Soojusmugavus

Soojusmugavus kirjeldab inimese rahulolevat tunnetust soojuskeskkonna suhtes. See hõlmab erinevaid tingimusi, mille puhul valdav osa inimesi end mugavalt tunneb.

Soojusmugavust on erinevate uuringute põhjal hinnatud üheks kõige olulisemaks teguriks isiku mugavuse ja rahulolu parandamiseks sisekeskkonnas1.

Kiel Moe, Thermally Active Surfaces in Architecture, Princeton Architectural Press, New York 2010

 

Mis mõjutab termilist sisekeskkonda?

Inimkeha ja selle väliskeskkonna vaheline soojusvahetus toimub peamiselt kolmel alljärgneval viisil:

  • kiirgus (ingl radiation)
  • konvektsioon (ingl convection)
  • aurustumine (ingl evaporation).

Termilist sisekeskkonda mõjutavad nii sisesed kui ka välised tegurid.

Peamised soojusallikad:

  • elektriseadmed (näiteks valgustus ja arvutid)
  • päikesekiirgus
  • inimkeha

Peamised külmaallikad:

  • aknapinnad
  • kehva soojustusega seinad
  • termilised sillad konstruktsioonides

Kõik eelpool mainitud allikad mõjutavad inimese tunnetust keskkonnast ja seeläbi ka meie üldist mugavusastet2.

Soojusmugavus viitab inimkeha tajutavale tunnetusele, mis kujuneb vastavas keskkonnas paiknevate soojus- ja külmaallikate olemasolu tõttu.

 

Tegurid, mis mõjutavad soojusmugavust

Soojusmugavus sõltub peamiselt kuuest muutuvast tegurist, mis on vajalikud tervisliku tasakaalu säilitamiseks, tagades seeläbi indiviidide rahulolu ümbritseva keskkonna suhtes.

Õhu temperatuur: soojusmugavuse peamine komponent; seda saab lihtsasti mõjutada passiivse ja mehaanilise soojendamise ja jahutamise läbi.

Keskmine kiirgustemperatuur: kõigi ruumi avatud pindade keskmine temperatuur. Koos õhutemperatuuriga võimaldab see määrata vastava töötemperatuuri, mis on soojusmugavuse kõige olulisem komponent.

Õhu liikumiskiirus: (või õhuvool) määrab ruumi õhu liikumiskiiruse ja suuna. Järsud õhu liikumiskiiruse kõikumised võivad põhjustada tuuletõmbe efekti.

Õhuniiskus: (või suhteline õhuniiskus) on õhu niiskusesisaldus. Liiga kõrge või madal õhuniiskuse tase võib tekitada ebamugavust.

Riietus: inimkehale lisatud soojustus. Suurem riietuse hulk vähendab naha kaudu kaduvat soojushulka, mistõttu alaneb ka mugavaks peetud keskkonna temperatuur.

Füüsilise aktiivsuse tase: (nimetatakse ka metaboolseks soojuseks) mõjutab inimkeha poolt toodetud soojushulka ning seeläbi ka tunnetust sooja või külma keskkonna suhtes.

Praktikas on kasutusel olevate lagede tüpoloogiast mõjutatud järgmised tegurid:

  • Õhutemperatuur, olles seotud sellega, mil määral TABS-i puhul lagi plaadiga kokkupuutel õhku võimaldab jahutada.

  • Keskmine kiirgustemperatuur, olles mõjutatud laes paiknevate kiirgavate paneelide katvusastmest.

  • Õhu liikumiskiirus, olles mõjutatud neeldurite paigutusest ja paneelidevaheliste õhuvahede suurusest, mille kaudu võib esineda konvektsioon.

Keskmine hinnang mugavusastmest

Thermal comfort affects the work

Kombineerides kõiki eespool nimetatud tegureid, on võimalik ennustada keskmist hinnangut mugavusastmest3. Samas ei ole alati võimalik luua soojuskeskkond, mis kõiki hoone elanikke ühtviisi rahuldaks, sest inimeste isiklikud eelistused on erinevad. 

