Waarom temperatuurbeheersing essentieel is voor het leervermogen

Een belangrijke overweging bij het ontwerpen van klaslokalen, is het creëren van goede thermische omstandigheden met behulp van energie-efficiënte technologieën, zoals natuurlijke ventilatie, zonwering en intelligent gebouwontwerp voor de warme maanden, en efficiënte, controleerbare verwarming voor de koude maanden.

We zijn het er steeds meer over eens dat een ‘natuurlijke comforttemperatuur’ niet bestaat. De beste resultaten op het gebied van verkoeling en verwarming worden bereikt als de gebruikers van een pand persoonlijk instelbare opties hebben. Bijvoorbeeld ramen en zonwering die ze zelf kunnen bedienen en eventueel ook kleine ventilatoren en andere vergelijkbare apparaten. In principe moeten gebouwen mensen zo veel mogelijk in contact brengen met de buitenwereld en mensen alleen beschermen tegen de buitenwereld voor zover dat nodig is¹.

In Europa hebben alle landen een beleid voor een minimumtemperatuur in klaslokalen opgenomen in hun wetgeving of normen. Deze minimumtemperaturen variëren per land en per seizoen, maar liggen tussen de 17 °C en 20 °C. Er zijn echter minder Europese landen die een norm hebben voor een maximumtemperatuur in klaslokalen. Voor de landen die dat wel hebben, ligt die temperatuur tussen de 22 °C en 29 °C.

De afgelopen decennia hebben onderzoekers bekeken welke temperaturen in verband worden gebracht met betere leerresultaten. Zeiler en Boxem (2009)² hebben een grondige evaluatie uitgevoerd om de effecten van de thermische kwaliteit in scholen op de leerprestaties van leerlingen aan te tonen.

Mendell en Heath (2005)³ hebben de bewijzen geëvalueerd van de invloed die de binnenklimaat heeft op zowel prestaties als aanwezigheid. Fisk (2017)⁴ heeft uitgebreid literatuuronderzoek gedaan naar ventilatieproblemen op scholen en de invloed ervan op de prestaties, gezondheid en afwezigheid van leerlingen.

Uit deze onderzoeken bleek dat als de temperatuur en de vochtigheidsgraad stijgen, leerlingen een kortere aandachtsspanne hebben, waardoor ze zich minder prettig voelen en slechter presteren. Hoge temperaturen in de klas worden ook in verband gebracht met hoofdpijn en oog-, oor-, neus- en keelsymptomen. Een hoge vochtigheidsgraad kan leiden tot meer schimmel, wat vervolgens allerlei gezondheidsproblemen kan veroorzaken of verergeren.

Oplossingen voor verkoeling

Verkoeling door natuurlijke ventilatie, bijvoorbeeld door het openen van ramen en lichtstraten, is een snelle en directe manier om de thermische binnenomgeving te beïnvloeden. Een open raam zorgt voor meer luchtstroom, en als de buitentemperatuur lager is dan de binnentemperatuur, zal de binnentemperatuur dalen.

Deze grafiek uit het SINPHONIE-onderzoek, uitgevoerd op 114 scholen in 23 Europese landen⁴, geeft aan wanneer ramen worden geopend gedurende de dag. Er werd geen bewijs genoemd van het gebruik van nachtventilatie.

Zelfs als de buitentemperatuur iets hoger is dan de binnentemperatuur, zal de verhoogde luchtsnelheid als gevolg van meer luchtstroom het lichaam afkoelen.

Natuurlijke ventilatie voor verkoeling kan op twee manieren worden bereikt, namelijk via dagventilatie en nachtventilatie:

• Overdag ventileren zorgt ervoor dat overtollige warmte uit het gebouw verdwijnt door een hoge mate van beweging in de lucht.
• Nachtventilatie (ook wel nachtkoeling genoemd) verkoelt de thermische massa van het gebouw (muren, vloeren, meubilair, enz.) met behulp van de koele buitenlucht. De volgende dag is er minder energie nodig om het gebouw af koelen omdat de thermische massa al is afgekoeld.

De oriëntatie van het klaslokaal en zonwering spelen ook een belangrijke rol bij het creëren van consistent thermisch comfort. Grote ramen en lichtstraten kunnen zodanig worden georiënteerd dat er een maximale hoeveelheid zonlicht naar binnenvalt in de wintermaanden. Zonwering zorgt er in de zomermaanden voor dat het zonlicht naar behoefte kan worden gereguleerd.

Uit veldonderzoek blijkt dat mensen in natuurlijk geventileerde gebouwen hogere temperaturen accepteren⁵. Dit effect, dat het lichaam zich aanpast aan de omgeving, wordt adaptief thermisch comfort genoemd. Een voorwaarde voor ontwerpen met adaptief thermisch comfort is dat mensen hun kleding kunnen aanpassen en de ramen kunnen bedienen.

Het gevolg van adaptatie is dat er in warme klimaten thermisch comfort kan worden bereikt zonder airconditioning, door gebruik te maken van natuurlijke ventilatie, zonwering en intelligent gebouwontwerp. In landen waar het ’s zomers erg heet is, is het misschien wel nodig om, behalve van natuurlijke ventilatie en zonwering, het pand te voorzien van plafondventilators of mechanische airconditioning.

Oplossingen voor verwarming

Het Clever Classrooms-onderzoek (2015)⁶ toonde aan dat er in de winter betere temperaturen werden bereikt als ruimtes werden voorzien van radiatoren die met een thermostaat konden worden bediend. Vloerverwarming werd daarentegen in verband gebracht met minder controle over de temperatuur in de verschillende klaslokalen, vanwege de langere responstijd.

In het onderzoek werd ook aanbevolen dat de systemen voor temperatuurbeheersing in klaslokalen eenvoudig bedienbaar en goed toegankelijk moeten zijn voor leraren.

Bronnen

1. D/A: Daylight Matter(s): Health matters
2. Zeiler & Boxem (2009). Effects of thermal activated building systems in schools on thermal comfort in winter. Building and Environment.
3. Mendell and Heath (2005). Do Indoor Pollutants and Thermal Conditions in Schools Influence Student Performance? A Critical Review of the Literature. Indoor Air
4. Fisk (2017) The ventilation problem in schools: literature review. Indoor Air
5. de Dear and Brager (1998). Developing an Adaptive Model of Thermal Comfort and Preference. ASHRAE Transactions
6. Clever Classrooms (2015), Summary report of the HEAD project, University of Salford, Manchester