Basiskennis Installaties: Mechanische ventilatie (systeem D)

Referentienummers

• Mechanische ventilatie
• VENTILATIESYSTEEM D
• (57) Luchtbehandelingsvoorzieningen
• 61.00 ventilatie- en luchtbehandelingsinstallaties, 61.42 ventilatie-, verwarmings- en bevochtigingsapparaten
• Ventilatiesysteem D, NOM-woning, Passiefhuis

Samenstelling

Systeemopbouw van mechanische ventilatie

In de NEN 1087 en NPR 1088 worden de ventilatiesystemen A-B-C-D onderscheiden: van volledig natuurlijke (A) naar volledig mechanische ventilatie (D). Ons gaat het nu om dat laatste ventilatiesysteem, D.

Ventilatiesysteem D

Voor zowel de toegevoerde als de afgevoerde lucht worden bij dit ventilatiesysteem mechanische middelen ingezet. Deze vorm van ventilatie staat meer borg voor een betere kwaliteit van de luchtverversing. Bij de aanvoer van verse lucht zijn filters toe te passen tegen luchtverontreiniging en geluid. Bij de afvoer van de lucht is het mogelijk om de warmte terug te winnen. Tegenover deze winst staat de energie die dergelijke systemen zelf verbruiken.

Dit systeem wordt ook wel gebalanceerde ventilatie genoemd.

Elementopbouw van mechanische ventilatie

Ventilatiesysteem D wordt als volgt opgebouwd:

• Toevoer: een ventilator stuurt de lucht door kanalen naar de leefruimtes;
• Afvoer: een ventilator zuigt de lucht in de vochtige ruimtes af via kanalen.

Componenten

Ventilatiesysteem D kan met de volgende componenten worden vormgegeven:

• Mengsectie;
• Luchtfilter;
• Voorverwarmer;
• Ventilator;
• Geluiddemper;
• Koelsectie;
• Bevochtigingssectie;
• Warmteterugwinning;
• Geluiddemping;
• Naverwarmer;
• Recirculatieaansluiting.

Mengsectie

De mengsectie dient om de mengverhouding tussen buitenlucht en retourlucht te regelen. Hierbij wordt bepaald in welke mate de lucht in de te bedienen ruimte wordt ververst. De aansluitingen van de kanalen voor respectievelijk buitenlucht en retourlucht zijn daartoe voorzien van kleppenregisters, die worden bediend met servomotoren. Meestal zijn de kleppenregisters voor buitenlucht en retourlucht gekoppeld en kan met één servomotor worden volstaan. Wanneer dit door de opstelling niet mogelijk is worden twee separate motoren gebruikt, die via het automatische regelsysteem op elkaar afgestemd werken. Om een minimale verversing te waarborgen is het kleppenregister voor toevoer van buitenlucht meestal voorzien van een instelbare aanslag.

Mengsecties worden ook wel gecombineerd met een filter en/of een verwarmersectie.

Filtersectie

In de filtersectie wordt de aan de ruimten toe te voeren lucht ontdaan van verontreinigingen. Deze sectie bevat een filter afgestemd op de eisen ten aanzien van de zuiverheid en het stofgehalte van de passerende lucht. Soms is dat maar één enkele filter, soms een combinatie van in een serie geplaatste filters. In zo’n serie wordt eerst een groffilter geplaatst om de grootste stofdeeltjes te vangen, waarna een fijnfilter het stofgehalte van de lucht tot een geaccepteerd percentage en de maximaal toelaatbare deeltjesgrootte terugbrengt. Met deze serieschakeling wordt te snelle vervuiling van het fijnfilter voorkomen.

In bepaalde gevallen worden bacteriefilters (ook wel absoluutfilters genoemd) geplaatst om besmetting van de ingeblazen lucht te voorkomen. Deze filters worden in laboratoria en isoleerafdelingen van ziekenhuizen ook wel in de afgezogen lucht geplaatst om verontreiniging van de omgeving te voorkomen.

