Doelstelling: comfortabel leven en energie besparen met KNX, CO2-meting en multisensoren
Taak
-
Uitbreiding van een basisschool en gemeenschapsschool met een nieuw ontworpen ventilatiesysteem ter verbetering van de luchtkwaliteit en energie-efficiëntie
Oplossing
-
Aanwezigheidsmelder (multisensor) thePrema P360 KNX Multi met geïntegreerde ruimteluchtsensor voor lichtregeling en ventilatieregeling
“De laatste doet het licht uit” en “Ramen dicht, we verwarmen de straat niet”, zulke oproepen waren lange tijd de enige bekende energiebesparende maatregelen in scholen. Het effect was beperkt. Een moderne en grotendeels geautomatiseerde gebouwentechniek is veelbelovender. Dat dit ook met een beperkt budget haalbaar is, bewijst een uitbreiding van de school in Hirrlingen. Multisensoren van Theben en een slim geprogrammeerde automatisering zorgen voor een zuinig energieverbruik en tegelijkertijd voor een kindvriendelijk comfortklimaat.
© christoph/alt fotografie Elmshorn
© christoph/alt fotografie Elmshorn
© christoph/alt fotografie Elmshorn
© christoph/alt fotografie Elmshorn
In het najaar van 2022 kon de basisschool en gemeenschapsschool van Hirrlingen in het district Tübingen een uitbreiding van 775 m² in gebruik nemen. Ondanks de pandemie en de gevolgen daarvan werd het schoolgebouw binnen de geplande termijn gebouwd en was het zelfs 2 % goedkoper dan gepland. Naast drie klaslokalen biedt het ook vier ruimtes voor kernopvang. Architect Frank Schillinger van het bureau Schillinger Architekten uit Rottenburg, die de gemeente in het kader van een wedstrijd wist te overtuigen van het ontwerp van zijn bureau, beschrijft de eisen: “Vanuit ons oogpunt moest de uitbreiding passen in de kleinschalige dorpsstructuur, volstaan met de beschikbare ruimte en uitbreidingsmogelijkheden bieden.” Zo ontstond een L-vormig gebouw met een terras dat ruimte biedt voor twee extra klaslokalen.
Een warm welkom in plaats van een sprong in het diepe
Architect Schillinger hechtte veel waarde aan een vriendelijke, warme sfeer: “Als zesjarigen voor het eerst hun nieuwe school binnenstappen, zijn ze opgewonden of hebben ze misschien faalangst”, beschrijft hij de situatie vanuit het perspectief van kinderen. “Met warme materialen en een rustige akoestiek kan de overgang naar een nieuwe leefomgeving voorzichtig en motiverend verlopen. Zulke eerste indrukken blijven hangen.” Ondanks de kostendruk waaronder alle openbare gebouwen staan, is Schillinger erin geslaagd accenten te leggen. De kleurstelling en materialen doen denken aan een loofbos in verschillende seizoenen. Geluidsabsorberende plafonds, deels met een open, ruimtelijke dakvorm, zorgen voor een rustige akoestiek en een royale ruimtebeleving. Een bijzonderheid is onder andere de vloer van massieve eikenhouten planken, een ongebruikelijke vloerbedekking voor een school, maar op de lange termijn economisch. Deze vloer kan meerdere keren worden geschuurd, terwijl een vloer van rubber of rubber volledig moet worden vervangen. Dat overtuigt ook een gemeente als Hirrlingen, met amper 3000 inwoners, voor wie een dergelijk bouwproject een financiële krachttoer is. Luxe en snufjes zouden hier misplaatst zijn, maar de inwoners van Hirrlingen investeren graag in een solide, duurzame bouwstructuur.
