Komfort termiczny
Pojęcie komfortu termicznego opisuje stopień zadowolenia z odczuwanej temperatury otoczenia. Odnosi się ono do szeregu warunków, jakie muszą zostać spełnione dla zagwarantowania dobrego samopoczucia większości osób.
Jak wskazują analizy licznych badań, komfort termiczny należy do najważniejszych czynników wpływających na komfort i pozytywne odczucia użytkowników pomieszczeń1.
W większości budynków sufit stanowi najmniej zagospodarowaną powierzchnię. Nie jest pokryty różnego rodzaju obiektami lub okładzinami. Natomiast podłogi są często przysłonięte licznymi obiektami, takimi jak meble, dywany lub elementy wyposażenia. Dlatego w kontekście wydajności sufit wydaje się preferowanym rozwiązaniem jako rozległa powierzchnia przepływu ciepła, która mogłaby pełnić bardziej czynną rolę.
Co wpływa na środowisko termiczne pomieszczeń?
Wymiana ciepła między ludzkim organizmem a otoczeniem odbywa się na trzy sposoby, a mianowicie poprzez:
- promieniowanie,
- konwekcję,
- parowanie.
Środowisko termiczne pomieszczeń kształtują zarówno czynniki wewnętrzne, jak i zewnętrzne.
Powszechnie występujące źródła ciepła:
- sprzęt elektryczny (np. oświetlenie i komputery)
- promieniowanie słoneczne,
- obecność ludzi,
Powszechnie występujące elementy chłodzące:
- powierzchnie okien,
- źle zaizolowane ściany,
- mostki termiczne w konstrukcji budynku.
Wszystkie wymienione elementy wpływają na odczucia użytkowników dotyczące parametrów pomieszczenia, a tym samym na ich komfort termiczny.2
Komfort termiczny odnosi się do odczuwanego przez ludzki organizm uczucia
ciepła lub zimna powstającego w wyniku oddziaływania obecnych w otoczeniu źródeł wysokiej i niskiej temperatury.
Czynniki wpływające na odczucie komfortu termicznego
Odczucie komfortu termicznego w zasadniczym stopniu kształtuje sześć zmiennych czynników, które dla zapewnienia dobrego samopoczucia użytkowników pomieszczeń powinny znajdować się w odpowiedniej równowadze.
| Temperatura powietrza | zasadniczy element komfortu termicznego, łatwy do kształtowania za pomocą pasywnych i mechanicznych systemów ogrzewania i chłodzenia. |
||
| Średnia temperatura promieniowania | ważona średnia temperatura wszystkich odsłoniętych powierzchni w pomieszczeniu. W połączeniu z temperaturą powietrza pozwala na określenie temperatury operacyjnej pomieszczenia, która stanowi najważniejszy element komfortu termicznego. |
||
| Prędkość ruchu powietrza | (lub przepływ powietrza) wyraża prędkość i kierunek przemieszczania się powietrza w pomieszczeniu. Szybki przepływ powietrza we wnętrzach może powodować negatywne odczucia wywołane tzw. „przeciągami”. |
||
| Wilgotność | (lub wilgotność względna) określa zawartość wilgoci w powietrzu. Zbyt wysoka lub zbyt niska wilgotność powietrza może wywoływać poczucie dyskomfortu. |
||
| Poziom izolacyjności odzieży | odnosi się do stopnia ochrony termicznej, jaką zapewnia ludzkiemu organizmowi odzież. Im wyższy poziom izolacyjności, tym mniejsza utrata ciepła poprzez skórę i tym niższa temperatura otoczenia wymagana do uzyskania odczucia komfortu. |
||
| Poziom aktywności fizycznej | wpływa na ilość ciepła wytwarzanego przez ludzki organizm (nazywanego ciepłem metabolicznym), a tym samym na sposób odczuwania temperatury otoczenia. |
W praktyce, rodzaj zastosowanego sufitu może wywierać wpływ na takie czynniki jak:
- Temperatura powietrza, na którą może wpływać stopień, w jakim sufit umożliwia chłodzenie powietrza w kontakcie z płytami betonowymi budynku aktywnego termicznie.