Verwarmersectie

Met een voorverwarmer wordt ijsvorming ten gevolge van condensatie bij een lage buitentemperatuur voorkomen. Wordt de ruimte bij de minimale luchthoeveelheid toch te koud, dan kan een naverwarmer worden aangebracht. De in te blazen lucht wordt daarmee verwarmd.

Deze secties kunnen elektrisch de lucht verwarmen of met warm water. De verwarmersectie wordt ook vaak gecombineerd met de mengsectie, met de filtersectie of met beide.

Ventilatorsectie

In de ventilatorsectie zijn de aanzuigventilatoren geplaatst, die zorgdragen voor het transport van de retourlucht uit de ruimte(n) en de verse buitenlucht en de inblaasventilatoren die voor het transport van de behandelde lucht naar de te bedienen ruimte zorgen.

Koelsectie

In de koelsectie wordt de in te blazen lucht gekoeld, als deze te warm is. Deze sectie bevat een element dat vergelijkbaar is met de verwarmersectie. Door dit element stroomt een koudemiddel van zo laag mogelijke temperatuur om de lucht te koelen (indirecte adiabatische koeling).

In plaats hiervan wordt ook wel directe koeling toegepast. Hierbij wordt een koudemiddel in de buizen van het element verdampt, waardoor warmte wordt onttrokken aan het koelelement en zodoende de lucht koelt (directe adiabatische koeling). Afhankelijk van het vochtgehalte en de temperatuur van de te koelen lucht en de temperatuur van het koelelement kan op de lamellen condensatie van waterdamp uit de lucht optreden. Daardoor wordt de lucht droger.

Als de snelheid van de lucht hoog genoeg is, wordt het neergeslagen water gedeeltelijk meegesleurd. Daarom is in de koelsectie meestal een druppelvanger opgenomen. Deze bestaat uit rechtop staande zig-zag omgezette platen met omgezette kantjes. Door de telkens optredende richtingsverandering van de luchtstrook worden de waterdeeltjes uit de lucht opgevangen en door de als gootjes fungerende omgezette kanten naar beneden afgevoerd.

Bevochtingssectie

In de bevochtingssectie wordt te droge lucht bevochtigd. Dit kan op verschillende manieren gebeuren: door adiabatische bevochtiging of door middel van stoombevochtiging.

Bij adiabatisch bevochtigen wordt door het verstuiven van water of innig contact van de lucht met nat gehouden pakketten van kunststof en metalen platen, het gewenste vochtpeil bereikt.

Bij een zeer fijne verstuiving van een overmaat aan water kan een hoge vochtigheidsgraad van de lucht worden bereikt. Een bevochtigingssectie met een verstuiver wordt steeds opgevolgd door een verdampingseenheid, zodat het water niet op andere onderdelen neerslaag. In verband met de kans op kalkafzetting dient bijzondere aandacht te worden besteed aan de kwaliteit van het te gebruiken water. Meestal wordt leidingwater gebruikt voor de bevochtiging, maar gedemineraliseerd water is ook mogelijk. De hardheid van het water kan van plaats tot plaats verschillen. Om moeilijkheden te voorkomen wordt overleg met de leverancier van de installaties en met het plaatselijk waterbedrijf aanbevolen.

Stoombevochtigen vindt plaats door stoom direct in de doorstromende lucht te verstuiven. Een stoombevochtiger kan zowel elektrisch als gasgestookt uitgevoerd zijn. Met stoombevochtiging kan kalkafzetting worden voorkomen. Toch moet er aandacht besteed worden aan de kwaliteit van het water waaruit de stoom wordt voorbereid, omdat anders opgeloste zoutdeeltjes door de stoom aan de lucht kunnen worden overgedragen.

Warmteterugwinning

Gebalanceerde ventilatiesystemen met warmteterugwinning voeren de vuile en vochtige lucht af. Doordat bijna alle warmte van de af te voeren gebruikte binnenlucht wordt overgedragen aan de verse, koele buitenlucht blijft 95% van de warmte behouden. Dezelfde hoeveelheid schone, voorverwarmde lucht wordt in ruimten toegevoerd en hoeft de verwarming dit nauwelijks te compenseren. Zo kan met behandeling van de ventilatielucht een bijdrage leveren aan gewenste binnencondities en is er minder capaciteit nodig voor verwarming en koeling.