In overeenstemming met de duurzame architectuur maakte Schillinger ook bij de gebouwtechniek gebruik van alle mogelijkheden om energie te besparen. Naast een regeling voor verlichting en zonwering hoort daar ook een ventilatiesysteem bij. Dat biedt vooral in het koude seizoen aanzienlijke voordelen. De luchtkwaliteit in de kamers blijft ook zonder regelmatig luchten hoog. De ventilatie wordt ingeschakeld wanneer het CO2-gehalte in het klaslokaal een vooraf ingestelde waarde overschrijdt. Tegelijkertijd kan door warmteterugwinning veel energie worden bespaard. Een PV-installatie op het dak produceert doorgaans meer energie dan het ventilatiesysteem nodig heeft. Het overschot gaat naar het oude gebouw. Hierdoor zijn batterijopslag of dure procedures voor teruglevering aan het openbare net overbodig.
Gebouwautomatisering letterlijk genomen
“Als de docent de klas binnenkomt, onderweg nog een paar laatkomers heeft opgehaald, de klas op hun stoelen moet zetten en met de les wil beginnen, kan hij of zij niet ook nog eens tijd besteden aan het bedienen van de ventilatie en de jaloezieën”, beschrijft Schillinger het dagelijkse leven op school. “Alle betrokkenen hebben veel moeite gedaan om de gebouwautomatisering zo te ontwerpen dat de gebruikers niet hoeven in te grijpen. Als zoveel mensen allemaal iets aan het bedienen zijn, werkt dat niet. We hadden al collegezalen in instituten waar de gebruikers overweldigd waren door drie lichtscenario's. Als de automatisering zoveel mogelijk regelt, zorg ik voor ontlasting en heb ik de hoogste energie-efficiëntie.”
De automatisering moest de verlichting, de zonwering en de ventilatie van de klaslokalen en de toiletten omvatten. Het bedrijf Elektro-Zug uit het nabijgelegen Rottenburg am Neckar kreeg de opdracht om de installatie te installeren en te programmeren. Lorenz Hoch, een medewerker en vennoot van het eerste uur, begeleidde het project. Hij zorgde ook voor de selectie van de componenten en vond bij Theben een bijzonder interessante oplossing.
Eén aansluiting, twee melders
Op zoek naar de juiste sensoren nam Lorenz Hoch contact op met het bedrijf Theben: “We hebben al lang een goede relatie. Theben biedt uitstekende ondersteuning en levert betrouwbaar, waarschijnlijk ook dankzij de productie in Haigerloch”, legt hij uit. Holger Wagner, verkoopmedewerker bij Theben, stelde hem de juiste producten voor: “We hebben ter plaatse de verschillende posities voor de aanwezigheidsmelders besproken. Daarbij bleek dat ook de luchtkwaliteit in de kamers moest worden gemeten. Daarvoor was onze multisensor natuurlijk ideaal.” We hebben het hier over het product thePrema P360 KNX AP Multi WH. Deze KNX-multisensor bestaat uit een passieve infraroodaanwezigheidsmelder met een vierkant detectiegebied en een ruimteluchtsensor die de CO2-concentratie, de relatieve vochtigheid, de temperatuur en de luchtdruk meet. Deze ringvormige sensor dient tegelijkertijd als sokkel waarop de aanwezigheidsmelder wordt gemonteerd. Dit is zelfs achteraf nog mogelijk. In combinatie vormen de sensoren twee busdeelnemers, maar hebben ze slechts één KNX-aansluiting nodig – een oplossing die ook Schillinger bevalt: “Als architect wil ik het liefst een rustig plafond zonder melders”, zegt hij, verwijzend naar de esthetische aspecten. “Met zo'n multifunctionele sensor kunnen we de ruimte mooier inrichten. Zo hoeven we niet het hele plafond te verbouwen.”
De sensoren van Theben voldoen ook op andere punten aan deze ontwerpvereisten, zoals Wagner uitlegt: "In de gangen zijn onze aanwezigheidssensoren thePassa geïnstalleerd. Het ontwerp lijkt op dat van thePrema, maar het detectiebereik is 5 m x 30 m. Daardoor kan ik een lange gang met slechts één melder bestrijken. Dat betekent minder uitgangen, minder installatiewerk en een rustig plafondbeeld."
Aanwezigheidsmelders en sensoren voor luchtvochtigheid in de sanitaire ruimtes vullen de installatie aan.
