Zoekresultaten voor "natuurlijke ventilatie"

Typ uw zoekterm in het tekstveld rechtsboven om te zoeken.

Sorteer op

Dwarsventilatie

Ventilatie waarbij verse lucht via de ene gevel toestroomt en binnenlucht via uitsluitend één of meer andere gevels, al dan niet via overstroomcomponenten, wordt afgevoerd.

Bron: Technisch Rapport Hybride ventilatie (KT-26)

Hybride ventilatie

Hybride ventilatie omvat ventilatie ten behoeve van verse lucht, vrije koeling en nachtventilatie. Nachtventilatie is specifiek gericht op het (doorgaans buiten bedrijfsuren) afkoelen van de gebouwmassa en kan los gezien worden van vrije koeling en luchtverversing.
De keuze van de ventilatiemodus (natuurlijk, mechanisch of een combinatie) wordt bepaald door het energiegebruik, de binnenluchtkwaliteit en het thermisch comfort. Kortweg is het motto van hybride ventilatie Natuurlijk als het kan, mechanisch als het moet. Met een hybride ventilatiesysteem wordt een gezond, comfortabel binnenklimaat nagestreefd waarbij ten opzichte van niet-hybride ventilatiesystemen energie bespaard wordt doordat er minder koelenergie en minder ventilatorenergie nodig is. Er zijn vele hybride ventilatieconcepten mogelijk. Deze concepten worden allen gekenmerkt door onder andere de volgende eigenschappen:

  • Bij het ontwerp is natuurlijke ventilatie leidend. In het ontwerp zien we dan ook vaak elementen als te openen ramen (eventueel geautomatiseerd), speciale ventilatie-openingen en voorzieningen om thermische trek te bewerkstelligen.
  • Er is in het ontwerp aandacht besteed aan passieve – en/of vrije koeling. Dit uit zich in het gebruik van  nachtventilatie en het beperken van de interne warmteproductie en voorzieningen als zonwering, actieve gebouwmassa.
  • Er is een min of meer complex regelsysteem. Daarbij wordt meestal gebruik gemaakt van meerdere typen sensoren zoals aanwezigheidssensoren, CO2 sensoren, vochtsensoren en temperatuursensoren.
  • De binnenklimaatcondities kunnen minder constant zijn dan bij ventilatieconcepten op basis van mechanische ventilatie. Met name doordat bij natuurlijke ventilatie de luchtverversing sterk kan variëren.

Bij het ontwerpen van hybride ventilatiesystemen is het van belang onderscheid te maken tussen verschillende functies van natuurlijk ventileren. Dit zijn:

  • Luchtverversing: Het zorg dragen voor verse lucht (afvoeren vervuilde binnenlucht, toevoeren verse buitenlucht). De benodigde luchtverplaatsingen voor luchtverversing zijn relatief klein 6 à 12 dm3/s per persoon. Dit komt overeen met een ventilatievoud van ongeveer 1,2 à 2 h-1.
  • Vrije koeling: Indien de buitenlucht een relevante koelcapaciteit  heeft kan deze direct gebruikt worden. Dit is vrije koeling. Als deze vrije koeling op natuurlijke wijze gebeurt dan is dit natuurlijke vrije koeling. Het ventilatievoud ten behoeve van klimatisering is maximaal ongeveer 4 h-1.
  • Nachtventilatie: Bij nachtventilatie wordt, indien zinvol en mogelijk (meestal gedurende de nacht), ventilatielucht gebruikt om warmte te onttrekken aan de gebouwmassa. Een overschot aan warmte kan vervolgens (meestal gedurende dag) opgeslagen worden in de gebouwmassa. Dit proces van onttrekken en opslag van warmte kan vooral gebruikt worden in samenhang met de periodieke temperatuurvariatie tussen dag en nacht. Als de nachtventilatie met natuurlijke ventilatie plaats vindt is dit natuurlijke nachtventilatie. Het ventilatievoud ten behoeve van nachtventilatie is groot: 7 à 10 h-1 met een maximum van circa 15 h-1.
  • De functies luchtverversing en vrije koeling kunnen niet los van elkaar gezien worden. Vers toegevoerde lucht zal immers altijd een bepaalde koel- of warmtecapaciteit hebben. Het onderscheid tussen luchtverversing en vrije koeling is vooral van belang bij het vaststellen van de regelcriteria. Nachtventilatie is een functie van het hybride ventilatiesysteem die los gezien kan worden van luchtverversing en vrije koeling.

In eerste instantie wordt het hybride ventilatiesysteem gekenmerkt door de wijze waarop natuurlijke ventilatie en hybride ventilatie samenwerken. Deze samenwerking kan gebaseerd zijn op:
a)    De ruimtelijke werking,  waarbij onderscheid gemaakt wordt tussen een gezoneerd systeem en een systeem zonder zonering en
b)    De fysische werking, waarbij onderscheid gemaakt wordt tussen een alternerend systeem en een gemengd systeem.

