M03-Základy mikroklimatu budov.pdf

dlem a pitím i
úrovní aklimace člověka. Krátkodobé fyziologické přizpůsobení zmíněným
podmínkám je dosahováno za 20 až 30 minut. Je však i dlouhodobé
přizpůsobení venkovním podmínkám, kdy aklimatizace může trvat až 6
ěným spodním prádlem.
Tab. 2 Hodnoty tepelného odporu základních kombinací od
měsíců.
Oblečení je jeden z hlavních faktorů ovlivňujících odvod tepla z lidského těla
do okolí. Pro účely studia tepelné pohody byla zavedena jednotka clo. 1 clo
odpovídá izolační hmotě s tepelným odporem R = 0,155 m
2
K.W
-1
. 1 clo je
izolační hodnota pro běžný pánský oblek s bavln
Hodnoty clo pro některé části oblečení jsou uvedeny v tab. 2.
ěvu
Tepelný odpor
oděvu Denní běžné oblečení
clo m².K.W
-1
Kalhotky, tričko, lehké ponožky, sandály 0,30 0,050
Kalhotky, spodnička, punčochy, lehké šaty s rukávy,
0,45 0,070
sandály
Spodky, košile s krátkými rukávy, lehké kalhoty,
0,50 0,080
ponožky, polobotky
Kalhotky, punčochy, košile s krátkými rukávy, sukně,
0,55 0,085
sandály
Spodky, košile, lehčí kalhoty, boty 0,60 0,095
Spodní prádlo, košile, kalhoty, ponožky, boty 0,70 0,110
Kalhotky, spodnička, košile, sukně, silné podkolenky,
0,90 0,140
boty
Spodky, nátělník, košile, kalhoty, svetr s véčkem,
0,95 0,145
ponožky, boty
Kalhotky, košile, kalhoty, sako, ponožky, boty 1,00 0,155
Kalhotky, punčochy, blůzka, dlouhá sukně, sako, boty 1,10 0,170

Člověk na základě svých biologických pochodů neustále produkuje teplo, které
odevzdává do svého okolí. Stav, kdy prostředí odebírá tělu tolik tepla, kolik
právě produkuje, označujeme jako tepelná rovnováha. Teplo, které člověk
vydává do okolí závisí na teplotním spádu, tj. rozdílem teplot mezi povrchem
těla a teplotou okolí. Teplo vzniká v tělesném jádru, zejména v játrech. Toto
teplo se rozvádí po celém těle z velké části prouděním krve (podobně jako
topná voda od kotle rozvádí teplo potrubím do celé budovy). Rovnice tepelné
á tvar:
resres
rovnováhy vyjadřuje tepelné toky ve wattech a m
CERCWM +++=−
- 11 (21) -
TZB – vzduchotechnika, modul BT52-03, Základy mikroklimatu budov
Na levé straně je teplo člověkem produkované, na pravé straně teplo vydávané
do prostředí. Pokud je rovnice splněna, je člověk ve stavu tepelné rovnováhy.
M představuje energetický výdej, W vyjadřuje mechanickou práci. Jelikož má
svalový výkon velmi malou účinnost, lze tuto složku zpravidla zanedbat.
Na pravé straně je tepelný výkon, který člověk předává do okolí. C představuje
tepelný tok konvekcí, tedy prouděním. Výdej tepla prouděním roste s rychlostí
proudícího vzduchu. Při vyšších teplotách vzduchu, kdy klesá teplotní spád
mezi povrchem těla a okolím, člověka vítr příjemně ochladí, kdežto za bezvětří
pociťuje horko.
Veličina R označuje výdej tepla sáláním (radiací). Všechny pevné povrchy,
které mají teplotu vyšší jak absolutní nula, vydávají teplo sáláním. Sálavý tok
prochází vakuem i vzduchem beze změn. Na teplo se mění až při dopadu na
pevný povrch. Tak člověka zahřívá sluneční záření, i když je okolní vzduch
chladný. Naopak v zimě, kdy při nízké teplotě vnějšího vzduchu je vnitřní
povrchová teplota prosklených ploch výrazně nižší než teplota vzduchu
v místnosti, je tento jev negativně vnímán člověkem jako tzv. „chladné sálání“.
Tepelná bilance mezi dvěma pevnými povrchy, které si předávají teplo
sáláním, závisí tedy na rozdílu jejich povrchových teplot. Pro člověka to
znamená rozdíl mezi teplotou kůže, resp. oděvu a teplotou okolních stěn. Vliv
teploty vzduchu a okolních stěn se pro současné hodnocení výdeje tepla
konvekcí a sáláním sdružuje do jedné veličiny zvané operativní teplota.
do okolí
Veličina E značí výdej tepla difúzí vodní páry pokožkou a odpařováním potu.
Člověk odevzdává do prostředí trvale určité množství vodní páry. Za
optimálních podmínek vodní páru pohltí okolní vzduch a pokožka zůstává
suchá. Tento jen nazýváme difúzí vodní páry pokožkou. Pokud je prostředí
velmi teplé, teplotní spád mezi povrchem těla a okolím se zmenšuje, ochlazuje
se člověk pocením. To znamená, že odvádí
Členy E
res
+ C
res
vyjadřují výdej tepla dýcháním, v tepelné bilanci tvoří
malý podíl. E
res
vyjadřuje výdej tepla odpařováním vody v plicích, C
res

