Komfort pod przeszkleniem — Atrium.

Zrozumieć wyzwania komfortu w dużych kubaturach

Przestrzenie o dużej wartości architektonicznej, ale trudne cieplnie

Atria, hole wejściowe i przestrzenie o dużej wysokości wyróżniają obszerne kubatury, szeroko przeszklone przegrody oraz bezpośredni związek z otoczeniem. Ta przejrzystość, źródło światła, staje się też poważnym ograniczeniem technicznym: zyski od słońca, rozwarstwienie termiczne, ruch mas powietrza i bezwładność cieplna konstrukcji nieustannie zmieniają równowagę komfortu.

Ciepłe powietrze gromadzi się u góry, a przegrody przeszklone pochłaniają i oddają promieniowanie w szybkich cyklach, tworząc gradienty temperatury, których nie da się zrównoważyć podejściem statycznym.

Zjawiska decydujące: promieniowanie, rozwarstwienie i bezwładność cieplna

Promieniowanie słoneczne jest głównym źródłem energii docierającej do wnętrza: przenika przez przeszklenia, zamienia się w ciepło na powierzchniach, a następnie promieniuje w stronę ludzi. Rozwarstwienie termiczne układa warstwy powietrza o różnych temperaturach (różnice kilku stopni między posadzką a przeszkleniem). bezwładność cieplna materiałów wygasza wahania, ale może oddać zgromadzone ciepło z opóźnieniem, wydłużając dyskomfort.

Zrozumienie tych zjawisk wymaga podejścia dynamicznego, zdolnego odtworzyć wzajemne oddziaływanie konwekcji, przewodzenia i promieniowania.

Podejście EOLIOS: modelowanie klimatu wewnętrznego

Symulacja CFD jako narzędzie analizy wielofizycznej

EOLIOS opiera się na numerycznej mechanice płynów (CFD), aby odtworzyć oddziaływanie powietrza, powierzchni, ciepła i promieniowania. Modele 3D rozwiązują jednocześnie równania zachowania masy, pędu i energii, dając pełny obraz zachowania cieplno-przepływowego: prędkości, ciśnienia, przenoszenie ciepła konwekcją i promieniowaniem, strefy zastoju i nierównowagi temperatury. Podejście to opiera się na symulacji CFD.

Promieniowanie słoneczne i scenariusze klimatyczne

EOLIOS wprowadza do modelu rzeczywiste dane meteorologiczne oraz położenie słońca, aby zasymulować promieniowanie bezpośrednie, rozproszone i odbite, z uwzględnieniem współczynnika przepuszczalności energii słonecznej przeszkleń, zacienienia elewacji i charakterystyki spektralnej materiałów. Sprzężenie promieniowania z konwekcją pozwala obliczyć średnią temperaturę promieniowania, parametr kluczowy dla odczucia komfortu. Symulacje obejmują kilka scenariuszy skrajnych: upalne lato, mroźną zimę i okres przejściowy.

Ocena komfortu wskaźnikami PMV i PPD

Poza temperaturami i prędkościami EOLIOS korzysta ze znormalizowanych wskaźników PMV (Predicted Mean Vote) i PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) z normy ISO 7730. PMV określa odczucie cieplne (od –3 do +3), PPD szacuje odsetek niezadowolonych, z uwzględnieniem temperatury powietrza, temperatury promieniowania, prędkości powietrza, wilgotności, aktywności i ubioru. Cel: dążyć do komfortu neutralnego (PMV ≈ 0, PPD < 10 %).

Od rozpoznania do strategii klimatycznej

Analiza CFD ujawnia mechanizmy powstawania nierównowagi: strefy recyrkulacji, obszary słabo mieszane, punkty przegrzewania związane z miejscowymi zyskami od słońca. EOLIOS formułuje wtedy ukierunkowane strategie: zmianę położenia nawiewnika, korektę kąta nawiewu, przegląd regulacji. W wysokich holach kluczowe jest panowanie nad mieszaniem powietrza: to subtelna równowaga między prędkością (dyskomfort, gdy zbyt duża) a równomiernością (rozwarstwienie, gdy mieszanie zbyt słabe).

Zyski od słońca opisano dla różnych reprezentatywnych stanów pracy, co prowadzi do zaleceń dotyczących regulacji: dostosowania strumienia nawiewu, modulacji podłogi chłodzącej i osłon przeciwsłonecznych.

Strategie hybrydowe: nawiew, ciąg i wentylacja naturalna

EOLIOS analizuje potencjał wentylacji naturalnej i nocnego free coolingu: różnice gęstości między warstwami ciepłymi i zimnymi wytwarzają naturalny ciąg termiczny, który można wykorzystać do odprowadzenia ciepła zgromadzonego w ciągu dnia. W połączeniu z inteligentną regulacją mechaniczną daje to skuteczne strategie hybrydowe: nocną wentylację naturalną, nawiew wspomagany w ciągu dnia i sterowanie otworami zależnie od wiatru.

Komfort przewidywany i projektowanie wspomagane

Symulacja pozwala obserwować budynek przed jego realizacją: to prawdziwe laboratorium wirtualne, w którym rozwiązania architektoniczne i techniczne są sprawdzane, porównywane i optymalizowane. Mapy 3D temperatury, prędkości i ciśnienia potwierdzają i korygują projekt (kierunek dysz, strumienie, temperatura nawiewu, przepuszczalność energii słonecznej przeszkleń), zmniejszając niepewność związaną z dużymi wysokościami.

W podejściu EOLIOS komfort staje się głównym kryterium jakości, uwzględnianym już na etapie koncepcji, co zapewnia stabilność cieplną i efektywność energetyczną niezależnie od trybu eksploatacji.