TEORIE VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ BUDOV

ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební

TEORIE VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ BUDOV

Prof.Ing.Miloslav V.Jokl,DrSc

Praha 2011

1

PŘEDMLUVA

Bydlení a práce jsou základními poţadavky člověka, takţe kaţdý z nás dříve nebo později stojí před otázkou volby vhodného bytu nebo i vlastního rodinného domku a před otázkou,zda zdravotně vyhovuje jeho pracovní prostředí. V obytném i pracovním prostředí se setkává s celou řadou problémů, na které hledá odpověď: Je ohroţován kouřem z cigaret, i kdyţ kouří někdo jiný, co je to příliš chladné prostředí, které můţe být příčinou nachlazení, co vlastně v interiéru způsobuje alergie, můţe vůbec prostředí ovlivňovat náš zdravotní stav atd. Naším cílem je zdraví - a to je dle WHO (Světová zdravotnická organizace) stav plné fyzické, duševní a sociální pohody, přičemţ všechny tři stránky musí být harmonicky vyladěny.

Účelem této publikace je tudíţ snaha o předloţení nejnovějších vědeckých poznatků z této oblasti srozumitelnou, co nejvíce přijatelnou formou s co největším počtem obrázků, aby i čtenář s vizuální pamětí si přišel na své. Cílem pak je, aby si pokud moţno kaţdý osvojil nový, vyšší ţivotní styl svého bydlení a poţadavky na optimální pracovní prostředí, které by pozitivním způsobem přispívaly k jeho zdraví.

2

1. ÚVOD Jsou shrnuty poţadavky na optimální bydlení,závaţné při koupi bytu nebo nové bytové výstavbě a na optimální pracovní prostředí. Je uvedena jednak diferenciální rovnice ţivotního prosředí,jednak Weber-Fechnerův zákon,jeţ jsou základními podklady pro jakékoliv odborné hodnocení interiéru budovy. 1.1 Poţadavky na optimální bydlení V případě koupě nebo alespoň směny bytu jedna z prvních otázek, které si kaţdý poloţí je, zda nový byt bude opravdu zdravý, tj. bude-li skutečně vyhovující pro běţný ţivot či nikoliv. V U.S.A. kvalitní bydlení má splňovat následující ekologické a sociální poţadavky (Jokl 1993): vhodnou orientace bytu ke světovým stranám (v zimě proslunění, v létě naopak nutnou ochranu před sluncem), dostatečné tepelně-izolační a akumulační vlastnosti budovy, zabezpečující jak tepelně-vlhkostní pohodu, tak přijatelné náklady na vytápění a chlazení interiéru, podrobněji viz kap. o tepelně-vlhkostním mikroklimatu) splnění hygienických poţadavků na prostředí, tj. na jeho fyzikální a chemické vlastnosti (čistota ovzduší - odéry, mikroby, toxické látky, hluk, elektromagnetické vlny atd.) (viz další kapitoly) dostatečná ochrana před větrem, ale na druhé straně i moţnost vyuţívání větrné energie (pro větrání, případně výrobu elektrické energie atd.) ochrana před zvědavými zraky sousedů (vytvoření pocitu bezpečnosti a soukromí) moţnosti společenských kontaktů, tj. zda existuje v sousedství sociální struktura, která umoţňuje souţití lidí všech věkových skupin moţnost nalezení domova (moţnost vytvoření vztahu k místnímu společenství a krajině) přijatelná docházka do práce vlastní zahradu a popř. i hospodářský objekt pro chov domácího zvířectva (viz odst. o psychickém mikroklimatu). Poněkud realističnější poţadavky přinesla veřejná anketa mezi ţenami v domácnosti v SRN, jejíţ výsledky lze shrnout do následujících bodů: 1. Světlý byt, 2. prostorný byt, 3. komfortní vybavení, 4. slunný byt, 5. klidný byt, 6. výhodně uspořádaný byt, 7. existence balkonu, terasy, 8. výhodná poloha z hlediska dopravy, 9. pěkný výhled, 10. do bytu nelze nahlíţet zvenku. V architektuře je všeobecně uznáváno 25 základních pravidel pro zdravé bydlení dle Institut fuer Baubiologie und Oekologie Neubeuern (Prof.Dr.Anton Schneider): 1. Stavební pozemek bez umělých a přírodních anomálií 2. Umístění obytných domů mimo zdroje emisí a hluku 3

3. Přirozený,decentralizovaný způsob výstavby v sídlech obklopených zelení 4. Výstavba domů a osídlení respektující individuální přístup a spojení s přírodou,vycházející vstříc člověku i potřebám rodiny 5. Výstavba nezpůsobující záporné sociální důsledky 6. Pouţití přírodních a nefalšovaných stavebních materiálů 7. Přirozená regulace vlhkosti vzduchu v místnosti(pomocí materiálů vyrovnávajících vlhkost) 8. Omezená a rychle se sniţující vlhkost v novostavbách 9. Vyváţený poměr mezi tepelnou izolací a akumulací 10. Optimální teplota vzduchu a povrchu stěn v místnosti 11. Dobrá kvalita vzduchu díky jeho přirozené výměně 12. Přítomnost sálavého tepla pro vytápění (RCC>1) 13. Dostatek denního světla,umělé osvětlení a barvy odpovídají přírodním podmínkám 14. Zachování přirozených radiačních polí 15. Omezení umělých elektromagnetických polí 16. Pouţití stavebních materiálů s nízkou radioaktivitou 17. Ochrana proti hluku a vibracím s ohledem na potřeby člověka 18. Neutrální nebo příjemná vůně bez vylučování jedovatých látek 19. Maximální omezení plísní,bakterií,prachu a alergenů 20. Vysoká kvalita pitné vody 21. Bydlení nezpůsobuje zhoršování ţivotního prostředí 22. Minimalizace spotřeby energie při maximálním vyuţití obnovitelných zdrojů 23. Výběr stavebních materiálů přednostně z místních zdrojů a vţdy tak,aby nepodporoval těţbu nedostatkových či rizikových surovin 24. Vyuţití znalostí z oblasti fyziologie a ergonomie při vytváření interiéru a jeho zařízení 25. Zohlednění harmonických rozměrů,proporcí a forem Ve vyspělých evropských státech k těmto poţadavkům ještě přistupuje preference přírodních materiálů - stavebních konstrukcí zvláště ze dřeva, z cihel a z přírodního kamene, pouţívání včelího vosku místo nátěrových hmot, korku místo tapet atd. Vznikl nový obor, který se touto problematikou zabývá, tzv. stavební biologie (Baubiologie). U nás se zatím omezuje jen na dávání přednosti cihlovým stavbám před panelovými z betonových armovaných desek a přednosti pouţívání vodou ředitelných nátěrových hmot (akrylátových např. Balakryl) před syntetickými. Výzkum předních vědeckých pracovišť na tomto poli ukazuje, ţe i kdyţ nelze označit panelové domy za zdravotně závadné, cihlové domy mají své nesporné přednosti, např. ve vyšší kvalitě vnitřního prostředí (viz kap. o odérovém a elektroiontovém mikroklimatu). V Česku jsou, v rozporu s mezinárodními zvyklostmi, jako stavební biologie spíše označovány biologické faktory v prostředí (mikroorganismy, členovci, hlodavci), které ohroţují nejen člověka, ale i degradují stavební konstrukce.

1.2 Poţadavky na optimální pracovní prostředí Zvláště v administrativních budovách se často hovoří o tzv. Syndromu 4

nemocných budov (Sick Building Syndrome - SBS), jestliţe vnitřní prostředí těchto objektů nám po zdravotní stránce nevyhovuje - uţivatelé pociťují bolesti hlavy a další příznaky většinou shodné s příznaky nachlazení. Syndrom by se měl tedy přesněji nazývat Syndrom nemoci z budov (Building Related Illness-BRI), jak jej u nás také nazývají odborníci z oboru hygieny. Vyskytuje se převáţně v moderních budovách, mnohem méně ve staré zástavbě.

Podle průzkumu provedeného odbory bank a pojišťoven v SRN (the German Trade Union, Bank and Insurances, HBV) (Weber 1995) téměř třetina (27,1 %) zaměstnanců v interiéru budov si stěţovala na tepelně-vlhkostní mikroklima, dalších 13,5 % na hluk, 10,6 % na osvětlení, 10,2 % na tabákový kouř a 9,9 % na stísněnost prostoru, tj. prostředí se podílí více jak 70 % (71,3 %) na diskomfortu při práci (obr. 1. 1). Nejméně si dělají lidé starosti s prací přes čas (8,9 %), se svými nadřízenými (4,0 %) a kolegy (2,9%). Průzkum HBV byl potvrzen INFRATEST - INQUIRY publikovaném Asociací ekologických výzkumných ústavů (the Association of Ecological Research Institutes AGOeF) (Weber 1995) (obr. 1. 2), ze kterého je navíc zřejmé, ţe nejvíc stíţností je v prostorách vybavených klimatizací. Nejvíce si respondenti stěţují na obavy z chladu (19 %), na podráţdění svalových membrán (16,5 %). celkovou podráţděnost (12,8 %), bolesti hlavy (11,6 %), únavu (11,4 %) a nejméně na revmatismus (9 %), ztrátu soustředění (8,3 %) a pocit nahlouplosti (4,2 %). V místnostech bez klimatizace počet stíţností výrazně klesá.

5

Obr. 1.1 Faktory prostředí (stress), které lidé zvláště pociťují v interéru budovy.

6

Obr. 1.2 Subjektivní odezva (strain) lidí na pobyt v interiéru budovy (s klimatizací a bez klimatizace).

7

Výzkum NASA (Rohles 1971, Jokl 1989) jiţ delší dobu poukazuje, ţe optimální úroveň bydlení, tj. bez SBS, vytváří optimální úroveň jednotlivých sloţek obytného prostředí (tzv. konstituent neboli komponent - sloţek mikroklimatu obytného prostředí): tepelně-vlhkostní, odérové, toxické, aerosolové, mikrobiální, ionizační, elektrostatické, elektromagnetické, elektroiontové, akustické, a psychické (obr. 1.3). Těm jsou věnovány následující kapitoly. (Není pojednáno o světelném mikroklimatu, jakoţto samostatné disciplíně, přesahující rámec této publikace.)

Obr. 1.3 Nejčastější sloţky prostředí - druhy mikroklimatu (konstituenty) v interiéru budov. 1.3 Diferenciální rovnice konstituenty Konstituentu (Obr.1.4)lze modelovat matematicky diferenciální rovnicí.Pro tento účel lze pole přenosu rozdělit do sloţek(konstituent),tvořených agenciemi nebo komplexem agencií a s ohledem na technickou praxi je uvaţovat jako continuum.

8

ZDROJ AGENCIÍ <__

==========> POLE PŘENOSU <--------------------

SUBJEKT (ČLOVĚK)

KONSTITUENTA___ > Obr.1.4 Schema konstituenty

Agencie je homogenní sloţka fyzické reality vytvářející toky a přímo nebo potenciálně exponující subject(např.teplo). Komplex agencií je vytvářen dvěma nebo vice agenciemi působícími na subject společně(současně) a vyvolávajími na subjektu společné účinky(např.teplo plus vodní pára,tzv.hygrothermální konstituenta). Noxa (noxická agencie) je agencie působící škodlivě na subject. Označme jakoukoliv agencii písmenem N a její dimenzi [a].V případě hmoty bude [a] = [kg] a pro energii [a] = [J]. Tok agencie je kvantum agencie,procházející ve směru jejího toku za jednotku času dané vektorem _

_

  N /t [a.s ] -1

(1.1)

kde t je čas (doba exposice) [s] _

N = N . i [a]

(1.2)

kde i jednotkový vektor ve směru působení agencie. Intenzita toku agencie je tok agencie vztaţený na plochu kolmou na směr pohybu agencie: _

_

_

   / A = N /(A . t) [a.m .s ] -2 -1

(1.3)

kde A je plocha kolmá na směr agencie. Kvantum agencie je tudíţ dáno vztahem _

_

d2 N =  dAdt [a] (1.4) Objemová intenzita vnitřního zdroje nebo propadu agencie(uvnitř pole přenosu,tj.mezi zdrojem a exponovaným subjektem)je dáno vztahem 

_

 i = N i/(V . t) [a.m-3.s-1]

(1.5)

kde V je objem pole [m3] Ni je agencie vznikající v poli přenosu [a]. Koncentrace (denzita) agencie bude ρ* = N/V [a.m-3]

(1.6) 9

Obecně lze zákon zachování hmoty a zákon zachování energie nazvat zákon zachování agencie. Aplikujeme jej na elementární část pole přenosu,krychli o stranách dx,dy,dz (obr.1.5).Do krychle přitéká ve směru souřadných os agenciální tok ψx, ψy, ψz o hustotě ρx*, ρy*, ρz* a 





vnitřní ( z pole přenosu)agenciální tok  ix,  iy,  vystupujícím

iz ,jeţ

se musejí rovnat tokům z krychle

Obr.1.5 K odvození diferenciální rovnice konstituenty. 







( x + d x)dydzdt-  xdydzdt + (ρx* + d ρx*)dxdydz - ρx* dxdydz -  ixdxdydzdt + 







+( y + d y)dxdzdt-  ydxdzdt + (ρy* + d ρy*)dxdydz – ρy* dxdydz -  iydxdydzdt + 







+ ( z + d z)dxdydt-  zdxdydt + (ρz* + d ρz*)dxdydz – ρz* dxdydz -  izdxdydzdt = 0 Po úpravě 









 xdydzdt + dρx* dxdydz -  ixdxdydzdt + d ydxdzdt -dρy* dxdydz -  iydxdydzdt + d 

zdxdzdt

+dρz* dxdydz -  izdxdydzdt = 0

10

Totální diferenciál jednotlivých sloţek intenzity agenciálního toku bude dán zřejmě pouze parciálními derivacemi ve směru souřadných os: 



d x = (∂ x/∂x) dx 







(1.7)

d y = (∂ y/∂y) dy

(1.8)

d z = (∂ z/∂z) dz

(1.9)

a současně platí dxdydz = dV Po dosazení a úpravě 







(∂ x/∂x) + (∂ y/∂y) + (∂ z/∂z) – (



ix

+



iy

+  iz) + 1/dt (dρx* + dρy* + dρz*) = 0

Jelikoţ intenzita toku agencie je vektor,platí 







(∂ x/∂x) + (∂ y/∂y) + (∂ z/∂z) = div   a také 







+  iy +  iz =  i dρx* + dρy* + dρz* = dρ* tudíţ



(1.11) (1.12)

ix

_



div   i = - (dρ*/dt)

(1.13)

coţ je obecná diferenciální rovnice konstituenty a současně i obecná diferenciální rovnice pole přenosu. I kdyţ tato rovnice zatím není řešitelná,poskytuje určité informace základního významu,a to ţe účinek jakékoliv agencie na subjekt (a tudíţ i kritérium konstituenty)závisí na a)Intenzitě toku agencií,exponujících subjekt(extenzivní veličina * z fyzikálního hlediska), b)koncentraci těchto agencií(intenzivní veličina * *z fyzikálního hlediska), c)prostorovém rozloţení toků agencií,tj.jejich rovnoměrnosti v prostoru, d)na době expozice a časovém rozloţení toků agencií,tj.jejich rovnoměrnosti v čase. Praktický význam odvozené rovnice je zřejmý z její aplikace jednak na energetickou konstituentu,jednak na hmotnostní. Pro teplo bude _

 q = - k grad T _

[W.m-2] -3

[W.m ]  q  i ρ* = ρ.h = ρ . cp . T [J.m-3]

(1.14) (1.15) (1.16)

kde q = specifický (měrný)tepelný tok [W.m-2] k = součinitel tepelné vodivosti [W.m-1.K-1] 11

*Extenzivní veličina(extensive quantity) charakterizuje vlastnosti stejnorodé soustavy a je

úměrná látkovému mnoţství soustavy (např.tok agencie) . **Intenzivní veličina (intensive quantity)charakterizuje také vlastnosti stejnorodé soustavy,ale nezávisí na látkovém mnoţství soustavy(např.koncentrace agencie). T = teplota [°C] qi = objemová vydatnost tepelného zdroje [W.m-3] ρ* = denzita agencie [a.m-3] ρ = specifická (měrná)hmotnost prostředí [kg.m-3] h = (specifická) entalpie [J.kg-1] cp = specifické teplo při stálém tlaku [J.kg-1.K ] Po dosazení do obecné diferenciální rovnice konstituenty bude div(k gradT) + qi = ρ cp (dT/dt)

(1.17)

coţ je diferenciální Fourier-Kirchhoffova rovnice tepelného pole. Pro k= konst. se zjednoduší na a Δ2 T + qi = ( T/ t)

(1.18)

kde a = (k/c. ρ) [m2.s] = součinitel teplotní vodivosti Pro libovolnou tekutinu (plyn,kapalinu) bude _ -2   ρ.v [kg.m ] _

-3

[kg.m ]    i ρ* = ρ [kg.m-3]

(1.19) (1.20) (1.21)

-3

kde ρ= koncentrace tekutiny [kg.m ] v= rychlost proudění [m.s-1] Po dosazení do obecné diferenciální rovnice konstituenty bude div( ρ .v) + ( ρ/ t) = 0

(1.22)

coţ je rovnice pole libovolné tekutiny a současně obecný tvar rovnice kontinuity stlačitelné tekutiny při nestacionárním pohybu. Obecná diferenciální rovnice konstituenty popisuje téţ vliv prostředí na fyziologii člověka a umoţňuje stanovit fyzikální kriteria,jeţ charakterizují interakce fyziologie člověka a jeho prostředí,např.tepelně-vlhkostního,odérového a akustického s lidským organismem. Pro tepelně-vlhkostní konstituentu platí,vyjáříme-li tepelnou energii entalpií -3] -3 -3  [a.m =  .h [J.m ] =  . cp .To [J.m ]

(1.23)

kde h=cp.To= entalpie [J.kg-1 ] 12

cp=specifické teplo při stálém tlaku [J.kg-1.°C-1 ] To=operativní teplota [°C] -3   specifická hmotnost pole přenosu [kg.m ] Fyzikálním kritériem interakce fyziologie člověka a tepelně-vlhkostní konstituenty je součin entalpie a specifické hmotnosti.Je-li specifická hmotnost  konstantní je kritériem pouze entalpie a při konstantním specifickém teple pak pouze operativní teplota. Pro odérovou konstituentu platí,vyjádříme-li odéry váhovou jednotkou -3 -3  (a.m ) =  (kg.m )

(1.24)

kde  = odérová koncentrace (např.koncentrace TVOC,CO2) (kg.m-3) Fyzikálním kritériem interakce fyziologie člověka a odérové konstituanty je koncentrace odérové látky. Pro akustickou konstituentu platí,pouţijeme-li dimenzionální analýzy -3 -3 -3 -2  [a.m ] = [J.m ] = [N.m.m ]=[N.m ]= [Pa)]

(1.25)

Fyzikálním kritériem interakce fyziologie člověka a akustické konstituenty je akustický tlak. 1.2.1 Aplikace Buckinghamova (π) teorému na diferenciální rovnici konstituenty Diferenciální rovnice konstituenty umoţňuje téţ odvodit bezrozměrné veličiny popisující jednotlivé jevy agenciálního pole,které jsou téţ kritérií fyzikální podobnosti určující které veličiny musí být dodrţeny při pokusu o modelové řešení,má-li výsledek odpovídat skutečnosti. Podle Buckinghamova (π) teorému lze kaţdou funkci vázající n fyzikálních veličin,jejichţ rozměry lze vyjádřit počtem r základních rozměrů, nahradit jinou funkcí,vázající n-r bezrozměrných argumentů-kritérií podobnosti.Lze tudíţ pouze na základě znalosti dimenzí veličin zúčastněných v experimentu,předpovědět dílčí výsledky pokusu.V diferenciální rovnici konstituenty(1.13) je počet fyzikálních veličin n = 5 ( , l,  i , ρ*,t) o třech základních rozměrech r = 3[a, m, s ]. Lze tedy odvodit n – r = 2 bezrozměrné argumenty: (π1, π2 ) = 0

(1.26)

Kaţdý z těchto bezrozměrných argumentů bude mít obecný tvar π=

x1

. l x2. 

i

x3

. ρ*x4. tx5

Po dosazení dimenzí bude 1 = [a.s-1.m-2]x1.mx2.[a.s-1.m-3] x3.[a.m-3] x4.sx5 Po úpravě

(1.27)

(1.28) 13

a0.s0.m0= ax1+x3+x4. s-x1-x3+x5 . m-2x1+x2-3x3-3x4 Tudíţ :

x1 +x3 + x4 = 0 -x1 –x3 + x5 = 0 -2x1+x2 -3x3 -3x4 = 0

(1.29)

__________________

Dostáváme soustavu 3 lineárních rovnic ale o 5 neznámých; je tedy nezbytné podle určitých zásad(aby některá veličina vypadla)vţdy hodnotu dvou neznámých volit.Výsledek je shrnut v tab.1.1 ,kde zvolené hodnoty jsou označeny silným písmenem. Tab.1.1 K odvození bezrozměrných argumentů 

ρ*,

t

x2 -1

x3 0

x4 -1

x5 1

0

1

-1

1

Proměnné



l

Exponenty π1

x1 1

π2

0

i

π1= ( .t)/(l. ρ*) π2 = ( i.t)/ ρ*,

π 3= π1/ π2= =  / li

Tyto bezrozměrné argumenty (téţ tzv.determinující) nevyčerpávají celou problematiku jednotlivé konstituenty(jednotlivého agenciálního pole),tj.týkají se pouze problematiky společné všem konstituentám,neboť a)nezahrnují vliv okrajových podmínek,popř.ostatních tzv.podmínek jednoznačnosti,jeţ vstupují do hry aţ při řešení diferenciální rovnice, b)nezahrnují specifické vlastnosti té které agencie konstituenty(většinou lze je téţ zahrnout do okrajových podmínek) Bezrozměrný argument π1 charakterizuje rychlost změny agenciálního pole v důsledku vzájemného poměru přítoku agencie a její koncentrace v poli přenosu,tj.jedná se o kritérium agenciálního homochronismu. Bezrozměrný argumement π2 charakterizuje rychlost změny agenciálního pole v důsledku vzájemného poměru intenzity vnitřního zdroje nebo propadu uvnitř pole a koncentrace agencie v poli přenosu,tj.jedná se o kritérium interního agenciálního homochronismu. Bezrozměrný argumement π3 je měřítkem poměru agenciálního toku vstupujícího přes okraj pole a intenzity vnitřního zdroje nebo propadu uvnitř pole,tj. jedná se kritérium agenciální podobnost. 1.4 Stres Agencie nebo komplex agencií vytvářejí svým působením na subjekt-ţivý organismus-zátěţ subjektu neboli stres (obr 1.6). Konstituentu tvoří vţdy agencie jednoho druhu stresu.Např.odérovou konstituentu vytvářejí agencie odérové (odérové látky), ale tepelně-vlhkostní konstituentu jednak agencie energetické, tepelné(teplo konvekční,radiační,evaporační atd) , jednak agencie hmotnostní,kterou je vodní pára(Tab.1.2),společně pak vytvářející stres tepelněvlhkostní.Psychická konstituenta je pak vytvářena kaţdou agencií,tj.kaţdá agencie můţe míst i psychický účinek; např.hluk při určité intenzitě mi můţe působit nejen bolest,ale i obavu ţe mohu ohluchnout.

14

Obr.1.6 Schema působení agencií na subjekt Tab.1.2 Nejčastější agencie a jim odpovídající konstituenty AGENCIE aerosol Hmotnostní mikroby odéry toxické plyny

Energetické

KONSTITUENTA Aerosolová………> .Mikrobiální…… > Odérová………….> Toxická…………> ……………………> vzduch(jeho pohyb) prostor(jeho barevnost) ……………………> vodní pára Psychická Tepelně-vlhkostní.. > teplo konvekční . radiační kondukční evaporační respirační Světelné…………>. světlo Elektromagnetické.. > mikrovlnné záření Ionizační………….> ionizující záření ionty v ovzduší Elektroiontové……> statická elektřina Elektrostatické……> zvuk Akustické…………>

Positivně působící stres je nazýván eustres,negativně působící distres. Stresem je na subjekt-ţivém organismu-vyvoláván strain.Eustres vyvolává eustrain,distres distrain. 15

Strain se projevuje různými příznaky strainu neboli symptomy strainu. Skupinu symptomů-příznaků působení určitého stresu-označujeme jako syndrom strainu. Syndrom můţe být dvojí:jednak vytvářený během stresu,jednak vytvořený po skončení stresu.Mohou být tudíţ i dvojí symptomy:jednak specifické pro syndrom strainu,jednak specifické pro poststresový syndrm(po skončení stresu). Účinky stresu,které trvají i po jeho skončení (a tedy i po zániku strainu),lze označit slovem poststrain( téţ biolologické účinky). Poznámka: Autor slova „stres“ Selye (1964,1974) zavedl později toto slovo pro označení toho,co označujeme slovem „strain“,a to, co označujeme jako „stres“ ,označoval slovem „stresor“. 1.5 Weber-Fechnerův zákon Weber – Fechnerův zákon (WFL) udává, ţe velikost vnímání - jasu, tepla, tlaku atd. je přímo úměrná logaritmu intenzity stimulu, vyjádřeného násobkem nejmenšího (např. prahového) stimulu , tj. odezva lidského organismu R je proporcionální (k = součinitel úměrnosti) logaritmu stimulu S:

R = k log S

(1.30)

Odezva R závisí na teorii stresu dle Selyeho -odezva kaţdé konstituenty je vytvářena pouze jedním typem stresu lidského organismu (Selye 1974) a pouze agenciemi nebo komplexem agencií tohoto typu stresu.Je fyzikálním kritériem interakce psychiky člověka a jeho prostředí. k závisí na prahové hodnotě a limitě stimulu S závisí na diferenciální rovnici prostředí (EDE) (pouze agencie vytvářející toky do lidského organismu přicházejí v úvahu) (Jokl 1989).Je fyzikálním kritériem interakce fyziologie člověka a jeho prostředí. Nejprve,jiţ na prahu tisíciletí,byla za nejvýznamnější v souvislosti se všemi závislostmi navrţena exponenciální funkce (von Baeyer 2000). Průběh funkce vychází z nízkých počátečních hodnot a přechází v prudký, téměř vertikální růst, takţe výborně charakterizuje např. populační explozi, šíření AIDS a podobné jevy. Její reciproký průběh pak vyjadřuje např. radioaktivní rozpad.

16

Nicméně je jasné, ţe existuje celá řada oborů, kde exponenciální funkce není pro popis skutečnosti dostačující: Např. kosmologie, embryologie, informační věda a další obory, které měly vţdy mimořádný význam v nadcházejícím desetiletí. Existuje však jiná, podobná funkce, která plně vyhovuje specifickým potřebám popisu prostředí a sloţitých jevů: Jedná se o přirozený (a tudíţ i dekadický) logaritmus. Matematicky je přirozený logaritmus inverzní funkcí exponenciály, tj. jedná se o zrcadlový obraz promítnutý přes diagonálu, takţe je jasný vztah exponenciály a přirozeného logaritmu. Navíc, přirozený logaritmus představuje pomoc při definování postavení člověka ve vesmíru a jeví se být optimálním způsobem popisu, jakým způsobem člověk zpracovává data a vjemy, které do něj vstupují prostřednictvím různých senzorických kanálů a vstupů. V současné době se také ukazuje, ţe logaritmus můţe pomoci fyzikům revolučním způsobem při různých implikacích. Např. jak jiţ bylo publikováno několika fyziky, logaritmus představuje významnou pomoc při bliţším porozumění některých otázek kvantové mechaniky. Stejně jako exponenciální funkce, také logaritmus neustále roste. Ale zatímco exponenciála bez dotyku stále zvyšuje svůj sklon do nekonečna, růst logaritmické funkce je provázen sklonem kontinuálně více splošťujícím. A zatímco exponenciála dosahuje horizontální osu vlevo od začátku, logaritmus proniká horizontální osu do záporného nekonečna s tím, ţe je v kontaktu s vertikální osou vţdy úţeji, i kdyţ se jí nikdy nedotkne. Přestoţe se extremity funkcí od sebe dramaticky vzdalují, směrem k počátku se sbliţují a dokonce probíhají paralelně. Dohromady potom vytvářejí obrys přesýpacích hodin. Uţitečnost logaritmu je v jeho schopnosti nahradit číselně numerické extremity (nadměrnosti) komprehenzivními odbornými výrazy, tj. dostatečně obsaţným a vysvětlujícím vyjádřením. Aby bylo moţno si věc lépe ujasnit, je třeba se podívat blíţe na logaritmus dekadický (o základu deset)(liší se od přirozeného logaritmu pouze konstantou, tj. log natur=2,302 585 log dekadický). Logaritmus jedné je nula, více neţ jedna (čísel 10, 100 atd.) je pozitivní (jedna, dvě atd.), méně neţ jedna (čísel 0,1, 0,01atd.) je negativní (minus jedna, mínus dvě atd.). Pokud tento fakt je vynesen do grafu, je moţno sledovat pozoruhodné vlastnosti. Na listu papíru A4, rozděleném na centimetrové čtverce, se bod na křivce nachází asi v půli papíru (cca 11 cm, tj. 1011) nad horizontální osou a tento samý bod se nachází 100 miliard cm od vertikální osy, coţ je vzdálenost k oběţné dráze měsíce. Naopak, 8 cm pod počátkem (tj. 108

), se křivka nachází ve vzdálenosti jedna miliontina centimetru od vertikální osy, coţ je

průměr atomu.

17

Vědci jiţ dávno vyuţili této vlastnosti k mocninovému vyjádření čísel, takţe 100 miliard lze vyjádřit výrazem 10¹¹, jednu stomiliontinu výrazem 10-8. Mocniny jsou samozřejmě pouze logaritmy původních hodnot. Z praktického hlediska jsou velmi výhodné, protoţe zabraňují omylům, ke kterým by docházelo při plném rozpisu čísel. Některá čísla by bez mocnin ani nebylo moţné vyjádřit, např. Planckovu časovou konstantu (10-43 sec) nebo Planckovu délku ( 10-35 m). Práce je s nimi navíc velmi jednoduchá, neboť násobit znamená pouze sčítat mocnitele a dělit jejich odčítání. Lze dokonce konstatovat, ţe bez znalostí mocnin by vůbec nebylo moţné zákonitosti vesmíru popisovat. Ale logaritmická funkce má ještě větší význam. Je účinným analytickým nástrojem pro porozumění světu, způsobem pohledu na věci, který lze nazvat „logaritmickým myšlením“ nebo jednoduše „mocninovým myšlením“. O mocninovém myšlení jsou zmínky jiţ ve druhém století před naším letopočtem, kdy řecký astronom Hipparchos rozdělil hvězdy do šesti kategorií podle jasu. Např.olympská hvězda Antares měla dostatečný jas pro zařazení do kategorie jedna. Polaris, viditelně méně jasná hvězda byla začleněna do druhé kategorie, atd. Moderní stupnice viditelných velikostí byla rozšířena 30 kroků v jednom směru tak, aby bylo moţno zahrnout Slunce a 24 kroků v opačném směru za účelem zařazení nejjemnějších těles zachycených Hubble Space Telescope. Samozřejmě, Hipparchos neměl moţnost objektivního měření jasu, ale jeho subjektivní klasifikace se ukázala být plně logaritmická. Podle údajů detektoru, který měří intensitu světla, Antares je 2,5 krát jasnější neţ Polaris, která je 2,5 krát jasnější neţ hvězda třetí velikosti.. Hipparchova stupnice zachycuje zvláštní jev. Lidské smysly vnímají svět logaritmicky. Oko například není schopno rozlišit více jak šest stupňů jasu. Úplný rozsah, mající šest stupňů 2,5 x 2,5 x 2,5 x 2,5 x 2,5, je jiţ příliš jemný pro lidské receptory. Ucho také vnímá logaritmicky. Fyzikální intenzita zvuku, vyjádřená energií přenášenou vzduchem, se mění od faktoru trilionu (1012) sotva slyšitelného aţ po práh bolestivosti. S ohledem na to, ţe ani ucho ani mozek nemohou zvuk rozlišovat stejně v celém rozsahu, převádějí vnímanou intenzitu jevu do obsáhnutelné (comprehensible) stupnice. Jinak řečeno, ucho zaznamená intenzitu zvuku jako logaritmus poměru hlasitostí. Takţe normální konverzace se můţe zdát třikrát hlasitější neţ písknutí, i kdyţ ve skutečnosti jeho změřená intenzita je tisíckrát (103) větší. Není ţádnou náhodou, ţe stupnice hladiny hlasitosti po vynálezu telefonu Alexandra Bella je logaritmická. Hluk, který je zaznamenán jako 80 decibelů je 100 x hlasitější neţ zvuk 60 decibel. 18

Jestliţe se v případě senzorického vnímání jasu a hlasitosti jedná o stimuly interpretované logaritmicky, dalo se očekávat, ţe je za těmito jevy hlubší, fundamentální zákon. Po dobu jednoho a půl století byla tato otázka v popředí psychofyziky, vědy, ve které se překrývají psychologie a fyzika. Jedním ze zakladatelů této disciplíny byl v devatenáctém století německý biolog a fyzik Gustav Theodor Fechner, který dlouhodobě zápasil se vztahem mezi stimulem a odezvou,aţ,jak praví historie,ráno dne 22.října 1850 ještě v posteli,přišel na řešení a formuloval zákon,který se po něm nyní také nazývá. Weber-Fechnerův zákon umoţňuje stanovit kritéria,jeţ charakterizují interakci psychiky člověka a jeho prostředí,tj.vliv jednotlivých konstituent na jeho psychiku,umoţňuje popsat vytvářené pocity danou sloţkou. 1.6 Kritéria pro hodnocení konstituent Z uvedených poznatků je zřejmé,ţe pro hodnocení vnitřního prostředí jsou nezbytná dvě kritéria: fyziologické,vyjádřené fyzikální veličinou, a psychologické,rovněţ vyjádřené fyzikální veličinou. Jednotlivá kritéria jsou souborně uvedena v tab.1.3.

Tab.1.3 Přehled kritérií fyzikálně-fyziologických a fyzikálně-psychických KONSTITUENTA

Akustická Tepelně- vlhkostní Odérová  jednotka běžně používaná   jednotka navrhovaná

KRITÉRIUM Fyzikálně-fyziologické akustický tlak entalpiexspec.hmotnost odérová koncentrace

Fyzikálně-psychické decibel (dB)  decitherm(dTh)   deciodér(dOd)  

Literatura 1.1 Baeyer von,H.Ch.:Power tool.The Sciences 2000,Sept./Oct.:12-15. 1.2 Jokl,M.V.:Some natural laws about harmful agents in the human environment.Journal of Theoretical Biology 48,1974:1-9. 1.3 Jokl,M.V.:Microenvironment:The Theory and Practice of Indoor Climate.Thomas,Illinois,USA,1989,pp.416. 1.4 Rohles,F.H.:The ecosystem complex:A new approach in specifying the man-environment relationship.J.Environ.Sys.1,1971,4:321-328. 1.5 Selye,H.:Stress without Distress.Philadelphia and New York,J.B.Lippincott Company,1974. 1.6 Weber,J.H.:Sick building syndrome-dangerous game with spread characters.Air Infiltration Review 16,1995,3:12-13. 19

2 Tepelná pohoda a optimální vlhkost Tepelně-vlhkostní pohodu prostředí –optimální úroveň tepelně-vlhkostní konstituenty vytvářejí tepelné a vlhkostní toky (teplo a vodní pára) v interiéru, které exponují člověka a spoluvytvářejí tak jeho celkový stav.

20

2.1

Zdroje tepla a vodní páry Blízkost střechy a často i stísněný prostor, různé zdroje tepla a vodní páry mohou být

příčinou narušení tepelně-vlhkostní pohody v interiéru, zvláště není-li věnována dostatečná pozornost zateplení (tepelné izolaci stavebních konstrukcí) a větrání.

2.1.1 Zdroje tepla a chladu (faktory stresu) Zdrojem tepla i chladu pro interiér budovy je především venkovní klimatická situace, která se přenáší dovnitř obvodovým pláštěm budovy. Dominantní roli zde hrají okna, kterými uniká nejvíce tepla v zimě a přichází nejvíce tepla v létě - např. u samostatně stojícího rodinného domku činí tepelná ztráta okny 20%, ostatními stěnami pouze 16% (obr.2.1) (viz Jokl 1993). V současné době, charakterizované rychlým růstem cen energií, by tudíţ největší pozornost měla být věnována kvalitnímu provedení oken, která se jinak stávají téměř dírami, kterými uniká teplo do venkovního prostředí. Kvalitní okna se vyplatí i v létě, kdy zase sniţují tepelný tok z exteriéru do interiéru a značně tak přispívají k tepelné pohodě jejich uţivatelů. Z tepelného hlediska nehraje roli, zda jsou okna plastová nebo dřevěná. Nespornou výhodou plastových oken je snadná údrţba, neboť odpadá natírání; nevýhodou menší mechanická pevnost (plastové rámy musí být masivnější) a z toho vyplývající uvolňování kování po určité době a téměř dokonalá těsnost, jeţ můţe sníţit přirozenou výměnu vzduchu v interiéru pod únosnou mez. Ve vyspělých státech po počáteční euforii převládla opět okna dřevěná, ale lepená z několika vrstev dřeva (tzv. eurookna), u kterých téměř odpadá riziko deformací a rovněţ údrţba, vzhledem k pouţití umělých pryskyřic při lepení není jiţ tak náročná.

21

Obr.2.1 Rozdělení tepelných ztrát v solitérním rodinném domku

Obr.2.2 Základní tvorba tepla člověkem (metabolické teplo bazální qm,b) Pro standardního člověka (75 kg, 175 cm, povrch = 1,9 m2). Zdroji tepla uvnitř budovy jsou nejvíce různé aktivity člověka, zvláště vaření, pečení, smaţení a ţehlení (příkon spotřebičů lze číselně povaţovat za přívod tepla do 22

interiéru), a také člověk sám, coţ se zvláště projeví při přítomnosti více lidí v interiéru. V klidu (ve spánku) člověk produkuje teplo svými játry, a to v závislosti na svém věku (děti produkují nejvíce) a pohlaví (ţeny produkují méně, jsou tudíţ náročnější na teplo v místnosti (obr.2.2). Fanger (1970) prokázal, ţe ţeny poţadují optimální teploty vyšší o 0,6 aţ 1,3 °C vyšší neţ muţi. Rovněţ staří lidé mají optimum o 1aţ 2°C vyšší neţ lidé mladí.Vliv váhy a výšky člověka se eliminuje vztaţením tepelného toku na povrch těla podle Du Boise (obr.2.3):

Obr.2.3 Stanovení povrchu těla člověka dle DuBoise. AD = 0,202.w0,425 .h0,725

[m2]

(2.1)

AD = povrch těla dle DuBoise [m2] w = hmotnost [kg] h = výška [m] Pro standardního evropského člověka (1,75 m a 75 kg) AD =1,9 m2. S tělesnou aktivitou vzrůstá značně tepelná produkce, jejímţ zdrojem jsou převáţně svalové skupiny, a to tzv. metabolické teplo netto (tab. 2.1,obr.2.4). Např. při domácích pracech se pohybuje v rozmezí 40 aţ 170 W/m2. K těmto hodnotám je ovšem nutno připočíst

23

uvedené metabolické teplo bazální:

qm = M – W = qm,b + qm,net

[W.m-2] [met]

(2.2) kde qm = metabolické teplo [W.m-2] [met] M = celková metabolická produkce tepla [W.m-2] [met] W = pracovní výkon [W.m-2] [met] qm,b = bazální metabolické teplo [W.m-2] [met] qm,net = metabolické teplo netto [W.m-2] [met] V laboratorních podmínkách pro tutéţ práci a za těchţe pracovních podmínek metabolické teplo můţe kolísat u jednotlivých osob asi o ±5%.V praktických podmínkách,kdy měřená činnost není vţdy přesně stejná,se kolísání zvětšuje aţ na 20%(ISO/DIN8996). V horkém prostředí lze očekávat zvýšení tepelné produkce o 5 aţ 10 W.m-2 v důsledku zvýšeného pulsu a pocení (ISO/DIN8996).. V chladném prostředí v důsledku třesu je moţné zvýšení aţ na 200 W.m2.(ISO/DIN8996). Evropský standard ČSN EN 7730 zavádí pro metabolické teplo jednotku [met]. Jeden met je tepelná produkce uvolněně sedícího člověka, přičemţ 1 [met] = 58,2 [W.m-2] .

24

Tab.2.1Metabolické teplo při různých typických aktivitách (ČSN EN 7730)

Aktivita

Metabolizmus W.m-2

met

46

0,8

58

1,0

70

1,2

93

1,6

116

2,0

2 km/h

110

1,9

3 km/h

140

2,4

4 km/h

165

2,8

5 km/h

200

3,4

Ležení Sezení uvolněné Činnost vsedě (kancelář,obydlí,škola, laboratoř) Lehká činnost vstoje (nakupování,laboratoř, lehký průmysl) Středně namahavá činnost vstoje (prodavač,domácí práce,strojírenský závod) Chůze po rovině:

25

Obr. 2.4 Tepelná produkce při různé činnosti (Fanger)

2.1.2 Zdroje vodní páry Obsah vodních par v interiéru je opět určován jednak stavem vodních par v exteriéru, jednak jejich zdroji uvnitř budovy. V zimě, v důsledku nízkých teplot, je jejich obsah ve venkovním vzduchu malý, neboť při nízkých teplotách kondenzují nebo dokonce mrznou a padají k zemi. Vzduch přiváděný do interiéru je pak po ohřátí na 26

vnitřní teplotu suchý, jeho relativní vlhkosti klesají i pod 20%. V létě, v důsledku relativně vysokých teplot, je jejich obsah ve venkovním vzduchu značný, neboť čím je vyšší teplota vzduchu, tím více je schopen pohltit vodní páry (viz Jokl 1989, 1992). Vzduch přiváděný do interiéru je pak po ochlazení na vnitřní teplotu téměř nasycen vodními parami, jeho relativní vlhkosti se mohou blíţit i svému nasycení, tj. 100%.Závislost relativní vlhkosti venkovního vzduchu na jeho teplotě je na obr.2.5.

Obr.2.5 RHev závislosti na Ta,e

Obr.2.6 Stanovení rosného bodu v interiéru

v Mollierově diagramu(1-pouze chlazení,bez zdrojů vodní páry,2-vlhčení bez přívodu tepla,3vlhčení s přívodem tepla

(např.vodní parou),Tdew=rosný bod,Twal,stand.=teplota vnitřního

povrchu stěny dle normy,šrafovaná plocha=zóna kondenzace). Zdroji vodních par uvnitř budovy jsou opět nejvíce různé aktivity člověka, zvláště sprchování (cca 2600 g/h), vaření (aţ 1500 g/h), sušení prádla (aţ 500 g/h), květiny (aţ 20 g/h) a také člověk sám (30 aţ 300 g/h) (viz tab.2. 2).

27

Tabulka 2.2 Zdroje vodní páry v bytě ČLOVĚK KOUPELNA KUCHYNĚ SUŠENÍ PRÁDLA BAZÉNY ROSTLINY

při lehké činnosti při středně těžké práci při těžké práci s vanou se sprchou při vaření

30 – 60 g/hod 120 – 200 g/hod. 200 – 300 g/hod. cca 700 g/hod cca 2 600 g/hod cca 600–1500 g/hod. průměrně denně 100 g/hod Odstředěného 50 – 200 g/hod. mokrého kapajícího 100 – 500 g/hod. (volné vod. plochy) cca 40 g/hod. pokojové květiny (fialka) 5 – 10 g/hod. rostliny v květináči 7 – 15 g/hod. (kapradina) fikus střední velikosti 10 – 20 g/hod.

