Binnenmilieu in het Voortgezet onderwijs

Transcriptie

1 Binnenmilieu in het Voortgezet onderwijs Onderzoeksrapport Michel Heijnekamp Stand van Kleef Barry Tuip 1 juli 2010

2 Voorwoord In opdracht van de voortgezet onderwijs-raad (VO-raad) heeft Strukton Worksphere een onderzoek uitgevoerd naar het binnenmilieu op scholen in het voorgezet onderwijs in Nederland. De nadruk lag hierbij op het onderzoeken van de binnenluchtkwaliteit op basis van CO 2 -metingen. Daarnaast is een analyse gedaan van het thermisch comfort. Ondanks dat dit onderzoek voor de betrokken scholen kosteloos was, heeft het invullen van de logboeken en het plaatsen, controleren en ophalen van de meetsensoren toch flink wat medewerking vereist van de betrokken personen. Langs deze weg wil Strukton Worksphere iedereen die zijn steentje heeft bijgedragen voor dit onderzoek bedanken voor hun inzet.

3 Samenvatting Een slecht binnenklimaat heeft meer ziekteverzuim tot gevolg en blijkt bovendien invloed te hebben op de leerprestaties van leerlingen. Op basisscholen is al veel onderzoek naar het binnenklimaat gedaan. Ten aanzien van de situatie in het voortgezet onderwijs was hier tot nu toe nog weinig over bekend. In opdracht van de voortgezet onderwijs-raad (VO-raad) heeft Strukton Worksphere daarom een onderzoek uitgevoerd naar de binnenluchtkwaliteit op middelbare scholen. Voor dit landelijke onderzoek zijn op vijftien middelbare scholen in 61 theorielokalen metingen verricht naar de CO 2 -concentratie, temperatuur en luchtvochtigheid. De metingen zijn uitgevoerd in de periode van december 2009 tot april 2010 in scholen die geselecteerd zijn op basis van verschillende typen ventilatiesystemen. De binnenluchtkwaliteit werd geanalyseerd op basis van CO 2 -metingen. Verder werden invloedsfactoren op binnenluchtkwaliteit als ramen en bezetting gemeten. Naast de CO 2 -metingen is ook het thermische binnenklimaat onderzocht. Hoewel hier niet de nadruk van het onderzoek lag is voor alle onderzochte lokalen in beeld gebracht hoe de temperatuur en vochtigheid gedurende 2 weken verliep. Uit de resultaten van dit onderzoekt blijkt dat de luchtkwaliteit in een groot deel van de onderzochte scholen voor verbetering in aanmerking komt. 62% Van de onderzochte lokalen komt met een maximale CO 2 -concentratie boven de 1400 ppm direct voor verbeteringen in aanmerking. In 17% van de lokalen worden maatregelen ter verbetering aanbevolen en 21 van de onderzochte lokalen voldoet wel aan de gezondheidsrichtlijnen. Vooral lokalen zonder mechanische ventilatie bleken slecht te scoren: in alle 19 lokalen uit het onderzoek werd niet aan de gezondheidsvoorschriften van de GGD voldaan. In meer dan de helft van deze lokalen kwamen zelfs CO 2 -concentraties boven de 3000 ppm voor. De invloed van het openen van ramen bleek in de meeste gevallen onvoldoende om aan de richtlijnen te voldoen. Verder blijkt de bezetting in een lokaal van grote invloed op de luchtkwaliteit: minder leerlingen per m² kan de luchtkwaliteit aanzienlijk verbeteren. Uit de metingen naar het thermisch comfort bleek dat de minimale temperatuur en vochtigheidsgrenzen uit de ISSO 89 norm in de meeste lokalen worden overschreden. Doordat de metingen verricht zijn in de periode december tot april zorgt de lage buitentemperatuur vooral voor te lage temperaturen en droogte in de lokalen. Hoge temperaturen komen vooral voor in lokalen met onvoldoende ventilatie. 2

4 Inhoud 1. Inleiding Methodiek Schoolselectie Meetprocedure Meetsysteem Analyse Dataverwerking Richtlijnen Resultaten Totaaloverzicht Analyse verschillende variabelen Ventilatiesysteem Ventilatieopeningen Bezetting Invloed docenten Temperatuur en vochtigheid Conclusies Discussie / aandachtspunten Bronnen

5 1. Inleiding Uit studies is gebleken dat in meer dan de helft van de basisscholen het binnenmilieu slecht is [VROM,2007]. Onvoldoende ventilatie (vooral in de winter) en te warme lokalen in de zomermaanden zijn de grootste problemen. Een slecht binnenmilieu kan onder andere leiden tot irritatie van de slijmvliezen, ontwikkeling of verergering van astma, luchtweginfecties, hoofdpijn, leer- en concentratieproblemen en een hoger ziekteverzuim [ISSO 89, 2008]. Over studies naar de omvang van vergelijkbare problemen in het voortgezet onderwijs is minder bekend. In opdracht van de voortgezet onderwijs-raad (VO-raad) heeft Strukton Worksphere daarom een onderzoek uitgevoerd naar de binnenluchtkwaliteit op middelbare scholen. Voor dit landelijke onderzoek zijn op vijftien middelbare scholen in Nederland metingen verricht naar de CO 2 -concentratie, temperatuur en luchtvochtigheid. Het doel van het onderzoek was het verkrijgen van een indicatie van het binnenklimaat op VO-scholen bij verschillende ventilatiesystemen. De focus van dit onderzoek ligt op CO 2 -metingen als indicatie van de binnenluchtkwaliteit. In de analyse van de meetresultaten in dit rapport is de invloed van de volgende parameters op het CO 2 -verloop geanalyseerd: - Type ventilatiesysteem - Bezetting op lokaalniveau - Gebruik ventilatiemogelijkheden Naast de CO 2 -metingen is ook het thermische binnenklimaat onderzocht. Hoewel hier niet de nadruk van het onderzoek op lag, is voor alle onderzochte lokalen in beeld gebracht hoe de temperatuur en vochtigheid gedurende twee weken verliep. In dit rapport wordt eerst ingegaan op de gevolgde methodiek en de richtlijnen voor het beoordelen van het binnenmilieu. In hoofdstuk 3 worden vervolgens de resultaten van het onderzoek beschreven.

