Preferowany przez ludzi ruch powietrza

Rezultaty badań komfortu cieplnego pracowników, przeprowadzonych w obiektach biurowych, dla różnych regionów klimatycznych (zimny, umiarkowany, gorący-suchy, gorący-wilgotny) wykazały, że w porównywalnych warunkach cieplnych wewnątrz pomieszczeń niektórzy użytkownicy odczuwali przeciąg i preferowali zmniejszony ruch powietrza, inni nie odczuwali potrzeby zmiany prędkości, jeszcze inni preferowali większe prędkości powietrza (Schiler i in.1988, de Dear i in.1993, Donini i in.199 , Cena1998). Zatem preferencje ludzi i ich wrażliwość na ruch powietrza są znacząco różne dla poszczególnych badanych osób, na co m ają prawdopodobnie wpływ: poziom ogólnej aktywności, ubranie oraz czynniki fizjologiczne i psychologiczne. Wyniki badań prowadzonych w obiektach biurowych w skazują że ilość osób skarżących się na przeciągi jest mniejsza niż sugerują kryteria przeciągu zalecane w przez normy dotyczące komfortu cieplnego (ASHRAE19 i ISO1994). Kryteria przeciągu w normach ustalano na podstawie badań prowadzanych w specjalnych komorach klimatycznych (rozdz. 3.3). Grupa osób poddawana była

♦autorzy: Toftum J M elikov A Tynel A Bruzda M Fanger P O tłum. Pudełko D red. Humik M

przepływom powietrza i oceniała dyskomfort związany z ruchem powietrza. W trakcie eksperymentu osoby badane odpowiadały na pytania dotyczące preferencji „mniejszego ruchu powietrza”, „bez potrzeby zmiany ruchu powietrza” oraz „zwiększenia ruchu powietrza”. Porównanie badań w obiektach biurowych i laboratoryjnych prowadzi do wniosku, iż procedury oceny różniły się do siebie. Nie wykazano, aby ocena osoby badanej w budynkach biurowych „zmniejszenie ruchu powietrza” oraz „nieakceptowalny ruch powietrza” korespondowała z oceną dyskomfortu związanego z przeciągiem w badaniach laboratoryjnych. Nawet jeżeli osoby badane preferowały większe prędkości powietrza od prędkości zbliżonych do granicznych, określonych w normach, nie jest jasne czy ich preferencje można zweryfikować zapewniając im zwiększony ruch powietrza.

Celem prezentowanych badań przeprowadzonych w Duńskim Uniwersytecie Technicznym było określenie zmienności preferencji dotyczących ruchu powietrza w powiązaniu ze zmianami ogólnego komfortu cieplnego i temperatury, określenie czy podane preferencje zwiększonego ruchu powietrza mogłyby być zweryfikowane przy zwiększaniu ruchu powietrza w kontrolowanych warunkach. Podjęto próbę ustalenia, czy istnieje związek pomiędzy odczuwaną przez osobę badaną preferencją mniejszego ruchu powietrza a określonym w warunkach laboratoryjnych dyskomfortem związanym z przeciągiem.

Przebieg i wyniki badań preferencji ludzi dotyczących ruchu powietrza w pomieszczeniu W specjalnej komorze klimatycznej 40 osób (20 mężczyzn i 20 kobiet) poddawano kontrolowanym przepływom powietrza, w różnych warunkach cieplnych: neutralnych, dość ciepłych i dość zimnych, w temperaturach 18°C, 20°C, 23°C, 26°C i 28°C. Każdy test rozpoczynał się od 30-to minutowej adaptacji, w trakcie której osoby badane poddawane były przepływom powietrza o stałej prędkości 0,2 m/s. W trakcie tego okresu poproszono osoby badane aby dostosowały sw oją odzież tak, aby nie odczuwały ciepła ani zimna. W badaniach z zaplanowanym odczuciem cieplnym „dość chłodno” i „dość ciepło” , temperatura po 30-tu minutach adaptacji była odpowiednio zmniejszana i zwiększana o 4 stopnie. Podczas kolejnego, 30-to minutowego okresu adaptacji osoby badane adaptowano w dostosowanym wcześniej ubraniu, celem uzyskania planowanych odczuć cieplnych. Po tym okresie adaptacji osoby biorące udział w eksperymencie były poddane ruchowi powietrza o prędkościach od 0,1 m/s do 0,8 rn/s, z krokiem 0,1 m/s co 15 minut. Osoby wykonywały pracę siedzącą i co 5 minut dostarczały, bez opuszczania komory, wypełniony kwestionariusz badawczy. Ruch powietrza wytwarzano w komorze powietrznej z recyrkulacją a nawiewy usytuowano za plecami osób badanych. Prędkość powietrza, turbulencja oraz temperatura były mierzone na poziomach: 0,1 m, 0,3 m, 0,6 m,

