Teplota v interiéru, klima a relativní vlhkost

Už v dávné minulosti všichni architekti respektovali zajištění základních požadavků na větrání budov. Jejich zkušenosti prověřené stoletou praxí se postupně staly základem pro tehdejší stavební zákony. Ty byly často dokonalejší než současné předpisy a normy. Je až neuvěřitelné, že už před dvěma tisíci lety byly předepsány požadované intenzity výměny vzduchu v hodnotách, ke kterým se novodobý člověk dopracoval až v 20. století pomocí rozsáhlých vědeckých výzkumů mnoha univerzit a výzkumných ústavů.

Vnitřní mikroklima

Následující údaje, výsledky a poznání vycházejí z posledních vědeckých poznatků a praktických měření. Složky vzduchového prostředí budov, záměrně vytvářeného pro pobyt člověka v uzavřených prostorách, lze obecně charakterizovat jako interní mikroklima. Mikroklima můžeme rozdělit na několik složek:

• tepelně-vlhkostní - tedy interiérová teplota v návaznosti na vlhkost,
• mikrobiální - vliv bakterií a plísně na člověka,
• ionizační-radioaktivní záření ze stavebních materiálů nebo podloží,
• aerosolová - prašnost v interiéru,
• otěrová - vůně a pachy,
• toxická - výpary ze stavebních materiálů a vybavení interiérů, hluk, prašnost, elektromagnetické pole atd..

Všechny tyto složky se vzájemně ovlivňují. Pro zjednodušení se budeme zabývat pouze první z nich - tedy teplotou a vlhkostí, s doplněním vazby na parametr koncentrace oxidu uhličitého. Tyto složky se nejsnáze měří a mají okamžitý vliv na vnímání a pocity uživatelů.

Teplota v interiéru

V celé historii středoevropských obytných staveb bylo jejich vytápění zajištěno výhradně lokálními zdroji (pecemi, krby, kamny) umístěnými v jednotlivých místnostech. Tyto topné zdroje spolu s netěsnými okny vytvářely po dlouhá staletí v budovách plně funkční systém vytápění a větrání, kdy intenzita výměny vzduchu byla závislá na provozu topného zdroje. I v době odstávky trvalý aerační odtah zajišťoval v teplých vnitřních komínech dostatečnou intenzitu podtlakového větrání. Místnosti sociálních zařízení se větraly okny do fasády nebo do velkorozměrných vnitřních světlíků činžovních domů. Tyto systémy, provozované nárazově, fungovaly bezpečně, s výjimkou několika extrémních letních dnů, kdy docházelo ke zpětnému tahu. Lokální zdroje zajišťovaly výrazně sálavou složku tepla, která byla nezbytná pro eliminaci studeného sálání nedostatečně izolovaných obvodových stěn.

Až v průběhu 20. století se začínají masivně prosazovat ústřední teplovodní systémy vytápění,

kdy se kotel ústředního vytápění instaluje nejprve v bytě a až poté ve sklepích, mimo obytných prostor. Tím se však radikálně mění mikroklimatické podmínky. Při nezměněných tepelných parametrech poddimenzovaných obvodových konstrukcí totiž citelně chybí sálavá tepelná složka, neboť přenos tepla tělesy ústředního vytápění je nyní převážně konvektivní a pro dosažení tepelné pohody je nutno místnosti výrazně přetápět. Současně se silně omezuje i původní trvalý přívod vzduchu do místností a při nezměněném chování obyvatel (sušení prádla v bytě, vaření bez digestoře, nevětrané plynové sporáky) a při následném dodatečném utěsnění oken dochází k masivnímu výskytu plísní na chladném povrchu nevyhovujících obvodových stěn, často s výraznými tepelnými mosty. V ojedinělých případech byly navrženy i teplovzdušné otopné soustavy se samotížným okruhem z kotle v suterénu. Ve většině případů však nemohly zajistit požadovaný komfort, neboť neobsahovaly filtry a roznášely prach, vyžadovaly velké průřezy vzduchovodů, přičemž vznikaly problémy s přenosem hluku. Regulace těchto systémů, kdy zdroj tvořil většinou kotel na tuhá paliva, nebyla prakticky možná. Systém, který se používal na hradech s velkou akumulací tepla , v obytných domech neuspěl.

