asb-portal.cz - Odborný portál pro profesionály v oblasti stavebnictví
Partneři kategorie

Výzkum vnitřního prostředí v mezinárodním centru v Lyngby

09.09.2009
Dánské Lyngby se významně zapsalo do dějin vnitřního prostředí, a to zejména v oblasti kvality vnitřního vzduchu. Vybrali jsme pro vás některé konkrétní výsledky výzkumu týkající se nejen kvality vzduchu, ale i tepelné pohody, produktivity práce a čištění vzduchu.

Hlavním cílem Mezinárodního centra pro vnitřní prostředí a energii (ICIEE, déle v textu jen Centrum), které bylo zřízeno při Dánské technické univerzitě v roce 1998, bylo řešení aktuálních problémů současné techniky prostředí zejména z pohledu lidí – uživatelů budov. Chceme-li studovat vliv vnitřního prostředí na člověka, je nutné provádět výzkum tzv. mezioborově.

Právě proto Centrum zaměstnává nejen odborníky z inženýrské oblasti (větrání, vytápění), ale také vědce z oblasti chemie, klinické medicíny, ergonomie, hygieny práce atd. Řešené projekty se týkají tepelného komfortu, pociťované kvality vzduchu, pohodlí a zdraví osob pobývajících jak v obytných, tak kancelářských a veřejných budovách. Tento příspěvek představuje výsledky čtyř projektů ze dvou hlavních směrů současného výzkumu v oblasti vnitřního prostředí: kvality vnitřního vzduchu (včetně jejího vlivu na zdraví a produktivitu lidí) a tepelné pohody. První projekt se týká budov, které zůstávaly až do nedávné doby výzkumem v oblasti techniky prostředí skoro nedotčeny – školy. Druhý projekt se zabývá čištěním vnitřního vzduchu pomocí fotokatalytické oxidace – metody, která je ve světě s úspěchem používána ve venkovních aplikacích (fotokatalytické samočisticí fasády, nátěry mostů a chodníků apod.).

Druhý směr výzkumu je zastoupen projektem, který řeší možnosti rozšíření použitelnosti stupnice tepelných pocitů na budovy bez klimatizace, situované v oblastech s teplým klimatem. Poslední projekt se týká hodnocení tepelných pocitů lidí při nestálých tepelných podmínkách.

Nedostatečné větrání snižuje výkonnost dětí ve školách

Studie ve školách v několika západních zemích Evropy ukázaly, že koncentrace oxidu uhličitého, naměřené ve třídách, byly mnohem vyšší než v kancelářích administrativních budov, na které se zaměřuje většina současného výzkumu. Ve většině případů byla koncentrace oxidu uhličitého (CO2) ve třídě vyšší než 1 000 ppm již na začátku vyučovací hodiny. Na jejím konci, tedy cca po 40 minutách, koncentrace často přesahovaly 2 000 ppm.

Obecně se má za to, že moderní školní budovy, stejně tak jako budovy kancelářské, automaticky zajišťují pro své uživatele dobré pracovní podmínky. Ukazuje se, že tomu tak v mnoha případech není. Vzhledem k vysokým provozním nákladům vzduchotechnických zařízení spoléhá většina provozovatelů škol na to, že učitel otevře ve třídě okna, jakmile si to nízká kvalita vzduchu vyžádá. Naměřené hodnoty koncentrace CO2 však ukazují, že se tak ve většině případů neděje. Nedávné studie uskutečněné v Centru ukázaly, že dosavadní praxe, spoléhající jen na provětrávání okny, vede k nedostatečnému přísunu čerstvého vzduchu.


