Nieuwe grensverleggende installatie garandeert goed binnenmilieu in klaslokalen

E-mailadres Afdrukken

Compact, zelfdenkend, energiezuinig en ontwikkeld op basis van een volkomen nieuw principe. Dat zijn de kenmerken van het innovatieve Brainy concept voor het binnenmilieu. Vuile lucht word vrijwel zonder energieverlies afgevoerd. Een verwarminginstallatie en airco zijn overbodig. “Na vijf jaar ontwikkeling en testen geven we de garantie dat de Brainy zorgt voor een comfortabel en gezond binnenmilieu.” Dat zegt Frans Rasenberg, wetenschapper binnenmilieu en het brein achter de Brainy.


In de afgelopen jaren is er veel aandacht en geld beschikbaar geweest voor verbetering van het binnenklimaat in scholen. Docenten en schooldirecteuren werden bestookt met informatie en meetapparatuur om te achterhalen of de situatie in hun school ook zo slecht was. Maar een goede oplossing is kennelijk niet voorhanden. Bij de ontwikkeling van het Brainy concept was het vinden van een goede oplossing juist het uitgangspunt. Frans Rasenberg:  “De traditionele concepten voldoen niet meer. Wij hebben in andere richtingen gezocht en nieuwe, uiterst energiezuinige technieken ontwikkeld. Zodat we een betaalbare oplossing kunnen bieden met de garantie, dat er altijd een goed binnenklimaat is, wat betreft temperatuur en luchtkwaliteit.”

Analyse
Mensen ervaren een temperatuur van ongeveer 19 graden, een relatieve vochtigheid van 50% of hoger en een luchtverontreiniging met vluchtige stoffen lager dan 2 ppm als prettig en comfortabel. In zo'n omgeving functioneren ze het best. Het is bovendien een heel gezonde omgeving, want onder deze omstandigheden kunnen schimmels zich bijna niet ontwikkelen en is de kans dat virussen zich verspreiden klein.

Gedrag van lucht
Hoe komt het dan dat de lucht in een klaslokaal vervuilt? Uitgebreide analyses van het binnenmilieu laten dit glashelder zien. In een klas vol leerlingen zal de temperatuur door de lichaamswarmte van de kinderen zeer snel stijgen, zeker in de moderne goed geïsoleerde scholen van tegenwoordig. Door die temperatuursstijging daalt de luchtvochtigheid. Het ademen van de kinderen zorgt ondertussen voor vervuiling van de lucht en voor een toename van het CO2-niveau. Al die factoren samen zorgen voor een bedompte omgeving, waar het onfris en te warm is.
Deze situatie in een klaslokaal is voor iedereen die regelmatig in een school komt herkenbaar.

Maar er gebeurt er nog meer. Want de lucht in een klaslokaal is geen homogene massa. De lucht komt in beweging en gedraagt zich aan de hand van oude natuurwetten. De warmte, die door de kinderen wordt afgegeven, zorgt voor een langzaam stijgende luchtstroom. Daardoor wordt het boven in het lokaal het warmst. Samen met de warme lucht stijgt ook de luchtverontreiniging in de richting van het plafond. De door de kinderen uitgeademde CO2 is zwaarder dan lucht. Deze zal zich net boven de vloer gaan ophopen. Als hierop geen actie wordt ondernomen door te zorgen voor verse lucht zal de gemiddelde luchtkwaliteit in het hele lokaal op den duur heel slecht worden.

Effectief doorspoelen
De meest effectieve manier om de luchtkwaliteit te verbeteren is de klas te doorspoelen met verse schone lucht. Dat kan door een paar grote ramen tegenover elkaar open te zetten. Als het een klein beetje waait is het binnen enkele minuten is weer aangenaam in de klas. Maar dat kan alleen bij mooi weer. Het alternatief is een installatie. Maar die moet wel aan een aantal randvoorwaarden voldoen.

