Een verbeterde binnenluchtkwaliteit door natuurlijke, mechanische of hybride ventilatie

Hoe leidt natuurlijke ventilatie tot een verbeterde binnenluchtkwaliteit?

Natuurlijke ventilatie zorgt ervoor dat bedompte lucht wordt vervangen door verse lucht; de binnenluchtkwaliteit wordt verbeterd door de lagere CO2-niveaus in het utiliteitsgebouw. Door dakramen en gevelramen te kiezen die open kunnen, bent u minder afhankelijk van mechanische verkoeling, zoals airconditioning, om een gezonde omgeving te creëren voor de gebouwgebruikers.

Wat zijn de voordelen van een goede binnenluchtkwaliteit voor het gebouw en de gebouwgebruikers?

Als er in een ruimte sprake is van luchtverontreiniging en er weinig geventileerd wordt, heeft dit een negatieve invloed op het concentratievermogen. Het kan ook leiden tot vermoeidheid. Onderzoeken tonen aan dat de juiste ventilatiestrategie prestaties met wel 15% kan verbeteren als gebouwgebruikers in een omgeving werken waar frisse lucht is (Olesen, 2020).

Modulaire lichtstraten met comfortventilatie

Het belang van een goede binnenluchtkwaliteit

Bij onderwijsinstellingen, zoals scholen en universiteiten, heeft het implementeren van ventilatie de aandachtsspanne, het concentratievermogen en de leerprestaties aanzienlijk verbeterd. Bij een onderzoek onder meer dan tweehonderd leerlingen die computertaken moesten doen, bleek dat de antwoorden sneller en nauwkeuriger waren op het gebied van geheugen, alertheid en woordherkenning, als er meer geventileerd werd. (Bakó-Birób, 2011). Frisse lucht en lagere CO2-niveaus creëren een aangename omgeving in elk utiliteitsgebouw.

Toonaangevend onderzoek bewijst dat er behoefte is aan frisse binnenlucht

Niet alleen leeromgevingen profiteren van ventilatie. Lidia Morawska, gerenommeerd professor aan de Universiteit van Queensland, vindt ventilatie essentieel voor het verbeteren van de gezondheid en het welzijn van mensen. Het implementeren van ventilatie in een gebouwontwerp leidt tot minder onwenselijke schadelijke stoffen, chemicaliën en dampen.

Lichtkoepels met comfortventilatie

Frisse lucht verbetert de gezondheid en leidt ertoe dat de operationele kosten van een gebouw dalen. Een recent onderzoek van de VELUX Groep richtte zich op de opkomst van de indoor generation en diens invloed op de gezondheid, het concentratievermogen en de productiviteit van mensen. Uit de resultaten bleek dat 78% van de ondervraagden niet wist dat binnenlucht vaak vervuilder is dan buitenlucht. Slecht geventileerde ruimtes hebben een negatieve invloed op de gezondheid van de gebouwgebruikers, wat resulteert in een stijging van het aantal ziektedagen, evenals tot de potentiële overdracht van virussen (Dijken & Boerstra, 2021)

Manieren waarop virussen vaak worden overgedragen binnen:

• Drukke ruimtes met veel mensen
• Situaties waar mensen dichtbij elkaar zitten en contact met elkaar hebben
• Afgezette en afgesloten ruimtes die niet geventileerd worden

Het implementeren van de juiste ventilatiestrategie zorgt ervoor dat de gebouwgebruikers het hele jaar door van frisse lucht profiteren, op een zo voordelig mogelijke manier. Een hybride ventilatiestrategie is bijvoorbeeld de zuinigste en voordeligste manier om te ventileren. In de winter is mechanische ventilatie met warmteterugwinning de belangrijkste methode om warmte vast te houden. In de zomer zorgt natuurlijke ventilatie voor veel verse lucht en een besparing op elektriciteitskosten voor ventilatoren.