Dalším významným zjištěním je fakt, že kvalita vzduchu ve třídě má významný vliv na schopnost dětí vstřebávat nové informace a udržet pozornost – učit se. Žáci v přetopených a špatně větraných třídách pracují při vyučování o 20 až 30 % hůře [1]. Porovnáme-li vliv vnitřního prostředí na pracovní výkonnost u dětí ve školách s dospělými pracujícími v kancelářích, ukazuje se, že ve školách se výkonnost zhoršuje dokonce dvakrát rychleji. Výše zmíněná studie byla první, která poukázala na vztah mezi kvalitou vzduchu a výkonností dětí při výuce.

Předchozí studie se totiž zaměřovaly pouze na závislosti mezi kvalitou vzduchu a zdravím žáků, respektive jejich absencí z důvodu nemoci. Výsledky ukazují, že když se učitel rozhodne otevřít okna ve třídě, není to z důvodu špatné kvality vzduchu, ale proto, že je ve třídě „příliš horko“ (z naměřených dat však vyplývá, že otevření oken má často jen malý vliv na skutečné snížení teploty v prostoru). Učitel pobývající ve třídě není schopen, díky adaptaci svých čichových receptorů, vnímat průběžně se zhoršující kvalitu vzduchu.

Tuto hypotézu potvrzují i výsledky intervenčních studií ve školách, kde instalace nuceného větrání přivádějícího čerstvý venkovní vzduch nevedla ke snížení frekvence otevírání oken ve třídě. Je zřejmé, že zanedbání těchto poznatků při rekonstrukci stávajících školních budov může mít vážný dopad na jejich energetickou spotřebu.

Vliv teploty a kvality vzduchu

Výzkumy, které vedly k výše zmíněným poznatkům, byly realizovány v dánských a švédských školách. Ve vybraných třídách byl rekonstruován systém vytápění a nainstalován systém nuceného větrání či klimatizace, což umožnilo změnu teploty a průtoku čerstvého vzduchu nezávisle na otevírání oken učiteli (otevírání oken bylo zaznamenáváno, ale nebylo nijak ovlivňováno). Výzkum probíhal vždy ve dvou třídách současně, přičemž učitel ani žáci o realizovaných změnách a intervencích nevěděli [2, 3].

Byly testovány různé kombinace průtoku čerstvého vzduchu a teploty vzduchu ve třídě. Po dohodě s učiteli bylo vybráno osm různých cvičení, charakteristických pro práci žáků základní školy. Výsledky ukázaly, že žáci, stejně jako pracovníci v kancelářích, reagovali na vyšší teploty a nízkou kvalitu vzduchu snížením rychlosti, se kterou vykonávali daný úkol, zatímco přesnost jeho provedení zůstala nezměněna. Výsledky umožnily stanovení závislostí mezi rychlostí práce žáků a teplotou vzduchu i kvalitou vzduchu ve třídě (obr. 1).

Jednotlivé body v grafech na obrázcích a)b) představují průměrné hodnoty poměrné rychlosti, s jakou žáci vykonávali jednotlivé úkoly, křivky reprezentují regresi a její 95% interval spolehlivosti. Platnost zjištěných závislostí se ověřila pro všechna testovaná cvičení a podmínky ve všech třídách zahrnutých do experimentu [1].



Obr. 1: a) Relativní rychlost práce žáků při výuce v závislosti na množství přiváděného venkovního vzduchu, b) Relativní rychlost práce žáků při výuce v závislosti na teplotě vzduchu ve třídě

Koncentrace polétavého prachu

Kromě výše popsaných změn byly v průběhu studie ve třídách instalovány také elektrostatické filtry umožňující snížit koncentraci poléta­vého prachu. Jejich provoz však nijak neovlivnil výkonnost žáků při testovacích cvičeních, což vede k závěru, že nikoli polétavý prach, ale plynné znečišťující látky jsou zodpovědné za snížení výkonnosti žáků. Vzhledem k tomu, že zvýšení průtoku venkovního vzduchu mělo pozitivní vliv, lze se domnívat, že rozhodující znečištění je generováno ve vnitřním prostředí. Otázkou zůstává, jestli se jedná o emise „lidských pachů“ produkované žáky a učitelem, nebo o emise škodlivin z materiálů vybavení interiéru, případně o kombinaci obojího.

