24 1 2012 Bouwfysica www.nvBv.org

Het binnenklimaat in scholen staat al geruime tijd in de belangstelling. Onderzoeken hebben aan-getoond dat het slecht gesteld is met binnenklimaat in scholen: te weinig ventilatie, teveel lawaai, tocht, te koud of juist te warm. Dit is niet alleen het geval voor bestaande, oudere scholen, maar helaas ook voor scholen die in de afgelopen jaren gebouwd zijn. Een slecht binnenmilieu is niet goed voor de schoolprestaties, gezondheid en functioneren van leerlingen en leerkrachten. Als reactie daarop is door Agentschap NL het Programma van Eisen voor Frisse Scholen opgesteld. De praktijk wijst echter uit dat de eisen uit het PvE Frisse Scholen niet altijd met elkaar verenigbaar zijn en/of leiden tot dure oplossingen.

ir. V. (Vivian) Timmermans, DHV, Eindhoven

FriSSE ScHOLENAANDAcHt vOOr HEt AmbitiENivEAu

iNLEiDiNgDe huidige bouwregelgeving (Bouwbesluit 2003) biedt onvoldoende basis voor een goed en gezond binnenkli­maat in scholen. In 2008 (vernieuwd in 2010) is daarom door Agentschap NL (voorheen SenterNovem) het Pro­gramma van Eisen voor Frisse Scholen opgesteld. Dit Pro­gramma van Eisen (PvE) Frisse Scholen stelt eisen aan het binnenklimaat en het energieverbruik van scholen, verdeeld in de vijf thema’s: thermisch comfort, lucht­kwaliteit, akoestisch comfort, visueel comfort en energie­verbruik. De eisen zijn per thema verdeeld over drie pres­tatieniveaus: A (zeer goed), B (goed), C (acceptabel). Klasse C vertegenwoordigd het basisniveau en is geënt op de geldende bouwregelgeving.

Omdat technisch inhoudelijke kennis bij opdrachtgevers vaak ontbreekt, biedt het PvE Frisse Scholen een goede leidraad, waarmee de kwaliteit van het binnenklimaat kan worden geborgd. Door het PvE Frisse Scholen mee te nemen in de programmafase voor een nieuw te bouwen school, kan de gewenste kwaliteit van het binnenklimaat veilig worden gesteld. Het PvE wordt inmiddels veelvul­dig ingezet bij de bouw van nieuwe scholen of de renova­tie van bestaande scholen.

Ten onrechte wordt vaak verondersteld dat de kwaliteit van onderwijsgebouwen wordt gewaarborgd door de bouwregelgeving. In tabel 1 kan worden afgelezen dat zowel in de huidige als in de nieuwe bouwregelgeving

Tabel 1: overzicht eisen Bouwbesluit en PvE frisse scholen

thema bouwbesluit huidig (2003) bouwbesluit nieuw (2012) PvE Frisse Scholen

energieprestatie energieprestatiecoefficientkwaliteit thermische schil

energieprestatiecoefficientkwaliteit thermische schil

energieprestatiecoëfficiënt / kwaliteit thermische schil / energiezuinige ventilatie / energiezuinige verwarming / energiezuinige koeling / energiezuinige verlichting

luchtverversing ventilatiecapaciteit / regelbaarheid

ventilatiecapaciteit / regelbaarheid / kwaliteit luchttoevoer / te openen ramen (spuien)

ventilatiecapaciteit / co2 concentratiekwaliteit luchttoevoer / regelbaarheid ventilatievoorziening / te openen ramen (spuien) / ruimtevolume / ventilatie-effectiviteit / emissies uit materialen en apparatuur / schoonmaakbaarheid / tabaksrook / toiletventilatie

thermisch comfort

tocht tocht operatieve temperatuur / zonwering / tocht / individuele regelbaarheid / vloertemperatuur / temperatuurgradient en stralingsassymetrie

visueel comfort daglichttoetreding daglichttoetreding kunstlicht / daglichtfactor / helderheidswering / individuele regelbaarheid

akoestisch comfort

geluidwering van de gevel installatiegeluid / geluidwering van de gevel

installatiegeluid / nagalmtijd / luchtgeluidisolatie / contactgeluidisolatie / geluidwering van de gevel

24_28_Timmermans.indd 24 13-03-2012 15:18:21

25Bouwfysica 1 2012biNNENmiLiEu EN gEzONDHEiD •

relevante aspecten niet aan de orde komen, zoals ther­misch comfort, installatiegeluid, geluidisolatie en ruimte­akoestiek. De bouwregelgeving legt slechts een minimum prestatieniveau vast.

