Mikroklimat we wnętrzach wywiera znaczący wpływ na funkcjonowanie użytkowników budynków. Zbyt niska lub zbyt wysoka temperatura oddziałuje niekorzystnie na samopoczucie pracowników i ich wydajność. W tekście znajdziesz odpowiedź na pytania:
- Czym jest komfort cieplny człowieka i jakie czynniki go kształtują?
- Jaka jest optymalna temperatura w miejscu pracy i co dzieje się, gdy znacząco rośnie lub maleje?
- Jakie są uwarunkowania prawne dotyczące wartości temperatury w biurach?
- Jak zapobiec wzrostom temperatury powietrza wewnątrz budynków i zoptymalizować warunki w zakresie komfortu cieplnego?
Komfort cieplny człowieka a mikroklimat we wnętrzu
Między człowiekiem a otoczeniem dochodzi do nieprzerwanej wymiany ciepła, na którą wpływ mają temperatura i prędkość ruchu powietrza, ciśnienie pary wodnej oraz średnia temperatura promieniowania. Organizm człowieka funkcjonuje prawidłowo, jeśli utrzymana zostaje stała ciepłota ciała, dlatego istnieją mechanizmy, które mają za zadanie regulować temperaturę – wytwarzać niezbędne do życia ciepło lub odprowadzać jego nadmiar. Pojawiające się ze strony środowiska obciążenia termiczne powodują osłabienie działania tych mechanizmów. Wówczas człowiek traci równowagę cieplną ciała, czyli komfort cieplny.
Komfort cieplny można opisać jako optymalne samopoczucie człowieka, na które wpływa wiele różnych czynników, takich jak: rodzaj odzieży, aktywność fizyczna czy wspomniane wcześniej parametry otoczenia. Odnosząc te wymagania do warunków pomieszczeń – w idealnych okolicznościach (bez zanieczyszczeń, wiatru itp.) kluczowy wpływ na dobre samopoczucie ludzi mają temperatura i wilgotność względna powietrza.
Przy budowie obiektów, organizacji wnętrz oraz projektowaniu instalacji wentylacji i klimatyzacji należy wziąć pod uwagę te czynniki, gwarantujące komfort cieplny pracownikom. Niezapewnienie odpowiednich warunków do pracy może skutkować poważnymi konsekwencjami.
Temperatura w pomieszczeniach a spadek wydajności
Polskie Stowarzyszenie Budownictwa Ekologicznego w swoim raporcie pt. Zdrowe Biuro wskazuje, że komfort termiczny wpływa na nastrój, efektywność i produktywność oraz satysfakcję z pracy. Jeśli w pomieszczeniu panuje zbyt wysoka temperatura, pracownicy odczuwają zmęczenie, natomiast za niska temperatura utrudnia utrzymanie koncentracji. Badania, na które się powołują, pokazują, że w chłodnych wnętrzach wydajność pracy spada o 4%, a w za gorących nawet o 10%. Wyniki te potwierdzają badania przeprowadzone na Technicznym Uniwersytecie Helsińskim i Lawrence Berkeley National Laboratory. Naukowcy dowiedli, że wydajność pracowników jest najwyższa w temperaturze 21-22°C, a każdy wzrost o 1°C powoduje spadek wydajności o 2 punkty procentowe.
Przepisy z zakresu bezpieczeństwa i higieny pracy zwykle normują minimalną wartość temperatury w obiekcie – margines najwyższej temperatury często pozostaje nieokreślony. Wysoka temperatura powietrza w pomieszczeniu znacznie wpływa na pogorszenie się samopoczucia ludzi w nim przebywających – zmniejsza się wydolność fizyczna i psychiczna, rośnie tętno i spada ciśnienie krwi, oddech przyspiesza i zwiększa się wydzielanie potu. Warto wiedzieć, że zgodnie z ideą zapewnienia komfortu cieplnego oraz zdrowia i bezpieczeństwa ludzi w budynku panujące warunki w miejscu pracy mogą spowodować wzrost temperatury wnętrza ciała człowieka jedynie o 1°C (do 38°C).
W zależności od kraju normy dot. temperatury w miejscu pracy są różnie definiowane. Poniżej znajdują się informacje na temat przykładowych państw z różnych kontynentów. W miejscach, w których wysoka temperatura jest jedną z charakterystyk panującego klimatu, odpowiednie regulacje ustanowiono jeszcze w XX w. W Polsce skrajne wartości temperatury w miejscu pracy określono w rozporządzeniu w sprawie ogólnych przepisów BHP w 2003 roku. W odniesieniu do występujących w dzisiejszych czasach ekstremalnych zjawisk pogodowych (m.in. fal upałów) oraz postępujących zmian warunków w strefie klimatycznej Polski, ustalone przepisy uznaje się za niewystarczające. Wciąż brakuje jasnych wytycznych dotyczących górnej granicy temperatury wewnątrz obiektów, która została określona i przyjęta jedynie umownie.
