UPONOR
Jak dosáhnout tepelné pohody

Tepelná pohoda

4 způsoby, jak dosáhnout tepelné pohody prostřednictvím správného designu, konstrukce a údržby

Každý, kdo někdy zkoušel pracovat v mimořádném horku nebo zimě, si uvědomuje, jak je pro produktivitu a soustředění důležitá právě tepelná pohoda.

Problémem však je, že definice tepelné pohody má subjektivní povahu. Tepelná pohoda je totiž každou osobou vnímána a posuzována individuálně, charakterizuje ji subjektivní pocit, který vypovídá o spokojenosti s tepelným prostředím. V zásadě je na každém člověku, aby zhodnotil svůj tepelný komfort, což ztěžuje regulaci tepelného prostředí tak, aby byly uspokojeny potřeby všech.

To je jeden z důvodů, proč stavební předpisy pro parametry kvality vnitřního prostředí (IEQ), jako je například i kvalita vnitřního vzduchu (IAQ), mají za cíl minimalizovat nepohodlí, nikoliv jej eliminovat. Neexistuje taková skladba parametrů, která by vyhovovala všem.

Tepelný komfort lze měřit jako předpovídanou střední volbu (PMV), což je stupnice od -3 (velmi chladno) do +3 (horko) (tabulka 1). Hodnota je odvozena z komplexní rovnice, která zohledňuje celou řadu kritérií včetně tepelného odporu oblečení, hodnoty metabolické aktivity, rychlosti proudění vzduchu a střední radiační teploty (MRT). Obecně směrnice o tepelném komfortu doporučují regulovat vnitřní prostory tak, aby byla hodnota předpovídané střední volby mezi -0,5 a +0,5.


Tabulka 1: Stupnice předpovídané střední volby (PMV) pro měření tepelného komfortu. Od normy ASHRAE 55.
Hodnota Pocit
+3 horko
+2 teplo
+1 mírné teplo
0 neutrální
-1 mírné chladno
-2 chladno
-3 zima

Předpovězenou střední volbu lze použít pro výpočet předpovídaného procenta nespokojených (PPD). Předpovězené procento nespokojených vyjadřuje předpokládané procento lidí nespokojených s tepelným prostředím stanoveným na základě předpovídané střední volby. Když se PMV vzdaluje od 0, PPD se zvyšuje. 100 % PPD by znamenalo, že se očekává, že 100 % lidí nebude spokojeno s tepelným prostředím. Pokyny proto naznačují, že vnitřní prostory by se měly zaměřit na PPD pod 10 %.
 
Níže jsou uvedeny způsoby, jak zajistit, že prostřednictvím dobrého návrhu, konstrukce a údržby můžete udržet předpovídanou střední volbu (PMV) v úzkém rozmezí kolem nuly, a tím minimalizovat předpovídané procento nespokojených (PPD).

Komponenty tepelné pohody

Na začátek je třeba pojmenovat 6 parametrů tepelné pohody, které je třeba vzít v úvahu.

  • Metabolická produkce tepla – lidé jsou endotermní a produkují své vlastní teplo prostřednictvím metabolismu. V závislosti na úrovni aktivity a fyziologických rozdílů mezi jednotlivými lidmi se produkce metabolického tepla může velmi lišit. Toto teplo se stává důležitou součástí toho, jak lidé vnímají svoji tepelnou pohodu.
  • Oblečení – i druh pracovního oděvu může ovlivňovat tepelný komfort. Oblečení ovlivňuje přenos energie mezi pokožkou a prostředím.
  • Relativní vlhkost – účinnost odvodu tepla z odpařování je silně ovlivněna relativní vlhkostí. Při vysoké relativní vlhkosti může být pro organismus náročné zbavovat se nadměrného tepla. Proto i poměrně nízké teploty vzduchu mohou být pro vysokou relativní vlhkost vnímány jako vyšší a rovněž mohou způsobovat pocit nepohodlí.

Zatímco výše uvedené body zahrnují parametry ovlivňující citlivost vnímání tepelného prostředí, následující 3 lze označit jako určující pro tepelný komfort.

