–Vilka är fördelarna med luftkonditionering för studenter?

Barn och tonåringar samt äldre studenter och lärare runt om i världen tillbringar i genomsnitt sju timmar per dag i skolan under mer än 180 dagar per år, enligt en undersökning som genomförts av National Center on Education and the Economy. Skolor och universitet är som andra hem för många elever, särskilt i Sydkorea där 220 skoldagar är normen. Naturligtvis bör deras välbefinnande och bekvämlighet i dessa anläggningar betraktas med samma noggrannhet som de anställdas välbefinnande på arbetsplatsen.

Specialiserade institutioner som American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) och Environmental Protection Agency (EPA) erbjuder riktlinjer (som vi kommer att hänvisa till nedan) för att skapa optimala förhållanden för inomhusluften (IAQ) i dessa utrymmen. När det gäller USA har dock olika distrikt eller delstater sina egna anvisningar för skolor, som kan skilja sig från experternas rekommendationer, vilket resulterar i standarder som inte alltid uppfyller vad som rekommenderas. Detta varierar över hela världen. I en undersökning av Världshälsoorganisationen (WHO) ombads medlemsländerna i Europa att fylla i ett frågeformulär om riktlinjer för skolmiljön; endast 45 % av de länder som svarade hade standardrutiner för IAQ i skolor. I USA har enligt EPA cirka 50 % av skolorna ingen IAQ-plan.

Det finns fortfarande mycket kvar att göra när det gäller regler för uppvärmning, ventilation och luftkonditionering (HVAC) i skolor och universitet. I den här artikeln vill vi därför belysa hur miljön kan påverka elevernas inlärning och prestationer och hur de kan dra nytta av optimal luftkvalitet, med en fallstudie från Johnson Controls-Hitachi Air Conditioning. 

Luftkvalitet i skolor

När man mäter eller övervakar luftkvaliteten inomhus finns det några nyckelindikatorer att titta efter. Den vanligaste av dessa indikatorer är förekomsten av luftföroreningar och flyktiga organiska föreningar (VOC). Några av dessa föroreningar är kemikalier som frigörs från rengöringsmedel, bekämpningsmedel och färger, t.ex. formaldehyd och bensen. Andra kan finnas naturligt i luften, men är giftiga i högre koncentrationer, t.ex. koldioxid (CO2). Höga CO2-koncentrationer är särskilt vanliga i rum med hög beläggning, vilket vanligtvis är fallet i klassrum. Andra föroreningar är bl.a. mögelsporer som trivs i fuktiga miljöer, t.ex. i toaletter och omklädningsrum. 

Ju högre förekomst av föroreningar, desto sämre kvalitet på inomhusluften. EPA påpekar att 20 % av skolorna i USA har rapporterat otillfredsställande IAQ 1999. Effekterna av dessa föreningar på barns hälsa förstärks på grund av att deras immunsystem håller på att utvecklas. Vissa av dessa föroreningar är också utlösande för elever med andningsproblem, t.ex. astma och allergier, vilket ökar skolfrånvaron. Vanliga symtom som orsakas av dålig IAQ är huvudvärk, hosta, nysningar och trötthet. Läs mer om IAQ och dess konsekvenser för barns utbildning i vår artikel.

Ventilation i utbildningslokaler

För att förbättra luftkvaliteten inomhus är det viktigt att få in frisk luft inomhus. Detta kan ske genom naturlig ventilation eller mekanisk ventilation. Ventilationen kan mätas med hjälp av luftväxlingshastigheten (AER). Ju fler luftbyten som utförs per timme, desto lägre blir koncentrationen av föroreningar i inomhusluften. Överflödig fukt i byggnader drivs också ut genom ventilation. WHO:s undersökning som nämns ovan visade också att de flesta skolor hade täppta klassrum på grund av dålig ventilation, särskilt under vintern, till följd av bristande uppvärmning. I en undersökning av IAQ och ventilation i skolor i Michigan konstaterades dessutom att ventilationen var otillräcklig i många av skolorna, eftersom endast 27 % av klassrummen uppnådde ASHRAE-standarden på 3 luftväxlingar per timme.