1,1 m i 1,3 m, licząc od poziomu podłogi, w punkcie centralnym za badaną osobą. Średnia prędkość powietrza w miejscu usytuowania osoby badanej była sterowana spoza komory, poprzez regulację obrotów wentylatora.

Dla każdej prędkości powietrza osoby badane trzykrotnie określały swoje preferencje dotyczące zmniejszenia, braku zmiany bądź zwiększenia ruchu powietrza. Oceny te zestawiano z odpowiednimi prędkościami, mierzonymi na poziome 1,1 m.

Przykładowo, rys. 3.11 przedstawia rozkład głosów dotyczących preferencji zmian prędkości ruchu powietrza w warunkach odczuć dość chłodnych, neutralnych i dość ciepłych przy temperaturze 23°C.

36 ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE

Dość chłodno □ Mniej

m Bez zmian

■ Więcej

0,2 0,3 0,4 0,5

Przeciętna prędkość powietrza, m/s Neutralnie

0,2 0,3 0,4 0,5

Przeciętna prędkość powietrza, m/s

Dość ciepło □ Mniej

■ Bez zmian

■ W ięcej

0,2 0,3 0,4 0,5

Przeciętna prędkość powietrza, m/s

Rys. 3.11 Rozkład głosów dotyczących preferencji zmian prędkości ruchu powietrza.

Badania prowadzono w temp. 23°C w warunkach równowagi termicznej określanej jako: dość chłodno (wykres górny), neutralnie (wykres środkowy) oraz dość ciepło (wykres dolny)

Niektóre badane osoby, wyrażające opinię „dość chłodno”, preferowały zwiększenie ruchu powietrza przy prędkości 0,1 m/s, a część osób nawet przy wyższych prędkościach.

Jednakże, około 45% ankietowanych głosowało za zmniejszeniem ruchu powietrza w temperaturze +18°C w warunkach dość chłodnych odczuć cieplnych. Odsetek osób preferujących zmniejszenie prędkości powietrza rósł wraz ze zwiększaniem prędkości powietrza a równocześnie ilość osób preferujących brak zmiany prędkości malała. Przy odczuciach cieplnych „dość ciepło”, w temperaturze powyżej +26°C, wysoki odsetek osób preferował zwiększenie ruchu powietrza, również przy wysokich prędkościach powietrza, podczas gdy tylko kilka osób preferowało zmniejszenie ruchu powietrza. Podobnie, tylko kilka osób sygnalizowało przeciągi przy temperaturze +26°C i wyższych. Tak więc, zarówno ogólne odczucia cieplne jak i temperatura znacząco wpływały na preferowany przez ludzi ruchu powietrza. Przy typowych prędkościach występujących w warunkach biurowych (mniej niż 0,3 m/s) osoby badane wykazywały preferencje zwiększenia ruchu powietrza bądź też braku zmiany i tylko osoby wyrażające odczucie „dość chłodno”

preferowały zmniejszenie prędkości powietrza.

