M03-Základy mikroklimatu budov.pdf

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
FAKULTA STAVEBNÍ
JIŘÍ HIRŠ, GÜNTER GEBAUER
TZB - VZDUCHOTECHNIKA
MODUL BT02-03
ZÁKLADY MIKROKLIMATU BUDOV

STUDIJNÍ OPORY
PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA
Název předmětu · Modul #


































© Doc. Jiří Hirš, CSc., Ing. Olga Rubinová, Ph.D., Brno 2005
- 2 (21) -
Obsah
OBSAH
1 Úvod...............................................................................................................5
1.1 Cíle........................................................................................................5
1.2 Požadované znalosti..............................................................................5
1.3 Doba potřebná ke studiu .......................................................................5
1.4 Klíčová slova.........................................................................................5
2 Mikroklima budov........................................................................................7
2.1 Mikroklima budov a lidské zdraví ........................................................7
2.2 Tepelně vlhkostní mikroklima ............................................................10
2.2.1 Tepelná rovnováha lidského organismu ...............................10
Termoregulační mechanismy..............................................................13
Reakce lidského těla na teplé prostředí...............................................13
Reakce lidského těla na chladné prostředí ..........................................13
2.2.2 Veličiny tepelně vlhkostního mikroklimatu..........................14
2.2.3 Tepelná pohoda.....................................................................15
2.3 Parametry prostředí v hygienických předpisech .................................15
2.4 Faktory tepelně vlhkostního mikroklimatu .........................................17
2.5 Odérové mikroklima ...........................................................................18
2.6 Toxické mikroklima............................................................................18
3 Závěr............................................................................................................21
3.1 Shrnutí.................................................................................................21
3.2 Studijní prameny .................................................................................21
3.2.1 Seznam použité literatury .....................................................21
3.2.2 Seznam doplňkové studijní literatury ...................................21
3.2.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny...........................21

- 3 (21) -

Úvod
1 Úvod
1.1 Cíle
Mikroklima budov představuje vnitřní prostředí, jehož stav je základním
uživatelským kritériem kvality budovy. Pobyt člověka v budovách má
narůstající trend, čímž se vliv vnitřního prostředí na lidské zdraví umocňuje.
Zásadní veličiny charakterizující vnitřní prostředí udávají v ČR právní
předpisy, které jsou výchozí i pro návrh vzduchotechnického zařízení. Z těchto
důvodů je třeba si osvojit základní vědomosti z teorie vnitřního prostředí.
Modul je zaměřen zejména na:
• Klasifikaci mikroklimatu budov
• Analýzu tepelně vlhkostní složky mikroklimatu
• Tepelnou bilanci lidského organismu
• Další významné složky prostředí.
1.2 Požadované znalosti
Předpokládají se základní znalosti stavební fyziky.
1.3 Doba potřebná ke studiu
K nastudování látky modulu je při předpokládaném stupni znalosti stavební
fyziky nutná hodina. K aktivní aplikaci problematiky je však nutné opakovaní a
procvičování.
1.4 Klíčová slova
Mikroklima, vnitřní prostředí, agencie, tepelná bilance, tepelná rovnováha,
odéry, kvalita vzduchu, metabolismus, tepelný odpor oděvu, tepelná pohoda


