Ventilatielucht benut massa van beton

Een speciaal ventilatiesysteem benut de massa van beton om de inblaaslucht op de juiste temperatuur te brengen. De school in De Bloemershof kon op die manier toch worden voorzien van koeling, toen bleek dat een WKO-systeem niet was toegestaan. De Bloemershof in Dieren is een project met een brandweerremise, een sportzaal en een praktijkschool. Voor deze school hadden Bekkering Adams architecten in eerste instantie een klimaatsysteem met betonkernactivering in gedachten. Dat is een duurzaam systeem, dat tevens de mogelijkheid biedt tot koeling. Daar is in de budgetten voor scholenbouw normaliter geen geld voor beschikbaar.

Het project is echter gelegen in een waterwingebied, waardoor er geen opslag van warmte en koude (WKO) in de bodem was toegestaan. Een alternatief werd gevonden in het Duitse systeem ConcretCool waarbij de betonmassa thermisch geactiveerd wordt door middel van ventilatielucht. Dat is ideaal want juist voor scholen is ventilatie op dit moment een enorm belangrijk item.

Verwarming en koeling

Bij reguliere betonkernactivering werkt het betonoppervlak (plafond) als stralingsbron. Het aangevoerde water zorgt er voor dat het betonoppervlak warmte uitstraalt of juist opneemt (koeling). Ook ConcretCool houdt de betonmassa op een constante temperatuur, zodat die een belangrijke rol speelt in verwarming en koeling. In plaats van water wordt hier dus lucht gebruikt. Er is echter ook een wederkerende werking want de kern van het beton zorgt ook voor koeling of (na)verwarming van de ingeblazen ventilatielucht. Het systeem kan daardoor niet als hoofdverwarming worden benut. Dat gebeurt in De Bloemershof met vloerverwarming op de begane grond en radiatoren op de verdieping.

Buizen

ConcretCool wordt geleverd door de Duitse firma Kiefer Luft- und Klimattechnik. Basis zijn speciaal ontwikkelde aluminium buizen (ø 80 mm) die in de kern van het beton worden ingestort.

Deze buizen monden langs de gevel uit in de lokalen. Aan de andere zijde zijn ze aangesloten op een centrale luchttoevoerleiding, die in de gangzone is aangebracht boven een verlaagd plafond, vertelt Peter van der Wel van De Blaay-Van de Bogaard Raadgevende Ingenieurs uit Rotterdam. De buizen hebben allemaal de zelfde lengte (ca 7 m) en vorm en daarmee de zelfde luchtweerstand en dus capaciteit. Extra klepsturingen zijn daardoor ook niet nodig. De lucht verdeelt zich vanzelf gelijkmatig over de buizen en daarmee over de inblaasopeningen. Elke buis heeft een capaciteit van 80 m3/h. De buizen liggen op een onderlinge afstand van 0,8 m. In een standaard lokaal bevinden zich daardoor 8 openingen, waarmee een capaciteit van 640 m3/h wordt gerealiseerd (ventilatievoud van ruim 4).

Groter buisoppervlak

De ventilatiebuizen bestaan uit goed warmtegeleidend aluminium en zijn aan de binnenzijde voorzien van extra ribben. Door deze ribben hebben de buizen een bijna vier keer zo groot oppervlak aan de binnenzijde, wat de uitwisseling van energie tussen buis en lucht sterk bevordert. Over een lengte van 10 meter zou hierdoor het temperatuursverschil tussen ingaande lucht en beton met 90% gereduceerd worden.

Dat de buizen extra ribben hebben maakt ze niet extra gevoelig voor vervuiling. De lucht wordt gefilterd en toegevoerd via een gesloten kanalenstelsel. En doordat de lamellen in de lengterichting zitten, is reinigen met een borstel net zo goed mogelijk als bij gewone buizen.

Koelvermogen

In de zomerperiode maakt het systeem gebruik van vrije koeling, waarbij de relatief lage nachttemperatuur wordt gebruikt om zowel de kern als het oppervlak van het beton te koelen. De lucht die overdag wordt ingeblazen, wordt zo dus gekoeld door de kern van het beton. De overtollige warmte in de lokalen wordt opgenomen door het betonoppervlak van de plafonds. Hiermee wordt een koelvermogen gerealiseerd tot 80 W/m2. Het maximale koelvermogen wordt bereikt als op een warme zomerdag de temperatuur in de lokalen hoog oploopt. Op dat moment wordt het grootste verschil in temperatuur bereikt met het betonoppervlak.

Voordeel van vrije koeling is dat de relatieve vochtigheid van de lucht niet wordt aangetast, terwijl bij actieve koeling vaak te veel vocht aan de lucht wordt onttrokken.

Voorverwarmd

In de stookperiode zorgt het systeem er voor dat er lucht wordt ingeblazen van circa 21º .De ingeblazen lucht wordt gedeeltelijk verwarmd door het beton. Mocht het buiten te koud zijn, dan wordt de ingeblazen lucht voorverwarmd in de centrale luchtbehandelingskast. In deze kast is ook een warmtewiel ondergebracht die de warmte uit het gebouw voor ten minste 80% terug wint. Het beton blijft op temperatuur door de warmteproductie en verwarming in de lokalen.

De inblaastemperatuur en de verdeling van de inblaaspunten, zorgen er voor dat er geen tochtklachten gaan optreden, ondanks het hoge ventilatievoud.

In het werk gestort

De leidingen bevinden zich constructief gezien in principe in de neutrale zone van het beton. Dat kan op een breedplaatvloer, maar in De Bloemershof is vanwege de gebouwvorm gekozen voor in het werk gestort beton. De vloer is wel iets dikker uitgevoerd dan constructief nodig was geweest. Dat komt door de vele leidingen, maar ook door de bochtstukken van de buizen. Luchtleidingen hebben een grotere buigstraal nodig dan de watervoerende leidingen van reguliere betonkernactivering.

Het installatiewerk is na een openbare aanbesteding uitgevoerd door Wassink Installatie uit Doetinchem. Omdat het systeem nooit eerder in Nederland is toegepast, is bij de aanleg daarvan een montageploeg van Kiefer ingeschakeld.