智能建筑与传统建筑的热舒适度有何不同?

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波兰的一个科学家团队在《能源》杂志上发表了一篇论文,分析了所谓“智能”建筑与传统建筑相比的热舒适性。

 

 

什么是智能建筑?

智能建筑(Smart buildings),也被称为“智慧”建筑(“intelligent” buildings),是新建建筑中的一种增长趋势。这些结构有几个使它们与传统建筑不同的基本组成部分,包括信息通信网络、建筑管理系统和不同程度的自动化。

建筑管理系统包括集成元素,如 HVAC 系统、照明、通信网络、房间访问、消防安全系统、防盗控制系统和视听系统。智能建筑的集成水平和技术复杂程度的提高会影响居民的几个关键参数,例如空气质量和舒适度。

 

 

建筑物不同区域的热图像。图片来源:Orman, ?.J et al., Energies

住宅和商业建筑

如今,居民在他们的房间中花费更多时间的趋势越来越明显。COVID-19 大流行导致更多的人在家全职或兼职工作,并且由于在线商店和送货上门,购物等其他活动正在发生快速变化。远程技术和互联网已经改变了大部分人的生活和互动方式。

由于这些不断变化的趋势,人们越来越关注为居民提供更舒适的家庭环境。然而,这些趋势导致居民在住宅中花费更多时间,在能源消耗增加方面对房地产行业提出了重大挑战。

HVAC 和照明系统消耗了现代建筑中的大部分能源需求。这不仅是住宅的问题,也是商业建筑能源消耗的关键驱动因素。例如,法国的一项研究表明,学校建筑中 80% 的能源消耗是由于供暖和通风需求产生的。

在全球范围内,建筑业占总能源消耗的 55%。这种消耗以及随之而来的对环境有害的碳排放问题表明,需要显着提高传统建筑和智能建筑的能源效率。

热舒适

然而,在降低能源消耗和建筑部门的气候变化诱发效应以及确保住宅居民和商业用户的舒适度方面,需要进行权衡。另一个关键考虑因素是与其建造和运营相关的智能建筑的成本。

热舒适度可以作为一个参数来提供传统和智能建筑之间的比较。这不是对温度的测量,而是一种主观的舒适感,个人感觉既不太冷也不太热。有几个因素会影响热舒适性,如空气温度、气流、湿度和生物因素,如新陈代谢率。

在过去的几十年里,已经对商业和住宅建筑的热舒适性进行了几项科学研究。然而,很少有人关注智能建筑。这可能是由于这些建筑与传统建筑相比相对稀有。

然而,随着人们对建造或改造具有智能功能的建筑的兴趣日益浓厚,迫切需要对智能建筑和传统建筑的热舒适性进行比较的研究,以解决这一重大的研究空白。

 

 

图片来源:Orman, ?.J et al., Energies

研究概况

该研究对中欧和东欧的传统建筑和智能建筑在正常日常运营期间的热舒适性进行了全面的比较分析。通过研究真实世界条件下的热舒适性,而不是使用气候室的基于实验室的方法,该研究提供了有关用户偏好和感觉等因素的实用信息。在研究中,还进行1788 份问卷调查。

研究是在很长一段时间内进行的,与实验室研究相比,它提供了更真实的数据,实验室研究是在较短的时间内进行的。许多参与者在多个房间参与了这项研究。该研究涵盖了每个季节以及广泛的室内和室外环境。而同时,该论文还分析了 54 项当前的研究。

该论文为工程师和建筑运营商提供了相关的数据和信息,有助于设计更好的建筑。收集了一个大型数据集,该论文揭示了个体的体重指数和职业密度对热舒适和感觉有关键影响。对空气流动和相对湿度等因素的影响进行了全面评估。

 

 

热感投票vs.单位面积人数,红线代表线性拟合,紫点代表热感投票平均值。图片来源:Orman, ?.J et al., Energies

研究中提出了几个关键发现。在智能建筑中观察到更高水平的热舒适度,60% 的研究参与者报告了改进,而传统建筑中这一比例为 45%。智能建筑中有一半的受访者表示他们不需要对热环境进行任何改变,而传统建筑中这一比例为 29%。

与用户热偏好相关的室内热环境偏好不取决于建筑类型。对空气运动的主观评估与个人经历的热感觉相关。随着感知到的空气流动增加,人们往往会感觉更冷。受访者对温暖的环境更满意。

但是,必须考虑到该研究是在中东欧进行的,受访者主要在 19 至 24 岁之间。对不同气候和人口统计的更广泛研究将改善未来的研究。

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