Zažijte prostory dříve, než budou postaveny

Vnější pohled na novou laboratoř IEQ Hermann-Rietschelova institutu (HRI) Technické univerzity v Berlíně.

Vnitřní pohled do nové laboratoře IEQ: 54 samostatně regulovatelných povrchových modulů na stěnách a stropě lze ohřívat nebo chladit. Elektrické topné textilie a vodou napájené kapilární rohože umožňují rychlé změny teploty.

Specifičnost laboratoře spočívá v těsném propojení virtuální reality a reálně vytvořených prostorových podmínek. Účastníci experimentu například prostřednictvím brýlí pro virtuální realitu vidí kancelářský prostor s určitými okny, světelnými podmínkami nebo prostorovou geometrií.

Jak teplá má být místnost, kolik světla potřebujeme a kdy vnímáme vzduch jako příjemný? V nové laboratoři IEQ institutu Hermann-Rietschel-Institut (HRI) Technické univerzity v Berlíně (TU Berlin) lze tyto otázky zkoumat za přesně kontrolovaných a zároveň realistických podmínek. Laboratoř za tímto účelem propojuje vysoce flexibilní klimatickou komoru s virtuální realitou. Teplotu, vzduch, osvětlení i vizuální podobu místnosti lze cíleně měnit a vzájemně kombinovat. Výzkumníci a výzkumnice tak mohou zkoumat, jak různé podmínky působí na zdraví, pohodu a výkonnost – a jak lze budovy v budoucnu plánovat tak, aby byly zároveň komfortní, zdravé a energeticky účinné.

Virtuální místnosti, skutečné klima

Výjimečnost laboratoře spočívá v úzkém propojení virtuální reality a skutečně vytvářených podmínek v místnosti. Účastníci a účastnice experimentu vidí například prostřednictvím brýlí pro virtuální realitu kancelářskou místnost s určitými okny, světelnými podmínkami nebo prostorovou geometrií. Klimatická komora současně vytváří přesně odpovídající tepelné podmínky. Pokud účastník či účastnice ve virtuální realitě například otevře okno, okamžitě pocítí průvan, který s tím souvisí – a to přesně z toho směru, odkud přichází i ve virtuální místnosti.

54 samostatně regulovatelných povrchových modulů na stěnách a stropě lze vytápět nebo chladit. Elektrické topné textilie a kapilární rohože s vodním rozvodem umožňují rychlé změny teploty. Během pouhých 30 sekund se mohou povrchové teploty změnit až o pět kelvinů. Výkonný klimatizační systém navíc umožňuje přesně nastavovat teplotu a vlhkost vzduchu i proudění vzduchu. Lze také napodobit různé způsoby větrání, například směšovací a vytěsňovací větrání.

Současně řada senzorů zaznamenává mimo jiné teplotu vzduchu a operativní teplotu, vlhkost vzduchu, koncentraci CO₂ a intenzitu osvětlení. Tímto způsobem lze tepelné, vizuální a hygienické vlivy vzduchu zkoumat jak jednotlivě, tak v jejich vzájemném působení a propojovat je s vnímáním účastníků a účastnic experimentu.

„Velkou výhodou laboratoře IEQ je, že můžeme vnitřní prostory zkoumat za přesně kontrolovaných a zároveň realistických podmínek. Tepelné, vizuální a akustické podmínky i kvalitu vzduchu lze cíleně a reprodukovatelně měnit – a kombinovat s nejrůznějšími virtuálními koncepty místností. V terénních studiích je to možné jen v omezené míře. Můžeme tak systematicky zkoumat, jak různé koncepty místností působí na člověka a jak přitom současně optimalizovat energetickou účinnost,“ říká Lukas Schmitt.

Kdy je místnost skutečně dobrá?