2. 2 Působení tepla, chladu a vodních par na člověka (strain,poststrain) Vzhledem k rozdílnosti projevu je třeba věnovat samostatnou pozornost jednak působení tepla a chladu, jednak vodních par. 2.2.1 Působení tepla a chladu Člověk je tzv. homoiothermním organismem, tj. pro zachování své existence musí udrţovat konstantní teplotu svého jádra (vnitřních částí těla). Základní podmínkou udrţení konstantní tělesné teploty je tepelná rovnováha mezi organismem člověka a okolím (Jokl 1989, Jokl, Moos 1989), tj. teplo vyrobené člověkem musí být odvedeno do jeho okolního prostředí. Je-li odvedeno více tepla, v důsledku příliš chladného prostředí, dochází k porušení směrem dolů, které je provázeno pocitem chladu, je-li odvedeno méně tepla (v důsledku příliš teplého prostředí), dochází k porušení směrem nahoru, provázené pocitem tepla. Metabolické teplo je sdíleno do výsledného tepelně-vlhkostního stavu prostředí při uplatnění tepelně-izolačních vlastností oděvu a jeho přenosového odporu pro vodní páru konvekcí,radiací,kondukcí respirací a evaporací (obr.2.7).

28

Obr.2.7 Vytváření výsledného tepelného stavu člověka

Obr.2.8

Celková produkce tepelného toku a jeho rozdělení na jednotlivé sloţky během tepelné výměny s okolním prostředím ( qm metabolické teplo,

qres respirační teplo, qtr termoregulační teplo, qev evaporační teplo, qc konvekční teplo, qr radiační teplo, Rt ,wa celkový tepelný odpor oděvu, 29

Rt ,i celkový vnitřní tepelný odpor, Ct tepelná kapacita lidského těla, Ti vnitřní teplota těla, Tcore teplota jádra těla, Tsk teplota pokoţky, Tg globeteplota). Tento termodynamický proces výměny tepla mezi lidským organismem a prostředím lze popsat rovnicí tepelné bilance(obr.2.8) 





















q stor  q m  q c  q r  q k  q ev  q res  q tr  q a  q core  q sk

[W . m-2]

(2.2)

kde 

q stor

= S = akumulované teplo v organismu

[W . m-2]

= M - W = metabolické teplo

[W . m-2]

= C = teplo sdílené konvekcí

[W . m-2]

= R = teplo sdílené radiací

[W . m-2]

= K = teplo sdílené kondukcí

[W . m-2]

= Esk = teplo sdílené evaporací

[W . m-2]



qm 

qc 

qr 

qk 

q ev 

q res

= Cres +Eres= respirační teplo=konvekční respirační teplo Cres +evaporační teplo Eres [W . m-2]











q core  q m  q res  q tr  q a =tepelný tok z jádra těla do pokoţky

[W . m-2]

(2.3) 









q sk  q c  q r  q k  q ev =tepelný tok z povrchu těla do okolního prostředí [W . m-2] (2.4) 

q tr

= termoregulační teplo

[W . m-2]



qa

= adaptační teplo [W . m-2] Pozn.Tečka nad symbolem ,je-li pouţita,upozorňuje,ţe se jedná o tok,změnu v závislosti na čase(angl.”rate”). Teplo sdílené konvekcí je transfer tepla mezi povrchem těla a okolním vzduchem,obvykle vztaţené na jednotku povrchu těla. Teplo sdílené radiací je transfer tepla mezi povrchem těla a okolními povrchy v interiéru,obvykle vztaţené na jednotku povrchu těla. Suché teplo(senzibilní,Newtonské,nonevaporační) je součet telných toků konvekcí a radiací,vztaţených na povrch člověka.(Pozn.V meteorologické literatuře “senzibilní tepelná

30

ztráta”je pouze tepelný tok konvekcí)Negativní:tepelná ztráta,pozitivní:tepelný zisk.Je dáno vztahem 

q dry





 qc  qr

=

hc (Ta – Tcl ) + hr(Tmrt –Tcl)

= h (To – Tcl ) = R-1t,wa (To – Tsk ) -1 2 kde Rt,wa = Ia +Icl [W . m .K] -1 2 kde Ia = 1/h = 1/(hc + hr) [W . m .K] -2 -1 kde hr = 4,7 [W . m .K ]

[W . m-2] (2.5) [W . m-2] (2.6) (2.7) (2.8)

V těchto vztazích hc = součinitel transferu tepla konvekcí ( tab.2.3)

hr = součinitel transferu tepla radiací a jeho průměrná hodnota v normálním prostředí Icl = tepelný odpor samotného oděvu (tab.2.4 a obr.2.9).V interiéru lze v létě předpokládat průměrnou hodnotu 0,5clo,v zimě 1,0 clo,pro celý rok 0,75 clo)

Tab.2.3 Součinitel transferu tepla konvekcí(Sprague,Munson) Rychlost vzduchu m/s 0,1 aţ 0,18 0,5 1,0 2,0 4,0

hc W.m2.K-1 3,1 6,2 9,0 12,6 17,7

31

Obr.2.9 Tepelný odpor oděvů (Fanger)

Tab.2.4 Tepelný odpor typických oděvů(ISO 7730-1984E) 32

Oděv Nahý Šortky Typický tropický oděv (spodky,šortky,košile krátký rukáv s rozhalenkou,lehké ponoţky a sandály) Lehký letní oděv (spodky,dlouhé lehké kalhoty,košile krátký rukáv s rozhalenkou,lehké ponoţky a boty) Lehký pracovní oděv (lehké spodní prádlo,bavlněná pracovní košile s dlouhými rukávy,pracovní kalhoty,vlněné ponoţky a boty) Typický zimní oděv pro interiér (spodní prádlo,košile s dlouhými rukávy,kalhoty,sako nebo svetr s dlouhými rukávy,silné ponoţky a boty) Těţký evropský”business suit”(bavlněné spodní prádlo s dlouhými rukávy a nohavicemi,košile,oblek z kalhot,saka a vesty,vlněné ponoţky a těţké boty)

W-1.m2.K 0 0,015 0,045

clo 0 0,1 0,3

0,08

0,5

0,11

0,7

0,16

1,0

0,23

1,5

Ta = teplota vzduchu [°C] Tcl = teplota oděvu [°C] Tmrt = střední radiační teplota [°C] ;teplota imaginární uniformní černé plochy,se kterou člověk sdílí stejné mnoţství radiačního tepla jako se skutečným neuniformním prostředím Tsk = teplota pokoţky [°C]

To

= operativní teplota [°C] ; teplota imaginární uniformní černé plochy,se kterou člověk sdílí stejné mnoţství tepla radiací a konvekcí jako se skutečným neuniformním prostředím . V oblasti tepelného komfortu se rovná globeteplotě,tj.teplotě kulového teploměru (obr. 2.10),neboť

To= (hc /h) Ta + (hr /h) Tmrt [°C] Tg= (hc,globe /h globe) Ta + (hr, globe /h globe) Tmrt [°C] kde (hc /h) ≈ (hc,globe /h globe) a (hr /h) ≈ (hr, globe /h globe),tj. To ≈Tg Evaporační teplo je tepelný tok vytvářený odpařováním (negativní)nebo naopak kondenzací vodní páry na povrchu pokoţky(pozitivní) vztaţený na jednotku povrchu těla. Negativní evaporační teplo je dvojí:a)perspiratio insensibilis,vytvářené evaporací převáţně vody difundující skrze vrchní vrstvy pokoţky(epidermis),b)perpiratio sensibilis,vytvářené evaporací potu. Akumulované teplo v organismu je teplo nashromáţděné v organismu(pozitivní) nebo odebrané z organismu (negativní).Tento přírůstek nebo úbytek tepla v těle je způsobován nerovnováhou mezi tepelnou produkcí a tepelnou ztrátou a je vztahován na jednotku povrchu těla.V neutrální a perspirační zóně je roven nule.

33

Obr.2.10 Kulový teploměr Vernon-Jokl(1 měděná koule,2 teploměr,3 polyuretanová absorbční vrstva,4 tepelně-izolační noţka) Termoregulační teplo qtr je tepelný tok uvolňovaný nebo zadrţovaný v organismu fyziologickou termoregulací(Jokl 1989). Adaptační teplo qa je posuv termoregulačního tepla v důsledku adaptace organism(Jokl 1989). Součet termoregulačního a adaptačního tepla závisí na vnitřním tepelném odporu lidského organismu:



qm  qres  qtr  qa  Gt ,ti Ti  Tsk   1/ Rt ,ti Ti  Tsk  W .m 2



(2.9)

kde Ti = teplota jádra těla [°C] Tsk = průměrná teplota pokoţky [°C]

Rt,ti = vnitřní tepelný odpor organismu [W-1 . m2 .K] Gt,ti = vnitřní tepelná vodivost organismu [W. m-2 .K-1]

Vnitřní tepelná vodivost je částí celkové tepelné vodivosti organismu, pro kterou platí:





Gt ,ti  qm  qres  /Ti  Tsk   qtr  qa  /Ti  Tsk   Gt ,m  Gt ,i W .m 2 .K 1 (2.10) kde Gt,m lze nazvat metabolickou tepelnou vodivostí a Gt,i vnitřní tepelnou vodivostí. Celková tepelná vodivost lidského těla je na obr.2.11,ze kterého je zřejmé,ţe existuje její -2

-1

minimální hodnota Gt,ti = 9,074 W. m .K . I kdyţ je teplota jádra těla konstantní,tj.akumulované teplo se rovná nule,není to stacionární stav v důsledku stale pracující termoregulace,jeţ uvolňuje nebo zadrţuje 34

termoregulační a adaptační tepelné toky (téţ tzv.kvasistacionární stav).A bez termoregulace nejsme schopni existovat jako lidské bytosti,neboť právě ona udrţuje konstantní tělesnou teplotu.

Obr. 2.11 Tepelná vodivost Gt ,ti a tepelná ztráta lidského organismu v závislosti



2 na teplotě pokoţky Tsk pro odpočívající subjekt během dne W .m



[Burton,Bazett 1936, , Lefevre 1898, Liebmeister 1869 ] [Cit. Itoh et al. 1972]. 2.2.1.1 Termoregulace lidského organismu Účelem termoregulačních mechanism je změna tepelných toků mezi lidským organismem a prostředím tak,aby byl dosaţen optimální tepelný stav člověka.Prioritním úkolem je udrţet konstantní teplotu tzv.homoiothermní části,coţ je jádro s konstantní teplotou.Při regulaci se velikost této části mění ve prospěch části s proměnlivou teplotou,tzv.poikilothermní.Lze tedy hovořit o “lidském termostatu”(Benzinger 1961).Termoregulace je trojího druhu:chemická,fyzikální a mechanická. Chemická termoregulace spočívá ve změně chemické tvorby tepelných toků,tj.v regulaci toku tepla produkovaného lidským organismem-tepla metabolického,a to: a) Přímou změnou tvorby tepla,zvláště v játrech, b) Změnou tělesné aktivity,tj.změnou tvorby tepla hlavně ve svalových skupinách, c) Třesem,tj.vzrůstem tvorby tepla opět zvláště ve svalových skupinách.I kdyţ hodnota takto produkovaného tepla můţe být značná(aţ 200

35

W . m-2),má tento mechanismus u mnoha lidí uţ rudimentální charakter-nelze jej vyvolat. Fyzikální termoregulace spočívá ve změně fyzikálních toků tepla zásahem uvnitř těla člověka a je prováděna:

a) Vazodilatací a vazokonstrikcí,tj.regulací toku tepla sdíleného obnaţenými částmi těla konvekcí a radiací a u částí pokrytých oděvem kondukcí,a to cestou změny povrchové teploty těla,jeţ je dosahována zvětšováním(vazodilatací-v horkém prostředí) nebo zmenšováním(vazokonstrikcí-v chladném prostředí) průřezu perferních cév,poikilotermních částí organismu,

b) Změnou tepelně-izolační tukové vrstvy,tj.rovněţ regulací toku tepla sdíleného s povrchu těla,

c) Pocením(perspirací),tj.regulací toku tepla sdíleného evaporací potu, d) Dýcháním(respirační ventilací),tj.regulací toku tepla sdíleného respirací,a to změnou dechové frekvence,změnou mnoţství vdechovaného a vydechovaného vzduchu. Tzv.”husí kůţe”(pile erection) je rudimentálním mechanismem,který dříve umoţňoval zvýšení tepelně-izolační vrstvy na povrchu pokoţky erekcí chlupů,tj.zvětšením tloušťky izolační vrstvy klidného vzduchu. Mechanická termoregulace (téţ behaviorální) spočívá v regulaci toku tepla sdíleného oděvem kondukcí, změnou tepelného odporu oděvu, tj. svlečením nebo oblečením části oděvu. Nelze do ní zahrnovat změnu výkonu vytápěcího system člověkem nebo jiného zařízení techniky prostředí,neboť se jiţ nejedná o změnu tepelného toku

zásahem

na

člověku.Není

take

vhodné

její

začlenění

do

fyzikální

termoregulace,neboť je realizována zásahem mimo organismus člověka,vně jeho těla(ale ještě na jeho povrchu).Názorně jsou termoregulační mechanismy shrnuty ve schemata na obr.2.12

36

Obr.2.12 Schema termoregulačních mechanismů člověka (Benzinger,Grandjean,Jokl). Termoregulační centra Thermoregulačními centra jsou umístěna v hypothalamu (obr.2.13 a 2.14) - nachází se asi uprostřed myšlené spojnice obou ušních otvorů, z čehoţ je zřejmá jejich důleţitost, vyplývající ze snahy o jejich maximální ochranu. V předním (anteriórním) hypothalamu je centrum tepla a současně terminální centrum (ovládá vazodilataci, tj. roztahování cév v teplém prostředí a perspiraci, tj. pocení), v zadním (posteriorním) hypothalamu je centrum chladu a zachování tepelné rovnováhy. Obojí odezva, jak na teplo, tak na chlad, je řízena přes přední, terminální centrum, které pak udrţuje tělesnou teplotu na přísně determinované "nastavené" teplotě (viz Jokl 1989, Jirák et al. 1997).

37

Obr.2.13

Centra pro vyhodnocování tepla(warm) a chladu(cold) v mozku.

Termoregulační centra-detail (Benzinger) (A tepelné a terminální centrum v předním hypothalamu,P chladové centrum v zadním hypothalamu). Termoregulačním úsilím se organismus snaţí ustálit v neutrální zóně (obr.2.15,tab.2.5); není-li to moţné,např.při příliš velké tepelné zátěţi),tak alespoň v zóně pocení (perspiratio sensibilis).Tepelné rovnováhy je moţno dosáhnout i v zóně hyperthermie( přehřátí) a hypotermie(podchlazení),ovšem jen za cenu zvýšení tělesné teploty-její přípustný vzrůst je na 38,3°C.Průběh tělesné teploty je téţ zřejmý z obr.2.15,neboť změna tepelné bilance je přímo úměrná této teplotě.Neutrální zóně odpovídá optimální mikroklima,jehoţ prahové hodnoty stanoví standardy a vládní nařízení(v České republice).Zóna pohody je jen určitou částí neutrální zóny,neboť je navíc podmíněna příjemnými subjektivními pocity, k nimţ nedochází v celé neutrální zóně-např.vykonává-li člověk nepříjemnou práci nebo dosahuje vyrovnané tepelné bilance nepříjemně těţkým oděvem atd.Pro únosné mikroklima chladné a horké se pak předpisy stanoví nejvýše přípustné hodnoty standardy a v České republice opět vládním nařízením(tab.2.5). Obr.2.14

38

Obr.2.15 Tepelná bilance lidského organismu v chladném,optimálním a horkém mikroklimatu.Symboly jsou vysvětleny v textu. Tab.2.5 Fyziologické stavy člověka při tepelně-vlhkostní zátěţi a odpovídající druhy tepelně-vlhkostího mikroklimatu Fyziologický Hypothermie Perspiratio Perspiratio Hyperthermie stav člověka insensibilis sensibilis Neutrální, komfort Tepelná Únosná Optimální Únosná Únosná zátěţ (stres) hypothermická perspirační hyperthermická krátkodobá dlouhodobá krátkodobá Dle předpisů Nejvýše Přípustná Nejvýše Nejvýše přípustná optimální přípustná přípustná krátkodobá dlouhodobá krátkodobá hypothermická hyperthermická Tepelněvlhkostní mikroklima

Chladné krátkodobě únosné

Optimální

Horké dlouhodobě únosné

Horké krátkodobě únosné

Výsledné tepelné stavy člověka v kterékoliv z uvedených zón jsou pak ještě modulovány dalšími dvěma faktory: aklimací,aklimatizací a rytmicitou fyziologických jevů-biorytmy.

39

Obr.2.16 Průměrné teploty jádra těla (rektální teploty),pulzové frekvence a ztráty pocením normálního člověka (70 kg)v průběhu tepelné adaptace(Leithead,Lind).Dne 0 člověk pracoval 100 minut s energetickým výdejem 350 W v chladném klimatu;exposice byla opakována dne 1 aţ 9,avšak v horkém klimatu se suchou teplotou vzduchu 48,9°C a mokrou 26,7°C. Adaptace na exponující klima je soubor fyziologických změn objevujících se během ţivota organismu,které redukují strain způsobovaný stresujícími změnami jednotlivých klimatických faktorů, a to buď v regulovaném klimatu,coţ je tzv.aklimace (acclimation),nebo v přírodním (tzv.geografickém,přírodním) klimatu,tzv.aklimatizace(acclimatization).Z největší části (cca 80 %) dochází k adaptaci během prvních 4-7 dnů,k úplné adaptaci pak ve 12 aţ 14 dnech.Její průběh je závislý na exponujícím stresu: a)Člověk adaptovaný na určitou tepelnou zátěţ má pouze částečnou adaptaci na vyšší tepelnou zátěţ, b)Adaptační moţnosti organismu jsou omezené,i kdyţ adaptační limit nebyl dosud určen. Hlavní fyziologické adaptační změny jsou na obr.2.16-pokles rektální teploty a tepové frekvence a vzrůst mnoţství vylučovaného potu.Je zřejmé,ţe vylučovaný pot,puls i teplota těla se ustálí zhruba po jednom týdnu,coţ je tedy také doba nezbytná pro adaptaci organismu na nadměrné teplo.Retence adaptace(jak dlouho vydrţí nabyté adaptace) na teplo je 2-4 týdny.

40

Obr.2.17 Typický denní cyklus orální teploty (tělesné teploty měřené v ústech pod jazykem)(Kleitman) Biorytmus je přirozená časová modulace fyziologických jevů organismu,způsobovaná fyzikálními projevy vzájemného pohybu Země a ostatních kosmických těles,zvláště Slunce.Typickým příkladem je denní průběh tělesné teploty člověka (obr.2.17),která během dne stoupá,dosahuje maxima v odpoledních hodinách a pak opět klesá na minimální hodnoty v časných ranních hodinách.I kdyţ se jedná o změny v rozsahu pouze asi 0,85 K,korespondují(v rovnici tepelné bilance člověka) s podtatně většími změnami teplot vzduchu a ostatních tepelných veličin prostředí,takţe by k nim mělo být přihlédnuto při regulaci tepelných poměrů v interiéru v průběhu dne (Jokl 1974).Člověk je totiţ zvyklý na střídání teplot v průběhu dne,od nejniţších teplot uprostřed noci aţ po nejvyšší teploty v odpoledních hodinách,na které lidský organismus reaguje průběhem své tělesné teploty,tzv.cirkadiálním(denním)biorytmem (obr.2.17).Lze tudíţ také přispět k pohodě člověka tím,ţe i operativní teploty (/obr.2.18)(nebo ještě přesněji dcithermy) v ineriéru svým průběhem budou sledovat denní biorytmus člověka,např.nastavením vhodného útlumu teploty v noci.

Obr.2.18 Operativní teplota korespondující s denním biorytmem člověka Pokles teploty v noci však také nemůţe být libovolný.Dříve přípustný pokles aţ na teploty kolem nuly(v zimě při vypnutém vytápění,resp.při vyhaslých kamnech),vyţadující teplý noční úbor(včetně pokrývky hlavy) a teplé lůţkoviny (velká „duchna“),dnes jiţ není myslitelný,neboť je provázen značnou nepohodou.Je vyţadována pouze lehká přikrývka a pyţamo,nevytápěné loţnice jsou neakceptovatelné(Nevřala,Pimbert 1990).Doporučuje se 41

pokles pouze asi o 1,5 °C,přičemţ současně by operativní teplota neměla poklesnout pod 16°C(Jones 1974),neboť pak jiţ dochází k mnoţení plísní(Jokl 2002). Z uvedených skutečností je zřejmé,ţe člověk ke své existenci (normální funkce mozku a ostatních orgánů) potřebuje udrţení konstantní tělesné teploty,a základní podmínkou udrţení konstantní tělesné teploty je tepelná rovnováha mezi organismem člověka a okolím,tj.teplo vyrobené člověkem musí být odvedeno do okolního prostředí.Je-li odvedeno v důsledku chladného prostředí více tepla,dochází k porušení směrem dolů,které je provázeno pocitem chladu,je-li v důsledku příliš teplého prostředí odvedeno méně tepla,dochází k porušení směrem nahoru,provázené pocitem přílišného tepla.V teplém a horkém prostředí člověk obnovuje tepelnou rovnováhu pocením(dochází k ochlazování těla o skupenské teplo výparné potu),v chladném prostředí však dochází k podchlazení organismu (hypothermii),provázené poklesem tělesné teploty.Jen u některých osob se zvyšuje produkce tepla třesem aţ na 200 W/m2,všeobecně to však nelze předpokládat1).Proto také např.vládní nařízení České republiky dovoluje na horkém pracovišti obnovu tepelné rovnováhy vyloučením 4 l potu za směnu,třes však na chladných pracovištích nebere v úvahu. Kůţi tvoří tři integrované vrstvy: pokoţka(epidermis), škára (dermis) tvořená sítí vazivových vláken, ve které jsou umístěny potní ţlázy,nervy,cévy a mazové ţlázy a konečně podkoţí (subcutis). Potní ţlázy mají pouze savci,na těle jsou umístěny nerovnoměrně,s věkem se jejich činnost sniţuje.Ţeny mají menší počet potních ţláz neţ muţi a proto se i méně potí.Ţeny vytvoří za hodinu aţ 180 mililitrů potu, muţi aţ 250,tj. čvrt litru. Nestačí-li pro ochlazování organismu mnoţství vylučovaného potu nebo nemůţe-li se odpařovat (ve vlhkém prostředí, v nepromokavém oděvu), tělo člověka se přehřívá, jeho tělesná teplota stoupá. Moţnosti však nejsou velké, připouští se vzestup na teplotu na 38,3°C, při vyšších teplotách uţ dochází k ohroţení organismu. Přípustný pokles tělesné teploty při podchlazení organismu je stále předmětem diskuzí; zatím se za podchlazení povaţuje stav, kdy tělesná teplota je niţší jak 35 °C a za se povaţuje 28°, kdy dochází k zástavě srdce.. Norským lékařům z

kritickou teplotu

nemocnice v Tromso v r. 1999 se však podařilo zachránit ţivot i 29 leté ţeně, jejíţ tělesná teplota poklesla na 13,8°C. Švédka Anna Baagenholmová se při lyţařské túře poblíţ norského Narviku propadla do řeky, kde zůstala v ledovém krunýři uvězněna přes hodinu, neţ se ji podařilo vyprostit a dopravit helikoptérou do nemocnice v Tromso - tam uţ jí naměřili tělesnou teplotu pouze 13,8°C. Rozdíl mezi podchlazením organizmu a jeho nachlazením je pak uţ jen v jeho celkovém stavu, tj. záleţí především na jeho obranných schopnostech (imunobiologické resistivitě). Pro běţnou

praxi

je

důleţité,

ţe

před

nadměrným teplem

je

člověk

chráněn

___________________________________________________________________________ _ 42

1) V Tibetu existuje tzv. TAUMO - mladí muţi závodí ve vysoušení počtu mokrých prostěradel ve 320C mrazu. Provádějí to s takovou lehkostí, ţe to vyzkoušel i člen britské expedice s pozoruhodným výsledkem: podařilo se ho zachránit.

pocením, ale před nadměrným chladem není - je v nebezpečí podchlazení a tudíţ i nachlazení. Pociťujeme-li tedy v místnosti chlad, je nezbytná okamţitá akce - zvýšení tepelněizolačních vlastností oděvu, zvýšení teploty vzduchu, zvýšení fyzické aktivity apod. K nejohroţenějším patří malé děti-lékaři dokonce doporučují rodičům, aby s miminky do jednoho roku věku raději ani nechodili ven. Mráz (a to uţ pod sedm stupňů) ohroţuje jak kůţi malých dětí,tak i sliznice. Vysušuje je, dráţdí a tím i oslabuje vůči případné infekci.To platí obecně, jenţe dospělí se s tím snáze vyrovnají. Mráz vadí i kardiakům, protoţe se jim hůře prokrvují cévy, mají horší tepelnou regulaci a jsou tak náchylnější k omrzlinám. Citliví na mráz jsou i staří lidé;vysoký věk kromě jiného sebou přináší méně intenzivní pocity tepla či chladu,takţe se vytrácí důleţitý varovný signál.Nízké teploty jsou i nepřítelem opilých lidí; alkohol roztahuje cévy a z organismu uniká více tepla neţ z těla střízlivého člověka. Omrzliny: Nejčastěji jsou postiţeny ty části těla, které jsou nejvíce vzdáleny od srdce a proto méně zásobeny krví, tj.ruce a nohy,zvláště prsty,uši a nos.Nejvíc jsou ohroţeny děti a málo otuţilí lidé, kteří uţ omrzliny prodělali a lidé s poruchami krevního oběhu.Vznik omrzlin umoţňuje kaţdý tlak (těsná obuv, těsné součásti oděvu), provlhlý nebo propocený oděv nebo obuv, nadměrná únava, omezení pohybu (např.při úrazech), poţití alkoholu. Omrzliny se rozdělují na tři stupně: 1.Stupně: Kůţe (špička nosu, uši, prsty) se stává mramorově bílou, oteklou,studenou,necitlivou .Zabráníme dalšímu působení mrazu, postiţená místa lehce třeme suchiu, čistou a jemnou šálou.Nikdy je netřeme sněhem. 2.Stupně: Značný otok postiţených míst, výsev různě velkých,často splývajících puchýřů,mnohdy naplněných krví,později i různě velké, značně bolestvé vředy,hojících se několik týdnů.

43

3.Stupně: Odumírání omrzlých tkání, můţe dojít k celkovému podchlazení organizmu se smrtelným následkem. Při všech omrzlinách postiţeného teple přikrýt,podávat teplé nápoje,ponořit postiţené končetiny do vody teplé 42 °C na dobu 20 min. a pak převézt do nemocnice. Chladová alergie: Vyšetření spočívá v provokačním testu,kdy se část kůţe (obvykle na rukou) ochlazuje ve vodě s ledem se současným imunobiologickým a biochemickým vyšetřením. Léčba chladem (kryoterapie): Krátkodobý opakovaný pobyt v komoře s teplotou vzduchu aţ -130°C, Posiluje imunitu, působí protizánětlivě,pomáhá při léčbě ekzémů a lupénky.

44

Obr. 2.19 Teploty a relativní vlhkosti vzduchu v průběhu roku (Kuenzel 1977).

45

2.2.2 Působení vodních par

Průběhy teplot vzduchu a relativních vlhkostí vzduchu během roku jsou na obr 2.19 (Kuenzel 1977). Závislost mezi RH v interiéru a exteriéru je dána vztahem RHi = RHe (ρe,s / ρi,s )+ (Mw + Mstor)/V. ρi,s 100 [%] (2.11)

kde RHi = rel.vlhkost vzduchu v interiéru [%] RHe = rel.vlhkost vzduchu v exteriéru [%] 3

ρe,s = absolutní vlhkost nasyceného vzduchu v exteriéru [g/m ] 3

ρi,s = absolutní vlhkost nasyceného vzduchu v interiéru [g/m ] 3

Mw = produkce vodní páry v interiéru [g/m ] Mstor= vlhkost absorbovaná vápennou omítkou ( u tapetovaných = cca 0,05 Mw,u 3 místností s obkládačkami se blíţí nule) [g/m ] 3

V = mnoţství větracího vzduchu [m /h] Tab.2.6 Absolutní vlhkost nasyceného vzduchu ρs [g/m3] za normálního atm.tlaku B=760 Torr = 101,3kPa Tair ρs Tair ρs

-14 1,7 1 5,2

-13 1,9 2 5,6

-12 2,0 3 6,0

-11 2,2 4 6,4

-10 2,3 5 6,8

-9 2,5 6 7,3

-8 2,2 7 7,7

-7 2,9 8 8,3

-6 3,1 9 8,8

-5 3,4 10 9,4

-4 3,6 11 9,9

Tair ρs

16 13, 6

17 14, 4

18 15, 3

19 16, 2

20 17, 2

21 22 18, 19, 2 3

23 20, 4

24 21, 6

25 22, 9

26 24, 2

-3 3,9 12 10, 6 27 25, 6

-2 4,2 13 11, 2 28 27, 0

-1 4,5 14 12, 0 29 28, 5

0 4,9 15 12, 8 30 30, 1

Příklad.Stanovte RHi v koupelně (20 m3)při koupání ve vaně ( Mw=700 g/h,viz Tab.2.2) 3 při doporučeném a minimálním průtoku větracího vzduchu 90 a 50 m /h (CSN 15665) v zimě při teplotě vzduchu uvnitř 24°C ,RHe=90% a Ta,e= 5°C. RHi = RHe (ρe,s / ρi,s )+ (Mw + Mstor)/V. ρi,s 100 [%] = 90(6,8/21,6)+ 100

x700/90(50)x22,4 = 63% (91%) 3

3

Za daných podmínek je dostatečné mnoţství větracího vzduchu 90 m /h,při 50 m /h dochází jiţ k překročení limitu 70% (viz dále).

Dosavadní poznatky ukazují,ţe je zde problém sucha, vyjádřený nízkou relativní vlhkostí vzduchu, a vlhka, jeţ representuje vysoká hodnota relativní vlhkosti vzduchu.. 46

S nízkou relativní

vlhkostí vzduchu bývají problémy v zimě, kdy vzduch

přicházející z venku obsahuje jen malé mnoţství vodní páry, s vysokou vlhkostí vzduchu naopak v létě, např. za deštivého počasí, je-li teplota vzduchu je mimo oblast optima.

2.2.2.1 Nízká relativní vlhkost vzduchu Při nízké relativní vlhkosti vzduchu vysychají sliznice dýchacích cest, sniţuje 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 (obr. 2.20). Mikroskopem lze vidět, ţe řasinky (cilia) na sliznici jsou v neustálém pohybu, čímţ je zabraňováno usazování prachu. Dle Ewerta (viz Jokl 1993,téţ Croom,Roberts 1981) tvorba slizu závisí hlavně na relativní vlhkosti vdechovaného vzduchu - poklesne-li pod 30%, jeho tvorba rychle klesá a pohyb řasinek také. Bakterie a viry tak nacházejí optimální podmínky pro svůj rozvoj. Nízká relativní vlhkost se nepříznivě projevuje i na pokoţce a očích, jak je zřejmé z dále uvedených skutečností(Fang,Wyon 2003).

Obr.2.20 Sliznice horních dýchacích cest v normálním(A)a vysušeném stavu(B). Mucous Ferning test (MF) Pouţívá se v klinické praxi k hodnocení problémů se slzným filmem na sliznici. Skleněnou tyčinkou je odebrán malý vzorek sliznice a na mikroskopickém sklíčku v mikroskopu je sledována krystalizace vzorku. Výsledek je zanesen do stupnice od 1 do 4, kde 1 je perfektní stav a 4 jasně deficitní. Obr. 2.21 ukazuje, ţe signifikantně větší procento

47

subjektů má klasifikaci nad 1 při vlhkosti 15% nebo menší. Obdobný je vliv rostoucí teploty vzduchu. Organismus se brání zvýšenou frekvencí mrkání.

Obr.2.21 Výsledky MF testu po 4.5 hod. exposici různými teplotami vzduchu a rel. vlhkostmi vzduchu(Fang,Wyon 2003). Měření suchosti pokoţky Také měřením suchosti pokoţky tzv. corneometrem, rovněţ pouţívaným v klinické praxi, lze prokázat výrazný pokles vlhkosti kůţe při poklesu rel. vlhkosti vzduchu na 15%. Vnímání vlhkosti vzduchu Lidský organismus nemá ţádná čidla na vlhkost a není tudíţ příliš sensitivní na změny vlhkosti vzduchu, přesto však pokles z 25% na 15% je schopen vnímat (obr. 2.22) jako negativní.

48

Obr.2.22 Pocit suchosti očí po 5 hod. exposici relativní vlhkostí vzduchu to 5, 15, 25 a 35% rh v čistém vzduchu o teplotě 22° C (Fang,Wyon 2003). Suchost očí Nejvýraznější negativní vliv nízké vlhkosti čistého vzduchu byl zjištěn u očí. Z obr. 2.22 je zřejmé, ţe symptom suchosti očí je nejvíce signifikantní při vlhkosti 15% nebo niţší. Odpovídá to výsledkům s MF testem. Na tomto limitu se také projevují problémy se snesitelností kontaktních čoček, tito lidé jsou na něj zvláště citliví. Suchost kůţe, rtů a sliznic horních cest dýchacích Z obr. 2.23 je patrný symptom suchosti pokoţky rtů,nosu a hrdla při poklesu vlhkosti vzduchu z 35% na 15%, přičemţ symptom suchosti hrdla a nosu narůstal signifikantně ještě s teplotou vzduchu. 49

Obr.2.23 Pocit suchosti rtů, pokoţky, nosu a hrdla s klesající vlhkostí po 5 hod. exposice normálně znečištěným vzduchem o teplotě 22° C(Fang,Wyon 2003).

Vliv statické elektřiny Při relativních vlhkostech vzduchu pod 40% (a zvláště pod 30%) vzrůstá pravděpodobnost nabíjení statickou elektřinou některých podlahových krytin (RAL 1987,Hoppe 1993) a zvláště také tapet. Statická elektřina se pak vybíjí přes osoby v interiéru při dotyku vodivých předmětů (kovové kliky, vodovodní baterie).Je nezbytné v těchto případech( např.v dopravních letadlech) pouţití antistatických materiálů. Pokles výkonnosti subjektu Neočekávaný, překvapivě výrazný negativní účinek nízké vlhkosti byl zjištěn na výkonnost při provádění tří úkolů (psaní textu, čtení korektury a součtové počítání) typických pro administrativní práci (obr.2.24). K poklesu došlo opět při sníţení vlhkosti pod 15% a to zřejmě v důsledku jiţ dříve uvedených skutečností: zvýšené aktivity víček (mrkání), sníţené kvality sliznic očí a horních cest dýchacích.

50

Obr.2.24 Pokles výkonnosti subjektu – rychlosti počítání s poklesem relativní vlhkosti vzduchu(Fang,Wyon 2003). Vliv nízkých vlhkostí na diskomfort administrativních pracovníků Vliv relativní vlhkosti vzduchu 15% na pocity pracovníků v administrativních budovách byl zkoumán ve Švédsku (540 kanceláří ve 160 budovách,4943 respondentů)..54 % subjektů udávalo,ţe vzduch byl příliš suchý (Gavhed a Klasson 2005). Nejčastěji byla udávana suchost v ústech a v krku (31%), dále na tváři (44%), suchost očí (36%),rtů (38%) a také rýma (46%).

2.2.2.2 Vysoká relativní vlhkost vzduchu

Dle Mollierova diagramu je zřejmé,ţe čím niţší teplota,tím je vyšší vlhkost. Opět je tedy nutno brát v úvahu teplotu vzduchu. Je přímý efekt vysoké RH na infekce dýchacích cest(Green 1982). Nepřímý efekt je působení na vzrůst plísní,jeţ mohou způsobovat infekce a alergické reakce. Plísně se objevují na vnitřním povrchu venkovních stěn,jestliţe RH v prostoru po delší dobu překračuje 70% (Bravery 1985). Vápennými omítkami je absorpcí pohlceno asi 40% vznikající vlhkosti v interiéru . Absorpce trvá asi 30 minut,ale k opětnému uvolnění je zapotřebí několika hodin (Oldengarm,De Gids 1991). V plísních dochází i k mnoţení roztočů (Obr.2.25 a 2.26).(Green 1982), coţ můţe vést u dětí ke zvýšení dýchacích potíţí, častým bolestem v krku, bolestem hlavy, rýmy i nervovým obtíţím. Dospělí trpívají častěji nevolností, zvracením, dušností, zácpou, bolestmi v zádech, rýmou i nervovými obtíţemi. Počet a závaţnost těchto potíţí stoupá přímo úměrně s vlhkostí obytných místností (podle Dr. Platta,1989, z Epidemiological 51

Unit of Medical Research at Royal Edinburgh Hospital, U.K.). Podle Asselta (1999) relativní vlhkost v interiéru by neměla překročit 70%,má-li být zabráněno vzniku plísní a mnoţení roztočů.Dodrţení této hodnoty pak determinuje potřebnou výměnu vzduchu(Galád 2007). Výzkum v Dánsku (Gullev 1999) ukázal, ţe roztoče (ţiví se odumřelou lidskou pokoţkou) jsou v Dánsku hlavním zdrojem alergií - jsou příčinou alergií u 200 000 obyvatel. Teprve na dalších místech jsou chlupy psů a koček, spóry plísní a cigaretový kouř. Řadou studií byla pak prokázána závislost mezi vysokou RH a výskytem astmatu (Rylander 2003). Přehledně jsou onemocnění v důsledku vlhkých budov uvedena na Tab.2.7 a jejich symptomy na Tab.2.8 (Workgroup Report 2003). Tab. 2.7 Onemocnění způsobovaná vlhkými interiéry Atopie Alergie (astma,rhinitis) Zvýšené risiko infekcí Toxická pneumonitis Alergická alveolitis Alergie vlastně není nemoc,je to stav, kdy člověk reaguje jinak,neţ je běţné(z řec.all=jinak, ergein=reagovat). Tab. 2.8 Symptomy způsobované vlhkými interiéry Podráţdění sliznice (očí, nosu, dýchacích cest) Kůţe (exémy,svědění,pocity pálení) Systémové (bolesti kloubů,únava,lethargie, bolesti hlavy) Neurologické (bolest, ztráta citlivosti) . Proti roztočům, ţivícím se nejvíce částečkami odlupující se lidské kůţe, je velmi účinné pravidelné luxování koberců i ostatních textílií (obsah vysavače je však nutno ihned po skončení vynést) nebo sníţení relativní vlhkosti na krátký čas (několik dnů) pod 45%. .

Vlhkost vzduchu a odéry Vlhkost vzduchu není ovlivňována odéry, naopak vysoká vlhkost vzduchu sniţuje vnímání odérů:RH přes 80% odstraňuje jiţ zcela vnímání jak příjemných,tak nepříjemných odérů. Z hlediska pocitů subjektů experimenty potvrzují,ţe mimo optimum čím je vzduch teplejší a vlhčí, tím více je vnímán jako znečištěný, i kdyţ se jedná o čistý vzduch (Fang et al. 1998,Zmrhal,Šťávová 2011).

52

Obr.2.25 Přeţívající organismy ve vzduchu při

Obr.2.26 Roztoč (ve skutečnosti cca

0,1mm) různém RH

2.3 Optimální poţadavky na tepelně-vlhkostní mikroklima Z teorie(viz kap.1) je zřejmé,ţe pro hodnocení vnitřního prostředí jsou nezbytná dvě kritéria: fyziologické,vyjádřené fyzikální veličinou, a psychologické,rovněţ vyjádřené fyzikální veličinou.

2.3.1 Kritéria interakce fyziologie člověka a tepelně-vlhkostní konstituenty Fyzikálním kritériem interakce fyziologie člověka a tepelně-vlhkostní konstituenty je součin entalpie a specifické hmotnosti.Je-li specifická hmotnost  konstantní je kritériem pouze entalpie a při konstantním specifickém teple pak pouze operativní teplota. Operativní teplotu lze tedy v naprosté většině případů akceptovat jako kritérium pro hodnocení tepelně-vlhkostního mikroklimatu z hlediska fyziologie člověka;pouze v oblasti nízkých a vysokých relativních vlhkostí vzduchu je nutno entalpii respektovat,viz sekce Vliv vlhkosti vzduchu(Jokl,Šenitková 1985). Optimální operativní teplota je dosud určována výpočtem z veličiny PMV (Predicted Mean Value) (viz např. EN ISO 7730 Mírné tepelné prostředí), stanovené na základě pozitivních pocitů 80% lidí v daném prostředí(obr. 2.27). Jak vyplývá ze způsobu experimentálního stanovení PMV a jak lze doloţit dalšími experimentálními pracemi (např. Fishman, Pimbert 1979, Newsham, Tiller 1995) platí PMV pouze pro nejuţší neutrální oblast; čím více se od ní vzdalujeme, tím více se skutečné hodnoty s hodnotami PMV rozcházejí, viz obr.2.28.Především pak hodnoty dle ISO 7730 se ukázaly být nepouţitelné v praxi – čím vyšší aktivita člověka, tím větší rozpor. Hlavní příčiny jsou tři: a) Předpoklad stacionárních podmínek při odvozování rovnice pro PMV, b) Přílišné zjednodušení stanovení metabolické produkce (aktivity) osob (lidé zřídka sedí v místnosti bez občasného pohybu v prostoru po dlouhou dobu, např. jednu hodinu), c) Nadhodnocení clo hodnot oděvu hodnotami PMV. Lze shrnout dosaţené výsledky 53

takto: PMV nadhodnocuje neutrální operativní teplotu asi o 2K a podhodnocuje poţadavky na komfort, jestliţe teplota vzduchu se vzdaluje od neutrality (Croome et al. 1993). Tyto skutečnosti pak vedou mimo jiné k dalšímu zásadnímu závěru: z rovnic PMV nelze stanovit termoregulační rozmezí lidského organismu. V klimatické komoře byl proveden dlouhodobý experiment umoţňující odstranit uvedené problémy(Jokl,Kabele,Jordán 2010). Jako pokusné osoby slouţili studenti – kaţdý z nich absolvoval šest asi tříhodinových pokusů při čtyřech úrovních fyzické aktivity: 1. sezení v křesle, 2. sezení na bicyklovém ergometru bez šlapání, 3. šlapání na bicyklovém ergometru se zátěţí 40W, 4. šlapání na bicyklovém ergometru se zátěţí jeden watt na kilogram tělesné hmotnosti (tak dlouho jak byl subjekt schopen). Během kaţdé aktivity byla měřena produkce metabolického tepla metodou nepřímé kalorimetrie. Současně byla kontinuálně měřena střední teplota pokoţky, puls a ztráta vody během pokusu. Subjekty byly oblečeny do dvou druhů oděvů: lehkého (pyţama) a pak těţšího, dobře izolovaného (speciální přetlakový oděv pro piloty tryskových letadel).

Obr.2.27 Doporučené optimální oper. teploty dle ČSN EN 7730.

