te bedenken en toe te passen.