- 5 (21) -

Název kap. č. 2
2 Mikroklima budov
Mikroklima, vnitřní prostředí budov dnes tvoří významnou část životního
prostoru člověka, protože v dnešní době člověk tráví podle studie SZÚ
v uzavřených prostorách budov 90 % svého času. Látky, které se zde vyskytují
a působí na člověka se nazývají agencie. Mají hmotnostní nebo energetickou
povahu a jejich výčet je na obr. 1. Teorie prostředí se zabývá studiem vzniku a
šíření agencií v budovách a jejich působením na lidské zdraví i psychickou
pohodu. Podle typů agencií se vnitřní prostředí dělí na několik složek, které lze
zkoumat samostatně.
Nejvýznamnější z nich tvoří tepelně vlhkostní mikroklima. Na utváření této
složky prostředí se kromě stavebních konstrukcí významně podílí soustavy
vzduchotechniky a vytápění. Větrání jako základní nástroj vzduchotechniky
pak ovlivňuje mnoho složky prostředí, které mají svůj původ zejména v hmot-
nostních agenciích.
stavební
konstrukce
výsledný
stav prostředí
vnitřní faktory
člověk
technické vybavení
budovy
větrání
vytápění
Obr. 1 Faktory utvářející vnitřní prostředí v budovách
vnější faktory
klimatické podmínky
čistota venkovního vzduchu
2.1 Mikroklima budov a lidské zdraví
Prostředí interiérů je nesporně nejdůležitějším prostředím z hlediska možného
vlivu na lidský organismus vzhledem k tomu, že většinu svého života strávíme
v uzavřených prostorách. S kvalitou prostředí v interiérech je spojován výskyt
alergií i některých jiných obtíží spojených s hyperreaktivitou dýchacích cest,
SBS (syndrom nemoci z budov), infekce dýchacích cest atd. Je dobře známo a
v řadě skandinávských studií i potvrzeno, že pokud interiér nejeví známky
„vlhkosti“ v jakékoliv formě a pokud je interiér dostatečně větrán, respektive
pokud je zajištěn přívod dostatečného množství kvalitního čerstvého vzduchu,
pak je riziko vzniku problémů spojených s kvalitou prostředí v interiérech
relativně nízké.

- 7 (21) -
TZB – vzduchotechnika, modul BT52-03, Základy mikroklimatu budov
toxické plynné látky
pevný aerosol
toxické plyny
mikroby
toxické kapaliny
kapalný aerosol
odéry
pohyb vzduchu
vodní pára
teplo
konvekční
kondukční
evaporační
respirační
radiační

světlo
UV záření
laserové záření
mikrovlnné záření
ionizující záření
ionty v ovzduší
statická elektřina
zvuk
vibrace
TEPELNĚ
VLHKOSTNÍ
MIKROKLIMA
AGENCIE
ENERGETICKÉ HMOTNOSTNÍ
Obr. 2 Agencie působící na vnitřní prostředí v budovách
Odborná literatura obsahuje velmi málo informací nebo dokonce vzájemně si
protiřečící informace o významu např. elektromagnetického pole, světla a
architektonického řešení staveb pro zdraví člověka, ačkoliv je nesporné, že
většina těchto faktorů může být v určitém směru významná. Z hlediska zdraví
se zdá, že nejdůležitějším faktorem, soudě podle současných znalostí, je v
prostředí interiérů kvalita vzduchu.
agencie
látky hmotnostního nebo energetického
charakteru působící na subjekt
zdroj
agencií
zdroj
agencií
subjekt
Obr. 3 Vnitřní prostředí budov; agencie – tepelný tok radiací (od
slunečního záření a svítidel)

Pochopitelně význam má i množství vzduchu, respektive výměna vzduchu,
ale kvalita vzduchu je na prvním místě. Znamená to, že pokud je kvalita přivá-
děného vzduchu dobrá a v interiéru nedochází k extrémnímu zatížení (kouření,
nahromadění kancelářské techniky apod.), není nutné přivádět velké množství
vzduchu kvůli tomu, aby byli lidé spokojeni. Pokud je však vzduch přiváděn ze
znečištěného vnějšího prostředí nebo je vnitřní zatížení velké, pak musí být
- 8 (21) -
Název kap. č. 2
výměna vzduchu větší, aby lidé tam pobývající netrpěli některými z příznaků
syndromu nemoci z budov.
Interiéry respektive části interiérů, které jsou špatně větrané/větratelné, jsou
častěji příčinou kontaminace prostředí plísněmi. Plísně rostou v místech s
vyšší vlhkostí (kolem 70 % relativní vlhkosti), samozřejmě přednostně na
vlhkém podkladu. Pak jim většinou nevadí ani suchý vzduch. Velmi častým
místem nálezu plísní jsou obložené zdi, stropy opatřené podhledy, pod tapetami
a přilepenými koberci.
ních.
špatně větraných.

