ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov

1. ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov ENERGETICKÉ A EKOLOGICKÉ SYSTÉMY BUDOV 2 1.Cvičení letní semestr 2011 Ing. arch. Martin Kny

2. Obsah: • Časový plán semestru • Požadavky pro udělení zápočtu • Doporučená literatura • Výklad k 1.cvičení • Zadání prvního cvičení

3. Časový plán: Konec semestru 13.5.2011 = termín odevzdání všech úloh 31.5.2011 = termín pro udělení zápočtu

4. Požadavky pro udělení zápočtu: • Odevzdání úlohy vždy na následujícím cvičení (do 14-ti dnů) • Bezchybné splnění všech úloh (celkem 6) • (vypracování na počítači, nebo ručně – nutná určitá “štábní kultura“ důležitá je čitelnost – سطکېٯڒڞۑ۶ىڌږ – toto nepřijímám!) • Osobní účast na cvičení minimálně 5x • Úspěšné splnění testu (posledné cvičení) • Konec semestru 13.5.2011 = termín odevzdání všech úloh • 31.5.2011 = termín pro udělení zápočtu • ;

5. Podklady a literatura:Skripta EEB2 - Papež,Vyoralová,Marková,Garlík, JoklČasopisy: VVI – Vytápění, větrání , instalace Topenářství instalace Internet: http://www.tzb-info.cz/stránky předmětu: http://tzb.fsv.cvut.cz/?mod=vyuka&kod=125EEB2(heslo bude sděleno na přednášce)Přednášky: čtvrtek 12:00 – 13:50 učebna B280 (Garlík, Papež, Jokl…) přednášky nejsou povinné, ale…Kontakt:Martin Kny, místnost: A 026, email:martin.kny@fsv.cvut.czosobní stránka na: http://tzb.fsv.cvut.cz/?konzultační hodiny: ČT 9:00 - 9:45 (předběžné)

6. Úvod do vzduchotechniky • Obecná definice: Větrání představuje výměnu znehodnoceného vzduchu v prostoru za venkovní čerstvý vzduch, případně neznehodnocený vzduch přiváděný z okolních prostor. • Jak větrání probíhá: Pro zajištění větrání musíme uvést vzduch do pohybu - vytvořit vzduchový proud určitého průtoku. Hybným činitelem je rozdíl tlaků vzduchu. Rozdíl tlaků může být vyvolaný přirozeně (vítr, vztlakové síly) nebo uměle (ventilátory) • Co má být zajištěno: Optimální vnitřní prostředí (mikroklima), které se skládá z několika složek, ty společně zajištují příjemné zdravé vnitřní prostředí pro práci i bydlení.

7. Složky mikroklimatu: • Tepelně vlhkostní mikroklima (rozložení teplot. Vlhkosti) • Odérové mikroklima (příjemné i nepříjemné vůně, OLF) • Toxické mikroklima (přítomnost TVOC, CO2) • Aerosolové mikroklima (pevné částice (prachy) nebo kapalné částice (mlhy)) • Mikrobiální mikroklima • Ionizační mikroklima (kladné a záporné ionty-vliv na člověka) • Elektrostatické mikroklima • Elektromagnetické mikroklima • Akustické mikroklima (nadměrný hluk a vibrace) • Psychické mikroklima (působení barev, velikosti a členení prostoru)

8. Složky mikroklimatu a jejich vliv na člověka Největší vliv – tepelně-vlhkostní, akustické a světelné mikroklima

9. Tepelné mikroklima Teplota vzduchu Operativní teplota Výpočtová teplota Rozložení teplot (vliv sálání) Rychlost proudění Tyto složky vytváří tzv. Tepelnou pohodu , tu lze charakterizovat jako stav, kdy prostředí odnímá člověku jeho tepelnou produkci v rozmezí jeho termoregulace. Optimální tepelně vlhkostní stav vnitřního prostředí je důležitý nejen pro zdraví člověka, ale i pro správné fungování vlastní stavby. Vzhledem k individuálním odchylkám fyziologických funkcí lidí nelze zajistit pocit pohody v místnosti všem lidem. Vždy se vyskytuje přibližně 5 % nespokojených.