Možnosti řešení

Dalším krokem je nalezení praktických řešení eliminujících negativní vliv zhoršeného vnitřního prostředí na děti ve školách. Taková řešení musejí být aplikovatelná nejen v nových, ale především ve stávajících školních budovách. Důležitá je též jejich cenová dostupnost, a to jak s ohledem na investiční, tak provozní náklady. Vzhledem k tomu, že většina evropských škol má otevíratelná okna a jen těžko můžeme najít budovy vybavené vhodným nuceným větráním, jeví se jako nejslibnější řešení tzv. hybridní větrání. To by umožnilo automatické otevírání oken doplněné o mechanický odvod vzduchu z místnosti v případě, že samotné provětrávání nebude dostačující.

Výzkumní pracovníci v Centru v popsaném výzkumu dále pokračují a v současnosti se aktivně podílejí i na vývoji a testování systémů větrání pro školní budovy.

Fotokatalytické čištění vzduchu
Výzkumné studie z poslední doby ukazují, že použití fotokatalytických čističek vzduchu může sloužit k účinnému snižování koncentrací organických sloučenin ve vnitřním vzduchu [4]. Velmi málo však víme o tom, jak je vzduch přiváděný přes čističku vnímán osobami pobývajícími v místnosti, zejména je-li touto úpravou docíleno pocitu čerstvého, svěžího vzduchu. V Centru bylo uskutečněno několik experimentů, které měly za cíl stanovení vlivu provozu fotokatalytické čističky vzduchu na vnímanou kvalitu vzduchu při různých druzích znečištění typického pro kancelářské prostory [5, 6]. Zde jsou hlavními zdroji znečištění materiály používané k vybavení interiéru (nábytek, podlahové krytiny apod.), kancelářská technika a v neposlední řadě také lidské biologické příměsi – škodliviny vznikající dýcháním, odéry a pachy.

Skupina osob hodnotila vnímanou kvalitu vzduchu v místnostech s definovanými zdroji znečištění. Tyto zdroje zahrnovaly kombinaci materiálů používaných k vybavení interiéru (použitý koberec, linoleum a dřevotřískové desky), použitý kapsový filtr a dva počítačové monitory typu CRT (Catod Ray Tube) připojené na jeden osobní počítač. Dále byl vzduch znečišťován také sedmi lidmi, kteří byli v testované místnosti přítomni před testováním osob. V případě každého z výše uvedených zdrojů znečištění byla kvalita vzduchu hodnocena jak za provozu fotokatalytické čističky vzduchu, tak i v případě, že čistička nepracovala.

Vliv druhu znečištění
Provoz fotokatalytické čističky vzduchu výrazně zlepšil vnímanou kvalitu vzduchu znečištěného materiály vybavení interiéru, použitým kapsovým filtrem a počítačovými monitory. Zlepšení kvality vzduchu odpovídalo zhruba

zvýšení intenzity větrání o 0,4 až 3,4/h. Na druhou stranu fotokatalytická čistička vzduchu prokazatelně snížila vnímanou kvalitu vzduchu znečištěného lidskými příměsmi. Zaznamenaný pokles byl pravděpodobně způsoben neúplnou oxidací alkoholů, které jsou lidmi emitovány ve významné míře. Na obr. 2 je ukázána změna procenta nespokojených osob s kvalitou vzduchu po uvedení čističky do provozu v místnostech s různými zdroji znečištění.

Z výsledků experimentu vyplývá, že fotokatalytické čištění vzduchu je možno použít ke snížení koncentrace škodlivin v běžných kancelář­ských prostorách v případě nepřítomnosti lidí (v nočních hodinách, o víkendech atp.). Avšak plné využití fotokatalýzy může nastat teprve v případě, že použité katalyzátory budou optimalizovány pro zrychlenou a úplnou oxidaci alkoholů, aby umožnily práci zařízení i v době pobytu osob. Jedině tak může využití fotokatalytického čištění vzduchu částečně nahradit větrání a přinést výrazné energetické úspory.


