–Lợi ích của điều hòa không khí đối với học sinh sinh viên

Trẻ em và thanh thiếu niên, cũng như học sinh cuối cấp và giáo viên, trên khắp thế giới dành trung bình 7 giờ mỗi ngày ở trường hơn 180 ngày mỗi năm, theo một cuộc khảo sát được thực hiện bởi Trung tâm Giáo dục và Kinh tế Quốc gia. Các trường học và đại học giống như ngôi nhà thứ hai của nhiều sinh viên, đặc biệt là ở Hàn Quốc, nơi 220 ngày học là tiêu chuẩn.

Đương nhiên, sức khỏe và sự thoải mái của học sinh sinh viên cũng phải được chăm sóc kỹ lưỡng như của nhân viên công ty. 

Các tổ chức chuyên ngành như Hiệp hội Kỹ sư Sưởi ấm, Làm lạnh và Điều hòa Không khí Hoa Kỳ (ASHRAE) và Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) đều đưa ra các hướng dẫn (mà chúng tôi sẽ đề cập bên dưới) để tạo ra các điều kiện chất lượng không khí trong nhà (IAQ) tối ưu trong những không gian này. Tuy nhiên, trong trường hợp của Hoa Kỳ, các quận hoặc tiểu bang khác nhau có hướng dẫn riêng cho các trường học, có thể khác với các khuyến nghị của chuyên gia, dẫn đến các tiêu chuẩn không phải lúc nào cũng đáp ứng những gì được khuyến nghị. Điều này thay đổi trên toàn thế giới. Một cuộc khảo sát của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã yêu cầu các nước thành viên ở châu Âu điền vào bảng câu hỏi về các chính sách liên quan đến môi trường học đường; chỉ 45% các quốc gia ứng phó có thực hành tiêu chuẩn IAQ cho các trường học. Ở Mỹ, theo EPA, khoảng 50% trường học không có kế hoạch quản lý IAQ. 

Vẫn còn nhiều cơ sở cần được đề cập về các quy định về hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) trong các trường học và đại học. Vì vậy trong bài viết này, chúng tôi mong muốn làm sáng tỏ cách môi trường có thể ảnh hưởng đến việc học tập và hiệu suất của học sinh, cũng như cách các em có thể hưởng lợi từ chất lượng không khí tối ưu, với một nghiên cứu điển hình về Điều hòa không khí của Johnson Controls-Hitachi.

Chất lượng không khí trong nhà và trường học

Khi đo lường hoặc giám sát chất lượng không khí trong nhà, có một số chỉ số chính cần tìm kiếm. Phổ biến nhất của các chỉ số này là sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm không khí và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs). Một số chất ô nhiễm này là các hóa chất được thải ra từ chất tẩy rửa, thuốc trừ sâu và sơn, chẳng hạn như formaldehyde và benzen. Những chất khác có thể tồn tại tự nhiên trong không khí, nhưng độc hại ở nồng độ cao hơn, chẳng hạn như carbon dioxide (CO2). Nồng độ CO2 cao đặc biệt phổ biến trong các phòng có sức chứa cao, thường là trường hợp của các lớp học. Các chất ô nhiễm khác bao gồm bào tử nấm mốc và nấm mốc, phát triển mạnh trong môi trường ẩm ướt, chẳng hạn như phòng vệ sinh và phòng thay đồ.

Sự hiện diện của các chất ô nhiễm càng cao, chất lượng không khí trong nhà càng kém. EPA chỉ ra rằng 20% trường học ở Mỹ đã báo cáo IAQ không đạt yêu cầu vào năm 1999. Tác dụng của các hợp chất này đối với sức khỏe của trẻ em được phóng đại do hệ thống miễn dịch đang phát triển của chúng. Một số chất ô nhiễm đó cũng là tác nhân gây ra các học sinh có vấn đề về hô hấp, chẳng hạn như hen suyễn và dị ứng, làm tăng tỷ lệ nghỉ học. Các triệu chứng thường gặp do IAQ kém bao gồm đau đầu, ho và hắt hơi, và mệt mỏi.

