Utrzymanie komfortu w pomieszczeniach zamkniętych jest ważne nie tylko dla naszego zdrowia i szczęścia, ale także dla oszczędzania energii. Dzisiejsze termostaty pokojowe mierzą tylko temperaturę powietrza, ale to nie daje pełnego obrazu tego, jak ciepło lub zimno się czujemy. Dzieje się tak dlatego, że odczuwamy również ciepło promieniujące ze ścian, sufitu, podłogi i mebli wokół nas. Nazywa się to średnią temperaturą promieniowania i jest miarą ilości ciepła wypromieniowanego z otaczających nas powierzchni. Do tej pory nie można było tego łatwo i tanio zmierzyć. Nowe badanie, dostępne tutajznalazł teraz na to sposób, wykorzystując proste i niedrogie czujniki. Ich przełom może zmienić sposób, w jaki zarządzamy komfortem i zużyciem energii w naszych domach i biurach.
Dr Fatih Evren z Pacific Northwest National Laboratory, wcześniej pracujący na Uniwersytecie Minnesota Twin Cities, opracował tę nową metodę. Jego praca została opublikowana w czasopiśmie naukowym Nature Communications. Użył tanich czujników termicznych, czyli małych urządzeń wykrywających temperaturę poprzez wykrywanie promieniowania podczerwonego, i opracował sposób na przekształcenie odczytów w wyraźny obraz rozkładu temperatury w pomieszczeniu. Nowa metoda została przetestowana w różnych rzeczywistych pomieszczeniach i okazała się niezawodna i dokładna. Oferuje prostsze i tańsze rozwiązanie w porównaniu do starszych, bardziej skomplikowanych narzędzi.
Dr Evren przeprowadził testy w różnych pomieszczeniach, w tym w sypialniach i biurach, w różnych warunkach ogrzewania. Dzięki tej metodzie z bardzo małym błędem zmierzono ciepło odczuwane przez ludzi z powierzchni. W przeciwieństwie do tradycyjnych narzędzi, takich jak czujniki z czarną kulą – okrągłe urządzenia używane do szacowania ciepła promieniowania, ale znane z powolnej reakcji i drogie – to nowe podejście sprawdziło się nawet wtedy, gdy używany był tylko jeden lub dwa czujniki. Dzięki temu jest szczególnie przydatny w pomieszczeniach codziennego użytku, takich jak domy.
Kluczowy pomysł jest prosty: na ścianach pomieszczenia umieszcza się maleńkie czujniki termiczne w celu pomiaru temperatury. Odczyty te są następnie przekształcane w mapę cieplną, wizualną reprezentację pokazującą, jak ciepło jest rozprowadzane w przestrzeni oraz jak ciepłe lub chłodne są powierzchnie pomieszczenia. Na tej podstawie można określić średnią temperaturę promieniowania. Jak wyjaśnił dr Evren: „Ta metoda z niewielkim marginesem zgadza się z pomiarem referencyjnym i przewyższa tradycyjne czujniki czarnej kuli”. Dodał: „Eliminuje to potrzebę stosowania mechanizmów pan-uchylnych i innego sprzętu pomocniczego, żadnych ruchomych części ani dodatkowego wyposażenia, dzięki czemu nadaje się do integracji ze standardowymi termostatami”.
Metoda ta sprawdziła się w różnych typach pomieszczeń i sytuacjach – niezależnie od tego, czy były one puste, czy wypełnione meblami, słoneczne czy zacienione, czy też korzystały z różnych rodzajów ogrzewania. Potrafił wykryć nawet niewielkie różnice w cieple w całej przestrzeni, czego często brakowało starszym metodom. „Wyniki pokazują, że różnica między pomiarem czarnej globu a punktem odniesienia zwiększała się wraz ze wzrostem napływającego promieniowania słonecznego” – wyjaśnił dr Evren. Pokazuje to, że nowa metoda zapewnia lepszą wydajność w pomieszczeniach o dużym nasłonecznieniu.
Ta innowacja może doprowadzić do powstania inteligentniejszych systemów ogrzewania i chłodzenia. Dając termostatom możliwość „odczuwania” tego samego ciepła, które odczuwamy z pobliskich powierzchni, systemy te mogą regulować dokładniej i wydajniej. Jak wyjaśnia dr Evren: „Możliwość dokładnego pomiaru komfortu cieplnego bez bezpośredniego kontaktu otwiera nowe możliwości w projektowaniu budynków, konserwacji i interakcji użytkowników z otoczeniem”. Może to pomóc w oszczędzaniu energii, a jednocześnie zwiększyć komfort naszych domów i biur. Krótko mówiąc, metoda ta łączy komfort i zrównoważony rozwój w sposób, który może przynieść korzyści wielu typom budynków.
Odniesienie do czasopisma
Evren F., Biswas S., Graves R. „Pomiar średniej temperatury promieniowania w celu oceny komfortu w pomieszczeniu za pomocą czujników optycznych o niskiej rozdzielczości.” Komunikacja przyrodnicza, 2025; 16:1215. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-55122-z
O autorze
Fatiha Evrena jest pracownikiem naukowym w grupie Building Systems należącej do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). Jego badania obejmują systemy przegród zewnętrznych, energooszczędne technologie budowlane, jakość środowiska w pomieszczeniach i komfort cieplny, począwszy od badań eksperymentalnych po rozwój innowacyjnych narzędzi pomiarowych.
