Élje át a tereket, mielőtt még megépülnének

A TU Berlin Hermann Rietschel Intézetének (HRI) új IEQ-laboratóriumának külső nézete.

Az új IEQ-laboratórium belső nézete: a falakon és a mennyezeten található 54, egyenként szabályozható felületi modul fűthető vagy hűthető. Az elektromos fűtőtextíliák és a vízzel működő kapilláriscső-szőnyegek gyors hőmérséklet-változásokat tesznek lehetővé.

A laboratórium különlegessége a virtuális valóság és a valóságban létrehozott térbeli körülmények szoros összekapcsolásában rejlik. A kísérleti személyek például egy VR-szemüvegen keresztül egy meghatározott ablakokkal, fényviszonyokkal vagy térgeometriával rendelkező irodateret látnak.

Milyen meleg legyen egy helyiség, mennyi fényre van szükségünk, és mikor érezzük kellemesnek a levegőt? A Berlini Műszaki Egyetem (TU Berlin) Hermann Rietschel Intézetének (HRI) új IEQ-laboratóriumában az ilyen kérdések pontosan szabályozott, ugyanakkor valósághű körülmények között vizsgálhatók. A laboratórium ehhez egy rendkívül rugalmas klímateret kapcsol össze a virtuális valósággal. A hőmérséklet, a levegő, a fény és a helyiség vizuális kialakítása célzottan módosítható és egymással kombinálható. Így a kutatók azt vizsgálhatják, hogy a különböző körülmények miként hatnak az egészségre, a jóllétre és a teljesítőképességre – valamint azt, hogyan lehet a jövő épületeit egyszerre komfortosra, egészségesre és energiahatékonyra tervezni.

Virtuális terek, valós klíma

A laboratórium különlegessége a virtuális valóság és a valóságban létrehozott helyiségi körülmények szoros összekapcsolásában rejlik. A vizsgálati személyek például egy bizonyos ablakokkal, fényviszonyokkal vagy térgeometriával rendelkező irodát látnak VR-szemüvegen keresztül. A klímatér ezzel egyidejűleg pontosan az ehhez illeszkedő termikus körülményeket hozza létre. Ha egy vizsgálati személy például kinyit egy ablakot a virtuális valóságban, azonnal érzi az ezzel járó légmozgást – méghozzá pontosan abból az irányból, ahonnan az a virtuális térben is érkezik.

A falakon és a mennyezeten elhelyezett, egyenként szabályozható 54 felületi modul fűthető vagy hűthető. Az elektromos fűtőtextíliák és a vízzel működő kapilláriscső-szőnyegek gyors hőmérséklet-változtatást tesznek lehetővé. Mindössze 30 másodpercen belül akár öt kelvinnel is megváltoztatható a felületek hőmérséklete. A nagy teljesítményű légkondicionáló ezen túlmenően lehetővé teszi a levegő hőmérsékletének, páratartalmának és áramlásának pontos beállítását. Különböző szellőztetési formák, például a keverő- és a kiszorításos szellőztetés is modellezhetők.

Ezzel párhuzamosan számos érzékelő többek között a levegő- és az operatív hőmérsékletet, a páratartalmat, a CO₂-koncentrációt és a megvilágítás erősségét is rögzíti. Így a termikus, vizuális és levegőhigiéniai hatások egyaránt vizsgálhatók külön-külön, illetve egymással kölcsönhatásban, és összekapcsolhatók a vizsgálati személyek észleléseivel.

„Az IEQ-labor nagy előnye, hogy a belső tereket pontosan szabályozott, valósághű körülmények között vizsgálhatjuk. A termikus, vizuális és akusztikai feltételek, valamint a levegőminőség célzottan és reprodukálható módon változtathatók – és sokféle virtuális térkoncepcióval kombinálhatók. Terepvizsgálatokban ez csak korlátozottan lehetséges. Így szisztematikusan vizsgálhatjuk, hogy a különböző térkoncepciók miként hatnak az emberekre, és eközben hogyan optimalizálható az energiahatékonyság” – mondja Lukas Schmitt.

Mikor igazán jó egy helyiség?

