Voor het verkrijgen van een goed binnenklimaat in klaslokalen is een (mechanisch) ventilatiesysteem noodzakelijk. Het ventilatiesysteem zorgt voor voldoende aanvoer van verse lucht, zodat bijvoorbeeld CO2 concentraties niet te ver oplopen. Hoge CO2 concentraties hebben een negatief effect op de leerprestaties van de leerlingen, maar ook op de gezondheid van de leerlingen en onderwijzend personeel.
De aanwezigheid van een ventilatiesysteem dat voldoende verse lucht aanvoert, betekent echter niet automatisch dat er een goed binnenklimaat is. Zo kan tocht, door bijvoorbeeld een slecht ontworpen systeem of door vallende koude lucht nabij ramen, als zeer onprettig worden ervaren. Het is ook denkbaar dat er in het klaslokaal grote verschillen in luchtkwaliteit ontstaan doordat bepaalde delen niet of nauwelijks bereikt worden door de frisse lucht.
CFD simulaties zijn uitermate geschikt om de lokale verschillen in luchtkwaliteit in kaart te brengen voordat een systeem daadwerkelijk is geïnstalleerd. Ter demonstratie wordt op deze pagina het verschil tussen twee (bijna identieke) ventilatiesystemen in een klaslokaal door middel van CFD resultaten inzichtelijk gemaakt.
Het onderzochte klaslokaal is geventileerd door een luchtverdeelslang welke aan het plafond wordt opgehangen over de gehele breedte van het lokaal. Er is in de berekening uitgegaan van een volledige bezetting met 24 leerlingen en een docent. In de simulaties produceren deze warmte en CO2. Overige warmtebronnen zoals een PC, digitaal whiteboard en verlichting zijn voor de volledigheid ook meegenomen.
Het doel van deze studie is de invloed van de positie van de luchtretour op het binnenklimaat in het klaslokaal te berekenen. Hierbij wordt gekeken naar de volgende eisen zoals gesteld voor klasse B in het PVE Frisse Scholen:
• Luchtsnelheid < 0,20 m/s
• Draught Rate < 20 %
• Vloertemperatuur tussen de 19 en 26 °C
• Verticale temperatuurgradiënt is < 3K/m
• Concentratie CO2 < 950 PPM
Aanvullend is de ventilatie effectiviteit berekend voor beide ontwerpen volgens de volgende vergelijking:
De ventilatie effectiviteit is 0,89 voor retour in de muur en 1,05 voor retour in het plafond. Deze is hoger dan 1 want de gemiddelde concentratie CO2 bij de retour is hoger dan die op het vlak op ooghoogte.
De situatie met de luchtretour in het plafond voldoet aan het PVE Frisse Scholen klasse B. Echter de situatie met de lucht retour in de muur voldoet niet aan Programma van Eisen Frisse Scholen klasse B aangezien de gemiddelde concentratie CO2 in de leefzone hoger is dan de vereiste 950 ppm.
De analyse toont aan dat een goed ontwerp van een ventilatiesysteem belangrijk is om te voldoen aan klasse B van het PVE Frisse Scholen en dat een ogenschijnlijk kleine wijziging in het ontwerp een grote impact kan hebben op binnenklimaat. CFD simulaties zijn hierbij een goed hulpmiddel om ventilatiesystemen te toetsen aan het PVE Frisse Scholen en om in een vroeg stadium verschillende ventilatie ontwerpen te vergelijken.