Obr. 2: Změna procenta nespokojených osob s kvalitou vzduchu při provozu fotokatalytické čističky vzduchu v místnostech s různými zdroji znečištění

Rozšíření modelu stupnice tepelných pocitů PMV

Stupnice teplených pocitů PMV (Predicted Mean Vote) vyjadřující doporučené podmínky tepelné pohody je v současnosti využívána k návrhu a hodnocení tepelných podmínek v neprůmyslových budovách, dopravních prostředcích atp. Stupeň tepelného pocitu, který je možné stanovit ze vztahu podle normy EN ISO 7730, předpovídá průměrný tepelný pocit velké skupiny osob vystavených určené kombinaci šesti činitelů, které bezprostředně ovlivňují tepelnou pohodu člověka [7]. Jsou to: teplota vzduchu, střední radiační teplota okolních ploch, rychlost proudění vzduchu, relativní vlhkost vzduchu, tepelný odpor oděvu a metabolické teplo (metabolismus).

Výhodou modelu středního tepelného pocitu je jeho všestrannost, protože zohledňuje jak absolutní, tak relativní vliv výše zmíněných činitelů. Je tedy možné jej použít pro předpověď tepelných pocitů lidí v budovách s různými druhy systémů vytápění, větrání a klimatizace. Velmi jednoduchým způsobem lze v modelu zohlednit také různé styly oblékání dané kulturně sociálním prostředím, ale i různou škálu fyzických aktivit osob (sedavá práce, práce ve stoje apod.). Model založený na experimentech v Evropě a USA byl později ověřován také v Asii [8, 9], a to jak v laboratoři, tak ve skutečných budovách nacházejících se v oblastech s různým klimatem.

Adaptivní model tepelné pohody
Model PMV umožňuje s velkou přesností předpovídat tepelné pocity osob v klimatizovaných budovách. Studie ověřující jeho použití v budovách bez klimatizace, s přirozeným větráním ukázaly, že hodnoty předvídaného tepelného pocitu byly, zvláště v teplejších klimatických podmínkách, vyšší než hodnoty skutečně pociťované dotazovanými osobami.

Na základě těchto výsledků byl pro neklimatizované budovy navržen adaptivní model tepelné pohody, který dává do souvislosti neutrální teplotu (teplota, při které osoba pociťuje tepelnou pohodu – neutralitu) a měsíční průměrnou venkovní teplotu vzduchu [10]. Autoři adaptivního modelu poukazují ve svých publikacích na fakt, že lidé v neklimatizovaných budovách se aktivně přizpůsobují vnitřním tepelným podmínkám – změnou oblečení, otevíráním oken, změnou tělesné aktivity apod. Měsíční průměrná venkovní teplota je v adaptivním modelu jedinou proměnnou a model sám zohledňuje její nepřímý vliv na tepelnou bilanci člověka. Ten je dán vztahem mezi venkovní teplotou a oblečením osob, ale také tím, že v závislosti na venkovní teplotě lidé očekávají různou kvalitu vnitřních tepelných podmínek (v budově neexistuje klimatizace, která by udržovala vnitřní podmínky v úzkých mezích nezávisle na venkovním protředí).

Určitou slabinou adaptivního modelu je, že nezohledňuje skutečné hodnoty tepelného odporu oděvu osob, jejich aktivitu ani fyzikální parametry vnitřního tepelného prostředí. Pro praktickou projekční práci by byl tedy nejvhodnější model tepelné pohody použitelný nezávisle na druhu posuzované budovy nebo systému TZB. Pracovníci Centra proto navrhli rozšíření modelu PMV umožňující jeho použití v budovách bez klimatizace a v teplejších klimatických podmínkách [11].

