Użytkownicy i użytkowanie w procesie projektowania oraz eksploatacji budynków – cz. 1
Satysfakcja z temperatury wewnętrznej (skala kolorowa) w funkcji temperatury zewnętrznej w budynkach z klimatyzacją (AC) i z wentylacją naturalną (NV)
Interakcja między rozwiązaniami technicznymi i ich użytkownikami nabiera szczególnego znaczenia w kontekście fali renowacji budynków oraz upowszechniania się obiektów inteligentnych. Od jej przebiegu zależą m.in. efekty energetyczne uzyskiwane w trakcie eksploatacji. Nowoczesne narzędzia symulacji umożliwiają projektantom porównanie alternatywnych rozwiązań technicznych bez konieczności ich rzeczywistego tworzenia. Dzięki temu szybko i stosunkowo łatwo można sprawdzić, czy i w jakim stopniu dane rozwiązanie poprawi efektywność energetyczną budynku i wpłynie na komfort, zdrowie i zadowolenie jego użytkowników.
Zobacz także
FLOWAIR Sprawdź, jak prześcigniesz konkurencję dzięki SYSTEMOWI FLOWAIR
Jeżeli na co dzień zarządzasz zespołem, z pewnością wiesz, że warunki panujące w pomieszczeniach bezpośrednio przekładają się na jakość i wydajność pracy. To samo dotyczy logistyki i zarządzania towarami...
Jeżeli na co dzień zarządzasz zespołem, z pewnością wiesz, że warunki panujące w pomieszczeniach bezpośrednio przekładają się na jakość i wydajność pracy. To samo dotyczy logistyki i zarządzania towarami – musisz o nie zadbać, aby podczas składowania nie straciły swoich właściwości.
ADEY Innovation SAS ADEY – optymalna ochrona systemu grzewczego
ADEY jest wiodącym producentem filtrów magnetycznych oraz środków chemicznych stosowanych w systemach grzewczych do ich ochrony i poprawy efektywności pracy. Produkty ADEY przyczyniają się jednocześnie...
ADEY jest wiodącym producentem filtrów magnetycznych oraz środków chemicznych stosowanych w systemach grzewczych do ich ochrony i poprawy efektywności pracy. Produkty ADEY przyczyniają się jednocześnie do ochrony środowiska naturalnego, z dużym naciskiem na poprawę jakości powietrza (umożliwiają obniżenie emisji CO2 o ok. 250 kg rocznie z pojedynczego gospodarstwa domowego).
Alfa Laval Efektywna wymiana ciepła to kwestia nowoczesnych rozwiązań w wymienniku ciepła a nie tylko powierzchni grzewczej
Światowe zapotrzebowanie na energię nie staje się coraz mniejsze – wręcz przeciwnie. W nadchodzących latach coraz trudniej będzie utrzymać konkurencyjność, ponieważ firmy na każdym rynku i w każdej branży...
Światowe zapotrzebowanie na energię nie staje się coraz mniejsze – wręcz przeciwnie. W nadchodzących latach coraz trudniej będzie utrzymać konkurencyjność, ponieważ firmy na każdym rynku i w każdej branży poszukują nowych sposobów maksymalizacji wydajności przy jednoczesnym obniżeniu kosztów energii i udoskonaleniu swojego wizerunku w zakresie ochrony środowiska. Wyzwania te będą złożone i wieloaspektowe.
Ze względu na zwiększenie wymagań dotyczących hermetyczności budynków oraz zachodzące zmiany klimatyczne coraz większy udział w bilansie energetycznym budynków mają strumienie ciepła powiązane ze sposobem użytkowania obiektów (wewnętrzne zyski ciepła) oraz interakcje użytkownik–budynek (regulacja wyposażenia technicznego budynku, utrzymywanie parametrów jakości środowiska wewnętrznego). Zagadnienia te analizowano w ramach kilku projektów, m.in. programu Międzynarodowej Agencji Energii pt. Energy in Buildings and Communities (IEA EBC). W programie tym od blisko 50 lat eksperci zajmujący się technicznym wyposażeniem budynków i systemami energetycznymi w budownictwie, pochodzący z ponad dwudziestu sześciu krajów, poszukują najlepszych rozwiązań i standardów możliwych do zaimplementowania zarówno w praktyce projektowej i eksploatacyjnej, jak i w prawodawstwie oraz normach.
