Een energie-efficiënt ventilatiesysteem kiezen

Wat zijn de beperkingen voor de realisatie van het ventilatiesysteem?

Natuurlijke ventilatie (systeem A)

De lucht komt binnen via kozijn- of wandroosters. Hiervan bestaan meer of minder discrete modellen. De doorvoer in het gebouw wordt meestal gerealiseerd door een opening van ca. 1 cm onder de deuren te voorzien of luchtroosters in de deuren aan te brengen.

Systeem A

© Architecture et Climat - LOCI – UCL

De afvoer moet absoluut gebeuren via correct vormgegeven schoorstenen die na een zo verticaal mogelijk traject dichtbij de nok uitkomen. Dit is een belangrijke beperking, vooral wanneer de vochtige vertrekken, waar de afvoer plaatsvindt, zich niet bij elkaar in de buurt bevinden. Er moet dus vanaf de schetsfase worden nagedacht over de luchtbewegingen in het gebouw.

De luchtverplaatsingen in het gebouw kunnen op twee manieren teweeg worden gebracht: door gebruikmaking van de winddruk of via het schoorsteeneffect.

De winddruk of het windeffect is afhankelijk van de volgende factoren:

• De snelheid van de wind
• De overheersende windrichting en de ligging van het gebouw
• De hoogte van het gebouw
• De omgeving (obstakels)

Het schoorsteeneffect komt overeen met de opwaartse beweging van de lucht binnen het gebouw of binnen een schacht onder invloed van het verschil in dichtheid tussen de warme binnenlucht en de koude buitenlucht. Dit effect speelt een belangrijke rol in de winter en 's nachts. De luchtbeweging zorgt ervoor dat het lagere gedeelte van het gebouw of van de schacht van nieuwe lucht wordt voorzien, terwijl de warme lucht bovenin naar buiten wordt verplaatst. Deze luchtverplaatsing is sterker wanneer de binnentemperatuur hoger is en naarmate het hoogteverschil tussen de openingen voor luchttoevoer en luchtafvoer groter is.

Het dossier Een passieve koelstrategie toepassen bevatten eveneens informatie over het schoorsteeneffect.

De natuurlijk aanwezige beweegkrachten in een gebouw zijn het windeffect (1) en het schoorsteeneffect (2).

 

Mechanische ventilatie met enkele stroom door pulsie (systeem B)

De invoer en de doorstroom van lucht in de woning gebeuren op dezelfde manier als bij systeem A. De toevoer vindt plaats via ventilatoren en de afvoer gebeurt via natuurlijke schoorstenen. Dit systeem neemt veel ruimte in, want er moet zowel een pulsienetwerk als een systeem met verticale schoorstenen worden voorzien. Deze ingenomen ruimte wordt niet gecompenseerd door het voordeel van warmteterugwinning. In de praktijk wordt dit systeem slechts zelden toegepast.

Systeem B

© Architecture et Climat - LOCI – UCL

Mechanische ventilatie met enkele stroom door extractie (systeem C)

De invoer en de doorstroom van lucht in het gebouw gebeuren op dezelfde manier als bij systeem A. De afvoer wordt gerealiseerd door ventilatoren. Voor een goede ventilatie moeten die permanent draaien. Dit kan geluidsoverlast veroorzaken indien de ventilatoren, die vaak luidruchtig zijn, in de buurt van de afvoerlokalen worden geplaatst. Daarom is het aanbevolen om een afvoernetwerk te realiseren dat naar een centrale ventilator voert die zich op een locatie bevindt waar het geluid geen overlast veroorzaakt (onder het dak, in de kelder, in de berging van de woning, in een specifiek technisch lokaal voor grotere tertiaire gebouwen).