Moet ik kiezen voor mechanische, hybride or natuurlijke ventilatie

Hoewel natuurlijke en mechanische ventilatie allebei specifieke voordelen hebben, is hybride ventilatie (afhankelijk van de behoeften in verschillende seizoenen) de voordeligste en betaalbaarste manier om een goede binnenluchtkwaliteit te realiseren in een gebouw. Hybride ventilatie biedt gecontroleerde ventilatie. Warmte die ontstaat bij het verversen van lucht (bij mechanische ventilatie) wordt vastgehouden om het gebouw te verwarmen. Als gevolg daarvan is er minder behoefte aan verwarming. In de warmere seizoenen kan er echter efficiënt geventileerd worden via natuurlijke ventilatie, als openingen zoals dakramen of lichtstraten via het gebouwbeheersysteem kunnen worden bediend.

Wat zijn de belangrijkste verschillen tussen natuurlijke, mechanische en hybride ventilatie?

Er zijn essentiële verschillen tussen natuurlijke en mechanische ventilatie, maar beide vullen een gebouw met verse lucht. Een combinatie van deze twee ventilatiestrategieën (hybride ventilatie) heeft vaak de voorkeur bij het realiseren van een optimale binnenluchtkwaliteit in een utiliteitsgebouw. De drie soorten ventilatie zijn natuurlijke, mechanische en hybride ventilatie. Hieronder bespreken we de werking van deze opties in een utiliteitsgebouw.

Wat is mechanische ventilatie?

Mechanische ventilatie werkt onafhankelijk van de weersomstandigheden, zoals harde of zachte wind. Hierdoor is het eenvoudiger om de temperatuur consistent te houden en de richting van de luchtstroom in complexe ruimtes in gebouwen te beheren.

Mechanische ventilatie kan een systeem voor warmteterugwinning bevatten, waarbij een deel van de warmte van de afgezogen lucht wordt behouden voordat de lucht wordt afgevoerd naar buiten. De lucht die naar binnen stroomt via mechanische ventilatie heeft meestal een temperatuur van 16-19 °C, zelfs op koude dagen. Mechanische ventilatie maakt gebruik van onderdruk voor luchtafvoer of overdruk voor luchttoevoer.

Onderdruk: – laat binnenlucht ontsnappen (afvoer)
Overdruk: – laat buitenlucht binnen (toevoer) 

Een tabel met de voordelen en nadelen van natuurlijke en mechanische ventilatie

Wat is natuurlijke ventilatie?

Natuurlijke ventilatie heet ook wel passieve ventilatie. Hierbij wordt gebruik gemaakt van weerfactoren zoals winddruk en thermische druk om lucht van buiten toe te voeren in het gebouw via openingen als ramen, dakramen en lichtstraten. Nachtkoeling betekent dat deze openingen 's avonds worden bediend als het gebouw niet in gebruik is, om een hoge luchtstroom te genereren en bedompte en warme lucht af te voeren uit het gebouw.

Door gebruik te maken van de wind en thermische druk, kan natuurlijke ventilatie onder de juiste omstandigheden tot een hogere luchtverversingssnelheid leiden dan mechanische ventilatie. Hierdoor is natuurlijke ventilatie een goede oplossing om verontreinigende stoffen snel af te voeren, bijvoorbeeld na een vergadering met veel mensen in een kleine ruimte.

In de warme seizoenen kan natuurlijke ventilatie voor de benodigde frisse lucht zorgen zonder dat er warmte verloren gaat, indien de buitentemperatuur niet al te veel verschilt van de binnentemperatuur. Hierdoor is mechanische ventilatie niet nodig. In deze specifieke omstandigheden is natuurlijke ventilatie voordeliger, aangezien er geen elektriciteit nodig is voor ventilatoren.