Thông gió trong các cơ sở giáo dục 

Để cải thiện chất lượng không khí trong nhà, việc đưa không khí trong lành vào trong nhà là rất quan trọng. Điều này có thể được thực hiện thông qua thông gió tự nhiên hoặc thông gió cơ học. Thông gió có thể được đo thông qua trao đổi không khí (AER). Càng nhiều trao đổi không khí được thực hiện mỗi giờ, nồng độ các chất ô nhiễm không khí trong nhà sẽ càng thấp. Độ ẩm dư thừa trong các tòa nhà cũng bị trục xuất thông qua thông gió. Cuộc khảo sát của WHO được đề cập ở trên cũng cho thấy hầu hết các phòng ở trường học đều ngột ngạt do hệ thống thông gió kém, đặc biệt là trong mùa đông, do thiếu hệ thống sưởi thích hợp. Ngoài ra, một nghiên cứu đánh giá IAQ và hệ thống thông gió ở các trường học ở Michigan cho thấy hệ thống thông gió không đủ ở nhiều trường học, vì chỉ có 27% lớp học đạt được tiêu chuẩn ASHRAE là 3 lần trao đổi không khí mỗi giờ. 

Kế hoạch thông gió của trường học cũng nên tính đến các yếu tố ngoài trời, chẳng hạn như thời tiết, nhiệt độ, số lượng phấn hoa và ô nhiễm. Bằng cách này, môi trường học đường có thể được hưởng lợi từ sự kết hợp của cả thông gió tự nhiên và cơ học; dùng đến thông gió cơ học khi chất lượng không khí ngoài trời kém.

Một số khu vực nhất định, chẳng hạn như nhà ăn trường học, phòng nghệ thuật hoặc phòng vệ sinh lý tưởng cần hệ thống thông gió khí thải chuyên dụng. Một hệ thống thông gió khí thải hiệu quả giúp loại bỏ các chất ô nhiễm từ phòng bằng cách hút bụi và đẩy nó ra ngoài trời thông qua các lỗ thông hơi. Trong trường học, độ ẩm, khói từ nấu ăn, vật liệu sơn và chất tẩy rửa có thể tích tụ, vì vậy quạt hút rất cần thiết.

Tuy nhiên, các tòa nhà trường học có xu hướng có những thách thức đặc biệt gây ra trở ngại cho một hệ thống HVAC được tối ưu hóa. Nhiều khi, các cơ sở giáo dục công cộng được xây dựng với vật liệu xây dựng giá cả phải chăng để giảm chi phí, hoặc chúng là những tòa nhà cũ. Trong những trường hợp này, các tùy chọn để lắp đặt hệ thống HVAC hiệu quả bị giảm, vì hệ thống ống dẫn có thể không khả thi trong tất cả các loại tòa nhà hoặc không gian để lắp đặt thiết bị có thể bị hạn chế.

Nhiệt độ nào là tốt nhất cho lớp học?

Việc xác định nhiệt độ lý tưởng cho một lớp học không đơn giản và khác nhau tùy theo quốc gia và khí hậu. Ảnh hưởng sức khỏe của IAQ kém là khá đáng chú ý, nhưng điều đáng lo ngại không kém và ít được biết đến là khí hậu cũng ảnh hưởng đến kết quả học tập của học sinh.  Nghỉ học là một vấn đề phổ biến, từ đó ảnh hưởng đến sự tiến bộ của học sinh và kết quả học tập của các em. Các bệnh hô hấp mãn tính (chẳng hạn như hen suyễn) có liên quan trực tiếp đến việc thiếu người tham dự do IAQ kém, nhưng cơ sở hạ tầng và môi trường cũng có thể là một nguyên nhân phổ biến.

-        Thoải mái nhiệt. Khái niệm thoải mái nhiệt đề cập đến cảm giác nhiệt vừa phải, không quá lạnh, không quá ấm. Theo ASHRAE, các lớp học nên có nhiệt độ tối thiểu là 22ºC (72ºF) vào mùa đông và nhiệt độ 24ºC (75ºF) vào mùa hè, với độ ẩm tương đối là 40% -60%.