Systeem C

© Architecture et Climat - LOCI – UCL

In woningen kunnen afvoerkokers met een doorsnee van ca. 15 cm eenvoudig in een gemeenschappelijke technische koker worden geplaatst, op voorwaarde dat de vochtige ruimten waar de extractie plaatsvindt zich dicht bij elkaar bevinden. De afvoernetwerken van grotere tertiaire gebouwen nemen in de regel veel plaats in doordat het hygiënische ventilatiedebiet hoger ligt. Het tracé van het afvoernetwerk moet rekening houden met de ruimte die deze leidingen innemen; de verlaagde plafonds, de technische kokers en het technische lokaal moeten groot genoeg zijn om een hygiënisch minimumdebiet te garanderen.

Een ander nadeel van dit systeem is dat de mechanische extractie zal blijven draaien indien de gebruiker de roosters sluit. Daardoor wordt onderdruk gecreëerd in de woning of het vertrek. In woningen kan dit een luchtstroom veroorzaken, bijvoorbeeld vanuit de dampkap in de keuken (luchtjes), en kunnen deuren plots dicht- of openslaan. Dit ongemak kan zich ook bij systeem A voordoen. Beide systemen maken bovendien geen precieze beheersing van het aangevoerde luchtdebiet mogelijk.

Indien voor systeem C wordt gekozen, moet bij het ontwerp van de ventilatieopeningen ook rekening worden gehouden met het risico op binnendringing in het gebouw.

Hybride ventilatie

Dit is een "intelligente" versie van systeem A en C. Ze wordt in woningen zelden gebruikt, maar komt steeds vaker voor in tertiaire gebouwen die aan het energiezuinigheidscriterium voldoen. De luchttoevoer verloopt via gemotoriseerde openingen in de gevel, die een fijnere afstelling van de hoeveelheid aangevoerde frisse lucht mogelijk maken. De afvoer verloopt zoveel mogelijk op natuurlijke wijze. Er moet een afvoernetwerk worden voorzien: een thermische schoorsteen zorgt voor de natuurlijke afvoer van lucht wanneer de natuurlijke trek voldoende is; een ventilator bovenop de schoorsteen zorgt ervoor dat het minimumdebiet gewaarborgd blijft. De afmetingen van de thermische schoorsteen hangt af van het af te voeren debiet. In tertiaire gebouwen kan dit aanzienlijk zijn. Bij een te groot debiet moet een dubbele schoorsteen worden voorzien.

Het principe van hybride ventilatie

Bron: Cenergie

Mechanische dubbelstroomventilatie (systeem D)

Het dubbelstroomsysteem vereist een netwerk voor de distributie van de nieuwe lucht naar de juiste vertrekken. Vaak circuleert die boven een verlaagd plafond bij de gangen en inkomhallen of onder het dak. Daarnaast wordt geprobeerd het distributienetwerk zo veel mogelijk te rationaliseren om de installatiekosten te beperken en een optimale werking te garanderen. Er moet dus vanaf het voorontwerp worden nagedacht over dit technische aspect. De vertrekken moeten op de juiste wijze worden gegroepeerd en alle ruimten moeten eenvoudig op het netwerk kunnen worden aangesloten.

Systeem D

© Architecture et Climat - LOCI – UCL

De verschillende ventilatiesystemen worden ook gekenmerkt door andere beperkingen, zoals het onderhoud en de vereiste luchtdichtheid:

In vergelijking met systeem A vereisen de systemen C en D en hybride ventilatie meer onderhoud. De leidingen, de randapparatuur (ventilatoren), het eventuele warmteterugwinningssysteem, de filters zijn elementen die als ze niet regelmatig worden gecontroleerd, de luchtkwaliteit kunnen aantasten en de prestaties van het ventilatiesysteem kunnen doen verminderen. Hier moet tijdens de ontwerpfase bijzondere aandacht aan worden besteed om later een regelmatige een eenvoudige controle en onderhoud mogelijk te maken.

Luchtdichtheid: om efficiënt te kunnen werken, vereisen mechanische ventilatiesystemen een zekere luchtdichtheid van het gebouw. In het kader van een systeem van het type D met warmteterugwinning is een luchtdichtheidsniveau van n50 (luchtverversing via een drukverschil van 50 Pa) van maximaal 1 vol/u vereist.

