Het belang van de binnenluchtkwaliteit
Tegenwoordig brengen we steeds meer tijd binnenshuis door. Sommige studies geven aan dat we gemiddeld 90% van onze tijd binnen doorbrengen! Huizen en gebouwen worden beter geïsoleerd om energie te besparen. Betere isolatie en luchtdichtheid van gebouwen creëren echter de noodzaak om beter te ventileren. Ventilatie is immers nodig om de binnenluchtkwaliteit onder controle te houden. De lucht die we binnen inademen is niet alleen belangrijk voor ons comfort en onze concentratie, maar heeft ook op lange termijn een directe invloed op onze gezondheid. Typische klachten veroorzaakt door langdurige blootstelling aan slechte luchtkwaliteit zijn hoofdpijn, geïrriteerde ogen, neus en keel, en ernstige aandoeningen zoals luchtwegaandoeningen, hartziekten en kanker. Het belang van het monitoren en optimaliseren van de binnenluchtkwaliteit mag dan ook niet worden onderschat. Een goed onderhouden ventilatiesysteem verwijdert schadelijke stoffen uit de binnenlucht en vervangt deze door gefilterde, verse buitenlucht.
Overmatige ventilatie heeft geen negatief effect op de luchtkwaliteit. Het nadeel van te veel ventilatie is echter het onnodig energieverbruik. Dit verbruik bestaat enerzijds uit elektrische energie en anderzijds uit thermische energie. Hoe hoger de ventilatorsnelheid, hoe meer elektrische energie wordt verbruikt. De meeste ventilatoren hebben een kwadratische koppelcurve. Dit betekent dat zelfs een kleine verlaging van de ventilatorsnelheid aanzienlijke energiebesparingen kan opleveren.
Daarnaast is er ook thermisch energieverlies. Wanneer koude buitenlucht een huis binnenkomt en warme lucht wordt afgevoerd, gaat er warmte verloren. Dankzij moderne ventilatiesystemen met efficiënte warmteterugwinning zijn deze verliezen verwaarloosbaar. Verdere optimalisatie is mogelijk door het regelen van de luchtvolumestromen (ventilatorsnelheid). HVAC-sensoren meten de luchtkwaliteit. Op basis van deze metingen kan de ventilatorsnelheid worden aangepast. Zo kan de toevoer van verse lucht vraaggestuurd worden geregeld, waarbij goede luchtkwaliteit wordt gecombineerd met energie-efficiëntie. Er zijn veel verschillende opties om de binnenluchtkwaliteit te meten. De aard van de binnenruimte bepaalt vaak welk type sensor nodig is om de luchtkwaliteit optimaal te houden.
Temperatuur en luchtvochtigheid zijn basisparameters
Temperatuur en luchtvochtigheid hebben een directe invloed op ons gevoel van comfort. Noch een koude, vochtige omgeving, noch een droge, warme kamer voelt prettig aan. Afhankelijk van onze activiteit voelen we ons het meest comfortabel in een ruimte met een temperatuur tussen de 20 en 25 °C en een relatieve luchtvochtigheid tussen de 35 en 60%. Door dagelijkse activiteiten zoals koken, douchen en de was drogen brengen we veel vocht in huis. In een goed geïsoleerde en luchtdichte woning kan dit vocht moeilijk ontsnappen. Te veel vocht in een gebouw is niet alleen oncomfortabel, maar ook schadelijk voor de structuur van het gebouw en verhoogt het risico op schimmelvorming. Schimmelvorming is nadelig voor de gezondheid van de bewoners. Het inademen van schimmelsporen vergroot het risico op de eerder genoemde gezondheidsproblemen, vooral op de lange termijn.
Relatieve luchtvochtigheid is de verhouding tussen de hoeveelheid waterdamp in de lucht en de maximale hoeveelheid waterdamp die de lucht bij een bepaalde temperatuur kan bevatten. Deze maximale waarde wordt bepaald door de temperatuur. Relatieve luchtvochtigheid wordt uitgedrukt in %. Hoe warmer de lucht, hoe meer waterdamp deze kan opnemen. Wanneer warme (binnen)lucht in contact komt met een koud oppervlak – bijvoorbeeld een raam – treedt condensatie op. De temperatuur waarbij condensatie optreedt, is het dauwpunt of de dauwpuntstemperatuur (uitgedrukt in °C). Een ventilatiesysteem moet er daarom voor zorgen dat de relatieve luchtvochtigheid binnen comfortabele grenzen blijft. Dit ligt doorgaans tussen de 35 en 60%. Daarnaast moet erop worden gelet dat de binnentemperatuur altijd hoger is dan het dauwpunt. Als de binnentemperatuur lager is dan het dauwpunt, zal condensatie optreden met als gevolg een verhoogd risico op schimmelvorming.
