0

publicatie: Woningventilatie en EPN

1. De noodzaak van ventilatie

1 De noodzaak van ventilatie

1.1 Wat is ventilatie?

Ventilatie is een uitwisseling van binnen- en buitenlucht. De ‘vervuilde’ lucht in het gebouw wordt naar buiten afgevoerd terwijl er ‘schone’ buitenlucht wordt toegevoerd.
Ventilatie van gebouwen gebeurt door luchtdrukverschillen die luchttransporten veroorzaken via openingen in de gebouwconstructie. Deze luchtdrukverschillen kunnen worden veroorzaakt door natuurlijke krachten (wind en temperatuurverschillen) maar ook door mechanische krachten (ventilatoren). Vaak is er sprake van een combinatie van beide. Luchtdrukverschillen en openingen zijn dus belangrijke grootheden (zie schematische weergave).

1.1: Schematische weergave van de samenhang tussen de variabelen die de ventilatie bepalen

1.2 Waarom ventileren?

In de eerste plaats wordt er geventileerd omdat levende wezens zuurstof nodig hebben om in leven te blijven. De daarvoor benodigde luchtvolumestroom is echter klein vergeleken met de stroom die nodig is om ook de geuren en andere stoffen die de mens produceert te verlagen tot een aanvaardbaar niveau. Uit hygiënische overwegingen worden dus zwaardere eisen aan de ventilatie gesteld dan strikt noodzakelijk is om te overleven. Ook verontreinigingen die door menselijke activiteiten in huis worden geproduceerd, bijvoorbeeld afvoergassen bij het koken en verflucht bij het schilderen, moeten naar buiten worden afgevoerd. Bovendien kan warmte, bijvoorbeeld zonnewarmte in de zomer, een belastende ‘verontreiniging’ zijn. Deze warmte kan voor een belangrijk deel via ventilatielucht worden afgevoerd.

1.3 Gevolgen van ventilatie

Luchtbeweging
Als lucht van buiten een ruimte binnenstroomt, komt de lucht in die ruimte in beweging. Dat kan positieve maar ook negatieve gevolgen hebben. Als schone buitenlucht zich bijvoorbeeld vermengt met de lucht in een ruimte zullen verontreinigingen daarin worden verdund.
Enige luchtbeweging zorgt er ook voor dat er geen zogenaamde ‘dode hoeken’ ontstaan. Dat zijn plaatsen in de ruimte waar de buitenlucht zich slecht vermengt met de omgevingslucht. Luchtjes blijven daar langer hangen. Ook de warme lucht uit andere plaatsen van de ruimte stroomt er niet doorheen, waardoor de lucht in die hoek relatief koud blijft. Dit is vooral het geval als er in de bouwconstructie een koudebrug aanwezig is. Dat is een directe en niet-geïsoleerde verbinding tussen de binnen- en buitenkant van een constructie. Op deze plaats kan vocht condenseren waardoor er schimmel kan ontstaan. Vochtproblemen kunnen maar zeer ten dele worden opgelost door beter ventileren. Bijna altijd worden ze veroorzaakt door een combinatie van factoren. In SBR-handboek Vocht en Ventilatie wordt uitgebreid op deze materie ingegaan.

Bij een sterke luchtbeweging is de kans op tocht groot. Daarom wordt er bij woningventilatie altijd naar gestreefd om de binnenkomende lucht zo snel en volledig mogelijk te vermengen met de ruimtelucht. De verschillen in temperatuur en de snelheid van de binnenkomende lucht zijn dermate klein dat de mensen in de ruimte er geen hinder van zullen ondervinden. Als woningventilatie goed wordt uitgevoerd, is er nauwelijks kans op tocht. De luchtbewegingen in een ruimte worden echter niet alleen bepaald door de binnenstromende lucht maar ook door verschillen in temperatuur tussen ruimtelucht en verticale vlakken. Verticale vlakken zijn onder andere een warme radiator, een koude buitenmuur of een koud glasvlak. De warme radiator zorgt voor een opstijgende luchtstroom, de koudere vlakken voor een naar beneden gerichte luchtstroom. Deze koudeval langs een glasvlak of een buitenmuur ervaren bewoners als zeer onbehaaglijk.

Op warme dagen is men gauw geneigd ramen open te zetten om de ruimtelucht te laten afkoelen. De lucht in een kamer wordt dan in beweging gebracht zodat de huid van de bewoner kan afkoelen, wat als plezierig wordt ervaren. De luchtbeweging in een ruimte wordt voornamelijk beïnvloed door de luchttoevoer en de temperatuurverschillen tussen vlakken. De luchtafzuiging heeft vrijwel geen invloed op het stromingspatroon in de ruimte. Het effect van het afzuigen van lucht is dus veel minder dan het effect van toevoeren van lucht.

