125 TVNP Teorie vnitřního prostředí budov 3.přednáška

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov 125 TVNP Teorie vnitřního prostředí budov 3.přednáška prof. Ing. Karel Kabele, CSc. A227b kabele@fsv.cvut.cz Člověk Faktory tepelné pohody Metabolické teplo (= energetický výdej M) Tepelný odpor oděvu Prostor Teplota vzduchu (Dry-Bulb) Relativní vlhkost Rychlost vzduchu Sálání (střední radiační teplota) 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele 1

2 Faktory prostředí Teplota vzduchu Stavová proměnná popisující kinetickou energii částic systému. Thermodynamická /Kelvin/ T [K] Celsius t [ C] t= T-273,15 Fahrenheit [ F] 1 F=5/9 C ( F-32).5/9 = C Teplota vzduchu se uvažuje bez vlivu sálání, měří se teploměrem, stínění v případě sálavých zdrojů tepla. 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele Vlhkost vzduchu Měrná vlhkost W a = Mv Wa je měrná vlhkost; Mv hmotnost vodní páry; Faktory prostředí Ma [g/g] Teplota suchého teploměru Ma hmotnost suchého vzduchu v daném vzorku vlhkého vzduchu. Ventilátor Teplota mokrého teploměru Relativní vlhkost RH = 100 p a p as [%] p a parciální tlak vodních par; p as parciální tlak nasycených vodních par při stejné teplotě a stejném celkovém tlaku. Rosný bod Teplota vzduchu, při níž by parciální tlak vodních par obsažených ve vzduchu byl roven parciálnímu tlaku nasycených vodních par Psychrometr Teplota suchého teploměru Teplota mokrého teploměru Vzduch Mokrá punčoška 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 63 2

3 TEPLOTA Relativní vlhkost Teplota suchého teploměru Teplota mokrého teploměru Rosný bod Entalpie Měrná vlhkost g/kg 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele NÍZKÁ RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU způsobuje nejen pocity sucha, ale i vysychání sliznic nosu a očí (min. 30%, kritická hodnota 15%). VYSOKÁ RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU je nepříjemně pociťována jako dusno jeli současně spojena s vysokou teplotou vzduchu. Může však způsobit: - výskyt kondenzace na stavebních konstrukcích a výskyt plísní a roztočů 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 65 3

4 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 66 ZDROJE VODNÍ PÁRY Obsah vodních par v interiéru je dán stavem vodních par v exteriéru a zdroji v interiéru, dané aktivitami člověka. 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 67 4

5 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 68 Faktory prostředí Proudění vzduchu - Rychlost proudění - Směr proudění - Kolísání rychlosti Většinou se jedná o turbulentní proudění, obtížně měřitelné. všesměrové sondy x trojrozměrné, dlouhodobější měření Rychlosti proudění vzduchu a vnímání člověkem: 0 m/s nepříjemné, zatuchlý vzduch 0,1-0,3 m/s vnímáme většinou pozitivně v závislosti na teplotě a oděvu 0,3 m/s a výše podle teploty 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 69 5

6 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 70 Faktory prostředí Střední radiační teplota (Mean Radiant Temperature MRT) (též účinná teplota okolních ploch, střední teplota sálání ) je teplota všech okolních ploch, při které by bylo celkové množství tepla sdílené sáláním mezi povrchem těla a okolními plochami stejné jako ve skutečnosti t r 1 n r1.t... rn.t 273 kde t r T i φ ri střední radiační teplota [ C] teplota okolního povrchu i, i=1,2,...,n [K] úhlový faktor mezi osobou a plochou i, i=1,2,...n 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele 6

7 Faktory prostředí Operativní teplota (Operative Temperature) Je to jednotná teplota černého uzavřeného prostoru, ve kterém by lidské tělo sdílelo konvekcí i radiací stejné množství tepla jako ve skutečném nehomogenním prostředí. Operativní teplota je váženým průměrem teploty vzduchu a střední radiační teploty podle odpovídajících součinitelů přestupů tepla prouděním a sáláním. t o hct a h c hr t h r r Vypočtená hodnota kde t o = operativní teplota t a = teplota okolního vzduchu t r = střední radiační teplota (mean radiant temperature) h c = součinitel přestupu tepla prouděním h r = součinitel přestupu tepla sáláním 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele Faktory prostředí Výsledná teplota (Resultant Temperature) (globe teplota, teplota kulového teploměru) se měří kulovým teploměrem, zahrnuje vliv rychlosti proudění vzduchu a zdroje sálavého tepla. to t g Naměření hodnota Platí pro malé rychlosti proudění vzduchu (do 0,2 m/s) a malé rozdíly t a a t r (do 4 C), Jokl TVNP 2015/ prof.karel Kabele 7