Obr.2.28 Porovnání pocitů člověka (dle stupnice ASHRAE) s hodnotami

stanovenými na základě indexu PMV (Fishman a Pimbert, 1979) (comfort vote = pocity člověka dle stupnice ASHRAE, indoor temperature = globe teplota teplota interiéru).Aktivita 80 W/m2,oděv 0,64 aţ 0,82clo. Teplota vzduchu při všech pokusech byla rovna teplotě stěn a bylo zvoleno šest teplot: 11, 14, 17 a 26, 29, 32 °C s ohledem na dolní a horní mez neutrální zóny (začátek pocení = kritérium horní meze, začátek třesu = kritérium dolní meze) (případné psychogenní pocení nebylo uvaţováno). Relativní vlhkost vzduchu byla udrţována v komfortním rozmezí . Počátek zjevného pocení (příznaky potu na čele) a třesu byl určován vţdy týmţ pozorovatelem. Pokusy proběhly ve všech ročních údobích, takţe bylo moţno se pokusit o zachycení vlivu sezónní adaptace na velikost maximálního a minimálního termoregulačního 54

toku, tj. stanovit adaptační teplo. Ukázalo se však, ve shodě s jinými autory (Fanger 1970), ţe je zanedbatelné (Jokl, Moos 1992), nepřesahuje 0,2 °C (menší, neţ chyba, vznikající při měření teplot během experimentu). Měření probíhala vţdy po dobu, kdy termoregulační tok bylo moţno povaţovat za ustálený – měření nevyhovující této podmínce nebyla zahrnuta. 2.3.1.1 Sestrojení grafu Tg,opt = f (qm) pro oděv 0,5 clo Naměřené hodnoty byly vyneseny do grafu qdry = f (qi – qsw), kde platí pro optimální hodnoty rovnice přímky rovnováha (obr.2.29) - qdry = qi – qsw [W.m-2];qtr+qa způsobují rozptyl od přímky. Pouţití tohoto grafu pro praxi je mizivé; běţně potřebujeme znát závislost Tg = f (qm). Lineární závislost z grafu na obr.2.29 byla tudíţ přenesena do grafu na obr. 2.30 a to proloţením regresní přímky body, vymezenými v grafu na obr.2.27 vztahem –qdry – (qi–qsw) = ± 4,8 [W.m-2]. Hodnota ± 4,8 W.m-2 určující body pro proloţení regresní přímky je minimální termoregulační teplo, tj. při maximální vasokonstrikci a lze je stanovit z nejmenší hodnoty vnitřní tepelné vodivosti lidského těla (obr.2.31), jeţ je 9,07 W/m2. K (při teplotě jádra těla Ti = 36,6 °C, teplotě pokoţky Tsk = 30,5 °C a qm = 45,7 W/m2).

Obr. 2.29 Graf závislosti qdry  f qi  qsw  pro oděv 0.5 clo s naměřenými hodnotami. Optimální hodnoty leţí na přímce  qdry  qi  qsw .

55

Obr. 2.30 Graf závislosti Tg  f qm  pro optimální hodnoty přenesené z grafu na obr.2.26 v rozmezí  qdry  qi  qsw   4,8 , kde hodnota 4,8 W/m2 je minimální termoregulační teplo.

Obr. 2.31 Tepelná vodivost Gt ,ti a tepelná ztráta lidského organismu v závislosti na

teplotě pokoţky Tsk pro odpočívající subjekt během dne W .m 2  [Burton, Bazett 1936, , Lefevre 1898, Liebmeister 1869 ] [Cit. Itoh et al. 1972]. 56

2.3.1.2 Sestrojení grafu Tg,opt = f (qm) pro oděv 1,7 clo Proloţením regresní přímky body počátků pocení lze stanovit termoregulační rozmezí v nejširším slova smyslu, tj. od optima aţ po začátek zjevného pocení. Pro oblast komfortu(optima) je však třeba volit hodnoty niţší, kdy ještě k zjevnému pocení nedochází. Tato oblast je dána polem mezi přímkou optima a tečnou z pólu (průsečík regresní přímky počátků pocení a přímky optima) k mnoţině bodů jednak počátků pocení, jednak počátků třesu (obr.2.32).Veličina 35,8 W/m2 je průměrnou hodnotou nezjevného pocení (perspiratio insensibilis) pokusných subjektů; při určování počátků pocení tudíţ nebyla brána v úvahu. Pólem také prochází přímka optimální teploty pro oděv 1,7 clo;při jejím stanovení lze postupovat obdobně,jako pro oděv 0,5 clo. Naměřené hodnoty byly opět vyneseny do grafu qdry = f (qi – qsw), kde platí pro optimální hodnoty rovnice přímky rovnováha (obr.2.33) - qdry = qi – qsw [W.m-2]. Body, vymezené v grafu na obr.2.33 vztahem –qdry – (qi–qsw) = ± 4,8 [W.m-2] byly pak přeneseny do grafu na obr.2.34 a jejich těţiště spojeno s pólem kolineace.

Obr.2.32 Stanovení pólu kolineace v průsečíku regresní přímky počátků pocení a regresní přímky optimálních teplot pro 0,5 clo

57

2.3.1.3 Sestrojení grafu Tg,opt= f (qm) pro ostatní oděvy Interpolací mezi naměřenými hodnotami pro 0.5 a 1.7 clo lze nyní určit rovnice přímek pro ostatní hodnoty clo.Pól je pólem kolineace všech přímek pro Tg,opt neboť jednak perspiratio insensibilis je společné pro všechny subjekty,jednak klesá-li qm,klesá vliv oděvu,a to případně aţ ke společné limitní hodnotě, k pólu.Interpolací mezi přímkami pro 0,5 clo a 1,7 clo dle zásad kolineace ( obr.2.35) lze pak zjistit přímky optimálních teplot pro oděv např.0,75 a 1,0 clo(obr.2.36).Oděv 0,5 clo je preferován v letním období,1,0 clo v zimě a 0,75 clo bývá akceptovatelný po celý rok.Obdobně lze navrhnout vztah pro libovolné clo v rozmezí 0,5 aţ 1,7 clo(mimo toto rozmezí se jedná o hodnoty extrapolované a tudíţ méně přesné): To,opt,clo= (2,822+1,740 clo) qm /-35,8 + 32,578-1,740 clo

(°C)

(2.12)

2

qm= aktivita člověka (W/m )

Výškový oděv 0 -10

qdry

-20 -30 -40 -50 -60 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

qi-qsw Počátky pocení

Neutrální

Obr. 2.33 Graf závislosti qdry  f qi  qsw  pro oděv 1,7 clo s naměřenými hodnotami. Optimální hodnoty leţí na přímce  qdry  qi  qsw .

58

Obr.2.34 Graf závislosti Tg,opt = f(qm) pro optimální hodnoty přenesené z grafu na

 q  q  qsw   4,8

dry i obr.2.30 v rozmezí minimální termoregulační teplo.

2 , kde hodnota  4,8 W .m je

Obr.2.35 Rozdělení úsečky teplot pro zvolené qm=0 v poměru hodnot clo. 59

Obr.2.36 Graf závislosti Tg,opt = f(qm) pro oděv 0,5, 0,75, 1,0 a 1,7 clo. Výsledky se promítly do závazného vládního nařízení České republiky č.361/2007 Sb.,kde jsou uvedeny předepsané operativní teploty pro pracoviště (tab.2.9) v závislosti na pracovní činnosti (tab.2.10).. Tab.2.9 Předepsané přípustné hodnoty dle vl.n.č. 361/2007 Sb.

.

60

Tab.2.10 Pracovní činnosti - třídy práce pro tab.2.6. Třída

Činnost

M [W.m-2]

práce I

Sezení s mírnou aktivitou, uvolněné stání (kancelářské

< 80

práce, práce v pokladně) IIa

Činnost vstoje nebo při chůzi spojená s přenášením

81 aţ 105

lehkých břemen nebo překonáváním malých odporů (vaření, výdej a kompletace pokrmů, práce v sedě s pohybem obou paţí – např. obsluha technologického zařízení) IIb

Činnost spojená s přenášením středně těţkých břemen

106 aţ 130

(výdej při silné frekvenci strávníků, rozvozci pokrmů, mytí nádobí) III

Práce především vstoje, občas v předklonu, chůze,

131 aţ 160

zapojení obou paţí (přenášením břemen do 15 kg, řezníci, pekaři, skladníci, kuchaři, běţný úklid)

2.3.1.2 Vliv vlhkosti vzduchu Optimální vlhkostí vzduchu v interiéru se rozumí vlhkost vzduchu,korespondující optimální operativní teplotě. Z teorie (Jokl 1989,2011 and 1974 ) (viz kap. 1) je zřejmé, ţe kritérium ψ je kritériem interakce mezi fyziologií člověka a prostředím (vlhkým vzduchem)

div   (d  / dt )

(2.13)

kde ψ = N/(A.t) [ a.m-3.s-1] intenzita toku agencie,kritérium N = agencie, homogenní skoţka fyzické reality vytvářející toky (např.teplo),která přimo nebo potenciálně exponuje subjekt [a] A = plocha kolmá na tok agencie [ m2] t = čas [ s] ρ* = N/V [ a.m-3] koncentrace agencie(hustota) V= objem pole přenosu [ m3] Pro tepelně-vlhkostní konstituentu platí,vyjáříme-li tepelnou energii entalpií

 [ a.m-3]=  .h [ J.m-3] =  . cp .To [ J.m-3]

(2.13a)

kde h=cp.To= entalpie [ J.kg-1] cp=specifické teplo při stálém tlaku [ J.kg-1.°C-1] 61

To=operativní teplota [ °C]   specifická hmotnost pole přenosu [ kg.m-3] Fyzikálním kritériem interakce fyziologie člověka a tepelně-vlhkostní konstituenty je součin entalpie a specifické hmotnosti. Entalpie (exaktněji specifická enthalpie) and tudíţ téţ kriterium ψ mohou být vyjádřeny dvojím způsobem: a) Ψ = ρ {.cp,dry .T + 0.622[RH.pw,s/ (B – RH . pw,s) ] ( cp,w.T + l )} [a.m-3] = ρ {.cp,dry .T + 0.622[pw/ (B –pw) ] ( cp,w T+ l )} [a.m-3]

(2.14) (2.14a)

kde cp,dry = specifické teplo heat suchého vzduchu při konstantním tlaku [J.m-3 .°C-1] cp,w = specifické teplo vodních par při konstantním tlaku [J.m-3 .°C-1] B = atmosférický tlak [ Pa ] pw = parciální tlak vodních par [ Pa ] pw,s = parciální tlak nasycených vodních par [ Pa ] RH = pw / pw,s relativní vlhkost vzduchu (Harrison 1965,Olivieri 1996) l = latentní( výparné) teplo vody [J.m-3] T = teplota vzduchu [°C] Z rovnice (2.14) je zřejmé, ţe vliv relativní vlhkosti vzduchu na fyziologii člověka je spojen s teplotou vzduchu (na pravé straně jsou konstantní nebo téměř konstantní všechny parametry s výjimkou RH a T). Dosazením pw= RH.pw,s je vzata v úvahu teplota vzduchu, nikoli však dostatečným způsobem, problém zůstává (např. v předpisech České republiky přes 30 let byly zvláště pro pracoviště s nízkou nebo vysokou RH předepsány hodnoty z grafu na obr. 2.37, tj. I kdyţ teplota vzduchu je zahrnuta v pw ,musí být presto brána v úvahu..Po 30 letech zkušenosti hygienické sluţby České republiky ukázaly, ţe stačí na pracovištích pro předepsané optimální teploty respektovat rozmezí RH 30 aţ 70 % (platí v současné době). b) Ψ = ρ {.cp,dry .T + x ( cp,w .T+ l )} [a.m-3]

(2.14 b)

kde x = Mw/Mdry [kg.kg-1] měrná vlhkost Mw = hmotnost vody [kg] Mdry = hmotnost suchého vzduchu [kg]

62

Obr.2.37 Vztah mezi relativní vlhkostí a teplotou vzduchu při různých parciálních tlacích vodních par (Jokl 1989) Z rovnice (2.14 b) je zřejmé,ţe vliv vlhkého vzduchu na fyziologii člověka lze také vyjádřit měrnou vlhkostí opět spolu s teplotou vzduchu ( na pravé straně jsou konstantní nebo téměř konstantní všechny parametry s výjimkou x a T). Jaký je rozdíl mezi těmito dvěma způsoby hodnocení? Z definicí je zřejmé, ţe relativní vlhkost vzduchu udává, jak daleko je stav vzduchu vzdálen od rosného bodu,tj. RH lze povaţovat za kritérium kvality zvláště vhodné pro hodnocení vzduchu v interiéru. Měrná vlhkost udává mnoţství vody ve vzduchu, tj.je kritériem kvantity zvláště vhodné pro výpočet vzduchotechnických systemů. Relativní vlhkost vzduchu jako kritérium kvality vzduchu by tudíţ měla být brána v úvahu při hodnocení tepelně-vlhkostního mikroklimatu.Avšak současný výzkum ukazuje, ţe v širokém rozmezí RH nemá signifikantní vliv na operativní teplotu,resp. nemá vliv na její vnímanou hodnotu. V současné době je respektované kritérium PMV jak v Evropě (ČSN EN 7730), 63

tak v USA (ASHRAE Standard 55-2004). Z analýzy provedené Fangerem (1970)(viz také WYON et al. 2007) je zřejmý malý vliv RH na PMV v rozmezí od 30 do 60%. Tato skutečnost je zřejmá i z evropského standardu EN 15251:2007E,kde v odst.6.4 Humidity je uvedeno:“Humidity has a small effect on human sensation and perceived air quality in the rooms of sedentary occupancy,however long term high air humidity indoors will course microbial growth,and very low humidity (<15-20%) couses dryness and irritation of eyes and air ways“ (viz téţ Mattila 2010). Vlhkost stačí udrţovat v rozmezí

30 aţ 50% v kategorii* I ,25 aţ 60 kategorii II a 20 aţ 70 v kategorii III.Relativní vlhkost vzduchu v interiéru je tedy nutno brát v úvahu jen je-li jí opravdu málo nebo naopak mnoho. I v tropických a subtropických oblastech lze uvedená rozmezí v oblasti optimálních teplot povaţovat za vhodná pro interier budov jak je zřejmé z obr. 2.38.

Obr.2.38 Komfortní diagram pro tropy a subtropy( Koeningsberger et al.1973)

Přehled přípustných hodnot RH dle různých předpisů je uveden na Tab.2.11. ______________________________________________________________ *Kategorie I: Vysoká úroveň očekávání(high level of expectation) II:Normální úroveň očekávání(normal level of expectation) III: Přijatelná,mírná úroveň očekávání(an acceptable,moderate level of expectation) Tab. 2.11 Přípustné hodnoty RH dle různých předpisů

64

Limit

Hodnota

Zdroj

Poznámka

30%

Dolní limit

ASHRAE Standard 55

Limit rosného bodu je 2.8°C(37 °F)rovná se RH 30% při 21 °C Limit rosného bodu je 16.7°C(47 °F) – rovná se RH 76% při 21 °C Platí pro posádku dopravních letadel a pro cestující

Neuveden

Horní limit Dolní limit Horní limit Dolní limit Horní limit

20 aţ 60%

Rozmezí

40 aţ 70%

Rozmezí

30 aţ 70%

Rozmezí

30 aţ 50% 25 aţ 60% 20 aţ 70%

Kategorie I Kategorie II Kategorie III

76% 25-30% Neuveden 10-40%

ASHRAE Standard 161:2007 prEN 4666:2011

Platí pro posádku dopravních letadel a pro cestující. Přípustný limit pro dlouhodobé lety.

OSHA Occupational Pro pracovní prostředí Safety and Health Administration(US) HSE Health and Pro pracovní prostředí Safety Executive (GB) Vládní nařízení Pro pracovní prostředí České republiky No.361/2007 Sb. EN 15 251 (2007) Kategorie I:Vysoká úroveň očekáváníoptimalní,velmi příjemné rozmezí II: Normální úroveň očekávání-příjemné rozmezí III: Přijatelná.mírná úroveň očekávánípřijatelné rozmezí

. 2.3.1.2 Vliv rychlosti vzduchu Při vyšších rychlostech vzduchu (nad 0,25 m/s) ,kdy se jiţ liší operativní teplota a teplota kulového teploměru(nízké rychlosti vzduchu jsou v operativní teplotě měřené kulovým teploměrem zahrnuty),nelze zajistit laminární proudění.Turbulentní proudění se pak stále mění v závislosti na tvaru a umístění exponovaného povrchu člověka a důsledkem je a)nerovnoměrné ochlazování povrchu člověka,vnímané jako průvan b)obtěţování zvýšenou rychlostí vzduchu(rozcuchávání vlasů,nadzvedávání částí oděvu atd), takţe jiţ nelze hovořit o optimálním tepelně-vlhkostním mikroklimatu. Podrobná analýza nerovnoměrného ochlazování povrchu těla je uvedena v části 2.5.

2.3.2 Kritéria interakce psychologie člověka a tepelně-vlhkostní konstituenty

65

Fyzikální kritérium interakce psychologie člověka a tepelně-vlhkostní konstituenty umoţňuje stanovit zákon Weber-Fechnerův (WF)(viz téţ kap.1): R=k.logS kde R… odezva lidského organismu (response) S… stimul (stimulus) prostředí, který odezvu vyvolává k… součinitel úměrnosti (proporcionality)

(2.15)

2.3.2.1 Návrh nového způsobu hodnocení Pro tepelný stav prostředí lze tento zákon aplikovat ve tvaru   T  L th  k th  log   Tthreshold 

[dTh]

(2.16)

Lth… tepelná (termální) hladina operativní teploty [decitherm], [dTh] T… operativní teplota [°C] Tthreshold… prahová operativní teplota, tj. v tomto případě optimální operativní teplota [°C] kde

Tento vztah koresponduje se vztahem pro hodnocení hluku tzv. hladinou akustického tlaku  P L p  20  log  P0

   

[dB]

(2.17)

V němţ stimulus je ve tvaru poměru akustických tlaků, jednak ve vyšetřovaném prostoru (P), jednak prahovém akustickém tlaku (P0) (dolní limit vnímaného tlaku, t. j. 20 μPa). Pro hladinu akustického tlaku byla zavedena jednotka decibel (dB), pro termální hladinu je navrţena jednotka decitherm (dTh). 2.3.2.2Experimentální ověření Vztah (2.16) se z hlediska jak psychologie člověka tak i z hlediska podobnosti (Kline 1965, Koţešník 1983) jeví oprávněný, nicméně je nezbytné jeho experimentální ověření, t. j. nutno prokázat, ţe decithermy skutečně odpovídají pocitům člověka. Vnímání úrovně prostředí lze hodnotit jiţ osvědčenou stupnicí dle ASHRAE (ANSI/ASHRAE 55-1992) (zima, chladno, mírně chladno, neutrál, mírně teplo, teplo, horko), jeţ by měla být přímo úměrná hodnotám termální hladiny v decithermech, tj. nutno prokázat, ţe platí L th  k 1  AV (2.18) kde AV…hodnoty dle stupnice ASHRAE pro hodnocení úrovně prostředí k1… coefficient Má-li současně platit dle WF zákona vztah (2.15), pak je nutno experimentálně prokázat, ţe platí  T AV  k 2  log  Topt 

   

(2.19)

aby Lth= k1AV Pak po dosazení bude 66

 T L th  k 1  AV  k 1  k 2  log  Topt 

    k th  log T   Topt  

  [dTh]  

(2.20)

Na obr. 2.28 je výsledek měření, která prováděl Fishman a Pimbert (1979). Na vodorovné ose jsou vymezeny operativní teploty, na svislé ose průměrné volby subjektů (average votes ASHRAE) dle stupnice ASHRAE. Průměrné hodnoty ASHRAE byly stanovovány pro rozmezí kaţdé teploty ±0,2 °C, tj. např. pro 20 °C : 19,8–20,2 °C, průměrná tepelná produkce byla 80 W/m2, 26 subjektů udávalo své pocity 8x denně (mezi 9.30 aţ 16.30 hod.), a to po celý rok, tj. je výsledkem celkového počtu 54080 zjištěných hodnot. Pro hodnoty ASHRAE lze z grafu (Obr. 2.28) odvodit vztah:  T  AV  14,469logT  19,172  14,469logT  14,469log21,14  14,469  log   21,14 

(2.21)

tj. v obecném tvaru  T AV  k 2  log  Topt 

   

(2.22)

A tudíţ také platí Lth= k1AV tj. je zřejmé, ţe decithermy korespondují pocitům člověka. Současně je evidentní, ţe pocitům člověka neodpovídají samotné operativní teploty. 2.3.2.3 Stanovení thermálních hladin operativní teploty Je-li prokázáno, ţe thermální hladiny operativní teploty odpovídají reálným pocitům člověka, lze přistoupit k jejich stanovení pro konkrétní operativní teploty optimální, dlouhodobě a krátkodobě únosné. 2.3.2.3.1 Thermální hladiny optimálních operativních teplot Optimální operativní teploty jsou determinovány neutrálním fyziologickým stavem člověka při určité jeho aktivitě a oblečení(viz kap. 2.3.1). Optimálním operativním teplotám, obdobně jako u hluku a odérů, odpovídá dTh=0 neboť log1=0.Thermoregulace lidského organismu spolu s jeho interindividuálními rozdíly pak vytváří optimální rozmezí dTh=0-22,5,korespondující optimálnímu rozmezí operativních teplot Podrobné stanovení rozmezí je uvedeno v kap. 2.3.3 Přípustná rozmezí optimálních operativních teplot. 2.3.2.3.2 Thermální hladiny dlouhodobě únosných operativních teplot Jejich začátek je totoţný s maximálními hodnotami optima a konec je omezen operativní teplotou na úrovni průměrné teploty pokoţky, neboť pro vyšší operativní teploty je jiţ nebezpečí hyperthermie lidského organismu v důsledku transferu tepla ze vzduchu do povrchu těla. Rozsah v dTh: 23-90, viz Tab.2.12,obr.2.36. Dlouhodobě únosné hodnoty jsou dány oblastí zjevného pocení člověka.Oblast je vytvářena interindividuálními rozdíly:počátek a konec se u jednotlivých jedinců liší.Pro případný výpočet přípustných limitů se pouţívá průměrná hodnota,daná průsečíkem proloţené regresní přímky naměřenými hodnotami potu s přímkou tepelné produkce.Na obr 2.39 to bude bod přibliţně uprostřed dlouhodobě únosného rozmezí. Dlouhodobě únosné operativní teploty lze připustit pouze v oblasti tepla – jimi porušenou tepelnou rovnováhu člověka vyrovnává jeho organismus pocením. V oblasti 67

chladu koresponduje pocení pouze třes, který se však dnes jiţ u většiny lidí nevyskytuje (pokud se nejedná o třes nervového původu) a není jej tudíţ moţno brát v úvahu jako ochranný mechanismus lidského organismu. V oblasti chladu je tedy nutno respektovat pouze hodnoty krátkodobě únosné. Oblast dlouhodobě únosných hodnot je současně oblastí syndromu nemocných budov SBS neboť je jiţ mimo optimální hodnoty, avšak zároveň je dlouhodobě snesitelná. 2.3.2.3.3 Thermální hladiny krátkodobě únosných operativních teplot Jejich začátek je v oblasti tepla totoţný s maximálními hodnotami dlouhodobě únosnými, v oblasti chladu s minimálními hodnotami optima. Konec je v oblasti tepla operativní teplotou před prahem bolestivosti (cca 42° C). Rozsah v dTh=91-134. V oblasti chladu při těţké práci je problém.Limitujícím faktorem se stává těţká práce,neboť v důsledku únavy nelze vţdy počítat s moţností jejího nepřetrţitého provádění(např.po celou směnu),takţe místo nízké teploty vyplývající z tepelné bilance je nutno volit teplotu vyšší. V České republice je touto mezní operativní teplotou 10 °C, v USA pouze 15 °C. 2.3.2.3.4 Thermální hladiny neúnosných operativních teplot Neúnosné operativní teploty jsou charakterizovány jiţ jen svým začátkem,zvoleným prahem bolestivosti (cca 42° C), stejně jako je zvolen práh bolestivosti u hluku. Analogicky jako u hluku a odérů lze této hodnotě přiřadit dTh = 135. 2.3.2.4 Stupnice thermálních hladin operativní teploty Jsou určovány základním vztahem (2.15), v němţ k th 

135  42 log  Topt 

(2.23)

   

Po dosazení do rovnice (2.15) bude výsledný vztah Lth=[135/log(42/Topt)]log(T/Topt)[dTh]

(2.24)

Vztah (2.24)umoţňuje ke kaţdé optimální operativní teplotě přiřadit škálu thermálních hladin. Thermální hladiny operativní teploty jsou analogicky jako operativní teploty velmi příjemné,příjemné, přijatelné, únosné a neúnosné (tab. 2.12)(obr.2.28).Podrobné stanovení je uvedeno v Části 2.3.3 Přípustná rozmezí optimálních operativních teplot. Tabulka 2.12 Přípustné max.hodnoty termálních hladin operativní teploty pro teplo a chlad Velmi příjemné Příjemné Přijatelné (přípustné z hlediska předpisů) Dlouhodobě únosné(SBS range)

10 dTh 15 dTh 22,5 dTh 90 dTh

-10 dTh -15 dTh -22,5 dTh Nepřípustné* 68

Krátkodobě únosné 134 dTh -134 dTh Neúnosné 135 dTh a více -135 dTh a více *Mimo třes (u všech lidí k němu již nedochází) neeexistuje fysiologický ochranný mechanismus odpovídající pocení v teplém prostředí Optimální jsou ještě trojí: velmi příjemné, příjemné a přijatelné (z předpisového hlediska téţ optimálně přípustné). Únosné se ještě dělí na dlouhodobě a krátkodobě únosné. Z grafického vyjádření je dále zřejmá další zajímavá vlastnost decithermů: respektují skutečnost, ţe pokles operativních teplot je pociťován tím nepříjemněji, čím jsou teploty niţší, t. j. např. pokles o 3 °C z 10 na 7 °C je vţdy nepříjemnější neţ pokles teplot z 20 na 17 °C. Zvýšená sensitivita lidského organismu na chlad se potvrzuje i zvýšenou úmrtností při nízkých teplotách vůči teplotám vyšším. 15 denní průměry úmrtnosti v závislosti na průměrné denní teplotě jsou uvedeny na obr.2.37. Lineární korelace má r=0,64, pro kvadratickou závislost (M=17.69-1.149T+0.025T2) stoupá na r=0,72. Minimální úmrtnost je při teplotě 23° C. Z grafu je dále zřejmé, ţe úmrtnost rychle stoupá pod teplotu 18° C a zvláště rychle pod .16° C (Auliciems, Skinner 1989). Různé vnímání tepla a chladu má také fyziologické pozadí: jednak speciální senzory pro teplo a chlad v kůţi (obr.2.38) a různá vyhodnocovací centra v mozku (obr.2.13). 2.3.2.5 Aplikace Byly zvolena aplikace termálních hladin na optimální operativní teplotu v kabině dopravního letadla,jeţ se stala posléze součástí návrhu standardu EU(prEN 4666:2009 Aerospace Series.Aircraft integrated air quality and pressure standards,criteria and determination methods).: Pro kabinu dopravního letadla byla nejprve stanovena optimální operativní teplota 23 °C (dTh=0),daná poţadavkem fyziologické rovnováhy lidského organismu(viz kap. 2.1) .Tato hodnota byla potvrzena téţ opakovaným průzkumem mezi cestujícími na lince Londýn-Tokio a zpět.Odpovídající vztah pro thermální hladiny má tvar

T L th  516,21  log  dTh)  23 

(2.24 a)

který je graficky vynesen na obr.2.39. Na počátku letu můţe být operativní teplota sníţena na 21 °C (dTh=-20). Po určité době letu, kdy si cestující dělají pohodlí odkládáním šatstva (pokles na 0,5 clo) by měla být zvýšena na 23 °C (dTh = 0). Vzestup teploty lze připustit na 24,6 °C (15 dTh)(konec příjemných hodnot) nebo na max.25,4 °C (22,5 dTh)(končí rozmezí akceptovatelných hodnot). Dlouhodobě únosné teploty v případě poruchy končí na 34 °C (88 dTh).

69

Obr.2.37 15 denní průměry úmrtnosti v závislosti na průměrné denní teplotě (Auliciems, Skinner 1989).

Obr.2.38 Receptory tepla a chladu v kůţi.

2.3.2.6 Nová moţnost: Hodnocení vlivu operativních teplot na celkovou úroveň prostředí. Nespornou výhodou nových decithermových jednotek je moţnost nového hodnocení mikroprostředí (vnitřního prostředí budov). Nejprve se vyhodnotí zvlášť kaţdá konstituenta a pak její vliv na celek, na celkovou úroveň prostředí. Decithermy také mohou být základem pro výzkum interakce, vzájemného působení jednotlivých sloţek prostředí. K tomuto účelu lze pouţít práce (Rohles et al. 1989). Vliv jednotlivých konstituent na výslednou úroveň prostředí se liší, např. naše zdraví je více ohroţeno chladem neţ pozitivními aeroionty.

Tab. 2.13

Vliv některých konstituent a jejich částí na vnímanou celkovou úroveň prostředí (Rohles et al. 1989) Konstituenta (nebo její část) Tepelně vlhkostní globální teplota proudění vzduchu vlhkost vzduchu Odérová Toxická (pouze tabákový kouř) Aerosolová Akustická (hlasitost) (rušivost) (výška zvuku) Světelná (jas světla) (oslnění) (stíny)

Vliv (%) 30,1 15,8 7,2 7,1 7,5 9,9 6,6 21,9 8,7 8,6 4,6 24 11 7,9 5,1

Faktor konstituenty HT = 0,30

OD = 0,08 TX = 0,10 AE = 0,06 AC = 0,22

LI = 0,24

70

dTh

Neúnosná úroveň

135 a více

Krátkodobě únosná úroveň

91 - 134

Dlouhodobě únosná úroveň

23 - 90

Přijatelná úroveň

16 – 22,5

Příjemná úroveň

11 - 15

Velmi příjemná úroveň

0 - 10

Obr.2.36 Termální hladiny operativní teploty pro teplo a chlad dTh

Neúnosná úroveň

-135 a méně

Krátkodobě únosná úroveň

-23 až -134

Dlouhodobě únosná úroveň

*není přípustná

Přijatelná úroveň

-16 až -22,5

Příjemná úroveň

-11 až -15

Velmi příjemná úroveň

TEPLO

CHLAD

0 až -10

* Kromě třesu (už se neobjevuje u všech osob) neexistuje fyziologická obrana korespondující pocení v teplém prostředí.

Předběţné výsledky dle Rohlese a kol. jsou souhrnně uvedeny v tab. 2.13. Vliv operativní teploty je jeden z nejdůleţitějších, pohybuje se kolem 16%, korespondující tepelně vlhkostní konstituenta, kterou lze pouţít při konstantním optimálním proudění vzduchu a konstantní relativní vlhkosti vzduchu, má vliv vůbec největší (30%). Je 71

následován konstituentou světelnou (24%), akustickou (22%), toxickou (10%), odérovou (8%) a aerosolovou (6%). Vliv hygrothermální, akustické a odérové konstituenty na celkovou úroveň prostředí s optimální teplotou 22°C lze stanovit následovně: P  P  22 L acoustic  AC20log   20 log 20  20  100

[dB]

  CO2   L odor  OD(53,633log TVOC   101,428log  76   700 [dOd]

 T  30 T  L th  HT (480.7log   (480.7 log   22  100  22  kde dOd= deciodéry (viz dále)

(2.25)    CO2 8   TVOC  )   ( 53 , 633 log  101 , 428 log    100  700 76     (2.26)

[dTh]

(2.27)

2.3.2.7. Měření decithermů Decithermy lze měřit kaţdým teploměrem,doplněným o stupnici dTh.Topt předepsané pro uvaţovaný interiér nutno dosadit do rovnice (2.24),čímţ lze stupnici dTh vypočítat.V hodnotě Topt je jiţ zahrnut vliv oděvu a činnosti člověka(viz kap.2.3.1). 2.3.2.8 Souvislost dTh a PPD U systemu PMV je kritériem vlivu prostředí na psychiku člověka PPD(procento nespokojených).PPD a dTh by tudíţ měly být v určitém vzájemném vztahu,čemuţ tak skutečně je,jak bylo prokázáno u dOd (viz dále).Mezi oběma kritérii je však značný rozdíl:a)dTh lze přesně stanovit jednak výpočtem,jednak měřením,b)dTh reaguje citlivěji na změnu prostředí,c)dTh poskytuje nesrovnatelně vice informací,viz následující odstavec 2.3.2.9. 2.3.2.9 Výhody pouţití decibelové stupnice Výhody lze shrnout do následujících bodů 1. Nespornou výhodou je skutečnost, ţe decithermy podstatně lépe vystihují vnímanou tepelnou úroveň prostředí neţ samotné operativní teploty 2. Decithermy odpovídají číselně decibelům pro hluk a odéry, t. j. lze je navzájem porovnávat a jim odpovídající úroveň konstituent prostředí. Nespornou výhodou je skutečnost, ţe decithermy podstatně lépe vystihují vnímanou tepelnou úroveň prostředí neţ samotné operativní teploty 3. Decithermy odpovídají číselně decibelům pro hluk a odéry, t. j. lze je navzájem porovnávat a jim odpovídající úroveň konstituent prostředí. 4. Decithermy umoţňují stanovení vlivu operativních teplot na celkovou úroveň prostředí. 5. Decithermy umoţňují posuzovat vzájemnou interakci jednotlivých sloţek prostředí. 6. Decithermy lze stanovit kaţdým přístrojem – teploměrem – ke stanovení operativní

72

 )  

Obr.2.39

Stupnice thermálních hladin pro kabinu dopravního letadla (prEN 4666:20011 Aerospace Series.Aircraft integrated air quality and pressure standards,criteria and determination methods)

73

7. Nespornou výhodou je skutečnost, ţe decithermy podstatně lépe vystihují vnímanou tepelnou úroveň prostředí neţ samotné operativní teploty 8. Decithermy odpovídají číselně decibelům pro hluk a odéry, t. j. lze je navzájem porovnávat a jim odpovídající úroveň konstituent prostředí. 9. Decithermy umoţňují stanovení vlivu operativních teplot na celkovou úroveň prostředí. 10. Decithermy umoţňují posuzovat vzájemnou interakci jednotlivých sloţek prostředí. 11. Decithermy lze stanovit kaţdým přístrojem – teploměrem – ke stanovení operativní teploty; stačí stupnici ve stupních C doplnit o stupnici v decithermech. 12. Decithermy umoţňují posoudit stupeň vhodnosti tepelného stavu prostředí, tj. do jaké míry je příjemný či nikoliv. 13. Decithermy umoţňují nově definovat rozmezí optimálního, dlouhodobě a krátkodobě únosného tepelného stavu prostředí. 14. Decithermy umoţňují novou definici syndromu nemocných budov SBS, jehoţ příčinou je tepelný stav prostředí – odpovídá dlouhodobě únosným hodnotám. 15. Decithermy umoţňují stanovit stav ohroţení lidského organismu přehřátím (hyperthermií) nebo podchlazením (hypothermií), a to překročením hodnot dlouhodobě únosných. 16. Decithermy umoţňují posoudit účinnost vytápěcích a chladících zařízení novým způsobem – do jaké míry mohou zabezpečit optimální úroveň pro uţivatele.

2.3.3 Přípustná rozmezí optimálních operativních teplot Přípustná rozmezí optimálních operativních teplot byla dosud určována pouze odhadem,v odborné literatuře nejsou podklady,jeţ by nějakým způsobem tyto hodnoty zdůvodnily.Např.ASHRAE Standard 55-1992 v Tab.3 (Thermal environmental conditions for human occupancy) udává pro léto (0,5 clo) optimální operativní teplotu 24,5 °C a rozmezí

±1,5°C pouze s poznámkou,ţe se jedná o 10% nespokojenost(dissatisfaction) a dolní limit ţe není vhodný pro děti,některé staré osoby(certain elderly people) a jednotlivce,kteří jsou fyzicky invalidní(physically disabled).Zdůvodnění,jeţ by respektovalo fyziologii termoregulace lidského organismu není uvedeno.

2.3.3.1

Teorie

Optimální operativní teplota je základní veličinou,která je schopna člověku v určitém oděvu a při určité aktivitě zajistit tepelnou rovnováhu bez zjevného pocení.Díky své fyziologii,svým termoregulačním mechanismům je však schopen se vyrovnat se změnami této teploty.Tyto změny nelze vypočítat,vyţadují experimentální stanovení. Termoregulační rozmezí je v oblasti tepla vymezeno od neutrálního stavu po počátek zjevného pocení(perspiratio sensibilis),v oblasti chladu od neutrálního stavu po počátek třesu.Je zde tedy poměrně široké rozmezí od počátků třesu po počátky zjevného pocení ,které lze rozdělit podle různých kritérií: a)psychologických,b)zdravotních a c) ekonomických. Psychologickým kritériem bylo dosud jen procento nespokojených osob,určované buď jen dotazem lidí nebo odhadované na základě osobní zkušenosti.Standardy z poslední doby(např.ČSN EN 15 251:2007 E)se nespokojují jen s procentem nespokojených a definují ještě čtyři kategorie: Kategorie I: Vysoká úroveň očekávání(high level of expectation) II:Normální úroveň očekávání(normal level of expectation) III: Přijatelná,mírná úroveň očekávání(an acceptable,moderate level of 74

expectation) IV:Hodnoty mimo výše uvedené kategorie po omezenou část roku. S touto čtvrtou kategorií se však aţ na vyjímky dále ve standardech nepracuje. První tři kategorie v postatě odpovídají kategoriím A,B a C dle ČSN EN 7730. Weber-Fechnerův zákon však dává moţnost podstatně přesnějšího stanovení na základě logaritmické jednotky dTh(viz kap. 2.3.2).Ta umoţňuje ke kaţdé optimální operativní teplotě přiřadit stupnici subjektivních pocitů člověka:velmi příjemných,příjemných,přijatelných a dokonce i pocitů mimo optimum:dlouhodobě a krátkodobě únosných.Jelikoţ jsou tyto pocity vţdy přidruţeny k určité optimální teplotě zahrnují i vliv oděvu a aktivity člověka. Zdravotním kritériem je nejčastěji sníţená odolnost dětí,nemocných osob a osob staršího věku a lidí kaţdého věku postiţených alergiemi.Exaktně podloţené poţadavky zde neexistují,pouze se dle uváţení volí hodnoty co nejvíce se blíţící optimu,které by byly přijatelné pro uvedené osoby. Ekonomickým kritériem je stále rostoucí cena energií pro vytápění a klimatizaci budov jeţ tlačí na nízkou spotřebu energie a v důsledku toho na hodnoty naopak od optima co nejvíce vzdálené,tj.v zimě teploty co nejniţší a v létě co nejvyšší. Z uvedených skutečností je zřejmé,ţe seriózní stanovení přípustných rozmezí optimálních operativních teplot vyţaduje především experimentální stanovení termoregulačního rozmezí lidského organismu a dále jeho rozdělení tak,aby byla respektována jak hlediska zdravotní tak ekonomická. 2.3.3.2 Experimentální stanovení termoregulačního rozmezí Lze pouţít hodnot z experimentálního stanovení optimální operativní teploty(viz kap. 2.3.1). Proloţením regresní přímky body počátků pocení lze stanovit termoregulační rozmezí v nejširším slova smyslu, tj. od optima aţ po začátek zjevného pocení. Pro oblast komfortu je však třeba volit hodnoty niţší, kdy ještě k zjevnému pocení nedochází. Tato oblast je dána polem mezi přímkou optima a tečnou z pólu (průsečík regresní přímky počátků pocení a přímky optima) k mnoţině bodů jednak počátků pocení, jednak počátků třesu (obr.2.40,2.41). Tyto tečny jsou analogií termoregulačního rozmezí kategorie C dle ČSN EN 7730 a kategorie III dle ČSN EN 15 251:2007.Z rovnic těchto tečen,jeţ současně jsou přímkami pro Tg,max a Tg,min lze pak stanovit termoregulační rozmezí např.pro qm=70 W/m2 a 0,5 clo ( Tg.opt =24,5 °C) Tg,max=27,0°C a Tg,min= 22,2°C a odpovídající hodnoty 24 dTh a minus 27dTh.Sníţíme-li obě hodnoty na 22,5 dTh (odpovídá Tg,max= 26,8°C ) a -22.5 dTh (odpovídá Tg,min=22,4°C) dostáváme a)reservu pro naměřené hodnoty dalších pokusných osob(dosud 32) a b) optimální rozmezí 0 aţ 22,5 dTh (1x22,5dTh) v souladu s teorií similarity (Kline 1965, Koţešník 1983)(Tab.2.14): Tab. 2.14 Druhy mikroklimatu a odpovídající rozmezí Mikroklima Rozmezí-limity(dTh)

optimální

0 aţ 1x22.5=aţ 22,5

dlouhodobě únosné

krátkodobě únosné

aţ 4x22,5=aţ 90

aţ 6x22.5=aţ 135

75

Obr.2.40 Stanovení termoregulačních rozmezí.Vysvětlení je uvedeno v textu.

Obr.2.41 Graf závislosti Tg,opt = f(qm) pro oděv 0,5 s termoregulačním rozmezím na úrovni A, B a C jednak pro teplo (směrem k počátkům pocení), jednak pro chlad (směrem k počátkům třesu).

76

Optimální přípustné hodnoty odpovídají definici kategorie III dle ČSN EN 15 251:2007 a kategorii C dle ČSN EN 7730.Pro stanovení kategorie A(I )a B(II) lze vzít v úvahu,ţe lidský organismus je termoregulačním mechanismem ve smyslu technické regulace,který změny operativní teploty v daném prostředí vyrovnává termoregulačními toky v organismu za účelem udrţení tepelné rovnováhy,a to ve třech úrovních,obdobně jako je tomu u technologických mechanismů (opět uvaţován uvedený příklad 70 W/m2,0,5 clo,Tg,opt=24,5°C): - úrovni C,odpovídající časové konstantě 1,000(Tg,c -Tg,opt) )+Tg,opt 26,8°C=>22,5dTh - úrovni B,odpovídající časové konstantě 0,632(Tg,c-Tg,opt )+Tg,opt =26°C=>15 dTh - úrovni A,odpovídající časové konstantě 0,368(Tg,c-Tg,opt )+Tg,opt = 25,5°C= >10 dTh Kategorie A,B,C umoţňují nyní vzít v úvahu kritérium zdravotní,jeţ lze respektovat kategorií A,a ekonomické kategorií C a kategorii B ponechat pro běţnou aplikaci. Termální hladiny umoţňují stanovení přípustných rozmezí optimálních operativních teplot pro různou poţadovanou aktivitu člověka a oděv ve zvolené kategorii.Pro stanovenou optimální teplotu lze přípustná rozmezí vypočítat ze vztahů: Kategorie A: 10= [135/log(42/Topt)]log(To,Amax/Topt) -10=[135/log(42/Topt)]log(To,Amin/Topt) Kategorie B: 15=[135/log(42/Topt)]log(To,Bmax/Topt) -15=[135/log(42/Topt)]log(To,Bmin/Topt) Kategorie C: 22,5=[135/log(42/Topt)]log(To,Cmax/Topt) -22,5=[135/log(42/Topt)]log(To,Cmin/Topt)

(dTh) (dTh)

(2.28a) (2.28b)

(dTh)

(2.29a)

(dTh)

(2.29b)

(dTh) (dTh)

(2.30a) (2.30b)

kde A,B,C značí jednotlivé kategorie,index min přípustný pokles pro chlad a index max přípustný vzrůst pro teplo.Výsledné hodnoty lze zaokrouhlit dolů na 0,5. Souborně jsou hodnoty termálních hladin uvedeny na Tab.2.12. Tabulka 2.12 Přípustné max.hodnoty termálních hladin operativní teploty pro teplo a chlad Velmi příjemné 10 dTh -10 dTh Příjemné 15 dTh -15 dTh Přijatelné (přípustné z hlediska předpisů) 22,5 dTh -22,5 dTh Dlouhodobě únosné(SBS range) 90 dTh Nepřípustné* Krátkodobě únosné 134 dTh -134 dTh Neúnosné 135 dTh a více -135 dTh a více *Mimo třes (u všech lidí k němu již nedochází) neeexistuje fysiologický ochranný mechanismus odpovídající pocení v teplém prostředí 77

2.3.3.3

Porovnání přípustných rozmezí operativních teplot komplexního systému se standardem ČSN EN 7730.

