CFD simulatie Frisse scholen

Onderzoeksrapport CFD simulatie Frisse Scholen 2.0

Door middel van Computational Fluid Dynamics (CFD) simulaties is het klimaat, in een klaslokaal voorzien van het Frisse Scholen 2.0 systeem onderzocht voor een zomer- en wintersituatie.

Het systeem met het klimaatplafond valt in klasse A op alle onderzochte thema’s uit het Programma van Eisen Frisse Scholen.

Het volledige rapport en ook de bijbehorende dynamische animaties is via deze site te downloaden. www.frissescholen20.nl

Het resulterende binnenklimaat is berekend voor een fictief, zo gemiddeld mogelijk, klaslokaal. De CFD simulaties maken de thema’s Ventilatiecapaciteit, Operatieve temperatuur, Lokaal thermisch discomfort en Verticale temperatuurgradiënt inzichtelijk in welke klasse het klimaat valt.

Een CFD simulatie geeft inzicht in de te verwachten luchtstromingen, operatieve temperaturen en luchtkwaliteit, rekening houdend met de interne warmtebelasting, externe warmtebelasting, componenten van het klimaatbeheerssysteem, vervuilingsbronnen en de indeling van de ruimte.

De studie is uitgevoerd voor een zomer- en wintersituatie. Het klaslokaal is fictief en heeft de veel gebruikte afmetingen 7,5 x 7,4 x 3,2 m. In het lokaal bevinden zich 30 schoolbanken en een bureau voor de docent. De interne warmtebelasting bestaat uit apparatuur, verlichting en personen.

Bij de zomersituatie wordt rekening gehouden met een buitentemperatuur van 32 °C .

Er is verder uitgegaan van een maximale bezetting waarbij alle leerlingen en de docent aanwezig zijn. Elke leerling heeft een ingeschakelde laptop op zijn bureau en de docent gebruikt een digitaal whiteboard met pc. Alle verlichting is tevens ingeschakeld. Voor de simulatie van de wintersituatie is van een buitentemperatuur van -10 °C uitgegaan.

Voor de zomersituatie is de luchttemperatuur zo goed als overal lager dan 27 °C. Alleen nabij warmtebronnen, zoals personen, apparatuur of verlichting, is de temperatuur lokaal hoger. De operatieve temperatuur is door de lagere temperatuur van het klimaatplafond gemiddeld bijna een graad lager dan de luchttemperatuur. Er zijn een paar plaatsen waarneembaar waar de luchtsnelheid hoger dan gemiddeld is. Deze plekken zijn niet constant aanwezig maar nivelleren in de tijd.

Hetzelfde beeld is ook voor de Draught Rate waarneembaar. Bij dit rapport zijn animaties geleverd om dit dynamische karakter inzichtelijk te maken. De CO2 concentratie is vrij uniform verdeeld over de ruimte. Het klimaatbeheerssysteem zorgt voor een uniforme verdeling van de toevoerlucht. Op basis van de CO2 bron veroorzaak door de aanwezige personen en het ventilatiedebiet met een achtergrond CO2 concentratie van 350 ppm is in een ideale situatie de CO2 concentratie 660 ppm. De simulatie laat zien dat de CO2 concentratie in de leefzone gemiddeld 678 ppm is. Dit betekent dat de doorspoeling van de ruimte goed is aangezien deze waarde dicht bij de ideale situatie ligt.

Voor de wintersituatie bevindt de luchttemperatuur zich tussen de 20 en 21 °C. Het klimaatplafond staat ingesteld op een plaattemperatuur van 24 °C, de operatieve temperatuur is hierdoor gemiddeld circa een halve graad hoger dan de luchttemperatuur. Lokaal zijn er plekken waarneembaar met luchtsnelheden tot maximaal 0,15 m/s. Deze plekken zijn net als bij de zomersituatie niet constant aanwezig maar nivelleren in de tijd. Hetzelfde beeld is ook weer voor de Draught Rate waarneembaar.

Over het algemeen kan gesteld worden dat het door Beekink installatieadviseurs ontwikkelde klimaatbeheerssysteem voorzien van het Planterm® klimaatplafond in klasse A valt alle onderzochte thema’s, Ventilatiecapaciteit, Operatieve temperatuur, Lokaal thermisch discomfort en Verticale temperatuurgradiënt uit het Programma van Eisen Frisse Scholen.