Artykuł ma na celu zaprezentowanie wyników najnowszych badań z zakresu interakcji użytkownik–budynek, które zostały zrealizowane w powiązaniu z projektami IEA EBC, w ramach:
- Annex 53 Total Energy Use in Buildings: Analysis & Evaluation Methods,
- Annex 66 Definition and Simulation of Occupant Behavior in Buildings,
- Annex 69 Strategy and Practice of Adaptive Thermal Comfort in Low Energy Buildings,
- Annex 77/SHC Task 61 Integrated Solutions for Daylighting and Electric Lighting,
- Annex 79 Occupant-Centric Building Design and Operation.
Jednak nie wszystkie cytowane w artykule prace realizowano w ramach wymienionych powyżej projektów.
Projektowa a rzeczywista efektywność energetyczna
Istotny wpływa użytkowników na wykorzystanie energii w budynkach zauważono w trakcie badania building performance gap [1], m.in. podczas porównywania wykorzystania energii oraz warunków wewnętrznych utrzymywanych w podobnych budynkach lub lokalach [2, 3]. Building performance gap to rozbieżność między projektowaną a rzeczywistą jakością budynków. Wynika m.in. z różnic między projektowanym a rzeczywistym użytkowaniem technicznego wyposażenia budynku (TWB), a główny wpływ mają na nią takie elementy jak: okna, ruchome zacienienie, system wentylacji, ogrzewanie, klimatyzacja oraz oświetlenie.
Sarran i in. [4] na przykładzie kilku studiów przypadku zdiagnozowali trzy przyczyny tej rozbieżności. Pierwszą z nich jest złożoność percepcji użytkowników. Niektóre rozwiązania skupiają się na zapewnieniu komfortu, biorąc pod uwagę wybrany aspekt jakości środowiska wewnętrznego, i nie uwzględniają lub zbytnio upraszczają analizę pozostałych aspektów. Przykładowo wentylacja mechaniczna dostarcza świeże powietrze, ale może też powodować nieakceptowalne szumy, a otwieranie okien może być związane z potrzebami uwzględniającymi wentylację lub komfort cieplny i wpływa również na jakość środowiska wewnętrznego oraz komfort akustyczny.
Literatura
1. de Wilde P. , Building Performance Gaps: a Commentary, Acad. Lett., 2021, 815, https://doi.org/https://doi.org/10.20935/AL815
2. Andersen R.K., The influence of occupants’ behaviour on energy consumption investigated in 290 identical dwellings and in 35 apartments, in: Heal. Build., 2012, July 8–12, https://www.researchgate.net/publication/255709305 (dostęp: 2.01.2023)
3. Andersen S., Andersen R.K., Olesen B.W., Influence of heat cost allocation on occupants’ control of indoor environment in 56 apartments: Studied with measurements, interviews and questionnaires, Build. Environ., 101, 2016, 1–8, https://doi.org/10.1016/J.BUILDENV.2016.02.024
4. Sarran L., Brackley C., Day J.K., Bandurski K., André M., Spigliantini G., Roetzel A., Gauthier S., Stopps H., Agee P., Crosby S., Lingua C., Untold Stories from the Field: a Novel Platform for Collecting Practical Learnings on Human-Building Interactions, in: IAQ 2020 Indoor Environ. Qual. Perform. Approaches. Transitioning from IAQ to IEQ, Athens, Greece, 2021
5. Bartkiewicz Piotr, Tomiczek Bartłomiej, Proces odbioru systemów HVAC w budynkach zrównoważonych, „Rynek Instalacyjny 9/2021, https://www.rynekinstalacyjny.pl/artykul/instalacje-c-o-grzejniki/148810,proces-odbioru-systemow-hvac-w-budynkach-zrownowazonych (dostęp: 2.01.2023)
6. Berger C., Mahdavi A., Azar E., Bandurski K., Bourikas L., Harputlugil T., Hellwig R.T., Rupp R.F., Schweiker M., Reflections on the Evidentiary Basis of Indoor Air Quality Standards, Energies 2022, Vol. 15, Page 7727, https://doi.org/10.3390/EN15207727
7. Andersen R.K., Olesen B.W., Toftum J., Simulation of the Effects of Occupant Behaviour on Indoor Climate and Energy Consumption, in: Proc. Clima 2007 9th REHVA World Congr. WellBeing Indoors, 2007
8. O’Brien W., Gunay H.B., The contextual factors contributing to occupants’ adaptive comfort behaviors in offices – A review and proposed modeling framework, Build. Environ., 77, 2014, 77–87, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2014.03.024