6 2. Methodiek In dit hoofdstuk wordt beschreven hoe het onderzoek is uitgevoerd. Niet alleen zal de schoolselectie beschreven worden, er zal ook worden ingegaan op de meetprocedure, het meetsysteem en de manier waarop de verzamelde data verwerkt is voor de analyse beschreven in hoofdstuk Schoolselectie Om in contact te komen met scholen voor deelname aan dit onderzoek heeft de VO-raad een aantal schoolbesturen benaderd. Deze schoolbesturen hebben Strukton Worksphere vervolgens in contact gebracht met geïnteresseerde scholen. Omdat de invloed van ventilatiesystemen op de binnenluchtkwaliteit een belangrijke aspect van het onderzoek is, is een selectie op variatie in ventilatiesystemen gemaakt. Tijdens de uitvoering bleek echter niet elke school het werkelijke type ventilatie te hebben opgegeven. Ook waren scholen waarbij verschillende soorten ventilatiesystemen voorkwamen. Hierdoor is de verdeling van de aantallen per systeem uiteindelijk niet exact gelijk. Figuur 1: Principe benadering schoolselectie De ventilatiesystemen zijn verdeeld over 3 typen: 1. Natuurlijke ventilatie: Alle lokalen waarbij de lucht niet mechanisch wordt toe of afgevoerd. De meeste lokalen in deze categorie beschikten alleen over te openen ramen of roosters. 2. Natuurlijke toevoer en mechanische afvoer: Alle leslokalen waarbij voorzieningen zijn aangebracht om de lucht mechanisch af te voeren, maar de luchttoevoer op een natuurlijke wijze plaatsvindt. Roosters boven ramen zorgen in de meeste gevallen voor luchttoevoer, de afvoer vindt ofwel direct in het lokaal, of via een overstort op de gang plaats. Figuur 2: Ligging onderzochte scholen in Nederland 2

7 3. Mechanische toevoer: In deze lokalen wordt de lucht via een mechanisch ventilatiesysteem toegevoerd aan de lokalen. De afzuiging vond in alle gevallen ook mechanisch plaats, meestal direct in het lokaal, in een aantal gevallen via een overstort op de gang. Op de vijftien geselecteerde scholen zijn uiteindelijk 61 leslokalen onderzocht. De verdeling van de ventilatiesystemen is als volgt: Figuur 3: Verdeling leslokalen per ventilatiesysteem 2.2 Meetprocedure Het onderzoek is uitgevoerd in instructie/theorielokalen. In dit soort lokalen is doorgaans de bezettingsgraad (aantal leerlingen per m²) hoog, en is de bijdrage van de luchtkwaliteit op de leerprestaties het grootst. In praktijklokalen zijn vaak speciale voorzieningen voor ventilatie aanwezig, of is het lokaaloppervlak groter waardoor er meer verse lucht per persoon beschikbaar is. Op de vijftien onderzochte scholen zijn in tenminste vier theorielokalen gedurende twee weken metingen verricht naar temperatuur, relatieve vochtigheid (RV) en CO 2 - concentraties. Naast de metingen is de docenten gevraagd een logboek in te vullen, waarin per lesuur aangegeven kon worden wat de bezetting was en of er gebruik werd gemaakt van de ventilatievoorzieningen. Waarom CO 2? De aanwezigheid van personen in een ruimte zorgt voor een CO 2 productie. Ventileren met buitenlucht zal de stijging van de CO 2 -concentratie, die wordt uitgedrukt in part per million (ppm), reduceren. Het meten van de CO 2 -concentratie geeft dus een indicatie van de hoeveelheid verse lucht die per persoon aan een ruimte wordt toegevoerd. 3

