Ventilatiesystemen

Introductie

Ventileren van historische gebouwen is van groot belang voor zowel het behoud van het gebouw als de gezondheid van de gebruikers. Lange tijd werden gebouwen op natuurlijke wijze geventileerd. Met name vanaf de 19e eeuw ontstond er geleidelijk meer aandacht voor ventilatie in de bouwkunst. Bij hedendaagse aanpassingen is het van belang historische systemen eerst te doorgronden en waar mogelijk te behouden of te verbeteren zonder de monumentale waarden aan te tasten. Dit artikel beschrijft verschillende aspecten van ventilatie in historische gebouwen, variërend van de historische ontwikkeling tot de hedendaagse toepassingen.

Historische ontwikkeling

Tot ver in de 18e eeuw was er weinig aandacht voor luchtkwaliteit in gebouwen. Met name in steden was er juist een sterke behoefte om de vervuilde buitenlucht (open riolen en vervuilde straten) buiten te sluiten. Pas in de loop van de 19e eeuw wordt het belang van frisse lucht onderdeel van een nieuw gezondheidsideaal. Een belangrijk kantelpunt hierin was de ontdekking van de nadelige gezondheidseffecten (zwakheid, hoofdpijn, misselijkheid) van hoge CO₂ concentraties en andere luchtverontreinigingen (rook, roet, virussen, bacteriën, stof, schimmels, etc.) in het binnenklimaat. Medici en biologen dragen in die periode hun inzichten actief over aan architecten en bouwkundigen. Maar ook de invloed van sociale hervormsters brachten de behoefte van ventileren (en verwarmen) namens huishoudvrouwen naar de ontwerptafel.

Verreweg de meeste gebouwen werden in deze periode op natuurlijke wijze geventileerd. Dat wil zeggen dat de luchtuitwisseling afhankelijk was van natuurlijke drukverschillen tussen binnen en buiten, bijvoorbeeld door winddruk of temperatuurverschillen. Aanvankelijk werd dit door het openen van ramen en deuren bevorderd. Maar geleidelijk ontstonden er ook ventilatieroosters, glasjaloezieën, geperforeerd glas en speciale winddruk gestuurde oplossingen.

Na 1840 ontstond er een versnelling in de ontwikkelingen van nieuwe technieken door een werktuigbouwkundige groei. Daarmee nam de complexiteit om het binnenklimaat te regelen toe. Als gevolg van de verwetenschappelijking van het concept ventilatie ontstonden er steeds beter onderbouwde en toepasbare rekenmodellen. Vanaf omstreeks 1860 ontstonden de eerste bouwrichtlijnen voor ventilatie. Al in de eerste normen wordt geschreven over de bovengrens van 1000 ppm. Echter, de opvattingen over de benodigde luchtverversing (m³ lucht per uur per persoon) om deze grens te bewerkstelligen varieerde enorm. Deze was een lange tijd aanzienlijk hoog, wat tot veel warmteverlies, thermische onbehaaglijkheid en gezondheidsklachten leidde. Ondanks de technologische vooruitgang was ook toen het gebrek aan kennis van de gebruiker een knelpunt. Door onkunde in de werking van het ventilatiesysteem werd teruggegrepen op het openen van ramen en deuren. Wat de luchtdruk en luchtstromingen dusdanig verstoorde dat het ontworpen ventilatiesysteem niet functioneerde zoals het bedoeld was. Parallel aan de ontwikkeling op het gebied van ventilatie ontstond er vanaf 1860 ook steeds meer aandacht voor een integrale benadering van het comfort (luchtkwaliteit, luchttemperatuur, stralingstemperatuur, relatieve vochtigheid en luchtsnelheid). Lees meer over installaties in historische gebouwen.

Belang van ventilatie

Goede ventilatie in historische gebouwen dient verschillende doelen:

Minimaliseren van vochtproblemen in de constructie, zoals condensatie, schimmelvorming en houtrot. Dit draagt bij aan het behoud van historische materialen en constructies.
Afvoer van vocht, CO₂ en luchtvervuiling in de binnenlucht, dat door gebruik wordt geproduceerd. Een gezonde luchtkwaliteit draagt bij aan de gezondheid van de gebruiker.
Regulering van temperatuur en luchtvochtigheid om een comfortabel binnenklimaat te faciliteren voor de gebruiker.