Je souborně uvedeno na Tab.2.11.Je zřejmá dobrá shoda v oblasti tepla(léto), chladové hodnoty jsou často niţší,plně ve shodě s fyziologií lidského organismu.Tyto výsledky platí také pro ASHRAE STANDARD 55-1992R ve kerém je uvedeno „This standard is in a close agreement with ISO Standards 7726 and 7730“(see page 1of the standard)tj. „Tento standard je v naprostém souhlasu se standardy ISO 7726 a 7730“(viz str.1 standardu). Tab.2.15 Přípustná rozmezí optimálních operativních teplot dle ČSN EN 7730 a dle komplexního systému

Typ budovy nebo prostoru

Samostatná kancelář Velkoprostorová kancelář Zasedací místnost Posluchárna Kavárna nebo restaurace

Činnost W.m-2 met

70 1.2

Operativní teplota °C

Komplexní systém*

Kategorie Léto (období pro ochlazování)

Zima (topná sezóna)

0,5 clo

1,0 clo

A

24,5 ± 1,0

22,0 ± 1,0

24,5 ± 1,0

22,0 ± 1,0

B

24,5 ± 1,5

22,0 ± 2,0

24,5

C

24,5 ± 2,5

22,0 ± 3,0

24,5

A B

23,5 ± 1,0 23,5 ± 2,0

20,0 ± 1,0 20,0 ± 2,5

C

23,5 ± 2,5

20,0 ± 3,5

23,5 ± 1,0 23,5 ± 1,5 +2,5 23,5 -2,0

A

23,0 ± 1,0

19,0 ± 1,5

22,0 ± 1,0

B

23,0 ± 2,0

19,0 ± 3,0

22,0 ± 1,5

C

23,0 ± 3,0

19,0 ± 4,0

22,0

+1,51,0 ±2,0

22,0 ± 1,5

+2,5 -2,0

22,0

Učebna Mateřská školka

Obchodní středisko

81 1.4

93 1.6

+2,5 -2,0

20,5 ± 1,0 20,5 ± 1,5 +2,5 20,5 -2,0 19,0 +1,5 -1,0 +2,0 19,0 -1,5 +3,0 19,0 -2,5

*Stanovené hodnoty byly zaokrouhleny dolů na 0,5.

2.3.3.4 Výhodnost nově stanovených rozmezí Předkládaná přípustná rozmezí operativních teplot se opírají o experimentálně stanovené termoregulační rozmezí lidského organismu,korespondující kategorii C,rozdělené dále na kategorie A a B aplikací teorie technické regulace.Jednotlivým kategoriím odpovídají logaritmické termální hladiny 10 dTh(A), 15 dTh(B) a 22,5dTh(C) s kladnými hodnotami pro teplo,se zápornými pro chlad,jeţ umoţňují stanovení přípustných rozmezí optimálních operativních teplot pro různou poţadovanou aktivitu člověka a oděv ve zvolené kategorii.

2.3.4 Optimální vlhkost vzduchu v interiéru Optimální vlhkostí vzduchu v interiéru se rozumí vlhkost vzduchu,korespondující optimální operativní teplotě.Lze ji vyjádřit jednak relativní vlhkostí vzduchu,jednak měrnou

78

vlhkostí vzduchu (viz kap. 2.3.1.1).Většinou se dává přednost relativní vlhkosti vzduchu,jeţ je kvalitativním kriteriem,udávajícím vzdálenost šetřeného stavu od rosného bodu. Dosavadní poznatky ukazují,ţe v širokém rozmezí nemá relativní vlhkost vzduchu signifikantní vliv na operativní teplotu,resp. nemá vliv na její vnímanou hodnotu.Tato skutečnost se objevila např.i v evropském standardu EN 15251:2007E,kde v odst.6.4 Humidity je uvedeno:“Humidity has a small effect on human sensation and perceived air quality in the rooms of sedentary occupancy,however long term high air humidity indoors will course microbial growth,and very low humidity (<15-20%) couses dryness and

irritation of eyes and air ways“.Vlhkost stačí udrţovat v rozmezí 30 aţ 50% v kategorii* I ,25 aţ 60 v kategorii II a 20 aţ 70 v kategorii III.Relativní vlhkost vzduchu v interiéru je tedy nutno brát v úvahu jen je-li jí opravdu málo nebo naopak mnoho. Základní otázkou je,zda je skutečně nutné vytvářet kritérium zahrnující i vliv vlhkosti vzduchu - z uvedených skutečností je zřejmé,ţe je to nezbytné jen u nízkých a vysokých relativních vlhkostí vzduchu,které se však jiţ nacházejí za oblastí optima. Nelze neţ plně souhlasit s evropským standardem EN 15251:2007E a akceptovat pro běţnou praxi rozmezí relativní vlhkosti vzduchu 25 aţ 60%(kategorie II),jeţ lze rozšířit na 20 aţ 70 % (kategorie III) u méně náročných interiérů a případně zúţit na 30 aţ 50 % v náročných případech(kategorie I), kdy postačí hodnocení operativní teplotou v závislosti na aktivitě a oděvu člověka.

2.3.5 Nerovnoměrnost tepelně-vlhkostního mikroklimatu (tepelně-vlhkostní asymetrie) Hygrotermální asymetrie (HTA) nebo přesněji neuniformní tepelně-vlhkostní zátěţ člověka (HT NUN) je častým jevem, jak v residenčních budovách, tak na pracovištích. Jednostranná radiace od oken, a to jak positivní (důsledek intenzivní solární radiace v létě), tak negativní (během nízkých teplot venku v zimě) není ničím neobvyklým (Obr.2.42). Je častým zjevem i v průmyslu, zvláště v horkých provozech (ocelárny, sklárny).

____________________________________________________________________ *Kategorie I: Vysoká úroveň očekávání(high level of expectation) II:Normální úroveň očekávání(normal level of expectation) III: Přijatelná,mírná úroveň očekávání(an acceptable,moderate level of expectation)

79

Obr. 2.42. HTA na pracovišti u okna 2.3.5.1 Teorie HTA Hygrotermální asymetrie (HTA) nebo přesněji neuniformní tepelně-vlhkostní zátěţ člověka (HT NUN) je stav této sloţky prostředí způsobující signifikantní změny tepelné zátěţe člověka v prostoru (tj. např. ve směru souřadných os x, y, z) nebo v čase, nebo současně v prostoru a v čase. HTA způsobuje nadměrné ohřívání nebo ochlazování exponovaných povrchů lidského těla a následkem toho i psychický discomfort spojený s poklesem výkonnosti člověka. Vysoké intensity osálání mohou způsobit lokální hyper- nebo hypotermii (přehřívání nebo podchlazování) ohroţují

cí

lidské zdraví (např. reumatické onemocnění kloubů a svalů, lumboischiadický syndrome, viz

80

obr.2.43) ) (Jokl 1989, 2002, 2004).

Obr. 2.43 Lumboischiadický syndrom způsobený průvanem

Nejprve je pojednáno o zdrojích HTA, dále o druzích exponujících toků a z toho vyplývajících druzích HTA.

2.3.5.2 Zdroje HTA Dosud jsou brány v úvahu tyto zdroje HTA: průvan, vertikální rozdíl teplot, nadměrně teplé nebo studené podlahy, stropy, stěny (EN ISO 7730) a tělesa s nadměrnou povrchovou teplotou (EN ISO 13202) (není zahrnuto do této práce). Jelikoţ cílem by měl být tepelný comfort člověka,není pochyb ţe impakce na jednotlivé exponované části povrchu těla by měla být základem hodnotícího systému,tj. sálající zdroje by měly být rozlišeny na zdroje 81

exponující hlavu,trup a nohy berouce v úvahu nejcitlivější části těla (Tab. 2.16). Dominující zdroje jsou: strop. stěny, podlaha, vzduch a kontaktovaná tělesa. Z toho musí vycházet hodnotící kritéria a rovněţ tak ověřovací experimenty.

Tab.2.16 Zdroje a nová kritéria tepelně-vlhkostní asymetrie Část těla *

DOMINANTNÍ ZDROJE

DOSAVADNÍ KRITÉRIA EN ISO

NOVÁ KRITÉRIA

obecné kritérium

obecné kritérium

neexistuje

Stereoteplota exp. místa Tstereo,local minus stereoteplota celku Tg,mean

tepelné toky

PŮSOBENÍ STROPU

C+R+E

RTA

Tstereo,shora minus Tg,hlava

Hlava ze strany PŮSOBENÍ Trup STĚNY

C+R+E

RTA

Tstereo od stěny minus Tg,hlava

Nohy

PŮSOBENÍ PODLAHY

C+R+E

Rozdíl teploty vzduchu hlava mínus nohy Teplota podlahy

Hlava Trup Nohy

PŮSOBENÍ VZDUCHU

C+R+E

DR

DOTYK TĚLESA

K+E

Hlava shora

Ruce v dotyku

Tstereo celku nohou (=Tg ve výši nohou) minus Tg ve výši hlavy

Max. teplota tělesa

Tstereo exponované části těla minus Tg ,hlava Max. teplota tělesa minus prům. teplota kůže

Pozn.: C = teplo sdílené konvekcí, R = teplo sdílené radiací, E = teplo sdílené evaporací, DR = Draught Rate, Tg,hlava = globeteplota ve výši hlavy, T stereo,shora = stereoteplota segmentu vůči exponujícímu povrchu (strop), Tstereo celku nohou = průměrná stereoteplota všech segmentů ve výši nohou, tj. globeteplota ve výši nohou, stereoteplota exp. místa = stereoteplota korespondující exp. místu, RTA = radiant temperature asymmetry,asymetrie radiační teploty. * Část těla dominantně exponovaná

Druhy exponujících hygrotermálních toků Druhy exponujících toků také vytvářejí druhy HTA: konvekční, radiační, evaporační a kondukční. Kondukce odpadá u povrchů těla stýkající se pouze se vzduchem, týká se pouze částí těla ve styku s jinými povrchy (Obr.2.44). Evaporace na povrchu těla má význam nejen v horkém prostředí, ale také v poměrně komfortních podmínkách (tzv.perspiratio insensibilis); tudíţ pojem hygrothermální je preferován před termální (asymetrie).

82

TEPELNĚ-VLHKOSTNÍ ASYMETRIE (NEROVNOMĚRNÁ TEPELNĚ-VLHKOSTNÍ ZÁTĚŢ ČLOVĚKA)

CO EXPONUJE

JE EXPONOVÁNO

KONVEKCE C (PRŮVAN)

RADIACE (RTA)

V ČASE

V PROSTORU A ČASE

V PROSTORU

R

EVAPORAC E E (POTNÍ) KONDUKCE K (KONTAKT NÍ)

HLAVA

Hlava zpředu – nejcitlivější část

Ruce – citlivé jako dolní část nohy

BĚHEM DNE Hlava ze strany – velmi citlivá část

PŘECHOD Z JEDNOHO PROSTŘ. DO DRUHÉHO

Hlava zezadu citlivá část Na šíji – jedno z center termoregulace Pod lopatkou – špatně prokrvené místo

TRUP Nadledvinky – jedno z center termoregulace

Okolí kostrče – špatně prokrvené místo

NOHY Dolní část nohy – přímá vazba na nosní sliznici

83

Obr. 2.44 Schema a definice HTA

Druhy HTA HTA můţe být v prostoru, v čase a současně v prostoru a v čase (Obr. 2.44) (Jokl 1992).

HTA V PROSTORU HTA se můţe měnit jak vertikálně - s výškou člověka od hlavy ke kotníkům, a horizontálně – zepředu dozadu a do stran (HTA space nebo obecně NUN space). Záleţí na tom, které citlivé části lidského těla jsou exponovány. Nejcitlivější je hlava jako celek, ale také seshora a ze strany včetně obličeje, jeţ je povaţovaný za vůbec nejcitlivější. Dále na těle (Obr. 2.45): krk (jsou zde umístěny receptory termoregulačních center), oblast pod lopatkou (sníţené prokrvení), oblast nadledvinek (umístění dalších receptorů termoregulačních center) a záda v kříţi (sníţené prokrvení). Oblast kotníků a rukou je také důleţitá, neboť má přímé spojení s horními cestami dýchacími; poklesne-li teplota kotníků nebo rukou, dochází bezprostředně

k poklesu teploty sliznice dýchacích cest. V úvahu přichází celý povrch

kotníků, nemá smysl uvaţovat jeho jednotlivé části. Kritériem je rozdíl mezi lokální zátěţí (qlocal) a střední celkovou zátěţí, tj. zátěţí celého těla (qmean): NUNspace= qlocal - qmean [W/m2]

(2.31)

84

kde NUNspace je zátěţ v prostoru [W/m2]. Tepelné zátěţe mohou být nahrazeny korespondujícími teplotami, jak je zřejmé z obecné teorie (viz Jokl 2011,Část 1 ),tj. NUNspace=f (Tst – Tg)

[W/m2]

(2.32)

kde Tst je stereoteplota (vysvětlení viz dále) [°C] Tg je globeteplota [°C] Zda je rozdíl (Tst – Tg) skutečně poţadovaným kritériem, bylo ověřeno experimentálně v klimatické komoře.

85

Obr. 2.45 Body citlivé na teplo na lidském těle

86

Experimentální ověření kritéria Experimenty byly prováděny v klimatické komoře Národní referenční laboratoře pro měření a hodnocení tepelných podmínek Zdravotního ústavu v Ostravě a zahrnovaly měření fyzikálních faktorů tepelně-vlhkostního prostředí, fyziologických veličin odezvy organizmu, subjektivních pocitů a mentální výkonnosti.

Obr. 2.46. Schema klimatické komory (1 vertikální sálavý panel,2 vertikální chladící panel, 3 místo měření, 4 stropní sálavý panel,5 směr proudění vzduchu, 6 okno kontrolní místnosti,7 vstup )

87

Klimatická komora má vnitřní prostor 2 x 3 x 2 m (Obr. 2.46). Upravený vzduch je dopravován do komory ze strojovny vzduchovodem skrze otvor rozměru 1 x 1 m ve stěně podélné osy a odváděn ve stěně na protilehlé straně. Komora umoţňuje nastavení rychlosti vzduchu (va) 0.2 m.s-1 aţ 2 m.s-1, teploty vzduchu (Ta) v rozmezí od 0 do 60 °C, a relativní vlhkosti vzduchu (RH) ( v závislosti na teplotě vzduchu) v rozmezí od 30 do 90 %. Intenzita jednostranného osálání má maximum 200 W.m-2. . Pokusy byly rozděleny do tří etap (SI aţ SIII) podle globeteploty (T g). V první etapě SI globeteplota byla zvolena 19°C , v SII Tg = 22°C a v SIII Tg = 25 °C. Rozdíl teploty povrchu sálajícího panelu Ts a globeteploty Tg během pokusu byl v rozmezí -9 to +34°C a intenzita osálání od sálajícího panelu byla během experimentu v rozmezí od -97 do +153 W.m-2. Rychlost vzduchu ve všech etapách byla va = 0.25 m.s-1, RH se pohybovala ve fyziologickém rozmezí 30-70 %. Tepelné podmínky v kaţdé etapě byly zvoleny tak, aby byly optimální pro uniformní tepelnou zátěţ sedícího subjektu (ES). Tepelné podmínky v kaţdé etapě jsou souborně uvedeny na Tab. 2.17. Table 2.17: Přehled mikroklimatických podmínek během pokusů

Etapa I (SI) Tg

Ts

Ts -Tg

Etapa II (SII) Tg

Ts

Ts -Tg

Etapa III (SIII) Tg

Ts

SI – SIII

Ts -Tg

I

[oC]

[W.m-2]

[oC] [oC]

[oC]

[oC] [oC)

[oC]

[oC] [oC]

16

-3

16

-6

16

-9

- 97

19

±0

19

-3

19

-6

- 80

22

3

22

±0

22

-3

- 62

25

6

25

3

25

±0

- 44

32

13

32

10

32

7

±0

40

21

40

18

40

15

+ 55

46

27

46

24

46

21

+ 99

53

34

53

31

53

28

+ 153

19

22

25

Experimenty byly prováděny na skupině 24 ţen ve věku 20-23 let, studentek Lékařské fakulty Ostravské univerzity. ES byly oblečeny do jednoduchého oděvu, který v závislosti na 88

Tg (19-25 °C) měl tepelný odpor 1 aţ 0.5 clo (ES měly moţnost změny oděvu tak, aby se cítily v pohodě v uniformním prostředí. ES byly obeznámeny s pokusy a pro hodnocení mentální výkonnosti na počítačových úlohách byly předtrénovány v optimálním prostředí, aby jejich výkon byl stabilní. Hodnocení mentální výkonnosti ES není součástí této práce. ES byly exponovány jednotlivými tepelnými podmínkami vţdy jednu hodinu.

Po

vstupu do komory se ES nejprve adaptovaly na experimentální podmínky po dobu 20 minut sezením u počítače. ES byly obličeji obráceny k sálavému teplu ve všech etapách. Fyzikální podmínky byly kontinuálně měřeny a zaznamenávány ve výši 110 cm nad podlahou u hlavy ES. Měřené fyzikální parametry: va, RH a radiační teplota (TrA) měřená jednak ve směru radiace, jednak na opačné straně (TrB) (přístrojem Indoor Climate Analyzer type 1213 fy Bruel and Kjaer). Globeteplota (Tg) a stereoteplota (Tst) byly měřeny kulovým stereoteploměrem Jokl-Jirák (Obr. 2.47) (Jokl 1990,2009,2010).

Obr. 2.47. Kulový stereoteploměr Jokl-Jirák

Stereoteplota (Tst) je teplota segmentu stereoteploměru korespondujícímu sálajícímu povrchu, tj. orientovaného směrem k radiační ploše (Jokl 1990,2009,2010).

89

Fyziologické parametry – srdeční frekvence (HR) teplota pokoţky (Tsk) byly průběţně měřeny během experimentu a zaznamenávány v půlminutovém intervalu do paměti počítače. Teplota pokoţky byla měřena na 6 místech: na čele (Tsk forehead ), prsou (Tsk chest ), zádech (Tsk back

), předloktí ( Tsk forearm ), stehnu (Tsk thigh ) a lýtku

(Tsk calf). Průměrná teplota pokoţky (Tsk,mean) byla stanovena ze vzorce (JIRÁK et al. 1975): Tsk =0.07Tsk forehead + 0.15Tsk chest + 0.19Tsk back +0.19Tsk forearm+0.19Tsk thigh+0.21 Tsk calf [oC]

(2.33)

Teplota jádra těla byla měřena sublinquálně (pod jazykem) (Tor) ihned po vstupu do komory a na konci pobytu v komoře. Na konci pobytu v komoře ES vyplnil dotazník, ve kterém uvedl jednak celkové, jednak lokální tepelné pocity. Byla pouţita sedmistupňová stupnice dle EN ISO 7730 (Tab. 218). Tab. 2.18.: Sedmibodová stupnice tepelných pocitů (EN ISO 7730 :2006)

Body

Pocit

+3

Horko

+2

Teplo

+1

Mírně teplo

0

Neutrálně

-1

Mírně chladno

-2

Chladno

-3

Zima

Vodní bilance byla určována z rozdílu váhy ES před vstupem do komor a bezprostředně po jejím opuštění. Během experimentu ES nepřijímaly ţádnou potravu ani nápoje, nemočily. Pro statistické vyhodnocení byla pouţita korelační a regresní analýza – byla aplikována Stata v. 9 (STATA 2005). Výsledky experimentu

90

Nebyly zjištěny statisticky významné rozdíly v průměrné HR a teplotě jádra těla během experimentů v jednotlivých etapách. Rovněţ ztráty vody pocením a dýcháním během pobytu v komoře byly zanedbatelné. Na základě teorie byla předpokládána platnost kritéria (Tst–Tg ), jehoţ oprávněnost bylo nutno prokázat, a to: a) Z fyziologického hlediska jeho korelací s teplotou pokoţky b) Z psychologického hlediska jeho korelací s pocity člověka a) Z fyziologického hlediska Jak je zřejmé z obr. 2.8 teplota pokoţky je fyziologickým representantem tepelné zátěţe lidského orgaismu na hranici těla a okolního prostředí ( podrobně viz Jokl et al 1992 and Jokl et al.2011,Part 2.1). Vysoká korelace (R2=0.9230) byla nalezena mezi střední teplotou pokoţky a (Tst–Tg) a některými dalšími parametry : Tsk,mean= 23.452 +1.294 clo + 0.361Tg – 0.04992(Tst–Tg) [°C]

(2.34)

kde clo je tepelný odpor oděvu v jednotkách clo Tg= globeteplota [°C] Je zřejmé, ţe (Tst–Tg) z fysiologického hlediska lze akceptovat jako kritérium jednostranného osálání člověka. b) Z psychologického hlediska Sedmibodová stupnice tepelných pocitů je běţně akceptována jako psychologický representant tepelné zátěţe člověka. Na základě experimentu vysoká korelace (R2 = 0.9951) byla zjištěna mezi (Tst–Tg ) a tepelnými pocity (senspoints) (Obr. 2.48 a rovnice 2.35): (Tst–Tg) = 6.47x senspoints - 0.0824 To2 + 2.967 To – 23.024 [ °C ]

( 2.35)

91

Obr. 2.48 Korelace mezi (Tst–Tg) a pocity ES (Senspoints)(R2=0. 9951)

Je tedy zřejmé, ţe i v tomto případě je platnost navrţeného kritéria nesporná. Současně bylo zjištěno,ţe body pro hodnocení celkových pocitů člověka nejsou totoţné s body pro hodnocení lokální tepelné: pro kategorii A a B (pro vyšší poţadavky, např.klimatizované prostory) je limit 0,5 a pro kategorii C (niţší poţadavky,např.přirozeně větrané prostory) je limit 0,7. Tyto limity souhlasí s hodnotami v ISO EN 7730, viz Tab. A 1 tohoto standardu. Souborně jsou experimentálně zjistěné mezní hodnoty uvedeny na Tab. 2.19. Současně je lze stanovit z rovnice 2.35. Podrobněji lze pocity člověka v kaţdé kategorii vyjádřit v jednotkách dThst (decithermstereo), viz Tab. 2.19 , stanovených z následujících vztahů (odvození viz Jokl 2011 Part 2.2): Lth,st = 135 / log (42/ Tst,opt) log (Tst / Tst,opt ) [ dThst]

(2.36)

Z Tab.1: Tst,opt - Tg,head,opt = ( Tst –Tg,head )Tg,opt [°C] tudíţ Tst,opt = Tg,head,opt + ( Tst –Tg,head )Tg,opt

(2.37)

92

V létě (člověk vůči chladícímu povrchu) Tg,opt = 24.5 °C (optimální letní teplota,viz Tab. 2.21) a Senspoint = - 0.5 : Z rovnice 2.35 ( Tst –Tg,head )24.5 = - 3.03 To umoţňuje stanovení Tst,opt = 24.5 – 3.03 = 21.5 °C (viz Tab.2.19) Nyní pro Tst,opt = 21,5 lze stanovit Lth,st: Lth,st = 135 / log (42/ Tst,opt) log (Tst / Tst,opt ) = 464.219 log(Tst/21.5)

[dThst]

a Senspoint = - 0.7 : ( Tst –Tg,head )24.5 = - 4.4 a Tst,opt = 24.5 – 4.4 = 20.1 °C Lth,st = 135 / log (42/ Tst,opt) log (Tst / Tst,opt ) = 418.968 log(Tst/20)

[dThst]

a Senspoint = + 0.5 : ( Tst –Tg,head )24.5 = +3.5 a Tst,opt = 24.5 + 3.5 = 28 °C Lth,st = 135 / log (42/ Tst,opt) log (Tst / Tst,opt ) = 766.648 log(Tst/28) [ dThst] a Senspoint = + 0.7 : ( Tst –Tg,head )24.5 = +4.4 a Tst,opt = 24.5 + 4.4 = 29 °C Lth,st = 135 / log (42/ Tst,opt) log (Tst / Tst,opt ) = 839.284 log(Tst/29)

[ dThst]

V zimě (člověk vůči hřejícímu povrchu) Tg,opt = 22.0 °C (optimální zimní teplota viz Tab. 2.21) a Senspoint = - 0.5 : ( Tst –Tg,head )22 = - 0.5 a Tst,opt = 22 – 0.5 = 21.5 °C (stejná hodnota jako pro léto,tj.platná pro celý rok) Lth,st = 135 / log (42/ Tst,opt) log (Tst / Tst,opt ) = 464.219 log(Tst/21.5) [ dThst] a Senspoint = - 0.7 :

93

( Tst –Tg,head )22 = - 2.0 and Tst,opt = 22 – 2 = 20 °C (stejná hodnota jako pro léto,tj.platná pro celý rok) Lth,st = 135 / log (42/ Tst,opt) log (Tst / Tst,opt ) = 418.968 log(Tst/20) [ dThst] a Senspoint = + 0.5 : ( Tst –Tg,head )22 = 5.7 and Tst,opt = 22 + 5.7 = 28 °C (stejná hodnota jako pro léto,tj.platná pro celý rok) Lth,st = 135 / log (42/ Tst,opt) log (Tst / Tst,opt ) = 766.648 log(Tst/28) [ dThst] a Senspoint = + 0.7 : ( Tst –Tg,head )22 = + 6.9 and Tst,opt = 22 + 6.9 = 29 °C (stejná hodnota jako pro léto,tj.platná pro celý rok) Lth,st = 135 / log (42/ Tst,opt) log (Tst / Tst,opt ) = 839.284 log(Tst/29) [ dThst] Limity pro dThst na základě definice jsou stejné jako pro dTh, viz Obr. 2.36. Hodnoty dThst umoţňují náhled do experimentálních hodnot na Tab. 2.19. Všechny hodnoty Tst = To,head + (Tst - Tg,head), které jsou větší neţ Tst,opt jsou positivní, tj.člověk pociťuje teplo, všechny hodnoty Tst = To,head + (Tst - Tg,head ),které jsou menší neţ Tst,opt jsou negativní, tj.člověk pociťuje chlad. Viz následující příklad: Teplota v místnosti To,head =19°C, stereoteplota korespondující chladícímu povrchu je 19°C přestoţe optimální chladící

stereoteplota je 21.5°C a optimalní operativní teplota

24.5°C.Exponovaný člověk (s vyššími nároky, např. v klimatizovaném prostoru) pociťuje chlad, neboť Lth,st = -24.9 dThst mírně nad přípustným limitem (-22.5 dTh)

(Obr.2.36).

Pravděpodobně grafy na obr. 2.49 a 2.50 udávající závislost mezi Tst a Lth,st v jednotkách dThst jsou názornější.

94

Obr. 2.49 Vztah mezi Tst and Lth,st v jednotkách dThst pro osobu exponovanou chladnou plochou.

95

Obr. 2.50 Vztah mezi Tst and Lth,st v jednotkách dThst pro osobu exponovanou teplou plochou.

Tabulka 2.19 - Přípustné rozdíly stereoteplot a globe-teplot pro kategorie A, B, C a výsledné teploty kulového teploměru: 19, 20, 21, 22, 23, 24 a 25 °C. 96

Tst

Tst - Tg,hlava

[ °C ]

Lth,st

[ °C ]

[ dThst ]

To,hlava

Vůči chladnému povrchu

[°C]

Kategorie A,B

Kategorie C

Kategorie A,B

Kategorie C

(Pocit - 0.7)

(Pocit + 0.5)

(Pocit + 0.7)

0.4 -21

18.1 -0.9 -18.4

25.8 6.8 -26.8

27,1

8.1 -24.3

(Pocit - 0.5) 19

19.4

Vůči teplému povrchu

20

20.1

0.1 -13.4

18.8 -1.2 -11

26.6 6.6 -17.2

27.9

7.9 -14.3

21

20.7

-0.3 -7.6

19.4

-1.6 -5.4

27.2

6.2 -9.9

28.5

7.5 -6.7

22

21.1

-0.9 -3.5

19.8

-2.2 -1.5

27.6

5.6 -4.7

28.9

6.9 -1.3

23

21.4

-1.6 -1.0

20.1

-2.9

0.9

27.9

4.9 -1.6

29.2

6.2

2.0

24

21.5

-2.5 -0.1

20.2

-3.8

1.7

27.9

3.9 -0.5

29.3

5.3

3.1

25

21.4

-3.6 -0.8

20.1

-4.9

1.1

27.9

2.9 -1.4

29.2

4.2

2.3

Vše-

-0.0824 To2

-0.0824 To2

-0.0824 To2

-0.0824 To2 +2.967

chny

+2.967 To -26.259 +2.967 To -

+2.967 To -

To - 18.495

464.219x

27.553

19.789

839.284x

log(Tst/21.5)

418.969x

766.648x

log(Tst/29)

Tst,opt = 21.5°C

log(Tst/20)

log(Tst/28)

Tst,opt = 29°C

Tst,opt = 20°C

Tst,opt = 28°C

Jak je zřejmé z Lth,st pro TstTst,opt narůstá pocit tepla i kdyţ hodnoty zůstávají v oblasti příjemných (nebo alespoň přijatelných) hodnot

Průvan Diferenci (Tst–Tg) lze pouţít i pro posouzení průvanu v interiéru, neboť stereoteploty a globeteploty reagují na proudění vzduchu,tj.: 97

(Tst–Tg) = Tst,exposed body part minus Tg,head

[°C]

(2.38)

Tudíţ rovněţ lze pouţít limity na Tab. 2.19 . Přípustný vertikální rozdíl teplot Také v tomto případě lze obecné kritérium (Tst–Tg) (viz Tab. 2.16 a Tab. 2.20) pouţít : (Tst–Tg) = Tst,ankle (=Tg,ankle) minus Tg,head

[°C]

(2.39)

Tab. 2.20 Přípustný pokles globeteploty v úrovni hlavy (110 cm nad podlahou) na globeteploty v úrovni kotníků (15 cm nad podlahou) pro kategorie A,B,C a globeteploty v interiéru 19, 20, 21, 22, 23, 24 a 25 °C.

Tg,ankle - Tg,head [ °C ]

Tg,head [ °C ]

Kategorie A,B

Kategorie C

(Senspoint - 0.5)

(Senspoint -0.7)

19

0.0

-0.5

20

0.0

-1.0

21

0.0

-1.5

22

-0.5

-2.0

23

-1.5

-3.0

24

-2.5

-3.5

25

-3.5

-4.5

Všechny

0.003To3-0.116To2 +1.036To

0.003To3-0.093To2 +0.851To

Hodnoty zaokrouhlit dolů na 0,5.

Hodnoty zaokrouhlit dolů na 0,5.

ZMĚNY HTA S ČASEM HTA se můţe měnit v průběhu času; jednak během dne (např.během směny) nebo v důsledku přemístění z jednoho prostředí do druhého (Obr. 2.44).

98

NUNtime = qnew - qlast [W/m2]

(2.40)

kde NUNtime je nerovnoměrnost v čase [W/m2], qnew je nová zátěţ [W/m2] a qlast je původní zátěţ [W/m2]. Vyjádřeno teplotní diferencí (viz Jokl 2011,Part 1 Theory) NUNtime= f ( Tg,new – Tg,last )

(2.41)

Bez změny oděvu má člověk jedinou moţnost jak se s tím vyrovnat: změna tepelné zátěţe musí zůstat v termoregulačním rozmezí jeho organismu: Tg,new – Tg,last = Δ Tg, tr [°C] kde

Δ

Tg,tr je

termoregulační

(2.42) schopnost

lidského

organism

vyjádřená

změnou

globeteploty.Experimentálně stanovené hodnoty jsou shrnuty na Tab.2.19,podrobněji viz Jokl 2011,Part 2.3. ZMĚNA HTA SOUČASNĚ V PROSTORU A V ČASE Je kombinací obou předchozích změn, tj. HTA v prostoru se mění současně v čase. Hodnocení je třeba provést dvěma způsoby: zvlášť změnu v prostoru a zvlášť v čase, tj hodnocení v prostoru provést v kaţdém časovém úseku. ZÁVĚR Především jde o to, do jaké míry souhlasí nově navrţené veličiny a veličiny pouţívané dosud pro hodnocení HTA. Jsou shrnuty v Tab. 2.16. Je zřejmé, ţe dosud hlavním kritériem je RTA (Radiant Temperature Asymmetry) = TrA – TrB . Naměřené hodnoty pro klidný vzduch z našeho experimentu by měly korelovat s naměřenými rozdíly Tst-Tg, čemuţ tak také je, viz Obr. 2.51(R2= 0.90). Pro klidný vzduch je tedy shoda velmi dobrá (RTA nezahrnuje rychlost vzduchu). Tab. 2.21 Přípustné termoregulační změny odpovídající předepsaným operativním teplotám nebo globeteplotám, aktivitám a poţadovaným kategoriím A, B, C

99

Třída práce

Operativní teplota To [°C] Globeteplota Tg [°C] M [W.m-2] [met]

Vytápění Kategorie

To,opt nebo Tg,opt

Chlazení To,opt nebo Tg,opt

***

I

≤ 70 ≤1,2 met

IIa

71 aţ 105 1,22 aţ 1,80

IIb

106 aţ 130 1,82 aţ 2,23

IIIa

131 aţ 160 2,25 aţ 2,75

IIIb

161 aţ 200 2.77 aţ 3,44

IVa

201 aţ 250 3,45 aţ 4,30

IVb

251 aţ 300 4,31 aţ 5,16

V

301 a více 5,17 a více

±1,0

A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C

***

22x

20x

16x

12x

12x

12x

12x

12x

±1,5 +2,5-2,0 ±1,0 ±1,5 +2,5-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0

NVB To,max nebo Tg,max** [°C] [dTh]

±1,0 24, 5x 23x

20x

17x

13x

12x

12x

12x

+1,5-1,0 +2,5-2,0 ±1,0 ±1,5 +2,5-2,0 ±1,0 ±1,5 +2,5-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0 ±1,0 +2,0-1,5 +3,0-2,0

Va [m.s-1]

27 24

0,1 aţ 0,2

26 27

0,1 aţ 0,2

26 48

0,2 aţ 0,3

26 63

0,2 aţ 0,3

26 80

0,2 aţ 0,3

26 83

0,2 aţ 0,3

26 83

0,2 aţ 0,3

26

0,2 aţ 0,3

RH [%]

30 aţ 70

A, B, C platí pro vytápěné a chlazené (klimatizované) místnost, NVB jsou přípustné hodnoty pro přirozeně větrané prostory (od třídy IIb je moţné pocení); A poţadována vysoká kvalita (10 dTh), B střední (15 dTh and C přípustná (22,5 dTh); x hodnoty pro návrh vytápěcího a chladícího systému (10 dTh velmi příjemná úroveň, 15 dTh příjemná, 22,5 dTh přijatelná,viz prEN 4666:2009 a Jokl 2011, Part 2.2 ) NVB hodnoty pro třídy I a IIa jsou jiţ na počátku dlouhodobě únosných hodnot, pro další třídy IIb a vyšší hluboce v dlouhodobě únosné oblasti, tj. osoby vystavené těmto teplotám se budou potit (viz Obr. 2.5.10 a Jokl 2011 Part 2.2). **Při překročení těchto hodnot je jiţ nutno pouţít reţim práce a odpočinku, *** Od třídy práce IIIa u ţen a třídy práce IIIb u muţů nejsou tyto zátěţe dlouhodobě únosné z hlediska energetického Vytápěný (1,0 clo): tg,opt,1.0=-0,1274Mmean + 30,838 [°C] ,e.g. Mmean=0,5(106 + 130) [W.m-2)] Chlazený (0,5 clo): tg,opt,0.5=-0,1017Mmean + 31,708 [°C]

100

Obr. 2.51: Korelace mezi (TrA–TrB) a (Tst–Tg) (R2 = 0.90) pro klidný vzduch Navrţené kritérium má však jednu nespornou výhodu: zahrnuje vliv konvekce. Jestliţe pak konvekce převaţuje a není respektována, je to problém, jak je zřejmé z následujícího příkladu: Člověk pracující u velkého okna v létě je vystaven intenzivnímu sálání, působující mu značný discomfort. Dle EN ISO 7730 lze tuto situaci řešit sníţením RTA na předepsaný limit 7, coţ lze provést dvojím způsobem: a) Sníţením povrchové teploty okna, nebo téţ b) Umístěním sálajícího povrchu o téţe teplotě na opačnou stranu. To je nonsens, takţe RTA jako kriterium selhává. Problém lze také řešit foukáním chladného vzduchu na osálaný povrch člověka (tzv.vzduchové sprchy v horkých provozech). Ani v tomto případě RTA jako kritérium nelze pouţít a snaţit se to řešit další podmínkou-zachováním celkového tepelného komfortu,coţ nestačí, neboť vliv konvekce to také neřeší. Zajímavé je take srovnání vertikálního rozdílu teplot mezi hlavou a kotníky. RTA nebylo moţno k tomuto účelu pouţít,tudíţ byl navrţen rozdíl teplot vzduchu pro tento účel (ISO EN 7730 ). Navrţený system má jedno kritérium pro všechny případy včetně toho rozdílu: (Tst–Tg) = Tstereo,ankle (=Tg,ankle) minus Tg,head [°C]

(2.43) 101

Takto stanovené hodnoty však do určité miry nesouhlasí s vertikálními rozdíly vzduchu dle EN ISO 7730 (viz Table A 2 v tomto standardu). Dřívější rozdíly 2°C (kategorie A), 3°C (kategorie (B) a 4°C (kategorie C) platí pouze pro globeteploty 22,2°C (kategorie A), 23,5°C (kategorie B) a 24,2°C (kategorie C). Je zřejmé, ţe čím je niţší globeteplota, tím niţší je i přípustný pokles teploty. Je to v perfektním souladu s fyziologií lidského organismu (podrobněji viz Jokl 2011,Část 2.2) Průvan, resp. jeho vliv na lidský organismus, lze také posuzovat navrţeným rozdílem teplot (viz Tab.2.16): (Tst–Tg) = Tstereo,exposed body part minus Tg,head

[°C]

(2.44)

Je zde určitá nevýhoda: není zahrnut vliv turbulence. O ţádné korekci však nebylo uvaţováno, neboť na základě mnohaletých zkušeností z praxe se jedná pouze o komplikaci bez signifikantního vlivu. Ostatně problem turbulence nebyl dosud uspokojivě vyřešen. Typický projev turbulence: třepotající se vlajka.V teoretické fysice je to problem flexibilního tělesa v tekoucím prostředí (vzduchu nebo v jiné tekutině).Pozoruhodné jsou experimentální výsledky publikované týmem Jug Zhaga z New York University v časopise Nature.Pro experiment si zvolil jednoduchý fyzikální model: hedvábné vlákno zavěšené v tenkém proudícím roztoku mýdla. Objevily se víry, strhávané proudem, vlákno se ohnulo a začalo se třepotat (Obr.2.52). Výsledkem bylo objevení několika nových pohybů,dosud neznámých v teoretické hydrodynamice: vlákno určité délky se můţe třepotat nebo nehybně viset v závislosti na umístění volného konce na počátku. Nebo dvě paralelně zavěšená vlákna mohou modelovat stěny nádoby nebo volný konec stříkající hadice.

102

.

Obr.2.52 Hedvábné vlákno se v tekoucím mýdlovém roztoku natahuje a tvoří se za ním víry (a), nebo se rozkmitá (b). Volný konec vlákna pak opisuje osmičku (c). 103

Fanger (Melikov 1989) zjednodušil definici turbulence na poměr standardní odchylky oscilací rychlosti vzduchu ku střední rychlosti vzduchu a zjistil, ţe pro procento nespokojených subjektů pod 15%,teplotu v rozmezí 20 aţ 25°C a rychlost vzduchu v rozmezí od 0 do 0,5 m/s , turbulence nemá ţádný vliv na tepelnou pohodu a lze ji zanedbat. 2.6 Optimalizace tepelně-vlhkostní konstituenty Optimalizaci tepelně-vlhkostní konstituentyu lze dosáhnout třemi základními způsoby: zásahem do zdroje (tepla, chladu a vodních par), do prostředí a na subjektu, tj. na uţivateli budovy. Vstupem do problému je analýza stávající situace podle vhodného simulačního programu počítačem (Hensen, Kabele 1997, Kabele et al.1999).

2.6.1 Zásah do zdroje (tepla, chladu a vodních par) Zásah do zdroje tepla v létě, chladu v zimě a ve všech údobích roku do zdrojů vodních par je nejúčinnějším opatřením k dosaţení optimálního tepelně-vlhkostního mikroklimatu. Spočívá především v úpravě obvodového pláště budovy, neboť "nejtvrdším" zdrojem uvedených agencií je venkovní prostředí. Úpravou obvodového pláště má být dosaţeno jednak dostatečné zvýšení tepelně-izolačních vlastností, běţně nazývané "zateplení", jednak přiměřené zvýšení jeho těsnosti (Kopřiva 1999).

2.6.2 Zásah do prostředí Toto opatření je jiţ investičně i provozně náročnější a závisí na vhodném vytápění a vlhčení v zimě a chlazení a odvlhčování v létě

2.6.3 Zásah na subjektu Je to ten nejjednodušší způsob dosaţení pohody: změnou tepelně-izolačních vlastností oděvu, tj. svléknutím nebo obléknutím dostatečného počtu oděvních součástí, Jeho moţnosti jsou však značně omezeny - v létě nelze jít pod společensky únosnou mez a v zimě zase příliš těţký oděv můţe být příčinou narušení osobní pohody prostředí. 104

Tuto situaci v nejbliţší době mohou změnit výsledky amerického kosmického výzkumu NASA. Nová izolační high - tech vrstva sestává z kuliček z umělé hmoty, které jsou menší než špendlíkové hlavičky. Jsou naplněny parafíny - směsicí uhlovodíků, ke kterým patří i např. vazelína. Skupenství zvolených parafinů se mění na pevné nebo kapalné v závislosti na teplotě. Přijímají-li teplo, parafíny tají (odebírají je jako tající kostka ledu ve vodě), vydávají-li teplo tak naopak tuhnou. Sloţením parafínů lze teplotu změny skupenství nastavit v rozmezí 00C aţ 1320C, tj. pro kaţdý účel lze navrhnout speciální izolační vrstvu. Dva americké podniky jiţ začaly s aplikací této technologie do běţné denní praxe. Frisby Technologies ukládá mikrokapsle v pěně, zatímco konkurence Outlast Technologies opatřila tyto kapsle látkovým potahem. Kapsle musí být konstruovány tak, ţe pro kaţdé myslitelné zatíţení zůstanou jako obaly parafínu nepropustné. První oblastí obchodního nasazení je zimní sportovní oblečení a zvláště rukavice pro snowboardisty. Směs parafínů je zvolena tak, ţe je při teplotě těla kapalinou a při 00C v pevném skupenství. Na sjezdovce ruce v důsledku pohybu vydávají teplo, obsah mikrokapslí se pomalu zkapalňuje, teplo se postupně akumuluje. Při cestě vlekem vzhůru prostupuje pozvolna chlad vrstvami kapslí a ty jedna po druhé tuhnou a odevzdávají své teplo pokoţce - rukavice vlastně topí. Neţ celé parafinové zařízení ztuhne, je i nejdelší cesta vlekem u konce. Na sjezdovce při cestě dolů se pohybem těla opět produkuje metabolické teplo člověka, náplň kapslí opět taje, celý cyklus se opakuje. Na mezinárodním sportovním veletrhu ISPO v Mnichově nabízela firma VauDe Sport z bavorského Tettnagen speciální oblečení pro volný čas: zimní kolekci fy Outlast. Oslovila především snowboardisty, lyţaře a horolezce. Přesto, ţe ceny nebyly nikterak nízké (např. lyţařská bunda stála 330 aţ 360 EUR), firma byla s odbytem spokojena. Také konkurent z Colorada, fa Frisby, uvedla na trh oblečení s novou technologii a přišla i s dalšími aplikacemi: navrhla speciální pěnu jako vnější povlak letadel s kolmým startem, ochranu lopatek turbin mikrokapslemi před vysokými teplotami, takţe odpadá jejich nákladné teplotně stabilní legování a další - vše svědčí o značných moţnostech této nové technologie.