8 Naast de metingen in de leslokalen is ook op elke locatie een CO 2 -sensor buiten geplaatst. Deze meting werd gezien als referentiemeting om te bekijken of de buitenconcentratie van invloed kon zijn op de metingen in de leslokalen. De metingen in de leslokalen zijn verricht met een interval van één minuut. De buitenmeter is gebruikt met een interval van 3 minuten. Dit omdat de fluctuaties buiten minder groot zijn, en hiermee de capaciteit van de accu beter benut kan worden. Bij het plaatsen van de meetsensoren in de leslokalen is getracht deze zoveel mogelijk op gebruikershoogte te hangen. Hierbij moest echter vaak een afweging gemaakt worden op basis van beschikbare elektriciteitsaansluiting, afstand tot te openen geveldelen (ramen/roosters), en mogelijkheid tot vandalisme ten opzichte van de geplaatste meter. In de praktijk bleek het plaatsen van de sensor achter het bureau van de docent vaak de beste locatie. 2.3 Meetsysteem Voor dit onderzoek is gebruik gemaakt van een draadloos meetsysteem. Per meetlocatie zijn de meetsensoren draadloos verbonden met een ontvanger, die de meetgegevens via een GPRS-verbinding doorstuurt naar een centrale server bij Strukton Worksphere. Via internet kunnen de metingen realtime gecontroleerd worden waardoor direct een melding kan worden gemaakt in geval van storingen. Figuur 4: Schematische weergave meetsysteem Voor de nauwkeurigheid van de meetsensoren moet uitgegaan worden van de specificaties van de fabrikant (zie Tabel 1). Strukton Worksphere heeft echter een relatieve kalibratie uitgevoerd om de vergelijkbaarheid tussen de metingen te vergroten. 4

9 Temperatuur RV CO 2 Bereik 0 tot 50 C 10-95% Resolutie 0,1 C 0,1% 1 ppm Nauwkeurigheid ± 1 C (van 0 tot 40 C) ± 3% R.V. (van 20 tot 80%) ±40 ppm + 3% van de meetwaarde Tabel 1: specificaties meetsensoren 2.4 Analyse De manier waarop de data van de metingen van 61 leslokalen (twee weken meten per lokaal en drie soorten metingen per minuut) verwerkt zijn en de richtlijnen die vervolgens gebruikt zijn om de metingen te beoordelen, worden in dit onderdeel van het rapport beschreven. In hoofdstuk 3 zullen de resultaten vervolgens uitgebreid beschreven worden Dataverwerking De basis voor de analyse wordt gevormd door de logboeken. De docenten op de onderzochte scholen is gevraagd om per lesuur in de logboeken in te vullen hoeveel studenten aanwezig waren en of er gebruik werd gemaakt van ventilatievoorzieningen. Zonder deze informatie is het onmogelijk het precieze gebruik van het lokaal af te leiden, de resultaten van dit onderzoek zijn dus verkregen op basis van de lesuren waarbij de logboeken zijn ingevuld. De medewerking van de docenten voor het invullen van de logboeken varieerde sterk per school. Wanneer elk lokaal de hele dag (acht lesuren) gebruikt zou worden gedurende de meetperiode van twee weken, zouden tachtig lesuren gebruikt kunnen worden bij de resultaten. Met vier lokalen per school zou dit neerkomen 320 lesuren per school. Figuur 5 laat het daadwerkelijke aantal bruikbare lesuren voor de analyse per school zien. Bij het verwerken van de data is afhankelijk van het aantal ingevulde lesuren per lokaal een weegfactor bepaald. Bij de analyse van de CO 2 - concentraties gedurende de gebruiksperiode weegt elk leslokaal hierdoor even zwaar mee. Figuur 5: Ingevulde lesuren per school 5

10 Alle metingen zijn op basis van de lesroosters van de verschillende lokalen verwerkt op lesuurniveau. Per lesuur is gekeken naar onder andere de begin-, eind-, minimale- en maximale CO 2 - concentratie, de bezetting, open ramen en m² en m³ per persoon. Daarnaast zijn de metingen per lesuur verdeeld over verschillende klassen op basis van CO 2 -waarden. Dit om de verdeling van CO 2 gedurende een heel lesuur in beeld te kunnen brengen. In de richtlijnen van de GGD over het beoordelen van het binnenmilieu op scholen [Duijm, 2006] wordt gebruik gemaakt van het 98 percentiel. Dit betekend dat de 2% hoogste waarden niet worden meegerekend. Dit omdat een korte piek meestal geen schade aan de gezondheid veroorzaakt, en deze soms veroorzaakt wordt door een verstoring van de metingen. Deze methodiek is overgenomen in de uitgevoerde analyse. Omdat de focus van het onderzoek ligt op de analyse van de binnenluchtkwaliteit op basis van CO 2 -metingen, is de hierboven beschreven uitgebreide aanpak alleen toegepast op de metingen van CO 2. De temperatuur- en vochtmetingen zijn bekeken per leslokaal. Hierbij zijn twee methoden gebruikt om de metingen te visualiseren. De eerste is de meest eenvoudige waarbij de metingen zijn uitgezet tegen de tijd. De tweede manier die gebruikt is om de data te visualiseren is het zogenaamde Mollierdiagram (h-x diagram), waarin een meting van temperatuur en vochtigheid als één meetpunt wordt weergegeven Richtlijnen Voor de beoordeling van het binnenmilieu zijn diverse richtlijnen beschikbaar. Het bouwbesluit is de enige vorm van wetgeving in Nederland met betrekking tot het binnenmilieu. Verder zijn er diverse richtlijnen en ontwerpuitgangspunten beschikbaar. Voor dit onderzoek is voor de CO 2 -metingen naar de binnenluchtkwaliteit uitgegaan van de richtlijnen van de GGD [Duijm, 2006]. Dit omdat de GGD richtlijn een groter bereik hanteert in de classificering dan de ISSO publicatie 89, die gebruikt is voor het beoordelen van het thermische binnenklimaat [ISSO 89, 2008]. Het bouwbesluit stelt eisen aan de binnenluchtkwaliteit op basis van de hoeveelheid verse luchttoevoer, afhankelijk van de bezettingsgraadklasse. De vierkante meter per persoon binnen een bezettingsgraadklasse kunnen echter flink uiteenlopen, van bijvoorbeeld 1,3 tot 3,3 m². Wanneer men op basis van de voorgeschreven luchthoeveelheid zou ventileren, kan het hierdoor toch voorkomen dat de voorschriften van de GGD met betrekking tot de maximale CO 2 -concentraties overschreden worden. In 2006 is een LCM standpunt gepubliceerd [LCM, 2006] met nieuwe gezondheidskundige toetswaarden die berusten op een beoordeling van recente wetenschappelijke literatuur en een aantal andere uitgangspunten [Duijm, 2006]. De verwerking van de meetgegevens zal plaatsvinden op basis van de deze toetswaarden. Hierin wordt onderscheid gemaakt tussen verschillende ventilatieklassen op basis van de CO 2 -concentraties in de ruimten. Hieronder het overzicht: 6

