Eficiență energetică
4 moduri de a obține confortul termic printr-o bună proiectare, construcție și întreținere
Oricine a încercat vreodată să lucreze când este prea cald sau prea frig va ști exact cât de important este confortul termic pentru concentrare și productivitate.
Problema este că definiția confortului termic este prin natura sa subiectivă: confortul termic este „acea stare de spirit care exprimă satisfacția față de mediul termic și este evaluată subiectiv”. Practic, fiecare persoană resimte diferit nivelul de confort termic, ceea ce face dificilă reglarea mediului termic pentru a satisface nevoile tuturor.
Problema este că definiția confortului termic este prin natura sa subiectivă: confortul termic este „acea stare de spirit care exprimă satisfacția față de mediul termic și este evaluată subiectiv”. Practic, fiecare persoană resimte diferit nivelul de confort termic, ceea ce face dificilă reglarea mediului termic pentru a satisface nevoile tuturor.
Acesta este parțial motivul pentru care normativele care stabilesc categoria de ambianță (IEQ- Indoor Environmental Quality) precum calitatea aerului din interior (IDA- Indoor Air Quality) urmăresc să minimizeze disconfortul, nu să-l elimine.
Niciun set unic de parametri nu va fi confortabil pentru toată lumea.
Confortul termic poate fi măsurat cu indici globali de confort termic, cum ar fi votul mediu previzibil (PMV- Predicted Mean Vote), care este o scară de la – 3 (rece) la + 3 (fierbinte) (Tabelul 1). Valoarea este derivată dintr-o ecuație complexă care include o serie de criterii, inclusiv gradul de îmbrăcăminte, rata metabolică, viteza aerului, umiditatea aerului și temperatura medie de radiație. În general, regulile de confort termic recomandă ca spațiile interioare să fie reglate astfel încât PMV să fie între – 0,5 și + 0,5.
Tabel 1: Scala de vot mediu previzibil (PMV) pentru măsurarea confortului termic. Din standardul ASHRAE 55
Valoare Senzație
+3 Fierbinte
+2 Cald
+1 Ușor cald
0 Neutru
-1 Ușor rece
-2 Rece
-3 Frig
PMV poate fi utilizat pentru a calcula procentul persoanelor nemulțumite (PPD- (Predicted Percentage Dissatisfied). PPD este o funcție a PMV și descrie procentul anticipat de oameni nemulțumiți de mediul lor termic dat fiind PMV. Pe măsură ce PMV se îndepărtează de la 0, PPD crește. 100 % PPD ar indica faptul că 100 % dintre oameni ar fi de așteptat să fie nemulțumiți de mediul termic. Prin urmare, orientările sugerează că spațiile interioare ar trebui să vizeze un PPD sub 10 %.
Mai jos sunt modalități de a vă asigura că, printr-o bună proiectare, construcție și întreținere a sistemelor de ventilație, puteți menține PMV într-un interval restrâns în jurul zero și, astfel, puteți minimiza PPD.
Componente ale confortului termic
Pentru început, vom trece prin cei șase parametri ai confortului termic care trebuie luați în considerare.
4 moduri în care confortul termic poate fi atins printr-o bună proiectare, construcție și mentenanță a sistemelor
1. Utilizați un sistem HVAC care reglează temperatura medie radiantă (MRT)Aceasta este de departe cea mai bună modalitate către realizarea confortului termic pentru marea majoritate a ocupanților.
După cum am explicat mai sus, MRT-ul este foarte important pentru confortul termic uman. Drept urmare, utilizarea unui sistem HVAC care măsoară și reglează efectiv componenta radiantă a temperaturii operative duce la atingerea confortului termic. Cea mai bună modalitate de a realiza acest lucru este instalarea unui sistem de răcire/încălzire radiant cu un mijloc de măsurare și monitorizare a MRT. Pe lângă cea mai bună reglare a mediului termic, aceste sisteme sunt mai eficiente din punct de vedere energetic decât alternativele sistemelor cu aer , precum și mai silențioase și mai eficiente din punct de vedere al spațiului.
Sistemele radiante de răcire/încălzire nu afectează în mod direct temperatura aerului și nu controlează ventilația sau calitatea aerului din interior (IAQ). Prin urmare, acestea trebuie utilizate împreună cu un sistem care îndeplinește aceste scopuri, cum ar fi un sistem dedicat de aer exterior (DOAS - dedicated outdoor air system ).