9. Day J.K., O’Brien W., Oh behave! Survey stories and lessons learned from building occupants in high-performance buildings, Energy Res. Soc. Sci., 31, 2017, 11–20, https://doi.org/10.1016/j.erss.2017.05.037
10. O’Brien W., Schweiker M., Day J.K., Get the picture? Lessons learned from a smartphone-based post-occupancy evaluation, Energy Res. Soc. Sci., 56, 2019, https://doi.org/10.1016/j.erss.2019.101224
11. Day J.K., McIlvennie C., Brackley C., Tarantini M., Piselli C., Hahn J., O’Brien W., Rajus V.S., De Simone M., Kjærgaard M.B., Derbas G., Pisello A.L., A review of select human-building interfaces and their relationship to human behavior, energy use and occupant comfort, Build. Environ., 178, 2020, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.106920
12. Heydarian A., McIlvennie C., Arpan L., Yousefi S., Syndicus M., Schweiker M., Jazizadeh F., Rissetto R., Pisello A.L., Piselli C., Yan Z., Mahdavi A., What drives our behaviors in buildings? A review on occupant interactions with building systems from the lens of behavioral theories, Build. Environ., 179, 2020, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.106928
13. Shi X., Si B., Zhao J., Tian Z., Wang C., Jin X., Zhou X., Magnitude, causes, and solutions of the performance gap of buildings: A review, Sustain., 11, 2019, https://doi.org/10.3390/su11030937
14. ANSI/ASHRAE 140-2020 Method of Test for Evaluating Building Performance Simulation Software
15. PN-EN ISO 52016-1:2017-09, Energetyczne właściwości użytkowe budynków. Zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i chłodzenia, wewnętrzne temperatury oraz jawne i utajone obciążenia cieplne. Część 1: Procedury obliczania
16. Strachan P., Svehla K., Heusler I., Kersken M., Whole model empirical validation on a full-scale building, J. Build. Perform. Simul., 9, 2016, 331–350, https://doi.org/10.1080/19401493.2015.1064480
17. Mahdavi A., Berger C., Amin H., Ampatzi E., Andersen R.K., Azar E., Barthelmes V.M., Favero M., Hahn J., Khovalyg D., Touchie M., Verbruggen S., The role of occupants in buildings’ energy performance gap: Myth or reality?, Sustain, 13, 2021, https://doi.org/10.3390/su13063146
18. van den Brom P., Hansen A.R., Gram-Hanssen K., Meijer A., Visscher H., Variances in residential heating consumption – Importance of building characteristics and occupants analysed by movers and stayers, Appl. Energy, 250, 2019, 713–728, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.05.078
19. Johnston D., Siddall M., Ottinger O., Peper S., Feist W., Are the energy savings of the passive house standard reliable? A review of the as-built thermal and space heating performance of passive house dwellings from 1990 to 2018, 13, 2020, 1605–1631, https://doi.org/10.1007/s12053-020-09855-7
20. https://passivehouse.com/ (dostęp: 2.01.2023)
21. Passive House Institute, Passive House Planning Package. Version 9, 2015, https://passivehouse.com/04_phpp/04_phpp.htm
22. de Wilde P., Book Promotion Contest 2021, https://www.bldg-perf.org/pba-the-book/book-promotion-contest-2021/ (dostęp: 13.10.2021)
23. Hensen J.L.M., Djunaedy E., Jak niewidzialne uczynic widzialnym – zastosowanie symulacji budynku na przykladzie przeplywow powietrza, w: Popiołek Z. (red.), „Energooszczędne kształtowanie środowiska wewnętrznego”, p. 312–324, Politechnika Śląska, Katedra Ogrzewnictwa, Wentylacji i Techniki Odpylania, Gliwice 2005
24. PN-EN 16798-1:2019-06 Charakterystyka energetyczna budynków. Wentylacja budynków. Część 1: Parametry wejściowe środowiska wewnętrznego do projektowania i oceny charakterystyki energetycznej budynków w odniesieniu do jakości powietrza wewnętrznego
25. Ahmed K., Akhondzada A., Kurnitski J., Olesen B., Occupancy schedules for energy simulation in new prEN16798-1 and ISO/FDIS 17772-1 standards, Sustain. CITIES Soc. 35, 2017, 134–144, https://doi.org/10.1016/j.scs.2017.07.010
