Współczesne budynki są projektowane z myślą przede wszystkim o komforcie użytkowników, przy czym tradycyjne systemy HVAC, regulujące temperaturę oraz wilgotność dla całych kondygnacji budynku lub jego poszczególnych stref, w coraz mniejszym stopniu odpowiadają realnym potrzebom użytkowników. Dlaczego? Otóż każdy z nich ma inne preferencje cieplne, jak również inne tempo pracy czy zróżnicowaną wrażliwość na wilgotność czy przepływ powietrza. Wyobraźmy sobie przestrzeń typu open space z kilkuosobowymi boksami, gdzie część użytkowników lubi wysokie temperatury, a część woli odczuwać lekki chłód. I tu do akcji wkracza zaawansowana kontrola klimatu w bardzo małych, precyzyjnie zdefiniowanych strefach wewnątrz budynków nazywana z angielskiego hyperlocal microclimate control.
Czym jest kontrola klimatu mikro-stref wewnątrz budynków?
Hyperlocal microclimate control jest innowacyjną, nowoczesną koncepcją zarządzania klimatem w budynkach i pomieszczeniach w taki sposób, aby indywidualnie dostosowywać parametry środowiskowe dla mikro-stref, takich jak pojedyncze stanowiska pracy, kabiny typu hot-desk, strefy o podwyższonej wilgotności, jak np. pralnie czy baseny, jak również strefy relaksu i koncentracji, pomieszczenia techniczne, sale laboratoryjne lub medyczne, a także strefy wejściowe i komunikacyjne. O jakie parametry chodzi? Podstawą jest tu indywidualna regulacja temperatury, ale również wilgotności, przepływu i jakości powietrza czy poziomu hałasu. W przeciwieństwie do klasycznego HVAC, systemy tego typu nie opierają się na uśrednionych parametrach dla dużych przestrzeni, ale reagują na lokalne warunki i zachowania użytkowników i to co najważniejsze - w czasie rzeczywistym.
Dlaczego klasyczne systemy HVAC przestają wystarczać?
Za stosowaniem systemów kontroli klimatu mikro-stref wewnątrz budynków w miejsce dotychczas dominujących systemów HVAC, przemawia wiele czynników. Pierwszym i być może najważniejszym z nich, są zróżnicowane potrzeby użytkowników, ponieważ nie istnieje jedna, uniwersalna i komfortowa dla wszystkich temperatura. Przykładowo, we wspomnianych wcześniej przestrzeniach biurowych typu open space, różnice w odczuwaniu komfortu termicznego są jedną z głównych przyczyn niezadowolenia pracowników.
Kolejny czynnik to kwestie marnowania energii, ponieważ chłodzenie lub ogrzewanie całych stref, nawet jeśli tylko część z nich jest faktycznie użytkowana, prowadzi do nadmiernego zużycia energii. Istotną kwestią są przy tym dynamiczne zmiany warunków w tych przestrzeniach, wynikające ze zmieniającej się liczby osób, użytkowania urządzeń, które emitują ciepło czy generowanej lokalnie wilgoci. Systemy tradycyjne reagują na takie zmiany z opóźnieniem.
I jeszcze jedna ważna kwestia - rosnące wymagania jakościowe, a więc normy dotyczące jakości powietrza, wilgotności i komfortu, które wymuszają bardziej precyzyjne sterowanie mikro środowiskiem.
Jakie są kluczowe elementy systemów hyperlocal microclimate control?
Nowoczesne systemy zawierają przede wszystkim mnóstwo czujnik. Ich gęsta sieć odpowiada za temperaturę, wilgotność względną, stężenie dwutlenku węgla, a także lotne związki organiczne, poziom pyłów, natężenie światła czy obecność użytkowników. Takie czujniki działają lokalnie, najczęściej w sposób bezprzewodowy i co ważne - przekazują dane w czasie rzeczywistym.
Kolejny niezbędny element innowacyjnych systemów kontroli klimatu to inteligentne algorytmy sterowania, ponieważ hyperlocal microclimate control wykorzystują sztuczną inteligencję, uczenie maszynowe, przewidywanie zachowań użytkowników, jak również integrację z kalendarzami i systemami BMS. To wszystko sprawia, że analizując zebrane dane są w stanie przewidywać potrzeby mikro-stref i dostosowywać parametry zanim użytkownicy odczują dyskomfort.
