Dwarsventilatie
Dwarsventilatie of transversale ventilatie kan op het project worden gebruikt. De dakopening wordt dan gesloten en alleen de gevelopeningen worden gebruikt om het gebouw te ventileren. Deze ventilatie kan zowel overdag als 's nachts worden gebruikt.
Luchtverplaatsing als gevolg van het drukverschil tussen de 2 gevels
Op het schoorsteeneffect gebaseerde ventilatie
Wanneer het gebouw moet worden gekoeld, schept men een sterke natuurlijke tocht tussen de over het volledige gebouw verdeelde gemotoriseerde vensters en de 12 grote openingen in het dak van het atrium.
Als de dakopeningen gesloten zijn, kan de dwarsventilatie tussen de gevels plaats maken voor een ventilatie met schoorsteeneffect, op voorwaarde dat het temperatuurverschil tussen binnen en buiten groot genoeg is.
Roosters die openen voor de luchttoevoer (links) en luiken in de hoogte voor de luchtafvoer (rechts)
Luchtverplaatsing als gevolg van het temperatuurverschil tussen de binnenlucht en de buitenlucht
Sturing van de gemotoriseerde openingen
Regelparameters
In de twee grote verkoopruimten (8.000 m²) verzekeren de gemotoriseerde vensters van de gevel en de dakopeningen zowel het ademcomfort wanneer de winkel geopend is als het thermische comfort, door de nachtventilatie, en ook de free cooling overdag als de buitentemperatuur zich ertoe leent. Jammer genoeg kan men het debiet van de verse lucht en de warmterecuperatie uit de afgevoerde lucht, die eigen zijn aan een mechanische ventilatie met dubbele flux, niet meer nauwkeurig controleren. Anderzijds bespaart men op het verbruik van de ventilators en zijn de investeringskosten drastisch lager. In het huidige geval wordt het verlies van primaire energie als gevolg van een uniek natuurlijk systeem tot het minimum beperkt dankzij de gemotoriseerde bediening van de openingen, niet alleen volgens van de temperatuur (voor de free cooling) maar ook volgens van het gebruik, dankzij een systeem voor de meting van het CO 2 in de lucht (voor de hygiënische ventilatie). Het residuele energieverlies is daardoor zeer laag in verhouding met de besparing op de investeringskosten. Deze besparing maakt middelen vrij die men in een andere, meer rendabele energiepost kan investeren.
Deze oplossing met het beheer van de natuurlijke ventilatiemonden, gebaseerd op CO 2 -sensoren , is uiterst geschikt voor het beheer van grote ruimten waarin de gebruikers in beweging zijn. Ze is moeilijker toe te passen in kantooromgevingen, waar de wanden een globaal beheer belemmeren en het zittende werk bijkomende eisen stelt op het vlak van de temperatuur en de snelheid van de luchtstromen. Toch is heteen haalbare oplossing. Dit beheer van de ventilatie is geautomatiseerd op basis van 3 niveaus van opening :
-
kleine : twee extractieventilators in het dak van het auditorium verzekeren een minimale ventilatie;
-
gemiddeld : de helft van de gevelopeningen wordt geactiveerd, samen met vier van de tien dakopeningen;
-
intensief : alle gevel- en dakopeningen zijn actief.
Deze niveaus worden gecontroleerd door een regelalgoritme van het volgende type:
-
Als de concentratie CO 2 overdag, in de winter (T outdoor < 12 °C), een eerste drempel van 800 ppm (deeltjes per miljoen) (wat overeenkomt met een verseluchtdebiet van ongeveer 30 m²/u per persoon volgens de norm EN 13779) overschrijdt, worden de extractieventilators in het dak ingeschakeld. Als de concentratie CO 2 blijft toenemen, schakelt het systeem over naar de 'gemiddelde' of 'intensieve' modus.
- In het tussenseizoen en in de zomer (T outdoor > 12 °C) wordt de regeling volgens het CO 2 aangevuld met een regeling volgens de temperatuur: boven een eerste temperatuurdrempel (bijvoorbeeld 23°C) gaan de openingen over naar de 'gemiddelde' positie. Boven een tweede drempel schakelt het systeem naar de 'intensieve' modus.
