Verbetering van het binnenklimaat met behulp van luchtkwaliteitssensoren

Expertartikelen | 1706 keer bekeken
Verbetering van het binnenklimaat met behulp van luchtkwaliteitssensoren

Historisch gezien worden drie variabelen gebruikt om de luchtkwaliteit binnenshuis te definiëren: temperatuur, vocht en CO2. Het wordt echter steeds meer erkend dat Vluchtige Organische Stoffen (VOS) zoals rook, kookgeuren en stoffen van buiten ook invloed hebben op de luchtkwaliteit. VOS kunnen bovendien afkomstig zijn van bouwmaterialen, meubilair en diverse apparaten.

Hoe kan het binnenklimaat worden verbeterd met behulp van luchtkwaliteitssensoren? Dit eerste artikel van Arthur Rep gaat in op typische binnenluchtverontreinigingen, hun bronnen en hun impact op de menselijke gezondheid. Daarnaast worden de huidige commercieel verkrijgbare sensoren met elkaar vergeleken.

Binnenlucht
Volwassenen verbruiken 2-3 liter vloeistoffen en 1-2 kilo voedsel per dag. Waar de hygiëne en veiligheid van etenswaren van groot belang worden geacht, wordt aan luchtkwaliteit erg weinig aandacht besteed, hoewel we gemiddeld 15 kg lucht per dag inademen - waarvan 80% binnenlucht. Schone lucht bestaat uit 21 % zuurstof, 78 % stikstof en 1 % argon. Echter, het binnenklimaat is samengesteld met andere edelgassen, koolstofmonoxide (CO), kooldioxide (CO2) en VOS; een menggas dus, met wisselende samenstelling.

In ruim driekwart van alle scholen is het binnenklimaat slecht. Het is te warm, bedompt en de lucht is vervuild. Leerlingen en leerkrachten klagen over irritatie aan ogen en keel, hoofdpijn, misselijkheid en vermoeidheid. Dat leidt tot concentratieverlies en op termijn kan slechte binnenlucht zelfs leiden tot gezondheidsproblemen en ziekte.  Om toch frisse lucht in de lokalen te krijgen zetten veel scholen de ramen open, maar dat leidt tot een flinke energieverspilling. Slechte luchtkwaliteit is ook verantwoordelijk voor het Sick Building Syndrome.

Lees ook: in de renovatie móet meer aandacht krijgen

Of het nu gaat om het klaslokaal of een vergaderruimte, de voordelen van een goede luchtkwaliteit reiken verder dan het welbevinden van de aanwezigen. Studies hebben aangetoond dat het verbeteren van de binnenluchtkwaliteit direct correleert met hogere productiviteit en meer tevreden medewerkers. Bovendien heeft de intrede van ‘groene gebouwen’ bewustwording teweeggebracht, zowel voor binnenluchtkwaliteit als voor de energiekosten voor ventilatie. Als gevolg daarvan kiest men in moderne of gerenoveerde gebouwen dikwijls voor minimale ventilatie met slechte luchtkwaliteit, ofwel voor permanente ventilatie met hoge energiekosten. Een evenwicht tussen de twee uitersten wordt gevonden in vraaggestuurde ventilatie.

De rol en impact van VOS en CO2
Er zijn naar schatting 5.000 tot 10.000 verschillende Vluchtige Organische Stoffen, die twee tot vijf keer meer kans hebben binnenshuis dan buitenshuis gevonden te worden. Binnenshuis VOS zijn organische stoffen die afkomstig zijn uit drie primaire bronnen: bio-afvalwater, geuren uit menselijke ademhaling, transpiratie en metabolisme, of gassen die vrijkomen uit bouwmaterialen en meubels. VOS veroorzaken oogirritaties, hoofdpijn, slaperigheid of duizeligheid, en dragen bij aan een aandoening die bekend staat als Sick Building Syndrome of SBS. De aanwezigheid ervan is dan ook de belangrijkste reden om te ventileren.

Enkele typische binnenverontreinigingen en hun bronnen zijn weergegeven in onderstaande tabel. Het is duidelijk dat mensen de grootste bron van VOS zijn (direct en indirect), veel meer dan bouwmaterialen, meubilair en kantoorapparatuur. Hoewel CO2 tweemaal voorkomt in de tabel heeft het in lage concentraties geen permanent effect op mensen. (Blootstellingen op onderzeeërs en het Internationaal Space Station bevestigen dat zelfs hoge CO2-concentraties van 1 % (10.000 ppm) geen onomkeerbare impact hebben op de aanwezigen.) Door het ontbreken van VOS-sensoren heeft CO2 steeds gediend als natte-vinger-indicator voor binnenluchtkwaliteit.

