Monitorovaní a měření parametrů vnitřního prostředí budov. Ing. Daniel Adamovský, Ph.D.

Transkript

1 Monitorovaní a měření parametrů vnitřního prostředí budov Ing. Daniel Adamovský, Ph.D.

2 Monitorovaní a měření parametrů vnitřního prostředí budov Snažíme se postihnout aktuální stav vnitřního prostředí. Vždy je klíčovým indikátorem člověk uživatel prostoru. Proč? Splnění požadavků projektu Nevyhovující stav Stížnosti uživatelů

3 Monitorovaní a měření parametrů vnitřního prostředí budov Empirický přístup dotazníky Analytický přístup měření v klimatické komoře

4 Empirický přístup Ptáme se subjektů na jejich vnímání prostředí Subjektivní měřítko Comfort vote pocity člověka při vnímání tepelného prostředí Subjekt funguje jako identifikátor úrovně komfortu, nejen prostředí, ale i sociálních vlivů. Vhodné doplnit současným měřením veličin vnitřního prostředí.

5 Empirický přístup - problémy Statistické metody pro vyhodnocení výsledků průzkumu klíčové pro pochopení subjektivního hodnocení Comfort vote závislá proměnná Měřené veličiny vnitřního prostředí nezávislá proměnná Subjekty si volí oblečení, nastavení vnitřního prostředí, aktivitu v závislosti svých pocitech vnímání tepelného prostředí. Teorie musí být schopná vysvětlit výsledky empirického hodnocení, jinak podle ní nelze stanovit žádné standardy.

6 Analytický přístup Obraz vztahu mezi člověkem a prostředím. Fanger (1970) Predicted mean vote PMV Tepelná bilance mezi teplem vyprodukovaným lidským tělem a tepelnou ztrátou. Komfortní stav této bilance platí pro úzký interval teploty kůže a intenzity pocení (data získána měřením v klimatické komoře na lidech, kteří své pocity vnímání hodnotili jako komfortní při různé aktivitě.) Optimální tepelný komfort vyjádřený v závislosti na metabolické produkci tepla, tepelného odporu oděvu, podmínkách prostředí. ČSN EN ISO 7730

7 Analytický přístup Fanger (1970): Předpokládaná průměrná volba vyjadřuje průměrný tepelný pocit člověka vyjadřuje střední volbu skupiny lidí (PMV - Predicted Mean Vote) vždy v hodnocené skupině budou někteří lidé hodnotit tepelné prostředí negativně předpokládané procento nespokojených - PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied).

8 Analytický přístup Gagge (1972) - Standard Effective Temperature: Rovněž používá teploty kůže jako limitní hodnotu, doplňuje ji vlhkostí kůže (proti Fangerově intenzitě pocení) Efektivní teplota je vztažená k subjektivní odezvě člověka Metoda vztahuje skutečné podmínky k efektivní teplotě při běžném oblečení a produkci metabolického tepla a relativní vlhkosti 50 %, které vyvodí stejnou fyziologickou odezvu.

9 Analytický přístup - problémy Veškerá data byla získána za rovnovážných podmínek prostředí při aklimatizaci člověka (3 h). Použití pro obecné účely (návrh vnitřního prostředí) Vyžaduje znát produkci metabolického tepla při předpokládané aktivitě lidí v prostoru a skladbu jejich oděvu (tepelný odpor). Problematické pokud je v prostoru více druhů aktivit Návrh vede k striktně kontrolovanému vnitřnímu prostředí podle uvažovaného oblečení a aktivity lidí Tyto přístupy jsou obtížné pro budovy s proměnným prostředím (pasivní systémy chlazení, apod) Neuvažují schopnost lidského těla adaptovat se na vzniklé podmínky.

10 Zjištění komfortu prostředí Co vlastně chcete zjistit? Co měřit a jak dlouho? Nejjednodušší měření teploty v prostředí, bez zjišťování subjektivní odezvy, Složitější měření parametrů vnitřního prostředí vč. zjišťování subjektivní odezvy, Komplexní zjištění všech parametrů, které umožní stanovit tepelnou výměnu mezi subjektem a jeho okolím vč. zjišťování subjektivní odezvy. Návrh experimentu. Metoda pro stanovení závěrů. Pozor, nejsložitější a nejkomplexnější neznamená vždy nejlepší přístup, zejména, když nedokážeme vyhodnotit souvislosti projevující se ve vyhodnocovaném prostředí.