Dankzij deze regeling beschikt men tijdens de openingsuren over een zeer open gebouw, waar de luchtverplaatsing de bezoekers de indruk geeft dat zij zich in een 'natuurlijke' omgeving bevinden, zonder energieverbruik voor de verwarming of de koeling.
De nachtventilatie is in de zomernachten actief. Ze hangt af van de gemiddelde omgevingstemperatuur overdag, van de in de massa vanhet gebouw gemeten temperatuur ( in de betonplaten zijn sondes aangebracht ), van de buitentemperatuur en de omgevingstemperatuur op het ogenblik zelf. Deze laatste mag niet onder de 14°C dalen, om een overdreven afkoeling van het gebouw te vermijden.
Parallel hiermee kunnen alle openingen manueel worden gecontroleerd via de verschillende elektrische schakelborden; een van deze borden is in het onthaal van de winkel geïnstalleerd.
Commissioning
Het heeft een tijd geduurd voor alle elementen operationeel waren:
-
volledig begrip van het regelprincipe met de verschillende controlehiërarchieën (activeringsdrempels, manuele aanpassingen, regensensoren, werkingsuren);
-
aanpassing van de verschillende activeringdrempels in het tussenseizoen, samen met de drempel voor de uitschakeling van de verwarmingsinstallatie (om elke verspilling van energie door toedoen van een verkeerde opening te vermijden);
-
uitwerking van een methodologie voor de manuele aanpassingen;
-
opleiding van het personeel in het gebruik van het systeem.
Het dossier ' Een kwaliteitsprocedure (commissioning) van ontwerp tot onderhoud opstellen ' behandelt deze problematiek gedetailleerd.
§ suivant à transférer + verifier PEB, dans le dossier ENE02 "Ventilation":
In het kader van de huidige EPB-reglementering gelden echter strengere eisen voor natuurlijke ventilatiesystemen en kan men niet om het even welk systeem kiezen. Volgens deze reglementering moet de luchttoevoer immers mechanisch zijn of moeten, als hij natuurlijk is, de openingen een bepaald aantal tussenposities hebben en dienen de door de openingen voor natuurlijke ventilatie bereikte debieten gecertificeerd te zijn. Deze laatste bepaling geldt niet voor de opening van vensters. Voor specifieke toevoerroosters kunnen de vereiste certificaten alleen worden voorgelegd als de vensters met fijnregeling gecertificeerd zijn. Dat is de reden waarom het openen van vensters niet als een uniek systeem met natuurlijke ventilatie kan worden beschouwd. Het is een aanvullend systeem bij de door de EPB-reglementering goedgekeurde toevoer van hygiënische ventilatielucht.
De vensters mogen dus wel degelijk worden gebruikt om een hygiënische ventilatie te verzekeren. Maar het gebouw moet uitgerust zijn met een ander systeem dat aan de reglementering voldoet. Dit systeem moet echter niet doorlopend worden gebruikt. Men kan bijvoorbeeld een systeem D installeren en in het tussenseizoen en de zomer naar natuurlijke ventilatie overgaan. In dat geval is echter aanbevolen de ventilatiegroep op een minimaal debiet te laten werken of ze regelmatig te starten. Het is niet aanbevolen een systeem D lange tijd uitgeschakeld te laten, onder meer vanwege het risico van de ophoping van stof en bacteriën in de leidingen
Hybride ventilatie
Een hybride ventilatie combineert 'natuurlijke' met 'mechanische' ventilatie. Dit is de optie die voor de koeling van de kantoren van de winkel werd gekozen: de gevelopeningen zijn openslaande vensters.
In de wanden van de kantoren zijn vensters aangebracht, zodat de lucht tussen de kantoren en de extractieventilators in het dak kan circuleren. De vensters worden met de hand geopend. Met de grote akoestische roosters boven de deuren en de akoestische flexibele slangen in het beperkte (eerste meter) valse plafond, kan men eveneens transferopeningen maken.
