Zefektivnění vytápění okrajových zón v obytném interiéru

V každé místnosti bytu v novém bytovém domě zajištění tepelné pohody je základním předpokladem spokojenosti s bydlením. Okrajové zóny pokojů nejen ve starých, ale i v nových bytových domech představují velký problém, kde lokální tepelná pohoda není dodržena.

V nových bytových domech jsou okrajové zóny mnohem intenzivněji využívány než v jiných typech budov.[1] Plocha nových bytů je co nejvíce optimalizována, což souvisí také s jejich vysokou cenou, která vychází z počtu m². Pokoje mají stále menší rozměry, hlavně kvůli ceně. V okrajových zónách se nejčastěji nacházejí psací stoly pro žáky a studenty v dětských pokojích.

Také rodiče mají v okrajových zónách nejčastěji psací stoly. Lokální tepelná nepohoda v okrajových zónách je o to větší problém, že mládež pracuje za stolem velkou část dne a dospělí za psacími stoly sedí celou pracovní dobu nebo i více času. Jelikož home office je velmi rozšířený, tento problém představuje vážný nedostatek i v nových bytech.

Lokální tepelná nepohoda může být způsobena nesprávným druhem vytápění hlavně pro malé pracovní interiéry bytu, nesprávně navržené sálavé vytápění bez chybějícího řešení okrajových zón, špatná poloha a nesprávný typ konvekčního topného tělesa, nesprávné rozmístění nábytku zabraňující tepelnému toku v okrajové zóně.

Základní veličiny pro hodnocení tepelně-vlhkostního mikroklimatu, tedy tepelného komfortu v bytech, jsou teplota vzduchu, operativní teplota, výsledná teplota kulového teploměru, relativní vlhkost vzduchu a rychlost proudění vzduchu [2], [3], [4]. Dále se určuje celkový tepelný odpor oděvu, celkový energetický výdej, teplota povrchu, indexy PMV a PPD [5], [6].

V bytě nového bytového domu byly navrženy a následně realizovány změny v rozmístění konvekčních topných těles před nastěhováním obyvatel. Kvůli analýze tepelného komfortu v upravovaném bytě byla provedena experimentální měření.

METODOLOGIE EXPERIMENTÁLNÍCH MĚŘENÍ V OBYTNÉM INTERIÉRU

Výzkum byl proveden v bytě v novém bytovém domě v Bratislavě. Pro tento příspěvek jsem vybrala jeden zkoumaný pokoj, kde bylo umístěno jedno panelové konvekční topné těleso pod oknem. V tomto pokoji pomocí počítačové simulace byl vyhodnocen v horizontálním a ve vertikálním směru průběh teploty vzduchu. Z nasimulovaných výsledků se zjistilo, že umístění panelového konvekčního topného tělesa v pokoji není správné.

Navrhla jsem optimalizované umístění panelového konvekčního topného tělesa. Vybraný pokoj má dvě obvodové stěny, v jedné je dvoukřídlé okno a ve druhé jsou balkonové dveře. Bylo třeba optimalizovat polohu panelového konvekčního topného tělesa, proto došlo k jeho posunu. Z původní polohy uprostřed pod oknem se panelové topné těleso přemístilo mezi okno a balkonové dveře, aby rovnoměrně byl eliminován chladný účinek okna a balkonových dveří.

Experimentální měření v uvedeném pokoji probíhala v zimním období, začátkem ledna. Cílem měření bylo zaznamenat vybrané parametry tepelné pohody, teplotu vzduchu a index PMV. Měření byla provedena ve vybrané obytné místnosti o rozměrech 3,95 × 3,12 m v těchto stanoviscích:

• A – v rohu místnosti ve vzdálenosti 0,7 m od obou obvodových exteriérových stěn, ve dvou výškových úrovních 1,1 m a 0,15 m nad podlahou;
• B – na vzdálenost 0,7 m od obvodové stěny ve středu dvoukřídlého okna, ve dvou výškových úrovních 1,1 m a 0,15 m nad podlahou;
• C – ve středu místnosti, ve výškové úrovni 1,1 m nad podlahou (v úrovni 0,15 m nebylo možné měřit kvůli posteli).

Rozměry otvorů byly následující: dvoukřídlé okno 2,0 × 1,5 m; balkonové dveře 0,9 × 2,4 m. Rozměry panelového konvekčního topného tělesa byly 0,9 × 0,6 m.
Parametry tepelné pohody byly zaznamenány přístrojem Testo 480. Vstupní data pro přístroj byla: metabolické teplo 1,0 met, izolace oblečení 1,0 clo. Venkovní teplota vzduchu byla zaznamenána dalším přístrojem. Venkovní teplota vzduchu byla při měření v intervalu od 1,1 °C do 1,9 °C.

VÝSLEDKY A ANALÝZA EXPERIMENTÁLNÍCH MĚŘENÍ

Obr. 1 jsou znázorněny naměřené hodnoty teploty vzduchu ve všech stanovištích ve dvou výškových úrovních 1,1 m a 0,15 m nad podlahou.

Teploty vzduchu v jednotlivých stanovištích a ve dvou výškových úrovních dosáhly vyhovujících hodnot. Stanoviska byla zvolena v kritických místech pokoje, a jelikož bylo v nich dosaženo vyhovujících hodnot teploty vzduchu, prokázala se správnost změny v umístění panelového konvekčního topného tělesa.

Obr. 2 jsou znázorněny naměřené hodnoty indexu PMV ve všech stanovištích ve dvou výškových úrovních 1,1 m a 0,15 m nad podlahou. Naměřené hodnoty indexu PMV byly optimální, což jednoznačně prokázalo správnost změny v umístění panelového konvekčního topného tělesa. Hodnoty indexu PMV byly optimálnější ve výškové úrovni 1,1 m nad podlahou než ve výškové úrovni 0,15 m nad podlahou.

ZÁVĚR

Pro nové bytové domy je charakteristické optimalizování půdorysných ploch bytů a pokojů. Kvůli vysoké ceně za m² se pokoje navrhují s co nejmenšími plochami. Přináší to skutečnost, že obyvatelé bytů mnohem intenzivněji využívají plochy pokojů, tedy i okrajové plochy. V okrajových zónách se nejčastěji nacházejí psací stoly pro žáky a studenty v dětských pokojích. Také rodiče mají v okrajových zónách pokoje nejčastěji psací stoly.

V okrajových zónách lokální tepelná nepohoda je o to větší problém, že mládež pracuje za stolem velkou část dne a dospělí za psacími stoly sedí celou pracovní dobu nebo i více času. Jelikož home office je velmi rozšířený, tento problém představuje vážný nedostatek i v nových bytech. Umístění postele v okrajové zóně také není vhodné architektonické řešení.

Lokální tepelná nepohoda může být způsobena nesprávným druhem vytápění hlavně pro malé pracovní pokoje bytu, nesprávně navržené sálavé vytápění bez chybějícího řešení okrajových zón, špatná poloha a nesprávný typ konvekčního topného tělesa, nesprávné rozmístění nábytku zabraňující tepelnému toku v okrajové zóně. Proto při výběru druhu vytápění, při návrhu sálavých ploch a při výběru typu a návrhu konvekčního topného tělesa je třeba zohlednit požadavky kladené na okrajovou zónu. Vhodná je konzultace s architektem, aby uměl správně navrhnout rozmístění nábytku v interiéru.

Tepelný komfort nestačí vyhodnotit ve středu místnosti, ale je třeba parametry tepelného komfortu vyhodnotit i v okrajových zónách, kde jsou psací stoly, postele apod. S tím souvisí i návrh topných těles, který musí být mnohem důslednější než dosud. Velice záleží na správné poloze umístění topného tělesa, což jednoznačně prokázala i experimentální měření. Nesprávná poloha topného tělesa v menším pokoji může výrazně přispět k lokální tepelné nepohodě. Je výhodnější zvolit jednořadé panelové konvekční topné těleso většího rozměru než dvouřadé panelové konvekční topného těleso totožného výkonu.

Tímto způsobem se lépe eliminuje chladný účinek ochlazovaných ploch. Velmi důležitou roli má i samostatný bytový regulační systém vytápění, aby si obyvatelé mohli samostatně regulovat vytápění podle svých potřeb. Teplota vzduchu, na které je závislá regulace vytápění v bytě, musí být měřena v nejnepříznivějším pokoji, ne jako ve zkoumaném bytě na nejteplejším místě. Způsobuje to problémy v provozu vytápění v bytě, což bylo i reklamováno u investora daného bytového domu. Navzdory několika odborným stanoviskům se ho nepodařilo přesvědčit k nápravě.

Poděkování
Vědecký článek je publikován s podporou VEGA Vědecké grantové agentury. 1/0475/24 – Analýza návrhu a provozu velkoplošných sálavých topných a chladicích systémů s aplikací alternativních zdrojů energie.

Vědecký článek je publikován s podporou Slovenské agentury pro výzkum a vývoj, projekt č.j. APVV-21-0144 – Vývoj a experimentální ověření klimaticky adaptivní transparentní fasády s vícestupňovým využíváním obnovitelných zdrojů energie pro nízkoenergetické sálavé systémy

Text + foto: Doc. Ing. Mária Budiaková, PhD. – autorka působí na FAD, ÚKAIS, STU v Bratislavě
Recenzent: doc. Ing. Elena Piecková, MPH, PhD., SZU v Bratislavě

Literatura
[1] K. Voss, E. Musall, Net Zero Energy Buildings, EnOB, München, 2012.
[2] L. Bánhidi, L. Kajtár, Komfortelmélet (Comfort Theory), Muegyetemi kiadó, Budapest, 2000.
[3] M. Jokl, Zdravé obytné a pracovní prostředí (Healthy Living and Working Environment), Academia, Praha, 2002.
[4] STN EN 15251 Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics, Slovak Office of Standards, Metrology and Testing, Bratislava, 2008.
[5] STN EN ISO 7730 Ergonomics of the thermal environment – Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria, Slovak Office of Standards, Metrology and Testing, Bratislava, 2006.
[6] STN EN ISO 7726 Ergonomics of the thermal environment. Instruments for measuring physical quantities, Slovak Office of Standards, Metrology and Testing, Bratislava, 2003.