PXL experimenteert met machine learning voor gezonde lucht in klaslokalen

  BE   12 september 2019 Bron: PXL Verstuur
PXL experimenteert met machine learning voor gezonde lucht in klaslokalen
Gezonde lucht in klaslokalen: het is niet altijd even evident. Hogeschool PXL experimenteert met machine learning om de ventilatie van zijn aula’s in Diepenbeek automatisch aan te sturen. Met meer en meer succes...

CO2 oh nee

Of het nu in het lager, middelbaar of hoger onderwijs is: zodra iedereen weer op de schoolbanken zit, klagen jongeren over muffe, slecht verluchte klaslokalen. Niet zelden wordt de (niet al te strenge) CO2-maximumnorm van 1000 parts per million (ppm) in klaslokalen overschreden en beginnen de klachten. Hoofdpijn, vermoeidheid, concentratiestoornissen: een hoog CO2-gehalte werkt allesbehalve prestatiebevorderend.

De ramen openzetten? Ja, dat is een optie. Maar lang niet altijd: in de winter kan het eventjes (totdat de leerlingen bij het raam acute bevriezingsverschijnselen vertonen), bij regenachtig of winderig weer is het minder evident en of leerlingen de les van hun leerkracht nog kunnen volgen met de extra buitengeluiden, is maar zeer de vraag.

Ventileren: van curatief naar preventief, van achternahollen naar ‘smart’

Binnen Hogeschool PXL bevatten heel wat aula’s en leslokalen een ventilatiesysteem, maar ook dat op zich is geen garantie voor gezonde klaslucht de hele dag lang. Als een ventilatie-installatie gestuurd wordt op basis van het huidige CO2-niveau (zoals dat door de bank genomen het geval is), dan krijg je elk lesuur zowat hetzelfde patroon. Bij de start van de les is alles nog in orde, maar nog geen tien minuten later is de CO2-concentratie door het aantal aanwezige personen dermate gestegen dat zelfs een ventilatie op vol vermogen (100%) die concentratie niet tijdig naar omlaag krijgt. Tegen dat de ventilatie echt effect heeft, is de les afgelopen.

Grotere ventilatie-unit gebruiken? Kan altijd natuurlijk, maar die maakt meer lawaai en stoort de lessen wellicht nog meer dan wanneer je het raam openzet.

Nee, een betere oplossing is de ventilatie automatisch, ‘smart’ en just-in-time te sturen, niet alleen op basis van het huidige gemeten CO2-niveau, maar rekening houdend met extra parameters. Niet langer curatief ventileren wanneer het eigenlijk al half te laat is, maar preventief...

'Smart' ventileren met machine learning

Reden genoeg voor Hogeschool PXL om binnen het multidisciplinaire speerpuntonderzoeksproject Smart Factory 4.0 een casestudy van een ‘smart classroom’ te integreren.

Daarin gingen we na hoe we de ventilatie in aula F108 in Diepenbeek automatisch konden aansturen met behulp van machine learning, een tak van de artificiële intelligentie waarbij een computer zelf – zonder expliciete instructies – op basis van patronen in data algoritmes en statistische voorspellende modellen ontwikkelt die (in dit geval) de gewenste ventilatie opleveren.

Anderhalf jaar lang werd een hele rits data bijgehouden en werden via Azure Machine Learning verschillende parameters onderzocht en verschillende voorspellende modellen ontwikkeld. Het model dat momenteel gebruikt wordt, voorspelt de CO2-waarde over één uur en over twee uur en begint al preventief te ventileren. Om de 10 minuten stuurt het systeem zich bij.

Daar waar de ventilatie vroeger alleen rekening hield met de huidige CO2-waarde, wordt er nu expliciet rekening gehouden met de volgende parameters:
  • de huidige CO2-waarde (ppm);
  • een schatting van het aantal aanwezige studenten op basis van het lessenrooster;
  • de binnentemperatuur van het lokaal;
  • de buitentemperatuur;
  • de ventilatiestand;
  • de vochtigheid.

Het computermodel gebruikt deze parameters om twee CO2-waardes te voorspellen – die over één uur en over twee uur – en gebruikt die waardes samen met de huidige CO2-waarde om de ventilatie aan (en bij) te sturen.

Het model wordt beter en beter, maar heeft nog finetuning nodig. Vanaf midden september komen er met de start van het nieuwe academiejaar nieuwe data bij, die het voorspellende model nog accurater zullen maken. In de toekomst wil de campus van PXL-Green & Tech meer en meer lokalen op deze manier ‘smart’ ventileren.

Lees ook:

Verstuur
  • Bouw & Wonen Partners:
  • Recticel
  • Wienerberger
  • Loxone
  • bouwinfo