Mitattu, mallinnettu ja koettu lämpöviihtyvyys toimistohuoneessa Miimu Airaksinen, Riikka Holopainen, Pekka Tuomaala, Jouko Piippo, Kalevi Piira, Mikko Saari, At Arto Antson, Risto Ruotsalainen, Anssi ijoutsiniemi, i i Mika Matlin, Annu Haapakangas, Virpi Ruohomäki, Marjaana Lahtinen
21/03/2013 2 Johdanto Miellyttävät sisäolosuhteet tärkeitä sekä viihtyvyyden että energiatehokkuuden kannalta Rakennusten tilojen ominaisuudet ja olosuhteet saamassa entistä suurempaa merkitystä Ymmärrys ihmisten kokemista sisäolosuhteista ollut toistaiseksi puutteellinen koska perinteiset termisen viihtyvyyden työkalut eivät huomioi muuttuvia olosuhteita ihmisen eri kehon osa-alueiden välisiä eroja
21/03/2013 3 Lämpöviihtyvyys yksittäisenä tekijänä merkittävin sekä viihtyvyyden että energiankulutuksen kannalta Tilojen käyttäjät pyrkivät säätämään epäviihtyisät lämpöolonsa viihtyisämmiksi Tämä saattaa johtaa turhaan energiankäyttöön, mikäli järjestelmää ei ole suunniteltu, toteutettu ja säädetty oikein.
21/03/2013 4 Lämpöviihtyvyys Ihmisen aistimien lämpöolosuhteiden reunaehdot: Ulkoiset parametrit Operatiivinen lämpötila Sisäilman liike Ilman suhteellinen kosteus Ilman lämpötila Pintojen lämpötilat Sisäiset parametrit Metabolia Vaatetus Anatomia (kudosjakauma) k Aktiivisuus
21/03/2013 5 Laskentatapa - VTT Human Thermal Model Rakennuksen energialaskentaohjelma Human Thermal Model Anatomia (Passive Model) Fysiologia (Control Model) Tilamalli Lämmönsiirron laskenta Virtauslaskenta Rakennuksen tietomalli Kudosten lämpötilat Zhang Hui (2003) Lämpöaistimus Lämpöviihtyvyys Tuottavuus
21/03/2013 6 VTT - Human Thermal Model Aika- ja paikkariippuva mallinnus Visualisointi Ihmismalli Tilamalli Viihtyvyysmalli
21/03/2013 7 Mitattu toimistotila Tyypillinen 1960-70 luvun toimistohuone, pinta-ala 11 m 2 Työpiste sijoitettu 1.6 m korkean nauhaikkunan eteen Sisäolosuhteita mitattiin jatkuvatoimisesti maaliskuun puolivälistä kesäkuun alkuun: poistoilmavirran, sisäilman ja pintojen lämpötilat Mittaustuloksia käytettiin lähtötietona termisen viihtyvyyden simuloinneissa Tutkimus kuului RYM Sisäympäristö-ohjelmaan
21/03/2013 8 Kyselytutkimus tilojen käyttäjille Käyttäjien kokemuksia sisäympäristöstä selvitettiin sähköisesti lähetetyllä Työympäristö- ja hyvinvointikyselylyllä Tuloksista tarkasteltiin yhden julkisivun samassa käyttötarkoituksessa olevia huoneita, käyttäjämäärä yhteensä 27 henkilöä Kysymyksillä kartoitettiin viimeaikaisia kokemuksia todennäköistä, että kyselyn tulokset kuvaavat paremmin lämmityskauden aikaista viihtyvyyttä kuin kesäaikaista viihtyvyyttä.
21/03/2013 9 Olosuhdemittaukset 35 30 25 Toimistohuoneen 493 tuloilman lämpötila Toimistohuoneen 493 huoneilman lämpötila Ulkoilman lämpötila Toimistohuoneen 493 tuloilmakanavan paine, suutinkonvektori, Pa 900 800 700 20 600 Läm mpötila, C 15 10 500 400 5 300 0 200 5 100 10 0 15.3.2012 0:00 25.3.2012 0:00 4.4.2012 0:00 14.4.2012 0:00 24.4.2012 0:00 4.5.2012 0:00 14.5.2012 0:00 24.5.2012 0:00 3.6.2012 0:00 Aika, pv.kk.vuosi klo Kanavap paine, Pa
21/03/2013 10 Päätelmät mittaustuloksista Jatkuvatoimisten mittausten perusteella toimistohuoneessa varsin hyvät olosuhteet, vaikka sisäilman lämpötila korkeahko kesällä CO 2 -pitoisuus erittäin pieni, < 400 ppm suurimman osan mittausjaksosta Äänitaso vaihteli välillä 29 35 db(a), kohtuullisen hyvä tämän ikäiselle toimistohuoneelle Vetomittauksissa ilmannopeudet varsin pieniä vaihdellen 0.007 0.057 m/s mittauspaikasta riippuen. Jäähdytyspuhallinpatterin ollessa päällä vaihteluväli 0.073 0.129 m/s.