A laboratórium a projektEnOB: GEnEff (Az épületek energiahatékonyságának újfajta értékelése) alapvetőbb kutatási megközelítésének része. Eddig egy épület energiahatékonyságát elsősorban az alapján mérték, hogy működése során mennyi energiát igényel. Azt, hogy ez az energiafelhasználás ténylegesen milyen komfortot és belső términőséget teremt az emberek számára, csak korlátozottan veszik figyelembe. A HRI kutatócsoportja ezért olyan megközelítést dolgozott ki, amely összekapcsolja ezt a két szempontot. Az úgynevezett GEnEff-mutató a felhasználók által a belső klíma elfogadásának valószínűségét az ehhez szükséges fajlagos energiaigénnyel állítja összefüggésbe. Az energiahatékonyságot így már nem csupán a fogyasztás alapján kell megítélni, hanem az épületben tartózkodó emberek számára ténylegesen elért haszon alapján is.

Hogy mennyire fontos ez a perspektíva, azt már két fenntarthatósági tanúsítvánnyal rendelkező irodaházban végzett felmérés is megmutatta. A dokumentált tanúsítási értékek és a felhasználók tényleges észlelése között a kutatók esetenként akár 50 százalékos eltérést is találtak – különösen a helyiségek levegőminősége és a belső klíma saját befolyásolásának lehetőségei tekintetében.

A hőmérséklet a levegő észlelését is megváltoztatja

Az IEQ-laborban az új megközelítést már egy vizsgálati személyekkel végzett tanulmányban is kipróbálták. A kutatók 20 és 28 Celsius-fok közötti különböző operatív hőmérsékleteket kombináltak eltérő megvilágítási erősségekkel, miközben a levegőminőséget és az akusztikát állandó értéken tartották.

Az eredmények megmutatják, milyen szorosan kapcsolódnak egymáshoz a belső términőség egyes tényezői. A vizsgálati személyek a meleg helyiségeket rosszabb levegőminőségűnek érzékelték – függetlenül a tényleges CO₂-tartalomtól. A vizsgálatban a termikus komfort járult hozzá a legnagyobb mértékben, 33 százalékkal a helyiség összértékeléséhez. Ezt követte az észlelt helyiséglevegő-minőség 26 százalékkal, a vizuális komfort 23 százalékkal, valamint az akusztika 18 százalékkal.

Egy ezt követő, 16 munka- és lakóhelyen végzett terepvizsgálat megerősítette, hogy a laboratóriumban szerzett ismeretek valós épületekre is átültethetők. Az IEQ-laborban kidolgozott komfortfüggvény a vizsgált esetek 81 százalékában helyesen jelezte előre a belső términőség értékelését.

Energiamegtakarítás a términőség romlása nélkül

Az IEQ-laborral a TU Berlin immár olyan kutatási infrastruktúrával rendelkezik, amely lehetővé teszi az ember, az épület és az energiafogyasztás kölcsönhatásának lényegesen differenciáltabb vizsgálatát. A jövőben a belső términőség további befolyásoló tényezői is integrálhatók, és különböző épületkoncepciók már laboratóriumi körülmények között kipróbálhatók.

A kutatás különösen az éghajlatváltozás és az épületek energiahatékonyságával szembeni növekvő követelmények szempontjából releváns. A lehető legalacsonyabb energiaigény önmagában ugyanis még nem tesz jóvá egy épületet. Sokkal inkább az a döntő, hogy a lehető legkevesebb energiával magas színvonalú belső términőséget érjünk el. A projektben kidolgozott módszerek ezért hosszú távon a tanúsítási eljárások, szabványok és irányelvek számára is érdekesek lehetnek. A cél olyan épülettervezés, amelyben az energiamegtakarítás nem megy a felhasználók egészségének, komfortjának és elégedettségének rovására.

A GEnEff-projekten túl az IEQ-labor kutatási és fejlesztési projektekben, valamint az egyetemi oktatásban is használható lesz. Így új lehetőségeket teremt arra, hogy a jövő épületeit azoknak az embereknek a szemszögéből fejlesszék, akik nap mint nap bennük tartózkodnak.

Az IEQ-labor az „EnOB: GEnEff” kutatási projekt keretében jött létre, amelyet a Szövetségi Gazdasági és Energiaügyi Minisztérium (BMWE) támogatott. A Hermann Rietschel Intézet mellett részt vett benne a Berlini Művészeti Egyetem Ellátástervezési és Ellátástechnikai Tanszéke is Prof. Dr. Christoph Nytsch-Geusen vezetésével.