11 Ventilatieklasse CO 2 -gehalte, 98-percentiel (binnen-buiten) [ppm] CO 2 -gehalte, 98-percentiel (incl. achtergrond-conc. Van 400 ppm)* [ppm] Omschrijving 0. zeer goed < 250 < 650 streefniveau nieuw gebouw I. goed streefniveau bestaand gebouw ontwerpdoel bij nieuwbouw en renovatie overwegen optimalisatie door eenvoudige veranderingen, bijvoorbeeld ventilatiegedrag II. matig acceptabel maatregelen zijn wenselijk, vaak in ventilatiegedrag, maar ook door bouwkundige verbeteringen III. onvoldoende tijdelijk acceptabel zo spoedig mogelijk maatregelen nemen in ventilatiegedrag en zonodig ook bouwkundige ingrepen IV. slecht >1000 >1400 onacceptabel meteen maatregelen nemen Tabel 2 Gezondheidskundige toetswaarden binnenmilieu GGD Naast CO 2 -metingen zijn ook temperatuur en vochtmetingen uitgevoerd. In de ISSO 89 en de NEN-EN worden richtlijnen gegeven voor het bereik van de temperatuur en vochtgehaltes in scholen. Deze kunnen gevisualiseerd worden in een Mollierdiagram (figuur 6), zodat snel inzichtelijk wordt hoe de metingen zich verhouden tot de richtlijnen voor een minimaal comfort. In het Mollierdiagram staan vochtigheid en temperatuur in één grafiek, waardoor grenswaarden eenvoudig kunnen worden aangegeven. Voor elk leslokaal uit dit onderzoek is een Mollierdiagram gemaakt waarin de Figuur 6: Voorbeeld Mollierdiagram metingen gedurende de lesdag zijn weergegeven. Het rood omlijnde gebied in figuur 6 geeft de grenswaarden aan die zijn aangehouden als de minimale comfortgrenzen: relatieve vochtigheid: min. 30% max. 70% temperatuur: min. 19 C max. 24 C 7

12 De basis voort het vaststellen van de thermische grenzen vormt ISSO publicatie 89. Hierin worden 4 klassen omschreven gebaseerd op maximale en minimale temperaturen. Klasse C gaat uit van een matig verwachtingspatroon voor de kwaliteit van het binnenklimaat en als wettelijk minimum voor nieuwbouw. Dit is in de verdere analyse van dit onderzoek dan ook als ondergrens aangehouden. Over de effecten van het thermische comfort op de gebouwgebruikers schrijft ISSO 89 het volgende: 1. Bij blootstelling aan relatieve hoge temperaturen (> 25 C) in combinatie met hoge luchtvochtigheden wordt de warmteafgifte aan de omgeving door zweten belemmerd. Ook is bekend dat inademing van relatief warme en tegelijk vochtige lucht als minder aangenaam ervaren wordt. Onder bepaalde voorwaarden kan een te hoge luchtvochtigheid (> 60 a 70% RV) dus tot thermische klachten (warmteklachten) en luchtkwaliteitklachten (geur) leiden. 2. Lokale overmaat van vocht (bijvoorbeeld in interieurmaterialen, luchtfilters) kan (als verder voldoende voedingsstoffen aanwezig zijn) tot schimmelgroei en ontwikkeling van andere micro-organismen leiden. Dit resulteert in verslechtering van de binnenlucht, bijvoorbeeld ten gevolg van afgifte van sporen en vluchtige organische stoffen van microbiologische oorsprong) Dit kan weer leiden tot geurhinder en gezondheidsklachten, zoals irritatie van de slijmvliezen en hoofdpijn. 3. Blootstelling aan extreem lage luchtvochtigheden (< 15%, veel lager dan de winterondergrens in Nederland van 25 a 30%) kan bij mensen met gevoelige slijmvliezen en bijvoorbeeld contactlensdragers leiden tot irritatie van slijmvliezen. Bij gezonde mensen is helemaal geen dosis - effect relatie bewezen (dus niet meer of minder klachten over bijv. droge lucht bij afnemende luchtvochtigheid). Uit onderzoek van o.a. Fang et al. [Fang et al,98] valt af te leiden dat er andere oorzaken voor droge lucht -klachten s winters zijn aan te wijzen. In de meeste gevallen gaat het om irritatie van de slijmvliezen door blootstelling aan (een overmaat aan) verontreinigingen in de lucht. Bijvoorbeeld veroorzaakt door (tijdelijk) te weinig verse luchttoevoer, een te hoog recirculatievoud, stofemissies uit bijv. verontreinigde klimaatinstallaties of emissies van chemische stoffen uit (nieuwe) interieurmaterialen. klasse CO 2 -concentratie [ppm] Temperatuur Beschrijving luchtkwaliteit A < aangenaam, productiviteit bevorderend B < redelijk aangename C < redelijk D >1200 <19 en >24 slecht Tabel 3: Overzicht comfortklassen volgens ISSO 89 8

