Ventilatierichtlijnen voor ontwerp

Het doel van de richtlijnen (Blomsterberg, 2000 ) [Ref 6] is om praktijkmensen (voornamelijk HVAC-ontwerpers en gebouwbeheerders, maar ook opdrachtgevers en gebouwgebruikers) te begeleiden bij het tot stand brengen van ventilatiesystemen met goede prestaties door toepassing van conventionele en innovatieve technologieën.De richtlijnen zijn van toepassing op ventilatiesystemen in residentiële en commerciële gebouwen, en gedurende de gehele levenscyclus van een gebouw, dwz ontwerp, constructie, inbedrijfstelling, bediening, onderhoud en afbouw.

De volgende voorwaarden zijn nodig voor een prestatiegericht ontwerp van een ventilatiesysteem:

• Prestatiespecificaties (met betrekking tot binnenluchtkwaliteit, thermisch comfort, energie-efficiëntie enz.) zijn gespecificeerd voor het te ontwerpen systeem.
• Er wordt een levenscyclusperspectief gehanteerd.
• Het ventilatiesysteem wordt beschouwd als een integraal onderdeel van het gebouw.

Het doel is om een ​​ventilatiesysteem te ontwerpen dat voldoet aan projectspecifieke prestatiespecificaties (zie hoofdstuk 7.1), waarbij conventionele en innovatieve technologieën worden toegepast.Het ontwerp van het ventilatiesysteem moet worden afgestemd op het ontwerpwerk van de architect, de bouwkundig ingenieur, de elektrotechnicus en de ontwerper van het verwarmings-/koelsysteem. Dit om ervoor te zorgen dat het voltooide gebouw met verwarmings-, koel- en ventilatiesysteem presteert goed.Last but not least dient de gebouwbeheerder te worden geraadpleegd over zijn speciale wensen.Hij zal nog vele jaren verantwoordelijk zijn voor de werking van het ventilatiesysteem.De ontwerper moet daarom bepaalde factoren (eigenschappen) voor het ventilatiesysteem bepalen, in overeenstemming met de prestatiespecificaties.Deze factoren (eigenschappen) moeten zo worden gekozen dat het totale systeem de laagste levenscycluskosten heeft voor het gespecificeerde kwaliteitsniveau.Een economische optimalisatie moet worden uitgevoerd rekening houdend met:

• Investeringskosten
• Bedrijfskosten (energie)
• Onderhoudskosten (vervanging van filters, reiniging van kanalen, reiniging van luchtterminals etc.)

Sommige factoren (eigenschappen) hebben betrekking op gebieden waar in de nabije toekomst prestatie-eisen moeten worden ingevoerd of aangescherpt.Deze factoren zijn:

• Ontwerp met een levenscyclusperspectief
• Ontwerp voor efficiënt gebruik van elektriciteit
• Ontwerp voor lage geluidsniveaus
• Ontwerp voor het gebruik van het energiemanagementsysteem van het gebouw
• Ontwerp voor gebruik en onderhoud

Ontwerp met een levenscyclus perspectief 

Gebouwen moeten duurzaam gemaakt worden, dwz een gebouw moet gedurende zijn levensduur een zo klein mogelijke impact hebben op het milieu.Verantwoordelijk hiervoor zijn verschillende categorieën personen, bijvoorbeeld ontwerpers, gebouwbeheerders.Producten moeten worden beoordeeld vanuit een levenscyclusperspectief, waarbij aandacht moet worden besteed aan alle effecten op het milieu gedurende de gehele levenscyclus.In een vroeg stadium kunnen de ontwerper, de koper en de aannemer milieuvriendelijke keuzes maken.Een gebouw bestaat uit verschillende onderdelen met verschillende levensduur.Daarbij moet rekening worden gehouden met onderhoudbaarheid en flexibiliteit, dwz dat het gebruik van bijvoorbeeld een kantoorgebouw meerdere keren kan veranderen gedurende de levensduur van het gebouw.De keuze van het ventilatiesysteem wordt meestal sterk beïnvloed door de kosten, meestal de investeringskosten en niet de levenscycluskosten.Dit betekent vaak een ventilatiesysteem dat net voldoet aan de eisen van het bouwbesluit tegen de laagste investeringskosten.De bedrijfskosten voor bijvoorbeeld een ventilator kunnen 90 % van de levenscycluskosten bedragen.Belangrijke factoren die relevant zijn voor levenscyclusperspectieven zijn:
Levensduur.