De volgende systemen zijn toepasbaar:

• Warmtewiel;
• Platen- en buizenwarmtewisselaar;
• Heat-pipe principe;
• Twin-coil systeem.

Geluiddempersectie

Vaak wordt de ventilator daar geplaatst waar die het hardst nodig is, zoals de badkamer en keuken. Stille ventilatiesystemen zijn verkrijgbaar, die je nauwelijks hoort en produceren zo weinig mogelijk bijgeluiden. In een hogere stand zul je ze wel altijd horen, de lucht stroomt dan harder door de kanalen en veroorzaakt bijgeluiden produceert bij de luchtroosters. Ook is de plaats bepalend, in hoeverre je binnen last hebt van straatgeluid.

Bij balansventilatie, ventilatiesysteem D, wordt niet alleen de aanvoer, maar ook de afvoer van lucht door ventilatoren geregeld, gebruikmakend van gescheiden kanaalsystemen. Bijgeluiden kunnen ontstaan doordat de luchtkanalen de verschillende ruimtes akoestisch met elkaar verbinden. Daarnaast kan de ventilatie-unit zelf voor trillingen zorgen die via de wanden en muren worden overgedragen aan het gebouw. Door gebruik te maken van geluiddempende materialen (zoals trillingsdempers) kunnen bijgeluiden tot een aanvaardbaar niveau worden gereduceerd.

Er zijn nog een aantal maatregelen die de geluidsoverlast van ventilatiesystemen kunnen beperken:

• Plaats de ventilatie-unit in een aparte ruimte, zoals bijvoorbeeld op zolder. De unit kan eventueel ook in een kast worden gemonteerd, die geluiddempend wordt uitgevoerd.
• Plaats ventilatie-units op trillingsdempers. Hiermee wordt voorkomen dat trillingen zich via de vloer en wanden kunnen verspreiden;
• Voorkom scherpe bochten in de kanalen. Als de lucht daar doorheen geperst moet worden, krijg je onvoorspelbare geluideffecten;
• Reinig regelmatig de ventielen. Vervuilde ventielen gaan op den duur ook bijgeluid produceren, en het systeem wordt er minder effectief van.

Voor de geluiddemping in grotere ventilatiesystemen in luchtbehandelingsinstallaties worden meestal kanaaldempers toegepast. Zo’n kanaaldemper kan bijvoorbeeld gevuld zijn met isolatiedeken van minerale wol, waardoor het geluid gedempt wordt en waarmee het uitblaasgeluid wordt gereduceerd. Kanaaldempers zijn in verschillende lengten en diameters verkrijgbaar. Het is ook mogelijk om geluidsisolerende kanalen te gebruiken.

Een geluiddempersectie kan ook bestaat uit een omkasting die aan de binnenzijde is bekleedt met thermisch isolerend en geluidsabsorberend materiaal. In de kast zijn een aantal parallel lopende platen (coulissen) geplaatst, vervaardigd van geluidsabsorberend materiaal. De lucht stroom tussen deze platen door.

Vorm en afmeting

Vorm van mechanische ventilatie

Kleinere ventilatie-units als de secties evenals de samengestelde kast zijn rechthoekig van doorsnede. De lengte varieert naar gelang de voor verschillende apparatuur benodigde ruimte.

De luchtbehandelingskast bestaat uit een bouwdoorsysteem waarbij het mogelijk is om alle benodigde secties in de stroomrichting aan elkaar te verbinden met koppelprofielen. De luchtbehandelingskasten worden in het algemeen aangebracht op een montageframe, dat op de vloer van de machinekamer rust.

Afmetingen van mechanische ventilatie

Kleinere ventilatie-units kunnen bijvoorbeeld in een verlaagd plafond verwerkt worden, of worden opgesteld in een kast of op zolder. Voor de kanalen is een leidingschacht nodig, om de ruimten met de unit te verbinden.

De lengte van een luchtbehandelingskast is afhankelijk van het aantal benodigde secties, hoogte en breedte van de hoeveelheid te behandelen lucht en de gekozen luchtsnelheden in de diverse secties.