Relativní vlhkost v interiéru

Pro příjemné prostředí v prostoru je vhodné udržet určité rozpětí teploty a relativní vlhkosti, které většina uživatelů akceptuje. Základními obecně uznávanými hodnotami jsou teplota t = 20 ° C a relativní vlhkost r h = 50%. (Když se vrátíme do historie, k první vyspělé civilizaci z oblasti Mezopotámie, předchozí hodnoty odpovídají průměrné roční teplotě a relativní vlhkosti v této oblasti.) Zatímco se zajištěním optimálních teplot v budovách většinou nebývají problémy díky současným kvalitním regulacím pružných otopných soustav a zateplování obvodových stěn budov, často bývá problematické dosáhnout vyhovující relativní vlhkost, neboť existuje řada hledisek, které si vzájemně odporují.

Vyšší relativní vlhkosti vzduchu v rozsahu 50 až 60%,

doporučené z hygienického hlediska (zabraňují vysychání sliznice), vedou pravidelně ke vzniku plísní (například rodu Alternaria Aspergillus), a to zejména v chladných a nevětraných rozích místností, v nadpražích a ostění s nebezpečnými zárodky patogenních spór. Důsledkem je zvýšená nemocnost obyvatel, časté nevolnosti, alergie, záněty průdušek atd.. V současnosti nabývá tento fenomén nebývalých rozměrů při nezodpovědném utěsňování okenních spár, když v bytech již není přirozená výměna vzduchu. Plísně v bytech se vyskytují pravidelně již od ustálených relativních vlhkostí nad 50%.Při vyšších relativních vlhkostech vzduchu nad 60% se až na dvojnásobek zvyšuje procento přežívajících mikroorganismů (např. Staphylococcus, Streptococcus) vůči výskytu mikroorganismů při 30 - až 40-procentní relativní vlhkosti. Při poklesu relativní vlhkosti se naopak snižuje počet roztočů v textiliích a výskyt alergií.

I když se lidé přizpůsobí širokému rozsahu relativní vlhkosti (běžně od 30 do 90%),

vhodná úroveň relativní vlhkosti v interiéru je v rozsahu 40 až 50%. Měrná vlhkost je poměrně jasná. Při relativní vlhkosti jde však právě o slovo - relativní, protože (mj.) velmi závisí na teplotě. Pro názornost si vezmeme venkovní vzduch v zimním období, který má při teplotě -5 ° C měrnou vlhkost x rovnající se asi 1,8 g / kg suchého vzduchu (tedy 1,5 g vody / m 3 vzduchu), relativní vlhkost 70%. Pokud tento vzduch ohřejeme na 20 ° C, voda se ze vzduchu nikam neztratí, stále máme asi 1,4 g vody / m 3. Při teplotě 20 ° C je však relativní vlhkost pouze 12%. Když při vytápění zvyšujeme teplotu v interiéru, například při topení v krbu, má na vnímání osob vliv nejen oteplení, ale i snížení relativní vlhkosti. Nezáleží na systému vytápění, tedy způsobu dodání energie pro udržení teploty v interiéru. Voda (přesněji vodní pára ze vzduchu) se z prostoru topením neztratí, prostor se nevysuší - měrná vlhkost je stále stejná. Pokud například zvýšíme teplotu v interiéru, relativní vlhkost poklesne také. (Při přetopení prostoru díky krbu nebo slunečním ziskem má hlavní vliv na pokles relativní vlhkosti právě toto přetopení - při zvýšení interiérové ​​teploty z 22 na 26 ° C klesne relativní vlhkost z 50% na asi 35%! Měrná vlhkost je stále stejná.) Na relativní vlhkost v interiéru má největší vliv větrání.Rozšířeným mýtem je tvrzení, že nízká relativní vlhkost (30% a méně) a problémy se suchými sliznicemi obyvatel v panelových domech jsou způsobeny tím, že beton absorbuje veškerou vlhkost. Nízkou relativní vlhkost však způsobuje extrémně větrání. Poddimenzované tepelně izolační parametry konstrukcí (stěn) způsobují nízkou vnitřní povrchovou teplotu. Proto byla použita otopná soustava s otopnými tělesy s teplotním spádem otopné vody 90/70 ° C. Střední teplota topných těles v zimním období je kolem 70 ° C. Tato vysoká teplota dokáže - někdy a jen v omezené míře - potlačit právě tyto studené stěny. I původní okna v těchto objektech přinášejí řadu problémů. Mají nízkou povrchovou teplotu a navíc nejsou ani příliš těsné. Mezi rámem a křídlem proudí do bytů venkovní vzduch s teplotou například již zmíněných -5 ° C.