představuje teplo odevzdané ohříváním vdechovaného vzduchu. Výdej
tepla roste s nízkou teplotou a vlhkostí vzduchu a také
s celkovou produkcí tepla. Výroba energie probíhá za spotřeby kyslíku,
který je získáván ze vzduchu dýcháním.
Tepelná pohoda označuje takový stav prostředí, ve kterém je splněna podmín-
ka tepelné rovnováhy mezi organismem člověka a okolí a význam má i způsob
a rovnoměrnost, s jakou člověk do okolí teplo vydává. V případě nedodržení
optimálních podmínek je člověk před nadměrným teplem chráněn pocením, ale
před nadměrným chladem chráněn není. Tepelná rovnováha však jedinou
podmínkou. Pro člověka je důležitá tzv. radiační pohoda, tj. aby teplo z okolí
přijímal radiací (podobně jako od Slunce) a vyrobené teplo vydával konvekcí
(prouděním), tj. ochlazováním okolním vzduchem, tomu odpovídá oblíbené
posezení u krbu. Pro tepelnou pohodu místnosti to znamená, množství tepla,
které člověk vydá do okolí konvekcí má být minimálně stejné, pokud možno
větší, než teplo předané do okolí sáláním. Z této podmínky plyne maximální
přípustný rozdíl mezi teplotou vzduchu a stěn (o kolik mohou být obvodové
stěny a výplně otvorů chladnější než vzduch v místnosti). Kromě tepelné rov-
nováhy a splnění radiační pohody je lidský organismus ještě citlivý na rovno-
měrný odvod tepla do okolí a to jednak v prostoru, jednak v čase. V prostoru to
- 12 (21) -
Název kap. č. 2
znamená, že ochlazování nohou se nemá příliš lišit od ochlazování hlavy a
proudění vzduchu by mělo být rovnoměrné, jinak vzniká průvan.
Termoregulační mechanismy
V optimálních podmínkách prostředí se organismus nachází ve stavu tepelné
rovnováhy. Pokud dojde ke změně prostředí, nebo aktivity člověka, aktivují se
termoregulační mechanismy, které uzpůsobí produkci nebo výdej tepla do
okolí tak, aby tepelná rovnováha zůstala zachována. Termoregulační procesy
souvisí s věkem, celkovým zdravotním stavem jedince, stavem výživy,
pohybovým režimem a jsou přímo ovlivněny tepelně vlhkostním stavem
další mikroklimatické faktory - rychlost proudění vzduchu a
edoucí
y vzduch není schopen již další vlhkost pohlcovat, může dojít k
přehřátí organismu.
prostředí.
Pocit tepelného diskomfortu není způsoben pouze zvýšenou teplotou prostředí,
ale spolupůsobí i
vlhkost vzduchu.
Je-li rychlost proudění vzduchu nízká, způsobuje pocit „stojícího vzduchu“ a
ochlazovací účinek proudícího vzduchu (adiabatickým odpařováním potu z
pokožky) je velmi nízký. Důsledkem je rychlý nárůst únavy, nesoustředěnosti.
Při vyšší rychlosti proudění vzduchu nastává pocit obtěžujícího faktoru - je
„průvan“ (citliví jedinci reagují nespokojeně již při rychlostech proudění od
0,22 m.s
-1
). Rychle proudící vzduch má značný ochlazovací účinek, v
pak až prochladnutí celého organismu nebo jen jeho „ofukované“ části.
Na vlhkosti vzduchu, resp. množství vodních par obsažených ve vzduchu,
závisí schopnost ochlazování organismu odpařováním potu. Při vysokých
vlhkostech, kd
Reakce lidského těla na teplé prostředí
Na teplé prostředí nebo stoupající produkci metabolického tepla, tělo člověka
odpovídá reakcí zvanou vazodilatace = podkožní cévy se rozšiřují a zvyšují
zásobování pokožky krví. Je to tedy teplota pokožky, která zvýší odvod tepla z
těla. Jestliže zvýšení teploty pokožky nemůže obnovit tepelnou rovnováhu,
jsou aktivovány potní žlázy a začne probíhat chlazení odpařováním. V krátkém
intervalu mohou být vyprodukovány až 4 litry potu za hodinu, ale
mechanismus je „unavitelný“. Udržitelná míra odpařování je zhruba 1 litr za
když je člověk v této fázi
zachráněn, mozek již může mít nevratná poškození.
hodinu, přičemž při odpaření 1 litru potu je z těla odvedeno okolo 2,4 MJ tepla.
Pokud tyto dva mechanismy nemohou obnovit tepelnou rovnováhu těla,
následuje reakce zvaná hypertermie což představuje nevyhnutelné přehřívání
organismu. Prvními příznaky jsou: slabost, bolest hlavy, ztráta chuti, nevolnost,
krátký dech, zrychlený tep (až 150/min), lesklé oči, duševní nepokoj, apatie
nebo naopak vznětlivost. Při tepelném šoku teplota těla rychle stoupá přes 41
°C, zastaví se pocení, začne kóma a nastává smrt. I
Reakce lidského těla na chladné prostředí
Na chladné prostředí reaguje lidské tělo nejdříve vazokonstrikcí = snížení pod-
kožní cirkulace krve, snížení teploty pokožky, což následně snižuje tepelné
ztráty těla člověka. Tento proces bývá provázen vznikem „husí kůže“ nebo
- 13 (21) -
TZB – vzduchotechnika, modul BT52-03, Základy mikroklimatu budov
atavistickým jevem - postavení chloupků na kůži, což způsobuje lepší tepelnou
izolaci kůže. Jestliže toto je neúčinné, nastoupí termogeneze = svalové napětí,
třesení, které zvyšuje tepelnou produkci těla. Třesení může vyvolat až 10ti ná-
sobné zvýšení tepelné produkce. Vnitřní teplota těla zůstává okolo 37 °C. Tě-
lesné končetiny, prsty u rukou i u nohou, ušní lalůčky, mohou mít nedostatek
krve a jejich teplota může poklesnout až pod 20 °C. V některých případech
mohou i omrznout, aniž by byla ohrožena vnitřní teplota těla.
2.2.2 Veličiny tepelně vlhkostního mikroklimatu
zduchu t je teplota interiérového vzduchu bez vlivu sálání z okolních
rostoru, při níž by byl přenos tepla z těla sáláním stejný, jako ve
rostředí pro součinitel A, který závisí
ní vzduchu dle tab. 3.
Tab. 3 Hodnoty součinitel
Teplota v
povrchů.
Střední radiační teplota t
r
je myšlená rovnoměrná společná teplota všech
ploch v p
skutečnosti.
Operativní teplota t
o
je definována jako jednotná teplota černého uzavřeného
prostoru, ve kterém by tělo sdílelo konvekcí i sáláním stejné množství tepla,
jako ve skutečném teplotně nesourodém p
na rychlosti proudě
()
ra
tAtAt .1.
0
−+=
e A
v
ar
0,2 0,3 0,4 0,6 0,8 1,0
A 0,50 0,53 0,60 0,65 0,70 0,75