10. Vlhkostní mikroklima Sleduje se vlhkost vzduchu Doporučené hodnoty se pohybují v rozmezí 30 – 70 % relativní vlhkosti. V otopném období je často nízká relativní vlhkost pod 25% což může mít nepříznivé zdravotní následky. Škodlivinou se stává vysoká relativní vlhkost (dlouhodobě nad 70%), V tom případě dochází nejen ke zhoršení mikrobiálního mikroklimatu, ale vlhkost má i nepříznivé vlivy na stavební materiály a konstrukce. (kondenzace, zvýšená vlhkost, zvýšená tepelná vodivost, biologický degradace materiálu…rozpad konstrukce…)

11. Rychlost proudění vzduchu je veličinou ovlivňující tepelné děje v prostoru a tím i stav vnitřního prostředí. Každé proudění vzduchu je vnímáno a může být zdrojem narušení celkové nebo místní pohody. Nízké rychlosti proudění vzduchu (pod 0,1 m.s-1) přispívají k nepříjemnému pocitu „stojícího“ vzduchu. Při vyšší rychlosti proudění vzduchu nastává pocit obtěžujícího faktoru průvanu. Citliví jedinci reagují nespokojeně již při rychlostech proudění od 0,22 m/s. Vyšší rychlosti sice mohou snižovat tepelnou nepohodu při vyšších teplotách, ale zároveň působí rušivě a mohou vést až ke zdravotním potížím.

12. Nejčastější škodliviny v interiéru • Oxid uhličitý (CO2) • Vlhkost • Tepelná zátěž (tepelná ztráta) • Odvod těchto škodlivin musí být z ínteriéru • přirozeným nebo nuceným větráním

13. Oxid uhličitý je nejběžnější škodlivinou ovzduší budov. Jeho koncentrace jsou vždy vyšší v interiérech než ve venkovním prostředí. Zdrojem tohoto plynu je především člověk (dýchání) Počet osob přítomných v místnosti, velikost prostoru a nedostatečné větrání jsou hlavní příčinou zvyšování koncentrace oxidu uhličitého. Vyššími koncentracemi oxidu uhličitého je nepříznivě ovlivněné především dýchání - již při koncentracích nad 15 000 ppm. Při cca 80 000ppm se lidé nejsou schopni pohybovat, při 100 000 ppm nastává bezvědomí. Koncentrace 180 000 ppm je smrtelná Koncentrace CO2 se ve vnějším prostředí pohybuje v rozmezí 330 – 370 ppm. Limitní hodnota v interiéru je 1000-1400 ppm (dle činnosti)

14. Pro udržení koncentrace cca 1000 ppm je třeba na osobu zajistit přísun čerstvého vzduchu o objemu 25m3/hod. Nad 1000 ppm se některým jedincům může vzduch zdát jako těžký vydýchaný… Koncentrace ve špatně větraných místnostech běžně dosahují 6000 až 9000ppm (posluchárny, ložnice…) Pozn: Vysvětlení jednotek „ppm“ = parts per million udávají počet jednotek v miliónu Koncentrace 1000 ppm = 0,1% 10 000 ppm = 1% Smrt nastává při 180 000 ppm = 18%

15. Vlhkost Vodní zisky v obytných budovách tvoří produkce páry člověka, z květin, z přípravy pokrmů, praní, sušení prádla… Pro udržení optimální vlhkosti okolo 50 až 60% je nutné přebytky Odvádět Produkce vodní páry: člověkem : 30 -300 g/hod (dle činnosti) Koupelna s vanou :cca 700 g/hod Koupelna se sprchou: cca 2600 g/hod Kuchyň při vaření: 600 - 1500 g/hod Pokojová květina: 5-20 g/hod (dle druhu a velikosti)

16. Teplo může být přínosné i nežádoucí. Rozhoduje stav, který posuzujeme. Tepelné zisky - myšleno převážně jako pozitivní přínos tepla do tepelné bilance prostoru, zejména v zimním a přechodném období. Efektivně využité tepelné zisky sníží spotřebu tepla dodávanou primárním tepelným zdrojem do prostoru. Tepelná zátěž - výhradně negativně přijímané teplo v prostoru, v tomto případě lze teplo brát jako škodlivinu a je nutné jej v prostoru eliminovat. Příkladem můžou být lokální zdroje technologického odpadního tepla a zejména provoz v letním období. Tepelné zisky a zátěž lze podle místa vzniku vzhledem k uvažovanému prostoru dělit na vnitřní a vnější.