Khi phải đối mặt với nhiệt độ khắc nghiệt, chẳng hạn như sóng nhiệt và đợt lạnh, các trường học không được trang bị hệ thống HVAC thích hợp phải dừng các hoạt động và đóng cửa lớp học. Những ngày hè nóng nực khiến học sinh khó chịu và ngột ngạt nếu các lớp học không có máy lạnh, hoặc những ngày lạnh lẽo vào mùa đông mà không được sưởi ấm, dẫn đến ít học sinh tham gia hơn. 

-        Nhiệt độ và hành vi. Khi dữ liệu cho thấy sự gia tăng tội phạm vào những ngày hè nóng nực, các nghiên cứu đã bắt đầu nhận thấy một mô hình liên quan đến nhiệt với sự cáu kỉnh và nóng tính. Học sinh trong lớp học nóng có thể có nhiều khả năng thể hiện hành vi cáu kỉnh hoặc ảnh hưởng tiêu cực đến nhận thức của giáo viên về hành vi của học sinh. Nhiệt độ khắc nghiệt cũng liên quan đến việc thiếu động lực, khiến việc tập trung vào các nhiệm vụ trở nên khó khăn hơn khi cơ thể phải vật lộn để thích nghi với nhiệt độ.

-        Ảnh hưởng đến kết quả học tập. Việc thiếu sự thoải mái về nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến việc học, như được chỉ ra bởi những phát hiện của một nghiên cứu của Đại học Harvard. Các quốc gia nóng hơn có xu hướng đạt điểm thấp hơn trong các bài kiểm tra, và thông qua một bài kiểm tra tiêu chuẩn ở các trường trung học không có điều hòa không khí, những phát hiện của nghiên cứu còn đi xa hơn. Kết quả cho thấy rằng với mỗi lần tăng nhiệt độ 1ºF (0.56ºC), nó sẽ làm giảm điểm của học sinh tương đương với 1% giá trị học tập của một năm. Theo một nghiên cứu khác được thực hiện tại các trường học Phần Lan, những học sinh cảm thấy thoải mái hơn đã đạt điểm cao hơn 4% so với các bạn cùng lứa tuổi.

Tương tự, IAQ và thông khí cũng đã cho thấy một số mối quan hệ với kết quả học tập. Trong một nghiên cứu trên 100 trường tiểu học ở Mỹ, với tốc độ thông gió cao hơn, học sinh đạt điểm cao hơn và ghi nhớ hình ảnh và nhận dạng từ ngữ chính xác hơn. 

Khuyến nghị tiết kiệm năng lượng

Với nguồn lực hạn chế và ngân sách eo hẹp, các cơ sở giáo dục có thể được hưởng lợi rất nhiều từ chiến lược HVAC nhắm vào hiệu quả và giảm lãng phí năng lượng. Dưới đây là một số khuyến nghị để có hệ thống HVAC tiết kiệm năng lượng hơn và xanh hơn trong trường học: 

- Thông gió tự nhiên khi có thể. Khuyến khích thông gió tự nhiên qua cửa sổ và cửa ra vào giúp giảm độ ẩm, VOCs, chất gây dị ứng và các chất ô nhiễm khác từ cơ sở vật chất mà không tiêu tốn bất kỳ năng lượng nào. Tuy nhiên, đôi khi, có thể không an toàn để thông gió tự nhiên, đây là trường hợp của mùa dị ứng hoặc ngày ô nhiễm cao, khi chất lượng không khí ngoài trời kém hơn IAQ. Hoặc trong những ngày thời tiết khắc nghiệt, khi trời quá nóng hoặc quá lạnh để mở cửa sổ. Đối với những trường hợp này, hệ thống thông gió lai là hiệu quả nhất, vì nó cho phép người ta chỉ dựa vào thông gió cơ học khi cần thiết. 

- Quạt gió. Lắp đặt quạt an toàn cho trẻ em trong lớp học có thể tăng cảm giác mát mẻ và thoải mái mà không làm giảm nhiệt độ. Một ví dụ điển hình về quạt hiệu quả và an toàn trong lớp học là quạt trần, có thể đạt được nhiệt độ đồng đều hơn xung quanh lớp học bằng cách khuếch tán không khí nóng khi nhiệt độ tăng lên.

