Systemair

De senaste undersökningarna visar att luftkvaliteten i klassrummet påverkar de akademiska framgångarna.

Borta är den tid när temperaturen och CO2-nivåerna i klassrummen styrdes genom öppning och stängning av fönster. Tätare byggnader kräver mekanisk och kontrollerad luftkonditionering. Detta faktum måste beaktas vid planeringen av ombyggnad och nyproduktion av skolor.

Klassrum innehåller i snitt 35 personer. För att garantera en CO2-nivå under 1 000 ppm i klassrumsluften behövs ett uteluftflöde på 30 m³/h per person. Det motsvarar ett uteluftflöde på 1 050 m³/h för att byta ut luften fyra till fem gånger i timmen. Ventilationssystemet måste kunna tillföra detta flöde utan drag i klassrummen.

Idag accepterar vi inte ventilationsanläggningar som på grund av drag eller olika klimatområden inte kan skapa ett behagligt klimat. Fokus hos systemen i förskolor och skolor ligger på att skapa rumsklimat som inte orsakar hälsoproblem och säkerställer fullständig fysisk och mental förmåga.

Inomhusklimat och energieffektivitet

Figur 1 visar uppgifterna som härrör från energikraven. Moderna byggnader är mycket välisolerade och därmed nästan helt lufttäta. Det är positivt för energibalansen tack vare låga transmissionsförluster.

Men lufttäta byggnader har dålig luftväxling. Det betyder att CO2-koncentrationen i inandningsluften ständigt stiger. Eleverna genererar ca 50 g ånga per kilo kroppsvikt – så luftfuktigheten ökar också.

Konsekvensen blir att eleverna blir sämre på att koncentrera sig på skolarbetet. Dessutom kan den ökande luftfuktigheten i byggnaden leda till mögeltillväxt. Lufttäta byggnader tenderar att avge ämnen som avdunstas eller diffunderar till luften. Det kan inte förebyggas under byggnationen.

Samma gällde för äldre byggnader, men otätheter skapade då en permanent luftväxling som inte medgav att föroreningar ansamlades. I moderna byggnader kan detta motverkas med luftkonditionering via fönstren. Då sänks CO2-koncentrationen tillfälligt och luftfuktigheten avges från byggnaden.

Därför måste den inkommande uteluften värmas till rumstemperatur. Det systemet kräver mycket energi och skapar stora temperaturvariationer och skiftande temperaturer i rummet. Problemet kan bara lösas genom installation av mekanisk luftkonditionering.
Ett energieffektivt luftbehandlingsaggregat kan nästan helt kompensera värmeförlusterna genom värmeåtervinning. Moderna aggregat använder indirekt vattenförångning på frånluftssidan och skapar ett behagligt klimat även under de varma sommarmånaderna. Tack vare den kontrollerade mekaniska luftkonditioneringen upprätthålls en hög effektivitet utan att rumsklimatet försämras.

Formella krav
Skolbyggnader måste – precis som andra byggnader – vara lufttäta om de ska vara energieffektiva. En sådan konstruktion kräver mekanisk luftkonditionering. Förutom gällande byggnadslagar måste villkoren i standarderna DIN EN 15251, DIN EN 13779 och VDI 6040 beaktas. Den överordnade standarden VDI 6040 specificerar en klassrumstemperatur på mellan 20 och 26 °C beroende på utelufttemperaturen. Det antas då att ingen elev utsätts för direkt solljus. Rummet förutsätts vara fritt från föroreningar, och CO2-koncentrationen får inte överstiga 1 000 ppm. Tabellen nedan ger dig hjälp att tolka uteluftflödet hos fläktstyrda luftkonditioneringsenheter enligt DIN EN 13779:

 

Kategori

Beskrivning

Ökning av CO2-koncentration mot uteluft (ppm)

Uteluftflöde (m³/h) per student

IDA 1

Hög rumsluftkvalitet

< 400

>54

IDA 2

Medelhög rumsluftkvalitet

400 - 600

36 - 54

IDA 3

Måttlig rumsluftkvalitet

600 – 1,000

22 - 36

IDA 4

Låg rumsluftkvalitet

> 1,000

>22

Tabell 1: Inneluftskvalitet och uteluftflöde enligt DIN EN 13779

Med en tillåten CO2-koncentration på 1 000 ppm tillhör skolor kategorin IDA 3 med en uteluftvolym på 22–36 m³/h per person. Tolkningen av uteluftflödet enligt DIN EN 15251 följer ett annat mönster. I denna standard är utgångspunkten 2 m³ per elev. I tabellen nedan visas tolkningen för en byggnad med låg föroreningshalt:

 

 

Luftvolym för föroreningar efter byggnadsemissioner m³/(hm²)

 

Exempel för en byggnad med
låga emissioner 2m²/person

Kategori

Luftflöde m³/h
(studenter)

