Mezinárodní centrum pro vnitřní prostředí a energii v Lyngby

Výzkum kvality vnitřního prostředí se začal rozvíjet v 70. letech minulého století. Předmětem bádání se postupně stávala kvalita vnitřního vzduchu, obsah a chování škodlivin v ovzduší, zdravotní aspekty a v neposlední řadě spotřeba energie. V dánském Lyngby vzniklo výzkumné centrum, které si vybudovalo pověst světově uznávaného pracoviště.

Dne 23. dubna 1998 podepsali představitelé Dánské technické univerzity (DTU) a Dánského technického svazu pro výzkum (DTSV) smlouvu o zřízení a financování nového výzkumného Mezinárodního centra pro vnitřní prostředí a energii (ICIEE, déle v textu jen Centrum). Smlouva byla uzavřena na následujících deset let a obsahovala mimo jiné také přesné podmínky financování.

Na prvních pět let bylo Centru přiděleno 37,5 mil. dánských korun (cca 150 mil. Kč) ze zdrojů DTSV a 1,8 mil. dánských korun (cca 7 mil. Kč) z rozpočtu univerzity. Ve druhé polovině financovaného období bylo podle smlouvy postupně snižováno financování ze zdrojů DTSV (ze 6,75 mil. dánských korun v roce 2003 na 2,75 mil. dánských korun v roce 2007), zatímco financování ze strany DTU bylo postupně navyšováno (z 0,75 mil. dánských korun v roce 2003 na 3,75 mil. dánských korun v roce 2007).

Během prvních deseti let existence tedy Centrum obdrželo nevídaných 61 mil. dánských korun (240 mil. Kč) od DTSV a 35 mil dánských korun (135 mil. Kč) od univerzity. Příspěvek od univerzity velkou měrou pokryl mzdové náklady zaměstnanců Centra, kteří se kromě výzkumu podíleli i na výuce v rámci DTU. Kromě těchto zdrojů mělo Centrum pro výzkum k dispozici dalších 33 mil. dánských korun (128 mil. Kč) z vládních i soukromých fondů a nadací, projektů Evropské unie, uzavřelo kontrakty s firmami na spolupráci nebo udělení sponzorských darů. Převážná většina posledně jmenovaných zdrojů se týkala druhé poloviny zmiňovaného desetiletého období. V celkové výši tedy Centrem během 10 let proteklo přibližně půl miliardy Kč. Částka neobvykle vysoká nejen na České, ale i evropské poměry.

Výzkum zaměřený na člověka
Hlavním záměrem projektu centra v Lyngby bylo zřídit víceoborovou instituci zastřešující odborníky nejen z inženýrského oboru větrání a vytápění, ale vědce z oblasti chemie, zdravovědy, produktivity práce atd., aby bylo možno studovat problematiku komplexně a s větším rozhledem, než umožňují standardní inženýrská řešení. Cílem bylo zahrnout více aspektů týkající se člověka jako takového – jeho pocity, pohodlí a zdraví.

Při zakládání Centra se definovaly tyto oblasti výzkumu:

• vliv vnitřního prostředí na pohodu, produktivitu a zdraví člověka,
• přenos tepla a hmoty v budově,
• analýza energie a vlhkosti v budovách,
• integrované projektování budov,
• inovovaný inženýrský přístup,
• aplikace teoretických poznatků v praxi.

Na výzkumu se kromě 15 stálých zaměstnanců Centra podílely desítky zahraničních vědců a profesorů, kteří byli do Centra pozváni a kratší či delší dobu zde působili. Významnou měrou k výsledkům přispělo také více než 50 studentů doktorandského programu a 127 studentů, kteří zde vypracovali svoji diplomovou práci.

Významné osobnosti
Hlavní osobností úzce spojenou se vznikem Centra byl prof. P. O. Fanger (1934–2006), který stál prvních pět let v jeho čele. Byl uznávaným světovým odborníkem; během svého života obdržel téměř 80 různých ocenění, čestných doktorátů a cen v 29 zemích světa. Na DTU působil více než 30 let ve vedoucí pozici výzkumu vnitřního prostředí. Zde se také zrodila hlavní myšlenka, že vnitřní prostředí významně ovlivňuje kvalitu lidského života. Zasadil se o zkoumání vnitřního prostředí na interdisciplinárním principu a zaměření výzkumu na lidské zdraví a produktivitu. Jeho poznatky týkající se tepelné pohody osob ve vnitřním prostředí dnes patří k základům oboru TZB.

