Klima a faktory, které ho ovlivňují

13.03.2009 09:53

Pod pojmem "klima" budeme dále rozumět vzájemné působení teploty, tlaku, vlhkosti a pohybu vzduchu v našem okolí. Rozlišujeme:

  • venkovní klima, které je závislé na poměrech v atmosféře
  • vnitřní klima, tj. stav vzduchu v místnosti, na který působí vnitřní a vnější vlivy.

Vnitřními vlivy se rozumí osoby a jejich činnost, zařízení místnosti, stroje, přístroje a osvětlení.

Vnějšími vlivy pak venkovní klima, sluneční radiace, poloha a orientace budovy, druh a provedení stavby

Produkce tepla lidským organizmem

Teplo, které produkují lidé závisí na tělesné aktivitě a na teplotě okolí. Teplo se z organismu do okolního prostředí šíří sáláním, prouděním, vedením, odpařováním a vydýcháním.

Tabulka uvádí informativní hodnoty produkce tepla člověkem:

Teplota vzduchu v místnosti °C 24 26 28
Člověk v klidu Citelné teplo
Metabolické teplo*)
Výdej páry W
W
W
g/h
74
115
60
62
115
79
50
115
97
Střední fyzická práce Citelné teplo
Metabolické teplo*)
Výdej páry W
W
W
g/h
79
66
53
230
230
230
225
273
244

*) Vázané teplo ~ Výdej páry x 0,67
Tabulka platí pro muže. Produkce citelného tepla žen se bere 85%.

Komfort - pohoda

Klima v místnosti působí bezprostředně na životní pochody v lidském organismu. Vlhkost vzduchu, teplota a proudění vzduchu ovlivňují produkci tepla naším tělem a v jisté konstelaci dokáží vytvořit pocit pohody. Mezi člověkem a okolím probíhá stálá tepelná a látková výměna, která vytváří pocit tepla nebo chladu. Je to subjektivní pocit. Pro člověka se místnost jeví jako tepelně příjemná či nikoliv. Individuálními vlivy na pocit pohody jsou: tělesná aktivita, oblečení, stáří, zdravotní stav a další. Doporučené podmínky tepelné pohody se udávají Stupnicí tepelných pocitů PMV.


Stupnice tepelných pocitů PMV

+3 +2 +1 0 -1 -2 -3
horko teplo mírné
teplo
neutrálně mírně
chladno
chladno zima

Tepelnou pohodou nazýváme stav, kdy prostředí odnímá člověku jeho tepelnou produkci bez výrazného pocení. Vzhledem k individuálním odchylkám fyziologických funkcí lidí nelze zajistit pocit pohody všem lidem v daném prostoru. Vždy je asi 5% nespokojených, kteří pociťují tepelnou nepohodu - diskomfort.

Percentuální podíl nespokojených PPD z přítomných v určitém
prostředí podle ISO 7730 se udává takto:
PMV 0 ± 0.5 ± 0.83 ± 1 ± 2
PPD (%) 5 10 20 25 75

Vlivy prostředí na pocit pohody:

  • teplota vzduchu v místnosti
  • teplota stěn, stropu, podlahy, oken
  • rychlost proudění vzduchu
  • vlhkost vzduchu
  • hluk

Klimatizační zařízení používáme proto, abychom zmírnili vnější i vnitřní vlivy prostředí na lidský organizmus. Pořizujeme si je proto, že jinými prostředky pocit pohody v daném prostoru vytvořit neumíme. Dobře navržené zařízení zmírní vlivy prostředí na lidský organizmus.

Teplota vzduchu v místnosti

K určení tepelného stavu vzduchu prostředí se měří buď jednotlivé činitele, tj. teplota vzduchu, účinná teplota okolních ploch, vlhkost vzduchu a rychlost proudění nebo výsledné veličiny, zahrnující společný účinek dvou nebo více činitelů. Pro člověka je důležitá vzhledem k jeho vývoji tzv. radiační pohoda. Má rád sálavé teplo ze slunce resp. z krbu.

Přípustné mikroklimatické podmínky na tepelně vlhkostní mikroklima stanoví příloha č. 1 k nařízení vlády č. 178/2001 Sb., které se stanovují pro danou "třídu práce", kterou charakterizuje průměrný energetický výdej člověka udaný ve watech na 1m2 tělesného povrchu (W/m2).

Jako příklad uvádíme přípustné rozmezí pro teplotně vlhkostní podmínky pro teplé období roku:

Třída práce Operativní teplota Rychlost proudění vzduchu Relativní vlhkost vzduchu
I 20 - 28 °C 0,1 - 0,2 m/s 30 - 70 %

Třída práce I je popsaná jako "sezení s mírnou aktivitou", tj. např. kancelářské práce.

Operativní teplota je vypočtená hodnota. Pro naše účely ji nahradíme výslednou teplotou, kterou změříme kulovým teploměrem a která zohledňuje vliv sálání. Přípustné hodnoty smí být překročeny při mimořádně teplých dnech, kdy venkovní teplota dosáhla hodnoty vyšší než 30°C.

Pro lidský organizmus je zvlášť nepříjemný velký rozdíl mezi venkovní teplotou a teplotou v klimatizovaném prostoru. Udržuje-li klimatizace konstantní teplotu bez ohledu na venkovní teplotu, může zejména v horkých letních měsících dojít k různým zdravotním potížím.

Pásmo doporučených teplot v místnosti

obr.1 - Pásmo doporučených teplot v místnosti


 

V diagramu na obrázku 1 je vyznačeno pásmo doporučených teplot vzduchu v místnosti při různých venkovních teplotách podle DIN 1946/2.