In de gang van de zone met de kantoren zijn drie verklikkers aangebracht. Ze worden bediend door het CTB (centraal technisch beheer):
-
als de buitentemperatuur lager is dan 14°C (regelbaar) of hoger dan 25°C (regelbaar) werkt het mechanische ventilatiesysteem met warmterecuperatie en worden de gebruikers geïnformeerd dat zij hun venster niet moeten openen: het gecentraliseerde systeem verzekert hun ademcomfort;
-
als de buitentemperatuur overdag gedurende verscheidene dagen tussen de 14°C en de 25°C ligt (om voldoende rekening te houden met de verandering van de seizoenen) wordt het mechanische ventilatiesysteem automatisch uitgeschakeld. De gebruikers worden dan verzocht om de kantoren met behulp van de openingen voor natuurlijke ventilatie te verluchten. Het openen en sluiten van de vensters (ventilatiemonden) kan ook volledig automatisch verlopen.
-
als in de zomer de binnentemperatuur stijgt en de weersomstandigheden buiten gunstig zijn, informeert de derde verklikker de gebruikers dat de voorwaarden voor free cooling vervuld zijn.
Transferopeningen tussen de lokalen en de gang
Verklikkers die de in de kantoren actieve ventilatiemodus aangeven
De extractieventilators in het dak worden 's nachts ingeschakeld en elke gebruiker kan zijn beveiligd venster en de transferopeningen openen, om het thermisch comfort de volgende dag te verzekeren. Op basis van een gemiddeld weerjaar kan men stellen dat de ventilator 1000 u/jaar kan uitstaan, wat een besparing in stroomverbruik van 2200 kWh/jaar inhoudt.
Inaanmerkingneming van externe hinder
Regen
De dakopeningen zijn horizontaal. Ze stellen de gebruikers binnen in staat om de lucht te zien, maar zijn uiteraard niet beschermd tegen regen. De installatie werd met dat doel met regensensoren uitgerust. Omdat de uitbater vreesde dat een nachtelijk onweer zijn goederen zou kunnen beschadigen, werd het systeem getest. Zo heeft men kunnen meten dat het volledige dak in +/- 7 seconden wordt gesloten nadat een regendruppel op een sensor valt. Dit veronderstelt echter dat de eerste druppels op een sensor vallen, die een diameter van slechts 7 cm heeft. Men heeft verschillende oplossingen bestudeerd, zoals het afdekken van de openingen met een opengewerkte cabine. Om esthetische en financiële redenen koos men uiteindelijk voor een verhoging van het aantal sensoren rond het atrium.
Regensensoren
Intrusie
Toen het gebouw in gebruik werd genomen, waren de dakopeningen nietbeveiligd tegen intrusie door vogels. Tijdens de installatie kon men een veiligheidsnet in de opening aanbrengen. Aangezien het openen wordt aangestuurd door vijzels onder de panelen, kan men ook achteraf netten plaatsen, ook al is dat moeilijker.
In de verkoopruimten zijn de vensters aan de buitenzijde beveiligd met een rooster .
Er zijn ook intrusiedetectors geïnstalleerd, maar de luchtdebieten, die de 4 vol/u kunnen overschrijden, kunnen enigszins problematische situaties scheppen.
Bescherming van de vensters tegen intrusie
Zo werd in een ruimte met kledingstukken aan kleerhangers de intrusiedetectie 's nachts herhaaldelijk geactiveerd omdat de luchtverplaatsing de kleren deed bewegen. Na de lokalisatie van de detector volstond het de rekken buiten de luchtstroom te plaatsen om het probleem op te lossen. Men heeft de werknemers ook gevraagd om wanneer ze 's avonds naar huis gaan een voorwerp op losse papieren te leggen, zodat ze niet wegvliegen.
Wanneer venster of luiken met motoren worden uitgerust, kan de fabrikant van de motoren meestal snel de maximale oppervlakte meedelen die 1 motor kan bedienen.
Logisch genoeg moet men er ook op toezien dat de binneninrichting (opstelling van de binnenmuren) goed overeenkomt met de verdeling van de openingen.