Dampkap in de keuken

Bij gebruik van een systeem van het type D kan de installatie van een klassieke dampkap (afzuigkap) in de keuken problemen opleveren. Naast de problemen inzake luchtdichtheid die het systeem kan veroorzaken, kan ook het beheer van het debiet en de zuiverheid van het systeem problematisch zijn. Algemeen gesproken moet aansluiting van de dampkap op het hygiënische ventilatiesysteem worden vermeden. Zo wordt voortijdige vervuiling van de leidingen tegengegaan en worden ook problemen als gevolg van de hoge temperatuur van de damp vermeden.

Nu woningen steeds luchtdichter worden, kan het gebruik van een dampkap in meer of mindere mate tot verstoring van het ventilatiesysteem leiden:

• Er komen grote hoeveelheden lucht in de woonvertrekken binnen op een moment dat hier geen behoefte aan bestaat (met energieverlies tot gevolg);
• Omkering van het debiet in de badkamers of toiletten (impact op de luchtkwaliteit);
• Aanzienlijke onderdruk in de gehele woning (waardoor meer lucht binnenkomt via kieren, deuren dichtslaan enz.);
• Slechte werking van de  afvoer  van de dampkap.

In woningen wordt bij voorkeur gekozen voor dampkappen met koolstoffilter en zonder afvoer naar buiten (in gedachten houdend dat de afvoer van vochtige lucht dan ook moet worden onderzocht).

In grotere keukeninstallaties moet een globale oplossing worden gezocht. Dat betekent een speciale dampkap, aangesloten op een ventilatie-eenheid die via een aparte leiding extra lucht van buiten aanvoert . Deze aanvoer van frisse lucht vindt alleen plaats wanneer de gebruiker het afvoerdebiet van de dampkap gebruikt. Deze dampkap omvat de klassieke ventilatiekast en de klassieke keukendampkap. Hij wordt compensatiedampkap genoemd. Uiteraard moet er voor worden gezorgd dat de pulsie- en extractiekoker wanneer de dampkap niet wordt gebruikt luchtdicht kan worden gemaakt via luchtdichte kleppen.

Waarom is ongecontroleerde ventilatie niet voldoende?

Handmatige ventilatie via de ramen is een intensieve periodieke ventilatiemethode waarmee vervuilende stoffen in de omgevingslucht snel kunnen worden afgevoerd. Deze vorm van ventilatie is om de volgende redenen ongeschikt voor gebruik op continue basis:

Ze is afhankelijk van de medewerking van de gebruikers van de ruimte.

Ze is niet continu, terwijl de uitstoot van vervuilende stoffen permanent is. Dit betekent dat het CO2-niveau tussen de periodes met open en gesloten ramen sterk zal fluctueren en de toegestane limieten vaak zal overschrijden. In bijvoorbeeld een klaslokaal met normale bezetting dat alleen tussen de lessen door wordt geventileerd, worden deze limieten na een kwartier gebruik bereikt (zie illustratie hieronder).

Boven: CO2-concentratie in een klas die alleen tijdens de pauzes wordt gelucht onder: CO2-concentratie in een permanent mechanisch geventileerde klas

 

Bron: CETIAT

Ze is een bron van ongemak voor de gebruikers, aangezien grote hoeveelheden verse – en 's winters koude – lucht binnenkomen.

Ze is moeilijk regelbaar. Het debiet is dus noch regelmatig, noch gecontroleerd.

Ze vraagt veel energie: 's winters en in het tussenseizoen moet het volume binnenkomende lucht worden verwarmd om een comfortabele temperatuur in de vertrekken te behouden.

Regeling in functie van de behoeften

Afhankelijk van de gekozen ventilatiemethode kan de ventilatie meer of minder precies worden afgesteld, aangepast aan de behoeften en het gebruik van het gebouw. Het aanvoer- en afvoerdebiet kan bij sommige ventilatiemethoden worden aangepast dankzij sondes of sensoren. Zo kan het debiet worden bereikt dat het beste ademcomfort biedt.