AmbitiENivEAuOndanks deze goede ontwikkeling ondervindt onder andere de bouwfysisch adviseur in de praktijk problemen met het toepassen van het PvE. Enerzijds omdat de finan­ciële middelen om de ambitieuze plannen van de opdrachtgever te realiseren onvoldoende beschikbaar zijn – de eisen van het PvE Frisse Scholen gaan veel verder gaan dan de regelgeving (zelfs in geval van klasse C) – en anderzijds door conflicterende eisen binnen het PvE.

In dit artikel willen we aandacht besteden aan het feit dat de eisen uit het PvE Frisse Scholen niet altijd met elkaar verenigbaar zijn en/of leiden tot dure oplossingen, het­geen bij opdrachtgever niet of onvoldoende bekend is. Of eisen al dan niet haalbaar zijn is vaak afhankelijk van de specifieke situatie. Een schoolgebouw realiseren waar op alle vlakken klasse A wordt gerealiseerd is feitelijk een utopie. Ook zien we in de adviespraktijk de wens voor natuurlijke ventilatie in scholen steeds weer terugkeren. Deze wens strookt op vele fronten niet met het comfort­niveau en de energiebesparing die door het PvE Frisse Scholen wordt geambieerd. Ondersteuning vanuit de adviespraktijk aan schoolbesturen of gemeenten is dan ook noodzakelijk, zodat een evenwichtig eisenpakket in de programmafase tot stand komt.

Hierna volgt een beknopte opsomming van bouwfysische aspecten waarbij tegenstrijdige eisen aan de orde kunnen zijn.

NAtuurLijk vENtiLErENIn de adviespraktijk merken we dat opdrachtgevers gevoelsmatig vaak een voorkeur hebben voor natuurlijke ventilatie boven een volledig gebalanceerd mechanisch ventilatiesysteem. De keuze voor natuurlijk ventileren heeft belangrijke invloed op het thermisch binnenklimaat, de geluidwering van de gevel en het energieverbruik.

Het benodigde ventilatiedebiet wordt enerzijds bepaald door de hoeveelheid verse lucht die nodig is om de CO2­concentratie in de ruimte voldoende laag te houden. Anderzijds wordt deze bepaald door de benodigde warm­teafvoer om oververhitting te voorkomen. Al vanaf bui­tentemperaturen van circa 5°C is koeling van leslokalen nodig. De interne warmtelast in onderwijsruimten is hoog vanwege de hoge bezettingsgraad, hoge mate van zontoe­treding door grote glasvlakken (ten behoeve van eis dag­lichtfactor), aanwezigheid van veelal platte daken en aan­wezigheid van verlichting (ten behoeve van eis verlichtingsniveau) en apparatuur (pc’s, digitale school­borden). Het is dan ook uitermate belangrijk om de koel­behoefte zo laag mogelijk te houden door toepassing van (buiten)zonwering, apparatuur met een lage warmte­emissie, energiezuinige verlichting en toepassing van zomernachtventilatie. Al met al is de benodigde hoeveel­heid luchtverversing in onderwijsruimten hoog.

… en thermisch comfortNatuurlijke luchttoevoer via de gevel leidt onder winterse buitencondities tot tocht, zelfs in combinatie met voorver­warming van de lucht en toepassing van koven of ver­laagde plafonds om de lucht te geleiden. Dit blijkt onder andere uit metingen van TNO [6].

Tochtvrij lucht inblazen is niet mogelijk voor de basis luchttoevoer zoals vereist conform Bouwbesluit 2003, laat staan voor de grotere luchtdebieten die gewenst zijn con­form het PvE Frisse Scholen. Volgens het Bouwbesluit mag de luchtsnelheid op 1 m van de gevel op slechts 10% van de posities meer dan 0,20 m/s bedragen met een maximum van 0,24 m/s.

In de zomer is het risico op oververhitting van klaslokalen groot. Zelfs bij beperking van de zonbelasting zal in geval van natuurlijke ventilatie de binnenkomende lucht te warm zijn om de interne warmteproductie efficiënt af te voeren. Een gecombineerd gebruik van het verwarmings­element als koelingselement lijkt voor de hand te liggen, echter het risico op oppervlaktecondensatie op het koel­element is groot. Om zomercomfort te waarborgen is een aanvullend koelsysteem wenselijk. Ook merken we op dat door toepassing van twee systemen voor verwarming de temperatuurregeling van een ruimte complexer worden (preferent / niet­preferent systeem).