13 3. Resultaten In dit hoofdstuk wordt eerst het totaalbeeld geschetst van de resultaten onder de 61 onderzochte leslokalen, vervolgens wordt de invloed van de verschillende variabelen bekeken en de invloed van de methodiek. Het hoofdstuk wordt afgesloten met de bevindingen op basis van metingen aan temperatuur en vochtigheid. 3.1 Totaaloverzicht Voor het beoordelen van de luchtkwaliteit is, zoals in paragraaf 2.4 beschreven, uitgegaan van de richtlijnen van de GGD. In figuur 7 een overzicht met de maximale CO 2 -concentraties die voorkomen in de 61 gemeten leslokalen. 8,2% van de lokalen (vijf van de 61) mogen gedurende de gehele meetperiode als goed worden beoordeeld. Lokalen met concentraties boven de 1000 ppm komen voor verbeteringen in aanmerking, voor de onderzochte lokalen geldt dit in 79 % van de gevallen. Om een beeld te krijgen van de verdeling van de concentraties gedurende de gebruiksperioden is eenzelfde figuur gemaakt, ditmaal met alle metingen van de lesuren met logboekinformatie verdeeld in de GGD klassen. Bij het bepalen van deze verdeling is uitgegaan van de exacte lesuren volgens de roosters op de verschillende scholen. Wanneer een les in werkelijkheid enkele minuten later aanvangt, zullen de eerste minuten van het lesuur toch in de analyse worden meegenomen. Figuur 8 zal dus een positiever beeld geven van de luchtkwaliteit tijdens de gebruiksperioden dan in werkelijkheid. Figuur 7: Maximale CO 2 -concentraties Figuur 8: CO 2 -concentraties gedurende gebruikstijd 9

14 3.2 Analyse verschillende variabelen Een belangrijk onderdeel van het onderzoek is de analyse van de invloed van verschillende variabelen op de binnenluchtkwaliteit. In deze paragraaf wordt de invloed van het ventilatiesysteem, open ramen en deuren en de bezetting beschreven Ventilatiesysteem Zoals beschreven in de inleiding is voor de invloed van het ventilatiesysteem op de binnenluchtkwaliteit onderscheid gemaakt tussen 3 soorten ventilatiesystemen: 1. Natuurlijk ventilatie (19 lokalen) 2. Mechanische luchtafzuiging (17 lokalen) 3. Mechanische luchttoevoer (25 lokalen) Per ventilatiesysteem is wederom gekeken naar de maximale CO 2 -concentratie die in de lokalen voorkwam en naar de CO 2 -concentratie gedurende de gebruiksperiode. Figuren 9, 10 en 11 tonen de verdeling van de maximale CO 2 -concentraties van de gemeten lokalen per ventilatiesysteem. Wat opvalt uit figuur 9 is dat bij natuurlijk geventilileerde leslokalen geen enkel lokaal aan de grenswaarde van 1400 ppm voldoet. Slechts in 5,3% van de gevallen ligt de CO 2 -concentratie onder de 2000 ppm. Zoals uit de figuren 10 en 11 blijkt, scoren de leslokalen met mechanische ventilatiesystemen beter. Al komt ook bij deze systemen in ongeveer de helft van de onderzochte lokalen een CO 2 - concentratie voor die boven het acceptabele niveau ligt van 1400 ppm. Maximale CO 2 -concentraties per ventilatiesysteem Figuur 9: Natuurlijke ventilatie Figuur 10: Mechanische afzuiging Figuur 11: Mechanische luchttoevoer 10

15 Naast de maximale concentraties is wederom gekeken naar de verdeling van de CO 2 concentraties gedurende de lesuren. Ook hier is weer onderscheid gemaakt tussen de verschillende ventilatiesystemen. Figuren 12, 13 en 14 tonen de verdeling van de CO 2 -concentraties tijdens de lesuren. Wederom is de negatieve invloed van de afwezigheid van een ventilatiesysteem zichtbaar. Slechts 17,4% van de tijd mag de binnenluchtkwaliteit in de lokalen met natuurlijke ventilatie als goed omschreven worden. Ongeveer de helft van de gebruikstijd wordt de maximaal aanvaardbare grens van 1400 ppm overschreden. Wanneer we de lokalen met mechanische ventilatiesystemen bekijken liggen de waarden bij deze lokalen een aanzienlijk groter deel van de tijd in het acceptabele gebied. Beide systemen tonen echter nog een aanzienlijke overschreiding van de grenswaarde van een goede luchtkwaliteit (800 ppm). Zelfs overschrijdingen van de 1400 ppm grens waarbij geadviseerd wordt direct maatregelen te nemen komen voor. CO 2 -concentraties gedurende gebruikstijd Figuur 12: Natuurlijke ventilatie Figuur 13: Mechanische afzuiging Figuur 9: Mechanische luchttoevoer 11