En skolas ventilationsstrategi bör även ta hänsyn till utomhusfaktorer, såsom väder, temperatur, pollenantal och föroreningar. På så sätt kan skolmiljöer dra nytta av en kombination av både naturlig och mekanisk ventilation, och man kan tillgripa mekanisk ventilation när luftkvaliteten utomhus är dålig.

Vissa områden, t.ex. skolcafeterior, konstsalar eller toaletter, behöver helst specialiserade ventilationssystem för frånluftsventilation. En effektiv frånluftsventilation eliminerar föroreningar från rummet genom att dammsuga dem och trycka ut dem utomhus genom ventiler. I skolor kan fukt, rök från matlagning, målningsmaterial och rengöringsmedel ackumuleras, vilket gör avluftsfläktarna till en nödvändighet.

Skolbyggnader tenderar dock att ha särskilda utmaningar som utgör hinder för ett optimerat VVS-system. Många gånger är offentliga utbildningslokaler byggda med mer prisvärda byggmaterial för att sänka kostnaderna, eller så är de äldre byggnader. I dessa fall är alternativen för en effektiv installation av VVS-system begränsade, eftersom kanalsystem kanske inte är praktiskt genomförbara i alla byggnadstyper eller utrymmet för att installera utrustning kan vara begränsat. 

Vilken temperatur är bäst för klassrummet?

Det är inte helt enkelt att bestämma den idealiska temperaturen för ett klassrum, och den varierar naturligtvis beroende på land och klimat. Hälsoeffekterna av dålig IAQ är ganska anmärkningsvärda, men vad som är lika oroande och mindre känt är att klimatet också påverkar elevernas akademiska prestationer. Skolfrånvaro är ett vanligt problem, vilket i sin tur påverkar elevernas framsteg och akademiska resultat. Kroniska luftvägssjukdomar (t.ex. astma) är direkt kopplade till bristande närvaro på grund av dålig IAQ, men otillräcklig infrastruktur och miljö kan också vara en vanlig orsak.

• Termisk komfort. Begreppet termisk komfort innebär att den termiska känslan är lagom, inte för kall eller för varm. Enligt ASHRAE bör klassrummen ha en minimitemperatur på 22ºC (72ºF) på vintern och 24ºC (75ºF) på sommaren, med en relativ luftfuktighet på 40-60 %. 

Vid extrema temperaturer, t.ex. värmeböljor och köldperioder, måste skolor som inte är utrustade med ordentliga VVS-system avbryta verksamheten och stänga klassrummen. De allt hetare sommardagarna gör det obekvämt och kvävande för eleverna att delta i lektioner i utrymmen utan luftkonditionering, eller att delta i lektioner under iskalla vinterdagar utan uppvärmning, vilket leder till att färre elever deltar i undervisningen.

• Temperatur och beteende. Eftersom uppgifter visar på en ökning av brott under varma sommardagar har studier börjat uppmärksamma ett mönster som kopplar värme till irritabilitet och kortsiktighet. Elever i varma klassrum kan vara mer benägna att visa ett irriterat beteende eller påverka lärarnas uppfattning om elevernas beteende negativt. Extrema temperaturer är också relaterade till bristande motivation, vilket gör det svårare att fokusera på uppgifter eftersom kroppen kämpar för att anpassa sig till temperaturen. 

• Effekter på akademiska resultat. Bristen på termisk komfort påverkar direkt inlärningen, vilket framgår av resultaten av en studie vid Harvard University. Varmare länder tenderar att få sämre resultat på akademiska excellensprov, och genom ett standardiserat prov i gymnasieskolor utan luftkonditionering går studiens resultat ännu längre. Resultaten visar att för varje ökning av temperaturen med 1ºF (0,56ºC) sänks elevernas poäng motsvarande 1 % av ett års inlärning. Enligt en annan studie som genomfördes i finska skolor fick elever som kände sig mer bekväma 4 % bättre resultat än sina kamrater.

På samma sätt har IAQ och ventilation också visat sig ha ett visst samband med akademiska resultat. I en studie av 100 grundskolor i USA fick eleverna med högre ventilation bättre resultat och hade ett bättre bildminne och bättre ordigenkänning.