Historische gebouwen hebben vaak een ander bouwfysisch gedrag dan moderne gebouwen. Ze zijn meestal opgetrokken uit ademende, hygroscopische materialen die vocht kunnen opnemen en weer afgeven. Bij het toepassen van energiebesparende maatregelen, zoals kierdichting en isolatie, zal dit gedrag veranderen. Om de vochthuishouding, de luchtkwaliteit en het comfort op orde te houden neemt urgentie van een goed ventilatiesysteem toe. Daarnaast willen we niet overdadig ventileren, aangezien we hiermee ook veel energie verliezen. Kortom, we willen doelgericht ventileren. Tegenwoordig kunnen we onze ventilatiebehoefte steeds nauwkeuriger sturen, bijvoorbeeld met behulp van vocht- en/of CO₂-sensoren en warmteterugwinning. Lees meer over ventileren in woonhuizen via [Milieu Centraal].

Isoleren noopt tot ventileren

Allereerst is het belangrijk om onderscheid te maken tussen twee type luchtuitwisseling:

luchtinfiltratie en -exfiltratie;
ventilatie.

De luchtinfiltratie en -exfiltratie is de luchtstroom die ongecontroleerd via de gebouwschil uitgewisseld wordt. Deze luchtuitwisseling wordt veelal uitgedrukt in een infiltratievoud, en is onder andere afhankelijk van de luchtdichtheid van de gebouwschil (aansluitingen, naden en kieren) en omgevingsinvloeden. Ventilatie is de bewust toegelaten luchtstroom via het openen van ramen, deuren, ventilatieroosters en mechanische systemen.

Aangezien een historische gebouwschil veelal een slechte luchtdichtheid kent, gaat er aanzienlijk veel warmte verloren via luchtinfiltratie en -exfiltratie. Het aanbrengen van luchtdichting levert dan ook een merkbare energiebesparing. Maar ook isolatie draagt bij aan de luchtdichting van de gebouwschil. In het artikel isolatiesysteem lees je meer over het belang van zorgvuldige luchtdichting bij na-isolatie. Naarmate de luchtdichtheid van de gebouwschil toeneemt, neemt ook het belang van bewust en doelgericht ventileren toe.

Merk op, zodra het natuurlijke ventilatievermogen niet meer aan de ventilatie-eis uit het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) voldoet, zijn aanvullende ventilatievoorzieningen noodzakelijk. Dergelijke inpassingen dienen afgestemd te worden op de monumentale waarden.

Hedendaagse toepassingen

Natuurlijke ventilatie

Bij ventilatie op natuurlijke wijze is de lucht toe- en afvoer afhankelijk van natuurlijke onder- of overdruk, zonder mechanische hulpmiddelen. Dit is het oudste ventilatieprincipe en is afhankelijk van natuurkundige invloeden zoals temperatuur- en drukverschillen. Dit principe staat ook wel bekend als ventilatiesysteem A.

Behalve infiltratie, via naden en kieren, worden historische gebouwen op natuurlijke wijze geventileerd door gebruik te maken van voorzieningen zoals ramen, roosters en kanalen. Aanvullende ventilatiemogelijkheden kunnen worden geïntegreerd, mits deze minimale impact hebben op de monumentale waarde. Zo zijn standaard ventilatieroosters in ramen doorgaans niet geschikt. Door ventilatieroosters of sleuven op discrete wijze weg te werken kan natuurlijke ventilatie worden verbeterd zonder afbreuk te doen aan het historische karakter. Ook kan het een keuze zijn om luchtdichting bij ramen slechts tot een hoogte van 1,5 meter door te voeren. Dit reduceert tochtstromen, terwijl het natuurlijke ventilatievermogen voldoende blijft.

Een nadeel van natuurlijke ventilatie is dat deze minder beheersbaar is en dat er relatief veel warmte verloren gaat. Daarnaast stelt het Bbl strenge eisen aan de hoeveelheid luchtverversing. Als dit niet met natuurlijke ventilatievoorzieningen te bewerkstelligen is, dan kan het zijn dat een mechanische aanvulling noodzakelijk is.

Een voordeel is dat er geen mechanische onderdelen ingepast hoeven te worden in het monument, wat installatieruimte en kanaalwerk voorkomt.