2. Minimizați pierderileÎn funcție de condițiile exterioare, sistemul dvs. HVAC fie poate încălzește și umidifică aerul rece și uscat, fie răcește și să dezumidifică aerul cald și umed. În orice caz, aerul trebuie să treacă prin echipamentul HVAC pentru ca acest lucru să se întâmple țn mod eficient. Dacă există pierderi prin anvelopa clădirii și aerul este transferat în și din clădire altfel decât prin sistemul HVAC, IEQ va fi coborât.
În esență, ar putea intra aer cu valori sub sau peste temperatura și umiditatea relativă dorite. Acest lucru va reduce substanțial confortul termic. Mai mult, la locul unei infiltrații de aer, diferența de presiune sau temperatură dintre condițiile interioare și cele exterioare pot crea curenți, ceea ce poate reduce și mai mult confortul termic.
Ca o notă secundară, pierderile prin anvelopă cauzează alte motive de îngrijorare. Poate cel mai important, transferul nedorit de aer prin anvelopă scade semnificativ eficiența energetică a unui sistem HVAC. Acest lucru se datorează faptului că transferul de aer în și din afara clădirii are loc fără a trece prin unitatea de tratare a aerului (AHU - air handling unit) și a recuperatorului de căldură (dacă există). Acest lucru va face ca sistemul HVAC să lucreze mai mult pentru a ajunge la condițiile interioare dorite
3. Proiectați și construiți pentru un anumit control al ocupanților
Deseori, oamenii vor fi cel mai confortabil atunci când au control asupra unui aspect al IEQ-ului lor. Prin urmare, permiterea accesului la termostat sau la ferestre și jaluzele operabile, ar putea crește confortul termic perceput. O parte din aceasta este proiectarea clădirii pentru a maximiza potențiala utilizarea a ventilației naturale și a radiațiilor solare. Acestea nu numai că vor reduce necesarul de energetie a sistemului HVAC, dar vor permite și ocupanților să personalizeze mediul în care își desfășoară activitatea.
Provocarea aici este că, în spațiile ocupate de mai multe persoane, permiterea controlului individual poate de fapt să scadă IEQ pentru majoritatea oamenilor și să provoace conflicte. De exemplu, studiile au arătat că bărbații și femelele au cerințe ușor diferite ale mediului lor termic și se simt confortabil în condiții ușor diferite. Ca să nu mai vorbim de efectele sănătății individuale și ale diferențelor de metabolism asupra confortului termic perceput. Mai mult, așa cum s-a menționat mai sus, minimizarea fluxului de aer care nu este tratat în mod specific de HVAC (pierderi) poate fi benefică în ceea ce privește reglementarea IEQ și consumul de energie.
Prin urmare, deși proiectarea pentru încorporarea potențială a controlului utilizatorului și utilizarea radiațiilor naturale și a ventilației ar putea fi o opțiune pentru unele proiecte de cladiri, cu siguranță nu este recomandabilă pentru toate. Ceea ce este adesea mai bun pentru confortul termic este pur și simplu să le permitem oamenilor să poarte haine confortabile din punct de vedere termic și să-și regleze confortul fie îndepărtând o haină exterioară, fie îmbrăcând ceva mai cald. Acest lucru se poate dovedi un mijloc mai bun de a oferi ajustări fine la mediul termic personal, mai degrabă decât să modifice încălzirea și ventilația generală a spațiului.
4. Mențineți mediul termic și faceți modificările necesareO bună mentenanță este secretul pentru funcționarea corectă a echipamentelor HVAC. În acest sens, instalarea unui sistem radiant de răcire/încălzire este utilă, din nou, întrucât efortul si costurile de întreținere sunt mult mai mici decât la sistemele doar cu aer.
Întreținerea sistemelor poate necesita, de asemenea, să fii conștient și să reacționezi la schimbările sezoniere. Pentru regiunile care se confruntă cu veri fierbinți și ierni reci (așa cum este tipic pentru zonele temperate), reglarea sezonieră a controlului temperaturii sistemului HVAC este vitală pentru menținerea confortului termic. De fapt, în majoritatea normativelor de proiectare internaționale apar diferențe în reglarea umidității relative și a temperaturii aerului între anotimpuri.
