Požadavky na kvalitu vnitřního prostředí z hlediska energetického managementu
Partneři sekce:
Při každém návrhu a provozu budov je nezbytné dbát požadavků na zabezpečení vhodného vnitřního prostředí z hlediska tepelně-vlhkostního mikroklimatu.
Vysoká kvalita vnitřního prostředí je vyjádřena ukazateli, mezi které se řadí např. teplota vzduchu, relativní vlhkost, koncentrace oxidu uhličitého, osvětlenost atp., a má přímý vliv na zdraví, komfort a výkonnost člověka. Zejména v prostorech s dlouhodobým pobytem osob je proto důležité zajistit požadovanou kvalitu vzduchu.
Člověk většinu života tráví v uzavřených prostorách – proto je důležité, aby se v těchto prostorách cítil pohodlně a nepociťoval tepelný diskomfort. Kvalita vzduchu ovlivňuje zdraví, pohodu a výkon člověka. Posuzovanými kritérii jsou proto zejména teplota, vlhkost a oxid uhličitý.
Přečtěte si také
Hlavní sledovanou veličinou studie byl oxid uhličitý, který se nahromadil v pobytových prostorech vlivem člověka a nedostatečné výměny vzduchu. Hodnoceným a posuzovaným prostorem byla knihovna a informační centrum na Stavební fakultě STU. V knihovně proběhla dlouhodobá měření všech posuzovaných veličin.
Kritéria kladená na vhodné vnitřní prostředí
Z energetického hlediska je důležité dbát na dodržení základních podmínek vnitřního prostředí, které zahrnují vnitřní teplotu, relativní vlhkost a koncentraci oxidu uhličitého. ČSN EN 15251 stanovuje kategorie I, II, III, a IV, z toho I, II, a III odpovídají hodnotám kategorií A, B a C v tabulce 1. A kategorie IV může být přijatelná pouze na velmi krátké časové období. Tyto limity neberou v úvahu místní tepelné nepohodlí [1, 2].
Další důležitý aspekt týkající se energetické náročnosti a kvality vnitřního prostředí je zajištění dostatečného větrání budov. Všechny vnitřní prostory s dlouhodobým a krátkodobým pobytem lidí musí být větrány. Větrání budov se zajišťuje přirozeným větráním, nebo nuceným větráním. Větrání se určuje podle počtu osob, vykonávané činnosti, tepelné zátěže a míry znečištění ovzduší tak, aby byly splněny požadavky na množství vzduchu na dýchání.
Případová studie
V této práci se hodnotí prostor univerzitního knihovního a informačního centra na Stavební fakultě STU v Bratislavě. V první výpočetní části je zatřídění prostoru do kategorií podle toho, kolik procent pozorovaného času se nacházejí naměřené veličiny v dané kategorii a srovnání naměřených dat z přenosných snímačů a měřicí centrály.
Druhá část se zabývá experimentálním měřením násobnosti výměny vzduchu. Poslední část je věnována adaptivnímu modelu, který souvisí s návrhovými teplotami v interiéru, jako je přijatelné teplotní rozmezí v závislosti na vnějších meteorologických podmínkách.
- Popis hodnoceného prostoru: KIC Knihovna a Informační centrum
Knihovna a informační centrum se nachází v třetím patře Stavební fakulty. Místnost má šířku 5,8 m a objem místnosti je přibližně 2073 m3. Je rozdělena do dvou podlaží. Druhé podlaží je přístupné schodištěm. KIC splňuje funkce vysokoškolské knihovny se zaměřením na budování časopiseckých a knižních fondů a poskytování vědeckých informací k pedagogickému a výzkumnému procesu na SvF.
V knihovně se nachází až sto devadesát míst k sezení. Během jednoho akademického roku KIC navštíví v průměru až padesát tisíc uživatelů, což je větší návštěvnost než mnoha jiných vědeckých a univerzitních knihoven na Slovensku.
- Umístění snímačů
V knihovně byly rozmístěny čtyři snímače (obr. 2), které zaznamenávaly během dvou týdnů (29. 1. – 13. 2. 2019) v zimním období a během jednoho týdne (6. 4. – 12. 4. 2019) v jarním období v desetiminutových intervalech vnitřní teplotu, vlhkost a koncentraci oxidu uhličitého. Jedno zařízení bylo umístěno na parapetu okna z vnější strany, opět na měření hodnot exteriérové teploty, vlhkosti a koncentrace oxidu uhličitého.
- Výpočet rychlosti výměny vzduchu
Hodnoty proudění přiváděného vzduchu získané z výpočtu mohou být porovnány s požadavky na ventilaci vyjádřenými jako počet výměn vzduchu za hodinu, průtok vzduchu na osobu a průtok vzduchu na metr čtvereční podlahové plochy.
