Seasonal assessment of thermal comfort and occupants’ adaptive behaviours
in naturally and mechanically ventilated office buildings – a field study
Aleksandra Lipczyńska 1), Mirella Fuhrmann1), Joanna Ferdyn-Grygierek1), Stanisław Kocik1), Krzysztof Grygierek2)
1) Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska
2)Wydział Budownictwa, Politechnika Śląska
Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 57 (6), 47-58, DOI: https://doi.org/10.65545/COW.2026.06.05
Słowa kluczowe: komfort cieplny, wentylacja naturalna, wentylacja mechaniczna, działania adaptacyjne, budynki biurowe
Streszczenie
Celem pracy była ocena sezonowych różnic w odczuwanym komforcie cieplnym oraz w zachowaniach użytkowników dwóch budynków biurowych zlokalizowanych w Gliwicach, różniących się strategią wentylacji: naturalna i mechaniczna. Badania terenowe prowadzono w czterech porach roku w rzeczywistych warunkach eksploatacji. Analiza bazowała na pomiarach temperatury powietrza i wilgotności względnej w strefie przebywania użytkowników oraz cyklicznie realizowanych badaniach ankietowych, obejmujących ocenę odczucia cieplnego (TSV), akceptowalności cieplnej (TACC), izolacyjności odzieży oraz działań adaptacyjnych. Zależność TSV od temperatury powietrza analizowano z wykorzystaniem modeli liniowych i nieliniowych, w tym metod wygładzania lokalnego oraz modeli rozszerzonych o zmienne środowiskowe i behawioralne. W obu budynkach wzrost temperatury powietrza powodował wzrost oceny TSV, jednak sama temperatura wyjaśniała jedynie niewielką część zmienności odpowiedzi użytkowników. Temperatury neutralne wyznaczone z regresji liniowej wyniosły około 21,1°C w budynku z wentylacją naturalną oraz 22,1°C w budynku z wentylacją mechaniczną. Największe różnice między obiektami dotyczyły sposobu adaptacji. W budynku z wentylacją naturalną częściej wykorzystywano otwieranie okien i osłony przeciwsłoneczne, natomiast w budynku z wentylacją mechaniczną – osobiste systemy kształtowania środowiska, szczególnie latem. Adaptacja przez odzież miała głównie charakter sezonowy. Wyniki wskazują, że ocena komfortu cieplnego w biurach powinna uwzględniać nie tylko parametry powietrza, lecz także akceptowalność warunków, lokalne możliwości regulacji oraz rzeczywiste zachowania użytkowników. W praktyce wspiera to stosowanie rozwiązań hybrydowych typu mixed-mode.
Pobierz artykuł w formacie PDF
Pobierz cały numer w formacie PDF
Keywords: thermal comfort, natural ventilation, mechanical ventilation, adaptive behaviour, office buildings
Abstract
The aim of this study was to assess seasonal differences in perceived thermal comfort and occupants’ adaptive behaviours in two office buildings with different ventilation strategies: natural and mechanical ventilation. Field measurements were conducted across four seasons under real operating conditions. The analysis was based on indoor air temperature and relative humidity measured at workstations, together with repeated occupant surveys covering thermal sensation vote (TSV), thermal acceptability (TACC), clothing insulation and adaptive actions. The relationship between TSV and air temperature was analysed using linear and nonlinear models, including local smoothing methods, as well as models extended to include environmental and behavioural variables. In both buildings, increasing indoor air temperature was associated with higher TSV values. However, air temperature alone explained only a limited part of the variability in occupants’ responses. Neutral temperatures estimated from linear regression were approximately 21.1°C in the naturally ventilated building and 22.1°C in the mechanically ventilated building. The main differences between the buildings were related to adaptive behaviour. In the naturally ventilated building, occupants more frequently used window opening and solar shading, whereas in the mechanically ventilated building – personal environmental control systems, especially in summer. Clothing adaptation was mainly seasonal rather than a frequent daily response. The results indicate that thermal comfort assessment in offices should not rely solely on air temperature. Thermal acceptability, local control opportunities and actual adaptive behaviours should also be considered. From a practical perspective, the findings support hybrid mixed-mode strategies combining stable HVAC operation with user-accessible local control.