SVĚTELNÉ

AKUSTICKÉ

ODÉROVÉ

MIKROBIÁL
NÍ

MIKROKLI
MA

TEPELNĚ
VLHKOSTNÍ

TOXICKÉ

AEROSOLO
VÉ
Obr. 4 Základní druhy mikroklimatu

Plísně představují poměrně značné riziko vzhledem k tomu, že nejčastěji se
vyskytující plísně také nejvíce alergizují. Kromě alergií mohou plísně
vyvolávat nepříjemné pocity jako je dráždění dýchacích cest, obtíže podobné
syndromu nemoci z budov, ale také těžká onemocnění dýchacích cest nebo se
mohou podílet na vzniku některých nádorových onemocně
Chemické látky, zvláště organické povahy, představují zvláštní skupinu,
protože si je do interiérů dodáváme sami. S kancelářskou technikou jako jsou
kopírky nebo laserové tiskárny je třeba zacházet jako se silným zdrojem
znečištění, proto také kancelářské budovy častěji spadají do kategorie tzv.
nemocných budov než jakékoliv jiné budovy. Mimo to neopominutelným
zdrojem je kouření cigaret, respektive spalování čehokoliv v interiérech,
zvláště těch
- 9 (21) -
TZB – vzduchotechnika, modul BT52-03, Základy mikroklimatu budov
Ve většině těchto kontaminujících látek nemáme příliš mnoho jiných šancí jak
se jich zbavit, než větrání. Pochopitelně by ještě přicházelo v úvahu tyto zdroje
z interiéru odstranit, ale tato možnost je skutečně jenom teoretická.
2.2 Tepelně vlhkostní mikroklima
2.2.1 Tepelná rovnováha lidského organismu
Lidské tělo je nepřetržitým zdrojem tepla. Tato metabolická tepelná produkce
může být rozdělena do dvou skupin:
• Bazální metabolismus, I když člověk nevykonává žádnou činnost, např.
spí, produkuje teplo. Toto teplo je produkováno na základě biologických
procesů v lidském těle. Hlavním biologickým procesem, jenž produkuje
teplo je kontinuální „spalování pohonné látky“, kterou je potrava. Bazální
metabolismus je funkcí hmotnosti, výšky, věku a pohlaví. Tyto faktory
však mají malý vliv, proto je možné používat hodnot 44 Wm
-2
pro muže a
41 Wm
-2
pro ženy.
• Svalový metabolismus. Při konání práce se v lidském těle uvolňuje
energie. Její část se spotřebuje na fyzickou činnost (výkon), ale většina se
mění na teplo, které tělo odevzdává do okolí, aby byla zajištěna tepelná
rovnováha mezi produkovaným a odevzdaným teplem. Pokud není možné
všechno nadbytečné teplo odvést do okolí, zapojují se termoregulační
mechanismy těla.
V tab. 1 jsou některé typické hodnoty metabolismu, které mohou být vyjádřeny
jako tepelný výkon průměrného člověka, jako měrný tepelný výkon na
jednotku plochy lidského těla nebo jednotkou vytvořenou pro studium tepelné
pohody met (1 met = 58,2 W.m
-2
). Pro průměrnou velikost povrchu člověka
1,72 m
2
to odpovídá zhruba 100 W.
Tab. 1 Energetický výdej člověka při různých činnostech
Energetický výdej M
Činnost
W W.m
-2
met
Spaní 70 40 0,7
Odpočívání, ležení na posteli 80 46 0,8
Sezení, odpočívání 100 58 1,0
Stání, práce v sedě 120 70 1,2
Velmi lehká práce (učitel, nakupování, vaření) 160 93 1,6
Lehká práce (domácí práce,práce s přístroji) 200 116 2,0
Středně těžká práce (tanec) 300 175 3,0
Těžká práce (tenis) 600 350 6,0
Velmi těžká práce (squash, práce v hutích) 700 410 7,0

Teplo produkované organismem se musí odvést do okolí nebo dojde ke změně
tělesné teploty. Teplota uvnitř lidského těla je okolo 37 °C, zatímco teplota
kůže se může pohybovat v rozmezí 31 až 34 °C, podle okolního prostředí.
- 10 (21) -
Název kap. č. 2
Rozdíly vznikají v průběhu času (denní doba), ale i podle částí lidského těla
(závisejí na pokrytí oblečením a množství krve, které protéká periferními kapi-
lárami v podkoží). V lidském těle dochází k nepřetržitému procesu dopravy
tepla z vnitřních tkání k povrchu kůže, odkud je teplo odváděno sáláním, prou-
děním, vedením a vypařováním.
Hodnota metabolismu (stupeň aktivity) může být ovlivněna jí