Vlhkost vzduchu v místnosti

Relativní vlhkost [%] vypovídá o obsahu páry ve vzduchu jen v souvislosti s určitou teplotou v místnosti. Přesný stav vzduchu měříme Assmannovým aspiračním psychrometrem. Je to přístroj s nasávacím ventilátorkem, který má dva teploměry. Jedním měří v proudu nasávaného vzduchu teplotu "suchou" a druhým, který je potažený navlhčenou punčoškou, teplotu "mokrou".

Mokrá teplota bývá nižší, protože voda z navlhčené punčošky se na kuličce teploměru odpařuje a tím ji chladí, tj. odebírá ji teplo. Intenzita odpařování vody z punčošky je tím větší čím je nižší vlhkost vzduchu.

Tento princip chlazení zná lidstvo od nepaměti a dodnes ji používají například řidiči kamionů, když si chtějí ochladit nápoje v plechovkách. Prostě je zabalí do mokré látky a vystrčí je na chvíli z okna. Tímto způsobem lze nápoj ochladit až na mokrou teplotu, tj. na teplotu mezního adiabatického ochlazení. Například venkovní teplotě (suché) +30°C a relativní vlhkosti 30 %, odpovídá mokrá teplota Tm přibližně 18 °C. Pomocí suché a mokré teploty a Mollierova diagramu (obr. č. 2) nebo psychrometrických tabulek určujeme stav vzduchu, tj. teplotu, relativní vlhkost, vodní obsah, entalpii ap.

Zdroji vodních par uvnitř budovy jsou nejvíce různé aktivity člověka. Sprchování 2600 g/h, vaření 1500 g/h, sušení prádla 500 g/h, květiny 20 g/h, a sám člověk 60 - 250 g/h (viz tabulku 2.1).

Vysoká relativní vlhkost, nad 70 %, vyvolává za současné vysoké teploty vzduchu pocit dusna. Vzniká i možnost vzdušného šíření plísní a množení roztočů.


Oblast pohody a příklad určení stavu vzduchu v bodě 1

obr.2 - Oblast pohody a příklad určení stavu vzduchu v bodě 1.

Na nízkou relativní vlhkost si stěžujeme zpravidla v zimě a přičítáme to ústřednímu topení. V této souvislosti si připomeňme, že relativní vlhkost lze zvýšit například jen snížením teploty bez instalace mnohdy drahého zařízení. Konkrétně (sledujte v diagramu): Máme-li v místnosti teplotu 25 °C a vlhkost 35 %, vypnutím radiátorů a snížením teploty na 20 °C (bez vlhčení) se relativní vlhkost zvýší na 48 %.

Stesky na nízkou vlhkost ve většině případů nemají reálný podklad. Uvádí se, že člověk na rozdíl od teploty nedokáže rozeznat rozdíly relativní vlhkosti vzduchu v rozmezí od 20 do 70 %. Jako minimum se pro pocit pohody bere 25 %. Pocit "suchého vzduchu" závisí zčásti na teplotě vzduchu, avšak touto souvislostí nelze stížnosti beze zbytku vysvětlit. Lze to snad připsat tomu, že při nízké relativní vlhkosti se více projeví nepříznivé elektrostatické vlastnosti materiálů a s nimi související prašnost vyvolá zvýšené dráždění dýchacích cest. Při poklesu relativní vlhkosti vzduchu pod 40 % začínají vysychat sliznice dýchacích cest, snižuje se tvorba hlenu a aktivita řasinek na nosní sliznici a tím se oslabuje obranný mechanismus člověka proti vnikání mikroorganismů a aerosolů včetně alergenů do lidského organismu.

Nízká relativní vlhkost se nepříznivě projevuje i na pokožce a očích. Vlhkost vzduchu má vliv i na nemocnost školních dětí. Profesor Jokl uvádí, že ve třídách s vlhčením vzduchu během otopného období byl počet onemocnění z nachlazení poloviční než u dětí ve třídách bez úpravy vlhkosti vzduchu. Vysvětlení je mimo jiné dáno tím, že mikroorganismy (např. adenoviry), způsobující nemoci z nachlazení jsou na tom nejhůře při r.v. 60 %, tj. při této vlhkosti jich přežívá nejméně.

Rychlost proudění vzduchu

Rychlost vzduchu ovlivňuje odpařování z povrchu kůže. Tím určuje ve velké míře pocit pohody. Mnoho stížností na klimatizaci lze přičíst průvanu, na který je lidský organizmus nejcitlivější. Teplotu přiváděného vzduchu proto volíme podle jeho rychlosti v zóně pobytu osob. Čím je rychlost vzduchu vyšší, tím musí být přiváděný vzduch teplejší.

Evropský standard CEN/TC 156 zavádí tzv. hodnocení průvanu DR (Draught Rating), které je definováno jako procento lidí, kteří vnímají průvan na vyšetřovaném místě jako nevyhovující.

Měření rychlosti proudění vzduchu je obtížné pro malé hodnoty rychlostí (od několika cm/s do 0,5 m/s) a pro silnou turbulenci. Rychlost mění směr a velikost nahodile. Tato nahodilost změn rychlosti je přirozenou vlastností pohybu vzduchu v místnostech, kde i bez nuceného přívodu vzduchu proudí přirozenou konvekcí na stěnách a na předmětech s jinou teplotou než má vzduch. Přístroje pro měření rychlosti se nazývají anemometry. Jsou různé konstrukce. Známé jsou vrtulkové, miskové, žárové a jiné. Pro hodnocení průvanu dle uvedeného evropského standardu se používá přístroj SWEMA AIR 300 se sondou SWA 01.

Zpět
 Tepelná čerpadla     E-shop - Klima Komfort 
TOPlist