Download the article in PDF format
Download the entire issue in PDF format
Bibliografia / Bibliography
ASHRAE. (2023). ANSI/ASHRAE Standard 55-2023 Thermal environmental conditions for human occupancy. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc.
Brager, G., Paliaga, G., de Dear, R., Olesen, B., Wen, J., Nicol, F., & Humphreys, M. (2004). Operable windows, personal control, and occupant comfort. ASHRAE Transactions, 110, 17–35.
de Dear, R., & Brager, G. (2002). Thermal comfort in naturally ventilated buildings: Revisions to ASHRAE Standard 55. Energy and Buildings, 34, 549–561. https://doi.org/10.1016/S0378-7788(02)00005-1
de Dear, R. J., Akimoto, T., Arens, E. A., Brager, G., Candido, C., Cheong, K. W. D., Li, B., Nishihara, N., Sekhar, S. C., Tanabe, S., Toftum, J., Zhang, H., & Zhu, Y. (2013). Progress in thermal comfort research over the last twenty years. Indoor Air, 23(6), 442–461. https://doi.org/10.1111/ina.12046
Dennis, A. (2017). Global trends in thermal comfort in air conditioned and naturally ventilated offices in six climates. University of California, Berkeley https://escholarship.org/uc/item/203955bs
Fanger, P. (1970). Thermal comfort. Analysis and applications in environmental engineering. McGraw-Hill.
Frontczak, M., Goins, J., Arens, E., Zhang, H., & Wargocki, P. (2011). Quantitative relationships between occupant satisfaction and satisfaction aspects of indoor environmental quality and building design. Indoor Air, 22, 119–131. https://doi.org/10.1111/j.1600-0668.2011.00745.x
Fuhrmann, M., Lipczyńska, A., & Ferdyn-Grygierek, J. (2025). Spersonalizowane systemy kontroli środowiska (PECS) jako klucz do indywidualizacji komfortu cieplnego w nowoczesnym budownictwie. Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 56(6), 19–25. https://doi.org/10.15199/9.2025.6.3
Graham, L., & Parkinson, T. (2021). Lessons learned from 20 years of CBE’s occupant surveys. Buildings and Cities, 2, 166–184. https://doi.org/10.5334/bc.76
Gupta, R., & Howard, A. (2019). Comparative evaluation of the link between measured and perceived indoor environmental conditions in naturally and mechanically ventilated office environments. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 609(4), 042080. https://doi.org/10.1088/1757-899X/609/4/042080
Khoshbakht, M., Zhang, F., Zomorodian, M., & Gou, Z. (2023). Thermal sensitivity and adaptive comfort in mixed-mode office buildings in humid subtropical climate. Building Research & Information, 52, 1–15. https://doi.org/10.1080/09613218.2023.2256430
Khovalyg, D., Bivolarova, M. P., Shinoda, J., Al-Assaad, D., Vellei, M., Bandurski, K., Chinazzo, G., Kazanci, O. B., Kim, J., Kramer, T., Lipczynska, A., Liu, S., Pasut, W., Rawal, R., Sekhar, C., Sun, R., Wu, Z., Afshari, A., Martinez-Alcaraz, P., Andre, M., Zaniboni, L. (2025). Personalized Environmental Control Systems (PECS): Systematic Review of Benefits for Thermal Comfort, Air Quality, Health, and Human Performance. Building and Environment, 286, 113541. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2025.113541
Kim, J., Schiavon, S., & Brager, G. (2018). Personal comfort models – A new paradigm in thermal comfort for occupant-centric environmental control. Building and Environment, 132, 114–124. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.01.023
Kim, J., Zhou, Y., Schiavon, S., Raftery, P., & Brager, G. (2018). Personal comfort models: Predicting individuals’ thermal preference using occupant heating and cooling behavior and machine learning. Building and Environment, 129, 96–106. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2017.12.011
