Voion | Arbeidsmarkt & opleidingsfonds voortgezet onderwijs

Er wordt gezocht op *

Veilig, gezond & vitaal werken

Effect van ventilatie op leerprestaties

Onderzoek in Nederland en België tonen aan dat ventilatie in scholen invloed heeft op de leerprestaties en de overdracht van infectieziekten. Door middel van literatuuronderzoek is bekeken welke prestatie-eisen er aan ventilatie gesteld moeten worden op basis van deze aspecten. Voor de beperking van de overdracht van infectieziekten en ziekteverzuim dient de CO2-concentratie niet meer dan 400 tot 1000 ppm boven de buitenconcentratie te liggen. Voor optimale leerprestaties kan worden gesteld dat de CO2-concentratie in het lokaal circa 800 ppm mag zijn.

Het is slecht gesteld met de luchtkwaliteit in de Nederlandse scholen. De CO2-grenswaarde van 1200 ppm wordt in meer dan 80% van de twintig onderzochte scholen overschreden (Boerstra, 2006). Dit heeft effect op het comfort, de gezondheid en de leerprestaties van de leerlingen. Voorheen werden vooral normen gehanteerd die slechts gericht waren op comfort: het beperken van een bedompte geur. Inmiddels is de roep om normen met als uitgangspunt het verminderen van gezondheidsrisico’s en het verbeteren van leerprestaties door voldoende ventilatie steeds groter. Op basis van literatuur is onderzocht welke prestatie-eisen aan de luchtkwaliteit in scholen gesteld dienen te worden om de overdracht van infectieziekten te beperken en optimale leerprestaties te behalen.

Overdracht van infectieziekten en ziekteverzuim
Er is voldoende en overtuigend bewijs voor een associatie tussen de mate van ventilatie en luchtbeweging in gebouwen en de verspreiding van infectieziekten (Li et al., 2007). Op dit moment ontbreekt echter nog onderzoek waaruit minimum ventilatiehoeveelheden zijn vast te stellen in relatie tot de verspreiding van infectieziekten via de lucht.

Ventilatie heeft een positief effect op het verminderen van het ziekteverzuim onder scholieren. Een onderzoek in ruim 400 Amerikaanse scholen geeft aan dat er een verband is tussen de CO2-concentratie en ziekteverzuim. Een verhoging van de CO2-concentratie met 1000 ppm ten opzichte van buiten levert een verhoging van het ziekteverzuim met 10 tot 20 % (Shendell et al., 2004). Het is aannemelijk dat ook onder leerkrachten het ziekteverzuim toeneemt naarmate de CO2-concentratie stijgt. Een studie van Fisk et al. (2003) voorspelt de kans dat een persoon besmet raakt in een kantoorgebouw. In deze studie is het effect van een verhoogde ventilatie tijdens milde buitencondities bestudeerd. Normaal gesproken zorgt ventilatie tijdens milde buitencondities voor een verlaging van de koelkosten. Hij concludeert echter dat met name het verminderde infectierisico en daarmee het ziekteverzuim voor een besparing zorgt (zie Figuur 1, rechts). Volgens Milton en Rudnick (2003) is de aanvaardbare verhoging van de CO2-concentratie afhankelijk van het type ziekteverwekker. Bijv. bij griep geeft een CO2-verhoging van 100 ppm al een verhoogd risico, bij het rhinovirus ligt de grens bij 400 ppm. Bij mazelen is het daarentegen praktisch onmogelijk om met ventilatie het infectierisico te verkleinen.
1 | Voion | Arbeidsmarkt & opleidingsfonds voortgezet onderwijs
Figuur 1: voorspellende trends in ziekte en ziekteverzuim als functie van het ventilatievoud (Fisk et al., 2003)

Tot slot zijn er diverse studies die laten een verband zien tussen de CO2-concentratie en het aantal kolonievormende eenheden (KVE) (Liu et al., 2000; Bartlett et al., 2004) of bacteriologische markers (Fox et al., 2003). Het verband met het risico op overdracht van ziekten is in deze studies echter niet aangetoond.