Lämpöviihtyvyyslaskennan tulokset 21/03/2013 11
21/03/2013 12 Päätelmät lämpöviihtyvyyslaskennasta Koko mittausjakson keskimääräinen tyytymättömien osuus, eli PPD-indeksi (Predicted Percentage of Dissatisfied) HTM-mallilla laskettuna 7 % ja Fangerin menetelmällä laskettuna 21 % Kevään lämmityskautena keskimääräinen PPD-indeksi keskimäärin 6 % VTT:n HTM-mallilla laskettuna ja 10 % Fangerin mallilla laskettuna. Pienempi ero mallien välillä johtuu pienemmistä sisäolosuhteiden vaihteluista. Sisäolosuhteiden id vaihtelussa pääsyynä ä auringonsäteilyn il aiheuttama ikkunan pintalämpötilan muutos. Ikkunan sisäpinnan maksimilämpötila mittausajanjaksolla 38 C. Mittausjaksolla ikkunan sisäpinnan lämpötila-anturi ei toiminut noin 2 viikon ajanjaksolla.
21/03/2013 13 Kyselytutkimukset Työtyytyväisyy s Tyytyväisyys työympäristö ön Veto Liian matala lämpötila Liian korkea lämpötila Huono ilman-laatu Lämpötilan säädettävyys Ilmanvaihdon säädettävyys k.a 3,5 4,8 2,3 2,2 2,7 2,3 2,4 2,5 Med. 4,0 5,0 2,0 2,0 3,0 2,0 2,0 2,0 Min 1 2 1 1 1 1 1 1 Max 5 7 5 5 5 5 5 5 Asteik 1=erittäin 1=erittäin 1=ei haittaa 1=ei haittaa 1=ei haittaa 1=ei haittaa 1=erittäin 1=erittäin ko tyytymätön y tyytymätön y lainkaan lainkaan lainkaan lainkaan tyytyväinen y tyytyväinen y 5=erittäin 7=erittäin 5=haittaa 5=haittaa 5=haittaa 5=haittaa 5=erit. 5=erittäin tyytyväinen tyytyväinen erit. paljon erit. paljon erit. paljon erit. paljon tyytyväinen tyytymätön Kyselyn perusteella lämpöoloihin l oltiin selvästi tyytymättömämpiä t ä kuin yleisesti työympäristöön. Osa vastaajista arvioi erityisesti liian korkean lämpötilan haittaavan työsuoritusta. Osa vastaajista oli tyytymättömiä mahdollisuuksiinsa säätää lämpötilaa ja ilmanvaihtoa. Otos liian pieni jotta olisi tilastollisesti merkittävä
21/03/2013 14 Yhteenveto Kyselytutkimuksen perusteella tilan käyttäjät kohtuullisen tyytyväisiä työympäristöönsä ja lämpöolosuhteisiin. Vaihtelu vastaajien välillä kaikissa kysymyksissä suurta (kummatkin ääriarvot edustettuina). Kyselytutkimuksen ja laskennallisen tarkastelun välille ei pysty kertaluontoisella yleistasoisella kyselyllä vetämään johtopäätöksiä olosuhteista: Kyselyn tulisi i vastata t samaa ajanhetkeä jolla simuloitu it tulos arvioidaan Kyselyyn osallistuneiden henkilöiden väliset erot suuria ja y yy j tutkimuksessa tarkasteltu vastaajajoukko pieni
21/03/2013 15 Yhteenveto Fangerin malli ei pysty ottamaan huomioon ihmisen omaa lämmönsäätelyjärjestelmää, joten Fangerin mallilla lasketut viihtyvyydet antavat liian suuria tai pieniä arvoja. Tässä tutkimuksessa Fangerin malli antoi aina selvästi suurempia arvoja tyytymättömyydelle kuin VTT:llä kehitetty HTM-malli malli. Samansuuntaisia tuloksia on myös saatu myös muissa tutkimuksissa. Eit Erityisesti i tikesäaikana Fangerin mallilla lasketut t tyytymättömyyden t arvot selvästi suurempia kuin HTM-mallilla lasketut Fangerin mallin käyttö voi johtaa jäähdytyksen y ylimitoittamiseen tai liian aikaiseen käyttämiseen ja lisätä turhaan energiankulutusta parantamatta kuitenkaan lämpöviihtyvyyttä
21/03/2013 16 VTT creates business from technology