26. O’Brien W., Tahmasebi F., Andersen R.K., Azar E., Barthelmes V., Belafi Z.D., Berger C., Chen D., De Simone M., d’Oca S., Yan D., Zhou J., An international review of occupant-related aspects of building energy codes and standards, Build. Environ., 179, 2020, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.106906
27. Tahmasebi F., Mahdavi A., An inquiry into the reliability of window operation models in building performance simulation, Build. Environ., 105, 2016, 343–357, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2016.06.013
28. Buso T., Fabi V., Andersen R.K., Corgnati S.P., Occupant behaviour and robustness of building design, Build. Environ., 94, 2015, 694–703, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2015.11.003
29. Tahmasebi F., Mahdavi A., On the utility of occupants’ behavioural diversity information for building performance simulation: An exploratory case study, Energy Build., 176, 2018, 380–389, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.07.042
30. Mahdavi A., Tahmasebi F., The deployment-dependence of occupancy-related models in building performance simulation, Energy Build., 117, 2016, 313–320, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.09.065
31. Tahmasebi F., Mahdavi A., The sensitivity of building performance simulation results to the choice of occupants’ presence models: a case study, J. Build. Perform. Simul., 10, 2017, 625–635, https://doi.org/10.1080/19401493.2015.1117528
32. Gaetani I., Hoes P.-J., Hensen J.L.M., A stepwise approach for assessing the appropriate occupant behaviour modelling in building performance simulation, J. Build. Perform. Simul., 13, 2020, 362–377, https://doi.org/10.1080/19401493.2020.1734660
33. Yan D., Hong T., Dong B., Mahdavi A., D’Oca S., Gaetani I., Feng X., IEA EBC Annex 66: Definition and simulation of occupant behavior in buildings, Energy Build., 156, 2017, 258–270, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.09.084
34. Malik J., Hong T., Mahdavi A., Azar E., Recent advances in agent-based occupant modeling, IbpsaNEWS, 32, 2022, 29–34, http://www.ibpsa.org/Newsletter/IBPSANews-32-2.pdf
35. ASHRAE Global Occupant Behavior Database, https://ashraeobdatabase.com/#/ (dostęp: 27.01.2022)
36. Dong B., Liu Y., Mu W., Jiang Z., Pandey P., Hong T., Olesen B., Lawrence T., O’Neil Z., Andrews C., Azar E., Bandurski K., Bardhan R., Bavaresco M., Berger C., Burry J., Carlucci S., Chvatal K., De Simone M., Erba S., Gao N., Graham L.T., Grassi C., Jain R., Kumar S., Kjærgaard M., Korsavi S., Langevin J., Li Z., Lipczynska A., Mahdavi A., Malik J., Marschall M., Nagy Z., Neves L., O’Brien W., Pan S., Park J.Y., Pigliautile I., Piselli C., Pisello A.L., Rafsanjani H.N., Rupp R.F., Salim F., Schiavon S., Schwee J., Sonta A., Touchie M., Wagner A., Walsh S., Wang Z., Webber D.M., Yan D., Zangheri P., Zhang J., Zhou X., A Global Building Occupant Behavior Database, Sci. Data 2022, 91, 9, 1–15, https://doi.org/10.1038/s41597-022-01475-3
37. Fanger P.O., Komfort cieplny, Arkady, Warszawa 1974
38. Humphreys M.A., Nicol J.F., Understanding the adaptive approach to thermal comfort, ASHRAE Trans., 104, 1998, 991–1004
39. de Dear R., A global database of thermal comfort field experiments, ASHRAE Trans., 104, 1998
40. Földváry Ličina V., Cheung T., Zhang H., de Dear R., Parkinson T., Arens E., Chun C., Schiavon S., Luo M., Brager G., Li P., Kaam S., Adebamowo M.A., Andamon M.M., Babich F., Bouden C., Bukovianska H., Candido C., Cao B., Carlucci S., Cheong D.K.W., Choi J.H., Cook M., Cropper P., Deuble M., Heidari S., Indraganti M., Jin Q., Kim H., Kim J., Konis K., Singh M.K., Kwok A., Lamberts R., Loveday D., Langevin J., Manu S., Moosmann C., Nicol F., Ooka R., Oseland N.A., Pagliano L., Petráš D., Rawal R., Romero R., Rijal H.B., Sekhar C., Schweiker M., Tartarini F., Tanabe S.I., Tham K.W., Teli D., Toftum J., Toledo L., Tsuzuki K., De Vecchi R., Wagner A., Wang Z., Wallbaum H., Webb L., Yang L., Zhu Y., Zhai Y., Zhang Y., Zhou X., Development of the ASHRAE Global Thermal Comfort Database II, Build. Environ., 142, 2018, 502–512, https://doi.org/10.1016/J.BUILDENV.2018.06.022
