Badanie komfortu cieplnego w salach dydaktycznych przed modernizacją Cz. 1. Badania ankietowe

Komfort cieplny definiowany jest jako stan, w którym przebywający w pomieszczeniu człowiek nie odczuwa ani ciepła, ani zimna. Natomiast komfort termiczny oznacza, że w pomieszczeniu nie występuje żadne niepożądane nagrzewanie lub chłodzenie wybranych części ciała, np. chłodzenie głowy przez przeciągi czy nagrzewanie nóg od zbyt gorącej podłogi (sytuacja taka występuje czasem przy źle zaprojektowanym lub wykonanym ogrzewaniu podłogowym).

Podstawowym parametrem charakteryzującym środowisko wewnętrzne jest temperatura powietrza oraz jej rozkład w pomieszczeniu. Temperatura zależy głównie od rodzaju pomieszczenia i pory roku. Rozkład temperatury ustala się zwykle w środku badanego pomieszczenia, a różnica temperatury na jednym poziomie nie powinna przekraczać 2 K.

Na odczuwanie komfortu w pomieszczeniu wpływa również wilgotność powietrza, jego czystość oraz prędkość, ważne są też takie czynniki jak: oświetlenie, kolorystyka (komfort optyczny), jonizacja powietrza, poziom hałasu (komfort akustyczny), roślinność czy wyposażenie pomieszczenia [1, 3, 6].

Zagadnienie komfortu termicznego w salach szkolnych omówione zostało w normach PN­‑78/B-03421 [9] i PN-EN ISO 7730:2006 [5]. Szeroko rozumianego komfortu użytkowników dotyczy norma PN-EN 15251:2007 [6], za którą przytoczono kategorie klasyfikacji warunków środowiska wewnętrznego (tabela 1).

Warunki mikroklimatu pomieszczeń określają następujące czynniki środowiskowe [4]:

• przy małym tempie metabolizmu (np. szycie, pisanie na maszynie – uczestniczenie w zajęciach projektowych, wykładach): temperatura powietrza wewnętrznego zimą 20–22°C, latem 23–26°C, wilgotność względna latem 40–55%, maksymalna prędkość ruchu powietrza zimą 0,2 m/s, latem 0,3 m/s;
• przy średnim tempie metabolizmu (np. wbijanie gwoździ, tynkowanie, praca w ruchu – zajęcia laboratoryjne): temperatura powietrza wewnętrznego zimą 18–20°C, latem 20–23°C, wilgotność względna latem 40–60%, maksymalna prędkość ruchu powietrza zimą 0,2 m/s, latem 0,4 m/s.

Zakres temperatury powietrza wewnętrznego dla poszczególnych klas pomieszczeń szkolnych przestawiono w tabeli 2. Wyróżniono trzy kategorie środowiska (klasy): kategoria A – pomieszczenia o wymaganiach wysokich, kategoria B – o wymaganiach średnich, kategoria C – o wymaganiach umiarkowanych.

Opis budynku

Budynek został oddany do użytku w 1988 r. Ma trzy kondygnacje nadziemne i jest w całości podpiwniczony. Mieszczą się w nim sale wykładowe i ćwiczeniowe, laboratoria, biblioteka oraz pokoje pracowników naukowych. Obiekt wzniesiono w konstrukcji szkieletowej żelbetowej. Współczynniki przenikania ciepła przez poszczególne przegrody budowlane, określone zgodnie z [7], przedstawia tabela 3.

Badania i wyniki

Budynek zostanie poddany termomodernizacji, obejmującej zarówno docieplenie przegród zewnętrznych, jak i kompleksową modernizację systemu centralnego ogrzewania wraz ze źródłem ciepła oraz układów wentylacji i klimatyzacji.

Badania prowadzono przed termomodernizacją w dwóch grupach, podczas zajęć projektowych, w sali na 40 osób na II piętrze. Posłużono się ankietami oraz wykonano pomiar jakości powietrza – określano temperaturę, wilgotność względną i stężenie CO₂. Mierzono również parametry powietrza zewnętrznego.

Autorska ankieta (oprac. D. Krawczyk i K. Gładyszewska-Fiedoruk) zawierała następujące punkty:

1. czas pomiarów, godzina …: przed zajęciami, po zajęciach, w trakcie zajęć

2. temperatura odczuwalna [°C] ...: za niska, za wysoka, dobra, nie mam zdania

3. jakość powietrza:

• zapach: świeży, nieświeży, neutralny, nie mam zdania
• wilgotność powietrza: za niska, za wysoka, neutralna, nie mam zdania
• atmosfera ogólna: miła, niemiła, neutralna, nie mam zdania
• ubranie: krótki rękaw, długi rękaw, sweter, kurtka
• liczba osób w sali …, nr sali …

4. pogoda na zewnątrz:

• temperatura odczuwalna [°C] ...: za niska, za wysoka, dobra, nie mam zdania
• wilgotność powietrza: za niska, za wysoka, neutralna, nie mam zdania
• opady i zjawiska: deszcz, śnieg, burza, mgła, inne (jakie) …

Odpowiedzi ankietowanych zebrano w tabeli 4.

