ON)GEZOND ONDERWIJS

KUNSTMATIGE INTELLIGENTIE VOOR EEN GEZONDER SCHOOLGEBOUW

Voor het afronden van de studie

Milieukunde heb ik onderzoek

gedaan naar het binnenmilieu en

het energiegebruik van basis-

schoolgebouwen. Hoe weerhou-

den die zich ten opzichte van de

opgestelde normen en zijn ze te

verbeteren door de klimaatinstal-

latie aan te sturen met kunstma-

tige intelligentie?

Luka Vogel plaatst een binnenklimaatsensor in een klaslokaal.

Anno 2021 staat het binnenmilieu van Nederlandse scholen centraler dan ooit. Eigenlijk weten we al een tijdje dat de schoolgebouwen niet de meest gezonde plekken zijn, maar er was een pandemie voor nodig om mensen tot actie over te laten gaan. Zo is er vanuit de overheid al een subsidie van bijna 100 miljoen euro beschikbaar gesteld om ventilatiesystemen te verbeteren. In de meeste schoolgebouwen zijn er verouderde installaties aanwezig. En in de scholen die ik heb onderzocht, is er zelden een gebouwbeheersysteem aanwezig en als er één is, is deze niet digitaal inzichtelijk. Dit zorgt voor weinig inzicht bij zowel de gebruiker als de installateur. Hierdoor ontstaan veel inefficiënte regelingen wat resulteert in een slechter binnenmilieu en energieverspilling.

Metingen

Helaas is er in de meeste gevallen niet bekend hoe gezond de onderwijsruimtes zijn. In opdracht van Cloud-GBS ontwikkelaar Hero Balancer heb ik bij ongeveer 40 scholen onderzocht wat de huidige waardes zijn voor het energiegebruik, de binnentemperatuur, het CO2-gehalte en de relatieve luchtvochtigheid. Dit is vervolgens vergeleken met de grenswaardes die zijn opgesteld voor de Frisse Scholen campagne van RVO. Er zijn metingen gedaan bij ongeveer 20 scholen waar de klimaatinstallatie wordt aangestuurd op een conventionele manier en bij 20 scholen waar de klimaatinstallatie wordt aangestuurd door de kunstmatige intelligentie van Hero Balancer. Het grote verschil tussen de 2 situaties is dat er met de oplossing van Hero Balancer digitaal inzicht is in het energiegebruik, het binnenmilieu en de prestaties van de installatie en dat daar automatisch op wordt aangestuurd. Alle metingen zijn uitgevoerd met binnenklimaatsensoren en slimme energiemeters.

Binnentemperatuur

Vergelijk de gemeten binnentemperatuur met de grenswaardes en het is direct duidelijk dat bij scholen waar de klimaatinstallatie op een conventionele manier wordt aangestuurd de grenswaardes gemiddeld 33% van de tijd worden onder- of overschreden. Dit betekent dat bij de scholen waar gemeten is ongeveer een derde van de lestijd als ‘ongezond’ wordt beoordeeld. Bij de scholen waar de klimaatinstallatie wordt aangestuurd door Hero Balancer worden de grenswaardes gemiddeld 15% van de tijd onder- of overschreden, dit is dus ruim de helft minder. Een te hoge of lage binnentemperatuur heeft een negatief effect op de productiviteit van de leerlingen. De duur van de overschrijdingen in beide situaties wordt weergegeven in figuur 1.

CO2-gehalte

Het CO2-gehalte in scholen en andere gebouwen ligt nu tijdens coronacrisis onder een vergrootglas. Dit zegt namelijk iets over de hoeveelheid verse lucht die in een ruimte aanwezig is. Hoe hoger het CO2-gehalte is, des te meer uitgeademde lucht zich in een ruimte bevindt. Deze lucht heeft dus ook een grotere kans om virusdeeltjes te bevatten. Ook heeft een hoog CO2-gehalte een negatieve invloed op de produc-

tiviteit van de leraren en leerlingen en kunnen er gezondheidsklachten zoals hoofdpijn, gewrichtspijn, duizeligheid en vermoeidheid optreden.

3400 PPM

Bij de vergelijking van het CO2-gehalte met de grenswaardes wordt duidelijk dat in de situatie waar de klimaatinstallatie op de conventionele manier worden aangestuurd, de grenswaardes gemiddeld 11% van de totale lestijd worden overschreden. In het ergste geval is er een CO2-gehalte van 3400 PPM gemeten, dat is bijna 3 keer de toegestane waarde. In de situatie waar de klimaatinstallatie wordt aangestuurd op basis van kunstmatige intelligentie, worden de grenswaardes bijna niet overschreden, namelijk 0,2% van de lestijd. Dit wordt weergegeven in figuur 1.

Relatieve luchtvochtigheid

Ook zijn er metingen gedaan aan het relatieve luchtvochtigheidsgehalte in de klaslokalen. Een te lage of te hoge luchtvochtigheid heeft een negatief effect op de gezondheid van de leraren en leerlingen. Zo kunnen er slijmvliesproblemen optreden en is de kans om ziek te worden groter. De metingen laten zien dat het relatieve luchtvochtigheidsgehalte van alle onderzochte scholen uitstekend is.

Energiegebruik

Het energiegebruik tijdens de meetperiode is gemonitord bij de scholen waar de verwarming op basis van kunstmatige intelligentie wordt aangestuurd en vergeleken met het gebruik van voor deze periode. Omdat het waarschijnlijk kouder is geweest in één van deze periodes, is het energiegebruik gecompenseerd met het weer door middel van de gewogen graaddagen methode. Als het energiegebruik vervolgens vergeleken wordt, blijkt dat het energiegebruik is gedaald van 83 naar 60 kWh/m2/jaar. Door de klimaatinstallatie aan te sturen op basis van kunstmatige intelligentie wordt er dus 24% op het energiegebruik voor verwarmen bespaard.

Conclusie

Uit de resultaten blijkt dus dat de kwaliteit van het binnenklimaat in de basisschoolgebouwen een groot deel van de tijd onvoldoende is. Door de klimaatinstallatie aan te sturen met kunstmatige intelligentie zijn de scholen gezonder, ook wordt er tegelijkertijd een forse reductie van het energiegebruik bewerkstelligd. Ondanks een verbetering van het binnenmilieu kan er echter niet volledig worden voorkomen dat de grenswaardes overschreden worden.

Tips

Wil je als installateur een bestaand schoolgebouw verduurzamen, breng dan eerst het energiegebruik en de kwaliteit van het binnenmilieu in kaart. Stel vervolgens het regelsysteem beter af of installeer een nieuwe oplossing. Het is daarnaast zaak om het CO2-gehalte echt omlaag te brengen. Daarvoor heb je goed werkend ventilatiesysteem nodig. Bij voorkeur wordt het ventilatiedebiet bepaald aan de hand van het gemeten CO2-gehalte in de ruimtes. Dus niet aan de hand van het gemiddelde CO2-gehalte in de retourlucht van het ventilatiesysteem. Tot slot: de aandacht voor het binnenmilieu is blijvend, sterker nog, na de pandemie zal het alleen maar een belangrijker thema worden 

Auteur: Luka Vogel, Adviseur Wet- en Regelgeving bij Hero Balancer

Figuur 1: Onder- of overschrijdingsduur van de grenswaardes

Door de pandemie is de aandacht voor ventilatie en de kwaliteit van het binnenmilieu in scholen toegenomen.