41. ASHRAE Global Thermal Comfort Database II Visualization, https://cbe-berkeley.shinyapps.io/comfortdatabase/ (dostęp: 3.01.2023)
42. ISO 7730:2005 Ergonomics of the thermal environment – Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria, https://www.iso.org/standard/39155.html
43. ANSI/ASHRAE Standard 55-2020 Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy
44. Schweiker M., Wagner A., A framework for an adaptive thermal heat balance model (ATHB), Build. Environ., 94, 2015, 252–262, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2015.08.018
45. Schweiker M., Combining adaptive and heat balance models for thermal sensation prediction: A new approach towards a theory and data-driven adaptive thermal heat balance model, Indoor Air., 32, 2022, e13018, https://doi.org/10.1111/INA.13018
46. Schweiker M., André M., Al-Atrash F., Al-Khatri H., Alprianti R.R., Alsaad H., Amin R., Ampatzi E., Arsano A.Y., Azar E., Bannazadeh B., Batagarawa A., Becker S., Buonocore C., Cao B., Choi J.H., Chun C., Daanen H., Damiati S.A., Daniel L., De Vecchi R., Dhaka S., Domínguez-Amarillo S., Dudkiewicz E., Edappilly L.P., Fernández-Agüera J., Folkerts M., Frijns A., Gaona G., Garg V., Gauthier S., Jabbari S.G., Harimi D., Hellwig R.T., Huebner G.M., Jin Q., Jowkar M., Kim J., King N., Kingma B., Koerniawan M.D., Kolarik J., Kumar S., Kwok A., Lamberts R., Laska M., Lee M.C.J., Lee Y., Lindermayr V., Mahaki M., Marcel-Okafor U., Marín-Restrepo L., Marquardsen A., Martellotta F., Mathur J., Mino-Rodriguez I., Montazami A., Mou D., Moujalled B., Nakajima M., Ng E., Okafor M., Olweny M., Ouyang W., Papst de Abreu A.L., Pérez-Fargallo A., Rajapaksha I., Ramos G., Rashid S., Reinhart C.F., Rivera M.I., Salmanzadeh M., Schakib-Ekbatan K., Schiavon S., Shooshtarian S., Shukuya M., Soebarto V., Suhendri S., Tahsildoost M., Tartarini F., Teli D., Tewari P., Thapa S., Trebilcock M., Trojan J., Tukur R.B., Voelker C., Yam Y., Yang L., Zapata-Lancaster G., Zhai Y., Zhu Y., Zomorodian Z.S., Evaluating assumptions of scales for subjective assessment of thermal environments – Do laypersons perceive them the way, we researchers believe?, Energy Build., 211, 2020, 109761, https://doi.org/10.1016/J.ENBUILD.2020.109761
47. Nicol F., Rijal H.B., Roaf S., eds., Routledge Handbook of Resilient Thermal Comfort, Routledge, London and New York, 2022
48. Roaf S., Comfort Justice: How International Comfort Standards are Driving Climate Change, https://www.youtube.com/watch?v=mbsdb70e4SM (dostęp: 4.01.2023)
49. Yu J., Ouyang Q., Zhu Y., Shen H., Cao G., Cui W., A comparison of the thermal adaptability of people accustomed to air-conditioned environments and naturally ventilated environments., Indoor Air., 22, 2012, 110–8, https://doi.org/10.1111/j.1600-0668.2011.00746.x
50. Schweiker M., Ampatzi E., Andargie M.S., Andersen R.K., Azar E., Barthelmes V.M., Berger C., Bourikas L., Carlucci S., Chinazzo G., Sharma K., Zhang S., Review of multi-domain approaches to indoor environmental perception and behaviour, Build. Environ., 176, 2020, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.106804
51. Vellei M., de Dear R., Le Dreau J., Nicolle J., Rendu M., Abadie M., Michaux G., Doya M., Dynamic thermal perception under whole-body cyclical conditions: Thermal overshoot and thermal habituation, Build. Environ., 226, 2022, https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109677
52. Vellei M., de Dear R., Inard C., Jay O., Dynamic thermal perception: A review and agenda for future experimental research, Build. Environ., 205, 2021, 108269, https://doi.org/10.1016/J.BUILDENV.2021.108269
|
W artykule: • Projektowa a rzeczywista efektywność energetyczna • Jak modelować użytkowników • Komfort adaptacyjny czy Fangera (PMV) • Zagadnienia dotyczące użytkowników |