Mechanische afvoer/toevoer

Bij mechanische af- of toevoer wordt er middels een ventilator een onder- of overdruk gecreëerd. Afhankelijk van de onder- of overdruk wordt lucht dan via naden, kieren of natuurlijke ventilatievoorzieningen af- of toegevoerd. In het geval van mechanische toevoer staat dit bekend als ventilatiesysteem B en bij mechanische afvoer als ventilatiesysteem C.

In woonhuizen maken we veelal gebruik van mechanische afvoer (principe C) in natte ruimtes (badkamer, toilet, keuken). Door deze onderdruk krijgt vochtige lucht minder de kans om het gebouw in te trekken. Veelal wordt lucht aangezogen vanuit andere ruimtes. Bijvoorbeeld door gebruik te maken van het overstroomprincipe^[1]. Zodat ook in andere gebruiksruimtes lucht ververst wordt. Het nadeel van dit principe is dat je in de andere ruimtes minder controle hebt over de daadwerkelijke luchtverversing.

Juist in bijeenkomstruimtes, woonkamers, werkkamers of slaapkamers kan het wenselijk zijn dat er meer controle is over de daadwerkelijke luchtverversing. In dat geval kan je kiezen voor mechanische toevoer (principe B). In ruimtes met natte en vervuilde lucht, zoals keukens en badkamers, is mechanische afvoer (principe C) een effectievere keuze om doelgericht lucht af te voeren. Vanwege deze reden zien we in de praktijk in (historische) woonhuizen vaker principe C.

In beide situaties is het goed om te begrijpen waar en hoe lucht overstroomt tussen ruimtes. Als gebruiker kun je bewust binnendeuren en/of ventilatievoorziening openen of sluiten om een ruimte minder of meer te ventileren. Ook kan je de mechanische ventilatie vaak regelen, bijvoorbeeld op basis van een standenregelaar, luchtvochtigheidssturing of CO₂-sturing.

Mechanische af- of toevoer vereist kanaalwerk en een doorvoer naar buiten. Dergelijke inpassingen dienen zorgvuldig afgewogen te worden ten opzichte van monumentale waarden, bijvoorbeeld door bestaande koven, schachten en doorvoeren te gebruiken.

Een nadeel van ventilatieprincipe B en C is dat warmte via de luchtafvoer verloren gaat. In dit principe kan warmte namelijk niet hergebruikt worden door warmteterugwinning (WTW). Daarnaast kan er nog steeds tochtstromen en koudeval ervaren worden.

Balansventilatie en warmteterugwinning

Bij balansventilatie wordt lucht mechanisch af- en toegevoerd. Dit ventilatieprincipe is ook wel bekend als ventilatiesysteem D. In het geval van centraal systeem wordt de ventilatie vanuit één centraal punt geregeld. In het geval van een decentraal systeem wordt de ventilatie per ruimte geregeld.

Tegenwoordig wordt balansventilatie veelal uitgevoerd met warmteterugwinning (WTW). Bij WTW worden beide luchtstromen langs een warmtewisselaar geleid om energie uit te wisselen. Hierdoor wordt de koude verse lucht opgewarmd door de warme vervuilde lucht. Hiermee kan al snel 90% van de energie uit de ventilatielucht worden teruggewonnen. Het voordeel van balansventilatie met WTW is dat luchtverversing beter te sturen is, warmteverlies beperkt is en het comfort toeneemt. Wel is de efficiëntie van dit systeem afhankelijk van de luchtdichtheid van de gebouwschil. Des te meer lucht er verloren gaat via infiltratie, des te minder efficiënt is de WTW.

Centraal

Het nadeel van centrale balansventilatie is dat er veel meer kanaalwerk, toevoerpunten (in verblijfsruimtes) en afvoerpunten (in natte ruimtes) nodig zijn, waardoor de impact op historische gebouwen groter is dan de andere ventilatiesystemen. Daarnaast zijn er doorvoeren naar buiten nodig, zowel voor af- als toevoer. De inpassing van dit systeem vraagt om een zorgvuldig ontwerp, waarin de monumentale waarden leidend zijn. Als de monumentale waarde het niet toelaat, dan kan dit ertoe leiden dat een specifieke ruimte niet op het centrale ventilatiesysteem aangesloten kan worden. In dat geval kan er op ruimte niveau uitgeweken worden naar ventilatiesysteem A, B of C. Probeer het kanaalwerk te minimaliseren, bijvoorbeeld door gebruik te maken van het overstroomprincipe. In grotere, complexe gebouwen kan het ook effectief zijn om meerdere centrale systemen te positioneren om het monument te ontzien, bijvoorbeeld om kanaalwerk te reduceren.