Aan de keuze van het ventilatiesysteem gekoppelde beperkingen

Overzicht van technische elementen

Benodigde ruimte

Met het oog op de bouwvereisten en de wensen wat de integratie in het gebouw betreft, is de benodigde ruimte het grootste verschil tussen de systemen. Afhankelijk van het gekozen systeem moeten schoorstenen worden voorzien voor een goede natuurlijke afvoer of moeten bijvoorbeeld verlaagde plafonds worden aangebracht om toevoer- of afvoerbuizen te plaatsen.

Deze beperking kan van doorslaggevend belang zijn, vooral bij renovaties.

Onderhoud

Voor de systemen C en D en hybride ventilatie moeten motoren en filters worden geïnstalleerd. Die vereisen regelmatig onderhoud om de goede werking van de installatie te verzekeren. Dit aspect moet niet uit het oog worden verloren op het moment dat het ventilatiesysteem wordt gekozen.

Luchtdichtheid

Algemeen gesproken wordt de bouwmantel onderzocht om de oncontroleerbare indringing van lucht te beperken en de ventilatiesystemen vorm te geven op basis van alleen het debiet nieuwe hygiënische lucht.

Zie in dit verband dossier Luchtdichteid verbeteren.

Wanneer een warmteterugwinningssysteem wordt gerealiseerd voor een systeem van het type D, dient extra aandacht te worden besteed aan de luchtdichtheid van het gebouw. Een lekkende bouwmantel kan het rendement van het warmteterugwinningssysteem aanzienlijk doen afnemen en het geïnstalleerde systeem bijzonder onrendabel maken.

Om een performant systeem te verkrijgen moet ook bijzondere aandacht worden besteed aan de luchtdichtheid van het ventilatiesysteem. Ter illustratie: een debietverlies van 5% via gebrekkige luchtdichtheid van het circuit zal het energieverbruik met 16% doen toenemen.

Renovatie vs. nieuwbouw

Theoretisch gezien kunnen de verschillende systemen zowel bij nieuwbouw als bij renovatie worden toegepast. Bepaalde elementen echter, zoals de benodigde ruimte en de luchtdichtheid, kunnen de toepasbaarheid en/of de rentabiliteit van hybride ventilatie of van systeem D in de praktijk beperken. Elk project, in het bijzonder renovatieprojecten, moet gedetailleerd worden geanalyseerd om te bepalen welk systeem het meest geschikt is.

Keuze van het ventilatiesysteem op basis van de mogelijkheden

Een fijne afstelling van het debiet mogelijk maken

Regeling van het debiet op basis van de vochtigheid

Een ventilatiesysteem C of D maakt regeling mogelijk op basis van de aanwezige vochtigheid in de vertrekken. Dit is bijzonder interessant voor woningen waar de activiteiten een hoge mate van vochtigheid kunnen veroorzaken (gebruik van de keuken of de badkamer). Binnen een klassiek vormgegeven netwerk zijn afvoerventielen en eventueel kozijnroosters geïnstalleerd. De opening daarvan is variabel in functie van de hoeveelheid vocht in de ruimte. Men sp Ze worden "afvoerventielen met vochtigheidsregeling" genoemd. Een drukmeter in het afzuignetwerk past de snelheid van de ventilator aan. Zo kan het debiet tot een fractie van de basiswaarde worden teruggebracht wanneer het gebouw niet of weinig wordt gebruikt, bijvoorbeeld overdag tijdens weekdagen. Daardoor kan energie worden bespaard.

Deze technieken zijn vrij recent. Ze hebben een duidelijk energetisch voordeel, maar ze kunnen vragen oproepen wat de luchtkwaliteit betreft. 's Nachts wordt bijvoorbeeld de vrijkomende vochtigheid in de slaapkamers niet door de afzuigmonden in de badkamer waargenomen. De luchtafvoer blijft dus logischerwijze beperkt. En aangezien de twee vertrekken deel uitmaken van hetzelfde netwerk, neemt ook het ventilatieniveau in de slaapkamer af… De luchtkwaliteit in woningen met dit systeem moet goed worden onderzocht om de performantie in concrete gevallen te kunnen beoordelen.