Een kast voor het behandelen van ca. 1.000 m³ lucht per uur heeft bijvoorbeeld een breedte en een hoogte van ca. 500 x 500 mm. Bij 30.000 m³ per uur loopt dit op tot ca. 2.500 x 2.500 mm.

Afhankelijk van het aantal geschakelde secties en de benodigde capaciteit kan de totale lengte van de kasten oplopen tot 8,5 m.

Grotere capaciteiten zijn mogelijk, hetzij met speciale secties, die niet in standaard programma’s zijn opgenomen, hetzij met kasten die geïntegreerd worden in e bouwkundige constructie.

Bij het bepalen van de benodigde ruimte dient er aan gedacht te worden, dat naast ruimte voor schoonmaken en bedienen ook ruimte nodig is om de filters, de verwarmingselementen en de koelelementen uit de secties te halen. De secties zelf zijn voor inspectie en onderhoud voorzien van gemakkelijk afneembare zijpanelen of luchtdicht deuren.

Prestaties

Akoestische eigenschappen van mechanische ventilatie

Geluidproductie

In het Bouwbesluit en NEN 1087 zijn alleen voor woonfuncties, kinderopvang en onderwijsfuncties eisen opgesteld ten aanzien van de maximale geluidsbelasting die mechanisch geregelde ventilatiesystemen mogen geven. Omdat er steeds krachtiger systemen worden opgenomen om aan EPC-normen en duurzaamheidsconcepten te voldoen, wil men met het voorschrift voorkomen dat de ventilatie wordt uitgeschakeld, omdat die een te hoge geluidsproductie zou hebben, waardoor er een ongezond binnenklimaat kan ontstaan.

NOM-Keur eist voor NOM-woningen dat de ventilatiehoeveelheid aansluit bij het Bouwbesluit Nieuwbouw en NEN 1087 en dat ook de hoofdslaapkamer wordt geventileerd op basis van 50m³/h bij max 30 dB geluidsproductie.

De geluidproductie van de ventilatiesystemen hangt af van de gebruikte ventilatoren, en eventueel van de toepassing van een warmtewiel. Aan de hand van de door de leverancier verstrekte gegevens kan worden nagegaan of er maatregelen genomen moeten worden tegen eventuele geluidsoverlast.

Er moet onderscheid worden gemaakt tussen het geluid dat via de sectiewanden doordringt tot de opstellingsruimte en het geluid dat door de ventilatoren naar de kanalen wordt gevoerd. Er moet niet alleen worden gelet op het geluid dat via toevoerluchtkanalen tot de ruimten doordringt, maar ook op het geluid dat via de retourkanalen die ruimten bereikt. Verder dient er voor te worden gezorgd dat het geluid, dat via de aanzuigroosters voor buitenlucht naar buiten doordringt, niet hinderlijk is voor de omgeving.

Het geluid dat door de kast in de opstellingsruimte wordt geproduceerd hoeft in het algemeen niet gedempt te worden ten behoeve van de daarin werkende personen, omdat die slechts incidenteel en dan voor korte tijd in de ruimte komen. Wel dient gelet te worden op geluidsoverdracht naar aangrenzende ruimten en de buitenlucht. Aan de hand van gegevens van de fabrikant en de NEN 1070 kan bepaald worden welke eisen men aan de wanden, de vloer en het dak van de opstellingsruimte moet stellen. Ook is de opstelling van de kast op trillingsdempers soms nodig om contactgeluid via de vloer te vermijden.

Elektriciteit, magnetisme, straling bij mechanische ventilatie

Capaciteit

De capaciteit van een ventilatiesysteem kan variëren van 100-400 m³ per uur. Ongeacht de capaciteit, moet voor een duurzame woning zoals NOM-woningen de benodigde elektriciteit afkomstig is van duurzame bronnen, bv. van zonnepanelen of windenergie.

Toepassing

Voorschriften voor mechanische ventilatie

Het Bouwbesluit stelt eisen aan luchtverversing (afdeling 3.6) en spuivoorzieningen (afdeling 3.7). In dit artikel vatten we eisen voor luchtverversing overzichtelijk voor je samen.
Behalve de eisen door NEN 1010 aan de elektrische installaties gesteld en de grenzen die aan de geluidsproductie (NTR 5076 en NEN 1070) worden gesteld, zijn er geen specifieke normen voor luchtbehandelingskasten.