In geval van twijfel heeft de leraar gelijk ...
... of natuurlijk de lerares. Schillinger vond het erg belangrijk dat de technologie zoveel mogelijk automatisch werkt, maar de gebruikers niet betuttelt. Zo kunnen verlichting en zonwering op elk moment handmatig worden geregeld, onafhankelijk van de automatische bediening, bijvoorbeeld wanneer de ruimte donker moet blijven voor een filmvertoning of wanneer de volle ochtendzon in de kamer moet schijnen om wakker te worden. Met de sensortechnologie van Theben kon ook dit zonder beperkingen worden gerealiseerd, zoals Hoch vertelt: "In het begin hadden we wat problemen met de handmatige overbrugging. Daarom wilden we de sensor blokkeren. Maar wanneer en hoe moest deze weer worden gedeblokkeerd? We hebben contact opgenomen met Theben en kregen snel een oplossing: de thePrema kan zo worden geparametreerd dat hij heel eenvoudig direct kan worden overbrugd. Hij herkent het handmatige commando en stuurt dan geen besturingscommando's meer zolang hij aanwezigheid registreert. Elk aanwezigheidssignaal start een instelbare nalooptijd. We hebben deze ingesteld op 20 minuten. Pas als deze is verstreken, gaat de melder terug naar automatisch."
Automatische werking elke dag van het jaar
De besturing zorgt er niet alleen voor dat vergeten lampen na korte tijd worden uitgeschakeld, maar past zich ook aan verschillende seizoenen, school- en vakantieperiodes aan. In de winter wordt de ventilatie in een ruimte opgestart zodra de CO2-melder afgaat. Als de aanwezigheidsmelder afwezigheid detecteert, stopt de ventilatie na een nalooptijd van twee uur.
In de zomer wordt de installatie gebruikt voor nachtkoeling. Als het temperatuurverschil tussen buiten en binnen groot genoeg is, gaat de ventilatie aan. Zo zijn de klaslokalen 's ochtends aangenaam koel. Bij buitentemperaturen onder 22 °C start de ventilatie ook als de CO2-waarden te hoog zijn. Bij hogere temperaturen – alleen dan is handmatige bediening nog nodig – openen de leraren indien nodig de ramen aan de kant van de ruimte die niet in de zon ligt. Schillinger heeft alle ruimtes zo ontworpen dat ze aan meerdere kanten ramen hebben.
De ventilatie wordt ondersteund door de tijdsafhankelijke jaloeziebesturing. Afhankelijk van de stand van de zon en de temperatuur zorgt de zonwering voor koele ruimtes of vangt in de winter ook eens zonnewarmte op. Prioriteit hebben daarbij natuurlijk altijd de aanwezigheid van personen in de ruimte of de hoogste instantie – de handmatige bediening. Over het algemeen is de automatische bediening zo ontworpen dat zelfs tijdens de vakantie geen handmatige omschakeling nodig is. Zonder menselijke aanwezigheid schakelt de installatie over op een minimale werking.
Minimalistische bediening voor centrale functies en pandemieën
Zelfs het beste automatische systeem kan niet zonder bedieningspaneel. Dit bevindt zich in de lerarenkamer en geeft informatie weer over bijvoorbeeld de luchtkwaliteit in de ruimtes of storingen. Ook centrale functies, zoals het in- en uitschakelen van alle verlichting, zijn hier opgeslagen.
Bijzonder vermeldenswaardig is de pandemiefunctie. Op het touchscreen kan het systeem met een knop in pandemiemodus worden gezet. De ventilatie in klaslokalen en sanitaire voorzieningen blijft dan continu draaien, ongeacht het CO2-gehalte. Alleen als de buitentemperaturen te hoog zijn, moeten de ramen worden geopend volgens de wettelijk voorgeschreven cycli. Anders zou de ventilatie te veel warme lucht in de klaslokalen brengen. Al met al biedt het concept met een overzichtelijke investering een maximum aan energie-efficiëntie en comfort.
Gebruikt product van Theben