Strålevarme som oppvarmingsløsning på bad i sykehus og påvirkning den har på termisk komfort

Abstract

Strålevarme som oppvarmingsløsning på bad er ingen ny løsning, og er blitt brukt i lang tid. Hensikten med å ta i bruk en strålevarmer er å gi en rask og effektiv varmefølelse direkte på personen, uten at det er behov for høytpriset og krevende installasjon eller unødvendig oppvarming av luftstrømmer. Utfordringene rundt en varmekilde som avgir varmestråling målrettet mot en person, er at man kan oppleve et ubehag ved en temperaturdifferanse mellom hode og ankel eller hver side av kroppen. Dette asymmetriske problemet er en stor utfordring når varmen kun blir avgitt fra et punkt og ikke varmer opp luften i oppholdssonen. Strålevarmen varmer opp overflatene som blir bestrålt hvor disse overflatene avgir varme til omgivelsene slik at lufttemperaturen heves. Dette er en av grunnen til at strålevarme brukes i bygninger med stort luftvolum hvor oppvarming av luften vil være svært energikrevende og lite effektivt. For å se om strålevarme på bad vil være en løsning brukerene føler et komfortabelt nivå av, ble det i oppgaven laget en modell i CFD-pogrammet STAR-CCM+ av baderommet på sykehuset Østfold Kalnes (SØK). Her ble nødvendige fysikk-modeller, nettverks-modeller og inputparameter valgt for å kunne gjengi en reel tilnærming av problemstillingen. Underveis i prosessen oppstod det problemer med blant annet programmets geometritegning som stjal mye av tiden. Dette førte til at forenklinger måtte tas, samt utelukkelse av enkelte fysikk-modeller som vil hatt en påvirkning på det termisk komfortnivået. Resultatene fra simuleringene vil derfor kunne få et annet utfall ved en mer nøyaktig og detaljert oppbygging. Med utgangspunkt i modellene som ble valgt, gir resultanten en god indikasjon på hvordan en strålevarmer vil påvirke en person som oppholder seg på baderommet. Resultatene fra simuleringene er satt opp mot kravene fra ISO, CEN og ASHRAE for et høyt termisk nivå i henhold til kategoriseringen i NS-EN 15251. Simuleringene har bagrunn i faktorer som vil påvirke det termiske komfortnivået. Det ble simulert med endret effekt på strålevarmeren, ulik termisk resistans i klesplagg, ulik overflatetemperatur på vegger og ulike luftmengder inn på badet. Til slutt ble det gjennomført en samlet simulering med kombinasjon av faktorene som ble brukt i de tidligere simuleringene, for å se resultatet av flere utfordringer samtidig. Resultatene viste at lavere overflatetemperaturer på vegger ga størst utslag i negativ retning for termisk komfort, og da spesielt for temperaturdifferanser og strålingsasymmetri. Økes effekten på strålevarmen, er det lettere å tilfredstille den operative temperaturen, men temperaturdifferansen og strålingsasymmetrien økte i samsvar med effektøkningen. Simuleringsdataen viste at dette kunne begrensens ved økte luftmengder og riktig termisk resistans på kroppen. Det er likevell vanskelig å tilfredstille de gitte kravene med tiltakene simulert i denne rapporten, men resultatene indikerer at tiltakene hjelper på det termiske nivået og at det med videre arbeid vil kunne avdekkes tiltak som har større innvirkning på den termiske balansen.