Interactie met de inrichtingen en andere systemen
Binnenwanden
De plaatsing van binnenwanden achteraf kan de doeltreffendheid van de free cooling in bepaalde zones aantasten. We nemen twee concrete voorbeelden van de winkel:
- De modulatie van de ventilatie gebeurt niet door elk venster anders teopenen maar door de opening van meerdere vensters te variëren . Overdag hebben de zones die zich niet voor gestuurde vensters bevinden deneiging om te warm te worden. Oplossing: de elektrische bediening van de vensters aanpassen wanneer zones worden ingericht.
- De kassazone bevindt zich evenmin in de luchtstroom die langs hetatrium ontsnapt. Dat is te wijten aan de scheidingswanden die na de ontwerpfase van het systeemwerden geplaatst. Oplossing: Toevoeging van ventilators die de lucht door de zone stuwen.
Brand
Het intensieve ventilatiesysteem en het systeem voor brandpreventie kunnen elkaar wederzijds beïnvloeden. De vrije circulatie van de lucht voor de koeling van het gebouw kan immers strijdig zijn met de compartimentering van de brandbestrijding . Omgekeerd kunnen de natuurlijke ventilatie en de methode voor brandpreventie elkaar aanvullen: dat is bijvoorbeeld het geval wanneer afvoerkanalen voor rook en warmte als koepel voor de natuurlijke extractie dienen.
Aangezien de configuratie van de verkoopruimten en hun ventilatiesystem metgeen enkele 'standaard' situatie overeenkomt, moet men een brandpreventiestudie uitvoeren om de effectiviteit van de genomen maatregelen aan te tonen.
De natuurlijke dakopeningen in de verkoopruimten kunnen bijvoorbeeld niet als rookafvoer worden gebruikt. In deze ruimten, die op twee verdiepingen met elkaar in verbinding staan, kan het traject van de rook niet worden gegarandeerd. Daarom werden koepels voor de rookafvoer op het dak geplaatst. Bij een alarm hebben deze koepels voorrang op de natuurlijke openingen. De gevelopeningen spelen eveneens een rol in de brandbeveiliging.
Deze keuze van de plaatsing van de in de verkoopruimten verplichte brandwerende wanden werden bestudeerd om de intensieve nachtventilatie niet te storen. Zo zijn de meeste schermen mobiel en dalen ze slechts bij een alarm neer.
In de voorraadzone bestaat er een groot risico op brandverspreiding. Daarom zijn sprinklers met een hoog debiet en een snelle responstijd essentieel (ESFR-sprinklers). Om het vuur volledig te kunnen doven, mogen ze niet worden verstoord door de sterke luchtverplaatsing die de intensieveventilatie veroorzaakt. Daarom is het aanbevolen om bij een brandalarm de ventilatiemonden te sluiten .
In de kantoren worden de extractieventilators die de free cooling verzekeren uitgeschakeld bij brandalarm.
Voldoende inertie verzekeren
Inertie is een verplichte voorwaarde voor de effectiviteit van free cooling . 's Nachts koelt de nachtventilatie de thermische massa af. Zo ontstaat een buffer die overdag de warmte kan opslorpen. De materialen die deel uitmaken van de thermische massa mogen niet met een isolatielaag afgeschermd zijn. In het projectheeft men de vloerplaten en bepaalde binnenwanden onbekleed gelaten .
Deze keuze heeft geen invloed op de akoestiek in het gebouw, want de goederen (kleding) verzekeren de akoestische isolatie. In de kantoren zorgt de bekleding van de binnenwanden met latten van gerecycleerd hout voor een geringe weerkaatsing van het geluid.
Bovendien maakt het project geen gebruik van valse plafonds, die de inertievan de betonplaat onbereikbaar zouden maken, maar heeft het voor zichtbare ventilatiekokers gekozen.
Meer weten
Link naar meer informatie over de problematiek rond free cooling van deze case studie.
> Dossier | Een passieve koelstrategie toepassen
> Dossier | Een energie-efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen
> Voorzieningen | Het akoestisch comfort verzorgen
> Dossier | Regeling