  • Konvekce – přenos energie prouděním vzduchu. Pro lidi na pracovišti se konvekční složka tepelné pohody řídí především teplotou vzduchu a rychlostí větrání.
  • Vedení – přenos energie přímým kontaktem s okolními povrchy. Na pracovišti to však obecně není velmi důležité, pouze pokud jde o zvážení volby materiálu povrchů, například u židlí, se kterými jsou lidé neustále v kontaktu.
  • Sálavost – přenos energie zářením z okolních povrchů. Jedná se o největší složku tepelné pohody, jelikož lidé vnímají tepelné prostředí jako více než 50 % střední radiační teploty (MRT).

Všechny tyto faktory se při regulaci tepelné pohody vzájemně ovlivňují. Při snaze dosáhnout tepelné pohody na pracovišti je toho tedy hodně, co je třeba zvážit. Právě proto je smyslem tohoto článku pomoci vám zorientovat se v některých z uvedených faktorů tak, abyste dosáhli tepelného komfortu pro většinu uživatelů budovy.

Jaké jsou tedy 4 způsoby, jak dosáhnout tepelné pohody prostřednictvím správného designu, konstrukce a údržby?

1. Použijte systém HVAC, který reguluje střední radiační teplotu (MRT)

Jedná se o nejefektivnější způsob, jak se posunout k dosažení tepelného komfortu pro velkou většinu obyvatel.

Jak jsme vysvětlili výše, střední radiační teplota (MRT) je velmi důležitá pro tepelný komfort člověka. Výsledkem je, že použití systému HVAC, který skutečně měří a reguluje sálavou složku provozní teploty, je velmi účinné v dosahování tepelné pohody. Nejlepším způsobem, jak takového výsledku docílit, je instalace sálavého chladicího/topného systému s prostředky pro měření a monitorování střední radiační teploty (MRT). Kromě nejlepší regulace tepelného prostředí jsou tyto systémy energeticky účinnější než vzduchové alternativy, ale také tišší a prostorově efektivnější.

Systémy sálavého chlazení/vytápění přímo neovlivňují teplotu vzduchu a neřídí větrání ani kvalitu vnitřního vzduchu (IAQ). Proto se musí používat v kombinaci se systémem, který splňuje tyto účely, jako je například vyhrazený systém venkovního vzduchu (DOAS).
 

2. Minimalizujte úniky

V závislosti na vnějších podmínkách může váš HVAC systém ohřívat a zvlhčovat studený suchý vzduch nebo může ochlazovat a odvlhčovat horký vlhký vzduch. Dojde-li k netěsnostem v obvodovém plášti budovy a vzduch se do budovy a ven z budovy dostane jinak než přes systém HVAC, kvalita vnitřního prostředí (IEQ) se sníží.

V podstatě může přicházet vzduch, který je pod nebo nad požadovanou teplotou a relativní vlhkostí. Tím se výrazně sníží tepelný komfort. Kromě toho v místě úniku může tlakový nebo teplotní rozdíl mezi vnitřními a vnějšími podmínkami vytvářet průvan, který by tepelný komfort snižoval ještě více.

Pro doplnění je třeba také uvést, že únik výrazně snižuje energetickou účinnost systému HVAC. Je to proto, že k přenosu vzduchu dovnitř a ven z budovy dochází bez přechodu přes vzduchotechnickou jednotku (AHU) a výměník (je-li nainstalován). Což způsobí, že systém HVAC bude muset pracovat mnohem intenzivněji na regulaci vnitřních podmínek.
 

3. Navrhněte a vytvořte prostor přizpůsobitelný uživateli budovy

design and build for some occupant control

Pro lidi je často nejpohodlnější, když mají kontrolu nad některým aspektem kvality vnitřního prostředí (IEQ). Proto umožnění přístupu k termostatu nebo ovladatelným oknům a žaluziím může přispět k pozitivnímu vnímání tepelného komfortu. Součástí toho je navržení budovy tak, aby se maximalizovalo potenciální využití přirozeného větrání a slunečního záření. Ty nejen, že sníží energetickou zátěž systému HVAC, ale také uživatelům budovy umožní ovládat své prostředí podle vlastního přání.