Rozšíření modelu PMV
Bereme-li v úvahu obecně přijímanou hypotézu, že fyziologická aklimatizace nehraje zásadní roli při adaptaci osob na tepelné podmínky v budovách, je hlavním důvodem, proč model PMV nadhodnocuje tepelné pocity obyvatel neklimatizovaných budov, skutečnost, že nezahrnuje jejich obvykle nižší nároky na tepelné podmínky [12]. Lidé pobývající v budovách bez klimatizace obecně nepreferují jiné prostředí než obyvatelé budov, které jsou klimatizovány, ale mají tendenci hodnotit tepelné podmínky méně kriticky.

Tento fakt byl pracovníky Centra zohledněn v tzv. nárokovém součiniteli, kterým je násobena hodnota vypočteného předpokládaného tepelného pocitu (PMV). Součinitel, jehož hodnota se pohybuje mezi 0,5 a 1, závisí na místním klimatu a rozšíření (procentuálním podílu) klimatizovaných budov v dané zemi či regionu (tab. 1). Hodnoty předpokládaného tepelného pocitu korigované pomocí nárokového součinitele byly v dobré shodě s daty získanými při průzkumech v neklimatizovaných budovách na třech různých kontinentech. Rozšířený model PMV zahrnuje, stejně jako model adaptivní, vliv nároků obyvatel na tepelné prostředí a zároveň zohledňuje fyzikální veličiny mající přímý vliv na tepelnou bilanci člověka.

Je třeba zdůraznit, že rozšířený PMV model předvídá při nízké hodnotě nárokového součinitele vyšší teplotní hranici tepelné pohody na základě předpokladu, že lidé s nižšími nároky akceptují vyšší teploty v místnosti, jak bylo popsáno výše.

Tab. 1: Hodnoty nárokového součinitele pro neklimatizované budovy v teplých klimatických zónách [11]



Aplikace modelu v proměnných podmínkách
Model PMV byl původně vytvořen pro použití při ustálených tepelných podmínkách. Praxe ale ukázala jeho použitelnost také v případě nestálých podmínek s relativně malými fluktuacemi základních fyzikálních parametrů prostředí (teplota, rychlost vzduchu apod.). Práce Gota a kol. [13] ukázala, že už 15 minut po skokové změně tělesné aktivity (metabolismu) jsou hodnoty předpokládaného tepelného pocitu určené modelem shodné s pocity testovaných osob, a to téměř nezávisle na rozsahu změny.

Model PMV tedy může být použit také jako aproximace tepelného pocitu osob vystavených skokovým změnám tepelného prostředí nebo metabolismu. Předchozí výzkumy Gota a kol. [14] ukázaly, že tepelné pocity osob bezprostředně po změně tepelného odporu oděvu dosahují během 5 minut znovu ustálené hodnoty, a to nezávisle na úrovni metabolismu. Tyto výsledky doplňují stávající model pro ustálené podmínky a tvoří základ pro vývoj nadstavby modelu PMV pro prostředí, kde lidé pracují s měnící se fyzickou aktivitou.

Jako vstupní parametry do nového modelu lze použít hodnoty PMV korespondující s metabolismem před a po jeho skokové změně a čas od chvíle, kdy změna nastala. Nadstavba modelu PMV umožní předvídat tepelné pocity osob vystavených nestálým tepelným podmínkám v praxi a minimalizovat jejich nepříznivý vliv již při návrhu systémů TZB.

Produktivita práce při nestálých tepelných podmínkách

Souběžně s vývojem praktických aplikací te­pelně aktivních stavebních prvků proběhl také výzkum vlivu jejich provozu na tepelné mikroklima. Protože tepelně aktivní prvky pracují na principu akumulace, jejich aplikace ve většině případů nedovoluje udržovat konstantní mikro­klimatické parametry v místnosti. Provoz těchto systémů je charakterizován pozvolným růstem operativní teploty v průběhu pracovního dne. Jak měření v praxi, tak počítačové simulace ukázaly, že nárůst operativní teploty v místnosti se pohybuje mezi 0,2 až 0,5 °C během osmihodinové pracovní doby. I když se teploty pohybují v mezích stanovených normami, je třeba si uvědomit, že dnes používané normy vycházejí z experimentů prováděných za ustáleného stavu.