105

2.7 Výkonnost (performance) člověka při tepelné zátěţi Nemá-li být výkonnost člověka negativně ovlivněna mikroklimatem, musí mít pracovník moţnost jejich osobní regulace, tj. dle svých potřeb. 2.7.1 Výkonnost a operativní teplota Derek Clements-Croome (University of Reading)(vizPhilpott,Singh 1999) upozornil na základní skutečnost v této oblasti,na rozdělení nákladů zaměstnavatele na administrativní budovu: v průměru jde 8% na provoz a údrţbu a 92% na mzdy zaměstnanců. Vyplatí se tudíţ dělat vše pro zvýšení produktivity, získat co nejvíce zpět z těchto 92%. Schweisheimer na základě statistického vyhodnocení reálných situací zjistil,ţe průměrná výkonnost zaměstnaců klesá o 10% při teplotě v interiéru 29°C,o 22% při teplotě 32°C a o 38% při 35°C při velmi lehké práci (Jokl 2000). Obecně je uvaţován pokles produktivity asi o 5% na kaţdý stupeň Celsia nad 22°C. General Services Administration,která je správcem všech státních budov v USA,na základě podrobného průzkumu zjistila,ţe po instalaci klimatizačního zařízení produktivita stoupla o 9,5%(pravděpodobně administrativní práce,není uvedeno),chyby klesly o 0,9%,absence o 2,5%,zlepšilo se zdraví zaměstnanců a poklesly jejich výdaje za kosmetiku a prostředky k mytí. Podle John Haro and Sons,Pulaski,Tennessee,USA,provozní náklady při výrobě nylonových punčoch poklesly o 80% po optimalizaci mikroklimatu a současně se zlepšily mechanické vlastnosti vyráběných punčoch. Aluminion Company of Canada instalovala pro zaměstnance klimatizované kabiny pro odpočinek s překvapivým následkem:poklesem abence a fluktuace. Edison Company,Detroit,USA,potřebovala bez klimatizace 5 008 člověkohodin na produkci 8 988 jednotek,po instalaci klimatizace pouze 3 872

člověkohodin na produkci

10 474 jednotek,tj.produktivita práce se zdvojnásobila po instalaci klimatizace. Cube zjistil pokles výkonnosti v horkém období téměř o 50%,pokud nebyly v provozu 106

klimatizace(obr.2.53). Lorch,Abdou (1993) uvádějí výsledky experimentálních prací s obdobným průběhem. Je z něj zřejmé (obr. 2.54) , ţe výkonnost není ovlivněna v rozmezí optimálních teplot (22 aţ 24°C) (při 1 met, 0,6 clo a 0,1 m/s), s vyššími a niţšími teplotami však klesá. Děti při studiu by měly mít v pokoji kolem 22°C.Stačí 5°C navíc a schopnost soustředit se klesne o čtvrtinu, při 30°C aţ na polovinu. Se stoupající teplotou roste i počet úrazů a dalších nehod v interiéru (obr.2. 55).

Obr. 2.53 Pokles výkonnosti člověka bez klimatizace

107

Obr. 2.54 Pokles výkonnosti s teplotou při kancelářské práci (1 met, 0,6 clo a 0,1 ( m/s)(Lorch,Abdou 1993 )

Obr.2.55 Vliv teploty na úrazovost

108

Na obr. 2.56 je souborný graf závislosti různých výkonností a úrazovosti na operativní teplotě (Daniels 2003).

Obr.2.56 Různé výkonnosti člověka a počet úrazů v závislosti na operativní teplotě (Daniels 2003).

2.7.2 Výkonnost a rychlost vzduchu V klidném vzduchu a při optimální teplotě (22 aţ 26°C) se výkonnost nemění, se stoupající rychlostí vzduchu se optimální výkonnost přesouvá k vyšším teplotám (obr. 2.56).

109

Obr.2.56 Pokles výkonnosti s rychlostí vzduchu při kancelářské práci (1 met, 0,6 clo (Lorch,Abdou 1993) 2.7.3 Výkonnost a vlhkost vzduchu Při optimální teplotě (22 aţ 26°C) při kancelářské práci (1 met, 0,6 clo a 0,1 ( m/s)(Lorch,Abdou 1993 ) je vliv vlhkosti zanedbatelný, projevuje se aţ v oblasti mimo tepelný komfort (obr. 2.57).

110

Obr.2.57 Pokles výkonnosti s vlhkostí vzduchu při kancelářské práci (1 met, 0,6 clo (Lorch,Abdou 1993)

Literatura 1. ANSI/ASHRAE Standard 55-1992/2004 Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy. ASHRAE, Atlanta 1992/2004. 2. Auliciems, A., Skinner, J. L.: Cardiovascular death and temperature in subtropical Brisbane. Int. J. Biometeorol 33, 1989, 3: 215-221. 3. Cube,H.L.:Klimatisierung-Luxus oder notwendikeit.Heizung,Lueftung,Haustechnik 1972,Vol.23, No 11. 3.ČSN EN 15 251:2007 (E) Indoor environmental output parameters for design and assessment of energy performance of buildings adressing indoor air quality,thermal environment,lighting and acoustics 4.Croome, D.J. Gan, G., Abwi H.B.: Evaluation of indoor environment in naturally ventilated offices. In: Research on indoor Air Quality and Climate. CIB Proceedings, Publication 163, Rotterdam 1993. 5.de Dear, R. J.: Outdoor climatic influences on indoor thermal comfort requirements. In: Thermal Comfort: Past, Present and Future. Conference Proceedings, Building Research Establishment, Garston 1993, p. 106132. 6.EN ISO 7730 Moderate Thermal Environment 7.European technical report CR 1752-1998 Ventilation for Buildings: Design criteria for indoor environment. 111

8.Fanger, P. O.: Thermal Comfort. Danish Technical Press, Copenhagen 1970 9. Fang, L., Wyon, D.P.: Effect of low indoor humidity on comfort, SBS symptoms and the performance of office work. SCANVAC 2003, 2.4-5. 10.Fishman, D. S., Pimbert, S. L.: Survey of the objective responses to the thermal environment in offices. In IndoorClimate,Copenhagen, Danish Building Research Institute, 1979, p. 677-698. 11. Itoh, S., Ogata, K., Yoshimura, H.: Advances in Climatic Physiology. IGAKU SHOIN LTD. Tokyo 1972, SPRINGER VERLAG Berlin, Heidelberg, New York 1972. 12.Jokl,M.V.: Globe thermometer.In Czech. CZ Patent No.117892,Prague 1966. 13.Jokl,M.V.:The way of the heat load estimation by infrared radiation over the human body surface. In Czech. CZ Patent No.117894,Prague 1966. 14.Jokl,M.V.,Tuma,V.: Directional globe thermometer.In Czech. CZ Patent No.114296,Prague 1972. 15.Jokl,M.V.: The Theory of Microenvironment.In Czech.CTU Publishing House,Prague 1993,pp.263. 16.Jokl, M. V.: Hodnocení kvality vzduchu v interiéru jednotkami decibel. Bezpečná práca 26, 1995, 6: 249-254. 17..Jokl, M. V.: Evaluation of indoor air quality using the decibel concept. Part I. Proposal of new units. Centr. eur. J. publ. Hlth 5, 1997, 1: 3-8. 18.Jokl, M. V.: Microenvironment: The theory and Practice of Indoor Climate. Thomas, Illinois, USA, 1989. 19..Jokl, M. V.: Evaluation of indoor air quality using the decibel concept. Part II. Ventilation for acceptable indoor air quality. Centr. eur. J. publ. Hlth 5, 1997, 1: 9-12. 20.Jokl, M. V.: New units for indoor air quality: decicarbdiox and decitvoc. Int. J. Biometeorol. 42, 1998, 2: 93-111. 21.Jokl, M. V.: Evaluation of indoor air quality using the decibel concept based on carbon dioxide and TVOC. Building and Environment 35, 2000, 8: 677-697. 22.Jokl,M.V.:The Healthy Residental and Working Environment.In Czech.ACADEMIA,Prague 2002.pp 262. 23.Jokl,M.V.: Thermal comfort and optimal humidity.Acta Polytechnica,Vol.42,No.1/2002, Part 1:12-24.Part 2:28-32. 24..Jokl, M.V.: The Thermal Environment Level Assessment Based on Human Perception. In: Clima 2007 WellBeing Indoors.Proceedings CD-ROM. Brussels:REHVA, 2007,ISBN 978-952-99898-3-6. 25.Jokl,M.V.: A Methodology for the Comprehensive Evaluation of the Indoor Climate Based on the Human Body Response,Part 1: Environment and Man - Theoretical Principles.ASHRAE Transactions 2011. 26.Jokl,M.V.: A Methodology for the Comprehensive Evaluation of the Indoor Climate Based on the Human Body Response,Part 2.1Hygrothermal Microclimate Evaluation Based on Human Body Physiology. ASHRAE Transactions 2011. 27.Jokl,M.V.: A Methodology for the Comprehensive Evaluation of the Indoor Climate Based on the Human Body Response,Part 2.2Hygrothermal Microclimate Evaluation Based on Human Body Psychology. ASHRAE Transactions 2010. 112

30..Jokl,M.V.,Kabele,K: The substitution of comfort PMV values by a new experimental operative temperature. In: Clima 2007 WellBeing Indoors Proceedings CD ROM, Helsinki 2007, pp. 8. 31.Jokl, M.V.,Kabele,K.: Optimal(comfortable) operative temperature estimation based on physiological responses of the human organism.Acta Polytechnica Vol.46No. 6/2006:3-13. 32.Jokl, M.V., Moos, P., Štverák, J.: The human thermoregulatory range within the neutral zone. Physiol. Res. 41, 1992:227-236. 33.. Jokl, M.V., Moos, P.: Optimal globe temperature respecting human thermoregulatory range.ASHRAE Transactions,Volume 95, Part 2,No.3288,1989:329-335. 34..Jokl, M.V., Moos, P.: The non-linear solution of the thermal interaction of the human body with its environment.Technical Papers,1990,Series PS 6/90.Czech Technical University,pp.15-24. 35.Jokl, M.V., Moos, P.: Die Warmeregelungsgrenze des Menschen in neutraler Zone. Bauphysik 14, 1992, 6:175-181. 36.Jokl,M.V.Šenitková,I.: Criteria for hygrothermal microclimate estimation.Technical Papers,1985,No.5,Series Building Constructions.Czech Technical University,pp.113-172. 37.Jokl, M. V., Šebesta, D.: Nový způsob hodnocení neuniformní tepelné zátěţe člověka – náhrada tepelné asymetrie stereoteplotou. TOPIN 42, 2008, 3:30-31. 38.Kline, S. J.: Similitude and Approximation Theory. McGraw-Hill, New York 1965 39.Nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zaměstnanců při práci (Government Directive of The Czech Republic) No. 361/2007Code., prescribing the conditions for employees protection during the work). 40.. Newsham, G. R., Tiller, D. K.… A field study of Office Thermal Comfort Using Questionnaire Software. National Research Council Canada, Internal report No. 708, Nov. 1995. 41.. Koţešník, J.: Theory of Similitude and Simulation. Czech. Academia, Prague 1983. 42.Kuenzel, H.M.1997 :Raumluftfeuchteverhaltnisse in Wohnraumen.24,Neue Forschung sergebnisse,Fraunhofer-Institut fuer Bauphysik,Mitteilung 314. 42.. Petráš, D., Feketová, M., Šabíková, J.: Indoor Climate of Buildings 2004. SSTP,SUT, 5th Int. Conf. Štrbské Pleso 2004. 43. Philpott, C.J.,Singh J.R.: Health,comfort and productivity in Buildings.Indoor Built Environ 1999;8: 269-271. 43.. prEN 4666:2009 Aerospace Series.Aircraft integrated air quality and pressure standards,criteria and determination methods.The Aerospace and Defence Industries Association of Europe.Brussels 2009. 44..Rohles, F. H., Woods, J. E., Morey, P. R.: Indoor environment acceptability: The development of rating scale. ASHRAE Transactions 95, 1989, 1: 3197. 45.. Tanabe, S.-I., Kimura, K.-I., Hara, T. Akimoto, T.: Effects of air movement on thermal comfort in air-conditioned spaces during summer season. Journal of Architecture, Planning and Environmental Engineering 1987, 382: 20-30.

113

3 Odéry v interiéru budov Odérové mikroklima je sloţka prostředí, tvořená odéry, tj. toky těchto látek v ovzduší, které působí na člověka a spoluvytvářejí tak jeho celkový stav (Jokl 1989). Odérové látky (odéry) jsou plynné sloţky v ovzduší, vnímané jako pachy (jednak nepříjemné - zápachy, jednak příjemné - vůně). Jsou to anorganické nebo organické látky, většinou produkované člověkem samotným nebo jeho činností, popř. uvolňované ze stavebních konstrukcí a zařizovacích předmětů. Jejich počet má v interiérech budov stoupající tendenci (Jokl 1993). Po udělení Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu Buckové a Axelovi za objev receptorů odérové sloţky prostředí v roce 2004 se dostává této sloţce zvýšené pozornosti, i kdyţ jiţ předtím to byla práce Herzova o Proustově fenoménu (Herz 2000), jeţ zapůsobila stejným způsobem. Z jejich prací je zřejmé, ţe odéry hrají důleţitější roli v ţivotě člověka, neţ se dosud předpokládalo. Odéry ovlivňují psychiku člověka do té míry,ţe mohou působit i na jeho zdravotní stav.Nevalné odérové mikroklima nemusí tedy znamenat pouze nepříjemné pocity,jak se dosud předpokládalo. 3.1

Zdroje odérů Existují zdroje jednak nepříjemných, jednak příjemných odérů.

3.1.1 Zdroje nepříjemných odérů Nepříjemnost odérů je určována tzv. Hedonickým tónem (Hedonic tone), tj. subjektivními pocity člověka (IAQU 1991, Oseland 1993). Podle Zwaardermakerovy stupnice existuje pět základních typů odérů: 1.

Typ éterický (lidské pachy)

2.

Typ aromatický (pachy rozkládajícího se zralého ovoce)

3.

Typ izovalerický (pachy z kouření tabáku, pach zvířecího potu)

4.

Typ zaţluklý (pachy mlékárenských produktů)

5.

Typ narkotický (pachy rozkládajících se proteinů a vůně tabáku) Do interiéru budovy vstupují tyto odéry jednak z venku, jednak zevnitř - ze

vzduchotechnických zařízení, ze stavebních materiálů a zařizovacích předmětů a hlavně vznikají v důsledku různých činností člověka (obr.3. 1). 114

Z venkovního ovzduší vstupuje dovnitř budovy často i 50 aţ 80 % odérových látek. Jsou to produkty spalovacích motorů (oxidy dusíku a síry, CO, sírany a jejich sloučeniny), produkty z výrobních procesů průmyslových závodů a spaliny (kouř) z tepláren, kotelen a lokálních topenišť.

Obr.3.1 Zdroje nepříjemných odérů v interiéru.

Ze vzduchotechnických zařízení vstupuje do interiéru pach cigaretového kouře, je-li dovoleno kouření v některé části, napojené na vzduchotechnický systém, případně pach ţluklého oleje, nejsou-li dostatečně udrţovány filtry.

Z překliţek, dřevotřískových desek, parket, laků a dalších nátěrových hmot, z tapet (zesílených umělou pryskyřicí proti oděru) a z korkových podlah a obkladů se uvolňuje formaldehyd. Z přípravků na napouštění dřeva je to pentachlorphenol (PCP) a lindan nebo pyrethroid, případně permethrin. Bezformaldehydové dřevotřískové desky (FO Platten) produkují isokyanát, který je pouţit jako pojidlo. Z nátěrových hmot na bázi alkydových pryskyřic se uvolňují organická rozpouštědla - benzin a xylol, z akrylátových nátěrových hmot nejvíce glykoether, z polyurethanových hmot isokyanát, z nátěrových hmot z přírodních pryskyřic isoaliphat. Lepidla na bázi umělého kaučuku produkují chloropren, 115

vteřinová lepidla isokyanát, příp. epichlorhydrin nebo etylester kyseliny kyanakrylové. Při hoření PVC vzniká dioxin a furan, z nových podlahových hmot na bázi polyolefinu se kupodivu nic neuvolňuje.

V důsledku činností člověka se uvolňují různé tělesné pachy (aceton, isopren), zplodiny kouření cigaret, dýmek a doutníků (pyridin), pachy kosmetických přípravků, jeţ v důsledku inverze* se mohou stát velmi nepříjemnými, zápach odpadků a zápach čistících prostředků.

V naprosté většině se jedná o tzv. těkavé organické látky **(VOC volatile organic compound) a soubor těchto látek (bez formaldehydu) produkovaných v interiéru člověkem, stavebními materiály a dalšími zařízeními je označován TVOC (the Total of all Volatile Organic Compounds).

Zvláštní kapitolou je odér vznikající při kouření cigaret. Ve vyspělých zemích dnes je jiţ vnímán naprostou většinou lidí zcela negativně, jako zápach zhoršující jejich zdraví, přičemţ bývalí kuřáci reagují nejcitlivěji. Kouření, zvláště je-li intenzivní a dlouhodobé, způsobuje zuţování cév, nervozitu, poškození horních cest dýchacích, sníţení rozlišovací schopnosti čichových a chuťových buněk, zanášení plic dehtovými a jinými škodlivými zplodinami s následkem nádorového bujení atd. Vykouření jedné cigarety zkracuje ţivot o sedm, podle některých odborníků dokonce o jedenáct minut, takţe označování cigarety za "hřebík do rakve" není jenom metaforické.

______________________________________________________________________________________

*Inverze je změna příjemného odéru v nepříjemný, tj. vůně v zápach nebo naopak v důsledku smísení odéru s jiným nebo v důsledku změny jeho koncentrace **Těkavé organické látky dle WHO jsou látky (toluen,xylen,pinen,2-(2 etoxyetoxy), etanol atd) s bodem tání pod teplotou místnosti a s bodem varu v rozmezí od 50 do 260 0C. 116

3.1.2 Zdroje příjemných odérů Z venkovního ovzduší přichází do interiéru převáţně vůně kvetoucích rostlin, pokosené trávy, sena a tajícího sněhu (obr.3. 2).

Obr.3.2 Zdroje příjemných odérů v interiéru

V důsledku těchto nejnovějších poznatků je tabákový kouř jiţ zařazován do toxického mikroklimatu (viz 4. kap.). S některými z nich jsme se jiţ setkali u nepříjemných odérů, neboť co je pro jednu osobu příjemným odérem, pro druhou můţe být odér zcela nepřijatelný. Často je to podmíněno osobní zkušeností - např. kouř z krbu je pro někoho spojen s příjemným pocitem opékaných uzenin, druhý něco takového nezná a je tudíţ pro něj pouhým kouřem. Příjemné odéry mají delší historii neţ nepříjemné pachy. Nejen, ţe byly vyuţívány ţenami pro zvětšení svého půvabu, ale téţ např. Japonci uţ ve středověku pouţívali tzv. kouřové hodiny, jeţ kaţdou hodinu oznamovaly určitou konkrétní vůni. 3.2

Působení odérů na člověka Na obr.3.3a je schéma čichového ústrojí člověka, na obr.3. 3b jeho anatomický obraz

(The Human Body 1992). Vdechovaný vzduch vstupuje mezi nosní kosti v čichové zóně, 117

pokryté čichovými buňkami (receptory) se sliznicí na povrchu. Odérové látky musí přijít do styku se sliznicí, mají-li vytvořit čichový vjem. Jenom asi 1 % vdechovaných molekul těchto látek přijde do styku s čichovými buňkami, které pak vysílají nervové vzruchy (elektrické signály) čichovým nervem (bulbus olfactorius) do čichového centra v přední části mozku (rhinencephalon), kde jsou zpracovány. Lze to potvrdit záznamem elektroolfaktogramu (electro-olfactogram) EOG, tj. registrací této elektrické aktivity, která vzrůstá s rostoucí koncentrací odérových látek. Část mozku zabývající se čichem (bulbus) je umístěna nad nosem ve středu mozku a má zhruba velikost švestky (odtud angl.název olfactory bull). Většina nervových drah z čichových bulbů končí ve vývojově nejstarší centrální oblasti mozku, zodpovědné za řízení emočních a sexuálních reakcí. Na základě této skutečnosti se soudí, ţe pachy se značnou měrou podílejí na vytváření nálad. Bylo např. poukázáno, ţe pokud někdo spojuje relaxaci s vůní moře, stačí mu k uvolnění jen závan této vůně, popř. vůně mořské soli.

Obr. 3.3 Čichové ústrojí člověka (3.3.a schema, 3.3.b anatomický obraz) 118

Obr.3.3c Čichové receptory a organizace čichového systému (Axel,Buck 2004) .

Vnímaná koncentrace odérů stoupá jen do okamţiků nasycení sliznice (lipidové dvojvrstvy) s odérovými receptory a pak uţ nereaguje ani na značné zvýšení koncentrace odérů. Naopak,hladina vnímání začíná v průběhu času klesat a po 5 - 15 min. se ustálí na minimální hladině (obr. 3.4) v důsledku krátkodobé odérové adaptace způsobené únavou (Kaiser 1962, Mc Burney, Levine a Cavanaugh 1977). Bez přítomnosti odéru se čich rychle obnoví. Existuje také dlouhodobá odérová únava závislá na věku. Na základě rozboru

119

čichových schopností 1955 osob (1158 ţen a 797 muţů ve věku od 5 do 99 let) bylo na klinickém středisku pro výzkum čichu a chuti na Pensylvánské univerzitě (U.S.A.) zjištěno, ţe u obou pohlaví je nejlepší čich ve věku od 30 do 60 let, od 60 do 80 se pozvolna zhoršuje (60 % lidí má čich značně narušený, 25 % necítí téměř nic). Všechny věkové kategorie ţen mají lepší čich neţ muţi a také nekuřáci jsou na tom lépe neţ kuřáci. Nadměrně citlivý je čich v těhotenství, v době kojení, při zvýšeném cukru v krvi, při zánětu ledvin, při migréně a před jakýmkoliv blíţícím se onemocněním. Odérové vjemy mohou být značně idividuální: Johann Wolfgang Goethe si např. v jednom ze svých dopisů trpce stěţoval, ţe vzduch, který Schillerovi tolik prospíval, působil na něho samého jako jed. Byl to vzduch "provoněný " shnilými jablky, který Schillera povzbuzoval, takţe míval dokonce v zásuvce svého psacího stolu shnilá jablka.

3.2.1 Působení negativních odérů na člověka

I kdyţ odéry přímo neohroţují zdraví člověka, při určité koncentraci způsobují ztrátu jeho výkonnosti, ztrátu soustředění, ztrátu chuti a pocit nevolnosti; proto jsou odstrańovány hlavně z důvodů psychofyziologických, ale i ekonomických a hygienických, neboť často signalizují zvýšenou kontaminaci prostředí choroboplodnými mikroby. Při dlouhodobých expozicích se však mohou dostavit i stavy úzkosti, deprese a chronické únavy. U muţů a ţen všech věkových kategorií zápach plísní, dlouho stojící vody a myší vyvolává pocit stísněnosti, podráţdění a dokonce i bolení hlavy (Stanford a Reynolds, viz další kapitola). Bylo zjištěno, ţe lidé nejméně příznivě reagují ma pachy, které lze nazvat odéry naší civilizace: různá barviva, oleje, fotografické chemikálie, některé prací prostředky U 80 % osob vyvolávají špatnou náladu, pocity hněvu a pobouření. Muţe a ţeny všech věkových kategorií rozčilují a omamují vůně zahradních lilií a orchidejí; u některých lidí dokonce otupují vnímání. Ţeny všech věkových kategorií snášejí daleko hůře neţ muţi zápach desinfekčních prostředků a některých silně aromatických léků. 120

Obr. 3.4 Vnímání odérů s časem (Kuchner 1953)

3.2.2 Působení pozitivních odérů na člověka Příjemným odérům je věnována stále větší pozornost, neboť mohou pozitivně ovlivnit nejen pocity člověka, ale i jeho pracovní výkonnost. Vliv odérů na člověka experimentálně propracovali Stanford a Reynolds na 5 000 osobách ve věku od sedmi do 85 let. Účastníci pokusu byli umístěni na dobu od jedné do osmi hodin v kabinách naplněných intenzivními pachy; pak sdělili své dojmy a byli podrobeni lékařským testům. Při pokusech bylo pouţito 260 trestí s vůní pryskyřice, sena, bylin, dále vůně osmdesáti druhů parfémů, různých kosmetických přípravků, čerstvého chleba, pečeného 121

masa, sýrů, kuchyňského koření, hnijícího dřeva, spalin z různých druhů spáleného dříví, hnoje, plísní, desinfekčních a pracích prostředků, barev, laků a podobně. I kdyţ subjekty reagovaly na odéry různě, lze mluvit o typické reakci u lidí stejného věku a pohlaví. Děti do 15 let obojího pohlaví reagovaly nejlépe na vůni heřmánku, máty, tajícího sněhu a čerstvě pokosené trávy. Testy dokázaly, ţe po několikahodinovém pobytu v kabině provoněné jednou z těchto vůní dokonce i špatní ţáci řešili daleko lépe úlohy úměrné jejich věku. Sled jejich myšlenek byl rychlejší, byli schopni lépe logicky uvaţovat. Dospělé osoby obojího pohlaví do 35 let a ţeny všech věkových kategorií téměř z 80 % měly dobrou náladu a příjemné pocity, kdyţ vdechovaly vůni jehličnatého lesa, česrtvých jablek, levandule, mořské soli, rákosí a mateřídoušky. Někteří měli tyto pocity i při vdechování spalin ze dřeva, vůně pečených brambor, pečeného masa a střelného prachu. Osvěţovala je také vůně pryskyřice, kvetoucí lípy, čerstvého těsta, sena a medu. Muţi a ţeny všech věkových kategorií měli příjemné pocity, vracela se jim chuť k ţivotu a rostla v nich i chuť k práci při vdechování vůně růţí, macešky, vůně čerstvého rybízu, pomeranče a citrónu. Pocit klidu a uvolnění, příjemného stavu zahálky vyvolávala vůně jasmínu, šeříku a rezedy. Do sentimentální nálady přiváděla testované osoby vůně narcisů a fialek. Pozitivními odéry lze stimulovat i komerční aktivitu-viz Optimalizace odérové konstituenty..

3.3

Posuzování úrovně odérového mikroklimatu

Posouzení úrovně odérové konstituenty je nutno provést jednak z hlediska fyziologie člověka(viz kap. 1),jednak s ohledem na jeho psychiku,tj.vytvořit takový způsob hodnocení této části stavu prostředí, který by co nejlépe vystihoval, jak je vnímána člověkem .To je předmětem této části. 3.3.1 Hodnocení z hlediska fyziologie člověka Vliv prostředí na fyziologii člověka je popsán diferenciální rovnicí prostředí(viz kap. 1). Pro odérovou konstituentu platí,vyjádříme-li odéry váhovou jednotkou 122

-3 -3  (a.m ) =  (kg.m )

kde  = odérová koncentrace (koncentrace TVOC,CO2) (kg.m-3) Fyzikálním kritériem interakce fyziologie člověka a odérové konstituenty je koncentrace odérové látky. Pro posuzování kvality odérového stavu prostředí s převaţujícím pobytem člověka se volí oxid uhličitý CO2(ČSN EN 15251,EUR 14449 EN, ČSN EN 13779)v ostatních případech komplex těkavých organických látek TVOC(viz např.EUR 14449 EN).

3.3.2 Hodnocení z hlediska psychologie člověka Fyzikální kritérium interakce psychologie člověka a odérové konstituenty umoţňuje stanovit zákon Weber-Fechnerův(WF)(viz téţ část 1): R=k.logS kde R… odezva lidského organismu (response) S… stimul (stimulus) prostředí, který odezvu vyvolává k… součinitel úměrnosti (proporcionality)

(3.1)

3.3.2.1 Návrh nového způsobu hodnocení Pro odérový stav prostředí bude mít tento zákon tvar(Jokl 1997)

ᵨ ᵨthreshold)

Lodor = kodor log ( / kde

(3.2)

Lodor… hladina odéru [deciodor], [dOd]

ᵨ … koncentrace odéru [ppm,µg/m3] ᵨ threshold… prahová odérová koncentrace[ppm,µg/m3] k = 135/log(ᵨ135/ ᵨthreshold) kde

ᵨ135= koncentrace korespondující 135 dOd.

Tento vztah koresponduje se vztahem pro hodnocení hluku tzv. hladinou akustického tlaku a pro hodnocení tepelného stavu,tzv.termální hladinou operativní teploty(viz kap. 1 a 2. ). 3.3.2.1.1Oxid uhličitý Je-li fyzikálně-fyziologickým kriteriem CO2 ( ČSN EN 15251,EUR 14449 EN,ČSN EN 13779) pak rovnice hladiny odéru bude mít tvar (Jokl 1995,1997,1998,2000) Lodor,CO2= [135/log(

ᵨ135,CO2/ ᵨthreshold,CO2)]log((ᵨCO2/ ᵨthreshold,CO2) (decicarbdiox)(dCd)

(3.3)

Vztah (3.3) umoţňuje ke kaţdé prahové hodnotě přiřadit stupnici odérových hladin oxidu uhličitého. 123

Stanovení odérových hladin CO2 Koncentrací CO2 korespondující 135 dCd je nesporně 15 000 ppm (krátkodobě únosné maximum,viz např.Guidance Note EH 40/90 from HSE of GB).Dosazením klasické Pettenkoferovy hodnoty 1000 ppm do druhé kategorie(ČSN EN 15251),tj.k hodnotě 15 dCd ,lze stanovit prahovou koncentraci CO2 700 ppm.To umoţňuje pro běţnou praxi navrhnout vztah (3.3a):

ᵨ

Lodor,CO2=101,428 log( /700)

(dCd)

(3.3a)

K prahové hodnotě 700 ppm lze tedy přiřadit stupnici,na které lze vyznačit optimální rozmezí kategorie I(A),II(B)a III(C) dle ČSN EN 15251 a navíc i rozmezí krátkodobě a dlouhodobě únosné(obr.3.1). Prahovým koncentracím odérů obdobně jako u tepla a odérů, odpovídá dCd=0 neboť log1=0. Odérové hladiny dlouhodobě únosných koncentrací CO2:Jejich začátek je totoţný s maximálními hodnotami optima a konec je omezen 90 dCd stejně jako u dTh. Rozsah v dCd: 23-90, viz Tab.3.1,obr.3.2. Oblast dlouhodobě únosných hodnot je současně oblastí syndromu nemocných budov SBS neboť je jiţ mimo optimální hodnoty, avšak zároveň je dlouhodobě snesitelná. Odérové hladiny krátkodobě únosných koncentrací CO2: Jejich začátek je totoţný s maximálními hodnotami dlouhodobě únosnými, konec koresponduje 135 dCd.Rozsah v dCd=91-134. Odérové hladiny neúnosných koncentrací CO2:Analogicky jako u hluku a odérů lze této hodnotě přiřadit dCd = 135. Přehled limitních hodnot je na tab.3.1 a 3.2. Tabulka 3.1 Maximální hodnoty odérových hladin dOd (dCd a dTv)

Optimální Únosné Neúnosné

Sledování

Velmi příjemné Příjemné Přijatelné (přípustné z hlediska předpisů) Dlouhodobě únosné(SBS range) Krátkodobě únosné

10 dOd 15 dOd 22,5 dOd 90 dOd 134 dOd 135 dOd a vice

koncentrací CO2 v interiéru za účelem stanovení potřebného mnoţství

venkovního vzduchu vyhovuje v praxi všude tam, kde dominujícím zdrojem odérů jsou lidé: v přednáškových sálech, shromaţďovacích halách, kinech, divadlech a pod.

124

Obr.3.1 Stupnice odérových hladin koncentrací CO2. CO2 140 15000

135

Neúnosné rozmezí 135

130

120

Krátkodobě únosné rozmezí

10000 110

100

90

90

5000 80 4000 70 3000

Dlouhodobě únosné (SBS) rozmezí

60

50 2000 40

30 22,5

20 1000

Optimální - přijatelné rozmezí 15

10

10

Optimální - příjemné rozmezí Optimální - velmi příjemné rozmezí

700

0

ppm

decicarbdiox (dCd)

0

Obr.3.2 Rozmezí odérových hladin dOd (dCd a dTv). 125

dOd

Neúnosná úroveň

ODÉRY

135 a více

Krátkodobě únosná úroveň

91 - 134

Dlouhodobě únosná úroveň

23 - 90

Přijatelná úroveň

16 – 22,5

Příjemná

11 - 15

Velmi příjemná úroveň

0 - 10

3.3.2.1.2 TVOC Je-li fyzikálně-fyziologickým kriteriem TVOC(EUR 14449 EN) pak rovnice hladiny odéru bude mít tvar (Jokl 1995,1997,1998,2000) Lodor,TVOC= [135/log(ᵨ135,TVOC/ ᵨthreshold,TVOC)]log((ᵨTVOC ᵨthreshold,TVOC) (decitvoc)(dTv)

(3.4)

Vztah (3.4) umoţňuje ke kaţdé prahové hodnotě přiřadit stupnici odérových hladin TVOC. Stanovení odérových hladin TVOC Koncentrací TVOC korespondující 135 dCd je nesporně 25 000 µg/m3(krátkodobě únosné maximum,viz např.Molhave 1990).Dosazením hodnoty 85 µg/m3 do první kategorie(ČSN EN 15251),tj.k hodnotě 10 dTv, lze stanovit prahovou koncentraci TVOC 50 µg/m3. To umoţňuje pro běţnou praxi navrhnout vztah (3.4a): Lodor,TVOC= 50 log(ᵨ/50) (dTv)

(3.4a)

K prahové hodnotě 50 µg/m3 lze tedy přiřadit stupnici,na které lze vyznačit optimální rozmezí kategorie I(A),II(B)a III(C) dle ČSN EN 15251 a navíc i rozmezí krátkodobě a dlouhodobě únosné(obr.3.3). Tabulka 3.2 Limity koncentrací CO2

126

Limit ppm dCd 700 0 850 9 880 10 1000

15

1200 22,5 1300 27 2800

61

3500

71

5000

87

5400

90

10000 117

15000 135

Hodnota

Zdroj

Prahová Kategorie I Opt.velmi příjemná Optimální Opt.příjemná Kategorie II Opt.přípustná

Tato práce ČSN EN 15251 Tato práce

Opt.krátkodobá Kategorie III Limit pro ohřívače vzduchu spalinami Dlouhodobě přípustná Limit dlouhodobého působení Dlouhodobě únosná Krátkodobě únosná Max.přípustná koncentrace

WHO/EUR Air Quality Guideline ČSN EN 15251 BS 5990:1981 British Standard Institution

Krátkodobě únosná Limit krátkodobého působení

Tato práce

Pettenkofer 1858 Tato práce ČSN EN 15251 Tato práce

Env.Health Directorate,Canada 1989 Guidance Note EH 40/90 HSE GB Tato práce Kosmický výzkum SSSR Commission de la Sante et de la Securite du Travail ,France

Guidance Note EH 40/90 HSE GB

Stanovení odérových hladin TVOC Koncentrací TVOC korespondující 135 dCd je nesporně 25 000 µg/m3(krátkodobě únosné maximum,viz např.Molhave 1990).Dosazením hodnoty 85 µg/m3 do první kategorie(ČSN EN 15251),tj.k hodnotě 10 dTv, lze stanovit prahovou koncentraci TVOC 50 µg/m3. To umoţňuje pro běţnou praxi navrhnout vztah (3.4a): Lodor,TVOC= 50 log(ᵨ/50) (dTv)

(3.4a)

K prahové hodnotě 50 µg/m3 lze tedy přiřadit stupnici,na které lze vyznačit optimální rozmezí kategorie I(A),II(B)a III(C) dle ČSN EN 15251 a navíc i rozmezí krátkodobě a dlouhodobě únosné(obr.3.3). Obr.3.3 Stupnice odérových hladin koncentrací TVOC

127

TVOC 30000

140 135

20000

Neúnosné rozmezí 135

130

120

Krátkodobě únosné rozmezí

10000 110

5000

100

4000 3000

90

2000

80

90

70 1000

Dlouhodobě únosné (SBS) rozmezí

60

500

50

400 300

40

200

30

150

22,5

20 100

Optimální - přijatelné rozmezí 15

10

10

Optimální - příjemné rozmezí Optimální - velmi příjemné rozmezí

50

 g.m

-3

0

0

decitvoc (dTv)

Prahovým koncentracím odérů obdobně jako u tepla a odérů, odpovídá dTh=0 neboť log1=0. 128

Odérové hladiny dlouhodobě únosných koncentrací TVOC:Jejich začátek je totoţný s maximálními hodnotami optima a konec je omezen 90 dTv stejně jako u dTh. Rozsah v dTv: 23-90, viz Tab.3.1,obr.3.2. Oblast dlouhodobě únosných hodnot je současně oblastí syndromu nemocných budov SBS neboť je jiţ mimo optimální hodnoty, avšak zároveň je dlouhodobě snesitelná. Odérové hladiny krátkodobě únosných koncentrací TVOC: Jejich začátek je totoţný s maximálními hodnotami dlouhodobě únosnými, konec koresponduje 135 dTv.Rozsah v dTh=91-134. Odérové hladiny neúnosných koncentrací TVOC: Analogicky jako u hluku a odérů lze této hodnotě přiřadit dTv = 135. Přehled limitních hodnot je na tab.3.1 a 3.3. Tabulka 3.3 Limity koncentrací TVOC Limit µg/m3 dTv 50 80 85 100 141 200 360 3000

0 10 12 15 22,5 30 43 89

3115 90 25000 135

Hodnota

Prahová Opt.velmi příjemná Kategorie I Opt.příjemná Opt.přípustná Kategorie II Kategorie III Multifaktorová exposice Dlouhobě únosná Krátkodobě únosná

Zdroj

Tato práce Tato práce 10%PPD EUR 14449 EN Tato práce Tato práce 20%PPD EUR 14449 EN 30%PPD EUR 14449 EN Molhave 1990 Tato práce Tato práce Molhave 1990(EUR 14449 EN)

3.3.3 Nová moţnost: Hodnocení vlivu odérů na celkovou úroveň prostředí. Nespornou výhodou nových deciodérových jednotek je moţnost nového hodnocení mikroprostředí (vnitřního prostředí budov). Nejprve se vyhodnotí zvlášť kaţdá konstituenta a pak její vliv na celek, na celkovou úroveň prostředí. Deciodéry také mohou být základem pro výzkum interakce, vzájemného působení jednotlivých sloţek prostředí. Viz kap.2,odst.2.3.2.6. 3.3.4 Měření deciodérů Deciodéry lze měřit kaţdým přístrojem na měření koncentrací,doplněným o stupnici dCd nebo dTv.V jednotkách dOd lze take ocelchovat sensory na CO2 implementované v poslední době pro přesné nastavení chodu ventilačních systemů(obr.3.4)

129

Obr.3.4 3.3.5 Výhody pouţití decibelové stupnice Výhody lze shrnout do následujících bodů 1.Nespornou výhodou je skutečnost, ţe deciodéry podstatně lépe vystihují vnímanou odérovou úroveň prostředí neţ samotné koncentrace. 2.Deciodéry odpovídají číselně decibelům pro teplo dTh a hluk, t. j. lze je navzájem porovnávat a jim odpovídající úroveň konstituent prostředí. 3.Deciodéry umoţňují stanovení vlivu odérů na celkovou úroveň prostředí. 4.Deciodéry umoţňují posuzovat vzájemnou interakci jednotlivých sloţek prostředí. 5. Deciodéry lze stanovit kaţdým přístrojem ke stanovení koncentrace CO2 a TVOC;stačí stupnici v koncentracích doplnit o stupnici v deciodérech dCd a dTv. 6.Deciodéry umoţňují posoudit stupeň vhodnosti odérového stavu prostředí, tj. do jaké míry je příjemný či nikoliv. 7.Deciodéry umoţňují nově definovat rozmezí optimálního, dlouhodobě a krátkodobě únosného odérového stavu prostředí. 8.Deciodéry umoţňují novou definici syndromu nemocných budov SBS, jehoţ příčinou je odérový stav prostředí – odpovídá dlouhodobě únosným hodnotám. 9.Deciodéry umoţňují stanovit stav ohroţení lidského organismu vysokými koncentracemi CO2 a TVOC, a to překročením hodnot dlouhodobě únosných. 10.Deciodéry umoţňují posoudit účinnost klimatizačních zařízení z hlediska odérů novým způsobem – do jaké míry mohou zabezpečit optimální úroveň pro uţivatele. 3.3.6 Dosavadní způsoby hodnocení odérové konstituenty Po dlouhou dobu odérové mikroklima bylo hodnoceno na základě koncentrace CO2 v interiéru a jeho limitní hodnota 1000 ppm, zavedená Max von Pettenkoferem (1818-1901 130

profesor University v Mnichově) také určovala minimální mnoţství venkovního vzduchu 25 m3/h per person, tj. na osobu. CO2 je nejdůleţitější biologicky aktivní agencie jejíţ produkce je proporcionální, tj. přímoúměrná tělesné aktivitě. V současné době je limitních hodnot pro koncentraci CO2 jiţ celá řada (viz tab. 1), nicméně Pettenkoferova hodnota platí stále za základní a vychází z ní i většina předepsaných limitů ve vyspělých státech. Např. v České republice je předepsané minimální mnoţství venkovního vzduchu pro lehce pracujícího nekuřáka 50 m3/h. person, pro těţce pracujícího 70 m3/h. person, nejvýše přípustné koncentrace CO2 v pracovním prostředí průměrné (za 8h směnu) 9000 mg/m3, mezní (nesmí být překročena) 45 000 mg/m3, dle doporučeného předpisu Evropské unie EUR 14449EN (Report No.11, Guidelines for Ventilation Requirements in Buildings, Brussel Luxemburg 1992) pro max. 20 % nespokojených lidí v interiéru vychází také 25 m3/h. person, dle US ASHRAE Standard 62-1989R Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality pro neadaptované osoby činí základní hodnota 7,5 l/s. person (27 m3/h. person). Dle ČSN EN 7730 jsou ještě doporučeny jednotky

tzv. olf a decipol 1 olf je

znečištění vzduchu jednou standardní osobou, což je průměrná dospělá sedící osoba v tepelné pohodě při kancelářské nebo podobné neprůmyslové práci, jejíž hygienický standard je 0,7 koupelí za den. 1 decipol je znečištění vzduchu jednou standardní osobou (jeden olf), větrané 10 l/s (36 m3/h) čistého, neznečištěného vzduchu. Na základě známé hodnoty vnímané kvality vzduchu v interiéru v decipolech lze stanovit potřebné mnoţství venkovního vzduchu dle postupu uvedeného v doporučeném standardu EUR 14449EN Guidelines for Ventilation Requirements in Buildings; základní stanovené hodnoty jsou uvedeny na tab.3.4. S tímto systémem jsou některé závaţné problémy (viz Oseland 1993, Jokl, Leslie a Levy 1993 a Parine 1994), proto nebyl akceptován do ASHRAE Standard 611989R. Např. je presentován jako systém hodnocení kvality vnitřního vzduchu vůbec, ačkoliv je zaloţen na vnímání pachů, tj. prostředí zamořené např. radonem je pak zdánlivě v pořádku, neboť se jedná o plyny zcela bez zápachu.Současně platí jednotka,jeţ.je kritériem vlivu prostředí na psychiku člověka PPD(procento nespokojených).PPD a dOd by tudíţ měly být v určitém vzájemném vztahu,čemuţ tak skutečně je,viz obr. 3.5.Mezi oběma kritérii je však značný rozdíl:a)dOd lze přesně stanovit jednak výpočtem,jednak měřením,b)dOd reaguje 131

citlivěji na změnu prostředí(obr.3.5),c)dOd poskytuje nesrovnatelně vice informací,viz odstavec 3.3.5.