De exemplu, ASHRAE standardul 55 sugerează temperaturi ușor diferite ale aerului din interior între vară și iarnă (Tabelul 2). Această schimbare nu numai că va ajuta la menținerea confortului termic, ci va contribui și la economii semnificative de energie; sistemul HVAC nu va trebui să lucreze atât de mult în fiecare sezon pentru a menține temperatura dorită, dacă diferența dintre temperatura exterioară și cea interioară este mai mică.
Tabelul 2: Temperaturile sugerate ale aerului interior pentru vară și iarnă, în funcție de umiditatea relativă. Adaptat după ASHRAE standardul 55.
Concluzie
Confortul termic este esențial pentru un IEQ bun și unul dintre cei doi factori majori, responsabil pentru percepția confortului general al ocupanților la locul de muncă (celălalt fiind IAQ). Acest lucru face ca proiectarea, reglarea și menținerea unui bun confort termic este esențială pentru menținerea confrotului general al ocupanților.
După cum am menționat anterior, confortul duce la performanță și profitabilitate, așa că merită cu siguranță investiția timpului dumneavoastră în acest subiect.
Obținerea confortul termic este o problemă complexă. Cu toate acestea, printr-un design bun, construcție și mentenanța sistemelor, este posibil ca procentul ocupanților care sunt confortabili, să crească semnificativ. Amintiți-vă întotdeauna că s-a demonstrat în mod repetat prin studii științifice că a face pe toată lumea confortabil este practic imposibil, dar puteți lua măsuri pentru a vă asigura că marea majoritate este mulțumită.
Citește mai multe articole
Niciun set unic de parametri nu va fi confortabil pentru toată lumea.
Confortul termic poate fi măsurat cu indici globali de confort termic, cum ar fi votul mediu previzibil (PMV- Predicted Mean Vote), care este o scară de la – 3 (rece) la + 3 (fierbinte) (Tabelul 1). Valoarea este derivată dintr-o ecuație complexă care include o serie de criterii, inclusiv gradul de îmbrăcăminte, rata metabolică, viteza aerului, umiditatea aerului și temperatura medie de radiație. În general, regulile de confort termic recomandă ca spațiile interioare să fie reglate astfel încât PMV să fie între – 0,5 și + 0,5.
Tabel 1: Scala de vot mediu previzibil (PMV) pentru măsurarea confortului termic. Din standardul ASHRAE 55
Valoare Senzație
+3 Fierbinte
+2 Cald
+1 Ușor cald
0 Neutru
-1 Ușor rece
-2 Rece
-3 Frig
PMV poate fi utilizat pentru a calcula procentul persoanelor nemulțumite (PPD- (Predicted Percentage Dissatisfied). PPD este o funcție a PMV și descrie procentul anticipat de oameni nemulțumiți de mediul lor termic dat fiind PMV. Pe măsură ce PMV se îndepărtează de la 0, PPD crește. 100 % PPD ar indica faptul că 100 % dintre oameni ar fi de așteptat să fie nemulțumiți de mediul termic. Prin urmare, orientările sugerează că spațiile interioare ar trebui să vizeze un PPD sub 10 %.
Mai jos sunt modalități de a vă asigura că, printr-o bună proiectare, construcție și întreținere a sistemelor de ventilație, puteți menține PMV într-un interval restrâns în jurul zero și, astfel, puteți minimiza PPD.
Componente ale confortului termic
Pentru început, vom trece prin cei șase parametri ai confortului termic care trebuie luați în considerare.
- Producerea de căldură metabolică – oamenii sunt endotermi și își produc propria căldură prin metabolism. În funcție de nivelurile de activitate și de diferențele fiziologice de la persoană la persoană, producția de căldură metabolică poate varia foarte mult. Această căldură devine o parte importantă a modului în care oamenii își percep confortul termic.
- Îmbrăcăminte – hainele pe care oamenii le poartă la locul de muncă joacă evident un rol important în confortul termic. Îmbrăcămintea afectează transferul de energie între piele și mediu.