Nestacionární mikroklimatické podmínky mohou ovlivnit tepelnou pohodu osob, výskyt tzv. syndromu nemocných budov (SBS), ale také pracovní výkonnost. Proto bylo stanovení míry jejich působení na člověka hlavním úkolem projektu sponzorovaného americkou asociací inženýrů – ASHRAE. Projekt zahrnoval dvě laboratorní studie [15]. V první byla skupina 25 osob vystavena různým změnám operativní teploty (od 0,5 do 4,8 °C/h) bez možnosti měnit tepelný odpor oděvu. Ve druhé studii měli účastníci expe­rimentu možnost upravit svůj oděv tak, aby dosáhli tepelné pohody v podmínkách vytvořených vědeckými pracovníky.

Porovnání výsledků obou studií ukázalo jen nepatrný rozdíl mezi tepelnými pocity osob s možností změny oděvu a osob se stálou hodnotou tepelného odporu oděvu. Navíc skutečnost, že účastníci druhé studie mohli libovolně přizpůsobovat svůj oděv tepelným podmínkám v místnosti, nevedlo k rozšíření teplotních hranic jejich tepelné pohody. Vše naznačuje tomu, že lidé vnímali mírné teplotní změny stejně, bez ohledu na to, zda mohli přizpůsobovat svůj oděv či nikoliv. Avšak výsledky týkající se vnímání intenzity symptomů SBS ukázaly rozdíly mezi oběma studiemi. U osob, které neměly možnost přizpůsobovat svůj oděv, se s rostoucí teplotou zvyšovala intenzita bolesti hlavy. Rostla také únava a zároveň se snižovala schopnost koncentrovat se na vykonávané práce (obr. 3). Podobný vývoj nebyl pozorován ve druhé studii, což naznačuje, že možnost behaviorální adaptace měla vliv spíše na pociťované syndromy SBS než na tepelnou pohodu. Také určení procenta osob nespokojených s tepelným prostředím bylo v dobré shodě s výpočty provedenými modelem PMV [7].


Obr. 3: Průběh intenzity bolesti hlavy a schopnosti koncentrace jako funkce zvyšující se operativní teploty v případě experimentu se stálým tepelným odporem oděvu

Laboratorní studie neprokázaly systematický statisticky významný vliv různých rychlostí změny operativní teploty v místnosti na objektivně měřenou pracovní výkonnost (jedná se o typické kancelářské práce jako psaní na PC, korektura textu apod.). Avšak v případě, že účastníci experimentu neměli možnost změny oděvu, byl obecně růst operativní teploty spojen s poklesem rychlosti vykonávání opakující se duševní práce, jako například paměťového počítání. Vliv nárůstu operativní teploty byl nejvýraznější, když její absolutní hodnota překročila 24 °C. Z analýz dále vyplynulo, že měnící se operativní teplota neměla statisticky významný vliv na výkonnost při komplikovanější duševní práci vyžadující koncentraci a logické myšlení.

Současné výzkumné aktivity
Ve druhé polovině trvání grantu dánského technického svazu pro výzkum rozšířilo Centrum svoje aktivity spojené s oblastí úspor energie. V první řadě Centrum hrálo a nadále hraje významnou roli při přípravě mnoha evrop­ských norem vztahujících se k nové evropské směrnici o energetické náročnosti budov [16].