Precieze beheersing van het debiet

Beperking van de behoefte aan verwarming

Warmteterugwinning uit afgevoerde lucht

Combinatie van hygiënische ventilatie met een lucht-bodemwarmtewisselaar

Een systeem van het type D maakt gebruik van een lucht-bodemwarmtewisselaar mogelijk, zodat de warmte uit de bodem kan worden gerecupereerd. Zo kan een aanzienlijke hoeveelheid energie worden bespaard en eventueel voor extra comfort worden gezorgd in de zomer, indien gebruik wordt gemaakt van de koelte van de bodem. Deze techniek heeft een beperkt belang als ze wordt vergeleken met de potentiële voordelen van een warmtewisselaar. Wel kan ze in het kader van een globale strategie voor energieoptimalisatie 's winters en 's zomers op passieve, niet te onderschatten wijze bijdragen aan het comfort in het gebouw, vooral in de tertiaire sector. Daarnaast is ontdooiing van de ventilatiegroep dan niet meer nodig en dat verlaagt de hoeveelheid energie die nodig is voor de werking van het systeem.

Wel moet bij het ontwerp en de realisatie van deze techniek een aantal voorzorgsmaatregelen worden genomen om problemen zoals condensatie in de leidingen te voorkomen.

Dossier Een passieve koelstrategie toepassen biedt toelichting specifiek op deze techniek.

Realisatie van een lucht-bodemwarmtewisselaar, gecombineerd met een systeem van het type D [040_Aeropolis II] - Figuur links: Overzichtsplan van de leidingen van de lucht-bodemwarmtewisselaar (oranje aangeduid) langs het gebouw - Figuur rechts: Doorsnede van de inspectieput, 4 leidingen op een diepte van 2 tot 5,5 m

Bron: Cenergie – Architectes Associés

Energievernietiging vermijden

Met de combinatie van hybrideventilatie en openingen die aan het verwarmingssysteem zijn gekoppeld, kan energievernietiging worden voorkomen. In een dergelijke opstelling valt het verwarmingssysteem automatisch stil wanneer de vensters handmatig worden geopend. Dit heeft een niet te verwaarlozen voordeel in vergelijking met een natuurlijk ventilatie systeem waarbij die koppeling meestal niet aanwezig is en de verwarming en de free cooling vaak tegelijk werken.

Het comfort verbeteren

De luchtkwaliteit garanderen door de plaatsing van filters

Een systeem van het type D maakt een efficiënte filtratie van nieuwe lucht mogelijk en betekent daardoor een aanzienlijke verbetering van de kwaliteit van de binnenkomende lucht. De gekozen filters en het regelmatige onderhoud ervan hebben een aanzienlijke invloed op de kwaliteit van de frisse lucht. Systeem C maakt, als het is uitgerust met roosters voorzien van filters, eveneens een verbetering van de kwaliteit van de binnenkomende lucht mogelijk.

Het dossier Het ademcomfort verzekeren bevat meer informatie over de keuze van de filters en het belang van hun onderhoud.

Het geluidscomfort verbeteren:

een goed ontworpen systeem van het type D maakt een zeer goed geluidscomfort mogelijk. Met name storende geluiden van buitenaf worden aanzienlijk gedempt in vergelijking met een systeem van het type C, waarbij de frisse lucht (en dus het lawaai van buiten) rechtstreeks het te ventileren vertrek binnenkomt zonder wezenlijke geluidsdemping. Systeem D (mechanische pulsie en extractie) heeft als voordeel dat de gevel niet hoeft te worden doorboord of het schrijnwerk moet worden geopend. Het is echter niet de bedoeling dat het geluid van buiten wordt vervangen door lawaai van binnen. De mechanische ventilatie-installatie moet dus volgens de regels van de kunst worden ontworpen en gerealiseerd. Er moet met name een stille ventilator en een stil warmteterugwinningssysteem worden gekozen, er moeten geen ventilatoren vlak bij de woonvertrekken worden geïnstalleerd, ze moeten met trillingsvrije elementen worden bevestigd, de leidingen moeten van voldoende groot formaat zijn en eventueel moeten op de geschikte plaatsen geluiddempers en akoestische slangen worden voorzien. Raadpleeg voor meer informatie over dit onderwerp de norm NBN S 01-400-1, de fiche "Voorbeeldgebouwen" 2.1 op de site van Leefmilieu Brussel en het Dossier | Het akoestisch comfort van gebouwen verzekeren.