8 Faktory prostředí Stereoteplota (Stereo temperature) se měří směrovým kulovým teploměrem, zahrnuje vliv rychlosti proudění vzduchu a nerovnoměrnost zdroje sálavého tepla. Naměření hodnota Jokl,Jirák TVNP 2015/ prof.karel Kabele Měřicí přístroje 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele 8

9 HODNOCENÍ VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 76 Nařízení vlády č. 361/2007 Sb. kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci se změnami:68/2010 Sb., 93/2012 Sb. ČSN EN ISO 7730 Ergonomie tepelného prostředí - Analytické stanovení a interpretace tepelného komfortu pomocí výpočtu ukazatelů PMV a PPD a kritéria místního tepelného komfortu. (Vydáno ) ČSN EN Vstupní parametry vnitřního prostředí pro návrh a posouzení energetické náročnosti budov s ohledem na kvalitu vnitřního vzduchu, teplotního prostředí, osvětlení a akustiky. (Vydána ) prof.karel Kabele 125TVNP 2015/

10 NAŘÍZENÍ VLÁDY Č. 361/2007 SB. KTERÝM SE STANOVÍ PODMÍNKY OCHRANY ZDRAVÍ PŘI PRÁCI SE ZMĚNAMI: 68/2010 SB., 93/2012 SB. 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 78 NV č.361/2007 Sb se změnami: 68/2010 Sb., 93/2012 Sb. a) rizikové faktory pracovních podmínek, jejich členění, metody a způsob jejich zjišťování, hygienické limity, b) způsob hodnocení rizikových faktorů z hlediska ochrany zdraví zaměstnance (dále jen "hodnocení zdravotního rizika"), c) minimální rozsah opatření k ochraně zdraví zaměstnance, d) podmínky poskytování osobních ochranných pracovních prostředků a jejich údržby při práci s olovem, chemickými látkami nebo směsmi, které se vstřebávají kůží nebo sliznicemi, a chemickými látkami, směsmi nebo prachem, které mají dráždivý účinek na kůži, karcinogeny, mutageny a látkami toxickými pro reprodukci, s azbestem, biologickými činiteli a v zátěži chladem nebo teplem, e) bližší podmínky poskytování ochranných nápojů, 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 79 10

11 NV č.361/2007 Sb se změnami: 68/2010 Sb., 93/2012 Sb. f) bližší hygienické požadavky na pracoviště a pracovní prostředí, g) bližší požadavky na způsob organizace práce a pracovních postupů při zátěži teplem nebo chladem, při práci s chemickými látkami, směsmi, prachem, olovem, azbestem, biologickými činiteli a při fyzické zátěži, h) bližší požadavky na práci se zobrazovacími jednotkami, i) některá opatření pro případ zdolávání mimořádné události, při které dochází ke zvýšení expozice na úroveň, která může vést kbezprostřednímu ohrožení zdraví nebo života (dále jen "nadměrná expozice") zaměstnance exponovaného chemické látce, směsi nebo prachu, j) rozsah informací k ochraně zdraví při práci s olovem, při nadměrné expozici chemickým karcinogenům, mutagenům nebo látkám toxickým pro reprodukci, s biologickými činiteli a při fyzické zátěži, k) minimální požadavky na obsah školení zaměstnance při práci, která je nebo může být zdrojem expozice azbestu nebo prachu z materiálu obsahujícího azbest. 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 80 ČSN EN ISO 7730 ERGONOMIE TEPELNÉHO PROSTŘEDÍ - ANALYTICKÉ STANOVENÍ A INTERPRETACE TEPELNÉHO KOMFORTU POMOCÍ VÝPOČTU UKAZATELŮ PMV A PPD A KRITÉRIA MÍSTNÍHO TEPELNÉHO KOMFORTU 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele 11