Decentraal

Het nadeel van decentrale balansventilatie is dat elke ruimte een eigen ventilator met directe buitenluchtaansluitingen behoeft. Er bestaan twee varianten: de compacte vorm met een enkele doorvoer of de uitgebreidere met een dubbele doorvoer. Voor dit systeem is geen uitgebreid kanaalwerk nodig, wat het interessant maakt voor lokale renovaties of als alternatief wanneer een centraal systeem niet mogelijk is. Tegelijkertijd vergt deze inpassing om aanzienlijk meer doorvoeren. Ook hier geldt dat de inpassing van dit systeem om een zorgvuldig ontwerp vraagt, waarin de monumentale waarden leidend zijn.

Nieuw ontmoet oud

Ventilatie in historische gebouwen vraagt om een zorgvuldige balans tussen behoud van monumentale waarden, creëren van een gezond binnenklimaat en verduurzaming. Door eerst het historische ventilatieconcept van het monument te begrijpen en waar mogelijk te herstellen, kunnen aanvullende hedendaagse systemen op een respectvolle manier worden geïntegreerd.

De impact van de verschillende hedendaagse ventilatiesystemen op een monument zijn inzichtelijk gemaakt in een set van negen Techniekkaarten Ventilatie. Elke kaart beschrijft het werkingsprincipe, ruimtebeslag, technische aandachtspunten, monumentale aandachtspunten en ontwerptips. Het monument is daarbij altijd leidend in de positionering van systemen, doorvoeren, kanaalwerk en roosters. Behalve de positionering is het essentieel om tijdens het ontwerpproces aandacht te besteden aan de visuele gevolgen, zoals dimensies, vormgeving, kleurstelling en materiaalkeuze.

Balansventilatie met WTW (ventilatieprincipe D) is in termen van energiebesparing de meest duurzame systeemkeuze, mits het monument ook goed geïsoleerd is. Echter, dit betekent niet dat het (volledige) monument geschikt is voor deze systeemkeuze. Bijvoorbeeld wanneer grondige isolatie onvoldoende voegbaar is binnen de monumentale waarden. Wees daarnaast selectief en doelgericht met het inpassen van aanvullende ventilatievoorzieningen. Zo is in een goed geïsoleerde en veel verwarmde verblijfs- of bijeenkomstruimte balansventilatie met WTW op basis van CO₂ sturing een effectieve keuze. Terwijl in de natte ruimtes, zoals sanitair en keuken, met name het afvoeren van vocht en kookdampen van belang is (ventilatieprincipe C). In een veelal onverwarmde verblijfsruimte, zoals een slaapkamer, of sporadisch verwarmde ruimte kan het beter zijn voor het monument om uit te wijken naar natuurlijke ventilatie of mechanisch toe- of afvoer (ventilatieprincipe A, B of C).

Een goed ontworpen ventilatiesysteem voor een monument erkent de bouwfysische eigenschappen en is afgestemd op het specifieke gebruik en de monumentale waarden. Dit kan betekenen dat de optimale oplossing voor het monument een combinatie van ventilatiesystemen is.

Dit artikel is in samenwerking met De Groene Grachten tot stand gekomen, parallel aan het opstellen van de Techniekkaarten Ventilatie en Warmte.

Zie ook

Artikelen

Installaties in gebouwen

Hoort bij deze thema's

Duurzaamheid

Begrippen

luchtdichtheid, infiltratiecapaciteit en ventilatie

Specialist(en)

Verbeteringen, vragen of opmerkingen?Geef een inhoudelijke verbetering door, stel een vraag of maak een opmerking via het contactformulier.

↑ Overstroomprincipe = de verplaatsing van lucht door middel van een onder- of overdruk tussen verschillende ruimtes. De overstroomcapaciteit is afhankelijk van de luchtweerstand tussen de ruimtes en de mate over- of onderdruk.

[1] Overstroomprincipe = de verplaatsing van lucht door middel van een onder- of overdruk tussen verschillende ruimtes. De overstroomcapaciteit is afhankelijk van de luchtweerstand tussen de ruimtes en de mate over- of onderdruk.

[1]