Onderstaande tabel is uit de norm afkomstig en vermeldt de vereisten met het oog op de beperking van lawaai van de technische installaties in de betreffende ruimte. Aan- en afvoeropeningen worden als rechtstreekse bronnen beschouwd.

Opgelet: er moet op worden gewezen dat de in deze tabel vermelde waarden ter plaatse gemeten waarden zijn. De voorspelling van het LAinst,nT-niveau is dus relatief ingewikkeld en kan niet simpelweg worden gebaseerd op de vermogenswaarde afkomstig uit de technische documentatie van de fabrikant, want het aantal bochten, de lengte van de leidingen, de positie van het systeem enz. beïnvloeden het akoestisch vermogen bij de uitgang van de opening. De in de catalogi vermelde waarden kunnen alleen worden gebruikt ter vergelijking van verschillende systemen om het meest stille te kiezen, maar zonder te weten wat de reële uitkomst ter plaatse zal zijn.

Bron: Fiche Voorbeeldgebouwen 2.1

Om akoestische redenen (en om de drukverliezen te beperken) moeten de leidingen de volgende formaten hebben:

• 1,5 m/s voor secundaire leidingen (max. 2 m/s)
• 3 m/s voor hoofdleidingen (max. 4 m/s)
• Drukverlies van 1Pa/voor gemeenschappelijke verticale leidingen

Het thermisch comfort verbeteren

Hybride ventilatie maakt in het hele gebouw een hoger ventilatiedebiet mogelijk overdag (free cooling) en 's nachts (night cooling). Bij toegang tot de thermische massa van het gebouw kan dankzij dit hoge debiet bovendien het gebouw worden gekoeld, waardoor geen andere koeltechnieken nodig zijn.

Het vochtigheidscomfort verbeteren

Door een warmteterugwinningssysteem met hygroscopisch wiel in een dubbelstroomsysteem te installeren, wordt niet alleen de warmte, maar ook de vochtigheid uit de afgevoerde lucht teruggewonnen. Zo kunnen de kosten van een "klassieke" bevochtiger worden vermeden.

Het psychologisch comfort verbeteren

Een systeem met hybride ventilatie kan handmatige opening van de vensters door de gebruikers inhouden. Het psychologisch comfort van de gebruikers neemt hierdoor toe: ze beschikken over een rechtstreeks middel om hun omgeving en het binnenklimaat van de ruimte waar ze zich bevinden te beïnvloeden. De regelelementen zorgen ervoor dat het hygiënische minimumdebiet gewaarborgd blijft.

Het is belangrijk er hier op te wijzen dat handmatige opening van het venster een kernelement vormt voor het psychologisch comfort van de gebruikers, al maakt het strikt gesproken geen deel uit van de ventilatiestrategie. Wanneer een dubbelstroomsysteem wordt voorzien, in een passiefgebouw bijvoorbeeld, moet de mogelijkheid om de vensters te openen daarom zoveel mogelijk behouden blijven. Hierdoor neemt het gevoel van comfort in het gebouw aanzienlijk toe.

Keuze tussen een gecentraliseerd, gedecentraliseerd en semigecentraliseerd systeem

In het kader van mechanische dubbelstroomventilatie zijn meerdere netwerkconfiguraties mogelijk.

Deze configuraties worden allereerst onderzocht in het kader van collectieve woonpanden, waar kwesties als de benodigde ruimte, het onderhoud en de verdeling van het energiegebruik een andere dimensie aannemen en belangrijker zijn dan bij individuele woningen of tertiaire gebouwen.

Tabel op basis van het technisch rapport "Voorbeeldgebouwen" Fiche 2.1: Ventilatie met dubbele stroom in woningen – september 2010