Maar er is wel energie nodig om de lucht op te warmen. Dat betekent dat mechanische ventilatie met warmteterugwinning in de winter zuiniger is dan natuurlijke ventilatie, ondanks het gebruik van elektrische ventilatoren: de warmte van de afgezogen lucht wordt namelijk vastgehouden. Een ander voordeel is dat mechanische ventilatie werkt zonder ramen en dakramen te openen. Natuurlijke ventilatie leidt tot warmteverlies in de winter en moet daarom slechts incidenteel worden gedaan.

Wat is hybride ventilatie?

Hybride ventilatie combineert de voordelen van natuurlijke ventilatie met een mechanisch systeem dat zich aanpast aan de weersomstandigheden van het seizoen. Mechanische ventilatie zorgt voor een continue luchttoevoer en kan gecombineerd worden met natuurlijke ventilatie, waarbij bedompte lucht snel wordt afgevoerd via incidenteel ventileren. Een typische hybride ventilatiestrategie is om mechanische ventilatie met warmteterugwinning in de winter te gebruiken om warmteverlies te verminderen, en natuurlijke ventilatie te gebruiken tijdens warmere maanden om op verkoeling te besparen en verontreinigende stoffen snel af te voeren.

Openstaande dakramen voor natuurlijke ventilatie

Is een hybride systeem beter voor een utiliteitsgebouw?

Als we het over een geheel jaar bekijken, is hybride ventilatie (mechanische ventilatie in koude maanden en natuurlijke ventilatie in warme maanden) energie-efficiënter dan het hele jaar mechanische ventilatie. Dit geldt voor zowel warme, gematigde als koude klimaten.

Hybride ventilatie biedt het beste van twee werelden: de goede energieprestaties van mechanische ventilatie met warmteterugwinning in de winter en de goede prestaties van natuurlijke ventilatie in de zomer. Het doel en de structuur van het gebouw zijn bepalend bij de keuze voor ventilatiecomponenten en hoe er geprofiteerd kan worden van hybride ventilatie.

Het ontwerp van het utiliteitsgebouw, de interne thermische belasting, de locatie van ramen en lichtstraten en de impact die zonnewarmte heeft op de temperatuur, bepalen de beste ventilatiestrategie voor een utiliteitsgebouw. Door naar het structurele ontwerp en het doel van het gebouw te kijken, kan ventilatie zo voordelig mogelijk worden geïmplementeerd. Hierdoor kunnen gebouweigenaren en architecten een weloverwogen keuze maken voor natuurlijke, mechanische of hybride ventilatie om de binnenluchtkwaliteit te verbeteren

Belangrijke factoren om rekening mee te houden:

• Thermisch comfort
• Gebruikersgemak
• Veiligheid van de gebruikers van het gebouw
• Toegang tot de lichtstraten, lichtkoepels of dakramen voor onderhoud
• Brandvoorschriften en andere normen
• Gebruik en vorm van het gebouw

Een gezonde, comfortabele en productieve binnenomgeving

Het monitoren van CO2-niveaus is van belang bij het selecteren van het juiste ventilatiesysteem, zodat de gebouwgebruikers het hele jaar door profiteren van een gezond binnenklimaat. De combinatie van mechanische ventilatie tijdens de koude maanden en natuurlijke ventilatie tijdens de warme maanden is voordeliger dan het hele jaar door mechanische ventilatie. Bij natuurlijke ventilatie is er ook minder behoefte aan airconditioning in utiliteitsgebouwen. In de meeste utiliteitsgebouwen worden ventilatiesystemen beheerd via sensoren en het gebouwbeheersysteem, wat hybride ventilatie mogelijk maakt.

Ontdek meer over daglichtoplossingen met ventilatie die de gebruikers van utiliteitsgebouwen een gezonder binnenklimaat bieden.

Bronnen

Bakó-Birób, Z., 2011. Ventilation rates in schools and pupils' performance, Reading: The University of Reading.

Olesen, B., 2020. Productivity and Indoor Air Quality, Copenhagen: Technical University of Denmark.

Dijken, F. V. & Boerstra, A., 2021. Implications of COVID-19 pandemic for application of natural ventilation, Brussels: REHVA Journal.