• Milieu-impact.
• Ventilatiesysteem verandert.
• Kostenanalyse.

Een eenvoudige methode die wordt gebruikt voor levenscycluskostenanalyse is het berekenen van de netto contante waarde.De methode combineert investerings-, energie-, onderhouds- en milieukosten tijdens een deel van of de gehele exploitatiefase van het gebouw.De jaarlijkse kosten voor energie, onderhoud en milieu zijn herberekend oa kosten nu, vandaag (Nilson 2000) [Ref 36].Met deze procedure kunnen verschillende systemen met elkaar worden vergeleken.De milieu-impact in kosten is doorgaans zeer moeilijk te bepalen en wordt daarom vaak weggelaten.De milieu-impact wordt tot op zekere hoogte meegerekend door energie mee te nemen.Vaak worden de LCC-berekeningen gemaakt om het energieverbruik tijdens de werkingsperiode te optimaliseren.Het grootste deel van het energiegebruik gedurende de levenscyclus van een gebouw vindt plaats tijdens deze periode, namelijk ruimteverwarming/-koeling, ventilatie, warmwaterproductie, elektriciteit en verlichting (Adalberth 1999) [Ref 25].Uitgaande van een levensduur van een gebouw van 50 jaar, kan de exploitatieperiode 80 – 85 % van het totale energieverbruik uitmaken.De resterende 15 – 20 % is voor de productie en het transport van de bouwmaterialen en constructie.

Ontwerp voor efficiënt gebruik van elektriciteit voor ventilatie 

Het elektriciteitsverbruik van een ventilatiesysteem wordt voornamelijk bepaald door de volgende factoren: • Drukval en luchtstroomcondities in het kanalensysteem
• Ventilatorefficiëntie
• Regeltechniek voor de luchtstroom
• Aanpassing
Om de efficiëntie van het gebruik van elektriciteit te verhogen zijn de volgende maatregelen van belang:

• Optimaliseer de algehele lay-out van het ventilatiesysteem, minimaliseer bijv. het aantal bochten, diffusoren, wijzigingen in de dwarsdoorsnede, T-stukken.
• Schakel over op een ventilator met een hoger rendement (bijv. direct aangedreven in plaats van riemaangedreven, efficiëntere motor, achterwaarts gebogen schoepen in plaats van voorwaarts gebogen).
• Verlaag de drukval bij de aansluiting ventilator – leidingwerk (ventilatorinlaat en -uitlaat).
• Verlaag de drukval in het kanaalsysteem, bijv. over bochten, diffusors, wijzigingen in de doorsnede, T-stukken.
• Installeer een efficiëntere techniek om de luchtstroom te regelen (frequentie- of ventilatorbladhoekregeling in plaats van spanning, demper- of leischoepregeling).

Van belang voor het totale elektriciteitsverbruik voor ventilatie zijn natuurlijk ook de luchtdichtheid van het leidingwerk, de luchtdebieten en de bedrijfstijden.

Om het verschil aan te tonen tussen een systeem met zeer lage drukverliezen en een systeem met tot nu toe gangbare praktijk een “efficiënt systeem”, SFP (specifiek ventilatorvermogen) = 1 kW/m³/s, werd vergeleken met een “normaal systeem ”, SFP = tussen 5,5 – 13 kW/m³/s (zieTabel 9).Een zeer efficiënt systeem kan een waarde van 0,5 hebben (zie hoofdstuk 6.3.5).

Tabel 9: Berekende drukverliezen en SFP waarden voor een "efficiënt systeem" en een "huidig systeem". 