Ontwerpdetails voor mechanische ventilatie

De situering in het gebouw en de afmetingen van de opstellingsruimte zijn van groot belang om tot een goed geheel van gebouw en installatie te komen. Daarom dient het programma van eisen van het binnenklimaat van het binnenklimaat van het gebouw tijdig met het programma van eisen van de rest van het gebouw gereed te zijn. Overleg tussen installateur of adviseur van technische installaties met de gebruiker en de architect is daarbij essentieel.

Bij het geavanceerde ventilatiesysteem D zijn er voor het aansturen van de roosters en/of convectoren stopcontacten nodig.

Verwerking en montage

Bediening van mechanische ventilatie

Voordat bewoners hun woning of pand intrekken moet het ventilatiesysteem goed ingeregeld zijn. Het is gebruikelijk dat door de leverancier van de ventilatie-unit of de luchtbehandelingskast of door het installatiebedrijf een onderhouds- en gebruiksvoorschrift wordt geleverd.

Veel mechanische ventilatiesystemen zijn tegenwoordig digitaal te bedienen. Sommige fabrikanten leveren bij hun ventilatiesystemen App's aan, waarmee een ventilatiesysteem met een smart phone bediend kan worden.

Onderhoud van mechanische ventilatie

Het onderhoud van een centrale luchtbehandelingsinstallatie bestaat in hoofdzaak uit:

• Controleren van de vervuilingsgraad van de filters en zo nodig reinigen of vervangen;
• Controleren van de snaarspanning van de motoraandrijving van de ventilator;
• Controleren van de waterkwaliteit van het sproeiwater bij sproeibevochtigers, alsmede de goede werking van de sproeiers;
• Controleren en zo nodig reinigen van de oppervlakken van de andere typen bevochtigers en van verwarmers en koelers;
• Controleren van de goede werking van alle beweegbare delen, kleppenregisters, afsluiters enz;
• Controleren van de goede werking van de regel- en meetapparatuur;
• Controleren van afdichtingen op lekkage;
• Lagers voorzien van smeermiddelen.

Milieu en gezondheid

Duurzaamheid van mechanische ventilatie

Energiebewust ventileren betekent gecontroleerd ventileren. Daarvoor moet het luchttransport onder controle gebracht worden door op de juiste plaats de noodzakelijke luchthoeveelheden toe en af te voeren. Maar echt duurzaam wordt mechanische ventilatie pas, als de benodigde elektriciteit afkomstig is van duurzame bronnen, bv. van zonnepanelen of windenergie.

De toepassing van een decentraal gebalanceerd ventilatiesysteem is niet haalbaar bij het ontwikkelen van duurzame woningen die aan een keurmerk moten voldoen.

Decentraal gebalanceerd ventilatiesysteem

• Waardering in de EPN: om decentrale gebalanceerde ventilatiesystemen mee te laten tellen in de EPC-berekening kunt u bij de leverancier een gelijkwaardigheidsverklaring opvragen.
• Effect op de EPC: toepassing van een decentraal gebalanceerd ventilatiesysteem in een woning met een gebruiksoppervlak van 100 m² en een luchtdoorlatendheid van 100 dm³ /s levert een EPC-reductie op van:
  • o0,32 ten opzichte van een ventilatiesysteem bestaande uit natuurlijke toevoer en mechanische afvoer met wisselstroom ventilator;
  • o0,08 ten opzichte van een gebalanceerd ventilatiesysteem met HR-warmteterugwinning en gelijkstroom ventilatoren.

Referenties

Geraadpleegde publicaties

Duurzame Technologie 

Jellema Deel 6B, Installaties Werktuigbouwkundig

Deutsches Institut für Normung

NVKL Branchevereniging voor luchtbehandeling en koudetechniek

SBRCURnet

Stroomversnelling, Handboek NOM Keur

Bouwbesluit

Normen

NEN

Wenken, voorschriften