Podstawą lokalnego mikroklimatu są lokalne urządzenia wykonawcze, zastępujące w takich systemach jeden centralny nawiew. Zamiast niego wykorzystuje się mikro-nawiewniki przy stanowiskach pracy, aktywne panele klimatyczne, indywidualne belki chłodzące, inteligentne wentylatory biurkowe oraz lokalne osuszacze lub nawilżacze powietrza. I każdy z tych elementów działa tylko tam, gdzie jest potrzebny.
Jakie zastosowanie mają systemy hyperlocal microclimate control?
W głównej mierze systemy takie stosuje się na stanowiskach pracy i w biurach. Dzięki nim pracownik może regulować temperaturę w swoim bezpośrednim otoczeniu, siłę nawiewu, jak również kierunek przepływu powietrza. Efektem takich możliwości indywidualnej regulacji parametrów środowiska w pracy jest większy komfort, a co za tym idzie - mniejsze zmęczenie oraz wyższa produktywność.
Kolejnym miejscem do stosowania takich systemów są strefy o wysokiej wilgotności, jak łazienki, baseny, pralnie czy pomieszczenia kuchenne. Wymagają one przede wszystkim dynamicznego osuszania. Hyperlocal control pozwala w takich miejscach usuwać wilgoć dokładnie tam, gdzie ona powstaje, zapobiegać rozwojowi pleśni oraz ograniczyć kondensację pary wodnej.
Kontrola klimatu mikro-stref wewnątrz budynków to rozwiązanie, które sprawdza się również w obiektach medycznych i laboratoryjnych, gdzie możliwość precyzyjnej kontroli mikro-klimatu jest kluczowa dla bezpieczeństwa biologicznego, stabilności procesów technologicznych czy komfortu pacjentów.
Coraz częściej systemy tego typu wykorzystuje się też w budynkach mieszkalnych, a w szczególności w nowoczesnych apartamentach i inteligentnych domach. Umożliwiają różne ustawienia klimatu w sypialni, kuchni i salonie, automatyczną regulację nocną oraz oszczędność energii bez utraty komfortu.
Jakie korzyści wynikają ze stosowania hyperlocal microclimate control - podsumowanie
Przede wszystkim systemy zapewniają użytkownikom komfort, ponieważ indywidualne dopasowanie klimatu likwiduje konflikty termiczne i poprawia samopoczucie. Po drugie dają efektywność energetyczną, ponieważ prąd jest zużywany tylko tam, gdzie faktycznie jest potrzebny, a to może obniżyć koszty nawet o 20 do 40%. Zaletą stosowania systemów jest też zapewnienie zdrowia użytkownikom dzięki lepszej jakości powietrza. Lepsza kontrola wilgotności i zanieczyszczeń zmniejsza bowiem ryzyko wystąpienia chorób układu oddechowego i alergii. I wreszcie elastyczność przestrzeni, ponieważ wykorzystywanie innowacyjnych systemów powoduje, że budynki łatwiej adaptują się do zmieniających się funkcji pomieszczeń czy liczby użytkowników.
Wyzwania i ograniczenia takich systemów to z kolei wyższe koszty początkowe wdrożenia oraz konieczność integracji z istniejącymi już systemami HVAC, a takie systemy należy odpowiednio zaprojektować już na etapie tworzenia ich koncepcji. Trudnością może być także zarządzanie dużą ilością danych. W długim okresie czasu jednak tego typu inwestycje zwracają się poprzez oszczędności energetyczne i wzrost wartości nieruchomości.
Hyperlocal microclimate control to kolejny etap ewolucji zarządzania budynkami, ponieważ stanowi przejście od rozwiązań uśrednionych do inteligentnej, zorientowanej na człowieka i precyzyjnej kontroli klimatu, co jest niezwykle potrzebne i pożądane w świecie, w którym komfort, zdrowie i efektywność energetyczna to priorytety.