x

Ny tre-i-én løsning til at løse skolernes indeklimaproblemer

Indeklimanyhedsbrev 30. april 2020

Renovering på Byens Skole i Valby har både givet vigtige nye forskningsresultater og en praktisk ‘pakkeløsning’ til de danske skolers indeklima. Forældre kan være med til at sætte skub i udviklingen og sikre eleverne op til et års ekstra indlæring.

Et nyt studie fra DTU viser for første gang via eksperimentelle forsøg, hvor stor effekt det har for elevernes indlæring at få bedre lys og luft på én gang. Det var forældrene i skolebestyrelsen på Byens Skole i Valby, der satte undersøgelsen i gang og fik løst skolens dårlige indeklima.

Det hele startede med, at Peter Weitzmann – en selverklæret "ph.d.-certificeret energi- og indeklimanørd” – for fire år siden gik ind i skolebestyrelsen, da hans datter var startet på skolen. 

“Jeg var jo interesseret i at, den skole, mit barn skulle gå på, havde et godt indeklima,” forklarer han. 

Da han fandt ud af, at skolen stod for at skulle renoveres, øjnede han en gylden mulighed for at få indeklimaforbedring med i projektet. Han fik indkøbt tre CO2-målere, der bliv stillet op for at samle data ind automatisk tre forskellige steder. Resultaterne talte for sig selv. 

“Både i indskolingen og på mellemtrinnet var det helt forfærdeligt. Der gik kun tre kvarter, fra børnene mødte, til CO2-niveauet oversteg det anbefalede niveau,” fortæller han.  Bevæbnet med CO2-målingerne og et par korte forskningsrapporter, der påviste en op til 10 % bedre indlæring i et godt indeklima, lykkedes det hurtigt Peter Weitzmann at overtale skolen til at investere i indeklimaforbedringer. 

Løsning for grisebasser og bankfolk 

Den konkrete løsning fandt Peter Weitzmann med hjælp fra en bekendt på DTU, forsker og lektor Christian Anker Hviid. 

Forskeren forklarer, at i et klasseværelse, hvor der sidder mange mennesker tæt, kræves en meget stor udskiftning af luft, og det er notorisk svært at blæse så meget luft ind i et klasseværelse, uden at der kommer træk, og uden at den høje lufthastighed støjer. Derfor anbefalede han en løsning, hvor man lader luften sive ind gennem hullerne i en akustikplade i loftet. På den måde undgår man både træk og støj. Princippet kaldes ‘diffus ventilation’ eller ‘sivelofter’.

“Det er sådan set et kendt system, som man kan læse om i gamle tyske lærebøger, og det har været meget anvendt i svinestalde. Hvis der er noget, små grisebasser ikke kan lide, så er det nemlig træk,” fortæller forskeren.

De danske banker har også brugt sivelofter i mange år, tilføjer han, men ellers er de gået lidt af mode igen. Nu har forskningsverdenen imidlertid genopdaget princippet, og i takt med at man får udviklet en videnskabelig basis, tør firmaer også begynde at udvikle produkter.

Saint-Gobain er ét firma, der i dag arbejder med princippet. I deres løsning, som blev valgt til Byens Skole, er der også indarbejdet lysarmaturer i loftpladerne. Lyset kan indstilles fra meget skarpt hvidt til mere gyldent-rødligt og kan automatisk følge dagslysets farvetemperatur i løbet af dagen. Med Saint-Gobains nye løsning kan man dermed i ét loft løse alle de tre mest kendte indeklimaproblemer i et klasseværelse med luft, lys og lyd.

Knaldgodt eksperimentelt forløb

For Christian Anker Hviid og de andre forskere på DTU var eksperimentet på Byens Skole også særdeles interessant. Det betød nemlig, at man kunne undersøge flere parametre på én gang og sammenligne deres påvirkning i en før- og eftersituation. 

“Når vi var så tidligt med, var det muligt planlægge for at knaldgodt eksperimentelt forløb,” siger Christian Anker Hviid, der blev leder af undersøgelsen.

Eksperimentelle forsøg undersøger nemlig oftest kun én indeklimaparameter ad gangen. Man tester f.eks. med og uden akustikplader og ser, om der er en ændring. Derudover er der lavet større studier af flere parametre på én gang, men uden en kontrolleret før- og efter-situation. I stedet ser man vha. statistiske analyser på sammenhængen mellem karakterniveau og skolernes indretning, klasseværelsernes orientering osv. Her har man f.eks. i England set tydelige sammenhænge mellem indlæring og indeklima. Men et eksperimentelt forløb, der undersøger den individuelle og kombinerede effekt af flere indeklimaparametre, er meget sjældent, ifølge Christian Anker Hviid. Aftalen blev derfor, at forskerne fik lov at udføre målinger af elevernes indlæring, så man kunne dokumentere den nye løsnings effekt.