Oczekiwano, że zmiana prędkości powietrza w krokach co 0,1 m/s podczas eksperymentu, zmieni preferencje osób badanych dotyczących ruchu powietrza z „więcej”

na „brak zmiany” i w końcu na „mniej”, jeśli podmiot badany będzie odpowiednio usatysfakcjonowany bądź też będzie odczuwał zbyt dużą prędkość powietrza. Jeżeli osoba badana wyrażała preferencje „zmniejszenia m chu powietrza” przy niskich prędkościach oraz „zwiększenia m chu powietrza” przy wyższych prędkościach, oznaczało to brak konsekwencji w ocenie m chu powietrza. Ewentualnie, zmiana preferencji bezpośrednio z

„więcej” na „mniej” wynika z faktu zwiększenia prędkości o wartość większą niż pożądana oraz, że osoba badana prefemje niższą prędkość powietrza. Zmiana preferencji, jeżeli miała miejsce, powodowana zm ianą m chu powietrza, następowała bądź w sytuacji gdy osoba była zadowolona z m chu powietrza bądź też gdy jej preferencje były niezgodne z zadanym m chem powietrza. W każdych warunkach eksperymentu preferencje osób badanych „zwiększenia m chu powietrza” w jednym cyklu prędkości oraz „więcej”, „bez zmian” lub „mniej” w następnym cyklu przy większej prędkości pokazuje rys. 3.12.

Warunki eksperymentu

Rys. 3.12 Zmiana głosów dotyczących preferencji zwiększenia ruchu powietrza dla różnych warunków cieplnych

38 ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE

Wykres stworzono w oparciu o odpowiedzi osób dotyczące preferencji zwiększenia ruchu powietrza w stosunku do zadanego. W analizie rozpatrywano głosy badanych, tylko wtedy jeśli 2 na 3 głosy, w trakcie badania przy stałej prędkości powietrza, wyrażały te same preferencje. Ogólnie rzecz biorąc osoby badane zmieniały swoje preferencje z

„większy ruch powietrza” na „ruch powietrza bez zmian”, za wyjątkiem cieplejszych warunków i przy najwyższych temperaturach, kiedy to znaczna część badanych osób preferowała większy ruch powietrza dla wszystkich prędkości. Jedynie przy 18°C i odczuciach cieplnych „dość chłodno” 50% osób badanych zmieniało swoje preferencje bezpośrednio z „większy ruch powietrza” na „mniejszy ruch powietrza”.

Wyniki badań zgrupowano w zależności od prędkości powietrza mierzonych na wysokości 1,1 m nad p o dłogą zmienianych co 0,1 m/s. Dla każdej grupy wyników liczono odsetek osób niezadowolonych z powodu przeciągu i odpowiadający im odsetek osób preferujących mniejszy ruch powietrza. Współczynniki korelacji Pearson’a pomiędzy poszczególnymi wartościami były wysokie i znaczące (p<0,05), za wyjątkiem badań prowadzonych w warunkach „dość ciepło”, przy 26°C i 28°C (p>0,05), kiedy to jedynie kilka osób zgłaszało obecność przeciągu i preferowało mniejszy ruch powietrza. Wyniki przedstawione na rys. 3.13 w skazują że jedynie około 50% osób preferujących mniejszy ruch powietrza było niezadowolonych z powodu odczuwanego przeciągu.

IUU

Odsetek osób niezadowolonych z powodu przeciągu (%)

Rys. 3.13 Porównanie procentowego udziału osób preferujących mniejszy ruch powietrza z procentowym udziałem osób niezadowolonych z powodu odczuwanego przeciągu

Preferencje osób dotyczące ruchu powietrza korespondowały z ich komfortem cieplnym i środowiskiem cieplnym. Jedynie parę osób preferowało większy ruch powietrza w warunkach „dość chłodno”, bez względu na prędkość powietrza. Podwyższenie temperatury objawiało się nieznaczną zmianą preferencji „mniejszy ruch powietrza” na