Za předpokladu, že obyvatelé a činnosti spojené s obyvateli jsou hlavním zdrojem znečištění v místnosti, koncentraci CO2 lze použít jako indikátor kvality vnitřního vzduchu. Souhrn všech požadavků založených na rozličných podmínkách je uveden v tabulce 2. [3].
Vypočtené hodnoty výměny vzduchu podle procentuálního obsazení knihovny jsou uvedeny na obrázku 3. Průměrná hodnota z měření byla 0,554 ± 0.04 h. Kritéria jsou uvedena v různých zdrojích a pro tři úrovně obsazení jsou znázorněna horizontálními čarami. Legenda zobrazuje kritéria v pořadí od nejpřísnějšího až po nejbenevolentnější.
Tab. 1 Kritéria provozní teploty v místnosti potřebné k dosažení všeobecného tepelného komfortu dle EN ISO 7730 (2005) a EN 15251 (2007) [1, 2]
| Typ prostoru | Kategorie | Operativní teplota, léto [°C] | Operativní teplota, zima [°C] | |||
| EN 15251 | EN 7730 | EN 15251 | EN 7730 | EN 15251 | EN 7730 | |
| Kanceláře a prostory s jednoduchou aktivitou | I | A | 23,5-25,5 | 24,5 ± 1 | 21-23 | 22 ± 1 |
| II | B | 23-26 | 24,5 ± 1,5 | 20-24 | 22 ± 2 | |
| III | C | 22-27 | 24,5 ± 2,5 | 19-25 | 22 ± 3 | |
Tab. 2 Požadavky na intenzitu větrání knihovny, dle různých předpisů
| Výpočtová metoda | Požadavky | Knihovna | ||
| ACR30 | ACR60 | ACR100 | ||
| EN 15251 (2007)
Celkové znečištění, nízce znečišťující budova, neadaptovaní lidé |
Kategorie II (20 % nespokojených)
vnější koncentrace CO2 nižší než 500 ppm pod hranicí vnější koncentrace CO2 |
0,99 | 1,98 | 3,3 |
| EN 15251 (2007)
Celkové znečištění, nízce znečišťující budova, neadaptovaní lidé |
Kategorie II (20 % nespokojených)
rychlost výměny vzduchu 7 l/(s.osoba) |
0,69 | 1,39 | 2,31 |
| EN 15251 (2007)
Celkové znečištění, nízce znečišťující budova, neadaptovaní lidé |
Kategorie II (20 % nespokojených)
rychlost výměny vzduchu 7 l/(s.osoba) a 0,7 l/(s.m2podlahy) |
1,21 | 1,90 | 2,82 |
| AHRAE 62,1 (2013) | 20 % nespokojených
rychlost výměny vzduchu 2,5 l/(s.osoba) a 0,3 l/(s.m2podlahy) |
0,47 | 0,74 | 3,02 |
| Vyhláška 259/2008 Z.z. | Minimální výměna vzduchu
rychlost výměny vzduchu 4 l/s na objem místnosti větší než 15 m3 na osobu |
0,3 | 0,3 | 0,3 |
Závěr
Cílem této studie bylo posoudit prostor knihovny a informačního centra z hlediska vnitřní teploty, relativní vlhkosti a koncentrace oxidu uhličitého. Práce se zaměřuje na měření intenzity větrání nepřímo, s použitím sledovacího plynu, v tomto případě CO2. Intenzita větrání udává, kolikrát se vnitřní vzduch v prostoru vymění za čerstvý venkovní vzduch.
Od partnerů ASB
Naměřené hodnoty se porovnávají s požadavky uvedenými v předpisech pro tři úrovně obsazení. Zlepšit násobnost výměny vzduchu je možné otevíráním oken, což ale zároveň může způsobit tepelné nepohodlí lidí, kteří sedí v blízkosti, a také zvýšení tepelných ztrát v místnosti.
Ing. Barbora Junasová, doc. Ing. Michal Krajčík, Ph.D.
Autoři působí na katedře technických zařízení budov, na Stavební fakultě STU Bratislava.
Autoři působí na katedře technických zařízení budov, na Stavební fakultě STU Bratislava.
Literatura
[1] STN EN ISO 7730 Mierne tepelné prostredia. Stanovenie ukazovateľov PMV a PPD a špecifikácia podmienok na tepelnú pohodu.
[2] STN EN 15251 Vstupné údaje o vnútornom prostredí budov na navrhovanie a hodnotenie energetickej hospodárnosti budov – kvalita vzduchu, tepelný stav prostredia, osvetlenie a akustika.
[3] Vyhláška č. 259/2008 Z.z. Ministerstva zdravotníctva Slovenskej republiky z 18. júna 2008 o podrobnostiach o požiadavkách na vnútorné prostredie budov a o minimálnych požiadavkách na byty nižšieho štandardu a na ubytovacie zariadenia.