Centrum se také aktivně podílí na výzkumných úkolech, tzv. Annexech, zaštiťovaných mezinárodní energetickou agenturou (IEA). Jsou to zejména Annex 44 – Integrating Environmentaly Responsive Elements in Buildings (Použití tepelně aktivních stavebních prvků při výstavbě), Annex 46 – Energy Efficiency in Government Buildings (Energetická účinnost budov státní správy) a Annex 49 – Low Exergy Systems for High Performance in Build Environment and Communities (Využití zdrojů o nízké exergii pro účely TZB).

Energeticky úsporná řešení
Další významnou částí výzkumu zaměřeného na úspory energie je rozvoj řešení systémů TZB, která umožňují oddělit přívod čerstvého venkovního vzduchu a úpravu tepelných parametrů v prostoru. Zatímco potřebná intenzita větrání je zajišťována provětráváním, pro odvod tepelné zátěže mohou být použity například chladicí stropy nebo tzv. podlahové chlazení. Dalším krokem ke snižování energetické náročnosti je aktivní využití tepelné kapacity stavební konstrukce budovy. Takzvaná tepelná aktivace stavebních prvků umožňuje ovlivňovat tepelné toky ve stavební konstrukci, a tím využít její tepelně-akumulační vlastnosti.

Systém chlazení, resp. vytápění, jehož anglický název Thermo Active Building Systems lze do češtiny přeložit jako tepelně aktivní prvky stavební konstrukce (v některé literatuře také tzv. sálavé chlazení s akumulační hmotou – aktivace betonu [18]), je pak nedílnou součástí konstrukce budovy. Teplonosná látka (voda) cirkuluje potrubními registry integrovanými do betonového bloku podlaží. Aktivace stavební konstrukce umožňuje snížení špičkových tepelných zisků/ztrát a jejich částečné přenesení mimo dobu pobytu osob.

Použití těchto systémů přináší významné úspory energie. Vzduchotechnický systém přivádí pouze hygienické minimum čerstvého venkovního vzduchu, což vede k redukci jeho velikosti a ke snížení nákladů na úpravu a transport přiváděného vzduchu. Počítačové simulace ukázaly, že v oblastech s velmi teplým klimatem může aplikace tepelně aktivní stavební konstrukce přinést ve srovnání s klasickou klimatizací až 50% úsporu energie (obr. 4) [17]. V oblastech s mírným klimatem nebyl rozdíl ve spotřebě energie tak vysoký – 6 až 16 % ročně, nicméně pro použití aktivní stavební konstrukce mluví i další skutečnosti: využití tepelné akumulace umožňuje přenesení části tepelných zisků do nočních hodin, kdy je možné využít noční větrání k jejich odvedení, nebo chlazení, pracující v době nižších energetických tarifů (např. tepelné čerpadlo).


Obr. 4: Porovnání roční spotřeby energie v kancelářské budově se standardní klimatizací (VAV) a tepelně aktivní stavební konstrukcí (TABS) pro různé klimatické podmínky (San Francisco – mírné klima, Phoenix – horké a suché klima, Miami – horké a vlhké klima)

Významné energetické úspory jsou též dosahovány díky tomu, že systém pracuje s teplotami teplonosné látky velmi blízkými teplotám v místnosti (teplotní rozdíl do 5 °C). Tato provozní vlastnost usnadňuje jejich použití v kombinaci s alternativními (nízkopotencionálními) zdroji energie, jako jsou již zmíněná tepelná čerpadla (a to i v denním pracovním režimu, je-li to zapotřebí), zemní výměníky tepla apod. Malý teplotní rozdíl voda – místnost má pozitivní vliv na účinnost použitých zdrojů tepla (např. topný/chladicí faktor TČ).
Centrum se aktivně podílí na několika projektech využívajících výše zmíněnou technologii. Jedním z nich je například nová scéna Královské opery v Kodani nebo demonstrační projekt administrativní budovy v Malajsii.


Dr. Ing. Jakub Kolařík
Obrázky: archiv autora

Autor působí jako vědecký pracovník v Mezinárodním centru pro vnitřní prostředí a energii v Lyngby v Dánsku.