Temperatuur, relatieve luchtvochtigheid en het dauwpunt zijn de belangrijkste parameters voor het comfort van de bewoners. Deze parameters worden meestal meegenomen bij het aansturen van een ventilatiesysteem. Om die reden kunnen de meeste professionele HVAC-sensoren deze parameters meten. Deze basis HVAC-sensoren bewijzen vooral hun nut in vochtige ruimtes zoals badkamers en keukens.
CO2 als indicator van menselijke activiteit binnenshuis
Een goede ventilatie houdt niet alleen de luchtvochtigheid in balans, maar voorkomt ook dat schadelijke stoffen en gassen zich ophopen in de binnenlucht. Eén van die gassen is CO2, oftewel koolstofdioxide. CO2 is in normale concentraties niet schadelijk voor de mens. Het is zelfs één van de vijf belangrijkste bestanddelen van onze atmosfeer, naast stikstof, zuurstof, waterdamp en argon. Planten kunnen niet groeien zonder CO2. Bij hogere concentraties is CO2 echter minder onschadelijk. Wanneer de CO2-concentratie in de binnenlucht te hoog wordt, kunnen klachten zoals slaperigheid, concentratieverlies en uiteindelijk hoofdpijn optreden.
Zonder ventilatiesysteem kan de CO2-concentratie in een afgesloten ruimte zeer snel stijgen. Hoe meer mensen aanwezig zijn en hoe meer fysieke activiteit er plaatsvindt, hoe sneller de CO2-concentratie toeneemt. In ons lichaam wordt voedsel dat koolstof bevat ‘verbrand’ en omgezet in energie. Bij dit metabolisch verbrandingsproces komt CO2 vrij. Deze koolstofdioxide ademen we vervolgens uit. Het meten van de CO2-concentratie in de binnenlucht geeft daarom relevante informatie over de bezettingsgraad van een ruimte en over de nood voor extra toevoer van verse lucht.
De CO2-concentratie in een afgesloten ruimte geeft ook een indicatie van het risico op de hoeveelheid aerosolen in de lucht. Aerosolen kunnen virussen verspreiden. Het zijn microscopisch kleine druppeltjes die vrijkomen bij hoesten, niezen of praten. Wanneer andere mensen deze druppeltjes inademen of via hun handen in hun mond, neus of ogen krijgen, kunnen zij besmet raken met het virus. Om het comfort van de bewoners te garanderen en om sufheid en concentratieverlies te voorkomen, wordt aanbevolen om het CO2-niveau onder de 800 ppm te houden door een voldoende toevoer van verse lucht.
CO2-sensoren geven een goed beeld van de bezettingsgraad van een ruimte omdat de CO2-concentratie correleert met menselijke activiteit. Dit type sensor wordt daarom vooral gebruikt in ruimtes met sterk schommelende bezettingsgraden. Hoe hoger de gedetecteerde CO2-concentratie, hoe hoger de menselijke activiteit en hoe meer ventilatie nodig is. Niet alleen het metabolisme van mensen en dieren is verantwoordelijk voor de productie van CO2. Naast menselijke activiteit zijn er ook veel andere bronnen van CO2-productie. CO2 ontstaat ook bij de (volledige) verbranding van fossiele brandstoffen. De CO2-concentratie in de buitenlucht hangt daarom af van de regio. Deze zal hoger zijn in een stedelijke omgeving dan in een landelijke omgeving. Een typische CO2-concentratie in buitenlucht bedraagt ongeveer 450 ppm.
Hoe kan het CO2-niveau min of meer constant blijven terwijl mensen en dieren al eeuwenlang CO2 produceren? De natuur zorgt er zelf voor dat CO2 uit de atmosfeer wordt verwijderd. Bomen en planten zetten CO2 om in koolstof en zuurstof tijdens het fotosyntheseproces. De koolstof wordt door planten gebruikt om te groeien. Bomen en planten bestaan zelf grotendeels uit koolstof. De zuurstof wordt door de bomen en planten in de atmosfeer vrijgegeven. Ook oceanen nemen CO2 op uit de lucht. De kooldioxide wordt eerst geabsorbeerd in de bovenste lagen van de oceaan en zinkt vervolgens naar grotere dieptes, waar krill, plankton en zeewier het weer omzetten in koolstof en zuurstof. Deze processen duren echter lang. De combinatie van de groeiende wereldbevolking en toenemende industrialisatie verstoort deze natuurlijke balans. Menselijke activiteit stoot veel meer CO2 uit dan de maximale opnamecapaciteit van de natuur. De extra CO2-moleculen die in de atmosfeer blijven hangen, absorberen infrarode straling — ook wel warmtestraling genoemd — en zenden een deel daarvan terug naar de aarde. Hierdoor warmt de aarde steeds meer op.