Eksperimentet bestod af fire klasselokaler og i alt 92 elever. De identiske lokaler lå ved siden af hinanden med samme orientering mod solen. Hver uge indstillede forskerne et bestemt indeklimascenarie, og hver uge testede de elevernes evne til at løse forskellige opgaver inden for logisk tænkning, matematik og koncentration.

Alle test viste en fremgang i elevernes præstation ved et forbedret indeklima — særligt i matematik. Her blev eleverne 12 % bedre til at løse opgaver, når de sad i lokaler med både høj ventilation og skarpt lys. Hvis det kun var enten ventilation eller lys, der blev skruet på, var effekten imidlertid langt mindre.  

“Det vil sige, at effekten af to indeklimaparametre i nogle tilfælde ser ud til at forstørre hinanden. Det overraskede os. Det var et meget spændende resultat, som viste, at når vi tænker indeklimarenovering, er vi nødt til at tænke helhedsorienteret. Det nytter ikke bare at give eleverne f.eks. bedre lys. Vi er nødt til at komme hele vejen rundt for at høste de store gevinster,” siger Christian Anker Hviid. 

Et års ekstra indlæring 

Det dårlige indeklima, der var på Byens Skole i Valby, er desværre ikke usædvanligt. Ifølge undersøgelser fra DTU overskrides grænseværdien for CO2-niveauet i 60 % af de danske skoler. Det betyder dog også, at der vil være en meget stor gevinst ved at forbedre indeklimaet på landets skoler. Ifølge Christian Anker Hviid vil i hvert fald mange af de skoler, der har dårligst indeklima, kunne forbedre elevernes indlæring med 10 %. 

“Så man kan godt lidt populært sagt sige, at eleverne vinder et års ekstra indlæring på de ti års skolegang,” siger han.

Samfundsøkonomisk er det en stor gevinst, og det behøver heller ikke være en uoverskuelig udgift for den enkelte skole.

“Fordelene ved dette her koncept er jo, at det er lys, lyd og luft i ét hug og i én byggeproces. I traditionelle processer har du en ventilationsentreprenør til at lave ventilation og en tømrer til at sætte akustikloftet op og så en elektriker til at installere belysning. Man risikerer faktisk, at loftet skal op og ned ni gange i løbet af sådan en proces. Det er helt vanvittigt. Men når man har et produkt, hvor de tre elementer er integreret i, skal man bare ind i klasseværelset én gang, og man kan bruge de samme mennesker til hele byggeprocessen,” forklarer forskeren.

Saint-Gobains samlede løsning koster ca. 1.500 til 3.000 kroner per kvadratmeter, hvis man tager udgangspunkt i renovering af eksisterende skoler. Ud fra antallet af klasselokaler i danske kommuneskoler, der skønnes at have behov for indeklimarenovering (ca. 16.000 klasselokaler), fremsætter Saint-Gobain som forsigtigt skøn i et notat, at det vil kræve en investering på mellem 1,6 og 3,2 milliarder kroner at sikre godt indeklima i de kommunale folkeskoleklasser.

Til forældrene: Bare sæt i gang 

På Byens Skole i Valby er både lærere og elever glade for det nye indeklima. Peter Weitzmann er også tilfreds. 

“Jeg har så også fået tilnavnet ‘Det dyreste bestyrelsesmedlem i skolens historie’ fra skolelederen. Men det tager jeg nu som en kompliment. Jeg mener, at hver eneste krone er givet godt ud,” siger han.  

Projektet endte med at blive dyrere end forventet, først og fremmest pga. udfordringer ved skolens fysiske indretning. Bygningen er nemlig en gammel pølsefabrik og dermed ikke lavet til undervisning. På andre skoler vil det sandsynligvis være nemmere at implementere løsningen, mener Peter Weitzmann, og det står dem nu også frit for. Hans egen ekspertise i og fokus på indeklima havde givetvis betydning for indsatsen på Byens Skole, og forskernes løsning og analyser har været tidskrævende, men nu da forsøget er gjort, og der foreligger gode resultater, kan andre skoler bare kopiere løsningen, mener han. Det kræver ikke den store faglige indsigt.
 
