–Jakie są korzyści z klimatyzacji dla studentów?

Dzieci i nastolatki, a także starsi uczniowie i nauczyciele, na całym świecie spędzają w szkole średnio 7 godzin dziennie przez ponad 180 dni w roku - wynika z badania przeprowadzonego przez National Center on Education and the Economy. Szkoły i uniwersytety są dla wielu uczniów jak drugie domy, zwłaszcza w Korei Południowej, gdzie 220 dni nauki jest normą. Oczywiście ich samopoczucie i komfort w tych placówkach powinny być traktowane z taką samą wnikliwością, jak pracowników w miejscu pracy.

Specjalistyczne instytucje, takie jak American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) oraz Environmental Protection Agency (EPA) oferują wytyczne (do których będziemy się odnosić poniżej), aby stworzyć optymalne warunki jakości powietrza wewnętrznego (IAQ) w tych przestrzeniach. Jednak w przypadku USA różne okręgi lub stany mają swoje własne instrukcje dla szkół, które mogą różnić się od zaleceń ekspertów, co powoduje, że standardy nie zawsze spełniają to, co jest zalecane. Różnie to wygląda na całym świecie. W badaniu przeprowadzonym przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) poproszono kraje członkowskie w Europie o wypełnienie kwestionariusza dotyczącego polityki w zakresie środowiska szkolnego; tylko 45% krajów, które udzieliły odpowiedzi, miało wytyczne w zakresie IAQ dla szkół. W USA, według EPA, około 50% szkół nie ma planu zarządzania IAQ.

Nadal pozostaje wiele do zrobienia w zakresie przepisów dotyczących ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) w szkołach i na uczelniach. Z tego powodu w tym artykule zwrócić uwagę na to, jak środowisko może wpływać na naukę i wydajność uczniów oraz jak mogą oni skorzystać z optymalnej jakości powietrza, również na przykładzie Johnson Controls-Hitachi Air Conditioning

Jakość powietrza wewnętrznego w szkołach

Podczas pomiaru lub monitorowania jakości powietrza w pomieszczeniach należy zwrócić uwagę na kilka kluczowych wskaźników. Najczęstszym z nich jest obecność zanieczyszczeń powietrza i lotnych związków organicznych (VOC). Niektóre z tych zanieczyszczeń to substancje chemiczne uwalniane ze środków czystości, pestycydów i farb, takie jak formaldehyd i benzen. Inne mogą być naturalnie obecne w powietrzu, ale są toksyczne w wyższych stężeniach, np. dwutlenek węgla (CO2). Wysokie stężenie CO2 jest szczególnie powszechne w pomieszczeniach o dużym obłożeniu, co zwykle ma miejsce w salach lekcyjnych. Inne zanieczyszczenia to zarodniki pleśni i grzybów, które rozwijają się w wilgotnych środowiskach, takich jak toalety i szatnie. 

Im większa obecność zanieczyszczeń, tym gorsza jakość powietrza w pomieszczeniach. EPA zwraca uwagę, że 20% szkół w USA zgłosiło w 1999 roku niezadowalający IAQ. Wpływ tych związków na zdrowie dzieci jest powiększony ze względu na ich rozwijający się układ odpornościowy. Niektóre z tych zanieczyszczeń są również wyzwalaczami dla uczniów z problemami oddechowymi, takimi jak astma i alergie, co zwiększa wskaźnik nieobecności w szkole. Powszechne objawy spowodowane złym IAQ to bóle głowy, kaszel i kichanie oraz zmęczenie. Dowiedz się więcej o IAQ i jego wpływie na edukację dzieci w naszym artykule.

Wentylacja w obiektach edukacyjnych

Aby poprawić jakość powietrza w pomieszczeniach, niezbędne jest wprowadzenie do nich świeżego powietrza. Można to zrobić poprzez wentylację naturalną lub mechaniczną. Wentylacja może być mierzona poprzez wskaźnik wymiany powietrza (AER). Im więcej wymian powietrza odbywa się w ciągu godziny, tym niższe będzie stężenie zanieczyszczeń powietrza wewnętrznego. Nadmiar wilgoci w budynkach jest również wydalany poprzez wentylację. Wspomniane powyżej badanie WHO wykazało również, że w większości szkół sale lekcyjne były duszne z powodu słabej wentylacji, szczególnie w okresie zimowym, co było wynikiem braku odpowiedniego ogrzewania. Ponadto badanie oceniające IAQ i wentylację w szkołach w Michigan wykazało, że w wielu szkołach wentylacja była nieodpowiednia, ponieważ tylko 27% sal lekcyjnych spełniało standard ASHRAE, czyli 3 wymiany powietrza na godzinę.

Strategia wentylacji szkoły powinna uwzględniać również czynniki zewnętrzne, takie jak pogoda, temperatura, liczba pyłków i zanieczyszczenie. W ten sposób środowiska szkolne mogą korzystać z kombinacji wentylacji naturalnej i mechanicznej, uciekając się do wentylacji mechanicznej, gdy jakość powietrza zewnętrznego jest zła.