VOC als maatstaf voor de binnenluchtkwaliteitVOC, of vluchtige organische stoffen, is een verzamelnaam voor een groep chemicaliën die in een woonomgeving aanwezig kunnen zijn. Het zijn vluchtige of snel verdampende producten die één of meer koolstofatomen bevatten (organische stoffen). Typische voorbeelden zijn benzeen, ethyleenglycol, formaldehyde, methyleenchloride, tetrachlooretheen, tolueen, xyleen en butadieen. Deze chemicaliën zijn te vinden in huishoudelijke omgevingen, zoals in schoonmaakmiddelen, parfums, oplosmiddelen in verf en drijfgassen voor haarsprays. VOC's komen ook voor in geurverfrissers, bouwmaterialen en sigarettenrook. De typische geur van nieuw meubilair of een nieuwe auto kan een prettig gevoel geven. In werkelijkheid is het een mengsel van vluchtige organische verbindingen. In de buitenlucht zijn de VOC-concentraties meestal vrij laag. Aan drukke wegen en in steden kunnen hogere VOC-concentraties worden gemeten, meestal als gevolg van uitlaatgassen. Het effect en de schadelijkheid van deze stoffen is zeer divers.
Soms kun je de aanwezigheid van hoge concentraties VOC ruiken (bijvoorbeeld de geur van verf), maar schadelijke concentraties kunnen ook aanwezig zijn zonder dat je het merkt. De impact op de gezondheid van bewoners hangt af van de aard van de VOC, de hoeveelheid ingeademde VOC en de duur van de blootstelling. Korte blootstelling aan een hoge VOC-concentratie, zoals tijdens het schilderen of het gebruik van schoonmaakmiddelen, kan duizeligheid, misselijkheid, concentratieproblemen en irritatie van de ogen en luchtwegen veroorzaken. Deze effecten zijn tijdelijk. OPS of Organo Psycho Syndrome is een bekende gevolg van langdurige of herhaalde blootstelling aan hoge VOC-concentraties onder professionele schilders. Dit uit zich in allerlei mentale en geheugenproblemen. De schade die hierdoor wordt veroorzaakt, is permanent. Bij typische VOC-concentraties in een woonomgeving zijn de effecten minder duidelijk. Vaak zijn er op korte termijn geen klachten en ruik je de VOC’s niet.
VOC's zijn vluchtig, waardoor de concentratie in de loop van de tijd zal afnemen. Deze periode hangt af van de bron en de VOC-concentratie. Nieuwbouw- en renovatiewerkzaamheden, maar ook een nieuw tapijt of een nieuwe bank veroorzaken meestal tijdelijk hogere VOC-concentraties in de binnenlucht. Extra ventilatie wordt dan aanbevolen tijdens de eerste maanden. Het gebruik van VOC’s binnenshuis moet zo veel mogelijk worden beperkt, gezien hun negatieve impact op de binnenluchtkwaliteit. Bij hogere VOC-concentraties is extra ventilatie de oplossing. In principe kunnen VOC-sensoren in alle ruimtes worden gebruikt. Vooral in opslagruimtes voor reinigingsmiddelen en in badkamers is een VOC-sensor de voor de hand liggende keuze.
Detecteer giftige gassen via CO- en LPG-sensoren
Koolmonoxide (CO) is een kleurloos, reukloos en smaakloos gas. Het is een extreem gevaarlijk gas. CO ontstaat wanneer fossiele brandstoffen (zoals kolen, gas, stookolie, hout, pellets, petroleum, enz.) onvolledig of slecht worden verbrand. CO kan daarom alleen gevormd worden waar vlammen zijn en in de ruimte waar het verwarmingsapparaat zich bevindt. CO is iets lichter dan lucht, maar het verschil is zo klein dat CO zich in gesloten ruimtes in de praktijk meestal volledig vermengt met de normale lucht. Daarom wordt het soms de ‘stille moordenaar’ genoemd. De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) hanteert een maximale limiet van 6 ppm voor continue blootstelling, oplopend tot maximaal 26 ppm bij een blootstelling van 1 uur per dag.