- Cách nhiệt. Duy trì sự thoải mái về nhiệt và ngăn ngừa rò rỉ hơi ẩm có thể làm giảm các vấn đề khác về mất nhiệt độ và độ ẩm. Chống chịu thời tiết cho tòa nhà bằng vật liệu cách nhiệt và kiểm tra độ kín xung quanh cửa sổ và cửa ra vào có thể làm giảm mức tiêu thụ năng lượng được sử dụng để làm mát vào mùa hè và sưởi ấm vào mùa đông, vì có rất ít tổn thất nhiệt.

- . Tính đến cơ sở hạ tầng để tìm ra giải pháp tối ưu cho từng trường hợp có thể tiết kiệm năng lượng. Một số hệ thống cung cấp công nghệ tốt hơn để tăng hiệu quả và giảm mức tiêu thụ, chẳng hạn như hệ thống thu hồi nhiệt tái sử dụng nhiệt khí thải để cung cấp nhiệt.

Lắp đặt loại điều hòa nào trong trường học? 

Mặc dù mỗi trường đều có nhu cầu riêng, dòng sản phẩm Hitachi Variable Refrigerant Flow (VRF) cung cấp các giải pháp lý tưởng cho các cơ sở giáo dục. Hệ thống lưu lượng môi chất lạnh thay đổi tự động điều chỉnh lượng môi chất lạnh chảy đến từng dàn lạnh, giúp kiểm soát nhiệt độ tốt hơn. Các hệ thống này cung cấp khả năng làm mát và sưởi ấm cho nhiều không gian, với nhiều dàn lạnh chỉ được kết nối với một dàn nóng. Linh hoạt và hiệu quả, hệ thống VRF cho phép lắp đặt các loại dàn lạnh khác nhau, chẳng hạn như treo tường, băng cassette, ống gió... Các điều khiển và tùy chỉnh thân thiện với người dùng cải thiện trải nghiệm và hiệu quả từ không gian này sang không gian khác.

Thu hồi nhiệt trong dòng sản phẩm VRF của Hitachi cho phép sưởi ấm và làm mát đồng thời các không gian khác nhau, và thậm chí còn tiết kiệm năng lượng hơn vì nó truyền nhiệt khí thải từ làm mát phòng này để cung cấp hệ thống sưởi cho một phòng khác. Tìm hiểu cách hoạt động của Truyền nhiệt VRF của Hitachi và những lợi thế của nó trong các không gian khác nhau trong bài viết của chúng tôi tại đây.

Lợi ích của điều hòa không khí trong giáo dục

Như bạn đã thấy, có bằng chứng rõ ràng về lý do tại sao các trường học, cao đẳng, đại học và các cơ sở giáo dục khác nên tận dụng điều hòa không khí để sinh viên thoải mái và hiệu suất tốt hơn và đưa ra chiến lược HVAC.

Một ví dụ cụ thể cũng là một trong những nghiên cứu điển hình của chúng tôi, đó là Trường Công lập North Kellyville ở Úc. Trường đủ điều kiện để trở thành một phần của sáng kiến của Chương trình Lớp học mát hơn do Bộ Giáo dục NSW điều hành để cải thiện môi trường học tập của các trường học nơi nhiệt độ tối đa trung bình vào tháng Một đạt 30°C trở lên. Một hệ thống VRF của Hitachi bao gồm 24 thiết bị VRF Set Free Σ (Sigma) được thiết kế để thích ứng với cơ sở vật chất của trường, mang lại sự thoải mái cũng như hiệu quả năng lượng cao và khả năng kiểm soát của Hitachi. Bất chấp những trở ngại, chẳng hạn như cần phải loại bỏ trần treo hiện có, học sinh North Kellyville K-6 vẫn có thể tận hưởng việc học trong mùa hè một cách thoải mái.

Tìm hiểu thêm về dòng sản phẩm VRF của Hitachi và những lợi ích của một hệ thống hoàn toàn linh hoạt tại đây.