Thermisch comfort

3D akoestisch rekenmodel van schoolplein

1

2

24_28_Timmermans.indd 25 13-03-2012 15:18:23

26 1 2012 Bouwfysica www.nvBv.org

de situatie dat 30 kinderen gebruik maken van het speelplein (spreiding geluidniveau is het gevolg van de positie van de kinderen).

Om bij dergelijke geluidbelastingen aan een acceptabel binnenniveau te kunnen voldoen zijn forse geluidwe­rende voorzieningen nodig. De ventilatievoorzieningen in de gevel zijn maatgevend voor de te behalen geluid­werend van de gevel. De luchttoevoervoorzieningen moeten worden uitgevoerd als suskasten. Verder dient uitgegaan te worden van gelamineerde akoestische beglazing. Om te kunnen voldoen aan de wettelijk ver­eiste minimale ventilatie van een klaslokaal dient indi­catief circa 20 m suskast van de hoogste dempingkwa­liteit te worden toegepast. Dit betekent voor een lokaal van 8 bij 7 m, dat in de gevel minimaal 2 rijen ventila­tieopeningen moeten worden aangebracht over de vol­ledige breedte van het lokaal. Met deze oplossing is bij een geluidbelasting van maximaal 68 dB(A) een geluidniveau in de lokalen te realiseren van circa 36 dB(A). De eis van maximaal 30 dB(A) binnenni­veau (klasse A PvE Frisse Scholen) is bij natuurlijke ventilatie vrijwel niet realiseerbaar voor lokalen die uitkijken op een speelplaats.

… en energieprestatieVentileren met natuurlijke luchttoevoer staat op gespan­nen voet met het realiseren van een energie­efficiënt gebouw. Dit komt niet tot uitdrukking in de EPC­bereke­ning (NPR 2917). Natuurlijk ventileren leidt in de huidige rekenmethodiek voor de energieprestatiecoëfficiënt tot een onecht gunstig beeld. De EPC rekenmethodiek is zodanig opgesteld dat in geval van natuurlijke ventilatie gerekend wordt met standaard ventilatiecapaciteiten. In geval gekozen wordt voor mechanische ventilatie dienen echter wel de werkelijke ventilatiecapaciteiten te worden ingevoerd. Omdat bij Frisse Scholen gestreefd wordt naar een ventilatiecapaciteit groter dan vereist volgens de bouwregelgeving, leidt dit ertoe dat natuurlijk ventileren (op basis van wettelijke minima) energetisch gunstiger lijkt dan mechanisch ventileren.

Het gevolg is dat de EPC­berekening de fout in gaat voor het berekenen van de benodigde verwarmingscapaciteit. In geval van natuurlijke ventilatie wordt verwarmde lucht direct naar buiten afgevoerd (of eventueel gebruikt voor het voorverwarmen van water (verwarming of tapwater)). In geval van mechanische ventilatie kan met een WTW­unit efficiënter gebruik worden gemaakt van deze warmte (voor de opwarming van toevoerlucht). Het is dus aanne­melijk dat op het gebied van verwarming mechanisch ventileren te prefereren is boven natuurlijk ventileren. Een herberekening voor natuurlijke ventilatie geeft aan dat indicatief de EPC­verslechtering tot 0,3 punten kan oplopen (Qpres/Qtoel).

Omdat voor scholen de energierekening een belangrijke kostenpost is, is het verstandig deze onderbouwing mee te nemen in het advies aan scholen.

… en onderhoudUit onze adviespraktijk blijkt dat de wens voor natuurlij­ke ventilatie vaak voortkomt uit de achterliggende wens

… en geluidweringGevel geluidniveaus als gevolg van het gebruik van (aan­grenzende) speelpleinen kunnen aardig oplopen. Als kin­deren niet gelijktijdig pauze hebben, of als speelterreinen grote delen van de dag gebruikt worden door bijvoorbeeld een kinderdagverblijf, is het zinvol de geluidwering van de gevel hierop af te stemmen. Het is immers niet wense­lijk dat lessen worden verstoord door buitengeluid.

Met behulp van een 3D akoestisch rekenmodel is door DHV indicatief bepaald wat het geluidniveau op de gevel van een gebouw is ten gevolge van spelende kinderen.