12 Tepelná pohoda Hodnocení kvality prostředí-indexy: PMV (Predicted Mean Vote) - předpokládaná průměrná volba=průměrný tepelný pocit člověka PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) - předpokládané procento nespokojených PMV - 7stupňů 3, 2, 1, 0,-1,-2,-3 horko, teplo, mírně teplo neutrálně mírně chladno, chladno, zima PPD prof.karel Kabele PMV 125TVNP 2015/ Výpočet PMV a PPD dle ČSN EN ISO ,036 M 5 PMV (0,303 e 0,028) M W 58,15 1,7 10 M 5867 pa 0,0014 M 34 t ,96 10 f cl tcl 273 tr 273 fclhc tcl t a 3 M W 3, ,99 M W pa 0,42 a 4 2 ( PMV PMV ) PPD e PMV předpověď středního tepelného pocitu PPD předpokládané procento nespokojených M energetický výdej W/m 2 W užitečný mechanický výkon W/m 2 (u většiny prací se rovná nule) fcl poměr povrchu oblečeného člověka k povrchu nahého člověka 125TVNP 2015/2016 t cl teplota povrchu oděvu C t a teplota vzduchu C t r střední radiační teplota C pa hc parciální tlak vodní páry Pa součinitel přestupu tepla konvekcí W/m 2 K 83 prof.karel Kabele 12

13 Tepelná pohoda ČSN EN ISO parametry slouží především pro návrh systému vytápění, chlazení, větrání Základní parametry vnitřního prostředí uvedeny v Příloze A ČSN EN Tepelná kvalita prostoru může být zvolena ze 3 kategorií podle ukazatelů PPD nebo PMV prof.karel Kabele 125TVNP 2015/ Kategorie prostředí Tepelná pohoda Kategorie vnitřního tepelného prostředí Předpokládané procento nespokojených PPD Celkový tepelný stav těla Předpokládané průměrné hodnocení PMV A 6% 0,2 < PMV < + 0,2 B 10% 0,5 < PMV < + 0,5 C 15% 0,7 < PMV < + 0,7 PMV predicted mean vote, PPD predicted percentage of dissatisfied prof.karel Kabele 125TVNP 2015/

14 Optimální výsledná teplota Kategorie vnitřního prostředí A (PPD<6%) 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele Výsledná vnitřní teplota Druh budovy, prostoru Oblečení, zima (clo) Činnost (met) Kancelář 1,0 1,2 Velkoprostorová kancelář Kavárna, restaurace 1,0 1,2 1,0 1,2 Obchodní dům 1,0 1,6 Bydlení 1,0 1,2 Kategorie vnitřního tepelného prostředí Výsledná teplota, zima C A 21,0 až 23,0 B 20,0 až 24,0 C 19,0 až 25,0 A 21,0 až 23,0 B 20,0 až 24,0 C 19,0 až 25,0 A 21,0 až 23,0 B 20,0 až 24,0 C 19,0 až 25,0 A 17,5 až 20,5 B 16,0 až 22,0 C 15,0 až 23,0 A 21,0 až 23,0 B 20,0 až 24,0 C 19,0 až 25,0 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele 14

15 Kritéria navrhování prostorů Příklady projektového kritéria (léto clo=0,5, zima clo=1) 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele ČSN EN VSTUPNÍ PARAMETRY VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ PRO NÁVRH A POSOUZENÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOV S OHLEDEM NA KVALITU VNITŘNÍHO VZDUCHU, TEPLOTNÍHO PROSTŘEDÍ, OSVĚTLENÍ A AKUSTIKY. (VYDÁNO , ANGLICKÝ JAZYK) 125TVNP 2015/ prof.karel Kabele 15

