Đánh giá tiện nghi về nhiệt của con người

Trong thiết kế và xây dựng nhà, hiệu quả năng lượng không nhất thiết phải tương đương với tiện nghi nhiệt (*) hoàn hảo cho người ở.

Trên thực tế, tiện nghi nhiệt của con người khá khó phân tích vì nó mang tính tâm lý học cũng như mang tính sinh lý học. Khái niệm "thoải mái" là một cảm giác cá nhân - không phải là một số liệu định lượng giống như kilowatt/giờ (số liệu về điện).

Hãy suy nghĩ về nó - liệu ai đó còn muốn ở trong một căn phòng nơi mà một người quả quyết rằng họ cảm thấy không thoải mái vì nó quá nóng trong khi người khác lại cho rằng nó rất lạnh?

Vậy, làm thế nào chúng ta có thể đánh giá một cách thực nghiệm sự thoải mái của người sử dụng? Hãy xem nghiên cứu của giáo sư Povl Ole Fanger:

Chỉ số dự đoán Cảm giác nhiệt trung bình (PMV) (1)

Giáo sư Fanger là một chuyên gia về các tác động tới sức khoẻ của các môi trường trong nhà. Trong những năm 1980, ông đã giới thiệu một Thang điểm Bảy để đánh giá về mức tiện nghi nhiệt dựa trên khảo sát một số lượng lớn người.

Chỉ số PMV đề cập đến một thang nhiệt độ từ Lạnh (-3) đến Nóng (+3), cụ thể:

Giá trị Mức độ tiện nghi   

Phạm vi thang điểm Bảy về tiện nghi nhiệt của giáo sư Fanger

-3                               Lạnh

              -2                             Mát

              -1                             Hơi mát

               0                            Cân bằng

               1                            Hơi ấm

      2                             Ấm

3 Nóng

Phạm vi này cung cấp cơ sở cho việc điều tra số lượng lớn cá nhân về tiện nghi nhiệt mà họ cảm nhận dưới các mức độ hoạt động khác nhau, mức độ quần áo và điều kiện môi trường bên trong như thế nào.

Mức độ tiện nghi cho phép được khuyến nghị theo tiêu chuẩn ASHRAE 55 nằm trong khoảng  -0.5 và +0.5 cho không gian trong nhà.

Giáo sư Fanger cũng xác định rằng có thể dự đoán được giá trị trung bình các kết quả điều tra số liệu. Ông đã thiết lập khái niệm Chỉ số dự đoán Cảm giác nhiệt trung bình (PMV) , dựa trên phương trình sau:

PMV = f (M, Rc, Ta, Tmrt, V, RH)

Trong đó:

M = mức chuyển hóa do hoạt động (đơn vị: met) (ví dụ: nằm = 0,8 met, ngồi = 1,0 met, chạy = 8,0 met).

Rc = mức độ cách nhiệt của quần áo (đơn vị: clo) (ví dụ: quần short và áo thun = 0,1 clo, bộ com-lê và cà vạt = 1.0 clo, đồ dùng mùa đông = 3,0 clo)

Ta = nhiệt độ không khí

Tmrt = nhiệt độ bức xạ trung bình

V = tốc độ không khí

RH = độ ẩm tương đối

Chỉ số dự đoán Phần trăm không tiện nghi (PPD) (2)

Năm 1995, Viện tiêu chuẩn Anh xác định mối tương quan giữa PMV và PPD trong một môi trường cụ thể bên trong.

Mối tương quan này được định nghĩa như sau:

PPD = 100 - 95 x e - (0,03353 PMV4 + 0,2179 PMV2)

Mối tương quan này có thể được mô tả như sau:

Chỉ số dự đoán Cảm giác nhiệt trung bình (PMV)

Một người có thể quan sát rõ rằng thậm chí một môi trường bên trong có chút không thoải mái cũng sẽ khiến phần lớn người cư trú nhận thấy không hài lòng với không gian đó.

Một đặc tính rất thú vị của phương trình này là PPD tối thiểu là 5% đối với một chỉ số trung lập về nhiệt (**) (nghĩa là PMV = 0). Điều này cho thấy đối với bất kỳ cuộc khảo sát về tiện nghi nhiệt, ít nhất 1 trong số 20 cá nhân sẽ không hài lòng.

Với các dữ liệu tương quan lẫn nhau như PMV và PPD, các nhóm thiết kế có thể đánh giá quan điểm về tiện nghi nhiệt tốt hơn. Hơn nữa, mô hình hóa hiệu suất thiết kế có thể được tận dụng để cải thiện đáng kể tiện nghi nhiệt của môi trường. Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý khi nhắc đến sự thoải mái là không có giải pháp hoàn hảo.

Bài báo này đã được đăng trên blog của IDO Incorporated vào ngày 7 tháng 2 năm 2013.

Link bài báo: http://idoincorporated.com/evaluating-human-thermal-comfort/

Chú giải:

(*) Thermal comfort: tiện nghi nhiệt

(**) Thermally neutral vote: Chỉ số trung lập về nhiệt

(1) Predicted Mean Vote (PMV): Chỉ số dự đoán trung bình theo phiếu đánh giá (TCVN 7438 - 2004)

(2) Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD) (Phần trăm dự đoán không thoải mái (TCVN 7438 - 2004)