Tepelná pohoda vo vykurovaných priestoroch

V modernej spoločnosti trávi človek väčšiu časť svojho života, často aj 23 hodín denne, v interiéri budovy – doma, v škole, na pracovisku. Pre príjemný pocit v tomto uzavretom prostredí treba splniť niekoľko požiadaviek. Najdôležitejšou zložkou je tepelno-vlhkostná mikroklíma, charakterizovaná optimálnym tepelným stavom interiéru – tepelnou pohodou. Jej narušenie ohrozuje vyrovnaný teplotný stav ľudského organizmu, ktorý patrí k základnej podmienke.

Zónu tepelnej pohody podmieňujú subjektívne príjemné pocity užívateľa pri objektívnej rovnovážnej telesnej bilancii človeka, ktoré nezaťažujú jeho termoregulačný systém. Ide teda o taký stav, v ktorom človek nepociťuje ani chlad, ani nadmerné teplo.

Pri špecifikovaní jednotlivých veličín tepelného stavu prostredia sa vychádza z tejto definície tepelnej pohody. Je preto zrejmé, že nevyhnutnou podmienkou takéhoto stavu je tepelná rovnováha medzi užívateľom – človekom a interiérom, v ktorom sa nachádza. To znamená medzi teplom vyprodukovaným ľudským telom a jeho stratami do interiéru, bez zaťaženia termoregulačného systému.

Faktory tepelnej pohody
Stav tepelnej pohody je závislý od šiestich veličín, ktoré považujeme za faktory tepelnej pohody. Ide o celkovú hustotu tepelného toku z ľudského tepla (W/m²), tepelný odpor oblečenia (m² . K/W) a tzv. faktory prostredia – teplota vnútorného vzduchu (°C), parciálny tlak vodnej pary vnútorného vzduchu (Pa), rýchlosť prúdenia vnútorného vzduchu (m/s) a účinná teplota okolitých povrchov (°C).

Pri objektívnom určovaní jednotlivých veličín sa faktory prostredia zvyčajne merajú a faktory súvisiace s užívateľom sa predpokladajú v závislosti od ročného obdobia, druhu miestnosti a budovy a od uvažovanej činnosti osoby.

Prostredie (interiér budovy) charakterizujú:

• teplota vnútorného vzduchu (°C) alebo absolútna teplota (K). Definuje sa ako teplota vzduchu v danom mieste interiéru uvažovaná v okolí ľudského tela,
• absolútna vlhkosť vnútorného vzduchu sa vyjadruje pomocou parciálneho tlaku vodnej pary vnútorného vzduchu. Definuje sa ako tlak vodných pár obsiahnutý v určitom objeme vzduchu, ktorý by vyvolali, ak by samotné pri tej istej teplote zaujali tento objem. Parciálny tlak vyjadruje skutočné množstvo vlhkosti, ktorá sa nachádza vo vzduchu (na rozdiel od relatívnej vlhkosti alebo stupňa nasýtenia),
• rýchlosť prúdenia vnútorného vzduchu (m/s) sa definuje ako veľkosť relatívnej rýchlosti prúdenia vzduchu v uvažovanom meranom bode interiéru. Je určená svojou veľkosťou a smerom,
• účinná (priemerná sálavá) teplota (°C) alebo absolútna teplota (K) je teplota fiktívneho uniformného okolia s absolútne čiernymi povrchmi, s ktorými by si subjekt sálaním vymieňal rovnaké množstvo energie ako so skutočným okolím.

Tepelné pocity osoby
Pri vyhodnocovaní tepelno-vlhkostnej mikroklímy je dôležité, aby optimálny tepelný stav prostredia, ktorý je charakterizovaný merateľnými fyzikálnymi veličinami, zodpovedal aj subjektívnym tepelným pocitom užívateľa. Pri takomto hodnotení sa používa stupnica, kde 0 je označenie pohody, 1 miernej nepohody, 2 nepohody a 3 značnej nepohody, alebo podobne upravená sedemstupňová stupnica (7 stupňov od –3, čo predstavuje zimu cez 0, ktorá vyjadruje neutrálne pocity, až po +3, čo je horúco).