Conclusie infectieziekten en ziekteverzuim

Er is momenteel onvoldoende kennis om minimum ventilatiehoeveelheden te specificeren om overdracht van infectieziekten en ziekteverzuim in onderwijsgebouwen tegen te gaan. Er zijn wel aanwijzingen dat de luchtverversing op een dusdanig niveau dient te liggen dat de CO2-concentratie maximaal 400 tot 1000 ppm boven de buitenconcentratie komt. Nader onderzoek is gewenst. Effect van ventilatie op leerprestaties Uit het literatuuronderzoek komen diverse onderzoeken naar voren waar een relatie is gelegd tussen het binnenmilieu en het effect op leerprestaties van leerlingen. Onderzoek van Mendell en Heath (2005) geeft een overzicht van onderzoeken tot 2004. Met betrekking tot het effect van ventilatie concluderen zij dat er indicaties zijn dat lage ventilatieniveaus leiden tot verlaagde leerprestaties. Deze bewering is voornamelijk gestoeld op zes onderzoeken die zijn verricht in kantoren of in laboratoria. Slechts één onderzoek was in scholen uitgevoerd. Dit onderzoek (Myhrvold et al., 1996) laat zien dat kinderen minder geconcentreerd zijn als de CO2-concentratie toeneemt.

Na het verschijnen van de studie van Mendell en Health zijn nog een drietal studies verschenen waarin het effect van ventilatie op leerprestaties nadrukkelijk wordt aangetoond.

Het meest recente onderzoek is in 2006 verricht in Nederland door TNO (de Gids, 2007). In een basisschool is in twee groepen 8 onderzocht of de lees- en rekenprestaties beter zijn bij vraaggestuurde ventilatie dan bij de standaard situatie waarbij alle ventilatievoorzieningen gesloten blijven. Bij vraaggestuurde ventilatie werd door middel van sturing op CO2-concentraties een zodanige situatie gecreëerd dat de CO2-concentratie rond de 800 ppm lag. In de standaard situatie nam de CO2 concentratie gedurende de dag toe. De maximum concentraties in de twee groepen bedroegen 1615 ppm en 2126 ppm, met een gemiddelde van 1575 ppm. De temperatuur werd tijdens het onderzoek zoveel mogelijk constant gehouden. In de standaard situatie, waarbij de CO2-concentratie oploopt, maken de leerlingen gemiddeld 5,64 taalfouten en 2,44 rekenfouten. Bij vraaggestuurde ventilatie maken leerlingen gemiddeld 5,34 taalfouten en 1,98 rekenfouten. Dit is 6% minder fouten voor taaltest en 23% minder fouten voor de rekentest. In rapportcijfers kan dit voor rekenen een verschil zijn tussen een 6,5 en een 8!

In Denemarken is een soortgelijk onderzoek uitgevoerd in 2004 (Wargocki et al., 2005). Bij gelijkblijvende temperatuur is het mechanische ventilatiedebiet gevarieerd. Gedurende de lessen konden de leerlingen en leraren de ramen openen. In de normaal geventileerde situatie resulteerde dit in een ventilatiedebiet van circa 400 m3/uur en een maximale CO2-concentratie van 1218 ppm. In de verhoogde ventilatiestand bedroeg de ventilatie circa 800 m3/uur met een maximale CO2-concentratie van 843 ppm. Een verhoogde ventilatie resulteert in een prestatieverhoging van circa 15 % bij rekentesten.

In de Verenigde Staten zijn in 54 scholen de CO2-concentraties gemeten, terwijl de leerlingen een gestandaardiseerde reken- en leestest maakten (Shaughnessy et al., 2006).

De metingen zijn met gesloten ramen en actief mechanisch ventilatiesysteem uitgevoerd. De resultaten van de scholen worden onderling vergeleken. De resultaten zijn in vier groepen weergegeven met oplopend ventilatie debiet. Er zijn correcties uitgevoerd voor het inkomen, taal, cultuur en verhuizingen. Shaughnessy et al. vonden een bescheiden verband tussen ventilatie en de prestaties op de rekentest.