Ventileren mag bijvoorbeeld niet leiden tot tocht. Mensen ervaren het inblazen van koele lucht als oncomfortabel zodra het temperatuurverschil met de warme lucht groter is dan 2 graden. Er mag ook niet te hard worden geblazen. Een luchtsnelheid van 0,2 m/sec is al niet meer prettig. Ook mag een ventilatiesysteem geen lawaai maken, want een continu geruis van lucht is slecht voor de concentratie.
De meeste ventilatiesystemen in scholen werken op basis van het zogeheten verdringingsprincipe. Verse lucht wordt bovenin het klaslokaal ingeblazen. Vuile lucht wordt via roosters in de muur of via het plafond afgevoerd naar de gang, waar het wordt afgezogen. Dit principe blijkt in de praktijk niet goed te werken en kost erg veel energie. “Deze systemen blazen de warmte en de vervuiling bovenin het lokaal terug de klas in. Dat kost ten eerste de energie om deze tegenstroming te overwinnen, plus de kracht die je nodig hebt om er voorbij te komen. Als je tegen de wind in blaast, kost dat meer moeite dan met de wind mee.”

 

Er zijn dus drie zones met lucht te onderscheiden in een klaslokaal:

  • onderin een laag lucht met een overschot aan CO2;
  • middenin een zone met relatief schone lucht;
  • bovenin een laag extra warme en vervuilde lucht.
Als hierop geen actie wordt ondernomen door te zorgen voor verse lucht zal de gemiddelde luchtkwaliteit in het hele lokaal op den duur heel slecht worden.


De oplossing
Het Brainy ventilatieconcept maakt gebruik van de verdeling van lucht in zones. Bovenin het klaslokaal wordt een continue horizontale luchtstroom gecreëerd over de volle breedte van het lokaal. Daarmee wordt de warme en vuile lucht afgevoerd. Deze horizontale luchtstroom langs het plafond functioneert als een snelweg van lucht, waarmee de langzaam opstijgende lucht van de leerlingen zich vermengt, legt Frans Rasenberg uit. “Wij maken slim gebruik van de energie van opstijgende warmte. Ventileren kost dan heel weinig energie in vergelijking met de systemen op basis van het verdringingsprincipe.”

Het nieuwe concept zorgt voor een uiterst effectieve doorspoeling van het hele lokaal. Door voortdurend de temperatuur, vochtigheid en vervuiling te meten en meteen te reageren op verstoringen, wordt een evenwicht gecreëerd met een uitstekend binnenmilieu. Door te variëren met de temperatuur van de ingeblazen lucht wordt de temperatuur gereguleerd. En als het niet opwarmt blijft de relatieve luchtvochtigheid op peil. Doordat met jeel lage luchtsnelheden wordt gewerkt (0,1 m/sec is vaak voldoende) is er geen tocht en maakt het systeem geen lawaai.

Mengfabriek
De bestaande luchtbehandelingskasten zijn niet geschikt om het ventilatieniveau nauwkeurig te doseren en om heel precies te filteren. Om goed te kunnen reageren op heel kleine variaties in temperatuur en luchtkwaliteit moest een nieuw soort luchtbehandelingskast worden ontworpen.

De Brainy luchtbehandelingskast lijkt in geen enkel opzicht op de traditionele systemen. De kast is heel compact, maar zit vol met nieuwe technieken. Vuile en warme lucht uit het klaslokaal wordt in de kast gefilterd, naar behoefte vermengd met verse buitenlucht en op temperatuur gebracht voordat deze opnieuw het klaslokaal wordt ingeblazen. Een hoogrendement warmtepomp zorgt er in het koude seizoen voor dat de lucht wordt verwarmd. In de zomer werkt dezelfde warmtepomp andersom en dan wordt de lucht gekoeld. Een verwarming en een koelinstallatie (airco) zijn daardoor overbodig. “Deze kast is een intelligente mengfabriek met allemaal interne kanalen, kleppen, filters en sensoren. Hij is standalone, werkt volautomatisch en is zelfcorrigerend. Gebouwbeheerders hebben er geen omkijken naar, het is bijna plug & play.”
Bij de bouw van de kast is ook goed nagedacht over de constructie bovenop het schoolgebouw. Een standaard luchtbehandelingskast wordt rechtstreeks op de dakbedekking geplaatst. Dat is een behoorlijk ingrijpende en kostbare verbouwing. De Brainy kast staat op pootjes, die op de dakbalken worden geplaatst. De dakconstructie zelf blijft intact. Door deze oplossing kan de kast in heel korte tijd worden geplaatst.

De praktijk
Het Brainy concept is toepasbaar in vrijwel ieder pand. De enige voorwaarde is, dat de aan- en afvoersystemen van de lucht in balans zijn. “Het systeem is gebaseerd op de ideale balansventilatie. Dat wil zeggen dat in de ruimte waar de mensen zijn een ideale luchtstroming ontstaat. Dat is de druk. Als je de installatie in balans hebt gekregen met zo min mogelijk energie, heb je het best mogelijke klimaat.”