16 3.2.2 Ventilatieopeningen Naast de invloed van de ventilatiesystemen is onderzocht hoe groot de invloed van de ventilatievoorzieningen als open ramen en deuren is. Omdat deze invloed ook weer kan variëren bij de verschillende ventilatiesystemen, is de analyse ook hier per ventilatiesysteem verdeeld. De meetgegevens zijn hiervoor weergegeven in een boxplot. Een boxplot is een hulpmiddel om de spreiding van waarden te visualiseren. De balk in het midden van elke lijn geeft de 50% middelste waarden weer (de interkwartiel). De aangrenzende lijnen geven de overige waarden weer, waarbij uitschieters (waarden die meer dan 1,5 keer de interkwartielafstand van het interkwartiel af liggen) als losse punten worden weergegeven. In figuur 15 worden de maximale CO 2 -concentraties per lesuur weergegeven, waarbij per ventilatiesysteem onderscheid gemaakt is tussen de metingen met ramen dicht en ramen open. Er is alleen gekeken naar lesuren waarbij de lokalen gebruikt werden. In het figuur is geen onderscheid gemaakt tussen het aantal openstaande ramen of deuren. Wanneer minimaal één raam of deur open staat, wordt de maximale gemeten concentratie weergegeven in de groene reeks van de open ventilatievoorzieningen. Figuur 15: Maximale CO 2 -concentraties uitgezet tegen ventilatiesystemen en gebruik van ventilatievoorzieningen Bij lokalen met mechanische luchttoevoer is de invloed van open ramen nauwelijks zichtbaar. Dit in tegenstelling tot de lokalen met natuurlijke ventilatie en systemen met mechanische luchtafvoer. Vooral bij lokalen met mechanische afzuiging reduceert een open raam de maximale CO 2 -concentratie aanzienlijk. Doordat bij dit type ventilatie de verse lucht aangezogen moet worden door de afvoerventilatie is dit ook een logisch verschijnsel. Een open raam of deur vergemakkelijkt de verse luchttoevoer aanzienlijk. Het goed functioneren van deze systemen is dan ook erg afhankelijk van de aanwezigheid van voldoende luchttoevoervoorzieningen. Doordat de luchttoevoer in de meeste gevallen direct vanuit de buitengevel plaats moet vinden, moet bij het ontwerp en gebruik van dit systeem goed rekening gehouden worden met eventuele tochtklachten in de winterperiode. Ook is de toepassing van warmteterugwinning meestal niet mogelijk, hetgeen ongunstig is voor het energieverbruik. Bij natuurlijk geventileerde lokalen zijn de open ramen vooral van invloed op waarden boven de 3000 ppm. De invloed is onvoldoende om de situatie dusdanig te verbeteren dat wordt voldaan aan de GGD richtlijnen. 12

17 3.2.3 Bezetting Naast de ventilatiesystemen en ventilatieopeningen is onderzocht wat de invloed is van de bezetting op de CO 2 -concentratie in de lokalen. Om dit te visualiseren is gebruik gemaakt van een puntendiagram waarbij de vierkante meters per persoon zijn uitgezet tegen de maximale CO 2 -concentratie per lesuur. De drie ventilatiesystemen hebben allen hun eigen kleur in het diagram. De gekleurde lijnen geven de trend weer van het verloop van de punten. In deze weergave zijn de hoger liggende CO 2 -waarden bij het natuurlijke ventilatiesysteem goed zichtbaar. Waar bij de mechanische systemen bij meer dan 4 m² per persoon de gemeten CO 2 -concentraties in de meeste gevallen onder de 1000 ppm liggen, blijft de situatie bij natuurlijk geventileerde lokalen in de meeste gevallen onacceptabel. De meeste metingen zijn gedaan tijdens lesuren waarbij er tussen de 1,5 en 4 m² per persoon beschikbaar was. Vooral bij bezettingen met minder dan 3 m² per persoon loopt de maximale Figuur 16: Maximale CO 2 -concentraties per ventilatiesysteem uitgezet tegen bezetting CO 2 -concentratie in de lesuren hoog op. Bij natuurlijke ventilatie gemiddeld zelfs boven de 2000 ppm. Het reduceren van het aantal personen in een leslokaal kan de maximale CO 2 -concentratie in een lokaal aanzienlijk reduceren. Bij mechanische systemen is dit ook afhankelijk van de ontwerpuitgangspunten. In de ontwerpfase van een nieuwbouw of renovatie vormt het bouwbesluit doorgaans de basis voor het dimensioneren van de ventilatievoorziening. Voor schoolgebouwen wordt in de meeste gevallen uitgegaan van bezettingsgraad B2, welke staat voor 1,3 tot 3,3 m² per persoon. Door de variatie die mogelijk is binnen deze klasse kan het voorkomen dat een school wel volgens het bouwbesluit is ontworpen, maar dat bij een bezetting van 1,3 m²/persoon de CO 2 -concentratie kan oplopen tot 1800 ppm. [VROM, 2007] 13