Byggnad med
mycket låga emissioner

Byggnad med
låga emissioner

Byggnad med
högre emissioner

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(2)+(4)x2

I

36

1,8

3,6

7,2

43 m³/h

II

25

1,3

2,5

5,0

30 m³/h

III

14

0,7

1,4

2,9

17 m³/h

DIN EN 15252 definierar tre kategorier av inomhusklimat, som anger graden av förväntningar hos användaren och medger att kategorierna tillämpas på byggnader av olika ålder eller i olika skick. Kategori II gäller för normala förväntningar på en ny byggnad. Kategori III gäller för måttliga förväntningar på befintliga byggnader. Kategori I gäller för mycket höga förväntningar och ska bara användas för mycket små barn eller personer med fysiska handikapp. I tabellen visas de tre kategorierna av byggnadsföroreningar. De angivna mängderna visas per person och area i m². Så för en ny skolbyggnad av kategori II blir resultatet av uteluftflödet enligt nedan:

(2)  + 2 x (4)

25 m³/h + 2 x 2,5 m³/(hm²) = 30 m³/h/person

Utöver temperatur, luftfuktighet och CO2-nivå påverkas elevernas och lärarnas arbetsförmåga i hög grad av akustiken i klassrummet. Låga ljudnivåer ger lärarna möjlighet att kommunicera med studenterna. Elevernas uppfattning av ljud påverkas huvudsakligen av ljudreflexer, ekofördröjning och bakgrundsljud. DIN 4109 föreskriver en tillåten ljudtrycksnivå på 35 dB(A). 30 dB(A) är den övre gränsen för elever med nedsatt hörsel eller som behöver läsa och förstå texter som är svåra eller skrivna på andra språk.

För renovering och nybyggnation måste gällande ErP-direktiv och f-gasförordningen tillämpas. Å ena sidan sänks energikraven för luftkonditionering och kylning på grund av effektivitetskraven hos centrala och perifera luftbehandlingsenheter, men å andra sidan blir enheten mycket större eftersom shuntar och värmeåtervinningsanläggningen installeras inuti chassit. Teknikutrymmen och centrala aggregatrum behöver vara tillräckligt stora för att enheterna ska kunna få plats utan besvär. Åtkomsten till luftbehandlingsenheter för underhåll och hygieninspektioner måste också beaktas vid planeringen av ett teknikrum.

Lägg särskilt fokus på kyltekniken. I en modern byggnad används värmepumpar och kylare på många sätt. F-gasförordningen trädde i kraft 1:a januari 2015 och spelar en viktig roll i framtida skolbyggnader. Med utfasningsscenariot sänker förordningen mängden fluorerade kolväten (HFC) på den europeiska marknaden betydligt.

När teknikrum planeras måste hänsyn tas till att framtida tekniker kan kräva mer plats. Operatören är bunden till f-gasförordningen vid både nya och befintliga installationer av värmepumpar och kylare:

  • Krav på generella utsläppsminskningar (artikel 3, stycke 1 och 2)
  • Krav på reparationer (artikel 3, stycke 3)
  • Krav på servicekontroll av densitet (artikel 3, stycke 1 och artikel 4, stycke 1)

Operatörsansvaret ökar kraven på utbildning av skolans tekniska personal och gör utbildningen mer krävande.

Moderna skolor består inte bara av klassrum och personalutrymmen. De flesta skolor har också simhallar, rastutrymmen, aulor, kök, gymnastiksalar, matsalar, laboratorier, forskningsområden eller teknikrum. De olika områdena ställer olika krav på drift och fastighetsteknik.

Förutom den allmänna tillämpningen av VDI 6040 (ventilation och luftkonditionering i skolor) gäller också DIN EN 13779 och DIN EN 15251 för bestämning av uteluftmängder. De extra områdena omfattas av enstaka standarder och förordningar vars tillämpning beror på användningen.

De tidigare beräknade uteluftvolymerna på 30 m³/h per person skapar luftvolymer i varje klassrum på 900 till 1 100 m³/h. Om det finns flera klassrum i en korridor är det rimligt att använda en central luftkonditioneringsanläggning med styrning i varje rum. Klassrummen kan förses med uteluft, och via teknikrummet kan de värmas och kylas efter behov.

Underhållet är fokuserat på åtgärder i teknikrummet, som i nödfall kan utföras även under lektionstid. Effektiv värmeisolering i moderna byggnader och en högeffektiv värmeväxlare gör det möjligt att värma klassrummet med luft.
Uteluftvolymerna ska vara så stora att rummens uppvärmningsbehov tillgodoses. Centralvärmetillförseln via spjäll minskar investeringskostnaderna eftersom ingen statisk radiatorvärmning längre krävs.

En energieffektiv luftbehandlingsenhet har ofta en så effektiv värmeåtervinning att kraven på uppvärmning av infiltrerad luft minimeras. För att minska förekomsten av miljöskadliga f-gaser är det rimligt att använda indirekta adiabatiska kylsystem till luftkonditioneringen för rummen.

Adiabatiska system ger miljövänlig kylning samtidigt som de minskar energibehoven betydligt för kylning, samt minskar de inkopplade belastningarna hos hela lufthanteringstekniken.

Sammanfattningsvis kan man säga att energieffektiv lufthantering med uteluft inte bara minskar skolans energibehov, utan också höjer elevernas potential i skolarbetet.

 

Följ oss i våra sociala kanaler
Feedback