Bij natuurlijke ventilatie onderscheiden we verschillende technieken op basis van winddrukverschillen en thermische trek om natuurlijke ventilatiestroming tot stand te brengen. Verder zijn er technieken om de effectiviteit van de natuurlijke ventilatie te vergroten door te zorgen voor voorverwarming en/of voorkoeling van de natuurlijk toegevoerde ventilatielucht.

Bij hybride ventilatiesystemen wordt vaak gebruik gemaakt van te openen ramen. De ramen horen in dit geval tot de basisventilatievoorziening. Deze ramen kunnen eventueel ook als spuivoorzienig dienen. Bij de bediening van het natuurlijke ventilatiesysteem onderscheiden we:

  • Individuele handmatige bediening, bijvoorbeeld handmatig te openen ramen.
  • Individuele handmatige bediening met aanvullende informatie, bijvoorbeeld te openen ramen aangevuld met feed back over de gewenste situatie.
  • Gecombineerde bediening, bijvoorbeeld een hoog geplaatst geautomatiseerd element gecombineerd met een lager geplaatste handmatig bediend deel
  • Volledig automatische regeling.

Een geautomatiseerde regeling is in principe in staat een optimale regelstrategie te kiezen ten aanzien van gezondheid, comfort en energie. Bij handmatig bediende systemen is dit niet het geval. Daar staat tegenover dat bij een grotere beïnvloedbaarheid van de omgeving de gebouwgebruikers tevredener zijn, het klimaat kan beter afgestemd worden op de specifieke wensen van een gebouwgebruiker en er een bredere bandbreedte geaccepteerd wordt met betrekking tot de binnentemperatuur.

Ontwerp
Het ontwerpproces bestaat uit de volgende fasen

  • omgevingsanalyse;
  • gebouwplaatsing en gebouwvorm;
  • beperken koellast en warmtebehoefte;
  • functioneel ontwerp klimaatinstallatie (inclusief hybride ventilatie);
  • vaststellen regelstrategie;
  • detailontwerp klimaatinstallatie.

Omgevingsanalyse
Meer dan in andere gebouwen zijn bepaalde omgevingskenmerken van belang bij het toepassen van een hybride ventilatiesysteem. Bij het ontwerp van een ventilatiesysteem op basis van natuurlijke ventilatie moet bijvoorbeeld rekening gehouden worden met de overheersende windrichting. Klimatologische gegevens, waaronder temperatuur en windrichting zijn vrij beschikbaar (www.knmi.nl of www.meteo.be
Bij het gebruik van winddata moet er rekening mee gehouden worden dat de winddata van meteostations van toepassing zijn op een hoogte van 10 meter op open terrein. Op een locatie wordt de windsnelheid sterk beïnvloed door de lokale omstandigheden zoals de ruwheid van het terrein. Voor reële gegevens van de windsnelheid moeten de meetgegevens van een meteostation dan ook gecorrigeerd worden voor de werkelijke gebouwhoogte en de belemmeringen.

Gebouwplaatsing en gebouwvorm
Op basis van programma en de omgevingsanalyse wordt bepaald hoe het gebouw gesitueerd wordt. In deze fase kunnen massastudies (bezonning, winddruk) gedaan worden en kunnen globale berekeningen uitgevoerd worden ten aanzien van het functioneren van het ventilatiesysteem. Ten aanzien van de gebouwvorm bieden hoge gebouwen meer mogelijkheden voor natuurlijke ventilatie en wordt aanbevolen het gebouw met een lange gevel op de overheersende windrichting te oriënteren.

Beperken koellast en warmtebehoefte

Met name als geen actieve koeling in het gebouw voorzien is moeten in het ontwerp (met name bouwkundige) maatregelen getroffen worden om de warmte- en koudebehoefte te beperken:

  • Zeer goede isolatie en kierdichting;
  • Rekening houden met warmte- en koelbehoefte bij het ontwerpen van gevelopeningen;
  • Beperk de zontoetreding door het toepassen van (automatische) buitenzonwering, het beperken glasoppervlakten, het toepassen van zonwerende glassoorten en het toepassen overstekken;
  • Beperk de interne warmtelast door:
    • het toepassen van zeer energie-efficiënter verlichtingssystemen (in kantoren met daglichtregeling en aanwezigheidsdetectie).
    • Het toepassen van energie-efficiënte (kantoor)apparatuur