De geluidbelasting op de gevel van de lokalen varieert afhankelijk van de situatie tussen 64 ­ 70 dB(A) voor

Tabel 2: geluidvermogen spelende kinderen [8]

octaafband met middenfrequentie

63 125 250 500 1000 2000 4000 db(A)

kind op speelplaats (Lwa) 55 62 66 70 76 75 71 80

vervuiling van ventilatievoorzieningen

3b

3a

24_28_Timmermans.indd 26 13-03-2012 15:18:26

27Bouwfysica 1 2012biNNENmiLiEu EN gEzONDHEiD •

om het klimaat zelf te kunnen beïnvloeden én om het buitenklimaat (temperatuur, lucht, wind, geur) te kunnen ervaren. Deze wens kan ook ingevuld worden door te openen ramen op te nemen in de gevel en het mecha­nisch ventilatiesysteem hybride uit te voeren (zodat het openen van ramen het functioneren van het ventilatiesys­teem niet beïnvloedt). Ten onrechte wordt vaak gedacht dat bij een systeem van mechanische ventilatie het toe­passen van te openen ramen niet meer mogelijk is.

Ook speelt vervuiling een belangrijke rol. Het idee bestaat dat de kosten voor het onderhoud van een mechanisch ventilatiesysteem hoog zijn. Wat men echter vergeet is dat ook natuurlijke ventilatievoorzieningen vervuilen. Vanwe­ge het veelal ontbreken van onderhoudscontracten voor gevelroosters, zal de kwaliteit van de luchttoevoer in de loop der tijd aanzienlijk verslechteren.

Conclusie is dat zowel natuurlijke ventilatievoorzieningen (roosters, koof, plafond) als mechanische ventilatievoor­zieningen regelmatig schoongemaakt dienen te worden.

DAgLicHttOEtrEDiNgDe daglichttoetreding die conform Bouwbesluit wordt ver­eist voor onderwijsruimten is minimaal. De eisen conform PvE Frisse Scholen zijn echter ambitieus. Het PvE Frisse Scholen stelt dat de daglichtfactor op het werkvlak in het midden van de ruimte minimaal 3% (klasse C), 5% (klas­se B) of 8% (klasse A) is.

Toepassing van veel glas in de gevel is noodzakelijk om te kunnen voldoen aan de eisen die het PvE Frisse Scholen stelt aan de daglichttoetreding (met name voor klasse B en A). Dit heeft gevolgen voor de geluidwering van de gevel, het thermische comfort direct aan de gevel, de zon­wering en de maximaal toelaatbare ruimtediepte.

… en ruimtediepteDe zone die effectief profiteert van het gevelglaspercenta­ge, uitgedrukt in de daglichtfactor, ligt in de zone tot 3 m van de gevel. Dit houdt in dat de diepte van een ruimte van belang wordt ten aanzien van de eis aan de daglicht­factor in het ‘midden’ van de ruimte. Berekeningen tonen aan dat de daglichtfactor in gevaar komt bij ruimtediepten vanaf 6 m. Voor klasse A dient dan eveneens uitgegaan te worden van glaspercentages tot 80 á 90%.

… en geluidweringIn klaslokalen met een hoge geluidbelasting als gevolg van uitzicht op speelterreinen bij grote glaspercentages (> 75%) het glas zal moeten worden uitgevoerd met geluidisolatiewaarden van 45 tot 50 dB(A). Dit houdt in dat rekening gehouden moet worden met dubbel gelami­neerd akoestische beglazing of voorzetconstructies.

… en zonweringZoals reeds eerder geconstateerd is oververhitting in klas­lokalen een belangrijk aandachtspunt. Opwarming ten gevolge van zonbelasting op de gevel dient dus tot een minimum te worden beperkt. Het advies voor toepassing van buitenzonwering is dan ook stringent, zeker als ten behoeve van de daglichtfactor veel glas in de gevel moet worden toegepast.

Om te voorkomen dat de zonwering te vaak gesloten moet worden (dit belemmert immers ook de daglicht­toetreding) wordt aangestuurd op toepassing van zonwe­rende beglazing (ZTA ≤ 0,40). Dergelijke zonwerende beglazing strookt niet meer met de eis voor de lichttoe­tredingsfactor (LTA ≥ 0,75 voor PvE Frisse Scholen, klasse B). Tussen daglichttoetreding en zontoetreding zal dan ook een optimum moeten worden gezocht in het ont­werp, hetgeen betekent dat klasse A of B voor een van beide aspecten niet haalbaar zal zijn.