Niektóre pomieszczenia, takie jak szkolne stołówki, sale artystyczne czy toalety potrzebują specjalistycznych systemów wentylacji wyciągowej. Skuteczna wentylacja wyciągowa eliminuje zanieczyszczenia z pomieszczenia poprzez ich wyciąganie i wypychanie na zewnątrz przez otwory wentylacyjne. W szkołach może gromadzić się wilgoć, opary z gotowania, materiały malarskie i detergenty, co sprawia, że wentylatory wyciągowe są koniecznością.

Jednak budynki szkolne mają szczególne wyzwania, które stanowią przeszkodę dla optymalizacji systemu HVAC. Często publiczne obiekty edukacyjne są budowane z bardziej przystępnych materiałów budowlanych, aby obniżyć wydatki, lub są to starsze budynki. W takich przypadkach opcje efektywnej instalacji systemu HVAC są ograniczone, ponieważ systemy kanałowe mogą nie być wykonalne we wszystkich typach budynków lub przestrzeń do zainstalowania urządzeń może być ograniczona. 

Jaka temperatura jest najlepsza dla klasy?

Określenie idealnej temperatury w klasie nie jest proste i oczywiście różni się w zależności od kraju i klimatu. Skutki zdrowotne złej jakości powietrza w pomieszczeniach są dość istotne, ale równie niepokojące i mniej znane jest to, że klimat wpływa również na wyniki w nauce uczniów. Powszechnym problemem jest absencja szkolna, która z kolei wpływa na postępy uczniów i ich wyniki w nauce. Przewlekłe choroby układu oddechowego (takie jak astma) są bezpośrednio związane z brakiem obecności w szkole z powodu złego IAQ, ale nieodpowiednia infrastruktura i środowisko mogą być również częstą przyczyną.

• Komfort termiczny. Pojęcie komfortu cieplnego odnosi się do odczuć cieplnych, które są właściwe, nie za zimne, nie za ciepłe. Według ASHRAE w salach lekcyjnych powinna panować minimalna temperatura 22ºC (72ºF) zimą i 24ºC (75ºF) latem, przy wilgotności względnej 40%-60%. 

W obliczu ekstremalnych temperatur, takich jak fale upałów czy fale zimna, szkoły niewyposażone w odpowiednie systemy HVAC muszą wstrzymywać zajęcia i zamykać sale lekcyjne. Coraz gorętsze letnie dni sprawiają, że uczniom jest niewygodnie i duszno podczas zajęć w pomieszczeniach bez klimatyzacji lub podczas zajęć w mroźne dni zimą bez ogrzewania, co prowadzi do zmniejszenia liczby uczniów uczęszczających na zajęcia.

• Temperatura i zachowanie. Ponieważ dane pokazują wzrost przestępstw w gorące letnie dni, wg badań w gorące dni jesteśmy bardziej rozdrażnieniUczniowie w przegrzanych  klasach mogą być bardziej skłonni do wykazywania drażliwego zachowania lub negatywnie wpływać na postrzeganie zachowania uczniów przez nauczycieli. Ekstremalne temperatury są również związane z brakiem motywacji, co utrudnia skupienie się na zadaniach, ponieważ organizm walczy o dostosowanie się do temperatury.

• Wpływ na wyniki w nauce. Brak komfortu termicznego bezpośrednio wpływa na naukę, na co wskazują wyniki badania przeprowadzonego przez Uniwersytet Harvarda. Gorętsze kraje mają tendencję do uzyskiwania niższych wyników w testach doskonałości akademickiej, a poprzez standaryzowany test w szkołach średnich bez klimatyzacji wyniki badania idą dalej. Wyniki pokazują, że na każdy wzrost temperatury o 1ºF (0,56ºC), obniża wynik ucznia równoważny 1% roku nauki. Według innego badania przeprowadzonego w fińskich szkołach, uczniowie, którzy czuli się bardziej komfortowo, uzyskali o 4% lepsze wyniki niż ich rówieśnicy.

Podobnie, IAQ i wentylacja również wykazały pewien związek z wynikami w nauce. W badaniu przeprowadzonym w 100 szkołach podstawowych w Stanach Zjednoczonych, w których wskaźnik wentylacji był wyższy, uczniowie osiągali lepsze wyniki i mieli dokładniejszą pamięć obrazkową i rozpoznawanie słów.