Problém mohou představovat prostory užívané více lidmi, ve kterých může umožnění individuální kontroly kvalitu vnitřního prostředí v konečném důsledku i snížit. Studie například ukázaly, že muži a ženy mají mírně odlišné požadavky na své tepelné prostředí a cítí se pohodlně v mírně odlišných podmínkách. Nemluvě o vlivu individuálních zdravotních a metabolických rozdílů na vnímání tepelného komfortu. Kromě toho, jak je uvedeno i výše, minimalizace průtoku vzduchu, který není specificky regulován systémem HVAC (únik), může být přínosem z hlediska regulace kvality vnitřního prostředí a spotřeby energie.

Proto, zatímco projektování pro potenciální začlenění uživatelského ovládání a využívání přirozeného slunečního záření a větrání může být možností pro některé stavební schémata, rozhodně to neplatí pro všechny. Což je často přínosnější pro tepelný komfort, je jednoduše umožnit lidem nosit oblečení, které je tepelně pohodlné. Z hlediska jemného přizpůsobení osobního tepelného prostředí může jít o rozumnější řešení, než by byla změna celkového vytápění a větrání prostoru.

4. Udržujte tepelné prostředí a proveďte potřebné změny

Dobrá údržba je klíčem ke správnému fungování zařízení HVAC. V tomto ohledu je instalace sálavého chladicího/topného systému opět užitečná, protože náklady na údržbu a úsilí jsou mnohem nižší než u vzduchových systémů.

Údržba může také vyžadovat uvědomění si sezónních změn a reakci na ně. Pro regiony, které zažívají horká léta a studené zimy (jak je typické pro mírná pásma), je sezónní přizpůsobení regulace teploty systému HVAC životně důležité pro udržení tepelné pohody. Ve skutečnosti se rozdíly v regulaci relativní vlhkosti a teploty vzduchu mezi ročními obdobími objevují ve většině mezinárodních stavebních předpisů.

Například norma ASHRAE 55 navrhuje mírně odlišné teploty vnitřního vzduchu mezi létem a zimou (tabulka 2). Tato změna přispěje nejen k udržení tepelné pohody, ale přinese také výrazné úspory energie. Systém HVAC nebude muset každou sezónu pracovat tak intenzivně, aby udržel požadovanou teplotu, pokud je rozdíl mezi venkovní a vnitřní teplotou menší.

Tabulka 2: Doporučené teploty vzduchu v interiéru na léto a v zimě v závislosti na relativní vlhkosti. Přizpůsobeno standardu ASHRAE 55.
Relativní vlhkost Teplota v zimě Teplota v létě
30 % 20,3 °C – 24 °C 23,3 °C – 26,7 °C
40 % 20 °C – 23,9 °C 23,1 °C – 26,7 °C
50 % 20 °C – 23,6 °C 22,8 °C – 26,1 °C
60 % 19,7 °C – 23,3 °C 22,8 °C – 25,8 °C

Závěr

Tepelný komfort je prvořadý pro dobrou kvalitu vnitřního prostředí (IEQ) a je jedním ze dvou hlavních faktorů, které mají největší podíl na celkovém vnímaném komfortu uživatelů na pracovišti [druhým je kvalita vnitřního vzduchu (IAQ)]. Proto jsou navrhování, regulace a udržování dobrého tepelného komfortu nezbytné k tomu, aby se pracovníci obecně cítili pohodlně.

Jak jsme uvedli, dobrý komfort vede k optimálnímu výkonu a ziskovosti, měl by být tedy hoden vaší pozornosti.
Dosažení tepelné pohody je komplexní záležitostí. Avšak díky vhodnému designu, konstrukci a údržbě lze maximalizovat počet uživatelů, kteří se ve výsledku budou cítit pohodlně. Vždy mějte na paměti, že vědecké studie opakovaně prokázaly, že vyhovět požadavkům na tepelnou pohodu u každého je prakticky nemožné. Uponor produktové portfolio vám ale pomůže přijmout opatření, abyste se ujistili, že velká většina osob bude přece spokojena.

Další články o udržitelném sálavém vytápění a chlazení: