Vnitn klima v budovch prof Ing Karel Kabele

Vnitřní klima v budovách prof. Ing. Karel Kabele, CSc. , Katedra TZB Fakulta Stavební, ČVUT v Praze 1 1

Základy termokinetiky n Teplo, tepelná energie n n Forma přenosu energie související s neuspořádaným pohybem částic soustavy Teplota n Stavová veličina, vyjadřující střední kinetickou energii částic hmoty n Termodynamická /Kelvin/ T [K] n Celsius t [°C] t = T - 273, 15 n Fahrenheit [°F] 1°F = 5/9°C (°F-32). 5/9 = °C 2

Základní zákony termodynamiky n 0. zákon n Existuje stavová veličina TEPLOTA. Dvě soustavy v termodynamické rovnováze mají stejnou teplotu. n Dvě soustavy v tepelném kontaktu mění své fyz. parametry tak dlouho, dokud nenastane rovnováha vyjádřená stejnou teplotou. 3

Základní zákony termodynamiky n 1. zákon n n 2. zákon n n Součet energií všech hmotných objektů izolované soustavy je konstantní. Teplo se šíří samovolně z místa vyšší teploty do místa s nižší teplotou. 3. zákon n Žádným konečným pochodem nelze dosáhnout absolutní nuly. 4

Sdílení tepla v prostoru Vedení (kondukce) n Sdílení uvnitř pevných těles, Biot-Fourierův zákon [W/m 2] T n λ teplota normála k izotermické ploše součinitel tepelné vodivosti [W/m. K] 5

Sdílení tepla v prostoru Proudění (konvekce) n n n Sdílení tepla makropohybem molekul a jejich shluků Pohybem tekutiny a přenos z povrchu pevného tělesa do tekutiny a naopak Newton-Richman, Fourier-Kirchhof Q [ W tepelný tok přenášený mezi povrchem a proudící tekutinou [W] ] α součinitel přestupu tepla [W/m 2 K] Δt rozdíl teplot mezi tekutinou a obtékaným tělesem [K] 6

Sdílení tepla v prostoru Sálání (radiace) n n n ε Přenos tepla elektromagnetickým vlněním Nevyžaduje hmotu Stefan-Boltzmannův zákon poměrná zářivost šedého tělesa Stefan-Boltzmanova konstanta [W/(m 2 K 4)] S vzájemná zářivá plocha [m 2] T 1, T 2 teploty vzájemně osálaných těles 7

VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ BUDOV n Teorie vnitřního prostředí budov n n n Tepelně-vlhkostní mikroklima n n Tepelně vlhkostní mikroklima Akustické mikroklima Psychické mikroklima Světelné mikroklima Elektrostatické mikroklima a další Stav vnitřního prostředí z hlediska tepelných a vlhkostních toků mezi člověkem a okolím Tepelná pohoda n Tepelná rovnováha mezi člověkem a okolím 8

Člověk z hlediska tepelné energie n Zdroj tepla Qm n n Sdílení tepla s okolím Qz n n n metabolické teplo Dýchání Konvekce Radiace Kondukce Evaporace Rovnice tepelné bilance organismu Qm = Qz pohoda Qm > Qz horko Qm < Qz chlad Tp Ta 9

Faktory ovlivňující TVM n Člověk Tepelná produkce metabolismu n Tepelný odpor oděvu n n Místnost Teplota vzduchu n Povrchová teplota okolních stěn n Rychlost proudění vzduchu n Vlhkost vzduchu n 10

Fyzikální veličiny pro popis tepelného stavu místnosti n n Teplota vzduchu Teplota okolních ploch n Účinná teplota okolních ploch, treff n n Teplota imaginární duté šedé koule, která má stejné sálavé účinky jako daný prostor Operativní teplota (globe teplota, výsledná teplota) n n Zohledňuje teplotu vzduchu i teplotu okolních ploch Měří se kulovým teploměrem 11

Tepelná pohoda Faktory prostředí: teplota, vlhkost, rychlost proudění vzduchu, sálání n Osobní faktory: Aktivita - metabolické teplo (W/m 2) Oděv – tepelná izolace oblečení (m 2. K/W) n Jednotka 1 clo = 0, 155 m 2. K/W <0, 5 clo 0, 6 -1, 2 clo >3, 5 clo 12

Tepelná pohoda Hodnocení kvality prostředí - indexy: n n PMV (Predicted Mean Vote)…předpokládaná průměrná volba = průměrný tepelný pocit člověka PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) předpokládané procento nespokojených PPD PMV - vyhodnocení 7 stupňů 3, 2, 1, 0 , -1, -2, -3 horko, teplo, mírně teplo neutrálně mírně chladno, zima 13 PMV

Tepelná pohoda n Kategorie prostředí Kategorie vnitřního tepelného prostředí Celkový tepelný stav těla Předpokládané procento nespokojených PPD Předpokládané průměrné hodnocení PMV A 6% 0, 2 < PMV < + 0, 2 B 10% 0, 5 < PMV < + 0, 5 C 15% 0, 7 < PMV < + 0, 7 PMV…predicted mean vote, PPD…predicted percentage of dissatisfied 14

Tepelná pohoda Optimální výsledná teplota Provoz clo met Kancelář 1, 0 1, 2 Bydlení 1, 0 1, 2 Kat. A B C Výsledná teplota 21 – 23 20 – 24 19 – 25 15

Tepelná pohoda Optimální výsledná teplota 16

Tepelná pohoda Optimální výsledná teplota 17

Vyhodnocení vnitřního prostředí operativní teplota tg ( C) n asymetrie radiační teploty tr ( C) n rozdíl operativních teplot vzduchu v úrovni hlava - kotníky to ( C) n rychlost proudění vzduchu va (m. s-1) n intenzita sálání I (W. m-2) n relativní vlhkost rh (%) n 18

Měření vnitřního prostředí budov Kulový teploměr Teplota vzduchu Relativní vlhkost Intenzita sálání Povrchové teploty Rychlost proudění vzduchu 19

Rozdělení vytápění n Podle umístění zdroje Místní n Etážové n Ústřední n Dálkové n n Podle způsobu sdílení tepla Sálavé n Konvekční n Teplovzdušné n 20