1.2: Stroming van lucht in een ruimte als gevolg van thermische krachten

1.3 a+b: Het effect van een luchtstraal en aanzuiging van lucht

Energiegebruik
De temperatuur van de buitenlucht is gedurende een belangrijk deel van het jaar lager dan de gewenste binnentemperatuur. In deze koude periode moet de binnenlucht dus worden opgewarmd. Door ventilatie wordt er warme binnenlucht naar buiten afgevoerd, zodat er verwarmingsenergie verloren gaat. Dit energieverlies is bij ventilatie onvermijdelijk. Ook is het onvermijdelijk dat een bepaalde hoeveelheid koude ventilatielucht moet worden opgewarmd. Vaak stroomt er meer koude buitenlucht naar binnen dan voor ventilatie noodzakelijk is. Dit gebeurt niet alleen via ventilatievoorzieningen in de gevels maar ook via luchtlekken in de bouwkundige constructies. Dit laatste wordt ook wel infiltratie genoemd. Deze onbeheersbare instroming van buitenlucht verbetert vaak wel de luchtkwaliteit in de ruimte maar heeft onnodig extra energiegebruik tot gevolg. Het is dus belangrijk dat de hoeveelheid gecontroleerde ventilatielucht voldoende is voor een gezond binnenmilieu en dat het ongecontroleerd binnenstromen van buitenlucht wordt tegengegaan. Om tot een goede luchtkwaliteit te komen en tot een verantwoord energiegebruik voor verwarming, is dan ook een ventilatiestrategie nodig.
Deze omvat vier aandachtspunten:

  • verontreinigingsbronnen vermijden;
  • zo veel mogelijk emissies beperken van onvermijdbare verontreinigingsbronnen;
  • de keuze van het ventilatiesysteem afstemmen op de kwaliteit en bouwkundige eigenschappen van de woning;
  • voor een goede en efficiënte ventilatie zorgen die op de ruimte is afgestemd.

In de energieprestatienorm voor woningen (NEN 5128) wordt de invloed van ventilatie en infiltratie in rekening gebracht op de energieprestatiecoëfficiënt. In hoofdstuk 4 wordt hier nader op ingegaan.

1.4 Openingen

Ventilatievoorzieningen
Ventilatieopeningen in gebouwen zijn meestal doelbewust aangebrachte voorzieningen, zoals beweegbare ramen, deuren, roosters en kanalen of ontluchtingsschachten. Deze ventilatievoorzieningen dienen goed regelbaar en afsluitbaar te zijn.

Luchtlekken
Luchtlekken zijn openingen in de gevel waardoor lucht onbeheersbaar naar buiten en naar binnen kan stromen, zoals bij kieren, naden, spleten en doorvoeren van leidingen. De eigenschap van een constructie om lucht door te laten via kieren, naden, spleten en dergelijke die niet voor ventilatie zijn bedoeld, wordt aangeduid met de begrippen luchtdoorlatendheid en ondichtheid of met de tegenovergestelde begrippen luchtdichtheid en kierdichtheid. Om tot een beheersbare ventilatie te kunnen komen en het energiegebruik te beperken is het belangrijk om boven- en ondergrenzen te stellen aan de luchtdoorlatendheid van gebouwen. Een bovengrens is bedoeld om het energiegebruik en de binnentemperaturen te kunnen beheersen. Een ondergrens is nodig om bijvoorbeeld kanalen voor natuurlijke ventilatie nog goed te laten functioneren in een situatie waarin alle ventilatieramen gesloten blijven en andere ventilatievoorzieningen buiten werking zijn.

1.4: Natuurlijke ventilatie door wind, thermiek en turbulentie

1.5 Basisprincipes

Ventilatie kan teweeg worden gebracht door twee verschillenden drijvende krachten:

  • natuurlijke ventilatie;
  • mechanische ventilatie

Natuurlijke ventilatie
Natuurlijke ventilatie wordt veroorzaakt door de invloed van wind en temperatuurverschillen. Natuurlijke toevoer van ventilatielucht kan plaatsvinden via ventilatieopeningen in de gevel, zoals ventilatieroosters en klepramen. De hoeveelheid lucht door deze ventilatieopeningen wordt tot stand gebracht door een drukverschil bij de opening. Afvoer van ruimtelucht gebeurt via bouwkundige kanalen of openingen door thermische trek (schoorsteeneffect) en door onderdruk, die door de wind wordt veroorzaakt.

Mechanische ventilatie
Mechanische ventilatie gebeurt via ventilatoren. De basis van een mechanisch ventilatiesysteem bestaat uit een ventilator, roosters en eventueel een kanalensysteem. Dit basissysteem kan worden uitgebreid met verschillende componenten zoals filters, geluiddempers, verwarmings- en koelsecties en kleppen.

Hybride ventilatie
Een nieuwe ontwikkeling is hybride ventilatie. Dat betekent simpelweg: natuurlijk zodra het kan, mechanisch als het moet en exact naar behoefte. Dit houdt in:

  • ventilatiedebieten exact geregeld naar de werkelijke behoefte, gebaseerd op de binnenluchtkwaliteit en het thermisch comfort;
  • gebruikmakend van natuurlijke krachten zoland dat kan, gebruikmakend van mechanische krachten wanneer nodig.

Hoewel deze definitie van hybride ventilatie helder is, bestaan er nog veel misverstanden over wat nu wel en niet hybride ventilatie is. Een eerste indeling van hybride ventilatieprincipes is gemaakt in het kader van IEA Annex 35 ‘Hybrid Ventilation’. Hierbij worden een onderscheid gemaakt tussen:

  • een wisselend gebruik van natuurlijke en mechanische ventilatie;
  • ventilatorondersteunde natuurlijke ventilatie;
  • mechanische ventilatie, ondersteund door wind en thermische trek.