PPD [%], dCd

Tab.3.4 Klasifikace kvality vnitřního vzduchu(upraveno dle ČSN EN 13 779 a CR 1752)

50

dCd PPD 40

y = -1E-05x2 + 0,0522x - 7,6957

30

y = -8E-06x2 + 0,0344x + 0,9497 20

10

0 0

200

400

600

800

1000

1200

1400

∆CO2, CO2 [ppm] Obr.3.5. Srovnání průběhu hodnot PPD a dCd v závislosti na rozdílu koncentrací CO2 uvnitř a venku (PPD), resp. koncentraci CO2 v interiéru (dCd).

132

3.4 Optimalizace odérové konstituenty Optimální, tj. příjemné odérové mikroklima lze zajistit zásahem a) do zdroje odérů, b) do pole přenosu od zdroje k exponovanému subjektu, tj. do prostředí se zdrojem odérů. 3.4.1 Zásah do zdroje odérů Likvidovat nebo alespoň omezit zdroje odérů je nejúčinnější a také ekonomicky nejvýhodnější způsob. Je třeba dát přednost konstrukčním materiálům, které neuvolňují odérové látky, a v průmyslu výrobním technologiím, kde tyto zdroje jsou minimální. Za zmínku stojí dva progresivní způsoby: rychle schnoucí barvy a lisy na odpadky. Čím rychleji barvy zasychají, tím méně uvolňují do okolí mnoţství odérových látek. Dokonce byly vyvinuty barvy, které po ozáření UV paprsky vysychají ve zlomku sekundy. Skládají se z velkého mnoţství nízkomolekulárních sloučenin a tzv. fotoiniciátorů, coţ jsou látky, jeţ ve styku s UV zářením vyvolávají rychlý přechod nízkomolekulárních sloučenin ve vysokomolekulární. Dochází k návratu k přírodním materiálům pro ošetření dřeva, zvláště včelímu vosku, který se nanáší přímo na očištěné dřevo. Lisy na odpadky (obr.3.6,obr.3.7)se jiţ vyrábějí i pro pouţití v domácnostech. Lze je zabudovat do kuchyňské linky. Umoţňují slisovat všechny odpadky včetně skla (i lahví od sektu) na 1/4 původního objemu do uzavřeného balíku z polystyrénu pouhým stisknutím knoflíku; tím odpadají veškeré odéry u odpadků i případné uvolňování bakterií.

Obr.3.6 Lis na odpadky

Obr.3.7 Produkt lisu na odpadky 133

3.4.2 Zásah do pole přenosu Častější případ je zásah do pole přenosu, od zdroje k exponovanému subjektu, tj. do prostředí, obklopujícího člověka. Moţnosti jsou následující: a) Omezením, příp. zabráněním šíření odérů v budově b) Přívodem dostatečného mnoţství venkovního vzduchu do interiéru, tj. větráním c) Filtrací vzduchu d) Rostlinami e) Deodorizací f) Intenzivní ionizací vzduchu g) Neutralizací ionizovaným ozónem h) Bake-out procedure. i) Air design.

3.4.2.1 Omezení šíření odérů v budově Odérové mikroklima bývá všestranným problémem moderní výstavby, a to zvláště vysokých budov, coţ je důsledkem známého tepelného vztlaku v těchto objektech. V budově devítipodlaţní, u nás poměrně běţné, lze tak naměřit podtlak v dolní vstupní části asi 30 N.m-2, u 16 aţ 30 podlaţní 120 aţ 160 N.m-2 (Jokl 1989) (obr. 3.8). V praxi to znamená, ţe na otevření vstupních dveří velikosti asi 1x2 m směrem ven bude zapotřebí síla 6, 24 a 32 kg! Účinek tohoto vztlaku podporují vertikální komunikace vedené po celé výšce budovy (šachty, schodiště). Stoupá-li např. schodiště bez přerušení v celé výšce budovy, dochází v důsledku tepelného vztlaku k intenzivnímu šíření odérů po celém objektu. Snahou projektantů by tudíţ mělo být umístění zdrojů odérů (kuchyní, laboratoří apod.) do nejvyšších podlaţí a rozdělení schodišťového prostoru do několika částí. Není-li to moţné, pak je alespoň nutné těsnit dveře vedoucí z chodeb do jednotlivých bytů nebo jiných prostor. 3.4.2.2Přívod dostatečného mnoţství venkovního vzduchu do interiéru - větrání V prostorách, ve kterých jsou rozhodujícím faktorem znečištění vzduchu lidé, je základem stále klasický normativ Pettenkoferův, který pro optimální koncentraci CO2 134

Obr.3.8 Vztlak v budově

1000 ppm = 1800 µg/m3 = 0,1 % obj. předepisuje 25 m3/h.person (viz kap. 3.1). Dle ASHRAE Standard 62-1989 R je tato hodnota po zaokrouhlení na 7,5 l/s.person (27 m3/h.person) akceptována pro neadaptované osoby, pro adaptované osoby (viz kap. 2) je sníţena na 2,5 l/s.person (9 m3/h.person). Umístěním čidla na koncentraci CO2 do větraného prostoru lze pak pomocí těchto hodnot měnit mnoţství přiváděného vzduchu v závislosti na počtu osob - se zvyšováním počtu osob roste koncentrace CO2, coţ má za následek zvyšování mnoţství vzduchu např. zvyšováním otáček ventilátoru a naopak (obr. 3.9). Lze tak docílit nemalých energetických úspor v důsledku sniţování spotřeby energie na ohřev přiváděného venkovního vzduchu.

135

Obr.3.9 Mikroklima posluchárny, řízené thermostatem a CO2 senzorem (1 čidlo m noţství vzduchu, 2 regulační klapka, 3 elektrický ohřívák, 4 regulační jednotka, 5 prostorový termostat, 6 senzor CO2).

V prostorách, rovnoměrně větraných, ve kterých jsou rozhodujícím faktorem znečištění vzduchu odérové látky, uvolňované ze stavebních materiálů, je základem pro výpočet mnoţství vzduchu vztah GB RB = ----------------------------

[l/s.m2]

(3.5)

3.6 (iTVOC - eTVOC) kde RB je minimální mnoţství venkovního vzduchu připadající na 1 m2 podlahy [l/s.m2] GB

je mnoţství TVOC produkované v interiéru [µg/h.m2 floor]

eTVOC je koncentrace TVOC ve venkovním vzduchu [µg/m3] iTVOC je předepsaný limit TVOC [µg/m3] Výsledné mnoţství přiváděného venkovního vzduchu je pak dáno součtem obou kvant vzduchu, tj. stanovených s ohledem na CO2 a s ohledem na TVOC. Místo mnoţství přiváděného venkovního vzduchu udává řada norem a příruček pro projektanty tzv. výměnu vzduchu, coţ je údaj, kolikrát se vzduch v místnosti vymění za jednu hodinu. Stačí tudíţ výměnu vzduchu násobit objemem větraného prostoru a získáme mnoţství přiváděného vzduchu. Tato hodnota ovšem můţe být v rozporu s mnoţstvím venkovního vzduchu stanoveným předešlým způsobem, jak je zřejmé z následujících příkladů. a) Posluchárna plně obsazená studenty. I při uvaţované šestinásobné výměně vzduchu můţe vyjít na 1 osobu hodnota niţší neţ předepsaná, tj. v ČR 30 m3/h.

136

b) Letecký hangár, kde 1 osoba provádí opravu elektroniky letadla. I při uvaţované pouze jednonásobné výměně vzduchu vyjde na 1 osobu hodnota značně vyšší neţ je předepsaná, tj. v ČR 30 m3/h. Vţdy je rozhodující, zda je dodrţena hodnota předepsaná na 1 osobu, tzn., ţe při výpočtech na základě výměny vzduchu je třeba provést kontrolu na předepsané mnoţství přiváděného venkovního vzduchu a u vzduchotechniky s recirkulací navíc zda mnoţství venkovního vzduchu není pod 10% celkového mnoţství přiváděného vzduchu do interiéru. 3.4.2 Odstraňování odérů filtrací Odstraňování odérů filtrací se provádí dřevěným nebo lépe aktivním uhlím (v poslední době téţ syntetickými pryskyřicemi, např. amberlitem), promýváním vodou nebo vodními roztoky, biopračkami, katalytickým spalováním, biofiltry a dokonce rostlinami. Aktivní uhlí (téţ aktivované, activated), oproti obyčejnému dřevěnému uhlí (tzv. karbonizovanému dřevu, carbonised wood) je výhodné svými vlastnostmi. Získá se působením horké páry 800-10000C (a případně chloridu zinečnatého) na dřevěné uhlí, kterému roztáhne a vyčistí jednotlivé póry, čímţ se zvětší jeho vnitřní povrch na 500-1500 m2/g, tj. v průměru na neuvěřitelných 1000 m2/g. Kromě dřevěného uhlí se pouţívají i ostatní druhy uhlí a rašelina a v poslední době pro svoje mimořádné vlastnosti skořápky kokosových ořechů (viz obr. 3.10). Aktivní uhlí téměř neabsorbuje vlhkost (do relativní vlhkosti vzduchu 75%) a nemění chemický ani psychrometrický (vlhkostní) stav vzduchu. Účinnost filtrace závisí na době styku plynu s uhlím. Má-li být dosaţeno účinnosti filtrace alespoň 80 %, musí být pro rychlost vzduchu 2,5-3,0 m/s tlouštka vrstvy 2,5 cm. Filtrační kapacita je dána tzv. retencí (tab. 3.5), coţ je váhové mnoţství zachycené látky k váhovému mnoţství pouţitého aktivního uhlí. Nejčastěji je aktivní uhlí hlavní částí čističek vzduchu, , takţe z retencí uvedených na tab.3.5 je zřejmé, ţe tyto přístroje nejsou stejně účinné vůči různým odérovým látkám některé zachycují s vysokou účinností (např. tělesné odéry), jiné jen v nepatrné míře (např. odéry přípravků na ochranu rostlin, pach ryb). O čističkách vzduchu viz kap. 5 o aerosolovém mikroklimatu. 137

Obr.3.10 Mikroskopické snímky dřevěného a aktivního uhlí

3.4.2.4 Odstraňování odérů rostlinami Pokojové rostliny jsou nejen ozdobou bytového interiéru a spotřebitelem CO 2, ale některé čistí vzduch od acetonu, benzenu, CO, etanolu, formaldehydu, metanolu, SO2, toluenu a od těkavých organických látek (viz tab.3.6). V átriích se doporučuje věnovat pozornost i trávníku: plocha 15x15 m je postačujícím zdrojem kyslíku pro čtyřčlenou rodinu a navíc intenzivně čistí vzduch od SO2, CO2 a fluorovodíku. Zatím nejasná zůstává otázka, zda rostliny odérové látky při své fotosyntéze "nuceně" odebírají a ukládají nebo zda je obdobně jako CO2 vyuţívají pro svoji energetickou spotřebu. Nicméně výzkum NASA (Wolverton, B.,1999) jiţ prokázal, ţe neţádoucí chemické látky slouţí jako potrava pro mikroorganismy jeţ rostou na kořenech a v okolí kořenů rostlin. Nepřicházejí tedy v Tab.3.5 Retenční hodnoty pro aktivní uhlí (dřevěné) 138

úvahu kytice ve váze nebo rostliny pěstované v hydroponii, ale pouze hrnkové květiny, zasazené v substrátu obohaceném aktivním uhlíkem. Na 9 m2 podlahové plochy má být pouţita jedna vzrostlá květina, kolem které proudí rovnoměrně vzduch v místnosti rychlostí 0,10 - 0,15 m/s. 3.4.2.5 Deodorizace Deodorizace je maskování odérů, analogicky jako je tomu např. u akustického mikroklimatu. Je zaloţena na pouţití jiné, silnější, ale příjemně vonící látky (deodorantu) neţ je ta, která má být překryta. Pak je cítit jen ta účinnější. Deodoranty jsou chemické páry: formaldehyd, acetylaldehyd, ozón atd. Nesmějí se však většinou pouţít ve velké koncentraci - např. ozón při koncentraci ne větší neţ 0,1 mg/m3 (0,5 ppm), neboť pak působí toxicky. Na tomto principu jsou zaloţeny kosmetické přípravky, prodávané pod stejným názvem, tj. DEODORANTY. 139

Tab. 3.6 Odatraňování odérů rostlinami

Deodorizace je maskování odérů, analogicky jako je tomu např. u akustického 140

mikroklimatu. Je zaloţena na pouţití jiné, silnější, ale příjemně vonící látky (deodorantu) neţ je ta, která má být překryta. Pak je cítit jen ta účinnější. Deodoranty jsou chemické páry: formaldehyd, acetylaldehyd, ozón atd. Nesmějí se však většinou pouţít ve velké koncentraci - např. ozón při koncentraci ne větší neţ 0,1 mg/m3 (0,5 ppm), neboť pak působí toxicky. Na tomto principu jsou zaloţeny kosmetické přípravky, prodávané pod stejným názvem, tj. DEODORANTY. Deodorizace není záleţitostí poslední doby a sprayové techniky. Jiţ celá staletí je pouţíváno kadidlo, získávané nařezáváním kmene a silnějších větví malého stromku Boswellis carteri (kadidlovník pravý). Z poraněných míst vytéká mléčná šťáva, která na vzduchu tuhne do ţlutavých kuliček, nazývaných kadidlo (alibanum), jeţ obsahuje 4 aţ 7 % éterických olejů. Je-li páleno na ţhavém uhlí, vydává příjemný vonný dým. Dnes se pouţívá do vonných svící a spolu s rozdrcenými vonnými dřevy tvoří základ purpury, která provoňuje naše vánoční domovy. 3.4.2.6 Odstraňování odérů intenzivní ionizací vzduchu Odéry lze také odstraňovat ze vzduchu jeho intenzivní ionizací - tvorbou negativních aeroiontů o vysoké koncentraci. Tímto způsobem se např. podařilo přes noc odstranit i typický barový zápach, takţe místnost bylo moţno pouţít i pro podávání snídaní (Safeway). Naskýtá se zde další pole působnosti pro pouţití čističek vzduchu, které jsou vybaveny ionizátory, a těch je uţ dnes většina. 3.4.2.7 Neutralizace ionizovaným ozónem Ionizovaný ozón je mohutným okysličovadlem; molekuly odérových látek jsou rozbíjeny a přeměňovány na vodní páry, kysličník uhličitý a další bezodérové látky. Vzhledem k toxicitě ozónu je však nutno pečlivě sledovat, zda nejsou překročeny jeho maximální koncentrace; výhodné je pouţití tohoto způsobu v nočních hodinách, kdy v provozních místnostech se nenacházejí ţádní zaměstnanci. Ionizovaný ozón je přidáván do recirkulačního vzduchu; způsob realizace je zřejmý z obr. 10.

141

Obr.3.11 Schéma zařízení pro odstraňování odérových látek ve vzduchu ionizovaným ozónem.

3.4.2.8

Bake - out procedure

Nejnověji se pro odstraňování těkavých organických látek VOC z interiéru pouţívá tzv. BAKE-OUT PROCEDURE (procedura "vypálení"): vnitřní teplota se zvýší na 30-380C po dobu dvou nebo více dní a zároveň se zvýší větrání budovy (Hicks et al. 1990). Je dokonce hygienickými orgány vyţadována ve státě California (U.S.A.), i kdyţ zatím praktické zkušenosti nejsou nijak značné. 3.4.2.9 Air design Podle průzkumu německých spotřebitelských spolků jiţ asi 10 tisíc velkoobchodů i maloobchodů pouţívá vůně, aby přiměli svoje zákazníky k větším nákupům. Tento postup se odborně nazývá AIR DESIGN a statistiky skutečně dokazují, ţe ve vhodně provoněných prostorách se zákazníci zdrţují o 16 % déle, jejich zájem o nákup se zvýšil o 15 % a obrat obchodu o 6 %. Na dotazy při odchodu z prodejny často zákazníci odpovídali, ţe vlastně zboţí, které si odnášejí, nepotřebují, ale koupili je z neznámých vnitřních pohnutek. Německé prodejny automobilů Mercedes a BMV voní kůţí nových sedadel, filiálky Deutsche Bank, exkluzivní klenotnictví Wempe a hotelové řetězce Holiday rozprašují voňavky pouţívané při slavnostních příleţitostech jako je návštěva divadla, koncertu nebo plesu. Letiště v Mnichově instalovalo metrové sloupce, ve kterých do prostoru haly proudí nevtíravá příjemná vůně. Deutsche Bank dokonce tvrdí, ţe svou kompozicí vůní, jejíţ 142

sloţení tají, vytváří u svých přepáţek atmosféru důvěry a jistoty. V poslední době i obchody s ovocem a zeleninou např. pouţívají s úspěchem vůni citrónů, která vyvolává u zákazníků pocit čistoty a čerstvého zboţí. Mnohé obchody s módním zboţím mění vůni v dámském oddělení podle ročního období.

Literatura 1.BSR/ASHRAE

Standard 62-1989 R Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality. 2.Air quality guidelines for Europe (1987) WHO Regional Office for Europe, Copenhagen 3.British Standard 5990. Direct Fired Air Heaters. British Standard Institution 1981 4.Buck,L.et al.: Nature 414,Nov.8,2001. 5.EN 13779 :2004 (E) Ventilation for non-residental buildings-Performance requirements for ventilation and room-conditioning systém 6. EN 15251:2007 (E) Indoor environmental output parameters for design and assessment of energy performance of buildings adressing indoor air quality,thermal environment,lighting and acoustics. 7.Environmental health directorate: exposure guidelines for residental indoor air quality (1989) A report of the Federal-Provincial advisory committee on environmental and occupational health. Ottawa 8.EUR 14449 EN (1992) Guidelines for ventilation requirements in buildings, report no 11. Commission of European Communities, Luxembourg9.Fanger,P.O.: Introduction of the olf and the decipol units to quantify air pollutionperceived by human indoors and outdoors. Energy and Buildings 12, 1988, 1:1 - 6. 10.First Groop Space Flight. Izdatelstvo Akademii Nauk SSSR, Moskva 1964, pp 156 (Russian) 11.First Space Flights of Man (Russian). Izdatelstvo Akademii Nauk SSSR, Moskva 1963, pp 203 12.Guidance Note EH 40/90, HSE Occupational Exposure Limits of GB, London 1990 13.Hicks,J.et al.: Building Bake-Out During Commissioning: Effects on VOC Concentration. In: Proc.of the Fifth Int.Conf. on Indoor Air Quality and Climate, Vol.3.

Toronto,

Canada

1990. 14.IAQU. Odor evaluation as an investigative tool. Indoor Air Quality Update, 1991:10-13. 15.Jokl, M. V.: Assessment of indoor air quality by decibels.In Czech. Bezpečná práca 26, 1995, 6: 249-254. 16.Jokl, M. V.: Evaluation of indoor air quality using the decibel concept. Part I. Proposal of new units. Centr. eur. J. publ. Hlth 5, 1997, 1: 3-8. 17.Jokl, M. V.: Evaluation of indoor air quality using the decibel concept. Part II. Ventilation for acceptable indoor air quality. Centr. eur. J. publ. Hlth 5, 1997, 1: 9-12. 18.Jokl,M.V.: Evaluation of indoor air quality using the decibel concept.Int.J.ofEnvironmental Health Research 7, 1997, 4:289-306. 143

19.Jokl, M. V.: New units for indoor air quality: decicarbdiox and decitvoc. Int. J. Biometeorol. 42, 1998, 2: 93-111. 20..Jokl, M. V.: Evaluation of indoor air quality using the decibel concept based on carbon dioxide and TVOC. Building and Environment 35, 2000, 8: 677-697. 21.Jokl, M.V.: The Thermal Environment Level Assessment Based on Human Perception. In: Clima 2007 WellBeing Indoors. Proceedings CD-ROM. Brussels: REHVA, 2007,ISBN 978-952-99898-3-6. 22. Jokl, M.V.: A Methodology for the Comprehensive Evaluation of the Indoor Climate Based on Human Body Response.Part 3. Odour microclimate evaluation based on human physiology and psychology.ASHRAE Transactions 2010,Vol.116.Part 2. 23.Jokl, M.V., Leslie, G.B., Levy,L.S.: New approaches for the determination of ventilation rates: the role of sensory perception. Indoor Environment 2,1993,2:143-148. 24.Kaiser,E.R.: Odor and its measurement. In: Air Pollution. Academic Press 1962, 25.

Mc Burney D.H., Levine J.M. and Cavanaugh, P.H.: Psychophysical and sociaraings of

human body odor. Personality and Social Psychology Bulletin 1977,3:135-138. 26.

Oseland,N.A.: A review of odour research and the new units of perceived air pollution.

BRE, Watford 1993, pp. 24. 27.Parine,N.:The use of odour in setting ventilation rates. Indoor Environment 3.1994, 3:8728..Pettenkofer M (1858) Über den Luftwechsel in Wohngebauden (Air change in residential housing). Cottasche, Munich 29.Rohles, F. H., Woods, J. E., Morey, P. R.: Indoor environment acceptability: The development of rating scale. ASHRAE Transactions 95, 1989, 1: 3197. 30.The Human Body. GEMINI Ltd.,Bratislava 1992.

144

4 Jedovaté plyny v interiéru Toky plynných toxických (jedovatých) látek v ovzduší, které exponují člověka a spoluvytvářejí tak jeho celkový stav, vytvářejí sloţku prostředí, tzv. toxické mikroklima (Jokl 1989, Symon, Bencko a kol. 1988). I odérové látky ve vyšších koncentracích mohou být toxické (ale nemusí) a naopak některé toxické látky mohou být zcela bez zápachu v jakékoliv koncentraci (např. oxid uhelnatý). 4.1 Zdroje toxických plynů Toxické plyny, jeţ mohou být organické a anorganické, vstupují do interiéru jednak z venkovního ovzduší, jednak vznikají přímo uvnitř budovy - v důsledku činnosti člověka a případně i uvolňováním ze stavebních materiálů. 1.1 Toxické plyny z exteriéru Z venkovního ovzduší přicházejí do interiéru: oxid uhelnatý CO, oxidy síry SO 2 a SO3, oxidy dusíku NOx, ozón a některé uhlovodíky a v poslední době zvláště smog a kyselé deště (obr. 1). Oxid uhelnatý CO je produkován hlavně benzinovými (záţehovými) motory a v topeništích (kotlích, kamnech) s nedokonalým spalováním. Pro poměrně malou aktivitu (slučivost s jinými látkami) je CO vázán na materiály v bytě velmi málo a jeho koncentrace i po přerušení přívodu do místnosti klesá velmi pomalu, prakticky jen difúzí do okolí. SO2 a SO3 jsou produkty spalování fosilních (pevných) paliv obsahujících síru. S vodou tvoří příslušné kyseliny (téţ velmi agresivní kyselinu sírovou H2SO4). V budovách s vápennou omítkou (povrchů interiérů), zařízených běţným nábytkem, koncentrace SO2 ve vzduchu poměrně rychle klesá je-li větrání omezeno na infiltraci (výměnu vzduchu pouze netěsností oken, dveří a stěn) - do hodiny po zavření oken dosahuje neměřitelných hodnot. Po otevření oken se vnitřní koncentrace SO2 během několika minut vyrovná s koncentrací venkovní. V klimatizovaných místnostech se při chodu klimatizace hodnoty SO2 udrţují asi na 30 aţ 40 procentech koncentrace venkovní. Oxidy dusíku NOx vznikají nejčastěji při hoření za vyšších teplot z atmosférického dusíku - v dieselových (vznětových) motorech, v kotelnách tepláren, elektráren a továren a při hoření plynu ve spotřebičích průmyslových i domácích. Jako SO2 můţe se i NOx vázat na různé materiály v bytě, takţe pokud je omezeno větrání a v interiéru není zdroj NOx, klesá jejich koncentrace rychle k neměřitelným hodnotám. Komplexy těchto látek za deštivého počasí vytvářejí tzv. kyselé deště a za slunného počasí tzv. smog. Oxidy dusíku NOx a oxidy síry SOx, produkované zejména tepelnými elektrárnami spalujícími uhlí s vysokým obsahem síry, spolu s dalšími přírodními chemikáliemi (vodní parou) vytvářejí ve vyšších vrstvách atmosféry kyseliny, které se zpět na zem dostávají ve formě kyselých dešťů (obr.4.1). Tyto deště, známé svojí likvidací našich lesů, také značně agresivně působí na stavební konstrukce.

145

Obr.4.1 Tvorba smogu a kyselých dešťů(v okénkách procenta celkové emise jednotlivými zdroji). Smog (smoke + fog, tj kouř plus mlha, avšak mlha vytvořená oxidy dusíku a dalšími škodlivinami, ne vodní parou) vzniká v důsledku znečištění vzduchu: vlivem intenzivního ultrafialového záření se rozkládá oxid dusičitý NO2 za spoluúčasti oxidu uhelnatého CO a vodní páry na oxid dusnatý NO a zvlášť reaktivní atomární kyslík. Ten se pak váţe na molekulární kyslík a vytváří ozón O3. Těmito fotochemickými procesy (proto téţ fotochemický smog) vznikají rovněţ další toxické látky, jako např. sloučeniny peroxyacetylu (PANs), aldehydy a organické kyseliny. Tyto látky vznikají z uhlovodíků, např. z metanu, etanu, etylénu, propanu nebo butanu, a tvoří asi třetinu fotochemického smogu. Zbytek připadá na ozón a CO. Podmínkou je intenzivní ultrafialové záření, takţe k tvorbě smogu dochází aţ k polednímu a v počátečních odpoledních hodinách, ráno a později odpoledne tvorba smogu klesá; je také narušována vysokou vlhkostí (při rh=75 % klesá téměř na polovinu), která brání pronikání UV záření. Koncentrace ozónu v uzavřených prostorách jsou obvykle o polovinu menší neţ venku. Ozón se v bytě váţe na oxidovatelné organické látky, takţe pokud není přívod vzduchu s ozónem do místnosti trvalý, klesá koncentrace asi za 30 minut exponenciálně (tj.velmi rychle) pod 20 % výchozí hodnoty. V prostorách s povrchy z gumy, plastických hmot a textilu je pokles rychlejší neţ tam, kde jsou povrchy převáţně kovové nebo skleněné. Nebyly

146

nalezeny rozdíly mezi byty s plynovými a elektrickými kuchyněmi , ačkoliv lze teoreticky předpokládat rychlejší rozpad ozónu v bytech s plynovou kuchyní. Zdrojem uhlovodíků je hlavně doprava, kde jde o emise z výfuků motorových vozidel a o pohonné hmoty vypařující se z nádrţí a dále komíny topenišť, v nichţ spalování je méně dokonalé. 1.2 Toxické plyny z interiéru V interiéru budovy vznikají toxické plyny jednak činností člověka, jednak uvolňováním ze stavebních hmot. V důsledku aktivity člověka v obytných budovách je nejčastější sloţkou toxického mikroklimatu oxid uhelnatý CO. Jeho zdrojem jsou většinou spalovací procesy spalovací motory automobilů (aţ 7 % při volném chodu), kouření cigaret, různá lokální topidla i kotle ústředního vytápění. Při dobrém spalování obsahují spaliny cca 0,2 aţ 0,5 % CO, při nedostatečném spalování podstatně více. V budovách, do nichţ je zaveden svítiplyn (městský plyn) bez detoxikace, mohou být zdrojem CO i netěsnosti v rozvodu tohoto plynu. Měřením v neletních měsících v kuchyních a obývacích pokojích bylo zjištěno, ţe ve více jak v 6 % bytů byla koncentrace CO přes 10 ppm (12 000 g/m3) , u lokálně vytápěných dosahovaly špičkové hodnoty aţ 60 ppm (70 000 g/m3). I kdyţ se jedná o hodnoty subtoxické (tj. nedosahující jedovatých koncentrací), chronická (opakovaná) expozice můţe způsobit např. vzrůst úrazovosti a ovlivnit celkový zdravotní stav. Hlavní příčiny byly: nedostatečný přívod vzduchu (nevhodné nebo ucpané přívodní otvory), částečně ucpané injektory plynových hořáků, netěsnost spalovacích komor, nevhodná volba paliva pro kamna a u starších budov netěsnost komínového tělesa. Kromě CO přidávají plynové spotřebiče bez odtahu spalin do ovzduší bytů téţ oxidy dusíku. V bytech s plynovými kuchyněmi je průměrná koncentrace NO2 v kuchyních o cca 50 g.m-3 a v loţnicích o cca 20 aţ 25 g.m-3 vyšší neţ koncentrace venkovní, které se v měřených lokalitách pohybovaly okolo 10 g.m-3. Koncentrace NO2 byly asi o 5 g.m-3 vyšší v domech pouţívajících k vaření propanu neţ v domech se zemním plynem, zřejmě v důsledku rozdílného sloţení obou plynů. Byty s elektrickými kuchyněmi měly koncentrace NO2 niţší neţ venku - v kuchyních o cca 6 g.m-3. Rozdíl mezi kuchyněmi a loţnicemi je pravděpodobně důsledkem vyšší infiltrace vzduchu (výměny vzduchu netěsností stěn, oken a dveří) do kuchyní. Plynový sporák je tudíţ podstatně výraznějším zdrojem NO2 neţ výfukové plyny motorových vozidel, přicházející z venku. Ozón můţe v interiéru dosáhnout nebezpečných koncentrací téţ v důsledku dlouhodobého chodu umělého horského slunce (solária), kdy je produkován působením UV záření na molekuly vzduchu (viz elektroiontové mikroklima). Nejčastějším zdrojem ozónu v současné době jsou fotokopírovací stroje a laserové tiskárny - produkují okolo 100 g/min (20 - 1350 g/min). Tato emise můţe v nedostatečně větrané místnosti způsobit koncentraci ozónu 200 ppb (400 g/m3). Zdrojem uhlovodíků uvnitř budovy kromě plynových a naftových spotřebičů bez odtahu jsou čisticí i mycí prostředky v balení obyčejném i aerosolovém, biocidy (především insekticidy a fungicidy, např. PCP) atd. Uhlovodíky jsou produkovány i při kouření tabáku. 147

Ze stavebních hmot se můţe uvolňovat formaldehyd, styrén a směsi různých organických látek. Formaldehyd se můţe uvolňovat z různých stavebních dílců zhotovených z granulovaných organických surovin spojených močovinoformaldehydovými a fenolformaldehydovými lepidly, jako jsou dřevotřískové, dřevovláknité, pilinotřískové a pazdeřové desky. Dále z předmětů z některých plastických hmot, z laků a barev. Formaldehyd je téţ v apreturách pro textilní výrobky k dosaţení nemačkavých vodovzdorných a nešpinivých úprav textilu. Je i v některých měkkých pěnách pouţívaných pro izolační účely, při jejichţ výrobě je pouţíváno močovinoformaldehydových fenolových pryskyřic. Formaldehyd je téţ produktem nedokonalého spalování paliv, je v tabákovém dýmu, je i meziproduktem fotochemické oxidace uhlovodíku v atmosféře. Formaldehyd je téţ antihydrotikum (sniţující obsah vody) a uţívá se v kosmetickém průmyslu a ve zdravotnictví jako desinficiens na antimykózy (proti plísním), při sterilizaci apod. (Holcátová, Bencko 1997). Plastické hmoty v interiéru mohou být zdrojem dalších toxických plynů, např. z polystyrénu se uvolňuje styrén, z nátěrů, zvláště na zahřívaných předmětech, se často odpařují směsi organických látek. Přehledně jsou produkty rozpadu různých materiálů uvedeny v tabulce 4.1. Příkladem můţe být teflon, pouţívaný v kuchyňském nádobí. Při zahřívání teflonu na teploty asi o 100 - 150 C vyšší neţ jsou teploty běţného pečení a smaţení, dochází k rozkladu polymeru za vzniku dráţdivých a jedovatých látek. Nádobí s teflonovou vrstvou by tedy nemělo být zahříváno přímým plamenem prázdné, bez poţivatin. Také při opracování teflonu je přísný zákaz kouření, neboť ve ţhavém konci cigarety opět dochází k tepelnému rozkladu teflonového prachu a vdechování těchto produktů spolu s kouřem působí onemocnění známé jako polymerní horečka. Riziko při pouţívání teflonu není významné do teplot 260 C (závisí na druhu teflonu). Formaldehyd, různé uhlovodíky, toluen, benzen a další agencie, uvolňované z různých materiálů v interiéru budovy, se téţ souborně nazývají těkavé organické látky (volatile organic compounds or chemicals - VOC) , jeţ ve vyšších koncentracích jsou rovněţ jedovaté. Nevinné nemusí být ani pouţití tzv. vteřinových lepidel (cyanoakrylátů). Dle finského Institutu nemocí z povolání způsobuje u 1,4 % lidí (z toho naprosté většiny ţen) kromě dráţdění očí dýchací problémy (astma) a koţní ekzémy. Poznatky z poslední doby ukazují, ţe mezi jedovaté plyny v interiéru patří i tabákový a zvláště cigaretový kouř. Lidský organismus je váţně ohroţen i kouřem produkovaným jinými lidmi, tzv. pasivním kuřáctvím (mezinárodní zkratka ETS - Environmental Tabacco Smoke).

148

4.2 Působení jedovatých plynů na lidský organismus Kaţdá z toxických látek působí na člověka svým zvláštním způsobem (obr.4.2a). Nejčastější škodlivina (noxa) - oxid uhelnatý - působí dvojí cestou: a) Dychtivou vazbou na hemoglobin (červené barvivo v krvi) (200 aţ 300krát větší neţ kyslík),s nímţ tvoří kaboxy-hemoglobin (COHb), čímţ vyřazuje hemoglobin z jeho funkce při přenášení kyslíku a způsobuje hypoxemii a hypoxii (tj. organismus se dusí). Kromě toho zabraňuje a při vyšších koncentracích znemoţňuje odevzdání kyslíku tkáním. b) V samotných tkáních (buňkách) blokuje dýchací fragmenty (cytochromoxidázy), čímţ přímo toxicky poškozuje buňky těchto tkání a potencuje účinek hypoxie (nedostatku kyslíku). Např. osmihodinový pobyt ve vzduchu s koncentrací 90 mg/m3 má pro organismus stejné následky jako ztráta 1 l krve. Otrava oxidem uhelnatým se projevuje bolestmi hlavy, ztrátou koordinace, neschopností soustředit se, aţ apatií, bolestmi celého těla, které mohou vyústit v křeče, ztrátu vědomí i smrt (kašák 1995). Jako lehké se označují otravy jen s krátkým 149

bezvědomím (několikaminutovým), středně těţké s bezvědomím 1 aţ 4 hodiny a velmi těţké s bezvědomím delším neţ 8 hodin. Je zvláště závaţné, ţe u osob s ischemickou chorobou srdeční můţe uţ malé zvýšení CO ve vzduchu, mající za následek zvýšení COHb z fyziologických asi 0,8 % na trojnásobek, urychlit nástup závaţného onemocnění oběhového systému, tzv. anginy pectoris. Oxidy síry SOx (SO2 a SO3) ve vyšších koncentracích mají dráţdivé účinky. Větší mnoţství pevného aerosolu (popílek, saze, prach) a časté mlhy zhoršují situaci, neboť SO2 i SO3 se na tyto částice absorbují, takţe pak místní dráţdění v dýchacích cestách je mnohem větší, neţ by odpovídalo koncentraci SOx ve vzduchu. SO2 ve vyšších koncentracích způsobuje těţké

150

poškození (poleptání) dýchacích cest. Je hlavní příčinou vzrůstající morbidity (nemocnosti) i mortality (úmrtnosti) za smogových katastrof . Oxidy SO2 a SO3 ve vyšších koncentracích také silně poškozují vegetaci i anorganické materiály. Oxidy NOx (NO a NO2) jsou dráţdivé látky sniţující (hlavně NO2) pravděpodobně imunitu lidského organismu. Vazbou na hemoglobin (krevní barvivo) vzniká methemoglobin, nebezpečný zvláště pro kojence (nedovedou jej ještě v játrech odbourat) (větší nebezpečí však představuje podávání vody s obsahem nitrátů). Oxidy dusíku mají rozhodující roli ve fotochemických reakcích, při nichţ vzniká ozón a peroxyacetylnitráty (PAN), které mají vedle přímé toxicity pro dýchací ústrojí i stimulační (podpůrný) účinek pro vznik rakoviny. Epidemiologické studie v GB prokázaly vyšší četnost onemocnění horních cest dýchacích u předškolních dětí v bytech s plynovými neţ elektrickými sporáky. Vzrůst koncentrace NO2 o 30 g/m3 (16 ppb) v dlouhodobém průměru můţe způsobit vzrůst respiračních onemocnění dětí o 20 %. Odsávací digestoře u plynových sporáků jsou tudíţ nezbytností. Výfukové plyny naftových motorů, kromě NOx a dalších uvedených toxických látek, produkují i sloučeninu 3-nitrobenzatron, jeţ se při standardním testu chemických látek ukázala jako nejvíce karcinogenní ze všech dosud objevených látek. Vyvolává více mutací neţ 1,6 dinitropyren, dosud povaţovaný za nejhorší. I kdyţ obě tyto sloučeniny byly ve výfukových plynech nalezeny jen v nepatrné koncentraci, jsou nyní poţadovány přísnější limity omezující přetěţování nákladních vozů, neboť čím je jejich přetíţení větší, tím více zplodin vypouštějí. Ozón dráţdí oči a jemné plicní membrány a vyvolává jejich záněty s celou řadou příznaků , např. bolestmi na prsou, kašlem, dráţděním v krku. Lidé, pěstující jogging (běh pro zdraví) se rychle unaví a u stavebních dělníků se výrazně zvyšuje počet nachlazení. První účinky se u zvláště citlivých osob začnou projevovat uţ při koncentraci ozónu 10 aţ 20 ppb (20 aţ 40 g/m3) (působí zápachem). První symptomy jako bolesti hlavy a další obtíţe se projevují asi při 50 ppb (100 g/m3) (dle CZ hygienických předpisů přípustná průměrná koncentrace za směnu). Od 100 ppb (200 g/m3) (dle CZ hygienických předpisů mezní koncentrace na pracovišti) nastává svědění sliznic, zvýšené dýchací potíţe, pokles tělesné výkonnosti a zvýšená únava. Dle údajů v literatuře od namáhavé činnosti venku by se mělo upustit v případě, ţe průměrné hodnoty ozónu během tří hodin dosahují 150 ppb (300 g/m3) (stupeň 1), resp. 200 ppb (400 g/m3) (stupeň 2). Ozón je pro lidský organismus výrazně škodlivý při skutečně účinných baktericidních a deodorantních koncentracích, tj. mezi 150 aţ 250 ppb (300 aţ 490 g/m3), kdy můţe narušit funkci plic, zejména u dětí, u nichţ se po 16 aţ 20hodinové expozici koncentrací 120 ppb (240 g/m3) projeví zjevné poruchy funkce plic. Ozón také sniţuje obranyschopnost plic proti infekci a můţe vyvolávat astmatické záchvaty. Akutní plicní edém se změnou celkového stavu organismu (krvácení, hubnutí, smrt) můţe vzniknout při překročení 9 000 ppb (17 700 g /m3). Negativní je i působení ozónu na rostliny. Zvláště citlivé jsou jehličnany, listnaté stromy jsou odolnější. K rostlinám velmi citlivým na ozón patří také cibule, pohanka, oves, ječmen, rajská jablíčka, vojtěška, jetel, tabák, fazole, ředkvičky, špenát, brambory, pšenice, kukuřice. 151

U těchto plodin byl zjištěn nejen pokles úrody, ale i sníţení kvality, změny ve sloţení ţivin, vzhledu, chuti a trvanlivosti. U vína a citrusových plodů dochází aţ k 60% ztrátám na úrodě. Formaldehyd lze vnímat pro jeho silnou dráţdivost na oční sliznici a horní cesty dýchací jiţ při koncentraci cca 400 g/m3. Koncentrace 200 aţ 300 g/m3 jsou ještě snesitelné, 400 aţ 500 g/m3 vyvolávají slzení a dráţdí ke kašli, koncentraci nad 10 000 g/m3 lze snést jen několik minut. Koncentrace formaldehydu bývá výrazně vyšší v nových budovách, proto např. finský standard „Vnitřní klima a větrání budov“ (1988) uvádí přípustnou koncentraci formaldehydu jednak pro nové budovy (1 150 g/m3), jednak pro existující budovy (800 g/m3). Část populace je na formaldehyd alergická, přičemţ tato alergie můţe být jak vrozená, tak i získaná častým kontaktem s formaldehydem a můţe mít formu koţní i bronchiální (plicní). Formaldehyd vysušuje pokoţku, sniţuje imunitu organismu a je prokázaný mutagén - je podezřelý z kancerogenní aktivity. Byly prokázány i jeho účinky na menstruační cyklus, na potíţe v graviditě a sníţení porodní váhy dětí. Je toxický až při takových koncentracích, které člověk při velkém dráždění očí a horních cest dýchacích nesnáší. Tabákový kouř nezhoršuje pouze odérový stav prostředí (viz kapitola o odérovém klimatu), ale ve vyšších, zvláště dlouhodobých koncentracích, ohroţuje lidský organismus karcinogenními (rakovinotvornými) sloţkami: 3,4 benzpyrenem, hydrazinem, vinylchloridem a dalšími tzv. polycyklickými aromatickými uhlovodíky (PAU), arsenem, niklem, chromem, dehtem a známějšími nikotinem, nornikotinem, myosinem a anatasinem. Téţ oxid uhelnatý, vytvářející v krvi karboxyhemoglobin, dosahuje u kuřáků z původního 1 % v krvi hodnot aţ 15 procent. Dalšími dráţdivými látkami jsou formaldehyd, acetaldehyd, akrolein, aceton, oxidy dusíku a sulfan (Kašák 1995). Uvedené toxické látky narušují sliznici dýchacích cest, která časem ztratí své řasinky. Tím se škodliviny hůře odstraňují, jejich negativní působení vzrůstá. Se ztrátou řasinek dochází ke zmnoţení pohárkových buněk produkujících hlen, objevuje se typický kuřákův ranní kašel (obr 4.2 b, The Human Body 1992). Zároveň dochází ke zmnoţení pojivé tkáně v plicích, k deformaci (jizvení) průdušek a jejich zúţení. Za místem zúţení dochází naopak k rozšíření dýchacích cest a ubývání funkční plochy pro výměnu plynů. Vzniká rozedma plic (tzv. emfyzém). Kromě toho začnou chronicky dráţděné větší průdušky reagovat zuţováním svého průsvitu a otokem sliznice, vyvíjí se chronická obstrukční bronchitida (obstrukce = překáţka) a nemocný se začne dusit. Současně stále více klesá obranná (tzv.imunobiologická) schopnost organismu, je umoţněn vznik rakoviny průdušek. Je to v Česku nejčastější zhoubný nádor u muţů a zřejmě bude brzy i u ţen, jako je tomu v rozvojových zemích. Závaţně je postihován i kardiovaskulární systém člověka (srdce a cévy). Kouření je jedním z nejrizikovějších faktorů u ischemické choroby srdeční (infarkt), ischemické choroby dolních končetin, u arterosklerózy. Kuřáci mají větší výskyt vředové choroby ţaludku a dvanácterníku, rakoviny močového měchýře, rakoviny ústní dutiny, jazyka, hrtanu i jícnu. Matkám-kuřačkám se častěji rodí děti s niţší porodní váhou a proto předčasně (Kašák 1995).