Rekommendationer för energibesparing

Med begränsade resurser och snäva budgetar kan utbildningslokaler dra stor nytta av en HVAC-strategi som är inriktad på energieffektivitet och minskar energislöseriet. Här är några rekommendationer för mer energieffektiva och miljövänliga VVS-system i skolor:

• Naturlig ventilation när det är möjligt. Att uppmuntra naturlig ventilation genom fönster och dörrar bidrar till att minska fukt, VOC, allergener och andra föroreningar från lokalerna utan någon energiförbrukning. Ibland är det dock inte säkert att ventilera naturligt, vilket är fallet under allergisäsonger eller dagar med hög föroreningsgrad, när utomhusluften är sämre än IAQ. Eller under dagar med extremt väder, när det är för varmt eller för kallt för att öppna fönstren. I dessa fall är ett hybridventilationssystem det mest effektiva, eftersom det gör att man kan förlita sig på mekanisk ventilation endast när det behövs. 

• Fläktar. Genom att installera barnsäkra fläktar i klassrummen kan man öka känslan av svalka och komfort utan att sänka temperaturen. Ett bra exempel på effektiva och klassrumssäkra fläktar är takfläktar, som kan åstadkomma en jämnare temperatur i klassrummet genom att avleda varm luft när den stiger uppåt.

• Isolering. Genom att bibehålla den termiska komforten och förhindra fuktläckage kan man minska ytterligare problem med temperaturförluster och fukt. Att vädersäkra byggnaden med isoleringsmaterial och kontrollera tätningen runt fönster och dörrar kan minska energiförbrukningen för kylning på sommaren och uppvärmning på vintern, eftersom värmeförlusterna är mycket små.

• Val av energieffektiva luftkonditioneringssystem. Genom att ta hänsyn till infrastrukturen för att hitta den optimala lösningen för varje enskilt fall kan man spara energi. Vissa system erbjuder bättre teknik för att öka effektiviteten och minska förbrukningen, till exempel värmeåtervinningssystem som återanvänder avgasvärme för att ge värme.

Vilken typ av luftkonditionering ska installeras i skolor?

Även om varje skola har sina särskilda behov erbjuder Hitachis VRF-sortiment (Variable Refrigerant Flow) idealiska lösningar för utbildningslokaler. System med variabelt köldmedieflöde justerar automatiskt mängden köldmedium som strömmar till varje inomhusenhet, vilket ger bättre temperaturkontroll. Dessa system erbjuder kylning och uppvärmning av flera utrymmen, med flera inomhusenheter anslutna till endast en utomhusenhet. VRF-system är mångsidiga och effektiva och gör det möjligt att installera olika typer av inomhusenheter, t.ex. väggmonterade, kassett, kanaliserade... De användarvänliga kontrollerna och anpassningen förbättrar upplevelsen och effektiviteten från rum till rum.

Värmeåtervinning i Hitachis VRF-sortiment gör det möjligt att samtidigt värma och kyla olika utrymmen, och är ännu mer energieffektivt eftersom det överför avgasvärme från kylning av ett rum för att ge värme till ett annat rum. Ta reda på hur Hitachi VRF Värmeåtervinning fungerar och dess fördelar i olika utrymmen i vår artikel.

Fördelarna med luftkonditionering inom utbildning

Som du har sett finns det tydliga bevis för varför skolor, högskolor, universitet och andra utbildningslokaler bör dra nytta av luftkonditionering för att förbättra elevernas komfort och prestanda och införa en HVAC-strategi. 

Ett utmärkt exempel på detta är också en av våra fallstudier, North Kellyville Public School i Australien. Skolan kvalificerade sig för att delta i initiativet Cooler Classrooms Program som drivs av NSW:s utbildningsdepartement för att förbättra inlärningsmiljön i skolor där den genomsnittliga maxtemperaturen i januari nådde 30 °C och mer. Ett VRF-system från Hitachi bestående av 24 Set Free Σ (Sigma) VRF-enheter utformades för att anpassas till skolans lokaler, för att ge komfort samt Hitachis höga energieffektivitet och styrbarhet. Trots hindren, såsom behovet av att ta bort det befintliga undertaket, kan North Kellyville K-6-eleverna njuta av att lära sig under den australiensiska sommaren på ett bekvämt sätt. 

Läs mer om Hitachis VRF-sortiment och fördelarna med ett helt flexibelt system här.