- Umiditatea relativă – eficiența disipării căldurii prin evaporare este puternic influențată de umiditatea relativă. La umiditate relativă ridicată, oamenii vor începe să se lupte să piardă căldură prin căi de evaporare. Prin urmare, chiar și temperaturile relativ scăzute ale aerului se vor simți calde și inconfortabile dacă umiditatea relativă este ridicată.
- Convecția – transferul de energie prin fluxul de aer. Pentru oamenii de la locul de muncă, componenta convectivă a confortului termic este guvernată în primul rând de temperatura aerului și rata de ventilație.
- Conducția – transferul de energie prin contact direct cu suprafețele înconjurătoare. Acest lucru nu este, în general, foarte important la locul de muncă, cu excepția materialului folosit pentru suprafețe precum scaunele, cu care oamenii sunt în contact constant.
- Radiația – transferul de energie prin radiație de la suprafețele înconjurătoare. Aceasta este cea mai mare componentă a confortului termic, deoarece oamenii experimentează mediul termic ca fiind peste 50% temperatura medie radiantă ( MRT- mean radiant temperature) .
4 moduri în care confortul termic poate fi atins printr-o bună proiectare, construcție și mentenanță a sistemelor
1. Utilizați un sistem HVAC care reglează temperatura medie radiantă (MRT)Aceasta este de departe cea mai bună modalitate către realizarea confortului termic pentru marea majoritate a ocupanților.
După cum am explicat mai sus, MRT-ul este foarte important pentru confortul termic uman. Drept urmare, utilizarea unui sistem HVAC care măsoară și reglează efectiv componenta radiantă a temperaturii operative duce la atingerea confortului termic. Cea mai bună modalitate de a realiza acest lucru este instalarea unui sistem de răcire/încălzire radiant cu un mijloc de măsurare și monitorizare a MRT. Pe lângă cea mai bună reglare a mediului termic, aceste sisteme sunt mai eficiente din punct de vedere energetic decât alternativele sistemelor cu aer , precum și mai silențioase și mai eficiente din punct de vedere al spațiului.
Sistemele radiante de răcire/încălzire nu afectează în mod direct temperatura aerului și nu controlează ventilația sau calitatea aerului din interior (IAQ). Prin urmare, acestea trebuie utilizate împreună cu un sistem care îndeplinește aceste scopuri, cum ar fi un sistem dedicat de aer exterior (DOAS - dedicated outdoor air system ).
2. Minimizați pierderileÎn funcție de condițiile exterioare, sistemul dvs. HVAC fie poate încălzește și umidifică aerul rece și uscat, fie răcește și să dezumidifică aerul cald și umed. În orice caz, aerul trebuie să treacă prin echipamentul HVAC pentru ca acest lucru să se întâmple țn mod eficient. Dacă există pierderi prin anvelopa clădirii și aerul este transferat în și din clădire altfel decât prin sistemul HVAC, IEQ va fi coborât.
În esență, ar putea intra aer cu valori sub sau peste temperatura și umiditatea relativă dorite. Acest lucru va reduce substanțial confortul termic. Mai mult, la locul unei infiltrații de aer, diferența de presiune sau temperatură dintre condițiile interioare și cele exterioare pot crea curenți, ceea ce poate reduce și mai mult confortul termic.
Ca o notă secundară, pierderile prin anvelopă cauzează alte motive de îngrijorare. Poate cel mai important, transferul nedorit de aer prin anvelopă scade semnificativ eficiența energetică a unui sistem HVAC. Acest lucru se datorează faptului că transferul de aer în și din afara clădirii are loc fără a trece prin unitatea de tratare a aerului (AHU - air handling unit) și a recuperatorului de căldură (dacă există). Acest lucru va face ca sistemul HVAC să lucreze mai mult pentru a ajunge la condițiile interioare dorite
3. Proiectați și construiți pentru un anumit control al ocupanților
Deseori, oamenii vor fi cel mai confortabil atunci când au control asupra unui aspect al IEQ-ului lor. Prin urmare, permiterea accesului la termostat sau la ferestre și jaluzele operabile, ar putea crește confortul termic perceput. O parte din aceasta este proiectarea clădirii pentru a maximiza potențiala utilizarea a ventilației naturale și a radiațiilor solare. Acestea nu numai că vor reduce necesarul de energetie a sistemului HVAC, dar vor permite și ocupanților să personalizeze mediul în care își desfășoară activitatea.