152

Obr.4.2 b Příčina ranního kašle kuřáků( A sliznice s řasinkami nekuřáků,B sliznice bez řasinek u kuřáků,C řasinky u nekuřáků) Uvádí se, ţe po vykouření 200 000 cigaret je pravděpodobnost kuřákova úmrtí 11x vyšší neţ u nekuřáka. Stejně ovšem můţe být postiţen i člověk, který sám nekouří, ale je vystaven cigaretovému kouři jiných, neboť v důsledku svého nekuřáctví je vůči kouři jiných více vnímavý neţ sám kuřák. Na základě desetiletého výzkumu Harwardovy univerzity (Boston, U.S.A.), kdy bylo sledováno 32 tisíc zdravých ţen ve věku od 36 do 61 let, které nikdy nekouřily, bylo zjištěno, ţe pravidelný pobyt v zakouřených místnostech u nich zvýšil riziko onemocnění srdečními chorobami na dvojnásobek. Bylo také zjištěno, ţe dobrovolné, aktivní kouření působí negativněji na plíce neţ na kardiovaskulární systém, zatímco u pasivního, nedobrovolného kouření je tomu naopak. 4.3 Přípustné limity toxických plynů Přípustné limity toxických plynů v interiéru by neměly být jednak o mnoho vyšší neţ přípustné hodnoty předepsané pro venkovní ovzduší, jednak by měly být niţší neţ přípustné hodnoty, předepsané pro pracoviště. Pro venkovní ovzduší jsou stanoveny tzv. nejvýše přípustné koncentrace (NPK) škodlivin vyhláškou č. 58/1981 ministerstva zdravotnictví (hlavního hygienika). Je to koncentrace, která nevyvolává přímý nebo nepřímý nepříjemný nebo i škodlivý účinek na 153

organismus člověka, nesniţuje jeho pohodu a pracovní schopnost. Nejvýše přípustné koncentrace jsou trojí: denní, tj. průměrné 24hodinové (Kd), krátkodobé maximální (Kmax), coţ jsou střední hodnoty koncentrací zjištěných na stanoveném místě v časovém úseku 30 minut a průměrné roční koncentrace (Kr), definované jako střední hodnoty koncentrací zjištěných na stanoveném místě v časovém úseku jednoho roku. Počet měřicích dnů by měl být 240, které by měly být během ročního období rovnoměrně rozloţeny. Nejvýše přípustné koncentrace dle uvedené vyhlášky jsou souhrnně uvedeny v tabulce 4.2.

Evropská unie zavádí od roku 1994 také limity pro venkovní ozón: 110 g/m3 (průměrná NPK za 8 hodin) (tzv. obranná prahová hodnota, protection threshold), dále 180 g/m3 (průměrná NPK za 1 hodinu) (informační prahová hodnota pro veřejnost, public information threshold) a konečně 360 g/m3 (průměrná NPK za 1 hodinu) (varovná hodnota, warning limit). Nejvýše přípustné koncentrace škodlivin v pracovním prostředí jsou předepsány hygienickým předpisem ministerstva zdravotnictví č. 46, sv. 39/1978 Směrnice o hygienických poţadavcích na pracovní prostředí. Jsou zde uvedeny NPK průměrné (za osmihodinovou a kratší pracovní směnu) a mezní,jeţ nesmí být překročeny ani krátkodobě, tj. v ţádném případě. Souborně jsou uvedeny pro nejčastější škodliviny v tab.4. 3. Rakouská norma H 6000t3 z ledna 1989 předepisuje pro obytné prostředí 10 % hodnoty NPK pro pracoviště, coţ je hodnota poměrně přísná a tudíţ hodná následování i u nás. 154

Speciální hodnoty pro interiér budov byly navrţeny Státním zdravotním ústavem v Praze (Drahoňovská 1996) a jsou uvedeny v tabulce 4.4. 155

Novinkou posledních let je zavedení limitů pro uvolňované toxické plyny z výrobků a zavedení pojmu EKOLOGICKY ŠETRNÝ VÝROBEK.Tyto výrobky jsou označeny ochrannou známkou se stylizovaným písmenem e s nápisem Ekologicky šetrný výrobek v horní části a identifikačním číslem ve spodní části. První dvojčíslí uvádí číslo směrnice, druhé dvojčíslí pořadové číslo nabyvatele práva k jejímu uţívání (obr.4.3). Např. pro kotle je pro udělení této známky nutno splnit poţadavek, ţe mnoţství spalin nepřesáhne 150 mg NOx na jeden m3 spalin.

156

Obr.4.3 Ochranná známka Českého ekologického Obr.4.4 Ochranná známka Evropského úú Ústavu ekologického ústavu

Program označování ekologicky šetrných výrobků se objevil poprvé v SRN, která vydala první licenční značky, pro svůj vzhled nazývané MODRÝ ANDĚL, v roce 1978. Nařízením Rady evropského společenství č. 880/1992 se začalo s realizací označování ekologicky šetrných výrobků (tzv. eco-labelling) v rámci celé Evropské unie. Cílem je dát spotřebiteli státem garantovanou záruku, ţe vlastnosti výrobku minimalizují nepříznivé vlastnosti na ţivotní prostředí a současně i orientaci pro výběr a koupi ekologicky šetrného výrobku. 4.4 Odstraňování toxických plynů z ovzduší Jedovaté plyny lze z interiéru odstranit zásahem a) do zdroje škodlivin, b) do ovzduší, c) na člověku, uţivateli daného prostředí. 4.4.1 Zásahem do zdroje toxických plynů Omezit nebo likvidovat zdroje toxických látek je nejúčinnější a také většinou ekonomicky nejvýhodnější způsob. Je třeba dát přednost konstrukčním materiálům, ve kterých se neuvolňují toxické látky a v průmyslu výrobním technologiím, kde tyto zdroje jsou minimální. U vytápěcích zařízení musí být prováděna pravidelná údrţba, aby nedocházelo ke zhoršování spalování a k nadměrné tvorbě CO. 157

Často i velmi jednoduché opatření můţe výrazně zlepšit čistotu vzduchu v interiéru - např. v budovách zamořených šváby lze páry jedovatých insekticidních látek nahradit účinnějším, pro člověka neškodným prostředkem: zaţívací sodou nebo směsí 1 dílu mouky a 1 dílu sádry. U spalovacích procesů je snaha o zvýšení jejich účinnosti a tím i sníţení produkce škodlivin. Určitých úspěchů bylo dosaţeno spalováním s přebytkem vzduchu, coţ však u vyšších teplot vedlo ke zvýšení produkce NOx. Slibnější se jeví aditivum Carbonex, které by mělo omezit jak tvorbu sazí a smogu, tak i tvorbu neţádoucích oxidů dusíku. Podstatou Carbonexu je uhlovodíková molekula, na níţ je vázán atom ţeleza. Molekula je vlastně nosičem, který umoţňuje, aby se ţelezo mohlo „rozpustit“ v organických kapalinách, jako je např. olej či benzin. Při spalování se Carbonex vstřikuje do plamene současně s uhlím či jiným na uhlíku zaloţeným palivem. Na spalování přitom působí dvěma efekty - částečky paliva se jednak rychleji okysličují a tedy dokonaleji „prohoří“ a navíc jejich spálení můţe probíhat za niţších teplot. Obojí pak má za následek, ţe dým z pecí, hořáků či spalovacích komor obsahuje podstatně menší mnoţství pevných i plynných škodlivin. Zkoušky provedené na dieselových motorech prokázaly 43% sníţení emisí a 1,5 aţ 3% zvýšení účinnosti. V Ţenevě byl testován Carbonex v hořáku na lehký olej, emise poklesly o 67 %. Při spalování kamenného uhlí klesly emise oxidů dusíku o 25 %. Nejúčinnějšími zásahy do zdroje toxických látek však jsou: racionálnější vyuţívání energie, přechod na čistší paliva a zvýšení produkce energie nespalovacími technologiemi. Racionálnější vyuţívání energie je nejefektivnější vůbec, neboť nejlevnější energie je energie ušetřená. Moţnosti jsou tu stále značné. Roku 1986 vydaly Spojené státy za paliva 10 % hrubého národního důchodu, Japonsko pouze 4 %. V USA kaţdé dva centy, investované do technologií hospodárnějšího vyuţívání energie, ušetří 1 kWh elektrického proudu. Od roku 1973 vzrostla účinnost vyuţívání paliva v nových vozech v průměru o 25 % a ještě dále roste (nový Citroen má spotřebu 3,5 litru benzinu na 100 km, Toyota AVX 2,21 litru nafty na 100 km), účinnost kotlů na topné oleje vzrostla z 0,65 na 0,86, plynových (na zemní plyn) z 0,65 na 0,87 aţ 1,0, nově vyvinuté mrazničky a chladničky v USA spotřebují proti dnešním 15 % elektrického proudu, nahrazení 75W ţárovky 18W kompletní fluorescentní ţárovkou stejného světelného výkonu ušetří za 10 let spálení 200 kg uhlí v elektrárně apod. Jaké jsou moţnosti ukazuje skutečnost, ţe v letech 1973 aţ 1986 vzrostla ekonomika USA o celou třetinu bez nárůstu spotřeby energie. Další cestu nabízí rozšíření pouţívání zemního plynu, kterého je celosvětově hojnost. Při spalování zemního plynu se uvolní o 30 % méně CO2 neţ ze spalování ropy a o 40 % méně neţ z uhlí; výrazně menší jsou také emise NOx a SO2. Také u uhlí lze sníţit např. emise síry na 50 % jeho úpravou na tzv. „tekuté uhlí“: směs vody, práškového uhlí a speciálních chemikálií. Vyrábí je v Malmö Svenska Fluidcarbon za cenu asi o 30 % niţší neţ je cena topných olejů. Z technologií bez spalovacích procesů jsou zatím nejperspektivnější jednak jaderné elektrárny, a to přes určitá bezpečnostní rizika a problémy s radioaktivním odpadem, jednak amorfní křemíkové fotovoltaické články, jejichţ cena poklesla ze 44 dolarů/W v roce 1976 na 1,6 aţ 4 dolary/W v roce 1988 a dále klesá. 4.4.2 Zásahem do ovzduší 158

Moţnosti jsou v podstatě trojího druhu: a) omezením, případně zabráněním šíření toxických látek v budově, b) dostatečnou výměnou vzduchu v interiéru, tj. větráním, c) filtrací vzduchu, tj. odstraňováním toxických látek ze vzduchu vhodnými adsorbenty, d) rozkladem toxických látek na netoxické, e) odstraňováním toxických látek ionizací vzduchu. 4.4.2.1 Omezení šíření toxických látek v budově Omezení šíření toxických látek v budově lze docílit jednak konstrukčními úpravami budovy, tj. dělením vertikálních šachet do několika částí, jednak vhodným umístěním zdrojů toxických plynů a par v budově. První způsob je zvláště závaţný u mnohopodlaţních budov, kde se toxické látky mohou šířit působením tepelného vztlaku. Stoupá-li např. schodiště bez přerušení v celé výšce budovy, dochází v důsledku tepelného vztlaku k intenzivnímu šíření toxických látek po celém objektu. Snahou projektantů by tudíţ mělo být umístění zdrojů toxických plynů (např. chemických laboratoří) do nejvyšších podlaţí a rozdělení schodišťového prostoru do několika částí . 4.4.2.2 Větrání Mnoţství čerstvého vzduchu přiváděné do interiéru budovy je s nejvýše přípustnými koncentracemi vázáno vztahem

V (4.1) kde

m NPK  o

[ m3 . h-1 ],

V = potřebné mnoţství čerstvého vzduchu pro udrţení nejvýše přípustné koncentrace [m3.h-1] m = mnoţství vynikajícího toxického plynu [g.h-1] NPK = nejvýše přípustná koncentrace podle hygienických předpisů [g.m-3] a to průměrná; pouze pro výpočet havarijního větracího zařízení se uvaţují mezní koncentrace o = koncentrace toxického plynu v přiváděném čerstvém vzduchu do místnosti [g.m-3]

Je-li člověk současně exponován několika toxickými látkami, provede se výpočet pro kaţdou noxu zvlášť a pak je třeba zjistit, zda a) působení látek se sčítá (aditivní působení), b) látky působí vzájemně nezávisle. V prvém případě se také sčítají vypočítaná mnoţství čerstvého vzduchu, kdeţto při vzájemně nezávislém působení se volí největší vypočítané mnoţství. 4.4.2.3 Filtrace Odstraňování toxických plynů je většinou moţné pouze aktivním uhlíkem nebo dřevěným uhlím, které téměř neabsorbují vlhkost a nemění chemický ani psychometrický 159

stav vzduchu. Účinnost absorpce závisí na době styku škodliviny s uhlím - pro účinnost 80 % a rychlost vzduchu 2,5 aţ 3,0 m.s-1 je minimální tloušťka vrstvy 3 cm. Filtrace se provádí a) na vstupu čerstvého vzduchu do budovy - ve speciálních případech (potravinářské provozy, farmaceutické laboratoře), b) běţně v recirkulačním vzduchovodu ventilačních, vytápěcích a klimatizačních systémů, c) na výstupu vzduchu z ventilace do atmosféry - kde je nebezpečí kontaminace okolní krajiny. 4.4.2.4 Rozklad toxických látek na netoxické Vzrostlý strom jírovce maďalu (kaštanu) dokáţe očistit od výfukových zplodin automobilu vzduch o objemu 20 000 m3, tj. např. výšky 10 m, šířky 20 m a délky 100 m. Podle výsledků výzkumu univerzity ve Stockholmu tato dřevina výfukovými plyny, které rozkládá, sama netrpí. Dle výzkumu NASA jsou toxické látky, vnikající do rostliny, likvidovány mikroorganismy na kořenech a v okolí kořenů stromu. Tímto způsobem lze nejen zlepšit čistotu venkovního vzduchu, ale i výrazně sníţit tok toxických látek z exteriéru do interiéru budovy. 4.4.2.5 Odstraňování toxických látek intenzivní ionizací vzduchu Formaldehyd, SO2 a dioxin lze téţ úspěšně odstraňovat intenzivní ionizací vzduchu. Do místnosti se umístí jednak ionizátor (produkující negativní ionty) s ventilátorem, zabezpečujícím současně recirkulaci vzduchu v místnosti, jednak elektroda, připojená na kladný pól zdroje stejnosměrného proudu (obr. 4.5). Jiţ po 30 minutách provozu poklesne obsah formaldehydu o 80 % a SO2 o 73 %. 4.3 Zásahem na subjektu Jde o pouţití protiplynových ochranných masek a ostatních osobních ochranných pomůcek, coţ by mělo být povaţováno za výjimečné, nouzové řešení.

Literatura 1. Drahoňovská, H.: Non-industrial indoor air quality regulations in Czech Republic. In: Buildings for Healthy Buildings, Prague 1996, p. 35-40. 2. Holcátová,I., Bencko,V.: Health aspects of formaldehyde in the indoor environment. Centr.Eur. J.Publ. 5, 1997,1: 38-41. 3. Jokl,M.V.: Microenvironment: The Theory and Practice of Indoor Climate. Thomas, Illinois 1989, pp. 416. 4. Jokl,M.V.: Zdravé obytné a pracovní prostředí.ACADEMIA ,Praha 2002,pp. 262. 5. Kašák,V.: Jak přeţít smog. MAXDORF, edice MEDICA-Praktické rady lékaře, sv.6, Praha 1995, pp. 61.

160

Obr.4.5 Schema zařízení s intenzivní ionizací na odstraňování toxických agencií z interiéru (E pozitivní elektroda,SA zdroj toxických agencií,P sensor pro stanovení koncentrace,IONIZER ionizátor s ventilátorem)

5 Závaţnost čistého prostředí:prach a kapalné aerosoly

161

Prach (pevné aerosoly) a kapalné aerosoly vytvářejí tzv. aerosolové mikroklima a jsou závaţnými činiteli čistoty prostředí v interiéru budov, které exponují člověka a spoluvytvářejí tak jeho celkový stav. Aerosoly jsou pevné nebo kapalné částice od velikosti cca 0,8 m, rozptýlené v ovzduší. Mikroby, vzhledem ke svým specifickým účinkům na lidský organismus se uvaţují jako sloţky zvláštního druhu mikroklimatu, a to mikrobiálního. Rovněţ radioaktivní aerosol je sloţka zvláštního druhu mikroklimatu, a to ionizačního (Jokl 1989). Souborně jsou jednotlivé druhy aerosolů uvedeny na obr. 5.1. 5.0 Základní zákonitosti aerosolů 5.0.1 Pevné aerosoly Pevné aerosoly, běţně nazývané prach, vznikají mimo jiné při různé činnosti člověka, např. při opracování pevných materiálů nebo při spalování různých organických látek (kouř), nebo při oxidaci anorganických látek (oxidace kovových par vzdušným kyslíkem). Prach lze třídit podle různých hledisek. Základní dělení podle původu je na prach organický, anorganický a smíšený. Mezi anorganické patří prach nekovový (křemičitany, SiO2 atd.) a kovový (měď, nikl, olovo atd.). Organický prach je jednak ţivočišného původu (prach z rohoviny, perleti, ţíní, peří, chlupů), jednak rostlinného (prach ze dřeva, bavlny, konopí, lnu, tabáku, mouky, cukru, rostlinný pyl). Prachové částice rostlinného a ţivočišného původu jsou lehčí neţ částice anorganické. Většinou jsou vláknité, rozvětvené v chomáčcích, zatímco nerostné částice jsou hranolovité nebo kulovité s hladkými nebo ostrými hranami, často hranaté nebo špičaté. Smíšené prachy se nacházejí v různých průmyslových provozech, v dolech, při zpracování lnu a bavlny, při sklizni obilí a ostatních plodin. Speciálním zdravotním problémem ve stavebnictví je azbestový prach, který se uvolňuje do vzduchu jednak při zpracování azbestocementu, jednak při jeho zvětrávání. Účinkem erozivních pochodů i působením kyselých dešťů probíhají fyzikální a chemické pochody na povrchu azbestu: u nepokrytých desek (tl. asi 4 mm) dojde během 40 let v městském ovzduší k přirozenému oděru 0,3 aţ 0,4 mm. Pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu bylo zjištěno, ţe rychlost koroze činí v průměru 0,024 mm za rok, coţ odpovídá 6 % tloušťky desky. Narůstajícím zdravotním problémem jsou tzv.ALERGENY, vyvolávající alergie. Převáţně se jedná o prach organického původu (zvířecí srst, roztoči, švábi, pyly) nebo i kovový prach, který vyvolává u člověka přehnanou intenzivní obrannou reakci (viz odst. Působení aerosolů na lidský organismus). V USA za nejnebezpečnější zdroj alergenů jsou povaţováni švábi, jejichţ trus a mrtvolky obsahují nejsilnější antigen (látka vyvolávající bezprostředně intenzivní obrannou reakci). Dle experimentů Evanse z dětské kliniky v Chicagu ze zkoumaného souboru 1528 dětí reagovalo na něj negativně, tj. alergicky, 38 % dětí! Vzhledem k našim poměrně chladným klimatickým podmínkám, dominují u nás spíše roztoči a pyly, jakoţto zdroj antigenů. Roztočů je nejvíce v přikrývkách a matracích. Uplatňují se ţiví i mrtví, a to včetně svých výtrusů. Jejich vývoj trvá jen čtyři týdny, takţe 162

se jiţ v takové posteli mohou objevit aţ dva miliony (viz téţ kap. 2 Tepelná pohoda a optimální vlhkost). Pyl jsou samčí zárodečné buňky rostlin. Je sloţen z mikroskopických zrnek, která jsou uvolňována rostlinou a přenášena vzduchem v době květu. Nejčastěji se jedná o pyly trav, stromů a plevelných bylin. Na vzniku alergického onemocnění se mohou účastnit i některé dráţdící látky, které sice přímo alergii nevyvolávají, ale usnadňují její vznik (zvláště tabákový kouř).

Obr.5.1 Druh a velikost aerosolů 5.0.1.1 Některé fyzikální vlastnosti pevných aerosolů Většina prachových částic je nositelem elektrického náboje, jeţ získávají třením o vzduch, třením mezi sebou nebo o pevná tělesa a absorpcí iontů z ovzduší. Nekovový prach se nabíjí 163

kladně, kovový záporně, kyselinotvorné kysličníky kladně, zásadotvorné záporně. Pohyb částic je značně ovlivňován těmito náboji , neboť se pak pohybují v závislosti na tomto náboji, jednak na intenzitě zemského nebo umělého elektrostatického pole. Termické síly v podobě nárazů molekul (molekuly jsou od teplejších ploch více odráţeny neţ od ploch chladnějších a tak udělují částicím pohyb ve směru klesající teploty) způsobují, ţe se částice pohybují směrem od teplých povrchů k chladným - tzv.thermoprecipitace. Důsledky tohoto jevu jsou patrné např. na chladných stěnách za teplými trubkami rozvodu ústředního vytápění. Tyto usazené částice mají současně opačný elektrický náboj neţ stěna, takţe na ní pevně ulpívají a těţko se odstraňují (viz kapitola o elektrostatickém mikroklimatu). Difúze je pohyb aerosolu v důsledku jeho rozdílných koncentrací v prostoru, a to ve směru těţší plynové komponenty. Téţ svazek intenzivního světla můţe uvádět prachové částice do pohybu - jev je nazýván fotoforézou. Sedimentace je usazování částic prachu z ovzduší působením zemské přitaţlivosti. Uplatňuje se při ní téţ odpor vzduchu a elektrická polarita jednotlivých ploch v prostoru. Ta bývá také hlavní příčinou znečištění ploch z umělých hmot (např. tapet), neboť snadno získávají elektrostatický náboj (viz kap. o Elektrostatickém mikroklimatu). Vlivem samotné tíţe počne částice, jejíţ počáteční rychlost je nulová, klesat. Proti jejímu pohybu působí odpor prostředí, který roste se zvětšováním pádu, takţe po jisté době padání se vyrovná váha částice s odporem prostředí a nerovnoměrně zrychlený pohyb částice přejde v rovnoměrný, částice padá tzv. meznou rychlostí. Pohyb malých částic - asi pod 1 m - je více ovlivňován nárazy molekul na jejich povrch neţ gravitací, tzv. Brownovým pohybem molekul. Prašná částice, která je v kterémkoli okamţiku vzdálena 100 cm od země, se usadí: při velikosti 100 m asi po 3 aţ 4 sekundách, 10 m asi po 5 aţ 6 minutách, 1 m asi po 7 aţ 8 hodinách, 0,1 m asi po 29 aţ 34 dnech. V ovzduší zamořeném prachem tudíţ převládají částice kolem 1 m, jeţ jsou zároveň z hygienického hlediska nejnebezpečnější (obr. 5.5).

5.0.2 Kapalné aerosoly Nejznámějším případem kapalných aerosolů - kapalných částic, rozptýlených v ovzduší, je obyčejná mlha vznikající kondenzací vodní páry při poklesu teploty vzduchu pod rosný bod. Různé kapalné aerosoly vznikají v průmyslových provozech - při nanášení laků stříkáním, při mokrém broušení a leštění, při čištění povrchu odlitků, při postřiku zemědělských kultur a stromů. Dělí se na monodisperzní, jejichţ částice mají velikost prakticky stejnou, a polydisperzní, obsahující částice různé velikosti. Aerosolové oblaky obsahující částice menší neţ 10-4 m se nazývají páry, jsou-li průměry částic větší neţ 10 m, označují se jako spraye. 164

5.0.2.1 Některé fyzikální vlastnosti kapalných aerosolů Okamţitě po svém vzniku podléhají kapalné aerosolové částice řadě proměn: změně velikosti částic následkem odpařování tekutiny, koagulaci částic, tj. shlukování částic při vzájemných sráţkách (monodisperzní aerosol se mění v polydisperzní, hovoříme o tzv. stárnutí aerosolu), jemuţ nejvíce podléhají aerosoly o vysoké koncentraci. Doba, potřebná ke sníţení původní koncentrace na polovinu, se nazývá poločas aerosolu. Kapalné aerosolové částice téţ získávají záporné a kladné náboje, takţe pro ně platí obdobně totéţ z tohoto hlediska jako pro prach. Stejně tak podléhají i fotoforéze, difúzi a termoprecipitaci. 5.1 Zdroje aerosolů Aerosoly vstupují do interiéru jednak z venkovního ovzduší, jednak vznikají přímo uvnitř budovy - v důsledku činnosti člověka a případně i uvolňováním ze stavebních materiálů. 5.1.1 Aerosoly z exteriéru Ve venkovním prostředí jsou zdroji prachu: provoz na komunikacích zviřující povrchový prach, stavební činnost, větrná eroze neudrţovaných a zanedbaných ploch zbavených vegetačního krytu a emise z nedokonalých spalovacích procesů bez odlučovačů (popílek, ale i tmavý dým). Na obr. 5.2 jsou znázorněny roční aritmetické průměry koncentrací prachu na území Prahy. Je zřejmé, ţe pro vytváření místních koncentrací prachu je rozhodující konfigurace terénu - nejvyšší koncentrace byly naměřeny v údolí Vltavy a v celé střední části Prahy, které vlastně vytvářejí velkou sedimentační nádobu. Průběh koncentrace prachu s výškou na ulici u fasády budov je na obr. 5.3. Nejhorší je asi 1 m a 3,5 m od vozovky, kam je aerosol dopravován pohybem aut a teplem výfukových plynů, takţe otvory pro přívod venkovního vzduchu do budovy by měly být situovány buď mezi 2 aţ 3 m nebo pak aţ nad 4 m od vozovky. 5.1.2 Aerosoly z interiéru Obsah prachových částic v interiéru budov je v tab.5.1; je zřejmé, ţe stoupá s počtem

uţivatelů jednotlivých místností, coţ potvrzuje i tab.5.2, udávající počet částic, dodaných do ovzduší různou činností člověka. Zdrojem je i organismus člověka - ovzduší v bytech obsahuje aţ 1 % nepatrných částic kůţe (v londýnském metru jich bylo zjištěno aţ

165

10 %), jeţ se uvolňují při regeneraci lidské pokoţky: dospělý člověk ztrácí kaţdý den v průměru l g koţních šupin (dostatečná potrava aţ pro milion roztočů).

Koncentrace aerosolu v interiéru je v závislosti na větrání ovlivňována venkovním ovzduším. Např. liják venku po 1 hod. sníţí koncentraci prachu uvnitř o 20 %.

Obr.5.2 Spad prachu na území Prahy dle měření Českého meteorologického ústavu

166

Obr.5.3 Koncentrace prachu(s částicemi nad 1 µm) u budovy v různých výškách nad vozovkou za bezvětří

5.2 Působení aerosolů na lidský organismus Hlavním traktem vstupu aerosolů organismu jsou dýchací cesty (obr. 5.4), ale dochází téţ k expozici pokoţky a spojivkového vaku. Jak jiţ bylo uvedeno, v klidném prostředí větší částice za několik minut po svém vzniku sedimentují v těsné blízkosti místa zdroje, takţe v ovzduší zamořeném prachem převládají částice především s rozměry kolem 1 m, resp. aţ do 2,5 m (obr.5.5).Tyto jsou nejnebezpečnější, protoţe mohou pronikat (penetrovat) hluboko do dýchacích cest, a to aţ do plicních sklípků (alveolů) (tzv.respirační aerosol)*. 1Částice o velikosti kolem 2,5 m se ze 20 % zadrţují v nose, o velikosti 9 m se v nose zachytí téměř 90 %, o velikosti 1 m však projdou dál. Mechanismus, kterým jsou částice v nose zachycovány (retinovány), je tzv. impakce, tzn., ţe větší a těţší částice ulpívají na stěnách nosní dutiny, menší a lehčí částice jsou vzdušným proudem zanášeny dále. V plicích se retinuje asi 50 % částic o velikosti 1 m a necelých 40 % o velikosti 0,2 aţ 0,5 m (obr.5.5). Čím jsou částice menší, tím hlouběji pronikají, zachycování se zmenšuje s velikostí částic aţ k 0,2 m, pod touto velikostí se zachycování opět zvyšuje díky Brownovu pohybu (přirozenému pohybu molekul).

* Částice v ovzduší s aerodynamickým průměrem 0,1 aţ 2,5 m se nazývají tzv. respirabilní rozptýlené (Respirable Suspended Particles RSP), a všechny částice celkem (do velikosti 100 m) tzv. celkem rozptýlené (Total Suspended Particles TSP). Poměr RSP/TSP tedy udává podíl nebezpečného vdechovaného aerosolu na celkovém aerosolu. Při nedostatečném větrání činí v interiéru budov 82 aţ 98 % (Chao et all. 1998).

167

Obr.5.4 Dýchací cesty exponované aerosolem ( 1 aerosol, 2 průdušnice, 3 mesotheliomrakovina pohrudnice, 4 průduška, 5 ţaludeční stěna, 6 rakovina plic, 7 plíce, 8 pohrudnice, 9 poškození pohrudnice, 10 bránice, 11 zaprášení pevným aerosolem, 12 plicní sklípek-alveola,13 krevní cévy, 14 asbestoza, silikoza Samočištění plic od pevných částic má dvě sloţky. V horních dýchacích cestách spočívá v hlenovitém povlaku sliznice s transportem zajišťovaným řasinkovým (ciliárním) pohybem. Druhá, alveolární (sklípková) komponenta, záleţí jednak v pohyblivém krycím filmu, jednak ve fagocytóze (pohlcování částic bílými krvinkami). Tyto fyziologické mechanismy dopravují asi 90 % inhalovaného prachu do hltanu. Pohyb řasinek má frekvenci asi 1300 za minutu a umoţňuje pohyb hlenové vrstvy silné 5 m rychlostí 15 aţ 18 mm za minutu. Při eliminaci kapalných aerosolů se na rozdíl od pevných částic neuplatňuje fagocytóza ani ciliární pohyb, ale sedimentace, impakce a Brownův pohyb. Z hltanu se zachycené částice mohou vykašlat, popřípadě vysmrkat, obvykle jsou však z hltanu polykány. Aerosol, který nebyl odstraněn fyziologickými mechanismy, vytváří plicní depozici (úloţiště) tím, ţe alveolární membrána plicního sklípku nebo trubičky reaguje na prachové částice (obr.5.5). Z těchto prašných dep (úloţišť) se pak odstraňuje jen velmi pozvolna.

168

Obr.5.5 Retence (zachycování) prachu v plicích a v horních dýchacích cestách v závislosti na průměru částic Biologický účinek závisí nejen na toku aerosolu do organismu, ale i na době expozice a na koncentraci aerosolu, jeho chemickém sloţení a fyzikálních vlastnostech (na těchto základních charakteristikách závisí velikost částic, jejich tvar a pevnost, elektrický náboj, rozpustnost v biologických tekutinách, toxicita atd.). Podle účinku na organismus lze rozdělit působení na fyzikální (jeţ je hlavně mechanické), chemické (hlavně toxické), fyzikálně chemické (hlavně fibrogenní, viz dále) a biologické (hlavně alergizující produkující alergie). Kromě toho je aerosol nositelem různých mikroorganismů (viz kapitola o mikrobiálním mikroklimatu). Mechanicky působí aerosoly na pokoţku, ve spojivkovém vaku, na sliznici, blokováním lymfatických cest v plicích apod. Při delší expozici působí dráţdivě a výsledkem bývají nespecifické změny kůţe, spojivek a sliznic v závislosti na chemickém sloţení částic, jejich mnoţství, velikosti, tvaru, hloubce působení a individuální reakci. Toxickým je označován účinek vedoucí k charakteristickým lokálním nebo celkovým příznakům (např. intoxikace olovem po inhalaci olověného prachu). Fibrogenní jsou účinky, které vedou k novotvoření vaziva. Jsou charakteristické zvláště pro křemičitý a azbestový prach a podle posledních výzkumů (pravděpodobně) pro kaţdý vláknitý prach. Důsledkem je, ţe v U.S.A. bylo zakázáno pouţívání azbestu při výstavbě budov jiţ v r.1972, v Evropě bylo první Švýcarsko, kde se jiţ od 1.1.1995 nesmí pouţívat.

169

Karcinogenní jsou účinky vyvolávající zhoubné bujení na kůţi nebo v dýchacích cestách (obr. 5.6). Způsobuje je kovový aerosol (chrom, nikl, arzen), některé uhlovodíky nebo ionizující záření (viz kap. o ionizujícím mikroklimatu).

Obr.5.6 Rakovinná buňka.Foto Focus/Spl/Moredun

Obr.5.7 Vliv koncentrace prachu a SO2 ve vzduchu na úmrtnost(1 ppm SO2=2,8 mg SO2/m3) Výstraţný je vliv obsahu aerosolu v ovzduší na úmrtnost, který byl zaznamenán v Londýně v zimě 1952, a to zvláště u starších a nemocných (z původních 250 na více jak 800 denně), viz obr. 5.7. ALERGIZUJÍCÍ ÚČINEK se projevuje vznikem přecitlivělosti kůţe, spojivek nebo dýchacích cest. Tato vlastnost organismu bývá částečně vrozená, je však výrazně ovlivněna průběhem kojeneckého a dětského věku. Je-li jeden z rodičů alergik, je riziko alergie u dítěte aţ 20-30 %, jsou-li alergičtí oba rodiče, stoupá toto riziko aţ na 75 %. Významně se v rozvoji alergie uplatňuje častý styk vnímavého dítěte s některými alergizujícími látkami v jeho okolí. Zde se mohou podílet jak alergeny z venkovního (pyly), tak i z vnitřního prostředí (zvířecí srst, roztoči, švábi, prach). Hlavní typy alergických onemocnění jsou: kopřivka, senná (pylová) rýma a průduškové astma. Mohou se objevovat i jiné, méně časté formy (např. některé typy bolestí hlavy). Kopřivka je koţní alergická reakce, projevující se svěděním, zarudnutím a otokem. Častou příčinou je alergie na některé potraviny, látky nebo i infekci, štípnutí hmyzem, někdy i nadměrná tělesná, duševní a emoční zátěţ. Senná rýma (pylová rýma, pylová alergie) je přecitlivělost vůči některým pylům stromů nebo jiných rostlin, projevující se nejčastěji svěděním, slzením a zarudnutím očí, ucpáním nosu a vodnatou rýmou při kontaktu s některými typy pylů, na které je nemocný alergický (pylová zrnka u něj způsobují tvorbu protilátek - imunoglobulinu E, ten se váţe na buňky sliznic nosu, dýchacích cest a spojivek, čímţ dochází k uvolňování histaminu, působícímu otok sliznic, kýchání, překrvení a ucpání nosu, svědění a slzení očí. Pylové období trvá jiţ od února do konce září, vrchol sezóny bývá v období od května do července.

170

Obr.5.8 Vznik astmatu ( A plíce s průdušnicemi a průdušinkami(bílé),B končícími v alveole a dopravujícími vzduch do krve;alergická reakce způsobovaná alergeny blokuje průdušinky,oxidace krve klesá,CO2 se hromadí v krvi).

171

Astma je alergická reakce organismu na cizorodý prvek (prach, ale i plyn), která zablokuje drobné průdušinky, jeţ přivádějí vzduch k plicním sklípkům (obr. 5.8) (s pouţitím The Human Body 1992). Tím přestává fungovat okysličování krve, v níţ se hromadí oxid uhličitý, který ve vyšších koncentracích je pro člověka jedovatý. Astma můţe být různé intenzity: od téměř neznatelných obtíţí aţ po silné záchvaty, jeţ mohou být i smrtelné (v Česku asi 200 lidí za rok). Na vzniku alergického onemocnění se mohou podílet i některé dráţdivé látky, které sice přímo alergii nevyvolávají, ale usnadňují její vznik (zvláště tabákový kouř). Nejnovější výzkumy pak ukazují na závaţnou roli ţivotního stylu. Bylo zjištěno, ţe v západní části BRD trpí alergiemi kaţdý třetí člověk, zatímco v bývalé DDR, podstatně s více znečištěným ovzduším (s hodnotami aţ desetkrát většími), je alergický jen kaţdý pátý Němec. Důvody jsou trojí: a) Ve východním bloku se děti dříve díky slabší nabídce mediální zábavy pohybovaly více venku místo doma u televizoru, b) Imunita se vyvíjí v prvních letech ţivota, kdy děti v bývalé DDR většinou navštěvovaly jesle a mateřské školky a tudíţ byly neustále v kontaktu s viry a bakteriemi, čímţ si posilovaly svůj obranný systém, takţe alergie pak neměly šanci, c) V důsledku dobré organizace zdravotní sluţby a bezplatného očkování došlo k poklesu infekčních chorob (spalniček, tuberkulózy, černého kašle atd.), které provázejí nárůst astmatu. 5.3 Přípustné limity aerosolů Přípustné limity aerosolů v interiéru by neměly být jednak o mnoho vyšší neţ přípustné hodnoty předepsané pro venkovní ovzduší, jednak by měly být niţší neţ přípustné hodnoty, předepsané pro pracoviště. Pro venkovní ovzduší jsou stanoveny tzv. nejvýše přípustné koncentrace (NPK)škodlivin vyhláškou č. 58/1981 ministerstva zdravotnictví (hlavního hygienika). Je to koncentrace, která nevyvolává přímý nebo nepřímý nepříjemný nebo i škodlivý účinek na organismus člověka, nesniţuje jeho pohodu a pracovní schopnost. Nejvýše přípustné koncentrace jsou trojí: denní, tj. průměrné 24hodinové (Kd), krátkodobé maximální (Kmax), coţ jsou střední hodnoty koncentrací zjištěných na stanoveném místě v časovém úseku 30 minut a průměrné roční koncentrace (Kr), definované jako střední hodnoty koncentrací zjištěných na stanoveném místě v časovém úseku jednoho roku. Počet měřicích dnů by měl být 240, rozloţených rovnoměrně během ročního období. Nejvýše přípustné koncentrace dle uvedené vyhlášky jsou uvedeny v tab. 4.2 (viz kap. o toxickém mikroklimatu). V Česku přípustné expoziční limity pro prach v pracovním prostředí jsou předepsány nařízením vlády č.178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci. Přípustné expoziční limity prachu PEL jsou časově váţené průměry koncentrací za pracovní směnu. Přípustný expoziční limit pro celkovou koncentraci (vdechovatelnou frakci) prachu se označuje PELc, pro respirabilní frakci prachu PELr. Vdechovatelnou frakcí prachu se rozumí soubor částic poletavého prachu, které mohou být vdechnuty nosem nebo ústy. Respirabilní frakcí se rozumí hmotnostní frakce vdechnutých částic, které pronikají do té části dýchacích cest, kde není řasinkový epitel, a do plicních sklípků. Za respirabilní vlákno se povaţuje částice, která vyhovuje současně všem následujícím podmínkám: Tloušťka vlákna < 3 μm, délka vlákna > 5 μm, poměr délka: tloušťka > 3. Hodnoty přípustného expozičního limitu prachu v pracovním ovzduší pro pravděpodobně nejčastější případ, prachy s moţnými fibrogenním účinkem, jsou uvedeny na tab. 5.3. Pokud prach obsahuje méně neţ 1% 172

krystalického SiO2 a neobsahuje azbest povaţuje se za prach s převáţně nespecifickým účinkem; pro něj platí PELc = 10mg/m3.

Speciálně pro interiér budov existuje předpis pouze v Japonsku (od r.1970), který předepisuje limit pro částice o velikosti do 10 m nezávisle na době expozice 15 g/m3 a ve Finsku, kde jsou zavedeny tři třídy pro TSP: Class AQ1 0,06 g/m3 (maximální hodnota), Class AQ2 0,015 g/m3 a Class AQ3 určovaná projektantem a uţivatelem. U nás byl navrţen limit pro RSP pro průměr za 24 h (průměrný 150 a optimální 100 g/m3) a pro průměr za 1 h (průměrný 250 a optimální 150 g/m3), viz tab. v kap. 4.4 o toxickém mikroklimatu. Pro speciální laboratorní, tovární a nemocniční prostory (výroba léčiv a infúzních roztoků, operační sály, výroba mikroelektroniky, zhotovování přístrojů pro kosmický výzkum) se zavádí označení (super-)čisté (bílé) prostředí (tzv.CLEAN ROOMS). Tyto prostory, které mají mimořádně vysoké poţadavky na čistotu ovzduší se hodnotí podle US Federal Standard: Fed-Std-209E AIRBORNE PARTICULATE CLEANLINESS CLASSES IN CLEAN ROOMS AND CLEAN ZONES (Třídy čistoty v čistých místnostech a zónách). Třídy čistoty jsou zřejmé z tab. 5.4, kde jsou uvedeny maximálně přípustné počty částic rovných a větších neţ daná velikost. Všechny třídy je moţné hodnotit pro částice  0,5m. Kromě toho lze určit limit i pro ultrajemné částice (nad 0,02 m) zavedením tzv. deskriptoru U (U descriptor). Příklad označení třídy čistoty: M 1,5 (pro 0,3 m), U (2000): určuje prostor, kde nesmí být více neţ 106 částic/m3 velikosti 0,3 m a větších a ne více ultrajemných částic (nad 0,02 m) neţ 2000 částic/m3. 5.4 Odstraňování aerosolů z ovzduší Aerosoly lze z interiéru odstranit zásahem a) do jejich zdroje, b) do ovzduší, c) na člověku. 5.4.1 Zásahem do zdroje aerosolů V podstatě jsou zde čtyři moţnosti: a) změna technologie, b) mísení sypkého materiálu s jinými vhodnými látkami, c) uzavření zdroje pevným krytem nebo kapalinovou clonou, d) odstranění zdrojů alergenů.

173

5.4.1.1 Změna technologie Bývá nejúčinnějším opatřením, ale obvykle také nejméně moţným. Je zcela záleţitostí specialistů daného výrobního oboru. 5.4.1.2 Mísení sypkého materiálu s přídavnými látkami Tyto přídavné látky mohou být buď kapaliny nebo některé práškovité hmoty. 5.4.1.2.1 Přídavné látky kapalné Nejstarší pouţívanou kapalinou je voda a stěţí by bylo moţné určit, kdy poprvé někoho napadlo mírně si postříkat např. dvůr před zametáním. Je většinou nejdostupnější kapalinou a běţně se jí dosud pouţívá i v průmyslovém měřítku, např. v dolech, přesto, ţe její smáčivost je poměrně malá - předpokládá se, ţe částice tuhé látky jsou obaleny filmem vzduchu, který brání vodě obalit částici. Na povrchu kapaliny se vytváří tenká blanka (10-7 cm), která má snahu se smršťovat, aby povrch tekutiny byl co nejmenší. Smršťovací síla na povrchu tekutiny je tzv. povrchové napětí. Lze je sníţit přidáním látek, které se hromadí na povrchu kapalin, tzv. smáčedel. Nejčastěji se pouţívá chloridu sodného, méně jiţ chloridu 174

vápenatého, hořečnatého, ţelezitého, hlinitého. Firma DU PONT nabízí smáčedla průmyslově vyráběná, např. TEFLON K, coţ je vodní suspenze fluórkarbonu. 5.4.1.2.2 Přídavné látky práškovité Přidávají se k sypkým hmotám a prakticky odstraňují vznik pevného aerosolu, jak je zřejmé z obr. 5.9, na kterém je zřejmý účinek přídavné látky TEFLON K (TYPE IONPOWDER), opět firmy DU PONT, sloţením fluórokarbonový polymer.