18 3.2.1 Invloed docenten In dit onderdeel van het rapport wordt op basis van de CO 2 -afname in de pauze in kaart gebracht wat de invloed kan zijn van het goed doorluchten van het lokaal. Bij lokalen met mechanische ventilatiesystemen kan ervan worden uitgegaan dat wanneer deze goed ontworpen zijn, de technische installatie de luchtkwaliteit weer tot aangenaam niveau terug brengt. Het verbeteren van de luchtkwaliteit in pauzes in natuurlijk geventileerde lokalen is echter sterk afhankelijk van het openzetten van ramen, deuren of roosters. De boxplot in figuur 17 toont de CO 2 - afname in de middagpauze waarbij alleen de pauzes zijn meegenomen met bezetting in het voorafgaande lesuur. Omdat de logboeken alleen in de lesuren zijn ingevuld, kan niet met zekerheid gezegd worden of er ramen, roosters of deuren hebben opengestaan. De situaties met een positieve waarde voor de delta CO 2 worden veroorzaakt door te vroeg gestarte lesuren, of pauzes waarbij de lokalen gebruikt worden. Bij natuurlijk geventileerde lokalen kan de afname van CO 2 in de pauze sterk variëren. In 25% van de gevallen ligt deze boven de 900 ppm, terwijl in 50% de reductie beperkt blijft tot ongeveer 600 ppm. Hoe de CO 2 -afname in een lokaal kan verschillen blijkt ook uit figuur 18. Waar in de middagpauze de CO 2 - concentratie in 20 minuten wel met 1200 ppm kan afnemen (1), is deze afname op andere tijdstippen beperkt tot 150 (2) of 50 ppm (3) per uur. Figuur 17 Boxplot CO2 afname tijdens middagpauze Ventileren tijdens vrije lesmomenten kan vooral bij natuurlijk geventileerde lokalen de luchtkwaliteit voor een Figuur 18: CO 2 -verloop in natuurlijk geventileerd lokaal gedurende twee lesdagen volgende gebruiker aanzienlijk verbeteren. Niet alleen in de pauze kan dit van belang zijn, in dit onderzoek zijn ook situaties gemeten waarbij een hoge CO 2 -concentratie in de middag ervoor zorgde dat de CO 2 -concentraties de daaropvolgende ochtend nog altijd hoger lagen dan de buitenconcentraties. Tot slot zou men wanneer dit mogelijk is lange aangesloten 14

19 perioden van lokaalbezetting kunnen vermijden, om zo in lesuren zonder bezetting de lokalen extra te ventileren. 3.3 Temperatuur en vochtigheid Voor de analyse van temperatuur en vochtigheid is zoals beschreven in paragraaf per lokaal de data in een Mollierdiagram gevisualiseerd. Figuren 19 en 20 geven ter indicatie een aantal van deze diagrammen weer. De punten weergegeven in de diagrammen bestaan uit de metingen tijdens de uren van een standaard lesdag. Wat opvalt is dat geen enkel lokaal gedurende de meetperiode binnen de minimum comfortgrenzen blijft. Wel variëren de overen onderschrijdingen tussen verschillende lokalen aanzienlijk. Waar bij enkele lokalen de onderschrijding beperkt blijft tot een paar graden te koud en een paar procent te droog, liggen bij andere lokalen meer waarden buiten het comfort gebied dan daarbinnen. Figuren 10 en 20: Voorbeeld weergave temperatuur en vochtmetingen in Mollierdiagram In bijna alle lokalen is er bij aanvang van de lesdag sprake van te droge lucht. Dit wordt in de meeste gevallen veroorzaakt door de winterperiode waarin de metingen hebben plaatsgevonden en het ontbreken van bevochtigingsystemen. De aanwezige personen zorgen gedurende de dag voor een aanzienlijke vochtproductie, hetgeen bij onvoldoende geventileerde lokalen kan leiden tot een overschrijding van de maximale vochtgrens. Figuur 21 en 22 geven een weergave van het RV verloop gedurende de meetperiode en een dagverloop bij een buiten RV van ca 25% ( ). 15

20 Figuur 21: Verloop relatieve vochtigheid gedurende meetperiode (incl. kerstvakantie) Figuur 22: 11 Verloop relatieve vochtigheid gedurende lesdag Naast onderschrijdingen van de vochtgrens werd ook de minimum voorgeschreven temperatuur in meer dan 50% van de lokalen onderschreden. Temperatuuroverschrijdingen kwamen ook voor, meestal in lokalen met onvoldoende ventilatie. De bevindingen op basis van temperatuur en vochtmetingen zijn sterk afhankelijk van het gebouw en de technische installatie. Voor een gebouw uit 1928 zonder mechanische ventilatie met enkel glas en metalen kozijnen is het vrijwel onmogelijk een te allen tijde aan de richtlijnen voor comfort te voldoen. Mechanische luchttoevoersystemen zonder naverwarming zullen in de winterperiode ondanks het gebruik van warmteterugwinning moeilijk op vol vermogen kunnen ventileren. Als de inblaastemperatuur tot 11 graden daalt zal men het lokaal ondanks voldoende frisse lucht, niet meer als comfortabel beschouwen. 16