Tepelný stav konkrétneho prostredia sa následne vyjadruje indexom PMV (Predicted Mean Vote) – zohľadňuje priemernú hodnotu tepelných pocitov veľkej skupiny užívateľov, ktorí sa v ňom nachádzajú. Index PMV je síce priemerná hodnota tepelného pocitu veľkej skupiny užívateľov, ale individuálny pocit každého jednotlivca zo skupiny sa môže pohybovať okolo tejto hodnoty. Z tohto dôvodu sa zaviedol index PPD (Predicated Percentage of Dissatisfied), ktorý vyjadruje predpokladané percento osôb nespokojných s prostredím, teda tých, ktorí by v danom prostredí pociťovali nepohodu alebo značnú nepohodu.

Za akceptovateľné sa považuje prostredie, v ktorom je najmenej 80 % užívateľov spokojných s jeho stavom. Hodnoty nižšie ako 80 % svedčia o prostredí, ktoré je v rozpore s termoregulačnými procesmi užívateľa takéhoto prostredia.

Lokálna tepelná nepohoda
V budovách počas ich životnosti má nezastupiteľné miesto technika prostredia, preto za hlavný cieľ väčšiny vykurovacích, vetracích, chladiacich a klimatizačných systémov možno považovať zabezpečenie tepelnej pohody človeka pri hospodárnom vynakladaní finančných prostriedkov. Pri určovaní tepelnej pohody človeka treba zároveň určiť ďalšie požiadavky na stav tepelnej pohody, ktoré by vylúčili možnosť vzniku lokálnej tepelnej nepohody na ľubovoľnej časti ľudského tela.

Takúto nepohodu môže zapríčiniť:

• asymetrické tepelné sálanie, napríklad chlad cez okná alebo neizolované steny,
• vertikálny teplotný gradient vzduchu (rozdiely teplôt v interiéri v závislosti od výšky),
• teplá alebo chladná podlaha,
• prúdenie vzduchu (prievan).

Hodnotenie tepelnej pohody
Na zistenie štyroch faktorov prostredia, ktoré charakterizujú jeho tepelný stav v podobe fyzikálnych veličín, treba rôzne prístroje na ich meranie. Pri meraní teploty vnútorného vzduchu treba vyberať prístroj, ktorý bude mať rozsah aspoň 10 až 30 °C, presnosť aspoň ±0,5 °C a čo najkratší čas reakcie prístroja. Pri meraní možno použiť dilatačné, odporové, elektrické a termoelektrické teplomery alebo termomanometre.

Pri meraní parciálneho tlaku vodnej pary vnútorného vzduchu sa požaduje rozsah 500 až 2 500 Pa, presnosť ±150 Pa a čo najkratší čas reakcie prístroja. Vhodné sú dilatačné vlhkomery, psychrometre, odporové hygrometre alebo vlhkomery na princípe zisťovania rosného bodu.

Prístroje na meranie rýchlosti prúdenia vnútorného vzduchu by mali mať rozsah 0,05 až 1 m/s, vysokú presnosť a čas reakcie aspoň 1 s. Pri meraní sa dajú použiť termoanemometre, iónové anemometre alebo katateplomery.

Prístroj na meranie účinnej teploty by mal mať podobné parametre ako prístroj na meranie teploty vnútorného vzduchu (rozsah 10 až 40 °C, presnosť aspoň ±0,2 °C a čo najkratší čas reakcie). Na používanie sú vhodné teplomery na meranie povrchových teplôt, guľový teplomer alebo katateplomery.

Spracované podľa publikácie Vykurovanie rodinných a bytových domov.

autor: D. Petráš a kolektív, vyšlo vo vydavateľstve JAGA v roku 2005,
foto: Biofire, JAGA, J. Magyar