In Figuur 2 en 3 zijn de resultaten van de bovengenoemde onderzoeken van TNO, Wargocki et al. en Shaughnessy et al. weergegeven. In Figuur 2 is de prestatie uitgezet tegen het ventilatiedebiet in het lokaal. In Figuur 3 is de prestatie uitgezet tegen de CO2-concentratie. De figuren suggereren een sterke prestatiedaling onder 4 dm3/s per persoon (in een steady state conditie ca. 1500 ppm CO2). Hierboven nemen de leerprestaties eerst nog relatief sterk toe. Boven 8 dm3/s per persoon (in een steady state conditie ca. 1000 ppm CO2) lijkt de prestatie toename af te nemen. Gezien de beperkte meetdata bij hogere ventilatiedebieten kan geen conclusie worden getrokken ten aanzien van het ventilatieniveau waar geen effect meer op treedt.

Om de curve in beide figuren te kunnen maken zijn twee correcties uitgevoerd. Ten eerste zijn de leerprestaties in beide figuren relatief, om vergelijk van de verschillende testen mogelijk te maken. De prestatie bij 4 dm3/s is als 100% genomen, omdat in twee van de drie onderzoeken dit een meetpunt was. In afwijking hierop was bij Wargocki et al. een meetpunt bij 4,7 dm3/s per persoon aanwezig. Op basis van aanname van een lineair verband is hiervoor gecorrigeerd. Ten tweede is de CO2-concentratie omgerekend naar ventilatiedebiet. Hierbij is aangenomen dat de CO2-productie van een leerling 17 dm3/uur bedraagt. Omdat mogelijk geen evenwichtssituatie is bereikt kan het ventilatiedebiet te hoog zijn ingeschat.
2 | Voion | Arbeidsmarkt & opleidingsfonds voortgezet onderwijs
Figuur 2: Vergelijking relatief effect van ventilatie op leerprestaties uit drie onderzoeken [Shaughnessy et al. 2006, de Gids 2007, Wargocki et al.

3 | Voion | Arbeidsmarkt & opleidingsfonds voortgezet onderwijs
Figuur 3: Vergelijking relatief effect van ventilatie op leerprestaties uit drie onderzoeken [Shaughnessy et al. 2006, de Gids 2007, Wargocki et al. 2005]

Conclusies leerprestaties
Er is voldoende bewijs dat ventilatie een positieve invloed heeft op de leerprestaties van kinderen (ook: studies waarbij geen effect is waar te nemen bestaan niet). Samenvoeging van de resultaten van 3 recente onderzoeken suggereert een verband waarbij geringe ventilatie een behoorlijke negatieve invloed op de leerprestatie heeft. Een verdubbeling van de ventilatie ten opzichte van het Bouwbesluit resulteert in een verbetering van de leerprestaties met ongeveer 10 %punt. Bij hogere ventilatiedebieten nemen de leerprestaties uiteindelijk niet meer toe. Bij welke ventilatiedebieten meer ventileren geen effect meer heeft op de leerprestaties is nog niet bekend.

Conclusie
De vraag ‘Welke prestatie-eisen dienen aan de luchtkwaliteit in scholen gesteld te worden om de overdracht van infectieziekten en ziekteverzuim te beperken en optimale leerprestaties te behalen?’ kan als volgt worden beantwoord: Voor de beperking van de overdracht van infectieziekten en ziekteverzuim dient de CO2- concentratie niet meer dan 400 tot 1000 ppm boven de buitenconcentratie te liggen. Voor optimale leerprestaties kan worden gesteld dat de CO2-concentratie in het lokaal maximaal circa 800 ppm mag zijn. Voor het vaststellen van prestatie-eisen in lokalen aan CO2 spelen echter ook andere overwegingen een rol, zoals energieverbruik, tocht of geurhinder.

Bron: Piet Jacobs (TNO Bouw en Ondergrond), Froukje van Dijken en Atze Boerstra (BBA Binnenmilieu), oktober 2007