Blog

Oververhitting in scholen: aandachtspunten

Zeer vaak krijgen wij de vraag om de oververhitting van een school te bestuderen. Dit gebeurt via een dynamische simulatie waarbij een aantal typelokalen worden gesimuleerd en dit voor een aantal varianten van het ontwerp (met of zonder zonwering, zonwerend glas, luifel, nachtventilatie,verhoogde debieten, topkoeling,...)

 

Overschrijdingsuren

Een rapportage bestaat meestal uit het communiceren van overschrijdingsuren boven een bepaalde temperatuur. (Een gebouw wordt snel zeer kostelijk én energieverslindend als je nooit overschrijdingen toelaat.)

 

Meestal neemt men als drempel de temperatuur van 26°C bij de bouw van nieuwe scholen. Van waar komt die 26°C? Die is terug te leiden naar de Europese (en ook Belgische) comfortnorm NBN EN ISO 7730.

 

Ideale temperatuur

De ideale comforttemperatuur, in de zomer, bedraagt 24.5°C met een bandbreedte van +- 1.5°. (Onder bepaalde voorwaarden van kledij en activiteit).

 

24.5+1.5 is 26°C, dus dit is eigenlijk de maximale temperatuur in klassen (en ook bureaus, vergaderzalen,...) waarbij je nog maximaal 10% ontevredenen toelaat. Dit heet comfortklasse B.

 

Pas op: dit is een operatieve temperatuur, geen luchttemperatuur. De temperatuur van je wanden, vloer en plafond telt ook mee.

 

ISO7730

Hoe warm mag het worden?

Hoeveel overschrijdingen ga je toelaten? Dit ligt eigenlijk niet vast. Vaak gebruikt men het getal van 5%.

 

Dit is historisch afkomstig van passiefhuiseisen. Ook de NBN EN 15251 spreekt over acceptabele afwijkingen van 3 of 5%.

Maar nogmaals: dit beslist het bouwteam.

 

Een overschrijding van 5% betekent voor een lagere school met amper 1000 effectieve gebruiksuren (want dat zijn de enige die tellen) 50 uren waarbij de temperatuur hoger kan zijn dan 26°C. Dit zijn twee volle weken school. Aan het bouwteam om te beslissen of dit comfortabel is.

 

Voor een kantoor met 2000 gebruiksuren, zijn dit 100 uren boven de 26°C. En ook dit zijn ongeveer twee weken dat het warmer is dan 26°C.

 

Opgepast met absolute cijfers.

Vaak krijgen we opdracht om in een simulatie aan te tonen dat de overschrijdingen lager liggen dan 100 of 150 uur. Een eis die niet procentueel is, maar eerder absoluut. Pas hier sterk meer op. Deze eis komt uit Nederland, en werd heel vaak in België in bestekken overgenomen, maar staat niet in verhouding tot de effectieve gebruiksuren van het lokaal.

 

100 overschrijdingsuren is voor een kantoor niet abnormaal, voor een klaslokaal wil dit zeggen: een volle maand temperaturen boven de 26°C... Comfortabel?

 

EN 15251

Klimaatfile Ukkel

Typisch wordt de IWEC data van Ukkel gebruikt als klimaatfile. Dit typejaar is een samengesteld jaar (aanduiding '2002', een fictief jaar) met echt Belgisch weer: veel afwisseling tussen warm en koud, en wat hete dagen in juli en augustus.

 

Zo zien we buitentemperaturen tot 32°C in juli en zelfs tot 35°C in het weekend. Een goede test voor het gebouw zou je zeggen.

Maar ook hier is het oppassen geblazen.

 

Ten eerste is een hittegolf, zoals we die in de zomer van 2018 kenden, niet standaard. Een volle week met temperaturen boven de 30°C komt niet voor in de weerfile van Ukkel. Hier wordt dus niet op getest bij een klassieke simulatie.