Provocarea aici este că, în spațiile ocupate de mai multe persoane, permiterea controlului individual poate de fapt să scadă IEQ pentru majoritatea oamenilor și să provoace conflicte. De exemplu, studiile au arătat că bărbații și femelele au cerințe ușor diferite ale mediului lor termic și se simt confortabil în condiții ușor diferite. Ca să nu mai vorbim de efectele sănătății individuale și ale diferențelor de metabolism asupra confortului termic perceput. Mai mult, așa cum s-a menționat mai sus, minimizarea fluxului de aer care nu este tratat în mod specific de HVAC (pierderi) poate fi benefică în ceea ce privește reglementarea IEQ și consumul de energie.
Prin urmare, deși proiectarea pentru încorporarea potențială a controlului utilizatorului și utilizarea radiațiilor naturale și a ventilației ar putea fi o opțiune pentru unele proiecte de cladiri, cu siguranță nu este recomandabilă pentru toate. Ceea ce este adesea mai bun pentru confortul termic este pur și simplu să le permitem oamenilor să poarte haine confortabile din punct de vedere termic și să-și regleze confortul fie îndepărtând o haină exterioară, fie îmbrăcând ceva mai cald. Acest lucru se poate dovedi un mijloc mai bun de a oferi ajustări fine la mediul termic personal, mai degrabă decât să modifice încălzirea și ventilația generală a spațiului.
4. Mențineți mediul termic și faceți modificările necesareO bună mentenanță este secretul pentru funcționarea corectă a echipamentelor HVAC. În acest sens, instalarea unui sistem radiant de răcire/încălzire este utilă, din nou, întrucât efortul si costurile de întreținere sunt mult mai mici decât la sistemele doar cu aer.
Întreținerea sistemelor poate necesita, de asemenea, să fii conștient și să reacționezi la schimbările sezoniere. Pentru regiunile care se confruntă cu veri fierbinți și ierni reci (așa cum este tipic pentru zonele temperate), reglarea sezonieră a controlului temperaturii sistemului HVAC este vitală pentru menținerea confortului termic. De fapt, în majoritatea normativelor de proiectare internaționale apar diferențe în reglarea umidității relative și a temperaturii aerului între anotimpuri.
De exemplu, ASHRAE standardul 55 sugerează temperaturi ușor diferite ale aerului din interior între vară și iarnă (Tabelul 2). Această schimbare nu numai că va ajuta la menținerea confortului termic, ci va contribui și la economii semnificative de energie; sistemul HVAC nu va trebui să lucreze atât de mult în fiecare sezon pentru a menține temperatura dorită, dacă diferența dintre temperatura exterioară și cea interioară este mai mică.
Tabelul 2: Temperaturile sugerate ale aerului interior pentru vară și iarnă, în funcție de umiditatea relativă. Adaptat după ASHRAE standardul 55.
| Umiditatea relativă | Temperaturi de iarnă | Summer Temperature |
| 30% | 20.3°C – 24.2°C | 74.0°F - 80.0°F |
| 40% | 20°C – 23.9°C | 73.5°F - 80.0°F |
| 50% | 20°C – 23.6°C | 73.0°F - 79.0°F |
| 60% | 19.7°C – 23.3°C | 73.0°F - 78.5°F |
Concluzie
Confortul termic este esențial pentru un IEQ bun și unul dintre cei doi factori majori, responsabil pentru percepția confortului general al ocupanților la locul de muncă (celălalt fiind IAQ). Acest lucru face ca proiectarea, reglarea și menținerea unui bun confort termic este esențială pentru menținerea confrotului general al ocupanților.
După cum am menționat anterior, confortul duce la performanță și profitabilitate, așa că merită cu siguranță investiția timpului dumneavoastră în acest subiect.
Obținerea confortul termic este o problemă complexă. Cu toate acestea, printr-un design bun, construcție și mentenanța sistemelor, este posibil ca procentul ocupanților care sunt confortabili, să crească semnificativ. Amintiți-vă întotdeauna că s-a demonstrat în mod repetat prin studii științifice că a face pe toată lumea confortabil este practic imposibil, dar puteți lua măsuri pentru a vă asigura că marea majoritate este mulțumită.
Citește mai multe articole