Po jeho odchodu do částečné penze jej v čele Centra vystřídal prof. B. W. Olesen, který za svoji práci také získal řadu mezinárodních ocenění. Před svým působením v Centru pracoval ve společnosti Brüel & Kjaer a VELTA (dnešní Uponor – Velta), takže do akademického prostředí si přinesl cenné zkušenosti z oblasti managementu. Svoji výzkumnou činnost směřuje více k tématu vytápění a energie, zejména sálavým systémům chlazení a vytápění.

Významné osobnosti (zleva: P. O. Fanger, B. W. Olesen, C. J. Weschler a J. Sundell)

Další významnou osobností, která se podílí na výzkumu Centra, je prof. C. J. Weschler, jedna z nejvýraznějších osobností výzkumu chemie vnitřního prostředí. Jeho doménou jsou zejména reakce ozónu v nejrůznějších podmínkách vnitřního prostředí. V Centru působí jako hostující profesor, po zbytek roku se věnuje výzkumu a pedagogické praxi v USA.

Ještě jedna osobnost by neměla být opomenuta – prof. J. Sundell, který se zabývá multidisciplinárními studiemi týkajícími se vztahu mezi faktory vnitřního prostředí a zdravím osob. Věnuje se hledání příčin syndromu nemocných budov (SBS) a nárůstu výskytu alergií a astmatu. V Centru působil do roku 2007, v současnosti vede výzkum na technické univerzitě University of Texas at Tyller v americkém Texasu.

Experimentální komory
V březnu 2001 Centrum slavnostně otevřelo čtyři nové experimentální komory pro výzkum kvality vnitřního vzduchu, tepelné pohody a účinků prostředí na produktivitu a zdraví člověka. Spolu se stávajícími třemi komorami bylo tedy k dispozici celkem sedm laboratorních komor, které představují na evropské podmínky výjimečně rozsáhlé zázemí.

Nejstarší komora (označená jako komora č. 3) byla vybudována již v roce 1972 a je nejlépe uzpůsobena pro měření související s tepelnou pohodou osob. Zdrojové větrání s přívodem vzduchu celou podlahou umožňuje dosáhnout intenzity výměny vzduchu až 50krát za hodinu. Stěny komory jsou z několika vrstev speciální tkaniny a prouděním vzduchu skrz ně je možné regulovat jejich povrchovou teplotu.

Komory č. 1 a 2 jsou identické a jejich stěny jsou z nerezové oceli. Použití tohoto materiálu bylo zvoleno kvůli zamezení reakčních a absorpčních procesů na površích stěn. Intenzitu výměny vzduchu je možné nastavit až na 70 1/h, teplotu do 40°C a relativní vlhkost v rozsahu 10 až 90 %. V komorách byly například prováděny experimenty řešící vliv relativní vlhkosti na pohodu osob. Byla v nich nastavena rozdílná relativní vlhkost vzduchu, zatímco všechny ostatní parametry prostředí včetně distribuce vzduchu byly identické. Testované osoby vyplňovaly v pravidelných intervalech dotazníky týkající se jejich pohody, které byly následně vyhodnoceny. Z výsledků byl zjišťován vliv vlhkosti na tepelnou pohodu a vnímání kvality vzduchu.

Nově vybudovaná byla soustava tří komor (č. 4, 5 a 6), poskládaných vedle sebe do tvaru písmene L a vzájemně propojených dveřmi. Rozměry všech komor jsou identické – plocha podlahy 23 m², výška 2,5 m (objem 57 m³). Důležitý je v komorách i design – ten má při experimentech podpořit představu normální místnosti (např. kanceláře); stěny jsou natřeny na bílo a jedna stěna je osazena okny se speciálním zasklením, které omezuje prostup tepla z okolních prostor. Systém klimatizace přivádí vzduch o intenzitě výměny až 11 1/h při velkém rozsahu teploty a relativní vlhkosti. Identičnost komor opět umožňuje porovnávací měření a experimenty, kdy hodnocení osob není ovlivněno vzhledem prostředí a distribucí vzduchu, ale pouze sledovaným parametrem (teplotou a vlhkostí). Ke vzduchotechnickému systému lze navíc připojit malou externí komoru se zdroji škodlivin, která umožňuje hodnotit pocitové vnímání kvality vzduchu tzv. naslepo, bez vizuální kontroly.

