 Типичным осенним ранним утром в Колорадо температура на улице составляла около 70 градусов по Фаренгейту. Внутри уникальной структуры, расположенной в Национальной лаборатории возобновляемой энергии, два добровольца чувствовали себя значительно холоднее. Волонтеры участвуют в эксперименте внутри построенного Comfort Suite, предназначенного для выявления связи между человеческим комфортом и энергетическими системами.
Comfort Suite является экспериментальной камерой, способной заставить ее обитателей мерзнуть или покрываться потом. Имея 10 футов в высоту, 16 в ширину и длину, Comfort Suite предназначен для быстрого освоения широкого диапазона условий окружающей среды. Интерьер изобилует множеством датчиков, которые предоставляют всевозможные данные - от текущей концентрации двуокиси углерода в помещении до трехмерной карты положений тела всех оккупантов. Comfort Suite разработан с тем, чтобы позволить быстрое развитие эффективных энергетических систем, которые увеличивают человеческий комфорт и производительность. Пространство может имитировать широкий спектр сред, которые позволяют различным технологиям быть оцененными и оптимизированными.
Конвергенция технологий открывают новые возможности для лаборатории с целью изучения путей для поддержания или даже повышения качества жизни людей при снижении их энергетических потребностей. Беспроводные коммуникации, вездесущие вычислительные возможности, которые приходят со смартфонами, и передовые устройства для нагрева и охлаждения открывают неизведанные пути для создания интеллектуальных, адаптируемых и контекстуально знающих энергетических систем. Эти технологии обеспечивают совершенно новые способы взаимодействия людей с энергосистемами вокруг них.
Новая комната специально разработана, чтобы по-новому исследовать человеческий комфорт и максимизировать потенциал энергосбережения от существующих систем здания. Ранние процессы моделирования показали, что целых 40% энергии, используемой системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в здании может быть сохранено, позволяя зданию удерживать температуру в более широком диапазоне 5-10 градусов. Это, вероятно, не сделает людей, живущих или работающих в этом здании, счастливым, поэтому лаборатория решает практическую задачу поддержания комфорта своим персонализированным способом. Исследователи просят испытуемых поддерживать свой собственный комфорт с помощью простых автоматизированных средств контроля, в то время как исследователи будут манипулировать комнатой в различных температурах.
Чтобы понять, как люди реагируют на изменения температуры воздуха в помещении, специально разработанная экспериментальная установка была необходима.
Эксперименты в C-Suite подпадают под программу исследований и разработок Human Centered Energy Services, который знаменует собой первый случай, когда лаборатория интегрирована людей в ее исследованиях. Эксперименты включают в себя тестирование добровольцев по вопросам, связанных с потребительскими товарами и выбором транспорта.
Проект Human Centered Energy Services, уже продлевается на второй год. Большая часть работы в первом году была потрачено на подготовку, необходимую перед тем, прежде чем люди могут быть вовлечены в этот тип помещения для тестирования климата.
Исследователи должны убедиться, что, когда они делают экспериментирование с людьми, они на самом деле их защищают. Безопасность участников и информированное согласие является очень важным при проведении подобных экспериментов. Хотя данное исследование не имеют подобный потенциал для вреда, как в случае медицинских исследований, исследователи все еще должны пройти через те же шаги, чтобы доказать, что их субъекты находятся в безопасности.
В течение пяти часов внутри C-Suite добровольцы подвергаются серии экспериментов и периодически используют приложение смартфона, чтобы оценить, насколько им комфортно по мере изменения температуре. Испытуемые сидят на специально разработанном стуле, который способен зондировать окружающую среду и автономно нагревать или охлаждать сидящего в соответствии с его или ее предпочтениями. В конечном итоге добровольцы получили возможность использовать систему управления, чтобы оставаться в комфорте.
Комфорт является весьма субъективным понятием. Даже человек, который чувствует себя комфортно с температурой офиса утром, может испытывать дискомфорт во второй половине дня. Попытка обеспечить всех людей в офисе комфортом является серьезной проблемой. Влажность, температура и поток воздуха влияют на тепловой уровень комфорта, как и индивидуальные факторы, такие как метаболизм и одежда. Исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change, указывает, что система кондиционирования воздуха смещается в сторону мужчин, потому что мужчины имеют более быстрый метаболизм, а женщины предпочли бы, чтобы температура была по крайней мере на несколько градусов теплее.
С технической стороны, исследователи вникали в новые способы сохранить офисных работников комфортно без наращивания нагрева или охлаждения для всего пространства. Так называемые «системы персонального комфорта», такие, как обогреватели для ног и грелки для рук являются одними из стратегий, которые позволяют кому-то оставаться в комфорте даже при температуре ниже 61 F и выше 84 F.
Эти личные системы не так эффективны, как системы ОВК в здании, но они и не должны такими. Человек кондиционирует 1% пространства, и это обеспечивает экономию энергии. Конечная цель заключается в том, что реже использовать систему ОВК, и при этом по-прежнему держать людей в комфорте.
Если каждый в офисе сможет использовать личную систему комфорта, то температура всего офиса может быть на 6 градусов холоднее или теплее. Это большая разница в стоимости ОВК.
В прошлом году Министерство энергетики США консультировалась с около 50 людьми из различных организаций, в том числе из Национальной лаборатории возобновляемой энергии, чтобы помочь определить лучшие способы сокращения в два раза количества энергии, используемого зданием к 2030 году по сравнению с уровнем 2010 года. В рамках этого общего сокращения, министерство хочет видеть сокращение энергии, потребляемой системами ОВК на 24%. Проект Национальной лаборатории возобновляемой энергии приступил к решению одной из приоритетных задач - разработке энергоэффективных методов вентиляции и кондиционирования пространства, которые снижают нагрузку на систему ОВК за счет использования микроклимата, персональных устройств комфорта, или других мелких устройств комфорта для контроля отдельных частей помещения.
Неэффективность системы ОВК исходит от нагрева или охлаждения большого пространства. Некоторым системам ОВК, в частности, тем, которые работают в зданиях в жарком и влажном климате, необходимо осушать наружный воздух. Влажный воздух охлаждается настолько, что вода превращается в конденсацию и влажность конденсируется на охлаждающий змеевик, в результате чего воздух становится еще холоднее. Такой воздух должен нагреваться, прежде чем он будет попадать в офисное пространство.
В некоторых случаях, когда кто-то включает термостат до более высокой температуры, то он на самом деле, использует больше энергии. Некоторые управляющие зданием будут избегать настройки термостата, чтобы сохранить энергию из-за подобного повторного нагрева системы.
C-Suite является одной из нескольких новых возможностей, которую лаборатория развивает, чтобы исследовать человеческий комфорт в зданиях путем улучшения конструкции и работы этих служб и энергетических систем. Их будущая работа будет изучать масштабные последствия использования персонализированных систем комфорта. Нынешние эксперименты в C-Suite предназначены для обеспечения понимания того, чтобы направлять дизайн крупномасштабных экспериментов. Результаты, полученные в C-Suite, обеспечит информацию, необходимую для проектирования и эксплуатации энергетических систем.
C-Suite также позволяет лаборатории проводить другие эксперименты, в том числе исследование того, как освещение, влажность и расход воздуха влияют на уровень комфорта.
|