11 Měření parametrů vnitřního prostředí Měřící vybavení: ČSN EN ISO Ergonomie tepelného prostředí - Přístroje pro měření fyzikálních veličin ČSN EN Větrání budov - Požadavky na přístroje pro měření rychlosti proudění vzduchu ve větraných prostorech

12 Měření parametrů tepelného prostředí Teplota vzduchu: Galileo Thermometer Bránění vlivu sdílení tepla sáláním Princip: Změna objemu tekutiny, nebo pevné látky Změna elektrického odporu polovodiče Změna tlaku Produkce elektrického náboje polovodiči (termočlánky)

13 Měření parametrů tepelného prostředí Výsledná teplota konvenčního a radiačního účinku sdílení tepla: Teplota kulového teploměru

14 Měření parametrů tepelného prostředí Výsledná teplota konvenčního a radiačního účinku sdílení tepla: Teplota kulového teploměru Stereoteploměr Posouzení pro nehomogenní prostředí asymetrie v sálání povrchů na člověka

15 Měření parametrů tepelného prostředí Sálavý tepelný tok plochy: Převádí tepelnou energii na elektrický proud, skládá se z několika termočlánků zapojených v sérii (výjimečně paralelně)

16 Měření parametrů tepelného prostředí Vlhkost vzduchu: Psychrometry, kapacitní vlhkostní čidla, čidla teploty rosného bodu Měření vlhkosti v plynech čidla teploty rosného bodu Psychrometrická čidla s kapacitními sensory (t, rh) RHXL3SD Handheld Thermometer/Hygrometer Data Logger gnworldonline.c om

17 Měření parametrů tepelného prostředí Rychlost vzduchu: Termoanemometry čidla měřící ochlazování termistoru, rychlá, přesná, vhodná pro nízké rychlosti (do 5 m/s) Vrtulkové měří otáčky vrtulky Termoanemometry pro měření rychlosti, teploty a případně vlhkosti vzduchu

18 Měření parametrů tepelného prostředí Povrchová teplota: Kontaktní čidla přímé sdílení tepla mezi povrchem a čidlem (není vhodné pro materiály s nízkou teplotní vodivostí) Infrasensory - bezkontaktní měření teploty, emisivita materiálu Infrared thermometer Ribbon Surface Probe

19 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Emise určitých látek může být zjišťována třemi způsoby: Zdroj identifikace zdroje a jeho složení, predikce emise látek do okolí Vzduch v blízkosti zdroje identifikace substance emitované v podmínkách zkušební komory a predikce koncentrace ve vzduchu výpočtem. Měření vzduchu v prostoru s více zdroji identifikace sloučenin a zjištění jejich zdroje. Dva kroky: Odběr vzorku vzduchu (sampling) Analýza vzorku

20 Metody analýzy škodlivin ve vzduchu v interiéru Analyzátory a detektory Měření prachových částic Chromatografie Spektrometrie a fotometrické metody Hmotnostní spektrometrie, ionizace plamenem Chemické sensory Sorbenty

21 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Analyzátory a detektory plynů Přenosné přístroje, průmyslové aplikace, Vhodné pro měření in-situ se záznamem hodnot v časových krocích, Interference mezi plyny Kalibrace senzorů pravidelně uživatelem (kalibrační plyny s definovanou koncentrací) Životnost senzorů!

22 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Měření prachových částic Stanovení počtu částic Stanovení hmotnostních frakcí Analýza složení Tabulka limitních počtů částic jednotlivých rozměrových tříd pro čisté prostory podle ISO Počet částic/m³ Class 0.1 µm 0.2 µm 0.3 µm 0.5 µm 1.0 µm 5.0 µm ISO ISO ISO 3 1, ISO 4 10,000 2,370 1, ISO 5 100,000 23,700 10,200 3, ISO 6 1,000, , ,000 35,200 8, ISO 7 352,000 83,200 2,930 ISO 8 3,520, ,000 29,300 ISO 9 35,200,000 8,320, ,00

23 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Měření prachových částic Stanovení počtu částic Počítače částic, tzv. particle counters velikostní distribuce částic Zdroj světla, průmět (stín) částice na snímacím čipu Pevné, kapalné částice, aerosoly rozdíly! TSI s AeroTrak particle counters

24 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Měření prachových částic Stanovení hmotnostních frakcí Gravimetrická metoda hmotnostní distribuce částic Částice prachu jsou zachyceny na kaskádě filtrů od hrubšího po jemnější Měření polétavého prachu, měření prachu ze spalovacích zařízení

