Termisk kontroll är nyckeln till en optimal inlärningsmiljö

Precis som skålen med gröt i den välkända sagan om Guldlock och de tre björnarna, bör temperaturen i klassrummen varken vara för varm eller för kall, utan alldeles lagom.

Ett viktigt övervägande vid utformning av klassrum är att skapa bra värmeförhållanden baserat på energieffektiv teknik. För de varmare månaderna handlar det om naturlig ventilation, solskydd och intelligent byggnadsteknik. För de kallare månaderna handlar det om effektiv och justerbar uppvärmning.

Det blir alltmer accepterat att det inte finns något som kan kallas en "naturlig" komforttemperatur. De bästa resultaten när det gäller kylning och uppvärmning kan uppnås genom att ge människor personliga och anpassningsbara alternativ, till exempel tillgång till manövrerbara fönster, kontroll över solskydd och eventuellt även skrivbordsfläktar och liknande apparater. Generellt sett bör byggnaderna sammanlänka människor med utomhusmiljön så mycket som möjligt och bara ge så mycket skydd från den som är nödvändigt1.

Gratis E-bok  Bygga bättre skolor  Ladda ner den här e-boken och gör en djupdykning i de sex designelementen som  arkitekter kan använda för att designa framtidens skolor. Ladda ner nu

I Europa har alla länder en policy för lägsta inomhustemperatur i skolklassrum. Dessa anges i lagstiftningen eller standarder. Dessa minimikrav varierar från land till land och även efter säsong. Minimikraven brukar variera mellan 17 °C och 20 °C. Färre europeiska länder har standarder för högsta temperatur i klassrummen. För dem som har det varierar detta mellan 22 °C och 29 °C.

Under de senaste decennierna har forskare studerat det optimala temperaturintervallet i förhållande till bättre inlärningsresultat. Zeiler och Boxem (2009)2 genomförde en grundlig granskning för att visa effekterna av termisk kvalitet i skolor på elevernas inlärningsförmåga. Mendell och Heath (2005)3 granskade bevis för effekten av kvaliteten på inomhusmiljön på både prestation och närvaro. Vidare gjorde Fisk (2017)4 en omfattande litteraturgenomgång gällande ventilationsproblem i skolor, dess inverkan på elevernas prestationer, hälsa och frånvaro. Studierna fann att när temperatur och fuktighet ökar, så rapporterar eleverna större obehag och deras prestationsnivåer och uppgiftsresultat försämras, som en följd av försämrad koncentrationsförmåga. Höga temperaturer i klassrummet har också varit förknippade med huvudvärk och ögon-, öron-, näsa- och halssymtom. Höga luftfuktighetsnivåer kan leda till ökad förekomst av mögel, som i sin tur kan orsaka eller förvärra en rad hälsoproblem.

Kyllösningar

Naturlig ventilerande kylning som uppnås genom att öppna fönster och takljus är ett snabbt och direkt sätt att påverka den termiska inomhusmiljön. Ett öppet fönster ger ökad luftcirkulation, och om utetemperaturen är lägre än inomhustemperaturen, kommer inomhustemperaturen att falla.

Graf som visar genomsnittlig ventilationstid för klassrum

 

Det här diagrammet från SINPHONIE-studien som genomfördes i 114 skolor i 23 europeiska länder, ger en tydlig indikation på de tider som fönster öppnas under dagen. Inga uppgifter om användning av nattventilation rapporterades.

När temperaturen utomhus är något högre än inomhus gör den ökade lufthastigheten, till följd av ett högre luftflöde att kylningen av kroppen ökar.

Naturlig ventilation för kylning kan utföras på två sätt – dagsventilation och nattventilation:

  • Ventilation under dagen tar bort överflödig värme inifrån byggnaden genom att skapa höga nivåer av rörelse i luften.
  • Nattventilation (kallas även nattkylning) kyler ned en byggnads termiska massa (väggar, golv, möbler osv.) på natten med kall utomhusluft. Nästa dag behövs mindre energi för att kyla byggnaden eftersom den termiska massan redan har kylts ned.

Klassrummets riktning och solskydd spelar också en viktig roll för att skapa konsekvent termisk komfort. Stora fönster och takljus kan riktas så att maximalt med solljus tränger in under vintermånaderna och skuggas med rörliga solskyddsenheter som blockerar solljuset under sommarmånaderna efter behov.

Fältstudier visar att människor i naturligt ventilerade byggnader accepterar högre temperaturer5. Effekten av att kroppen anpassar sig till omgivningen kallas adaptiv termisk komfort. En förutsättning för att designa med adaptiv termisk komfort är att människor kan anpassa sina kläder fritt och använda fönster. Konsekvensen av anpassningen är att termisk komfort kan uppnås i varma klimat utan luftkonditionering, med naturlig ventilation, solskydd och intelligent byggnadsdesign. I länder med de varmaste somrarna kan takfläktar eller mekaniska luftkonditioneringsenheter krävas utöver naturlig ventilation och skuggning.

Uppvärmningslösningar

Clever Classrooms-studien (2015)6 visade på att bättre temperaturkontroll uppnåddes på vintern när rummen var utrustade med radiatorer med termostatreglage. Däremot var golvvärme förknippat med dålig värmekontroll i enskilda klassrum på grund av längre reaktionstider.

Studien rekommenderade också att alla metoder för temperaturkontroll i klassrummen ska vara lätta att använda och lättillgängliga för lärare.

Källor

  1. https://www.velux.com/article/2016/health-matters
  2. Zeiler & Boxem (2009). Effects of thermal activated building systems in schools on thermal comfort in winterBuilding and Environment.  
  3. Mendell and Heath (2005). Do Indoor Pollutants and Thermal Conditions in Schools Influence Student Performance? A Critical Review of the Literature. Indoor Air
  4. Fisk (2017) The ventilation problem in schools: literature review. Indoor Air
  5. de Dear and Brager (1998). Developing an Adaptive Model of Thermal Comfort and Preference. ASHRAE Transactions
  6. Clever Classrooms (2015), Summary report of the HEAD project, University of Salford, Manchester