V komoře č. 4 byla na několik let výzkumu vybudována kabina přepravního letadla. Použité materiály (části konstrukce, koberce, sedačky atd.) pocházely ze skutečného letadla, při delších experimentech se dokonce servírovalo jídlo dodávané leteckou společností. Řešily se zde například otázky nízké vlhkosti přiváděného vzduchu, reakce ozónu na vnitřních površích a možnosti použití fotokatalytického čištění vzduchu.

Poslední komora (č. 7) je umístěna mimo prostory s ostatními komorami – v tzv. vysoké hale. Komora je tvořena moduly o rozměru 1,2 m. Její velikost tedy může být individuálně přizpůsobena danému měření, ale maximální možné rozměry jsou 7,2 × 4,8 × 6,0 m. Čelní stěna je navíc částečně prosklená pro vizuální kontrolu a sledování pocitů testujících osob. Konstrukce i vybavení komory jsou primárně určeny pro výzkum distribuce vzduchu – vzduchotechnický systém umožňuje větrání směšovací i zdrojové, případně jejich kombinaci.

Velká část měření byla založena na hodnocení osob, které konkrétní experiment absolvovaly. Jejich hodnocení i pocity byly během měření zaznamenávány do dotazníků, které byly pro tento účel v Centru vypracovány. V současnosti se tyto dotazníky používají pro hodnocení vnitřního prostředí po celém světě.

Pro výzkum vnitřního prostředí byly používány také měřicí figuríny s dýchacím mechanismem, u nichž je možné například přesně určit teplotu jejich povrchu, rozbor vdechovaného vzduchu i prostor obsahující částice vzduchu vydechovaného.

Výsledky výzkumu
Za dobře odvedenou práci hovoří více než 50 ocenění z mnoha zemí světa, které Centrum a jeho zaměstnanci obdrželi v uplynulých letech. Jednoznačný úspěch rovněž představuje více než 530 publikovaných odborných publikací, přičemž 180 příspěvků vyšlo v recenzovaných impaktovaných časopisech.

Oblasti výzkumu i dosažené výsledky jsou stále velmi aktuální. Často se jedná o velmi diskutovaná témata a předmět zájmu dalšího výzkumu. Témata řešená v Centru vycházela z problémů současné techniky prostředí, z velké části celosvětových. Konkrétní výsledky a zajímavé poznatky přineseme v příštím čísle tohoto časopisu.

Část vzduchotechnického systému zajišťujícího klimatizaci komor

Centrum v roce 2009
Dnešním posláním a cílem Centra je podle slov jeho současného ředitele B. W. Olesena „upevnit svoji pozici významné mezinárodní výzkumné instituce, která je přínosem pro inženýry i firmy v oboru TZB, a především přispět ke zlepšení kvality života člověka“. Po desetiletí s dotacemi od DTSV a DTU se vedoucí výzkumu zaměřili na získání grantových projektů od Evropské unie a společnosti ASHRAE.

Zda se podaří zúročit prostředky vložené do Centra během prvních deseti let a zda se Centrum bude nadále významnou měrou podílet na světovém výzkumu, ukáží až následující roky. Jisté však je, že nakročeno má Centrum velmi dobře a zakladatelům se podařilo vybudovat celosvětově uznávanou instituci, která udávala směr trendům výzkumu kvality vnitřního prostředí.

Ing. Petra Šťávová
Foto: archiv autorky, ICIEE

Autorka působila v ICIEE jako výzkumná pracovnice během magisterského a doktorandského studia.

Literatura
Annual Report 1998–2007. International Centre for Indoor Environment and Energy, 2008, www.ie.dtu.dk).

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB HAUSTECHNIK.