Sellistel juhtudel on siiski võimalik määrata tingimused, mida tõenäoliselt peetakse enamikule vastuvõetavaks4. Ja kui seda kombineerida individuaalse kontrolli võimalustega (näiteks riiete vahetamine või akende avamine), suureneb üldine rahulolu keskkonnaga märgatavalt.

Soojusmugavus mõjutab töö tulemuslikkust

Soojustingimused võivad mõjutada hoones viibijate produktiivsust ja töö tulemuslikkust mitmel põhjusel. Vähene soojusmugavus võib

  • põhjustada tähelepanu hajumist
  • häirida üldist heaolu
  • vähendada keskendumisvõimet

Soojusmugavus ja akustika

Sisekeskkonna kvaliteet on tugevas seoses soojusmugavusega, mistõttu on oluline arvestada ka teisi siseruumi parameetreid, nagu näiteks:

  • akustika
  • valgustus
  • õhukvaliteet

Akustika olulisust isikute heaolu suhtes on läbi aegade tõestatud. Esinevad järgnevad kombineeritud efektid:

K.C. Parsons, Keskkonnaergonoomika: ülevaade printsiipidest, meetoditest ja mudelitest

  

Thermal comfort associated with soft materials

Arhitektuuriliselt on soojusmugavus seotud pehmete materjalidega ja siledate pindadega nagu näiteks tekstiil, poorsed pinnad või ka puit. Seevastu lamedaid ja kõvasid (metallist või kivist) pindu peetakse soojusmugavuse saavutamiseks küllaltki ebasoodsaks.


Teaduslikult ei ole veel kindlaks tehtud, millest antud nähtus tuleneb, kuid eeldatavasti on see seotud tajutava kiirgusvahetusega antud pinna suhtes. Seda kirjeldatakse kiirgusvõime kaudu. Kiirgusvõime jääb vahemikku 0 kuni 1, kus läikivad metallpinnad väljendavad kiirgust 0 ja mattpinnad 1 lähedal.


Täieliku katvusastmega helineelav lagi suurendab seega hoones paiknevate inimeste nii akustilist kui ka soojusmugavust. Sõltuvalt hoones kasutatavast temperatuuri juhtimissüsteemist, pakub Ecophon sobilikke tootelahendusi, et tagada hoone siseruumide võimalikult kõrge mugavusaste.

HVAC süsteemide integreerimine akustiliste lahendustega

Integrated HVAC systems and acoustic solutionsIn conventional buildings, acoustic ceilings are the interface between the building services and equipment (HVAC, lighting, etc.). They tend to cover 80 to 90% of the floor area, from wall to wall.

E-tools like Drawing Aid propose a wide range of practical ways to integrate HVAC systems and acoustic solutions.

Under the last few years, one has seen an increase of hydronic heating and cooling systems based on lightweight radiant panels. If the ceiling is still entirely covered, the coverage ratio of sound absorbers is typically reduced to 40 to 70% of the ceiling surface in this case, as this latter also accommodates the radiant panels.

Wall absorbers are great complements to the ceiling surface in case the whole room surface is not available for high performance sound absorbers.

Thermally-Activated Building Systems

Thermally Activated Building systemsIn buildings with concrete core cooling, also called TABS (Thermally-Activated Building Systems), the ceiling cannot be fully covered for thermal transfer reasons, in order to allow the energy to transfer between the room and the concrete slab. Still, it can benefit from room acoustic optimization.

Depending on the type of ventilation system, such buildings can be equipped with free hanging acoustic units or baffles to control the acoustic of the room, combined with wall absorbers. Studies show that high levels of thermal comfort are achievable with ceiling coverages up to 60% with free hanging sound absorbers in TABS buildings6.

In order to evaluate the impact of the horizontal absorbers on the operative room temperature, Ecophon has developed a specific Type for TRNSYS, one of the most used thermal simulation softwares. Please ask your Technical Design support for a copy.

For more information, download our knowledge guide (pdf)

 


References:

  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.