17. Tepelná zátěž je tvořena : • Vnitřními zisky: tepelné zisky od osob a spotřebičů v hodnocené zóně • Vnějšími zisky: nejčastěji slunečním zářením procházejícím prosklenou částí obvodového pláště (okna)

18. DOMÁCÍ ÚKOL č.1: Zadání: Spočítejte požadované množství přiváděného a čerstvého vzduchu pro zimní a letní provozní stav pro tyto situace: • výpočet množství přiváděného vzduchu podle tepelné zátěže a tepelné ztráty • výpočet množství čerstvého vzduchu podle doporučených hodnot na osobu (porovnání výsledků podle produkce CO2 a produkce vodní páry) • kontrola minimálního množství čerstvého vzduchu v přiváděném vzduchu, min. 20 % pro letní i zimní stav Výsledkem je celkové množství přiváděného vzduchu (a z toho čerstvého) tak, aby rozdíl mezi letním a zimním stavem byl maximálně 25 % přiváděného vzduchu (doladit pomocí teplot přiváděného vzduchu).

19. Postup výpočtu • Stanovení vstupních hodnot Kombinace: A) počet osob v prostoru B) fyzická aktivita osob – různé množství čerstvého vzduchu, jiná produkce CO2 a vodní páry C) půdorysná plocha tepelná ztráta 40 W/m2 tepelná zátěž 30 W/m2

20. V podkladech pro první úkol (stránky katedry) jsou uvedeny potřebné = vstupní hodnoty pro výpočet: • Produkce CO2 (podle činnosti) • Orientační hodnoty vývinu vodní páry v bytě • Množství čerstvého vzduchu na osobu (podle činnosti 50-90m3/hod) • Teploty vzduchu při klimatizaci a teplovzdušném vytápění • Návrhové parametry vnitřního a venkovního prostředí Období Relativní vlhkost Měrná vlhkost Zimní rhe=80%, rhi=41% xe=1 g.kg-1, xi=6,0 g.kg-1 Letní rhe=60%, rhi=50% xe=6,0 g.kg-1, xi=9,0 g.kg-1

21. STANOVENÍ MNOŽSTVÍ VĚTRACÍHO VZDUCHU • Vzduch přiváděný do interiéru může být buď pouze venkovní (1), nebo může být směsí venkovního a cirkulačního vzduchu (2). Cirkulační vzduch můžeme použít v případě, že v interiéru nedochází k produkci toxických škodlivin či nadměrné produkci škodlivin. • Vp =Ve (1) • Vp =Ve +Vc (2) • kde: • Vp množství přiváděného vzduchu [m3.h-1] • Ve množství venkovního vzduchu [m3.h-1] • Vc množství cirkulačního vzduchu [m3.h-1] • Výpočet množství venkovního (čerstvého) vzduchu: • - podle počtu osob (v našem případě) • podle půdorysné plochy • Výpočet množství přiváděného vzduchu: • - podle produkce škodlivin • podle doporučené intenzity výměny vzduchu • (obvykle se volí ten, který má požadavek na větrání na nejvyšší úrovni).

22. Výpočet množství venkovního vzduchu podle počtu osob Výpočet množství větracího vzduchu podle počtu osob, resp. podle dávky čerstvého vzduchu na osobu v prostorech pro pobyt osob. Ve = p ⋅Vpos kde: Ve - množství venkovního vzduchu [m3.h-1] p - počet osob [-] Vpos - množství přiváděného vzduchu na osobu [m3.h-1 naosobu]

23. Odvod tepelné zátěže kde: Vp množství přivedeného vzduchu [m3.s-1] Qzisky celková tepelná zátěž větraného interiéru citelným teplem [W] ti teplota interiérového vzduchu [K,°C] tp teplota přiváděného vzduchu [K,°C] ρ měrná hmotnost vzduchu – 1,2 [kg.m-3] cv měrná tepelná kapacita vzduchu 1010 [J.kg-1.K-1]

24. Odvod vlhkosti kde: Vp množství přivedeného vzduchu [m3.h-1] G produkce vlhkosti ve větraném interiéru [g.h-1] xi měrná vlhkost interiérového vzduchu [g.kg-1 s.v.] xp měrná vlhkost přiváděného venkovního vzduchu [g.kg-1 s.v.] ρ měrná hmotnost vzduchu [kg.m-3]

25. Oxid uhličitý kde: Vp - potřebné množství čerstvého vzduchu pro udržení nejvýše přípustné koncentrace oxidu uhličitého [m3.h-1] mCO2 - produkce CO2 [l.h-1] ρmax - maximální koncentrace v interiéru 1200 ppm (dle EN 13779 pro třídu „B“ [g.g-1]) ρ CO2 - koncentrace CO2 ve venkovním přiváděném vzduchu: 350 ppm [g.g-1] Pozor na jednotky – nutno dodržet!

26. Pokračování za 14 dní…