Efektivní teplota ET* je teplota prostoru při relativní vlhkosti 50 %, která
způsobí stejné celkové tepelné ztráty z pokožky jako ve skutečném prostředí.
Dva prostory se stejnou efektivní teplotou vyvolají stejné reakce organismu, i
Veličiny subjektu
Fyzická aktivita → energetický výdej
Tepelný odpor oděvu
Veli
středn
činy prostředí
- Teplota vzduchu
Teplota povrchů- → í
radiační teplota
- Proudění vzduchu
- Vlhkost vzduchu
Zima – chladno – neutrálně – teplo - horko
hypotermie – tepelná rovnováha – hypertermie
Obr. 5 Výsledná tepelná bilance organismu

Tepelná
pohoda
ilance
člověka
tepelný pocit
tepelná b
- 14 (21) -
Název kap. č. 2
když tyto prostory mají rozdílnou teplotu i vlhkost vzduchu. Podmínkou je
však stejná rychlost proudění vzduchu.
Vlhkost vzduchu - nejčastěji je používána relativní vlhkost RH (%), která
ění vzduchu a jeho turbulence. Rychlost vzduchu w ovlivňuje
ůže však způsobit i
tento stav jako tepelná pohoda.
ů
sub
• oda znamená, že je dosaženo takových tepelných poměrů, kdy
• ěkdy též tepelnou neutralitou) se označuje stav, kdy
stoprocentnímu výkonu člověka při teplotě 22 °C, při teplotě
27 °C klesá schopnost podávat plný výkon o 25 %, při 30 °C se dosahuje pouze
• ební zákon v platném znění
b. o
ým výdejem pracovníka a v závislosti na jeho oblečení. Pro
udává nasycení vzduchu vodní parou nebo měrná vlhkost x (g.kg-1), což je
hmotnostní množství vodní páry v 1 kg suchého vzduchu.
Rychlost proud
přenos tepla prouděním a odpařování vlhkosti z pokožky. M
pocit průvanu.
2.2.3 Tepelná pohoda
Tepelně vlhkostní mikroklima představuje nejvýznamnější složku vnitřního
prostředí v budovách. Pokud se parametry tepelně vlhkostního mikroklimatu
pohybují v optimálních mezích, označuje se
M že být definována na základě objektivních kritérií prostředí nebo podle
jektivních pocitů člověka. Některé de