Lamsal, P., Bajracharya, S. B., & Rijal, H. B. (2023). A Review on Adaptive Thermal Comfort of Office Building for Energy-Saving Building Design. Energies, 16(3), 1524. https://doi.org/10.3390/en16031524
Liu, J., Yao, R., & Mccloy, R. (2013). An investigation of thermal comfort adaptation behaviour in office buildings in the UK. Indoor and Built Environment, 23, 675–691. https://doi.org/10.1177/1420326X13481048
Nicol, J. F., & Humphreys, M. A. (2002). Adaptive thermal comfort and sustainable thermal standards for buildings. Energy and Buildings, Special Issue on Thermal Comfort Standards, 34(6), 563–572. https://doi.org/10.1016/S0378-7788(02)00006-3
PKN. (2019). PN-EN 16798-1:2019-06 Charakterystyka energetyczna budynków—Wentylacja budynków—Część 1: Parametry wejściowe środowiska wewnętrznego do projektowania i oceny charakterystyki energetycznej budynków w odniesieniu do jakości powietrza wewnętrznego, środowiska cieplnego, oświetlenia i akustyki—Moduł M1-6. Polski Komitet Normalizacyjny.
PKN. (2026). PN-EN ISO 7730:2026-03 Ergonomia środowiska termicznego—Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego z zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów miejscowego komfortu termicznego. Polski Komitet Normalizacyjny.
Rawal, R., Shukla, Y., Vardhan, V., Asrani, S., Schweiker, M., de Dear, R., Garg, V., Mathur, J., Prakash, S., Diddi, S., Ranjan, S. V., Siddiqui, A. N., & Somani, G. (2022). Adaptive thermal comfort model based on field studies in five climate zones across India. Building and Environment, 219, 109187. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2022.109187
Rijal, H., Humphreys, M., & Nicol, J. (2019). Behavioural Adaptation for the Thermal Comfort and Energy Saving in Japanese Offices. Journal of the Institute of Engineering, 15, 14–25. https://doi.org/10.3126/jie.v15i2.27637
Rupp, R. F., Parkinson, T., Kim, J., Toftum, J., & de Dear, R. (2022). The impact of occupant’s thermal sensitivity on adaptive thermal comfort model. Building and Environment, 207, 108517. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2021.108517
Rupp, R., Kim, J., Toftum, J., Brager, G., & Dear, R. (2025). Ten Questions Concerning the Application of Adaptive Thermal Comfort in Mixed-Mode Buildings. Building and Environment, 284, 113490. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2025.113490
Shrestha, B., Rai, Y., Rijal, H. B., & Shrestha, R. (2025). A Review of the Importance of Window Behavior and Its Impact on Indoor Thermal Comfort for Sustainability. Architecture, 5(4), 100. https://doi.org/10.3390/architecture5040100
Wang, Z., de Dear, R., Luo, M., Geng, Y., & Zhu, Y. (2018). Individual Difference in Thermal Comfort: A Literature Review. Building and Environment, 138, 181-193. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2018.04.040
Zagreus, L., Huizenga, C., Arens, E., & Lehrer, D. (2004). Listening to the occupants: A Web-based indoor environmental quality survey. Indoor Air, 14(8), 65–74. https://doi.org/10.1111/j.1600-0668.2004.00301.xjm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20200000412 (Dostęp z 15.11.2025)
Sejm Rzeczypospolitej Polskiej. (2022). Ustawa z dnia 29 września 2022 r. o zmianie niektórych ustaw wspierających poprawę warunków mieszkaniowych (Dz.U. 2022 poz. 2456). https://isap.sejm.gov.pl/isap.nsf/DocDetails.xsp?id=WDU20220002456 (Dostęp z 15.11.2025)