Comparative Study of Analytical and Adaptive Thermal Comfort Models in Tropical Classrooms

Abstract

Objective: This paper presents the findings of a study of thermal comfort in naturally ventilated classrooms in four typical schools in the city of Cali, Colombia, South America. It was carried out in a hot tropical climate without seasons and in rainy and dry periods. Materials and methods: A total of 535 students between 6 and 12 years of age were surveyed about their thermal sensation. Simultaneously, indoor and outdoor environmental parameters air temperature, relative humidity, wind speed, and surface radiant temperature were measured, and clothing insulation and metabolic rate values were based on the standard. Results and discussion: The results were compared with the PMV and adaptive models, indicated by the ASHRAE 55 standard, and indicate that neither model reflects the perceived comfort in the classroom between 23 ≤ To ≤ 27.6 °C; the PMV because it predicts discomfort above To = 26 °C, and the adaptive because it presents a tolerance threshold that is too wide, 80 % of acceptability at To = 30.4 °C, where everything is below comfort. Conclusion: The conclusion was reached that the two models proposed by the international standard ASHRAE and the Colombian Technical Standard NTC 5316 adjust little to the situation observed in the study and therefore do not allow adequate design decisions to generate comfortable spaces.

Alternate abstract:

Objetivo: este trabajo presenta los resultados de un estudio de confort térmico en aulas ventiladas naturalmente en cuatro colegios típicos de la ciudad de Cali, Colombia, Suramérica. Se realizó en un clima tropical cálido sin estaciones y en periodos lluviosos y secos. Materiales y métodos: un total de 535 estudiantes entre 6 y 12 años de edad fueron encuestados sobre su sensación térmica. Simultáneamente, se midieron los parámetros ambientales interiores y exteriores de temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del viento y temperatura radiante de la superficie, y los valores de aislamiento de la ropa y la tasa metabólica se basaron en la norma. Resultados y discusión: los resultados se compararon con los modelos PMV y adaptativo, indicados por la norma ASHRAE 55, e indican que ninguno de los dos modelos refleja el confort percibido en el aula entre 23 ≤ To ≤ 27,6 °C; el PMV porque predice incomodidad por encima de To = 26 °C, y el adaptativo porque presenta un umbral de tolerancia demasiado amplio, 80 % de aceptabilidad a To = 30,4 °C, donde todo está por debajo del confort. Conclusiones: se llegó a la conclusión de que los dos modelos propuestos por la norma internacional ASHRAE y la Norma Técnica Colombiana NTC 5316 se ajustan poco a la situación observada en el estudio y, por lo tanto, no permiten tomar decisiones de diseño adecuadas para generar espacios confortables.