- Średnia temperatura promieniowania, która może być uzależniona od stopnia pokrycia sufitu panelami promiennikowymi.
- Prędkość ruchu powietrza, która może być kształtowana przez rozmieszczenie absorberów oraz wielkość szczelin między panelami umożliwiających konwekcję
Średnia ocena komfortu
Na podstawie wszystkich powyższych czynników można ustalić przewidywaną średnią ocenę komfortu3. Jednak w niektórych przypadkach, z uwagi na indywidualne preferencje, nie jest możliwe stworzenie środowiska termicznego, które spełniałoby oczekiwania wszystkich użytkowników budynku.
W takich sytuacjach można określić warunki, które z dużym prawdopodobieństwem zostaną uznane za możliwe do przyjęcia przez większość zainteresowanych4. Natomiast w połączeniu z opcjami indywidualnego dostosowania warunków termicznych (np. poprzez odpowiedni dobór odzieży czy uchylenie okna) można osiągnąć znaczącą poprawę ogólnego odczucia komfortu cieplnego.
Komfort termiczny wpływa na wydajność pracy
Warunki termiczne mogą na wiele sposobów wpływać na produktywność i wydajność pracy użytkowników budynku. Dyskomfort termiczny może:
- powodować rozproszenie uwagi,
- pogarszać samopoczucie,
- zmniejszać zdolność koncentracji.5
Komfort termiczny a akustyka
Jakość warunków środowiskowych wnętrz jest w ogromnym stopniu uzależniona od komfortu termicznego, dlatego należy rozpatrywać go w zestawieniu z innymi parametrami, takimi jak:
- akustyka,
- oświetlenie,
- jakość powietrza.
Znaczenie akustyki wnętrza dla dobrego samopoczucia jego użytkowników nie wymaga uzasadniania. Można wręcz mówić o połączonym oddziaływaniu parametrów środowiskowych pomieszczeń:
Skumulowane oddziaływanie słabej akustyki i braku odpowiedniego komfortu termicznego może w krótkim czasie negatywnie wpłynąć na użytkowników wnętrz.
Z punktu widzenia architektury, komfort termiczny kojarzony jest zwykle z miękkimi materiałami i gładkimi powierzchniami, takimi jak tkaniny, a także porowatymi powierzchniami czy drewnem. Płaskie i twarde powierzchnie (metalowe lub kamienne) są natomiast odbierane jako w mniejszym stopniu sprzyjające komfortowi termicznemu.
Mimo braku teorii naukowych dotyczących przyczyn takiego odbioru materiałów, można założyć, że ma on związek z postrzeganą zdolnością powierzchni do wymiany ciepła przez promieniowanie. Taką zdolność materiału wyraża się poprzez emisyjność. Wartość emisyjności określa się w przedziale od 0 do 1, przy czym dla powierzchni metalicznych jest ona zbliżona do 0, a dla matowych bliska 1.
Tym samym zainstalowanie na całej powierzchni sufitu płyt dźwiękochłonnych przyczynia się zarówno do podniesienia komfortu akustycznego, jak i termicznego użytkowników budynku. W zależności od rodzaju zastosowanego w budynku systemu kontroli temperatury, Ecophon oferuje zróżnicowane rozwiązania produktowe dostosowane do odmiennych potrzeb i w każdym przypadku gwarantujące wysoki poziom komfortu użytkowanych wnętrz.
Integracja systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji z rozwiązaniami akustycznymi
W konwencjonalnych budynkach sufity akustyczne stanowią granicę między pomieszczeniami użytkowymi a infrastrukturą (systemami ogrzewania, chłodzenia i klimatyzacji, instalacją oświetleniową, itd.). Zazwyczaj są instalowane od ściany do ściany i pokrywają od 80 do 90% powierzchni użytkowej pomieszczenia.