Na podstawie analizy ankiet można stwierdzić, że na początku zajęć 73% osób oceniło temperaturę w salach lekcyjnych jako niższą od projektowej, wynoszącej 20°C, czyli wskazało 19°C albo mniej, ale tylko 27% oceniło temperaturę jako za niską. Po zakończeniu zajęć wartości te wynosiły 82 i 55%. Natomiast w drugiej grupie zajęciowej wyniki  wyniosły odpowiednio 50 i 19% przed oraz 44 i 25% po zajęciach. 

W obydwu grupach pogorszyło się odczuwanie temperatury. O ile w obu przypadkach większość osób była na początku zadowolona z istniejących warunków temperaturowych – 68% w pierwszej i 81% w drugiej grupie – o tyle po zakończeniu zajęć odsetek zadowolonych spadł odpowiednio do 41 i 2%. Równocześnie wzrosło niezadowolenie związane z odczuwaniem zbyt wysokiej temperatury – od zera w obu grupach do 5% w pierwszej i 31% w drugiej grupie.

Widać rozbieżności w odniesieniu do zapachu – w pierwszej grupie w trakcie zajęć rośnie odczuwanie zarówno świeżego, jak i nieświeżego zapachu, jednocześnie mniej osób przestaje go traktować jako neutralny. Natomiast w grupie drugiej maleje liczba osób mających neutralny stosunek do zapachu na rzecz tych, którzy odczuwają go jako świeży lub nie mają zdania.

W pierwszej grupie w trakcie zajęć poprawie ulega odczuwanie wilgotności powietrza, w drugiej nie odnotowano istotnych zmian. Zasadniczo można przyjąć, że niezadowolenie z tego powodu jest niewielkie – tylko na początku zajęć w I grupie 14% odczuwało zbyt niską wilgotność, a 9% zbyt wysoką (w pozostałych trzech ankietach nie wykazywano niezadowolenia związanego z tym parametrem). 

Można zaobserwować poprawę atmosfery w trakcie zajęć: w pierwszej grupie jedna osoba przestała odczuwać atmosferę jako niemiłą, a w drugiej jedna więcej oceniła ją jako miłą. Warto zauważyć, że są osoby, które nawet w zimie przychodzą na zajęcia w bluzkach z krótkim rękawem – w każdej grupie była jedna taka osoba.

Komfort cieplny jest odczuciem w pełni subiektywnym, o czym mogą świadczyć m.in. zamieszczone wyniki badań ankietowych. Po analizie można wysnuć wnioski dotyczące warunków mikroklimatu w badanych pomieszczeniach. Na początku zajęć temperatura była odpowiednia, świeże powietrze po przewietrzeniu sali zdążyło się ogrzać w trakcie przerwy.

W trakcie zajęć okno zostało kilkakrotnie otwarte i takie pozostało do końca badania, co wpłynęło na negatywne odczucia termiczne ankietowanych. W pomieszczeniach bez wentylacji mechanicznej przeznaczonych do zbiorowego przebywania osób niemożliwe jest utrzymanie parametrów komfortu cieplnego.  

W takich pomieszczeniach dostarczanie strumienia świeżego powietrza w wystarczającej ilości jest możliwe tylko poprzez otwieranie okien, co może wpływać na dyskomfort termiczny. 

W kolejnym artykule zaprezentowane zostaną wyniki badań mikroklimatu wykonanych przy pomocy aparatury pomiarowej, które będą potwierdzeniem dla wyników ankietowych. Ponadto badania będą kontynuowane po termomodernizacji budynku, dzięki czemu możliwe będzie uzyskanie odpowiedzi na pytanie, czy taka inwestycja przyniesie efekty z punktu widzenia komfortu użytkowników.

Praca finansowana w ramach programu OZE 1.1 „Badanie skuteczności aktywnych i pasywnych metod poprawy efektywności energetycznej infrastruktury z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii”

Literatura

1. ASHRAE Standard Ventilation for acceptable Indoor Air Quality, 1989.
2. Directive 2002/91/EC of European Parliament and the Council of 16 December 2002 on the Energy Performance of the Buildings.
3. Krawczyk D.A., Optymalne warianty termomodernizacyjne w typowym obiekcie szkolnym w zależności od jego położenia, „Instal” nr 10/2004.
4. PN-78/B-03421 Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi.
5. PN-EN ISO 7730:2006 Ergonomia środowiska termicznego. Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego z zastosowaniem obliczenia wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów lokalnego komfortu termicznego.
6. PN-EN 15251:2007 Kryteria środowiska wewnętrznego, obejmujące warunki cieplne, jakość powietrza wewnętrznego, oświetlenie i hałas.
7. PN-EN ISO 6946:2008 Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!