De ontwikkeling en het testen van het ventilatieconcept en de luchtbehandelingskast hebben ruim vijf jaar gekost. Het systeem is geruime tijd in gebruik bij scholen in Tilburg en Panningen en sinds kort bij een kantoor van Brevini, een bedrijf in hydraulica en aandrijvingen in Alphen aan den Rijn. “In de school in Tilburg was een leerling met een allergie voor bepaalde stoffen in de lucht. Met de traditionele systemen kon dat niet gefilterd worden. Daarom is de Brainy daar toegepast.”

Partners
De luchtbehandelingskast is ontworpen en getekend door Frans Rasenberg. Hij zorgt er ook voor dat het systeem klimaattechnisch wordt ingeregeld. De kast wordt gebouwd door luchttechnisch bureau Hey in Ermelo. Dat bureau is geselecteerd door het ministerie van Defensie vanwege hun expertise bij een aantal defensieprojecten met stofafzuiging. “Defensie heeft aan de firma Hey gevraagd of ze mij konden helpen om zo'n luchtbehandelingskast te bouwen, vanwege de kwaliteit die zij kunnen garanderen. Hey is een familiebedrijf met hele korte lijnen. Dat betekent dat zij zich heel gemakkelijk kunnen aanpassen voor custom build producten.”

De warmtepompen in de Brainy worden geleverd door LG. Het zijn pompen die uitmuntende energieprestaties hebben, ongeveer 30% efficiënter zijn dan voorgaande generaties warmtepompen. Daarmee wordt 90% van de warmte uit de uitgeblazen lucht gehaald. “LG was op zoek naar partners die hun nieuwe generatie warmtepompen wilden toepassen. In de installatiebranche heeft iedereen zijn eigen contacten en het is lastig om daar tussen te komen. Zij konden ons een heel aantrekkelijk bod doen. Ik ben blij dat wij met hen in contact zijn gekomen.”

Ervaringen
De eerste ervaringen met de Brainy zijn veelbelovend. In de twee scholen is niet uitgebreid gemeten wat het rendement is. In Panningen heeft de installatie de eerste twee weken 24 uur per dag moeten spoelen voordat alle vervuiling uit de klas was verdwenen. Toen het eenmaal schoon was volstond 10% ventilatiecapaciteit om de lucht bij volle bezetting van 30 leerlingen schoon te houden. Bij de installatie in Alphen aan den Rijn worden wel uitgebreide metingen gedaan om het rendement van de energieoverdracht te kunnen meten. “Op dit moment draait het systeem op 24%. Bij een buitentemperatuur van 10 graden is de instroomtemperatuur 20 graden. Dat is heel efficiënt, maar het is een momentopname. Je hebt de vier jaargetijden nodig voordat je kunt zeggen 'dit systeem werkt perfect'.”

Kostentechnisch kan het Brainy concept goed concurreren met traditionele. De luchtbehandelingskast bleek voor een systeem van 6.000 m3 ventilatie bij een druk van 800 Pa ongeveer 30% goedkoper te zijn in aanschaf dan de traditionele systemen. Door het lage energieverbruik is de terugverdientijd naar schatting vijf jaar. “De Brainy gebruikt 60% minder energie dan traditionele systemen en de opbrengst is gigantisch. Want je hebt schone lucht plus koeling plus verwarming in één.”

Complete oplossing
De achterliggende gedachte bij de ontwikkeling van het Brainy ventilatieconcept was het ontzorgen van de schooldirecteur en de docent. Dat is uitstekend gelukt. De Brainy is een uniek systeem, waarin allerlei innovatieve technieken zijn toegepast. De lucht in de klaslokalen is zuiver en heeft een optimale temperatuur. Het systeem is zeer energiezuinig, werkt volledig automatisch en voldoet ruimschoots aan de eisen in het nieuwe Bouwbesluit. “Wij wilden een zelfdenkende oplossing bedenken voor het binnenmilieu. Want docenten en schooldirecteuren hebben genoeg aan hun hoofd als het gaat om hun eigenlijke werk: lesgeven.”
 

Bekijk ook de bedrijfspresentatie van Rasenberg Instruments

Deel dit artikel op:

 

Trefwoorden

Advertentie

Advertentie

Advertentie

Advertentie

September uitgave

Partners