16 Vnitřní prostředí ČSN EN ISO parametry slouží pro hodnocení tepelné pohody v budovách s různými systémy TZB parametry lze použít pro výpočet energetické náročnosti kvalita vzduchu, teplotní prostředí, osvětlení, akustika Kategorie prostředí Očekávané parametry I Vysoké, citlivé osoby (děti, senioři,..) II III IV Normální, pro nové budovy a rekonstrukce Přijatelné, průměrná úroveň očekávaných parametrů, pro stávající budovy Omezeně přijatelné prof.karel 125TVNP 2015/2016 Kabele 90 Tepelná pohoda Kriteria pro návrh nuceně vytápěných a chlazených budov Kategorie vnitřního tepelného prostředí Druh budovy Kategorie Operativní teplota ( C) Budovy pro bydlení pobytový prostor sedavá činnost (1,2met) Předpokládané procento nespokojených PPD Celkový tepelný stav těla Předpokládané průměrné hodnocení PMV I 6% 0,2 < PMV < + 0,2 II 10% 0,5 < PMV < + 0,5 III 15% 0,7 < PMV < + 0,7 IV >15% 0,7 < PMV PMV < - 0,7 Minimální pro vytápění Maximální pro chlazení I 21 25,5 II III odborný seminář firmy Protherm v spolupráci s Katedrou technických zařízení budov fakulty stavební ČVUT prof.karel 125TVNP 2015/2016 Kabele 91 16

17 Vnitřní prostředí Kriteria pro návrh kvality vnitřního vzduchu (ne obytné b.) zdroj škodlivin osoby provoz budov Kategorie Předpokládané procento nespokojených Průtok vzduchu l/s/os I II 20 7 III 30 IV >30 <4 Kategorie Velmi nízké znečištění l/s.m2 Nízké znečištění l/s.m2 Vyšší znečištění l/s.m2 I 0,5 1,0 2,0 II 0,35 0,7 1,4 III 0,3 0,4 0,8 prof.karel Kabele 125TVNP 2015/ ČSN EN Vstupní parametry vnitřního prostředí pro návrh a posouzení energetické náročnosti budov s ohledem na kvalitu vnitřního vzduchu, tepelného prostředí, osvětlení a akustiky Účinnost od Norma určuje jak stanovit a definovat hlavní parametry, které se používají jako vstupní informace pro výpočet energetické náročnosti budovy a dlouhodobé hodnocení vnitřního prostředí TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 93 17

18 Parametry vnitřního prostředí Kategorie Popis I II III IV Prostředí s vysokou úrovní parametrů doporučené pro prostory s velmi citlivými osobami Prostředí s normální má parametry vhodné pro nové budovy a rekonstrukce Prostředí s akceptovatelnými parametry vhodné pro stávající budovy Prostředí přijatelné pouze v omezených obdobích v roce Zdroj: ČSN EN TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 94 Příklad posouzení parametrů vnitřního prostředí Zdroj: ČSN EN TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele

19 Příklad posouzení parametrů vnitřního prostředí Footprint -pracovní doba 7-17h. Footprint pro vnitřní teplotu během celého období roku. Zdroj: ČSN EN TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 96 Vyhodnocení vnitřního prostředí operativní teplota t g (C) asymetrie radiační teploty t r (C) rozdíl operativních teplot vzduchu v úrovni hlava-kotníky t o (C) rychlost proudění vzduchu v a (m.s -1 ) intenzita sálání I (W.m -2 ) relativní vlhkost rh (%) 125TVNP 2015/2016 prof.karel Kabele 97 19

20 Literatura Jokl Miloslav: Zdravé obytné a pracovní prostředí, Academia Praha 2002, ISBN Bluyssen Philomena M.: The Indoor Environment Handbook - How to Make Buildings Healthy and Comfortable, Earthscan Ltd (United Kingdom), 2009, ISBN-13: Rehva guidebook 6: Wargorcki (ed.), O. Seppänen (ed., J.Andersson, A. Boerstra, D. Clements-Croome, K. Fitzner, S.O. Hanssen: Indoor climate and productivity in offices. Rehva guidebook 13 : F.R. d Ambrosio Alfano (ed.), L. Bellia, A. Boerstra, F. van Dijken, E. Ianniello, G. Lopardo, F. Minichiello, P. Romagnoni, M.C. Gameiro da Silva: Indoor environment and energy efficiency in schools - Part 1 Principles Rehva guidebook 14: Indoor climate Quality Assessment, 2011, ISBN CIBSE: Guide A: Environmental design, ISBN: