Požadavky na kvalitu vnitřního prostředí z hlediska energetického managementu
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.
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.
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.