Tabel 1: 

Arthur Rep 1.jpg

Toepassing van VOS-sensoren
Aangezien de hoeveelheid CO2 evenredig is met de hoeveelheid VOS, geproduceerd door menselijke ademhaling en transpiratie, tonen CO2-niveaus overeenkomst met de totale hoeveelheid VOS zoals weergegeven in figuur 1. De grafiek toont ook dat VOS veel vluchtiger zijn en plotseling kunnen optreden. Een toename van menselijke geuren of het nu en dan voorkomen van sterk geurende materialen zoals schoonmaakproducten, parfum of sigarettenrook is niet ongewoon. De figuur toont hiervan pieken en dus zal een ventilatiesysteem dat uitsluitend is gebaseerd op CO2 leiden tot onbevredigende resultaten.

Een VOS-sensor meet geuremissies die volledig onzichtbaar zijn voor CO2 sensoren. De VOS-sensor bootst de menselijke waarneming na van de luchtkwaliteit en detecteert zelfs geurloze, potentieel gevaarlijke stoffen zoals koolmonoxide en formaldehyde. Kortom: VOS-concentratie is een vele malen geschiktere maatstaf voor luchtkwaliteit dan CO2.

Figuur 1: Het verband tussen VOS en CO2

Arthur Rep 2.jpg

Verschillende soorten sensoren
Vandaag de dag zijn diverse soorten sensoren beschikbaar, waaronder CO2-detectie, luchtvochtigheidsmeting en VOS-meting. In tabel 2 worden de prestaties van de laatste drie luchtkwaliteitssensor-technologieën vergeleken in verschillende scenario’s, die een duidelijk beeld geven van het voordeel van VOS-sensortechnologie.

Tabel 2: 
Arthur Rep 3.jpg

Wanneer en hoe te ventileren?
Het antwoord op deze vraag is volgens mij: wanneer dat nodig is. Het optreden van VOS is onzeker omdat ze worden veroorzaakt door menselijke stofwisseling en gedrag, die voor meer dan 85% van alle gevallen de ventilatievraag bepalen. De rest komt door de afgifte van bouwmateriaal in nieuwe of gerenoveerde gebouwen of van meubels en coatings. Om deze emissies voldoende te verdunnen, is een lage permanente ventilatie van 5-10% van de maximale ventilatie voldoende. Tabel 1 geeft relevante stoffen en aanbevolen ventilatiescenario’s.

Er zijn veel mogelijkheden om energie te besparen in ventilatie. In een test uitgevoerd bij een fitnesscentrum waarin VOS-gestuurde ventilatie werd vergeleken met timergestuurde, bleek 24% minder bedrijfstijd nodig, wat zich vertaalde naar 60% besparing op energiekosten. Bovendien gaven de bezoekers van het fitnesscentrum de luchtkwaliteit een hogere waardering.


Arthur Rep - One Cue Systems

Meld je aan voor de nieuwsbrief

Meld jezelf nu aan voor de nieuwsbrief van Renovatieprofs en ontvang het laatste nieuws, trends en aanbiedingen.

Reacties (3)

Reageren
  • michael plugge
    30.01.2016 - 09:35 uur | michael plugge

    Geweldig. Sinds 8 jaar in Melbourne Australia en probeer het hier duidelijk te maken.

  • Peter Tol
    28.01.2016 - 10:07 uur | Peter Tol

    Het is al weer lang geleden dat ik hoofd technische dienst van een middelgroot ziekenhuis was maar in die jaren zijn we als TD eigenlijk constant bezig geweest om de luchtkwaliteit in de verschillende ruimtes optimaal te krijgen door anders te gaan meten en regelen. Met name het veelvuldig opdelen van ruimtes voor andere bestemmingen gaf veel problemen met de luchtbehandeling. SBS stond indertijd volop in de belangstelling en ik heb ook verschillende reportages en artikelen mogen bestuderen. Ook het technische ontwerp en de regelingen van de huchtbehandelingsinstallatie waren niet altijd optimaal. Dan begin je al met een achterstand en het duurt even voor je de oorzaak kan vaststellen want je gaat er doorgaans vanuit dat het baisiontwerp toch in orde moet zijn. In die tijd veel meetapparatuur aangeschaft want bleek toch essentieel. Ook het afzuigsysteem grondig laten reinigen want na meting bleek de balans ver te zoeken.

  • Twan De Leur
    23.01.2016 - 13:52 uur | Twan De Leur

    Mooi artikel! Mensen zijn zich nog zo onbewust van het feit dat ze ademen en dat de luchtkwaliteit belangrijk is voor hun gezondheid en prestaties. Wat men niet ziet dat is er niet. Ik heb als gebouwenbeheerder daar meer aandacht voor te krijgen bij scholen maar men ziet investeringen hierin alleen maar als kostenpost terwijl een goede instalatie juist veel opbrengt. Zo zie ik vaak in klaslokalen de verwarming vol open staan en tegelijkertijd de ramen wijd open.