Infografika przedstawiająca następujące dane (ze względu na różnorodność regulacji nie uda nam się ich przedstawić w ujednoliconej tabeli):
| POLSKA | WŁOCHY | HISZPANIA | USA | BRAZYLIA |
| W pomieszczeniach biurowych lub tam, gdzie ludzie wykonują lekką pracę fizyczną,
temperatura nie może spaść poniżej 18°C. Natomiast w szatniach służbowych, łazienkach i innych tego rodzaju pomieszczeniach gospodarczych temperatura minimalna to 24°C. |
W miesiącach zimowych średnia ważona temperatur powietrza nie może przekroczyć następujących wartości:
– w klimatyzowanych obiektach przemysłowych, rzemieślniczych i podobnych: 18°C + 2°C tolerancji – w pozostałych klimatyzowanych budynkach 20°C + 2°C tolerancji. |
Temperatura
w pomieszczeniach, w których wykonywana jest siedząca praca, typowa dla biur lub podobnych, będzie wynosić od 17°C do 27°C. |
Federalne standardy dot. temperatury: niezależnie od wielkości firmy minimalna temperatura dla miejsc pracy
w pomieszczeniach wynosi 68 stopni Fahrenheita (20°C) a maksymalna 76 stopni Fahrenheita (24.4°C). |
W miejscach pracy, w których wykonywane są czynności wymagające nieustannej sprawności intelektualnej, zaleca się efektywny wskaźnik temperatury od 20°>C do 23°C. |
| Przyjmuje się, że przekroczenie norm temperaturowych występuje, gdy na hali produkcyjnej jest ponad 28°C, w biurach 30°C, a w miejscach pracy o szczególnych warunkach 26°C. | W miesiącach letnich średnia ważona temperatur powietrza nie może być mniejsza niż 26°C – 2°C tolerancji. | Temperatura
w pomieszczeniach, w których wykonywane są lekkie prace, będzie wynosić od 14°C do 25°C. |
||
| Wyjątek: Wyjątkiem od tej reguły są względy technologiczne np. praca w chłodniach, gdzie niska temperatura jest warunkiem koniecznym do prawidłowego przebiegu produkcji. | Wyjątek: Obiekty takie, jak kliniki, szpitale czy domy opieki są wyłączone spod tych przepisów. Władze gminne mogą zdecydować o innych wartościach granicznych temperatury dla obiektów, w których zachodzą szczególne wymagania technologiczne lub produkcyjne względem temperatury. | Wyjątek: Poszczególne Stany ustalają własne przepisy (nie mogą być gorsze od federalnych – często są znacznie lepsze). Ostatecznie regulacje zatwierdza organ o nazwie OSHA. |
Warunki w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego pobytu ludzi (więcej niż 4h) powinny być spełnione w stopniu zadowalającym nie tylko ze względu na samopoczucie ludzi, ale i względy ekonomiczne. Spadek wydajności osób zatrudnionych powoduje straty finansowe dla firmy (częstsze przerwy, mniejsza produktywność, przestoje na produkcji itp.). Do tego dochodzą rosnące koszty eksploatacji urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych i wysokie rachunki za energię.
Czym spowodowany jest wzrost temperatury w budynkach?
Odpowiadając na to pytanie, należy zacząć od bilansu cieplnego budynku. To różnica między zyskami energii cieplnej a stratami, na które ma wpływ m.in. usytuowanie i kształt budynku, sposób ogrzewania i wentylacji, praca maszyn, wytwarzanie ciepła przez ludzi i zwierzęta, rodzaj oświetlenia czy izolacyjność przegród.
W miesiącach letnich, gdy temperatura na zewnątrz jest wyższa niż wewnątrz obiektu, jednym z głównych czynników warunkujących wzrost temperatury w budynkach jest zwiększenie zysków cieplnych w pomieszczeniach spowodowanych przewodzeniem ciepła przez przegrody do budynku. Transmisja ciepła przez przegrodę zależy od 3 czynników: temperatury zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni oraz oporu cieplnego przegrody, który wyraża stosunek grubości warstwy materiału do wartości współczynnika przewodzenia ciepła dla niej wyznaczonego. Wektor przepływu zależny jest od rozkładu temperatur wewnątrz i na zewnątrz, a im większa różnica temperatur, tym więcej ciepła (w danej jednostce czasu) przenika przez przegrodę.