Aby obyvatelé nepociťovali studené proudění,

vytvářejí horká otopná tělesa před okny vnitřní tepelnou clonu. Díky tomu se přiváděný vzduch dohřívá na teplotu interiéru. Všechny tyto vlivy (netěsnost oken, velké rozdíly teplot mezi interiérem a exteriérem nebo také komínové proudění ve výškových budovách, kdy se vzduch ze spodních bytů podtlakem odsává do společných prostor a naopak v nejvyšších patrech je tlačen netěsnosti bytových dveří a stoupacích rozvodů do bytů ) mají vliv na výměnu vzduchu. Jak již bylo řečeno, nízká relativní vlhkost v interiéru je způsobena výměnou vzduchu - tedy větráním. U starší výstavby (například bytě v panelovém domě) jde spíše o výměnu neřízenou - infiltraci. Nárazově je větrání posíleno otevřením oken.Venkovní vzduch má vždy nižší měrnou vlhkost (obsah vody / m 3) než interiérový. Například pokud má venkovní vzduch měrnou vlhkost při -5 ° C x = 1,8 g / kg suchého vzduchu, interiérový dosahuje běžně hodnotu 8 g / kg suchého vzduchu. Při větrání proto třeba pro každý m 3 přiváděného vzduchu zajistit produkci vlhkosti v interiéru na úrovni asi 5 g vody - tím se pokryje deficit a interiér se vnějším vzduchem nevysuší, čili relativní vlhkost nepoklesne. Pokud je objekt velmi netěsný, běžně něj může neřízeně - infiltrací proudit kolem 200 m 3 vzduchu za hodinu. Tedy každou hodinu během celého dne zajistí produkci vlhkosti 1 000 g / hod., Respektive 24 l / den. Pokud však objekt utěsníme (včetně výměny oken za těsná), pak omezíme infiltraci na minimum. Nárazové větrání otevřenými okny nestačí na odvedení produkce vlhkosti z interiéru - průměrně se tímto způsobem zajistí větrání s hodnotou asi 20 m 3 / hod. Proto je třeba z hlediska udržení vhodné koncentrace relativní vlhkosti přívod vzduchu regulovat ohledem na vnitřní produkci vlhkosti.

Znečištění vzduchu uvnitř objektu - koncentrace CO 2

Obecně se odér (pachy) - plynné složky ovzduší - vnímají jako vůně nebo zápachy produkované člověkem nebo jeho činností. Kromě běžných odéry (kouření, příprava jídel) se v interiéru dnes vyskytují i ​​styreny, formaldehydy a výpary z nátěrů - dříve neznámé. Z vnějšího ovzduší se do budov infiltruje především CO 2 (oxid uhličitý) a mnoho dalších odérů. Ve vnitřním prostředí vzniká při pobytu osob zejména CO 2 a tělesné pachy, které jsou obecně indikátorem kvality vnitřního vzduchu. Venkovní vzduch má koncentraci CO 2 asi 370 ppm, tedy 0,037%. Obecně uznávané je tzv.. Pettenkoferovo kritérium, které slouží jako indikátor znečištění vzduchu uvnitř objektu. Jako optimální hodnota indikátoru se stanovuje koncentrace 0,1% CO 2 (1 000 ppm = 1 l / m 3 vzduchu). Zásadním způsobem lze kvalitu mikroklimatu v budovách ovlivnit pouze dostatečným přívodem čerstvého vzduchu. Základní a ve světě uznávaná hodnota intenzity větrání se udává 25 m 3 / h čerstvého venkovního vzduchu na jednu osobu na odvedení běžných tělesných pachů. Tato hodnota platí obecně pro školní učebny i obytné místnosti nebo pro jídelny. Pro kanceláře se zvyšuje až na 36 m3/h/os. Pokud bychom koncentraci CO 2 považovali za jediný parametr vnitřního mikroklimatu, pak by výměny a množství přiváděného vzduchu byly ještě vyšší. A jsme opět u nízké relativní vlhkosti. Proto v současnosti vzniká otázka, zda limitní parametr 0,1% CO 2 není příliš přísný až akademický, jestli není vhodné jít na vyšší koncentrace - 0,15% a podobně. Pokud tyto parametry aplikujeme na průměrné množství přiváděného vzduchu na osobu, pak jde o asi 15 až 18 m 3 / h. Jakákoli změna těchto parametrů má okamžitý vliv na relativní vlhkost. Praktické několikaleté měření v pasivních domech ukazuje, že i hodnota CO 2 0,15% je pro drtivou většinu osob přijatelná. Vždyť v převážné většině bytů v zimním období se koncentrace běžně pohybují na úrovni koncentrace CO 2 0,3 až 0,5%. Pro pracovní prostředí je podle předpisů povolená koncentrace až 0,9%.