Laboratoř je součástí základnějšího výzkumného přístupu projektu EnOB: GEnEff (Nové hodnocení energetické účinnosti budov). Dosud se energetická účinnost budovy posuzuje především podle toho, kolik energie potřebuje během provozu. Komfort a kvalita vnitřního prostředí, které tato spotřeba energie lidem skutečně poskytuje, se naproti tomu zohledňují jen omezeně. Výzkumný tým HRI proto vyvinul přístup, který obě stránky propojuje. Takzvaný ukazatel GEnEff dává do poměru pravděpodobnost, že uživatelé a uživatelky přijmou klima vnitřního prostředí, a specifickou energetickou potřebu nezbytnou k jeho dosažení. Energetická účinnost se tak již nemá posuzovat pouze podle spotřeby, ale také podle skutečně dosaženého přínosu pro lidi v budově.

Jak důležitá je tato perspektiva, ukázal již průzkum ve dvou udržitelně certifikovaných kancelářských budovách. Mezi zdokumentovanými certifikačními hodnotami a skutečným vnímáním uživatelů a uživatelek zaznamenali výzkumníci a výzkumnice v některých případech odchylky až 50 procent – zejména u kvality vzduchu v místnosti a možností ovlivňovat vlastní klima v místnosti.

Teplota mění také vnímání vzduchu

Nový přístup byl v laboratoři IEQ již ověřen ve studii s účastníky a účastnicemi. Výzkumníci a výzkumnice v ní kombinovali různé operativní teploty mezi 20 a 28 stupni Celsia s různými intenzitami osvětlení, zatímco kvalita vzduchu a akustika zůstávaly konstantní.

Výsledky ukazují, jak úzce jsou jednotlivé faktory kvality vnitřního prostředí propojeny. Účastníci a účastnice experimentu například vnímali teplé místnosti jako místnosti s horší kvalitou vzduchu – nezávisle na skutečné koncentraci CO₂. V daném výzkumu měla tepelná pohoda s podílem 33 procent největší vliv na celkové hodnocení místnosti. Následovaly vnímaná kvalita vzduchu v místnosti s 26 procenty, vizuální pohoda s 23 procenty a akustika s 18 procenty.

Následná terénní studie na 16 pracovištích a obytných místech potvrdila, že poznatky získané v laboratoři lze přenést i na skutečné budovy. Funkce komfortu vyvinutá v laboratoři IEQ správně předpověděla hodnocení kvality vnitřního prostředí v 81 procentech zkoumaných případů.

Šetřit energii, aniž bychom ztratili kvalitu prostoru

S laboratoří IEQ má nyní TU Berlin k dispozici výzkumnou infrastrukturu, která umožňuje podstatně diferencovaněji zkoumat vzájemné působení člověka, budovy a spotřeby energie. V budoucnu bude možné integrovat další faktory ovlivňující kvalitu vnitřního prostředí a různé koncepty budov testovat již v laboratorních podmínkách.

Výzkum je významný zejména s ohledem na změnu klimatu a rostoucí požadavky na energetickou účinnost budov. Samotná co nejnižší energetická potřeba totiž ještě neznamená, že jde o dobrou budovu. Rozhodující je spíše dosáhnout vysoké kvality vnitřního prostředí s co nejmenší spotřebou energie. Metody vyvinuté v rámci projektu by proto mohly být dlouhodobě zajímavé také pro certifikační postupy, normy a směrnice. Cílem je plánování budov, při němž úspory energie nepůjdou na úkor zdraví, komfortu a spokojenosti uživatelů a uživatelek.

I mimo projekt GEnEff má být laboratoř IEQ využívána pro výzkumné a vývojové projekty i pro univerzitní výuku. Vytváří tak nové možnosti pro navrhování budov budoucnosti z perspektivy lidí, kteří v nich každý den pobývají.

Laboratoř IEQ vznikla v rámci výzkumného projektu „EnOB: GEnEff“, který byl financován Spolkovým ministerstvem hospodářství a energetiky (BMWE). Kromě institutu Hermann-Rietschel-Institut TU Berlin se na projektu podílela také katedra plánování a technického vybavení budov Universität der Künste Berlin pod vedením prof. Dr. Christopha Nytsche-Geusena.