Functioneel ontwerp klimaatinstallaties (en ventilatie)
Bij het functioneel ontwerp van de klimaatinstallatie wordt vastgesteld hoe de verschillende functies van de klimaatinstallatie (verwarmen en voorverwarmen, koelen en voorkoelen, bevochtigen, ventileren) worden ingevuld. Van elke functie wordt in ieder geval vastgesteld hoe de opwekking, distributie en afgifte gebeurt. De werking van de klimaatinstallatie wordt op hoofdlijnen beschreven, eventueel ondersteund met principe-schetsen. In Hoofdstuk 3 zijn ten aanzien van hybride ventilatie de systeemvarianten gegeven. Van het natuurlijke ventilatiesysteem wordt de route bij elke bedrijfstoestand in kaart gebracht:

  • Ventilatie-inlaat: waar, en met welke voorziening, komt ventilatielucht het gebouw binnen.
  • Ventilatietoevoer: hoe wordt de ventilatielucht de gebruiksruimte ingevoerd. Dit kan dezelfde voorziening zijn als de ventilatie-inlaat, bijvoorbeeld een te openen raam, maar dit kan ook gescheiden zijn, bijvoorbeeld als de ventilatielucht via een gevelopening het gebouw binnenkomt en via een plenum de gebruiksruimte ingevoerd wordt.
  • Ventilatieafvoer: de afvoer van de ventilatielucht uit de gebruiksruimte;
  • De route van de ventilatielucht door het gebouw. Met name ook hoe de ventilatielucht door de verschillende ruimtes geleid wordt via bijvoorbeeld (openstaande) deuren;
  • Ventilatie-afvoer: met welke voorziening, op welke plaats in het gebouw wordt de ventilatielucht afgevoerd.

Ventilatielucht zal de weg van de minste weerstand volgen. Bij het bepalen van de route van de natuurlijke ventilatielucht is het van belang dat er geen short-cuts (met lage weerstand) ontstaan waardoor (bijvoorbeeld inpandige) gebruiksruimten niet voorzien worden van verse lucht.

Regelstrategie
Op basis van het functioneel ontwerp en op basis van de werkgebieden van de klimaatinstallatie wordt een regelstrategie opgesteld. In de regelstrategie wordt voor alle in het functioneel ontwerp beschreven onderdelen bepaald hoe deze geregeld worden in de verschillende werkgebieden.

Detailontwerp klimaatinstallaties (en ventilatie)
In het detailontwerp worden de onderdelen van de klimaatinstallatie gedimensioneerd. Voor het ventilatiesysteem houdt dit in het vaststellen van de grootte van ventilatie-openingen, het ontwerpen van kanalen met geringe luchtweerstand en het bepalen van de door de actieve ventilatie te verplaatsen luchthoeveelheden.

Bron: Technisch Rapport Hybride ventilatie (KT-26)

Thermische trek

Thermische trek is het resultaat van het verschil in massa tussen de lucht in het gebouw (warm) en de lucht buiten het gebouw (koud).
De relatie tussen de (statische) druk en de hoogte is, bij een gelijkmatige binnen- en buitentemperaturen, rechtlijnig. Bij lucht met een grotere massa (koudere lucht) neemt de druk sterker af per meter hoogteverschil dan bij lucht met een lagere massa (warmere lucht). Dit is weergegeven in Figuur 1.

Figuur 1: Statische druk afhankelijk van de hoogte bij warme lucht en koude lucht.

In Figuur 1 is ook met een pijl op twee plaatsen het drukverschil tussen de koude lucht en de warme lucht ingetekend. Het drukverschil tussen de warme lucht en de koude lucht is op een lager niveau groter dan het drukverschil op een hoger niveau. Het drukprofiel door thermische trek wordt gegeven door het verschil tussen de statische druk van de warme lucht en de statische druk van de koude lucht. Dit is gegeven in Figuur 2.

Figuur 2: Drukprofiel op de schil door thermische trek.

Het statische drukverschil op basis van een hoogteverschil wordt gegeven door de formule:

Waarin:

ΔP

:

Statisch drukverschil

[Pa]

ρkoud

:

Dichtheid van de koude lucht

[kg/m3]

ρwarm

:

Dichtheid van de warme lucht

[kg/m3]

g

:

Zwaartekrachtversnelling (9,81)

[m/s2]

Δh

:

Hoogteverschil

[m]

De waarde van (ρkoudwarm) kan ook benaderd worden met de volgende formule:


Waarin:

Δρ

:

Verschil in dichtheid warmte lucht en koude lucht

[kg/m3]

Tbi

:

Binnentemperatuur

[°C]

Tbu

:

Buitentemperatuur

[°C]

ρ0

:

Referentie dichtheid van lucht (1,2)

[kg/m3]

 