"Det vigtigste overhovedet var, at vi startede med at købe de tre sensorer til under 1.000 kroner stykket, som jo er en ganske lille udskrivning, og det er noget, enhver kan gøre. På den måde kan man få syn for sagen på ens egen skole,” siger han og fortsætter:

“Så mit råd til forældrebestyrelserne er: Lad være med at holde jer tilbage, fordi I er bange for, at I ikke har kompetencerne. Sværere er det altså ikke, og I kan også finde nogle gode rådgivere, der kan hjælpe. Så bare gør det, gå i krig, sæt i gang!” 

    Problemet
    Ifølge DTUs formidlingsrapport fra foråret 2016 (WP 2.1 – 185 klasselokaler), overskrides grænseværdien for CO2-niveauet på 1.000 ppm i 60 % af skolerne. 

    DTU’s undersøgelse på Byens Skole i Valby
    Forskerne fra DTU fulgte 92 elever i 4. og 5. klasse på Byens Skole i Valby gennem flere uger og testede deres evne til at løse forskellige opgaver i forskellige indeklimascenarier. 

    Resultaterne viste, at hastighed (6.6%, P < 0.001), koncentration (8.3%, P < 0.001) og matematikkompetencer (11.8%, P < 0.006) steg mest i det scenarie, der kombinerede høj ventilation og dynamisk køligt lys. 

    A field study of the individual and combined effect of ventilation rate and lighting conditions on pupils’ performance

    Christian Anker Hviid var leder af undersøgelsen, mens han havde delvis ansættelse hos Saint-Gobain Group, men forskningen er udført uafhængigt og udelukkende i kraft af hans forskningsstilling på DTU. 

    Løsning og prisestimat
    Saint-Gobain er producent af specifikke løsninger til byggeriet. Deres loftløsning aereNmore, som blev benyttet til Skolen i Valby, er én samlet indeklimaløsning med fokus på tre komfortparametre: luft, lyd og lys. 

    I et notat fremsætter Saint-Gobain et prisestimat på, hvad det vil koste at sikre godt indeklima i de danske skoler:
     
    “Tages der udgangspunkt i renovering af eksisterende skoler, så koster det i runde tal mellem 1.500 og 3.000 DKK/m2 for en løsning, der består af nedhængte systemlofter, der både kan benyttes til akustikregulering og ventilation (ventilationslofter); LED lamper og ventilationssystem. Variationen i prisen per m2 skyldes, at det nogle steder vil være muligt at benytte det eksisterende ventilationssystem, andre steder skal der etableres et helt nyt. Derudover vil den samlede pris afhænge af om det kun drejer sig om klasselokaler eller om også fællesarealerne i umiddelbar tilknytning til klasselokalerne skal medtages. Arealer til brug for undervisning af en skoleklasse vil derfor typisk koste mellem 100.000 og 200.000 DKK at indeklimarenovere (lys, lyd og luft; med/uden ny ventilation og med/uden fællesarealer). 

    Ifølge Realdanias rapport ”Indeklima i skoler” 4 (WP 2.3 – 250 klasselokaler), så var der utilstrækkelig ventilation i 47 % af de undersøgte skoler; der var utilstrækkeligt lys i 49 % af skolerne og der var for højt lydtrykniveau i 63 % af skolerne. Det fremgår ikke entydigt om problemer med de tre parametre forekommer på de samme skoler eller om der er skoler, som kun har problemer med en af parametrene. Temperatur har vi udeladt, da det af Realdania rapporten fremgår, at i klasselokaler med mekanisk balanceret ventilation er temperaturen inden for komfortintervallerne i 96 % af tiden (i fyringssæsonen). Man kan derfor med lidt forsigtighed sige, at ventilation også løser eller i hvert fald mindsker problemer med temperaturen. På de skoler, hvor der er problemer med lyden vil løsningen stort set altid være opsætning af et akustikregulerende loft. I den forbindelse vil man sædvanligvis også opsætte nye LED lamper og er der et velfungerende ventilationssystem genbruges det og ellers opsættes et nyt. Derfor vil vi på baggrund af Realdania-rapporten med en vis forsigtighed antage, at 63% af skolerne har brug for indeklimarenovering i en eller anden udstrækning. 

    Der var i 2018/2019 i alt 705.000 elever i grundskolen og af dem gik 78.8 % i folkeskoler, dvs. kommunerne har ansvaret for indeklimaet for 555.000 elever. Klassekvotienten var i gennemsnit 21,6, og det betyder, at der er 25.700 klasser. Det betyder igen, at der vil skulle renoveres ca. 16.000 klasselokaler. 

    Et forsigtigt skøn er derfor, at det vil kræve en investering på mellem 1,6 og 3,2 milliarder DKK at sikre godt indeklima i de kommunale folkeskoleklasser.”