Jedną z największych przegród w wielkopowierzchniowych budynkach jednokondygnacyjnych jest dach – promieniowanie słoneczne powoduje jego nagrzanie i wytworzenie energii cieplnej. Ciepło emitowane jest do wnętrza i powoduje podniesienie temperatury powietrza, czego skutkiem jest spadek komfortu pracowników, straty w przechowywanym asortymencie czy też zwiększony koszt utrzymania klimatyzacji w okresie letnim.
Najbardziej popularnym sposobem obniżenia temperatury wewnątrz pomieszczeń jest stosowanie systemów klimatyzacyjnych. Zastosowanie klimatyzacji w niektórych budynkach jest niemożliwe ze względu na ograniczenia techniczne czy wysoki koszt inwestycji. Z kolei montaż instalacji w obiekcie o wysokim „rygorze temperaturowym” jest często niewystarczający, by utrzymać właściwą temperaturę, nawet w przypadku, gdy termoizolacja dachu jest wykonana poprawnie. Zachodzące zmiany klimatyczne, prowokujące m.in. fale upałów, powodują zmniejszenie wydajności urządzeń klimatyzacyjnych, dlatego właścicielom budynków często nie udaje się spełnić wymagań temperaturowych. Rozwiązaniem może być budowa zaawansowanej instalacji chłodniczo-wentylacyjnej np. z wykorzystaniem systemu klimatyzacji precyzyjnej, która pomoże w utrzymaniu stałej temperatury w danym pomieszczeniu. Przykładem są tzw. serwerownie, w których konieczne jest utrzymanie określonych warunków, a podniesienie temperatury powietrza jedynie o 1°C wpływa na pogorszenie pracy urządzeń, natychmiastowo zwiększających zapotrzebowanie na energię. W tym przypadku zastosowanie nowoczesnego i zoptymalizowanego energetycznie systemu klimatyzacyjnej precyzyjnej gwarantuje zachowanie określonej temperatury we wnętrzu. Jednak nawet najbardziej energooszczędna instalacja średniorocznie zużywa kilka milionów kWh, co w przeliczeniu daje setki tysięcy, a nawet miliony złotych kosztów energii elektrycznej.*
Co zrobić, by obniżyć temperaturę w budynku?
Rozwiązaniem powyższych problemów jest zastosowanie na dachu materiałów refleksyjnych regulujących działanie promieniowania słonecznego. Dzięki temu pokrycia dachów nie nagrzewają się i nie akumulują ciepła, a w konsekwencji nie przekazują go do pomieszczeń.
Płynna wodoszczelna powłoka COOL-R charakteryzuje się wysoką emisyjnością i refleksyjnością – skutecznie odbija promienie słoneczne, zapobiega przegrzaniu się powierzchni i wytwarzaniu energii cieplnej. COOL-R obniża temperaturę dachu i minimalizuje transmisję ciepła do budynku. Temperatura poszycia, w porównaniu do innych pokryć, może być niższa nawet o 70%, co potwierdziły odczyty z pirometrów i kamer termowizyjnych podczas prowadzonych testów na obiektach referencyjnych.
Powłoka COOL-R znacznie zmniejsza zewnętrzne zyski ciepła, obniżając te pochodzące z powierzchni dachu. W rezultacie, przez redukcję temperatury wewnątrz obiektu, COOL-R wpływa na polepszenie komfortu cieplnego pracowników oraz znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na klimatyzację – a co za tym idzie – obniża całościowe zużycie energii elektrycznej. COOL-R pomaga więc osiągnąć wyższą efektywność energetyczną i obniżyć emisję CO2.
Dodatkowo COOL-R:
- przedłuża żywotność dachu nawet o 10 lat poprzez zmniejszenie gradientu temperatur występujących na dachu,
- stanowi bardzo wytrzymałą powłokę na promieniowanie UV oraz warunki atmosferyczne,
- oraz tworzy bezspoinową warstwę hydroizolacyjną, która eliminuje problemy z przeciekaniem.
Dzięki zastosowaniu systemu COOL-R następuje poprawa komfortu cieplnego, która nie tylko zmienia na lepsze warunki pracy, ale również poprawia jej efektywność dzięki mniejszej liczbie przerw w pracy, wyższej wydajności produkcji, braku przestojów i zniwelowaniu strat magazynowych.
*Wniosek na podstawie danych przedstawionych w case study „Elementy składowe efektywnego i bezpiecznego systemu klimatyzacji precyzyjnej centrum przetwarzania danych” autorstwa Piotra Kowalskiego, Dyrektora Działu Inżynierskiego Emerson Network Power Sp. z o.o. dla portalu klimatyzacja.pl.