In atria, zonneschoorstenen of klimaatgevels zal de temperatuur niet homogeen zijn. Hoe hoger in het atrium, hoe hoger de temperatuur zal zijn. Het verloop van de statische druk is dan niet meer lineair, de drukevenwicht is dan niet meer analytisch op te lossen. Deze berekening zou dus met een computerprogramma uitgevoerd moeten worden.
In Figuur 2 is het drukprofiel op een gebouwschil gegeven. De volgende stap is het bepalen van het druk-evenwicht.
Als er een muur gezet wordt tussen de warme lucht en de koude lucht met onder een ventilatie-opening en boven een ventilatie-opening zal er een luchtstroming ontstaan. De luchtstroom die ontstaat is afhankelijk van het drukverschil tussen boven en onder en het drukverlies in de route door het gebouw. De omvang van de luchtvolumestroom wordt zodanig dat er een evenwicht bereikt wordt tussen het statische drukverschil ten gevolge van de warme binnenlucht en de koude buitenlucht en het drukverlies door obstakels in het gebouw. De belangrijkste obstakels zijn daarbij de ventilatie-openingen zelf.

In Figuur 3 zijn schematisch het statische drukverschil en het drukverlies in het gebouw in evenwicht gegeven. Het punt waar de grafiek van het drukverlies de grafiek van het statisch drukverschil snijdt is het neutrale punt, de druk binnen is gelijk aan de druk buiten. In een ventilatie-opening onder het neutrale punt is de druk in het gebouw lager dan buiten en zal er lucht het gebouw instromen, boven het neutrale punt is de druk in het gebouw hoger dan buiten en zal er lucht het gebouw uitstromen.


Figuur 3: Drukevenwicht tussen statisch drukverschil en drukverlies in het gebouw.

Als de ventilatie-openingen door verschillende drukverliezen gekenmerkt worden verschuift het neutrale punt. Stel er is onder in het gebouw een kleine ventilatieopening (veel drukverlies) en boven in het gebouw een grote ventilatie-opening (weinig drukverlies). Omdat er een balans moet zijn tussen de toegevoerde lucht en de afgevoerde lucht zal de volumestroom door beide ventilatie-openingen gelijk zijn. De drukverliesbalans ziet er dan uit als in Figuur 4.

Figuur 4: Drukevenwicht tussen statisch drukverschil en drukverlies in het gebouw bij niet gelijke ventilatieopeningen.

In Figuur 4 is te zien dat door het verschil tussen de drukverliezen van de ventilatie-openingen het neutrale punt hoger komt te liggen. Meestal willen we in een gebouw een ventilatie-afvoer bovenin en ventilatie-toevoer op alle verdiepingen. Gezien het bovenstaande is het dan niet vanzelfsprekend dat op alle verdiepingen ventilatie toegevoerd wordt. Bij het ontwerp moet er dan ook voor gezorgd worden dat het neutrale punt zodanig hoog in het gebouw komt te liggen dat de luchtvolumestromen de gewenste richting hebben. Dit kan bereikt worden door:

  • Lager in het gebouw ventilatieopeningen met een groter drukverlies te gebruiken, zie Figuur 5.
  • De ventilatie-afvoer hoog te positioneren met een zo gering mogelijk drukverlies, Figuur 5.
  • De ventilatie te compartimenteren. Hierdoor ontstaan er meerdere aparte zones met hun eigen drukevenwicht zie Figuur 6.

Met de plaats van het neutrale punt ligt vast bij welke hoogte er ventilatielucht toegevoerd wordt en bij welke hoogte er ventilatielucht afgevoerd wordt. Daarom willen we in het ontwerp graag het neutrale punt kunnen bepalen. Bij een gegeven positie van het neutrale punt kunnen we het drukverschil berekenen bij een ventilatietoevoer:

Waarin:

ΔPi

:

Drukverschil over ventilatieopening op hi

[Pa]

hn

:

Hoogte van het neutrale punt

[m]

hi

:

Hoogte van de ventilatie-opening

[m]

ρkoud

:

Dichtheid van de koude lucht

[kg/m3]

ρwarm

:

Dichtheid van de warme lucht

[kg/m3]

g

:

Zwaartekrachtversnelling (9,81)

[m/s2]

 De lengte van de pijlen in Figuur 5 en Figuur 6 hebben betrekking op het drukverlies, niet op de luchtvolumestroom. De luchtvolumestroom zou voor alle verdiepingen gelijk zijn.

Figuur 5: Drukevenwicht bij een gebouw met meerdere verdiepingen. Een hoog neutrale punt wordt bereikt door verschillen in drukverlies van de ventilatieopeningen en door het hoog positioneren van de afvoer.

Figuur 6: Drukevenwicht bij een gebouw met meerdere verdiepingen. Door compartimenteren worden ongewenste stroomrichtingen voorkomen.

Thema'sGroepenDeelnemersProjecten