 

En nu wordt het zeker oppassen: Veel opdrachtgevers vragen om enkel de schoolmaanden te simuleren. Aangezien de school dicht is in juli en augustus.

 

Het typejaar van Ukkel kent in juni amper 3 dagen dat het heel even warmer wordt dan 25°C buiten. In september is het zelfs altijd frisser dan 25°C. Het weglaten van de maanden juli en augustus is dus geen test waarbij het uiterste van de school wordt gesimuleerd.

 

Zolang men zich daar van bewust is, is dat geen probleem. Zodra het echter echt heel warm wordt in juni of september, kan dergelijke school toch problemen vertonen.

IWEC weerfile Ukkel

Uitvoering is heel belangrijk

Een simulatie geeft uitvoerige informatie over de te nemen maatregelen om het comfort, daglicht en energieverbruik van een gebouw te verbeteren.

 

Hierbij gaan we uit van een aantal aannames (bezettingsprofiel, gebouweigenschappen, HVAC instellingen,...). Vaak zien we dat eenmaal het gebouw in uitvoering gaat, er al een aantal zaken op de helling komen te staan. Zonwering is iets dat als eerste afvalt als het budget onder druk komt te staan. Als die zonwering essentieel is om het zomercomfort te garanderen (en meestal is dat wel zo) dan kan dit zeer problematisch worden.

 

Vaak zien we spijtig genoeg vele missers op het vlak van regeling en uitvoering . Dikwijls zijn de ventilatiedebieten die bij ontwerp gevraagd werden, niet geleverd. Nachtventilatie gebeurt vaak te laat, te weinig en aan een te hoge inblaastemperatuur. De regeling van de zonwering is vaak slecht ingesteld of gewijzigd naar een niet effectieve manuele regeling. Heel vaak zien we ook een slechte plaatsing van ventilatiemonden die zeker geen goede doorspoeling van de ruimte kunnen verzorgen.

 

Als er op dat moment gesimuleerd is om maar net onder de 5% overschrijdingsuren te komen, exclusief de warme maanden juli en augustus, dan kan het zijn dat dit schoolgebouw alsnog te warm wordt. Er zit gewoon geen reserve op het ontwerp.

Ventilatiemeting
Opvolging kringen
Opvolging regeling
Opvolging ventilatie

CO2 concentraties in een lokaal, kwestie van het metabolisme

Typisch CO2 profiel van een klaslokaal met kleine kinderen

Af en toe krijgen wij wel eens de vraag om een CO2 concentratie in een of meerdere lokalen van een gebouw te simuleren.

 

Dit komt meer en meer voor aangezien er een strengere wetgeving geldt voor het binnenklimaat in gebouwen (KB 25/03/2016 tot wijziging v/h KB 10/10/2012 tot vaststelling v/d algemene basiseisen waaraan arbeidsplaatsen moeten beantwoorden)

 

De CO2 concentratie in een lokaal hangt af van de concentratie in de buitenlucht, het ventilatievoud en de aanwezigheid van personen binnen.

Natuurlijk speelt ook de grootte van het lokaal een rol, ongewenste infiltratie van buitenlucht etc...

Veel parameters, maar dit kan perfect in een dynamisch gebouwmodel berekend worden.

 

Je zou dit ook statisch kunnen berekenen, maar zeker in gebouwen met een regeling op de ventilatie (VAV) en een wisselend profiel van aanwezige personen is het veel nauwkeuriger om het dynamische effect van deze regeling te zien.

 

Wat echter minder bekend is, is het effect van het metabolisme op de CO2 uitstoot van de aanwezige personen. Meestal wordt er een gemiddelde uitstoot aangenomen. Voor mensen die op kantoor werken, zou dit nog kunnen meevallen als aanname, voor sporters (sportzalen) of kinderen (scholen) kan je je daar wel eens misrekenen.

 

De CO2-uitstoot van een persoon bedraagt namelijk 0,0000000382 m³/s per Watt lichaamswarmte. En dat laatste, die lichaamswarmte, is sterk afhankelijk van de activiteit van die persoon, zijn gewicht en zijn grootte.