25 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Chromatografie: metoda určená k dělení a stanovení plynů, kapalin i pevných látek s bodem varu do cca 400 C. Vzorek se vnese do komory, kde se odpaří a ve formě par je unášen nosným plynem do kolony. Nosný plyn unáší složky vzorku postupně k konci kolony a dělicí proces se neustále opakuje. Detektor indikuje okamžitou koncentraci separovaných látek v nosném plynu. Schéma plynového chromatografu

26 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Spektrometrie a fotometrické metody: Absorpční spektroskopie Emisní spektroskopie Laserová spektroskopie Fotoakustické spektrometrie Analýzy rentgenovým zářením Využívají diskrétních energetických úrovní molekul a emise, nebo absorpce radiace, která vyvolá změnu energetické úrovně. Založené na měření propustnosti, nebo pohltivosti sloučeniny, nebo produktu reakce testované látky.

27 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Spektrometrie a fotometrické metody: Spektroskopie infračerveným zářením Schéma spektroskopického sensoru Rehva GB14

28 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Spektrometrie a fotometrické metody: Fotoakustická spektrometrie Fotoakustický monitor plynů Innova Rehva GB14 Rehva GB14 Foto: Pavla Dvořáková

29 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Hmotnostní spektrometrie: Schéma jednoduchého hmotnostního spektrometru se sektorovým analyzátorem pro měření oxidu uhličitého.

30 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Chemické sensory: Pasivní odběr vzorků Photo: Pavla Dvořáková

31 Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ Photo: Pavla Dvořáková

32 Měření osvětlení Fotometry měření intenzity osvětlení, dopadajícího světelného toku Spektrální radiometry analýza spektrálního složení světla umělého zdroje Reflektometry měření odrazivostí světlo odrazivých ploch. Přístroje pro analýzu odlesků a oslnění komplexní, složité měření náročné na přesnost Luminance meter ent.net/minoltals10 0.asp

33 Měření osvětlení Laboratorní měření rozložení intenzity osvětlení goniofotometr měření prostorového rozložení světelného toku Goniophoto meter SMS 10H Laboratorní měření dopadajícího světelného toku An integrating sphere

34 Měření akustika Měření hladiny akustického tlaku Okamžitá Integrující v časové periodě Dlouhodobé ainthatstuff.com/ soundlevelmeter s.html

35 Dotazníky Umožní nahlédnout jak je uživatel daného prostředí spokojený či nespokojený. Důležitý je základní počet (ideálně 100 a více) Klást dobře formulované dotazy.

36 Postup analýzy IEQ Proč? Stížnosti uživatelů. Ujištěním jestli bylo dosaženo požadovaných limitů. Testování účinnosti stavby a jejího vybavení. Zjišťování vlivu IEQ na zdraví uživatelů. Hodnocení kvality IEQ, porovnání mezi místnostmi.

37 Kde a kdy? Postup analýzy IEQ Jedna místnost, nebo celá budova Správná volba reprezentativní místností, kde se bude monitorovaná aktivita projevovat. Správné umístění měřícího zařízení Doba měření

38 Postup analýzy IEQ Co? Jaké parametry, jaké indicie Co měřit Co sledovat Rozdílné náklady se vztahují k: Počtu měřených veličin Kvalitě měřícího vybavení Počtu monitorovaných míst Délce měření

39 Postup analýzy IEQ Jak? Příprava měření Měření na místě Vyhodnocení a závěry Je nutné mít jasný plán od začátku do konce. Každá z těchto částí je velmi časově náročná (obvykle nejedete měřit do stejných podmínek). Paradoxně bývá nejkratší samotné měření.

40 Reference a bibliografie ČSN EN ISO 7726 Ergonomics of the thermal environment Instruments for measuring physical quantities ČSN EN Ventilation for buildings- Instrumentation requirements for air velocity measurements in ventilated spaces Bluyssen Philomena M.: The Indoor Environment Handbook - How to Make Buildings Healthy and Comfortable, Earthscan Ltd (United Kingdom), 2009, ISBN-13: Rehva guidebook 14: Indoor climate Quality Assessment, 2011, ISBN

41 DĚKUJI ZA POZORNOST Daniel Adamovský Katedra technických zařízení budov Fakulta stavební, ČVUT v Praze daniel.adamovsky@fsv.cvut.cz