Narzędzie E-tools takie jak Drawing Aid oferują wiele praktycznych sposobów integracji systemów ogrzewania, chłodzenia i klimatyzacji z rozwiązaniami akustycznymi.
W ciągu ostatnich kilku lat znacząco wzrosła popularność wodnych systemów ogrzewania i chłodzenia opartych na lekkich panelach promiennikowych. W tym przypadku nadal pokryta jest cała powierzchnia sufitu, lecz współczynnik pokrycia płytami dźwiękochłonnymi obniża się do 40-70% z uwagi na konieczność uwzględnienia paneli promiennikowych.
Dźwiękochłonne panele ścienne stanowią doskonałe dopełnienie akustycznych elementów sufitowych w sytuacji, gdy nie ma możliwości zastosowania wysokowydajnych płyt dźwiękochłonnych na całej powierzchni pomieszczenia.
Budynki aktywne termicznie w technologii TABS
W budynkach z systemem betonowych stropów termoaktywnych, czyli wykorzystujących technologię TABS (ang. Thermally-Activated Building Systems), nie ma możliwości pokrycia płytami całej powierzchni sufitu, ponieważ konieczne jest zapewnienie swobodnego przepływu energii pomiędzy pomieszczeniami a płytami betonowymi budynku. Mimo to możliwe jest zastosowanie rozwiązań poprawiających warunki akustyczne wnętrz.
W zależności od rodzaju zastosowanego systemu wentylacyjnego, w tego rodzaju budynkach można instalować wolnowiszące panele sufitowe lub baffle,które w połączeniu z dźwiękochłonnymi panelami ściennymi ułatwią kontrolę parametrów akustycznych pomieszczeń. Jak wskazują wyniki badań, w budynkach w technologii TABS możliwe jest uzyskanie wysokiego poziomu komfortu termicznego przy pokryciu 60% powierzchni sufitu wolnowiszącymi panelami dźwiękochłonnymi6.
Aby ocenić wpływ instalowanych w poziomie paneli dźwiękochłonnych na temperaturę operacyjną w pomieszczeniach, firma Ecophon opracowała specjalną wersję oprogramowania TRNSYS, jednego z najpowszechniej używanych narzędzi do symulacji cieplnych. Kopię można otrzymać od naszego konsultanta ds. projektów technicznych.
Aby dowiedzieć się więcej, pobierz nasz przewodnik (pdf)
Referencje
1. M. Frontczak, P. Wargocki, Literature survey on how different factors influence human comfort in indoor environments. Build. Environ. 46, pp. 922-937, 2011.
2. S.P. Corgnati, M. Gameiro da Silva, R. Ansaldi, E. Asadi, J.J. Costa, M. Filippi, J. Kaczmarczyk, A.K. Melikov, B.W. Olesen, Z. Popiolek, P. Wargocki, Indoor climate quality assessment – evaluation of indoor thermal and indoor air quality. Rehva Guidebook 14. Rehva, Brussels, 2011.
3. T. Witterseh, Environmental perception, SBS symptoms and the performance of office work under combined exposures to temperature, noise and air pollution, PhD Thesis, Technical University of Denmark, 2001
4. EN 15251:2007-08,Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics. European Committee for Standardization, 2007.
5. J. Varjo, V. Hongisto, A. Haapakangas, H. Maula, H. Koskela, J. Hyönä, Simultaneous effects of irrelevant speech, temperature and ventilation rate on performance and satisfaction in open-plan offices. Journal of Environmental Psychology 44, pp. 16–33, 2015.
6. N. Rage, Experimental and theoretical study of the influence of acoustic panels on the heat exchange between Thermo-Active Building Systems (TABS), the occupants and the room. MSc thesis, Technical University of Denmark, 2015.