Ontwerp voor lage geluidsniveaus 

Een uitgangspunt bij het ontwerpen voor lage geluidsniveaus is ontwerpen voor lage drukniveaus.Op deze manier kan gekozen worden voor een ventilator die op een laag toerental draait.Lage drukvallen kunnen op de volgende manieren worden bereikt:

• Lage luchtsnelheid dwz grote kanaalafmetingen
• Minimaliseer het aantal componenten met drukverlies, bijv. veranderingen in kanaaloriëntatie of -maat, dempers.
• Minimaliseer de drukval over noodzakelijke componenten
• Goede stromingsomstandigheden bij luchtinlaten en -uitlaten

De volgende technieken om de luchtstromen te beheersen zijn geschikt, rekening houdend met geluid:

• Controle van de rotatiefrequentie van de motor
• Veranderen van de hoek van de ventilatorbladen van axiale ventilatoren
• Type en montage van de ventilator is ook belangrijk voor het geluidsniveau.

Als het aldus ontworpen ventilatiesysteem niet aan de geluidseisen voldoet, moeten er hoogstwaarschijnlijk geluiddempers in het ontwerp worden opgenomen.Vergeet niet dat geluid via het ventilatiesysteem kan binnendringen, bijvoorbeeld windgeruis via buitenluchtroosters.
7.3.4 Ontwerp voor gebruik BMS
Het gebouwbeheersysteem (GBS) van een gebouw en de routines voor het opvolgen van metingen en alarmen, bepalen de mogelijkheden om een ​​goede werking van het verwarmings-/koel- en ventilatiesysteem te verkrijgen.Een optimale werking van het HVAC-systeem vereist dat de deelprocessen afzonderlijk kunnen worden bewaakt.Dit is ook vaak de enige manier om kleine afwijkingen in een systeem te ontdekken die op zichzelf het energieverbruik niet voldoende verhogen om een ​​energieverbruiksalarm te activeren (door maximumniveaus of vervolgprocedures).Een voorbeeld zijn problemen met een ventilatormotor, die niet zichtbaar zijn in het totale elektriciteitsverbruik voor de werking van een gebouw.

Dit betekent niet dat elk ventilatiesysteem door een GBS moet worden bewaakt.Voor alle systemen, behalve de kleinste en eenvoudigste, moet GBS worden overwogen.Voor een zeer complex en groot ventilatiesysteem is waarschijnlijk een GBS nodig.

Het geavanceerdheidsniveau van een BMS moet overeenkomen met het kennisniveau van het operationele personeel.De beste aanpak is het opstellen van gedetailleerde prestatiespecificaties voor de BMS.

7.3.5 Ontwerp voor gebruik en onderhoud
Om een ​​goede werking en onderhoud mogelijk te maken, moeten de juiste bedienings- en onderhoudsinstructies worden geschreven.Om deze instructies bruikbaar te maken, moet aan bepaalde criteria worden voldaan tijdens het ontwerp van het ventilatiesysteem:

• De technische installaties en hun onderdelen moeten toegankelijk zijn voor onderhoud, vervanging etc.. Ventilatorruimten moeten voldoende groot zijn en voorzien van goede verlichting.De afzonderlijke componenten (ventilatoren, dempers etc.) van het ventilatiesysteem moeten goed toegankelijk zijn.
• De systemen moeten gemarkeerd zijn met informatie over medium in leidingen en kanalen, stroomrichting enz. • Testpunt voor belangrijke parameters moet worden opgenomen

De bedienings- en onderhoudsinstructies moeten tijdens de ontwerpfase worden opgesteld en tijdens de bouwfase worden afgerond.

Zie discussies, statistieken en auteursprofielen voor deze publicatie op: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Naar verbeterde prestaties van mechanische ventilatiesystemen
Auteurs, waaronder:Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Sommige auteurs van deze publicatie werken ook aan deze gerelateerde projecten:
Luchtdichtheid van gebouwen
PASSIEVE KLIMATISERING: FCT PTDC/ENR/73657/2006