Intenzita větrání

Hodnoty přívodu vzduchu na osobu se pohybují v rozmezí od 15 do 25 m 3 / h. To však není jediné hledisko. Existují požadavky na odvod vzduchu při vaření z kuchyně, při použití koupelny nebo WC nebo na provětrání celého obestavěného prostoru objektu. Pro srovnání a dimenzování se pak požadavky přepočítávají na obestavěný prostor. Tak jako ve všech oblastech i zde panují rozdílné názory. Při dimenzování větrání lze použít jeden ze tří základních parametrů (obvykle se volí ten, který má nejpřijatelnější požadavek na větrání):

• podle velikosti obestavěného prostoru - pro nucené větrací zařízení předepisují v řadě vyspělých států intenzitu výměny v rozsahu n 0,3 až 0,5 1 / h. Intenzita větrání se vypočítá pouze z obestavěného prostoru, nebere se v úvahu počet a typ místností v domě ani počet osob, které v objektu žijí
• vzhledem k typu místností v domě
• podle počtu osob - jako nejčastější a obecně udávaný údaj se používá hodnota přívodu 25 m3 / h na osobu. Pro osobu adaptovanou (zvyklou) na interiér objektu lze snížit množství přiváděného vzduchu až na 18 m 3 / h. Pro běžnou čtyřčlennou rodinu je požadavek na větrání 72 až 100 m 3 / h. Při přepočtu na obestavěný prostor (např. 300 m 3) jde o intenzitu výměny n = 100/300 = 0,3 1 / h

V praxi však závisí intenzita větrání i od obsazení objektu a podobně. Často není problém udržet všechny požadované parametry v přijatelných hranicích ani při výměně n = 0,15 1 / h. Mluvíme ale o průměrných hodnotách - v době použití WC může být výměna klidně i 0,51 / h, bez pobytu osob 0,05 1 / h.

Aby při větrání nebyla zima

Aby se v interiéru udržela požadovaná teplota, je třeba přivádět tepelnou energii, většinou vybraným typem topení. V nízkoenergetických domech se tato energie používá na ohřev vzduchu při nuceném větrání (zabezpečuje výměnu vzduchu v utěsněném objektu) - vzduch přiváděný zvenčí se musí ohřát na interiérovou teplotu, například z -15 na 22 ° C, tedy o 37 ° C. Existuje způsob, jak množství této energie snížit, a to použitím systému větrání s rekuperačním výměníkem. Rekuperační výměník je zařízení vyráběné z papíru, kovu (obvykle hliníku) a plastu.Jde o soustavu navzájem oddělených těsných kanálků, kudy proudí vzduch odváděný z objektu a přiváděn do něj. Rekuperační výměníky podle typu rozdělujeme na souproudé (vzduch proudí stejným směrem), křížové (vzduch přechází výměníkem kolmo) a protiproudé (vzduch proudí soustavou kanálků proti sobě). Dále existují a zejména v průmyslových objektech se používají rotační výměníky - navinuté pásy hliníkového vlnitého plechu do svitků, který se otáčí. Odpadní vzduch průchodem ohřívá materiál výměníku (hliník), po přetočení do sektoru přívodu energie naakumulovaná do materiálu výměníku přívodní vzduch předehřívá. Předehřev přiváděného vzduchu je vyčíslen v % a znamená, kolik % energie z odpadního vzduchu se zpětně vrátilo do objektu. Jen na zdůraznění - rekuperací se celkové množství energie potřebné k udržení teploty v interiéru nesnižuje, ale jen energie potřebná na dohřev větracího vzduchu. Pokud tedy bude v modelu spotřebována energie na vytápění za topnou sezónu za 25 000 Kč, neušetříme při účinnosti rekuperace 85% částku 21 250 Kč, ale asi 4 500 Kč. I tak však jde o velmi výrazné snížení provozních nákladů. V současnosti dosahují nejvyšší účinnost rekuperační výměníky protiproudé, běžně 90% až 95%.Díky tomu, že vzdušiny proudí malými kanálky kolem sebe, oddělené pouze tenkou stěnou materiálu (například z plastu o tloušťce 0,2 mm), mají výměníky velkou předávací plochu.Přiváděný vzduch je proto předehřátý z -15 na asi 18,5 ° C, takže stačí dohřát o 3,5 ° C, což je velký rozdíl oproti předchozím 37 ° C.

Vliv vzduchotěsnosti objektu na účinnost rekuperace

Celkové množství přívodního větracího vzduchu do objektu se skládá ze dvou hlavních částí.Část vzduchu se přivádí neřízeně, infiltrací přes netěsnosti konstrukcí a oken, část řízeně - buď otevíráním oken, nebo přes nucený větrací systém, který je pod kontrolou. Abychom parametry CO 2 a relativní vlhkost dokázali udržet v přijatelných hranicích, je třeba relativně přesně znát obě množství. Při dimenzování nuceného větrání třeba znát tak požadavek na celkový přívod vzduchu do objektu, jakož i množství vzduchu přiváděného neřízeně. Díky hodnotě n 50 (průtok vzduchu zjištěný při blower door testu se vydělí obestavěným prostorem) jsme schopni spočítat, jaké množství přívodního vzduchu infiltrací nemáme pod kontrolou. Výsledkem je hodnota vzduchu, na který nastavíme vzduchotechnický systém (VZT) - vše pro to, aby později nebyl problém s nízkou relativní vlhkostí při provětrání interiéru. Velmi často se v diskusích vedou spory o tom, jakou účinnost rekuperace (%) musí VZT jednotka splňovat. Hodnota pod 90% je prý špatná. Pokud však máme objekt, který není hermetický uzavřený, nemůžeme hovořit o účinnosti rekuperace, ale o celkovém zpětném využití energie z odpadního vzduchu. Nepomůže nám, že účinnost rekuperačního výměníku při průtoku vzduchu 100 m 3 / h je 90%, když určité množství vzduchu jde úplně mimo rekuperační výměník (infiltrace), protože se energie ztrácí. Ze závislosti hodnoty celkové účinnosti systému větrání a parametru vzduchotěsnosti n 50 je jasně vidět, proč je důležité zajistit vzduchotěsnost domu dle doporučených parametrů. Pokud bude mít objekt skutečný parametr n 50 = 3 1/ha bude postaven ve větrné krajině, pak při správném nastavení celkového přívodu (součtu infiltrace a řízeného větrání) bude účinnost využití energie z odpadního tepla asi 40%. Pokud vynecháme komfort vnitřního prostředí, vzniká otázka, zda se vůbec vyplatí mít systém s rekuperací, protože vzhledem k poklesu zpětného získávání tepla samozřejmě narůstá požadavek na množství energie na ohřátí přívodního vzduchu na teplotu interiéru (dorovnání ztrát celkovým větráním). Z tohoto důvodu je důležité, aby objekty ze stavebního hlediska byly maximálně vzduchotěsné, aby větrací vzduch byl zcela pod kontrolou - nejlépe systémem s rekuperací tepla.