Literatura
1. Wargocki, P. – Wyon, D. P.: Effects of HVAC on Student Performance. In: ASHRAE Journal, October, 2006, 22–28.
2. Wargocki, P. – Wyon, D. P.: The effects of outdoor air supply rate and supply air filter condition in classrooms on the performance of schoolwork by children (1257-RP). In: HVAC&R Research, 13, 2007, 2, 165–191.
3. Wargocki, P. – Wyon, D. P.: The effects of moderately raised classroom temperatures and classroom ventilation rate on the performance of schoolwork by children (1257-RP). In: HVAC&R Research, 13, 2007, 2, 193–220.
4. Zhao, J. – Yang, X.: Photocatalytic oxidation for indoor air purification: a literature review. In: Building and Environment, 38, 2003, 645–654.
5. Skorek, A. – Famula, B. – Wargocki. P.: The effect of photocatalyric air cleaning on perceived air quality. In: Gameiro da Silva, M.C. (ed.) Proceedings of Roomvent 2004, Faculty of Science and Technology, University of Coimbra, Portugal (on CD-ROM), 2004.
6. Kolarik, J. – Wargocki, P.: Effect of photocatalytic air purifier on perceived indoor air quality. In: Proceedings of Indoor Air 2005, The 10th International Conference on Indoor Air Quality and Climate, Beijing, China, 2005, 1, 52–57.
7. Fanger, P. O.: Thermal comfort. Danish Technical Press, Copenhagen, Denmark, 1970.
8. de Dear, R. J. – Leow, K. G. – Foo, S. C.: Thermal comfort in the humid tropics: Field experiments in air-conditioned and naturally ventilated buildings in Singapore.In: International Journal of Biometeorology, 34, 1991, 259–265.
9. Tanabe, S. – Kimura, K. – Hara, T.: Thermal comfort requirements during the summer season in Japan.
In: ASHRAE Transactions, 93, 1987, 1, 564–577.
10. de Dear, R. J. – Brager G. S.: Developing an adaptive model of thermal comfort and preference. In: ASHRAE Transactions, 104, 1998, 1a, 145–167.
11. Fanger, P. O. – Toftum, J.: Extension of the PMV model to non-air-conditioned buildings in warm climates. In: Energy and Buildings, 2002.
12. Brager G. S. – de Dear R. J.: Thermal adaptation in the built environment: a literature review. In: Energy and Buildings, 27, 1998, 83-96.
13. Goto, T. Toftum – de Dear, R. J. – Fanger, P. O.: Thermal sensation and thermophysiological responses with metabolic step-changes. In: International Journal of Biometeorology, 50, 2006, 5, 323–332.
14. Goto, T. – Toftum, J. – Fanger, P.O. – Yoshino, H.: Transient thermal sensation and comfort resulting from adjustment of clothing insulation. In: Proceedings of Healthy Buildings 2003, Singapore, 2003, 835–840.
15. Kolarik, J. – Olesen, B.W. – Toftum, J. – Mattarolo, L.: Thermal Comfort, Perceived Air Quality and Intensity of SBS Symptoms During Exposure to Moderate Operative Temperature Ramps. In: Proceedings of Clima 2007 WellBeing Indoors, Helsinki, Finland, 2007.
16. Olesen, B. W.: The philosophy behind EN15251:
Indoor environmental criteria for design and calculation of energy performance of buildings, In: Energy and Buildings, 39, 2007, 740–749.
17. Kolarik, J. – Olesen, B. W.: Energy use and thermal comfort in a building with thermo active buildings system (TABS). In: Proceedings of Indoor Climate of Buildings 2007, SSTP, Slovakia, 2007.
18. Zmrhal, V.: Sálavé chladicí systémy. In: TZB Haustechnik, 2009, roč. 2, č. 1, 30–34.



Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.

Komentáře

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.

Další z Jaga Media