Bij mensen vervoert hemoglobine, de kleurstof in rode bloedcellen, zuurstof van de longen naar de cellen. De affiniteit van CO voor hemoglobine is 210 tot 260 keer hoger dan die van zuurstof. Zelfs bij lage concentraties hecht CO zich aan hemoglobine in plaats van zuurstof. Dit verstoort het transport van zuurstof naar de cellen en veroorzaakt zuurstoftekort. Blootstelling aan lage CO-concentraties is aanvankelijk te herkennen aan symptomen zoals misselijkheid, duizeligheid en hoofdpijn. Het slachtoffer voelt zich zwak en raakt bij matige inspanning snel buiten adem. Na verloop van tijd treedt er bewusteloosheid op en – als er geen hulp komt – kan het slachtoffer overlijden. Het spreekt voor zich dat giftige gassen zoals koolmonoxide zo snel mogelijk uit het gebouw verwijderd moeten worden. Zodra dit gas wordt gedetecteerd, moet er voldoende verse lucht worden toegevoerd.
Even belangrijk is het meten van andere gevaarlijke gassen, zoals LPG (liquefied petroleum gas). LPG is zeer brandbaar en explosief, en daarom kan een gaslek in afgesloten ruimtes zoals ondergrondse garages een risico op brand of explosie vormen. LPG wordt vaak gebruikt als brandstof voor voertuigen en als warmtebron. In afgesloten ruimtes kan gas lekken vanuit voertuigen of opslagsystemen. Het meten van LPG-niveaus helpt om mogelijke lekkages vroegtijdig te detecteren en om gevaarlijke concentraties te monitoren.
Veel jurisdicties hebben regels voor het gebruik en de opslag van LPG in openbare ruimtes. Regelmatige monitoring en meting van LPG-niveaus zorgen ervoor dat aan deze regels wordt voldaan, waardoor het risico op brand en explosies wordt verminderd.
LPG is zwaarder dan lucht, wat betekent dat het zich eerder nabij de grond ophoopt dan opstijgt. Het plaatsen van sensoren dichter bij de grond zorgt voor een nauwkeurigere detectie van LPG-lekkages, omdat de concentraties meestal het hoogst zijn in deze gebieden. Het is echter essentieel om bij het bepalen van de plaatsing van sensoren rekening te houden met de specifieke indeling en ventilatiekenmerken van de ruimte. Als er ventilatiekanalen of ventilatoren zijn die de gasverspreiding kunnen beïnvloeden, moeten sensoren strategisch worden geplaatst om hiermee rekening te houden. Overleg met veiligheidsexperts of ingenieurs die ervaring hebben met gasdetectiesystemen kan helpen om de meest effectieve plaatsing te garanderen.
CO- en LPG-sensoren worden daarom voornamelijk gebruikt in parkeergarages of technische ruimtes waar verwarmingsapparaten zijn geïnstalleerd. Het wordt aanbevolen om CO2-sensoren in dergelijke ruimtes te gebruiken om de ventilatie te regelen. De CO- en LPG-sensoren waarschuwen voor gevaarlijke situaties. Zodra giftige gassen worden gedetecteerd, moet er voldoende ventilatie worden geboden om zo snel mogelijk een veilige binnenluchtkwaliteit te herstellen.
Het voordeel van vraaggestuurde ventilatie
Elke ruimte in een gebouw heeft een specifieke functie. Daarom wordt een ruimte zelden continu gebruikt en meestal niet altijd met dezelfde intensiteit. De badkamer wordt bijvoorbeeld typisch gebruikt in de ochtend en avond, slaapkamers vooral ‘s nachts. Elke ruimte heeft zijn eigen gebruiks- en bezettingspatroon. Een ventilatiesysteem wordt meestal berekend met een overcapaciteit, zodat het extra verse lucht kan leveren tijdens piekmomenten. Deze piekmomenten vormen meestal slechts een beperkt deel van de totale cyclus. De meeste tijd kan het ventilatiesysteem op lage snelheid werken. Door in elke ruimte de juiste sensoren te gebruiken en het ventilatiesysteem op basis van deze metingen te regelen, kan de binnenluchtkwaliteit worden geoptimaliseerd en tegelijkertijd aanzienlijke energiebesparingen worden gerealiseerd. Een bijkomend voordeel is dat een ventilatiesysteem minder geluid produceert wanneer het op lage snelheid werkt. Sentera biedt ook complete oplossingen voor specifieke toepassingen met deze sensoren. Alle oplossingen die wij bieden, kunt u bekijken in de sectie "Oplossingen" op onze website. Voor meer informatie over onze producten en oplossingen kunt u contact opnemen met een van onze teamleden.