„brak zmian ruchu powietrza” . W najnowszych badaniach w gorącym i suchym klimacie,

nie znaleziono jednoznacznego związku pomiędzy żądaniem większej prędkości powietrza a temperaturą (Cena1998). W omawianych badaniach laboratoryjnych odsetek osób preferujących większe prędkości powietrza wzrastał ze wzrostem temperatury, dla osób preferujących warunki neutralne i dość ciepłe. Rozbieżności m ogą wynikać ze zbyt niskich prędkości powietrza stosowanych w trakcie badań (Cena1998). Przy neutralnych i dość ciepłych odczuciach ilość osób preferujących większy ruch powietrza malała ze wzrostem prędkości powietrza, mimo że znaczny odsetek osób badanych (do 50%) preferował większy ruch powietrza przy odczuciach dość ciepłych, również przy maksymalnej prędkości powietrza (0,8 m/s), w temperaturach 26°C i 28°C.

W badaniach Ceny199 zgodne żądanie większego ruchu powietrza było oznaką dyskomfortu znacznie częściej niż występowanie przeciągów. W związku z tym prezentowane badania przeprowadzono celem określenia, czy podane preferencje większego ruchu powietrza m ogą być zweryfikowane w ściśle kontrolowanych warunkach, przy zwiększonym ruchu powietrza. Preferencje osób badanych zwiększonego ruchu powietrza były zgodne, za wyjątkiem badania w temperaturze 18°C, kiedy to znaczna część osób badanych preferowała mniejszy ruch powietrza.

Dla pozostałych temperatur określone preferencje ludzi dotyczące większego ruchu powietrza ulegały weryfikacji, gdy prędkość ruchu powietrza zmieniała się w krokach co 0,1 m/s w kontrolowanych warunkach. Aklimatyzacja osób badanych do preferowania większego ruchu powietrza, jedynie poprzez zwiększanie prędkości powietrza, może być przyczyną odczucia przeciągu i preferowania mniejszego ruchu powietrza. Jednym z prostszych i bardziej praktycznych rozwiązań tego problemu byłoby zapewnienie prędkości powietrza otaczającego na poziomie prędkości granicznych, zalecanych w normach komfortu cieplnego, przy jednoczesnym lokalnym zwiększeniu prędkości powietrza w miejscu badanym, będącej pod pełną kontrolą osoby badanej, preferującej większy ruch powietrza, np. poprzez zastosowanie wentylatora na biurku.

Przy identycznych dla wszystkich osób warunkach ruchu powietrza odsetek osób odczuwających przeciąg był mniejszy niż odsetek osób preferujących mniejszy ruch powietrza. Wykazuje to, iż wcześniej stosowane w badaniach procedury badawcze, nadmiernie przeceniały wpływ przeciągów na odczuwanie dyskomfortu. Nawet w identycznych warunkach środowiskowych, preferencje osób rozkładały się na dwie a nawet na trzy kategorie (mniej, bez zmian, więcej), wykazując duże indywidualne rozbieżności pomiędzy poszczególnymi osobami. W praktyce oznacza to, że w budynku niektóre osoby będą preferować większy ruch powietrza, podczas gdy inne, w tym samym czasie, będą preferować mniejszy ruch powietrza i będą odczuwać dyskomfort związany z przeciągami. Stąd też m ogą wynikać konflikty związane z preferencjami i odczuwaniem ruchu powietrza przez grupę osób w przypadku braku możliwości regulacji ruchu powietrza.

Z przeprowadzonych badań wynika, że preferencje ruchu powietrza zależą zarówno od ogólnych odczuć cieplnych jak i temperatury powietrza, istnieją jednak duże indywidualne rozbieżności pomiędzy osobami. Preferencja mniejszego ruchu powietrza była liniowo powiązana w dyskomfortem odczuwanym wskutek przeciągów, jednakże odsetek osób odczuwających przeciąg był niższy od odsetka osób preferujących mniejszy ruch powietrza. Ustalone preferencje większego ruchu powietrza zostały zweryfikowane w kontrolowanych warunkach poprzez zwiększanie ruchu powietrza.

40 ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE