Тепловой комфорт
Тепловой комфорт характеризует степень удовлетворенности человека условиями температурной и тепловой среды. Он подразумевает учет множества факторов и условий, в которых большинство людей ощущают себя комфортно.
По данным различных исследований1, тепловой комфорт имеет высокий приоритет в ряду важнейших условий, повышающих степень удобства и удовлетворенности обитателей условиями среды внутри помещений.
В большинстве зданий именно потолок представляет собой поверхность, наименее загруженную различными элементами. На этой поверхности нет предметов или покрытий. Напротив, полы часто загромождены большим количеством объектов (предметов мебели, ковров, оборудования). С эксплуатационной точки зрения потолок – предпочтительная зона: она создает большую теплопроводящую поверхность, а также придает этой поверхности более активную функцию.
Какие факторы оказывают влияние на тепловую среду в помещении?
Теплообмен между телом человека и окружающей средой происходит, главным образом, тремя путями, а именно:
- путем излучения
- путем конвекции
- путем испарения..
Влияние на тепловую среду в помещении оказывают как внутренние, так и внешние источники тепла или холода.
Традиционные источники тепла:
- электрооборудование (осветительные приборы, компьютеры и т.д.)
- солнечная радиация
- люди в помещении
Традиционные источники холода:
- застекленная оконная поверхность
- стены с недостаточной теплоизоляцией
- т. наз. тепловые мосты внутри сооружений
Все эти источники способны влиять на восприятие человеком окружающей среды и, как следствие, на уровень комфорта2.
Тепловой комфорт связан с субъективным ощущением организма человека в результате воздействия источников тепла и холода, присутствующих в окружающей его среде.
От каких факторов зависит тепловой комфорт
Тепловой комфорт зависит главным образом от шести перечисленных ниже переменных факторов, необходимых для поддержания оптимального равновесия. А оно, в свою очередь, способствует большему удовлетворению обитателей помещений условиями среды обитания.
| Температура воздуха | Традиционная составляющая теплового комфорта; подвержена влиянию источников пассивного и принудительного обогрева и охлаждения. |
||
| Средняя радиационная температура | Средневзвешенная температура всех открытых поверхностей в пределах помещения. В сочетании с температурой воздуха она дает возможность определить т. наз. «эквивалентную» или расчетную комфортную температуру, которая вносит наиболее существенный вклад в понятие теплового комфорта. |
||
| Скорость воздушного потока | (Или объемный расход воздуха) служит количественной характеристикой скорости и направления движения воздуха в помещении. Непостоянство (быстрая смена) скорости воздушного потока может стать причиной сквозняков и вызывать жалобы. |
||
| Влажность воздуха | (Или относительная влажность воздуха) – это относительное содержание влаги в воздухе. Слишком высокая или слишком низкая влажность могут вызывать дискомфорт. | ||
| Уровень теплоизоляции с помощью одежды | Характеристика толщины теплоизолирующего слоя человеческого тела. Высокий уровень теплоизоляции с помощью одежды способствует уменьшению потерь тепла с поверхности кожи и смещает «комфортную» температуру окружающей среды в сторону понижения. |
||
| Уровень физической активности | (Синоним – «метаболическое тепловыделение») Оказывает влияние на количество теплоты, выделяемое телом человека и, как следствие, влияет на восприятие окружающей среды как теплой или же холодной. |
На практике лишь на некоторые из перечисленных факторов влияет тип используемых в помещении потолочных панелей – в частности:
- Температура воздуха – поскольку она может зависеть от того, обеспечивает ли потолок возможность охлаждения воздуха в контакте с плитой перекрытия (в случае TABS).
- Средняя радиационная температура – поскольку она может зависеть от величины коэффициента покрытия теплоизлучающих панелей потолка .
- Скорость воздушного потока – поскольку она может зависеть от расположения теплопоглощающих элементов и от ширины воздушного зазора между панелями, благодаря которому осуществляется конвекция воздуха
Усредненная оценка комфорта
В результате комбинации перечисленных выше факторов можно получить усредненную оценку комфорта3. Но в некоторых случаях не удается достичь условий тепловой среды, одинаково устраивающих всех обитателей здания, в силу различия индивидуальных предпочтений.
В подобных случаях, тем не менее, возможно указать условия, которые с большой вероятностью окажутся приемлемыми для большинства обитателей 4. Если же сочетать этот подход с возможностями индивидуальной адаптации (к примеру, одеваться «по погоде», приоткрывать окна и т.д.), то можно существенно повысить и общий уровень удовлетворенности условиями среды в помещении.
Влияние теплового комфорта на производительность труда
Тепловые и температурные условия способны влиять на производительность труда людей, находящихся в здании; предложен ряд механизмов такого влияния. Так, возможными последствиями теплового дискомфорта являются:
- отвлечение внимания на посторонние вещи
- нарушение спокойствия
- снижение способности к концентрации на работе5
Тепловой комфорт и акустика
Если речь идет о среде в помещении с высокими требованиями к тепловому комфорту, его необходимо рассматривать в комплексе с другими характеристиками среды обитания в помещении. Это могут быть:
- акустика
- освещение
- качество воздуха
Важность акустики для здоровья и самочувствия людей, находящихся в помещении, больше не нуждается в доказательствах. Общепризнанным является комплексное воздействие разных факторов:
Неудовлетворительная акустика в сочетании с тепловым дискомфортом усиливают действие друг друга, что вскоре начинает отрицательно сказываться на самочувствии потребителей.
С точки зрения архитектуры тепловой комфорт ассоциируется с использованием мягких материалов и поверхностей обтекаемой формы – тканей, материалов с пористой поверхностью или даже дерева. С другой стороны, плоские и твердые поверхности (изделия из металла и камня) считаются не столь благоприятными для создания теплового комфорта.
Строго научного описания и анализа истоков такого восприятия на данный момент нет, но можно предположить, что это как-то связано с субъективным восприятием радиационного теплообмена с рассматриваемой поверхностью. При таком описании используется понятие излучательной способности (коэффициента излучения). Излучательная способность лежит в диапазоне от 0 до 1, при этом глянцевые металлические поверхности имеют коэффициент излучения около 0, а для матовых поверхностей этот коэффициент близок к 1.
Так, звукопоглощающий потолок с полным перекрытием будет вносить вклад как в тепловой, так и в акустический комфорт обитателей здания. В зависимости от типа системы управления и контроля температурного режима в помещении компания Ecophon предлагает различные технические решения для каждого случая, тем самым обеспечивая высокий уровень теплового комфорта в помещении.
Интеграция систем ОВКВ с акустическими решениями
В зданиях традиционной планировки акустические подвесные потолки играют роль промежуточного звена между инженерными коммуникациями и оборудованием (системами ОВКВ, освещения и т.д.). Зачастую такие потолки занимают 80-90% в проекции на площадь пола, измеренную от одной стены до другой.
Электронные инструменты, такие как Drawing Aid предлагают широкий спектр практических способов интеграции систем ОВКВ и акустических решений.
За последние несколько лет наблюдается рост популярности систем отопления и охлаждения с использованием воды в качестве теплоносителя и легких панелей в качестве излучающих элементов. Если потолок при этом остается полностью закрытым подвесной конструкцией, коэффициент покрытия звукопоглотителей, как правило, снижается до 40-70% площади потолка, поскольку излучающие панели размещены здесь же в потолочной конструкции.
Настенные звукопоглотителислужат хорошим дополнением для потолочных в том случае, если высокоэффективные звукопоглотители невозможно разместить на всей свободной поверхности комнаты.
Термоактивные системы зданий
В зданиях с системой охлаждения через железобетонный каркас, известной также как TABS (Thermally-Activated Building Systems – комплексная система инженерного оборудования здания с «тепловым приводом», или «термоактивная строительная система»), потолок не может быть закрыт полностью, поскольку это мешало бы переносу тепла, то есть тепловой энергии, между пространством комнаты и бетонной плитой перекрытия. Тем не менее, проблему можно решить путем оптимизации акустики самого помещения.
В зависимости от типа вентиляционной системы такие здания могут быть оборудованы свободно висящими звукопоглотителями или баффлами, обеспечивающими контроль акустики в помещении, в сочетании с настенными звукопоглотителями. Как показывают исследования, высокий уровень теплового комфорта внутри зданий, построенных по технологии TABS, достижим при коэффициентах покрытия потолка, не превышающих 60%, с использованием свободно висящих звукопоглотителей 6.
Для оценки влияния горизонтальных звукопоглотителей на расчетную комфортную температуру компанией Ecophon разработан прикладной программный пакет Type for TRNSYS – одно из самых популярных приложений для имитации теплового и температурного режима. Получить программу можно, обратившись в службу поддержки.
Подробнее см. в справочной брошюре, которая доступна для скачивания по ссылке (pdf)
Ссылки на литературу
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.