… en thermisch comfortVeel glas en hoge lokalen leiden tot koudeval, ook bij toe­passing van HR++ glas en zeker in geval de koudeval onvoldoende wordt opgevangen door het verwarmings­systeem, waarbij vanuit energetisch oogpunt toepassing van laagtemperatuurverwarming wenselijk is.

Voor klasse A zijn glaspercentages tot 90% nodig. In com­binatie met hoge ruimten en LTV verwarmingssystemen zoals vloerverwarming ontstaat koudeval aan de gevel tot niveaus die niet toelaatbaar zijn. Dit heeft gevolgen voor de leefzone van een lokaal. Leerlingen en leraren dienen niet te dicht bij de gevel gepositioneerd te worden. Een alternatief is toepassing van drievoudige beglazing in thermisch onderbroken (passiefhuis) kozijnen.

kOELiNg, ruimtEHOOgtE EN ruimtEAkOEStiEkRuimtekoeling met lucht is in klaslokalen zowel mecha­nisch als natuurlijk vrijwel niet zonder tocht te realiseren. Keuze voor een energiezuinig koelsysteem als betonkern­activering ligt voor de hand. Dit houdt in dat circa 50 tot 60% van het plafondoppervlak in het zicht dient te blij­ven en voor toepassing van akoestische absorptie tegen het plafond beperkt ruimte is. Ook sluit dit aan bij de wens van het PvE Frisse Scholen voor het gebruik van gebouwmassa ten behoeve van warmteaccumulatie. Het PvE Frisse Scholen stuurt eveneens aan op grotere ruimte­hoogte (tot 3,5 m), waardoor de ruimtevolumes toenemen

resultaten daglichtfactor leslokaal

4

24_28_Timmermans.indd 27 13-03-2012 15:18:27

28 1 2012 Bouwfysica www.nvBv.org

en de hoeveelheid benodigde geluidabsorptie voor een goede nagalmtijd en spraakverstaanbaarheid groter is dan men doorgaans gewend is.

Zelfs als gekeken wordt naar oplossingen waarbij ook de bovenzijde van plafondeilanden nuttig gebruikt kunnen worden voor de ruimteakoestiek, blijkt dat toepassing van geluidabsorptie op wanden noodzakelijk is. Het is van belang in het ontwerpstadium rekening te houden met wandoppervlak dat geschikt is voor het aanbrengen van deze absorptie (orde grootte 5 – 15 m²). Belangrijk is daarbij te realiseren dat de meeste geluidabsorberende materialen kwetsbaar zijn en gevoelig voor beschadiging.

cONcLuSiEHet vaststellen van een ambitieniveau voor een nieuw te bouwen of te renoveren school verdient speciale aandacht bij de start van het project. Vooraf zal in overleg met de gebruikers goed moeten worden afgestemd welke aspec­ten het belangrijkste zijn, het binnenklimaat of energie. Bepaalde combinaties van maatregelen zijn nou eenmaal niet technisch en/of budgettair mogelijk. Het realiseren van een schoolgebouw dat op alle fronten voldoet aan klasse A volgens het PvE Frisse Scholen blijkt in praktijk helaas niet mogelijk. ■

brONNEN [1] Programma van Eisen Frisse Scholen, versie september 2010 door Agentschap NL, september 2010 [2] Programma van Eisen Frisse Scholen, versie november 2008 door SenterNovem, november 2008 [3] Integrale tekst van het Bouwbesluit 2003, www.bouwbesluitonline.nl, Bris bv [4] ISSO publicatie 89 ‘Binnenklimaat in scholen’, Stichting ISSO Rotterdam, juli 2008 [5] Vakblad Bouwfysica blad 4-2009, Luchtverversing en temperatuurbeheersing in scholen – tochtvrije natuurlijke toevoer in klaslokalen vanaf 180 cm hoogte?, P. Jacobs, B. Knoll, H. Phaff, TNO Bouw en Ondergrond [6] TVVL Magazine 10/2008, Het Frissescholen-concept, voldoende en tochtvrij ventileren via het plafond [7] Integrale tekst Bouwbesluit 2012, staatsblad van het Koninkrijk der Nederlanden, nummer 416, jaargang 2011 [8] Bronvermogenniveaus op het speelplein conform “Journaal Geluid december 2009, nr 10”

ADvErtErEN iN bOuWFYSicA? NEEm cONtAct OP mEt DE rEDActiE vOOr DE ScHErPE tAriEvEN.

ADvErtErEN iN bOuWFYSicA? NEEm

www.nvbv.org

24_28_Timmermans.indd 28 13-03-2012 15:18:29