21 4. Conclusies Bij de CO 2 -metingen is een duidelijk verschil zichtbaar tussen natuurlijk geventileerde lokalen en lokalen met mechanische ventilatiesystemen. Bij de natuurlijke geventileerde lokalen voldoet geen enkel lokaal gedurende de gehele meetperiode aan de gezondheidskundige voorschriften van de GGD. Situaties met CO 2 -concentraties boven 3000 ppm zijn hierbij geen uitzondering. Voor de lokalen met mechanische ventilatie wordt volgens de GGD richtlijnen in ongeveer 50% van de lokalen verbeteringen aanbevolen. De invloed van open ramen is vooral bij lokalen met mechanische afzuiging zichtbaar. Bij natuurlijk geventileerde lokalen is de invloed vooral zichtbaar op de maximale concentraties, maar onvoldoende om voor een acceptabele luchtkwaliteit te zorgen. Het aantal vierkante meters per persoon blijkt ook van grote invloed op de CO 2 -concentraties. Minder dan 3 m² per persoon zorgt vooral bij natuurlijk geventileerde leslokalen voor zorglijke situaties. Tot slot is de invloed van het doorluchten van lege lokalen onderzocht. Vooral bij natuurlijk geventileerde lokalen kan het openzetten van een raam of deur in bijvoorbeeld de pauze een aanzienlijke invloed hebben op de daling van de CO 2 -concentratie. Bij de temperatuur- en vochtmetingen worden de gebruikte grenswaarden voor thermisch comfort in meeste lokalen overschreden. Doordat de metingen verricht zijn in de periode december tot april zorgen de lage buitentemperaturen er voor dat het vooral te droog en te koud is. Hoge temperaturen komen vooral voor in lokalen met onvoldoende ventilatie. De onder- en overschrijdingen zijn erg afhankelijk van het gebouw en de technische installatie. 17

22 5. Discussie / aandachtspunten Het verschil tussen de luchtkwaliteit bij natuurlijke en mechanische systemen komt duidelijk naar voren in de resultaten van de CO 2 -metingen. De verschillen in de resultaten tussen systemen met mechanische luchtafvoer en volledige mechanische ventilatie waren echter niet groot genoeg om conclusies uit te kunnen trekken, hiervoor zal vervolgonderzoek benodigd zijn. De methodiek om per school in vier leslokalen twee weken lang metingen te verrichten heeft een goed beeld gegeven van het binnenmilieu op elke school. De metingen tussen verschillende lokalen op een school kunnen aanzienlijk verschillen. Per lokaal komen vooral in de CO 2 -metingen variaties voor, maar door de duur van de metingen in combinatie met het invullen van het logboek door de docenten wordt een goede indruk van de situatie verkregen. Wat hierbij in acht genomen moet worden is het tijdstip van de metingen. Door de lage buitentemperaturen is men minder geneigd gebruik te maken van te openen ramen of kan dit zelfs tochtklachten veroorzaken. Ook zorgt de koude buitentemperatuur voor lage vochtigheden vooral in het begin van de lesdagen. Voor de CO 2 -metingen is ook de nauwkeurigheid van de sensoren van belang. Uit eigen onderzoek is gebleken dat de nauwkeurigheden van de fabrikant niet bij alle sensoren werd gehaald. Hiertoe is voor dit onderzoek een extra kalibratiemeting verricht. Tot slot blijkt dat de CO 2 -richtlijnen ook in de recent gebouwde scholen niet altijd gehaald wordt. Zoals ook eerder beschreven is dit deels te wijten aan de manier waarop de bezetting van de lokalen geclassificeerd wordt in de wetgeving van het bouwbesluit. 18

23 6. Bronnen Duijm, 2006 Fang et al,1998 GGD, 2006 Duijm, F. Toetstwaarden voor ventilatie in scholen en kindercentra. GGD Nederland, werkgroep binnenmilieu, Zie zoeknummer Fang L, Clausen G, Fanger PO (1998) Impact of Temperature and Humidity on the Perception of Indoor Air Quality, Indoor Air, 8(2): T. Habets, M. van Ass, F. Duij, L. Geelen, L. Haans, N. van Brederode, GGD-Richtlijn Beoordelen van ventilatie scholen, ISSO 89, 2008 ISSO Publicatie 89, Binnenklimaat scholen, 2008 LCM, 2006 Gezondheidkundige toetswaarden voor ventilatie in scholen en kindercentra. Landelijk Centrum Medische Milieukunde, definitief standpunt, April 2006 Zie zoeknummer NEN 1089 NEN 1089, Ventilatie van schoolgebouwen -Eisen, Normcommissie "Klimaatbeheersing in gebouwen", oktober 1986 NEN-EN Schijndel, 2006 VROM,2007 NEN-EN 15251, Binnenmilieu gerelateerde input parameters voor ontwerp en beoordeling van energieprestatie van gebouwen voor de kwaliteit van binnenlucht, het thermisch comfort, de verlichting en akoestiek, Normcommissie "Klimaatbeheersing in gebouwen", juni 2007 Schijndel, A.W.M. van, Martens, M.H.J., Schellen, H.L. (2006), Hulpmiddel bij ontwerpen (klimaat)installaties: Introductie van de Klimaat Evaluatie Kaart, TVVL Magazine december 2006, p 14-18, ISSN Checklist gebouwaudit Versteeg,H, Onderzoek naar de kwaliteit van het binnenmilieu in basisscholen, juli