 

Een voorbeeld: kleine kinderen in een kleuterklas stoten minder CO2 uit dan studenten in een hogeschool. Dit zie je op onderstaande grafieken waar er voor de kleine kinderen wordt voldaan aan het nieuwe KB (maximaal 800 ppm) en voor de grotere kinderen niet .

 

Dit gegeven heeft natuurlijk zijn effect op de dimensionering van de ventilatie als je wil voldoen aan het nieuwe KB.

 

Last but not least: de CO2 concentratie hangt ook af van de ventilatie-efficiëntie. En die hangt zeer sterk af van de plaats waar de ventilatiemonden zich bevinden en de temperatuur van de inblaaslucht. Maar dat is voor een volgende keer.

 

Typisch CO2 profiel van een klaslokaal met grote actieve kinderen

EPB is geen garantie op een comfortabel gebouw

De EPB (Energieprestatie en Binnenklimaat) regelgeving bestaat sinds 2006. Ondertussen kent iedereen in de bouwwereld de energieprestatie-verslaggever. Hij of zij zorgt dat het nieuwe gebouw voldoet aan de EPB wetgeving.

 

Een verslaggevers is zoals een journalist, of een notaris: hij doet verslag.

 

Voor uitgebreide analyses, optimalisaties, scenario-onderzoek, is er meestal geen tijd. Of geen geld. Want er zijn genoeg verslaggevers die voor een lagere prijs, het benodigde certificaat afleveren. De betere EPB verslaggever wordt zo uit de markt geprijsd.

 

Meer en meer zien wij (grote) projecten, waarbij het EPB verslag, ook de basis is voor het energieconcept en, nog erger, voor de beoordeling van het binnenklimaat.

 

De EPB software is echter niet bedoeld als ontwerptool. Je kan er geen exact energieverbruik meer berekenen, daarvoor zijn de aannames die de overheid heeft gebruikt, veel te rudimentair.

 

Je kan er ook geen comfortabel binnenklimaat mee garanderen. De EPB software geeft je enkel een boete, indien je de allerlaagste binnenklimaatklasse voor ventilatie niet behaalt.

 

Wie de achtergrond van deze binnenklimaatklassen een beetje kent, weet dat de allerlaagste klasse (IDA3 voor de ingewijden) nog wel toegelaten is, maar dat dit voor meer dan 30% ontevreden gebruikers zorgt. Eén persoon op drie in uw nieuw gebouw, zal klagen over 'te weinig lucht'.

 

Kortom: De EPB regelgeving is geen garantie op een aangenaam gebouw, zonder comfortklachten. Het is wetgeving om te zorgen dat de minimale isolatiepakketten en minimale ventilatiedebieten voorzien zijn.

 

Hoe bekom je dan wel een comfortabel gebouw met tevreden gebruikers?

 

1. Zorg vóór de eerste pennentrek, voor een Programma van Eisen (PvE) op het vlak van thermisch comfort, daglicht, binnenluchtkwaliteit,energieverbruik, ...

 

2. Zet dit PvE in het bestek en maak dit over aan alle bouwteampartners.

 

3. Simuleer in voorontwerp het gebouw via een dynamische simulatie om deze zaken te garanderen, rekening houdend met zonwering, opengaande ramen, variabele debieten, wijzigende bezetting,...

 

4. Simuleer een aantal scenario's om het energieverbruik te minimaliseren.

 

5. Bepaal daarna de nodige debieten en vermogens.

 

6. Bewaak tijdens uitvoering de principes van het PvE

 

7. Controleer na uitvoering het comfort met een officiële comfortmeting, registreer de regeling van de HVAC gedurende een langere periode, volg eventuele comfortklachten op.

 

 

BEST BUILDING CONCEPT

Ingenieursbureau voor comfort en energie in gebouwen

Copyright © bestbuildingconcept 2017