Zalecenia dotyczące oszczędzania energii

Przy ograniczonych zasobach i napiętych budżetach placówki edukacyjne mogą odnieść duże korzyści ze strategii HVAC, która ukierunkowana jest na efektywność energetyczną i redukcję strat energii. Oto kilka zaleceń dla bardziej energooszczędnych i ekologicznych systemów HVAC w szkołach:

• Naturalna wentylacja, kiedy to możliwe. Zachęcanie do naturalnej wentylacji przez okna i drzwi pomaga zmniejszyć wilgotność, lotne związki organiczne, alergeny i inne zanieczyszczenia z obiektów bez zużycia energii. Jednak czasami może nie być bezpieczna naturalna wentylacja, tak jest w przypadku sezonów alergicznych lub dni o wysokim zanieczyszczeniu, kiedy jakość powietrza zewnętrznego jest gorsza niż IAQ. Lub podczas ekstremalnych dni pogodowych, kiedy jest zbyt gorąco lub zbyt zimno, aby otworzyć okna. Dla tych przypadków najbardziej efektywny jest system wentylacji hybrydowej, ponieważ pozwala polegać na wentylacji mechanicznej tylko wtedy, gdy jest potrzebna. 

• Wentylatory. Zainstalowanie w klasach bezpiecznych dla dzieci wentylatorów może zwiększyć poczucie chłodu i komfortu bez obniżania temperatury. Dobrym przykładem wydajnych i bezpiecznych dla klasy wentylatorów są wentylatory sufitowe, które mogą osiągnąć bardziej równomierną temperaturę w klasie poprzez rozpraszanie gorącego powietrza w miarę jego unoszenia się.

• Izolacja. Utrzymanie komfortu cieplnego i zapobieganie transmisji wilgoci może zmniejszyć dalsze problemy z utratą temperatury i wilgotności.Zabezpieczenie budynku przed warunkami atmosferycznymi za pomocą materiałów izolacyjnych i sprawdzenie uszczelnienia wokół okien i drzwi może zmniejszyć zużycie energii wykorzystywanej do chłodzenia w lecie i ogrzewania w zimie, ponieważ utrata ciepła jest bardzo mała.

• Wybór energooszczędnych systemów AC. Biorąc pod uwagę infrastrukturę, aby znaleźć optymalne rozwiązanie dla każdego przypadku, można zaoszczędzić na energii. Niektóre systemy oferują lepszą technologię w celu zwiększenia wydajności i zmniejszenia zużycia, takie jak systemy odzyskiwania ciepła, które ponownie wykorzystują ciepło wylotowe do zapewnienia ogrzewania.

Jaki typ klimatyzatora zainstalować w szkołach?

Chociaż każda szkoła ma swoje szczególne potrzeby, gama urządzeń Hitachi o zmiennym przepływie czynnika chłodniczego (VRF) oferuje idealne rozwiązania dla placówek edukacyjnych. Systemy o zmiennym przepływie czynnika chłodniczego automatycznie dostosowują ilość czynnika chłodniczego dopływającego do każdej jednostki wewnętrznej, co zapewnia lepszą kontrolę temperatury. Systemy te oferują chłodzenie i ogrzewanie wielu pomieszczeń, przy czym wiele jednostek wewnętrznych jest podłączonych do tylko jednej jednostki zewnętrznej. Wszechstronne i wydajne systemy VRF pozwalają na instalację różnych typów jednostek wewnętrznych, takich jak ścienne, kasetonowe, kanałowe... Przyjazne dla użytkownika elementy sterujące i możliwość dostosowania poprawiają wrażenia i wydajność w poszczególnych pomieszczeniach.

Odzysk ciepła w gamie Hitachi VRF pozwala na jednoczesne ogrzewanie i chłodzenie różnych pomieszczeń i jest jeszcze bardziej energooszczędny, ponieważ przenosi ciepło wylotowe z chłodzenia jednego pomieszczenia, aby zapewnić ogrzewanie innego pomieszczenia.

Korzyści z klimatyzacji w edukacji

Jak widać, istnieją wyraźne dowody na to, dlaczego szkoły, uczelnie wyższe i inne obiekty edukacyjne powinny korzystać z klimatyzacji dla lepszego komfortu i wydajności uczniów oraz wprowadzić strategię HVAC. 

Doskonałym tego przykładem jest również jedno z naszych studiów przypadku - North Kellyville Public School w Australii. Szkoła zakwalifikowała się do udziału w inicjatywie Cooler Classrooms Program prowadzonej przez Departament Edukacji NSW w celu poprawy warunków nauki w szkołach, w których średnie temperatury maksymalne w styczniu osiągały 30°C i więcej. System VRF Hitachi składający się z 24 jednostek Set Free Σ (Sigma) VRF został zaprojektowany tak, aby dostosować się do obiektów szkoły, zapewnić komfort, a także wysoką efektywność energetyczną i możliwość sterowania Hitachi. Pomimo przeszkód, takich jak konieczność usunięcia istniejącego sufitu podwieszanego, uczniowie North Kellyville K-6 mogą komfortowo cieszyć się nauką podczas australijskiego lata. 

Dowiedz się więcej o gamie Hitachi VRF i korzyściach płynących z w pełni elastycznego systemu tutaj.