Obr.5.9 Účínek přídavných práškovitých látek (Teflonu K ) na vznik prachu (with = s teflonem K,without = bez teflonu K) 5.4.1.3 Uzavření zdroje Uzavření zdroje lze provést jednak pevným krytem, jednak aerosolovou clonou, vytvořenou aerosolem z kapalných přídavných látek. Jedná se o velmi účinné opatření, avšak značně závislé na technologii výroby. 5.4.1.4 Odstranění zdrojů alergenů Jde především o odstranění zdrojů prachu z domácích zvířat (psi, kočky a další), ze švábů a roztočů. Odstranit pylová zrna z ovzduší bez čističky vzduchu (viz dále) se ukazuje být prakticky nemoţné. Ale i přestat chovat domácí zvířata bývá velmi obtíţné, neboť takové zvířátko můţe být zboţňovaným členem rodiny, se kterým existuje silná psychická vazba.Pak je nutno dokonce uváţit, co bude menším zlem - nebezpečí alergie nebo 175

psychické trauma dítěte ze ztráty milovného zvířete. Pro dítě také není chované zvířátko jen dokonalou (ţivou) hračkou, ale přispívá i k formování jeho charakteru - učí se nemyslet jen na sebe, starat se o druhé. Švábů se kaţdý rád zbaví, ale je to zase z praktického hlediska velmi těţké, neboť se zdají být nezničitelní (přeţili i svrţení atomové bomby v Hirošimě), takţe se jejich hubení stává kontinuálním procesem. Největší úspěchy jsou dosahovány při likvidaci roztočů - jiţ jen pravidelné pouţití vysavačů nebo sniţování relativní vlhkosti pod 45 % je výrazně likviduje (běţná vlhkost vzduchu by neměla přesáhnout 60 %). Dále se doporučuje nepouţívat koberce, jen hladké podlahové krytiny, nepouţívat textilní závěsy, případně jen lehké a z umělého vlákna, nepouţívat loţní prádlo s péřovou náplní ani matrace s přírodní náplní (koňské ţíně, mořská tráva), nepouţívat plyšové hračky plněné vlnou, peřím apod., pouze hračky ze syntetických materiálů, dřeva apod., dobře umyvatelné. Z peří lze roztoče odstranit čištěním - párou o teplotě 360 C. V pračce zlikviduje roztoče aţ teplota vody nad 60 C, kterou však snesou jen některé výrobky např. z dutých polyesterových vláken (přikrývky a polštáře Happy- dorm fy Calwer Decken und Tuchfabriken). Při niţších teplotách praní je nutná přísada speciálních přípravků (např. Acaril, Allerite). Roztoče nelze vyhladovět - ţiví se šupinkami kůţe, vlasy, papírem, koňskými ţíněmi, mořskou travou, peřím, ovčím rounem, takţe potravy mají všude dostatek (viz téţ kap. o tepelně-vlhkostním mikroklimatu). 5.4.2 Zásahem do ovzduší K dispozici jsou tyto moţnosti: a) omezení šíření aerosolů v budově, b) přívod dostatečného mnoţství čerstvého vzduchu, tj. větrání, c) filtrace, d) koagulace aerosolových částic, e) nanášení adhezívních filmů, f) ionizace vzduchu, g) čističky vzduchu. 5.4.2.1 Omezení šíření aerosolů v budově Stejně jako u mikroklimatu odérového a toxického lze omezit šíření aerosolů v budově jednak konstrukčními úpravami budovy, tj. vertikálním rozdělením do pokud moţno hermetických částí, jednak vhodným umístěním zdrojů v budově, tj. do nejvyšších podlaţí. 5.4.2.2 Větrání 

Mnoţství čerstvého vzduchu V , které je zapotřebí přivést do exponovaného interiéru, je dáno vztahem 

V



m NPK  o

[ m3/h ]

(5.1)



kde

[mg/h], m = mnoţství vznikajícího aerosolu NPK = nejvýše přípustná koncentrace (přípustný limit) aerosolu v ovzduší [mg/m3], 176

o = koncentrace aerosolu v čerstvém vzduchu

[mg/m3].

Přívod čerstvého vzduchu a odvod kontaminovaného zajišťují vzduchotechnická zařízení ventilační, klimatizační a případně i teplovzdušného vytápění. 5.4.2.3 Filtrace Je zajištěna všemi druhy filtrů, pouţívaných ve vzduchotechnických zařízeních. 5.4.2.4 Koagulace aerosolových částic Rozprašováním kapalného aerosolu s vysokou smáčivostí (s nízkým povrchovým napětím, tj. opět s přídavnými látkami kapalnými) dochází ke koagulaci (tj. shlukování) malých částic ve větší, které vlivem tíţe sedimentují, případně i k přímému sráţení částic kapkami rozprašovaného aerosolu. Výhodné je opět rozprašování kapalin s malým povrchovým napětím (viz kap. 5.4.1). 5.4.2.5 Nanášení adhezívních filmů Úspěšně jsou používány rohože PTS (PLASTO-TERA-SYN) fy Dipl. Ing. Ernest Spirig, CH-8640Rapperswill, Switzerland, na nichţ ulpívají (a to bez pouţití lepidel nebo impregnace) aerosolové částice, které nemohou být jiţ zvířeny do ovzduší, pouze je lze odstranit mokrou houbou. Jejich velikost je 1 x 1 m, tloušťka 3 mm nebo 5 mm a mohou být spojovány svářením horkým vzduchem jako PVC. 5.4.2.6 Odstraňování aerosolů ionizací vzduchu Je zaloţeno na zvýšené sedimentaci aerosolových částic v ionizovaném vzduchu (cca 4,5.105 iontů/cm3). Např. doba usazování částic o průměru 1 m klesne z 36 000 sec na 230 sec, o průměru 10 m ze 130 sec na 24 sec, tj. čím menší je velikost částic, tím větší je účinek ionizace. K tomuto účelu jsou vhodné ionizátory se zabudovaným filtrem, přičemţ polaritu ionizace je nutno volit podle charakteru aerosolu (např. nekovový prach se nabíjí kladně, viz úvod této kapitoly). 5.4.2.7 Čističky vzduchu (Air Cleaners) Lze je rozdělit do tří základních typů: s vodním, elektrostatickým a výměnným filtrem. Čističky vzduchu s vodním filtrem jsou nejjednodušší: prostě propírají znečištěný vzduch ve vodě, takţe se nečistoty ukládají do nádrţe s vodou. Výhodou těchto přístrojů je, ţe a) odpařováním vody se současně zvlhčuje vzduch v místnosti, b) nízká cena, c) prakticky nulové provozní náklady (není nutné kupovat filtrační vloţky, stačí pouze pravidelně dolévat a vyměňovat vodu), d) lze je pouţít k tzv. aromatherapii (přidávání různých léčivých a vonných esencí, jeţ však samy mohou být alergeny, takţe to alergologové příliš nedoporučují). Nevýhodou je nízká účinnost (kolem 50 %, jen výjimečně vyšší) a dále mnoţení škodlivých mikroorganismů v nádrţce (nutnost čištění desinfekčními prostředky). Za účelem zvýšení účinnosti se někdy tyto čističky doplňují elektrostatickým filtrem. Jsou určeny k nepříliš náročným účelům, nejčastěji do obytného a kancelářského prostředí.

177

Čističky vzduchu s elektrostatickým filtrem pracují na principu elektrostatického odlučování nečistot (aerosol ve vzduchu získává elektrický náboj v elektrostatickém poli a takto nabité částice se pak snadno zachycují na elektrodách opačné polarity, odkud jsou pak smývány vodou). Předností těchto přístrojů je, ţe a) zachycují nejen pevné, ale i kapalné aerosoly (např. aerosol dehtu), b) dobře zachycují tabákový kouř a kuchyňské pachy, c) elektrody s usazeným aerosolem (tzv. kovový filtr) se dají vyjmout a umýt v saponátovém roztoku. Jejich účinnost není velká, i kdyţ je vyšší neţ u čističek s vodním filtrem: mezi 60 a 80 procenty. Jsou určeny do veřejných místností, kde se kouří, např. do restaurací. Čističky vzduchu s výměnným filtrem. Kvalitní přístroje mají filtrační vloţky z aktivního uhlí, které se musí asi dvakrát ročně vyměňovat, případně i dříve, podle údaje indikátoru zanesení filtru. Aby nákladné vyměňování filtračních vloţek bylo sníţeno a zároveň zvýšena účinnost celého zařízení, doplňují se dalšími filtry (obr. 5.10): vstupním (1) (mříţka zachycuje nejhrubší nečistoty), elektrostatickým (2) (prach a tabákový kouř), následuje hlavní filtrační vloţka (3) (odéry, jemné částice prachu, toxické plyny), ionizátor (4) (nejmenší prachové částice získávají záporný náboj a sedimentují na kladně nabitých površích v interiéru (stěny, podlaha, nábytek), účinnost celé filtrace se zvyšuje asi o 6 %). Jak veliké částice jsou jednotlivé filtry schopny konkrétně zachytit je souborně uvedeno na obr. 5.1. Filtr na odéry z aktivního uhlí je podrobně popsán v kapitole o odérovém mikroklimatu.Výhodou čističek vzduchu s výměnnými filtry je a) vysoká účinnost (většinou přes 80 %), b) ionizace vzduchu (pokud je jí přístroj vybaven), c) schopnost zachytit většinu alergenů. Nevýhodou je vysoká cena a značné provozní náklady (lze je výrazně sníţit pouţíváním regenerovaných filtračních vloţek místo nových). Mohou splnit velmi náročné poţadavky a jsou určeny do obytného ale i pracovního prostředí, kde se nekouří (tabákový kouř je rychle zanáší). Pro příliš suché prostředí se tyto čističky také kombinují se zvlhčovači (humidifikátory) vzduchu. Pro alergiky přicházejí tudíţ v úvahu především čističky vzduchu třetího typu, přičemţ nutno vzít v úvahu, ţe proti nejsilnějšímu alergenu v domácím prachu - roztočům, nejsou příliš účinné, neboť pouze část jejich těl a výtrusů je rozptýlena ve vzduchu, většinou se vyskytují v lůţkovinách a matracích. Proti roztočům je tak nutno bojovat jiným způsobem častou výměnou lůţkovin, luxováním atd. (viz úvodní část této kapitoly). Čističky vzduchu také nemohou nahradit větrání, neboť vzduch pouze čistí, ale neobnovují jeho sloţení, tj. především obsah kyslíku. ZÁKLADNÍ PODMÍNKY PRO VOLBU A PROVOZ ČISTIČKY VZDUCHU 1. Dle poţadavků na čištění vzduchu zvolíme vhodný typ (např. pro alergiky obvykle třetí). Vyplatí se preferovat renomované firmy, i kdyţ jejich výrobky bývají draţší. Je-li téţ poţadavek na vlhčení vzduchu, volíme přístroj se zvlhčovačem, jehoţ funkce by však měla být samostatná, s moţností regulace relativní vlhkosti vzduchu v místnosti. 2. Stanovíme potřebný výkon přístroje tak, aby za hodinu vyčistil nejméně jeden a půl násobek (u alergiků dvoj- aţ trojnásobek) objemu vzduchu v místnosti (např. pro místnost 5x4x3 m, tj.60 m3, je minimální výkon přístroje pro alergiky 60 m3 x 2 = 120 m3/h). 3. Při koupi přednostně volíme přístroj s ukazatelem zanesení filtru. 4. Při koupi přístroje si ověříme jeho hlučnost (aby nás nerušil při práci a při spaní - při spaní hlučnost přístroje by měla být menší neţ 35 - 36 dB, max 40 dB).

178

Obr.10 Čistička vzduchu s výměnným filtrem (1 mechanický vstupní filtr hrubého aerosolu, 2 elekrostatický filtr,3 filtr z aktivního uhlí,4 ionizátor) 5. Ve výjimečných případech značné závislosti na čistém vzduchu (např. u těţkých alergií) doplníme čističku vzduchu kyslíkovým generátorem, čímţ sníţíme nutnost větrání místnosti na minimum. 6. Přístroj umístíme do interiéru tak, aby nedocházelo ke zbytečnému přisávání nečistot (ne na podlahu, ne k radiátoru ústředního topení, ne k oknu či dveřím). 7. Přístroj současně umístíme tak, aby hlavní proud vzduchu směřoval do dýchací zóny lidí (např. kde spí, pracují, píší domácí úkoly). 8. Přístroj současně také umístíme tak, aby proud vzduchu z přístroje vystupoval do prostoru kolmo od nejbliţší stěny, je-li vybaven ionizátorem (jinak se stěna nebo jiné povrchy v blízkosti přístroje v krátké době pokryjí záporně nabitým prachem). 9. Během provozu přístroje neotevíráme okna a pokud moţno ani dveře. Sníţení obsahu škodlivin ve vzduchu se projeví asi po jedné hodině provozu, minimální obsah škodlivin bude asi po třech hodinách, který se uţ dále bude zlepšovat jen nepatrně. 10. Během pobytu v místnosti necháváme přístroj trvale v provozu, neboť v případě jeho vypnutí se obsah škodlivin v interiéru vrátí do původního stavu uţ asi za jednu hodinu. Mylná je tudíţ představa, ţe vyčistíme vzduch v jedné místnosti a pak přeneseme přístroj do druhé. 5.4.3 Zásahem na subjektu Je tím posledním opatřením, jeţ by mělo být v praxi aplikováno. Jednak je to nošení speciálních masek, tzv. respirátorů, případně skafandrů, brýlí a kukel, jednak profylaxe inhalacemi. Nošení respirátorů a ostatních osobních ochranných pomůcek značně obtěţuje a respirátor nefiltruje jemný podíl prachu. Jsou tedy vhodné jen pro nárazové a mimořádné pouţití.

179

Profylaktické podávání inhalací různých ochranných aerosolů vychází z předpokladu, ţe ochranné látky obalí např. křemennou částici vrstvičkou, jeţ by zabránila jejímu styku se ţivou tkání.

Literatura 1.Jokl, M. V.: Microenvironment: The Theory and Practice of Indoor Climate. Thomas, Illinois, U.S.A. 1989, stran 416. 2.Jokl, M. V.: Teorie vnitřního prostředí budov. Vydavatelství ČVUT, Praha 1993, stran 148. 3.Jokl,M.V.: Zdravé obytné a pracovní prostředí.ACADEMIA ,Praha 2002,pp. 262. 4.Chao, C. Y. H., Tung, T.C.W., Burnett, J.: Influence on different indoor activities on the indoor particulate levels in residental buildings. Indoor Built. Environ. 7, 1998, 7: 110 - 121. 5.The Human Body. GEMINI Ltd., Bratislava 1992.

180

6 Ohroţení mikroby v interiéru budov Mikroby neboli mikroorganismy, nověji téţ bioaerosoly (např. bakterie, viry, plísně a jejich spóry, endotoxiny a mykotoxiny, antigeny o průměru od 0,1 do 100 m) nacházející se v ovzduší (proto téţ aeromikroby), které působí na člověka a podílejí se tak na jeho celkovém stavu, vytvářejí sloţku prostředí obvykle nazývanou mikrobiální (téţ bioaerosolové) mikroklima (Lavoie, Comtois 1993, Jokl 1989). Pod pojmem mikroorganismus se rozumí mikrobiologický buněčný objekt nebo i nebunečný, schopný replikace nebo přenosu genetického materiálu. Součástí této konstituenty mohou být i bunečné kultury a endoparaziti, kteří mohou vyvolat infekční onemocnění a alergické nebo toxické projevy. Pod pojmem buněčné kultury se rozumí buňky pocházející z mnohobuněčného organismu, které rostou in vitro. Mikrobiální mikroklima je předmětem zvýšeného zájmu jednak v důsledku vzrůstu alergických syndromů, jednak s přibývajícím počtem provozů s mimořádnými nároky na čistotu ovzduší, tzv. čistých (clean rooms). K některým dosavadním nemocničním (léčba popálenin, operační sály), farmaceutickým a potravinářským provozům přibyly zvláště výrobny mikroelektroniky (chipů, mikroprocesorů) a různých přístrojů pro kosmický výzkum. Základní nedostatky v mikrobiálním mikroklimatu mohou vést i k velmi váţným situacím. Například v roce 1970 došlo v NSR v nemocnici St. Walburg v Meschede k tragickému případu, kdy z pokoje, kde byl v izolaci umístěn pacient s pravými neštovicemi, se rozšířila nákaza klimatizačním zařízením do ostatních místností. Za dva aţ tři týdny onemocnělo dalších 13 pacientů, 3 sestry a 1 návštěvník nemocnice, z čehoţ 4 osoby zemřely. Kouřovými zkouškami bylo později zjištěno, ţe viry neštovic pronikly i do vyšších neklimatizovaných podlaţí schodišťovou šachtou, obdobně jako se šíří v budovách, zvláště výškových, odéry. Avšak i v jiných neţ nemocničních provozech můţe dojít ke kritickým situacím. Byl popsán případ plně klimatizovaného obchodního domu v USA, kde se pomocí klimatizačního zařízení rozšířily mikroorganismy plísní v takové míře, ţe u čtyř zaměstnanců došlo k alergickým příznakům, jeţ si vyţádaly čtyřtýdenní hospitalizaci.

Nevyhovující mikrobiální mikroklima je také jedním z typických znaků syndromu nemocných budov SBS, jak je zřejmé z případu z USA, kde byl sledován po čtyři roky zdravotní stav statisíců branců ve čtyřech základních výcvikových táborech na jihovýchodě Spojených států, a to jednak ve starých kasárnách, jednak ve zcela moderních budovách vybavených klimatizací. Počet onemocnění chřipkou a akutními nemocemi dýchacích cest byl v nových budovách o 45 % vyšší neţ ve starých a během chřipkové epidemie dokonce více neţ dvakrát vyšší. Tým epidemiologů, který studii provedl, udělal tutéţ zkušenost i v dalších budovách (školách, úřadech, nemocnicích, ubytovnách, vězeních, přístřešcích pro lidi bez domova, dětských školkách), kde v nových stavbách bylo všude zvýšené riziko nemocí, šířených vzduchem (rýma, chřipka, spalničky, legionářská nemoc, tuberkulóza atd.). Vliv zhoršeného mikrobiálního mikroklimatu je zvláště v budovách s lehkým obvodovým pláštěm velmi umocněn nevhodným tepelně vlhkostním mikroklimatem, zvláště horkem v létě a různými průvany od velkých okenních ploch v zimě. Vysoká vlhkost vzduchu můţe

181

např. způsobit kondenzaci vodní páry na chladných polohách (v místech s tepelnými mosty a v rozích místnosti s malou výměnou vzduchu).

6.1 Zdroje mikrobů v interiéru Zdrojem mikroorganismů patogenních pro člověka jsou především lidé, od nichţ se infekční agens dostávají do vnitřního a venkovního ovzduší (a s ním opět do interiéru budovy), do klimatizačních zařízení a aerosolů. Některé mikroby, choroboplodné pro člověka, se však primárně vyskytují i mimo člověka (např. clostridia, původci anthropozoonos), stejně tak jako různé aerosoly alergogenní (např. rostlinný pyl, původce zánětů horních cest dýchacích). Největší obavy jsou však před případnými mikroby z vesmíru, jejichţ únik do atmosféry Země by mohl vyvolat epidemii neznámých chorob, proti kterým bychom se neuměli bránit. Odborníci NASA soudí, ţe dosud neznámé mikroorganismy by mohly být nejen ve vzorcích půdy, které by měly být přivezeny z Marsu okolo roku 2008, ale i v dalších materiálech: z Jupiterových měsíců Evropa a Gyamed a z určitých typů asteroidů. Ţádné riziko nehrozí od vzorků z Měsíce, jak bylo uţ mnohonásobně prokázáno, dále z nových komet a z Jupiterova měsíce Io, na němţ vládnou příliš extrémní podmínky, neţ aby tam mohla vzniknout nějaká forma ţivota. Ani kosmický prach, sterilizovaný neustále kosmickým zářením,

nebude

vyţadovat

ţádné

zvláštní

zacházení.

Schránky

s nebezpečnými

mimozemskými materiály bude moţné otvírat jen v dokonale izolovaných prostorách, přičemţ schránky budou sterilizovány silnými dávkami ionizujícího záření. Specialisté tedy budou ve sterilizovaných vzorcích pátrat po zbytcích mrtvého ţivota. V obytných místnostech jsou často největším problémem plísně. Dle anglických prací, je ve vzduchu bytů, kde se plísně nevyskytují, typická koncentrace plísňových spór 100 aţ 500 na m3, jeţ stoupá na 500 aţ 2 000 v těch místnostech, kde se jiţ plísně objevily. V bytech s nízkým standardem (low standard of housecraft) se pak tato koncentrace pohybovala od 2 500 do 6 000 spór na m3 vzduchu, někde i více. V odebraných vzorcích bylo zjištěno aţ 75 různých druhů plísní. Z botanického hlediska jsou plísně vláknité mikroorganismy patřící mezi houby (Mycophyta). Základním morfologickým útvarem plísní je vlákno (hyfa). Jednotlivá vlákna se větví a proplétají. Vzniká spleť, nazývaná mycelium. Rozeznáváme mycelium substrátové (prorůstá substrátem, na němţ se plíseň mnoţí) a mycelium vzdušné, které je často velmi bohaté a vystupuje aţ několik centimetrů nad substrát. Plísně se rozmnoţují pomocí spór mikroskopických, víceméně kulovitých útvarů, které se v době zralosti uvolňují do ovzduší a dávají vzniknout novému myceliu. 182

Plísně snášejí často i extrémní podmínky. Jsou schopny růst a mnoţit se v rozmezí teplot od - 8 °C do + 90 °C, snášejí pH od 1,5 do 11. Kaţdý druh má však své optimální podmínky , při nichţ roste a rozmnoţuje se nejrychleji. Jejich poţadavky na vlhkost jsou však zpravidla niţší neţ u bakterií a kvasinek. Jako ţiviny mohou vyuţívat nejen potraviny, ale i papír, dřevo, textilie, plasty, některé druhy dokonce i naftu. Plísně rostoucí na mrtvých organismech se nazývají saprofytické, plísně využívající živá těla rostlin a živočichů, kterým způsobují těžko léčitelná onemocnění (mykózy), jsou plísně parazitické. Některé plísně obdobně jako například bakterie produkují toxiny (tzv. mykotoxiny). V interiéru budov se nacházejí nejčastěji tyto druhy plísní: Aspergillus species, a to fumigatus, niger, ornatus, flavus, sydowi, ustus, versicolor (převáţně černé plísně), Penicillium species, a to brevicompactum, chrysogenum, cyclopium, expansum, fellutanum, funicolosum, glabrum, griseofulvum, oxalicum, simplicissimum, thomii, variabile (převáţně šedozelené), dále

Cladosporium sp.

(caldosporiodes, herbarum), Fusarium sp., Mucor sp. (plumbeus), Phoma sp. (glomerata,eupyrena) (Lavoie, Comtois 1993). Podle způsobu vstupu do interiéru lze rozdělit mikroorganismy do čtyř skupin: a) z venkovního ovzduší, b) ze vzduchotechnického zařízení, c) produkované přímo člověkem, d) ze stavebních konstrukcí.

6.1.1 Venkovní ovzduší jako zdroj mikroorganismů Venkovní ovzduší přináší do místnosti mikroorganismy jednak přímo (tj. je samotné), jednak na aerosolu, jenţ je jejich nositelem.

Tab. 6.1 Výskyt a koncentrace mikrobů v ovzduší Počet mikrobů v 1 m3 ovzduší 150 - 300 (Wanner) 250 400 1000 – 1500 200 – 900

Místo volná krajina vesnice malé město velkoměsto interiér budovy

Koncentrace mikrobů ve venkovním ovzduší jsou uvedeny v tab. 6.1. Kolísá v širokém rozmezí - od 100 mikrobů v m3 ve volné krajině aţ po 1 500 v ovzduší velkoměsta. Jejich velikost ve srovnání s průměrem lidského vlasu a nejčastější mikroorganismy jsou na obr. 6.1.

Obr. 6.1a Velikost a druhy mikroorganismů Obr.6.2 Závislost mezi počtem mikroorganismů v ovzduší

a počtem aerosolových

183

částic v 0,028 m3, coţ je 1 krychlová stopa (1cft) čistého vzduchu. .

Obr.6.1b Pathogenní mikroorganismy

Obr.6.1c Virus chřipky

184

Obr.6.1d Legionella Bacteria

Obr.6.1f Stafylococcus Aureus

Obr.6.1e Salmonella Bacteria

Obr.6.1g Virus HIV způsobující AIDS

185

Aerosol pevný a kapalný je nositelem mikroorganismů, jak je zřejmé z grafu na obr. 6.2, který udává počet mikroorganismů v závislosti na počtu aerosolových částic v čistém vzduchu v 0,0283 m3 (1 cft). Na 10 000 aerosolových částic připadá aţ 1 mikroorganismus. Kapalný aerosol z chladicích věţí elektráren i klimatizačních zařízení se stále častěji stává nositelem tyčinkových bakterií (průměr 0,2 aţ 0,7 m, délka 1 aţ 4 m, 24 druhů) tzv. Legionell(obr.6.1d), způsobujících těţké plicní onemocnění, tzv. legionářskou nemoc (viz oddíl 2). Pevný aerosol - suchý ptačí trus - je jednak nositelem roztočů (Mites), jednak nebezpečných spór hub. Suché roztoče, vyvolávající u vnímavých jedinců astmatické záchvaty, roznášejí zvláště holubi a hrdličky zahradní, coţ vede například v Praze k jejich nucenému odstřelu. Spóry hub (Cryptococcus neoformans), jeţ vyvolávají váţné onemocnění, roznáší asi 5 % evropských ptáků. 6.1.2 Vzduchotechnické zařízení jako zdroj mikroorganismů Intenzivním zdrojem mikroorganismů můţe být i teplovzdušné vytápění, kterýkoliv ventilační a klimatizační systém (obr.6.3). Zvláště chladný cirkulující vzduch můţe vyvolávat astma, dýchací problémy, nachlazení, anginové bolesti v krku, ucpaný nos nebo naopak řídkou rýmu. Příčinou jsou bakterie, viry a spóry plísní roznášené klimatizací. Nejvíce se na tom podílejí zařízení filtrační zařízení, pro zvlhčování a odvlhčování vzduchu, vzduchovody a dvojité stropy. Obr.6.3 Počet bakterií ve vzduchu operačního sálu s klimatizačním zařízením (C – místo 186

měření uprostřed místnosti, W – místo měření u okna, --- klimatizace vypnuta, +++ klimatizace v chodu).

6.1.2.1 Filtrační zařízení Ve filtrech se zachycují nejen různé nečistoty z upravovaného vzduchu, ale i všechny druhy mikroorganismů. Nejsou-li filtry pravidelně čištěny nebo vyměňovány, jsou mikroorganismy strhávány zpět do proudícího vzduchu, a to často ve značných nárazových dávkách. Můţe však docházet i k jejich intenzivnímu mnoţení, zvláště plísní, je-li povrch filtrů vlhký, coţ se můţe stát i u nenasyceného vzduchu (většinou při relativní vlhkosti vzduchu větší neţ 70 %). 6.1.2.2 Zvlhčovací zařízení Wanner (viz Jokl 1989) přiváděl do jedné místnosti vzduch klimatizovaný, do druhé sterilizovaný a zjistil, ţe v prvém případě koncentrace mikroorganismů značně vzrůstá. Stejné mikroorganismy jako ve vyšetřovaném ovzduší našel i ve vodě sprchovací komory, ačkoliv nádrţe byly před pokusem pečlivě vyčištěny. Měření ukázalo, ţe mikroorganismy (hlavně bakterie a plísně), které se dostaly do vody z upravovaného vzduchu, mají příznivé podmínky ke svému mnoţení v teplé vodě komory a s vodou jsou do vzduchu ve značné míře rozprašovány. U lidí v kontaminované místnosti se v některých případech objevuje tzv. humidifier fever (horečka ze zvlhčovačů). Vhodnější je vlhčení vzduchu rozprašováním horké páry (viz oddíl 4). 6.1.2.3 Odvlhčovací zařízení 187

Nejjednodušší odvlhčovací zařízení je zaloţeno na ochlazování upravovaného vzduchu pod rosný bod, tedy na kondenzaci odlučované vodní páry. Přítomnost vody opět sebou nese riziko mnoţství mikrobů, a to i v tom případě, ţe jde o vodu poměrně chladnou intenzivně se mnoţí zvláště bakterie, pro většinu plísní je nízká teplota vody nepříznivá.

6.1.2.4 Vzduchovody a dvojité stropy Ve vzduchovodech a dvojitých stropech bývá hlavním nositelem mikroorganismů pevný aerosol - prach. I zde však bývá nebezpečí kondenzace vodní páry z dopravovaného vzduchu v místech, kde potrubí prochází chladným prostředím a není dostatečně izolováno. Viry a plísně pak mají v takovém vlhkém prostředí téměř neomezenou ţivotnost. Ve vzduchovodech přeţívají i plísně, jeţ produkuje silně toxickou látku aflatoxin - ta je schopna téţ zkorodovat i jinak velmi rezistentní potrubí z PVC. Nositelem mikrobů můţe být ve vzduchovodech i hmyz; například roku 1983 v anglickém středisku jaderného výzkumu v Aldermastonu došlo ve vzduchovodech k namnoţení blech takového rozsahu, ţe bylo nutné přerušit provoz a provést desinsekci potrubí.

6.1.3 Člověk jako zdroj organismů Člověk v interiéru budovy je kontinuálně zdrojem četných zárodků, jeţ dodává do místnosti jednak přímo (např. respirabilní viry), jednak s různými pevnými a kapalnými aerosolovými částicemi. Nejčastěji jsou přenášeny na kůţi a v oděvu, z něhoţ se uvolňují v závislosti na druhu látky a zvláště s intenzitou pohybu; jiţ při přecházení mnohonásobně stoupá uvolňování mikroorganismů, neţ kdyţ je člověk v klidu. V důsledku pouţívání různých syntetických materiálů pro oděvy, které nelze prát při vyšších teplotách, zůstává v nich mnoho mikroorganismů i po praní, coţ nemálo přispívá k jejich kumulaci v interiéru budovy. Těmito mikroorganismy trpí i samotné oděvy, zvláště po několikerém vyprání. Například Barnes a Warden (viz Jokl 1989) zjistili značné povrchové poškození bavlněných tkanin Stafylokokem aureus, zatímco nylonová tkanina zůstala neporušena. Nízkou teplotu při praní nelze nahradit zvýšenou koncentrací detergentů, jak prokázali Witt a Warden (viz Jokl 1989), obr. 6.4 a 6.5. Mikroorganismy, které se dostávají do ovzduší při hovoru, kašli nebo kýchání, zůstávají ve vlhkém prostředí dlouho ve vzduchu na jemných vodních kapkách, které nesedimentují (podléhají pouze Brownovu pohybu). Doba přetrvávání kapének ve vzduchu a význam tohoto přenosu závisí na velikosti kapének. Například u streptokokových infekcí bylo experimentálně prokázáno, ţe vzdálenost do 2 aţ 3 m je kritická, kdy větší kapénky s velkým mnoţstvím bakterií zasahují vnímavé jedince. Pokud kapénky padají do prachu a vysychají, nejsou jiţ velkým nebezpečím jako zdroj infekce pro respirační trakt člověka. Co do vertikálního průběhu je vyšší koncentrace mikrobů u podlahy (20 aţ 95 kolonií na 64 cm 2 za dvě hodiny) neţ ve výši 1,5 m (20 aţ 40 kolonií). Obr. 6.4 Pokles počtu bakterií po vyprání Obr.6.5 Pokles počtu bakterií po vyprání tkaniny 188

tkaniny z nylonu a bavlny.

z vlny, nylonu a bavlny

6.1.4 Stavební konstrukce jako zdroj mikroorganismů Plísně se objevují v trámech, dřevu a zdivu, na spodní straně podlahových krytin, na vnitřní omítce, na malbě, tapetách, laminátových rohoţích v koupelnách i na plastových rámech oken. Z plísní se pohybem vzduchu (chůzí, stlaním, úklidem atd.) uvolňují spóry do ovzduší (v důsledku svých malých rozměrů většinou menších neţ 0,005 mm dlouho setrvávají ve vzduchu, často více neţ 90 minut), odkud se dostávají do organismu člověka.

Plísně potřebují ke klíčení dosti vysokou vlhkost, méně náročné jsou na ţiviny během růstu. Jestliţe tedy spóry na určitém místě díky jeho zvlhnutí vyklíčí, je pravděpodobné, ţe se tam jiţ udrţí a budou se rozrůstat, i kdyţ třeba pomalu. Typickým příkladem je dřevomorka. Pro vyklíčení jí stačí lokální vlhkost a dále uţ se šíří i suchým dřevem a dokonce i maltou mezi cihlami. Její likvidace pak vyţaduje mimořádně náročnou a precizní práci. Z podlahových krytin jsou nejčastěji napadány krytiny PVC se spodní textilní izolační vrstvou a textilní podlahové krytiny s jutovou podloţkou. Největším rizikem je kladení z krytin PVC na nedostatečně vyschlé betonové podlahy a vlhké dřevotřískové desky. Nášlapná vrstva takové krytiny zabraňuje odpařování vody, která se hromadí v textilní izolační vrstvě a umoţňuje růst plísní. Vrstva lepidla není překáţkou, neboť je natolik propustné, ţe umoţní její transport do textilní podloţky v dostatečném mnoţství.

V omítce začínají růst plísně přibliţně při obsahu vody 8 aţ 10 hmotnostních procent, coţ v praxi znamená, ţe plísně začínají růst jiţ při relativní vlhkosti vzduchu 80 %, tj. nikoliv aţ při kondenzaci vodní páry na povrchu zdiva. U neznečištěných povrchů musí být působení dlouhodobé, u zašpiněných stačí i poměrně krátké denní periody. Druh omítky nehraje roli, nátěry a tapety však mohou výrazně podpořit vznik plísní (rozhodující je vţdy poslední povrchová vrstva) (Gertis, Erhorn, Reiss 1997). 189

6.2 Biologický účinek Pokud je exponovaným subjektem člověk, mohou být tímto účinkem buď různá onemocnění interní a koţní, nebo alergické syndromy. Subjektem však mohou být téţ potraviny, léčiva apod.; pak hovoříme o jejich kontaminaci. Zde jsou blíţe zmíněna pouze některá obecně zajímavá onemocnění.

Především si zaslouţí pozornost viry, způsobující onemocnění z nachlazení („common cold viruses“). Asi 50 % onemocnění způsobují tzv. rhinoviry, o druhou polovinu se dělí coronaviry, adenoviry, parainfluenza viry, chřipkové viry, respiratory syncytial viry, enteroviry, Mycoplasma a 10 % případů způsobují viry zatím neznámé (Myint 1994). Nejčastěji přeţívají po mnoho hodin na nepatrných kapičkách vody (5 m nebo menších). Viry způsobující nachlazení jsou také častou příčinou astmatických záchvatů dětí a dospělých (80 aţ 90 % všech případů). Legionářská nemoc je způsobována vdechnutím vodního aerosolu s vysokou koncentrací bakterií Legionell. K přenosu mezi lidmi nebo zvířaty nedochází. Jde o bronchopulmonální (plicní) onemocnění dvojího druhu: legionářskou nemoc (Legionellose, Legionaires’ disease) a pontiackou horečku (Pontiac fever). První hlášený případ legionářské nemoci byl zaznamenán v hotelu Bellevue-Staford v americké Philadelphii, kde během setkání veteránů (legionářů - odtud název) z války ve Vietnamu onemocnělo novým druhem zápalu plic 182 účastníků z 4 500, z čehoţ 29 zemřelo. Původcem onemocnění je bakterie Legionella pneumophila, resp. celý soubor Legionell (Legionella sp.), které se mnoţí v teplé vodě sprchovacích systémů, chladicích věţích klimatizačních zařízení a elektráren, ve starších typech klimatizace i ve vodovodních sítích. Legionella sp. kromě zápalu plic můţe způsobit také pontiackou horečku, mající průběh podobný chřipce. Více jak 5 % veškerých zápalů plic je nyní v USA způsobováno Legionellami. Přenesly se i do Evropy – například roku 1985 v nemocnici ve Staffordu (středozápadní Anglie) onemocnělo 157 pacientů, z toho 37 zemřelo. Tyto bakterie se poměrně běţně vyskytují ve sladké vodě (v mořské nikoliv) v nepatrné koncentraci (1 mikrob na 1 litr vody), která však prudce vzrůstá při teplotě vody vyšší neţ 20 C aţ na 108 v 1 litru. Nad 50 C schopnost mnoţení rychle klesá a nad 60 C bakterie zcela zmizí, stejně tak mizí účinkem UV záření (30 000 Ws/cm2), chlorování (2 mg/l volného chloru) a ozonizací (0,8 mg/103) (viz oddíl 4). U zdravého člověka lze onemocnění většinou zvládnout antibiotiky. Více ohroţeni jsou lidé s oslabenou imunitou, např. po transplantacích, ale také lidé nad 50 let, kuřáci, lidé s chronickými onemocněními a muţi dvaapůlkrát častěji neţ ţeny.

Spóry černých plísní (zvláště Aspergillus niger) a dalších plísní se usazují v záhybech plicních sklípků a drasticky sniţují funkci plic, coţ se projevuje bolestmi hlavy, letargií, nervozitou, návaly krve do hlavy, ale i závratěmi, akutními dýchacími potíţemi a silnými astmatickými záchvaty (Kuehn et all. 1992). Kromě toho můţe docházet ke svědění očí a 190

dermatitidám. Výrazný nárůst této nemoci, nazývané alergická alveolitis, je zaznamenáván od 70. let, kdy došlo k hromadnému rozšíření zvlhčovačů v tiskárnách a dalších provozech (např. v průmyslu zpracovávajícím papír, kde je vysoká vlhkost nutná k potlačení statických nábojů). Je způsobována nejen špatnou nebo ţádnou údrţbou zvlhčovačů vzduchu, ale můţe se vyskytnout všude, kde se v důsledku vlhkosti stavebních konstrukcí objevuje plíseň. Mykotoxiny některých plísní mohou být i příčinou nádorových onemocnění. Za nejzávaţnější jsou povaţovány aflatoxiny, produkované plísní Aspergillus flavus (proto afla-toxiny), nejčastěji se vyskytující na skladovaném obilí a burských oříškách, odkud se uvolňují do okolního vzduchu.

Cryptococcus neoformans - spóry hub odolné proti vyschnutí, se dýcháním dostávají přímo do plic. U zdravých lidí jsou ihned zneškodněny, ale u imunitně oslabených osob (nemocní s lymfatickým uzlovým syndromem, lidé po transplantacích, s chronickým onemocněním ledvin, nositelé AIDS) mohou proniknout plicními alveolami (sklípky) přímo do krevního řečiště a odtud do mozku, a to i se smrtelným následkem. Tab. 6.2 Výpočtová vnitřní teplota a relativní vlhkost vzduchu ve vytápěných místnostech obytných budov trvale uţívaných, doplněná o teplotu rosného bodu (ČSN 06 230) Druh vytápěné místnosti

Výpočtová vnitřní teplota

Relativní vlhkost vzduchu Rosný bod (%) (C)

(C) obývací místnosti (obývací pokoje, 20 60 12,10 loţnice, jídelny, jídelny s kuchyňským koutem, pracovny, dětské pokoje) kuchyně 20 60 12,10 koupelny 24 90 22,25 klozety 20 60 12,10 vytápěné vedlejší místnosti (předsíň, chodby aj.) 15 60 7,30 vytápěná schodiště 10 60 2,25 Horečka z vodních zvlhčovačů (Humidifier fever) je alergie na vdechnutí mikrobiálních částic (prvoků) ze sprchovací komory, projevující se malátností, nevolností, kašlem, dýchavičností a bolestmi hlavy. 6.3 Optimální poţadavky na mikrobiální mikroklima Prvním kritériem je skutečnost, zda nedochází ke kondenzaci vodní páry na povrchu stavebních konstrukcí, tj. zda není překročena teplota rosného bodu. Tuto podmínku stanoví jednak ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov, jednak ČSN 060210 Výpočet tepelných ztrát budov. Dle této normy byly stanoveny teploty rosných bodů, na které by povrchové teploty stavebních konstrukcí v interiéru neměly klesnout. Jsou uvedeny v tab.6.2. Tab. 6.3 Kategorie znečištění vnitřního ovzduší bakteriemi dle Evropské unie

191

Objekt Kategorie znečištění velmi nízké nízké střední vysoké velmi vysoké

Domácnost Neprůmyslové prostředí Koncentrace (počet) bakterií na m3  100  50  500  100  2 500  500  10 000  2 000  10 000  2 000

Tab. 6.4 Kategorie znečištění vnitřního ovzduší spórami plísní dle Evropské unie Objekt Kategorie znečištění velmi nízké nízké střední vysoké velmi vysoké

Domácnost Neprůmyslové prostředí Koncentrace (počet) bakterií na m3 50 25 200 100 1 000 500 10 000 2 000 10 000 2 000

Dalším kritériem je únosná koncentrace mikrobů. Dříve se udávala pouze pro operační sály - např. v USA max. 35 aţ 70 v 1 m3, nyní se předpisují i pro domácnosti a neprůmyslové prostředí. Dle předpisů Evropské unie se zavádějí kategorie znečištění velmi nízké aţ velmi vysoké, a to zvláště pro domácnosti a neprůmyslové prostředí (viz tab.6.3 a 6.4). V Česku navrhuje Státní zdravotní ústav maximálně 5 000 bakterií na m3 a maximálně 500 spór plísní na m3 (Bencko 1994). Nebezpečí infekce však závisí více na druhu mikrobů neţ na jejich koncentraci; koncentrace je kritériem, do jaké míry je vzduch aseptický.

Na první pohled by se zdálo, ţe úplné nebo alespoň co nejdokonalejší odstranění mikrobů ze vzduchu by mělo být naším cílem. To je však ţádoucí jen ve speciálních případech, jako jsou například uvedené operační sály. V běţných případech co nejlépe sterilizovaný vzduch můţe znamenat vytvoření určitého druhu skleníkového klimatu, které z hlediska lidského organismu také není ţádoucí - často neúměrně sniţuje jeho obrannou schopnost. Vhodná je pouze

přiměřená

sterilizace

vzduchu

sniţující

na

přijatelnou

míru

počet

mikroorganismů ve vzduchu úměrně poţadavkům utilitární funkce uvaţovaného ţivotního prostředí (interiéru). Návrh optimálních a přípustných hodnot mikrobiálního mikroklimatu pro interiér budov dle zkušeností z USA uvádíme v tab. 6.5. Tab. 6.5 Optimální a přípustné koncentrace mikrobů pro interiér budov Číslo 1

Parametry Kritérium optimální koncentrace mikrobů ≤ 200 cfu/m3

přípustné Místo měření 3 ≤ 300 cfu/m * Střed místnosti (průsečík 192

cfu/m3 (počet kolonií v m3)

úhlopříček) ve výši 1,10 m od podlahy

* Robertson, L. D.: Monitoring viable fungal und bacterial bioaresol concentrations to identify acceptable levels for common indoor environments. Indoor Built Environ 6, 1997, 6: 295-300. České republice stanoví poţadavky na mikrobiální mikroklima nařízení vlády ze dne 6.6.2001 č.178/2001 Sb, částka 68, kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci, a to jednak v §22 Biologické činitele, kde se stanoví jejich zařazení do skupin podle míry rizika infekce (příloha č.10 k tomuto nařízení), jednak v §6 Větrání a klimatizovaná pracoviště, kde jsou stanoveny mimo jiné poţadavky na větrání pracovišť (na minimální mnoţství venkovního vzduchu a poţadavek, ţe větrací zařízení nesmí nepříznivě ovlivňovat mikrobiální čistotu vzduchu (příloha č.4). Biologické činitele se třídí do následujících skupin: a) biologický činitel skupiny 1, u něhoţ není pravděpodobné, ţe by mohl způsobit onemocnění člověka, b) biologický činitel skupiny 2, který můţe způsobit onemocnění člověka a můţe být nebezpečím pro zaměstnance. Je však nepravděpodobné, ţe by se rozšířil do prostředí mimo pracoviště. Obvykle je dostupná účinná profylaxe nebo léčba případného onemocnění, c) biologický činitel skupiny 3, který můţe způsobit závaţné onemocnění člověka a představuje závaţné nebezpečí pro zaměstnance i nebezpečí z hlediska moţnosti rozšíření do prostředí mimo pracoviště. Obvykle je dostupná účinná profylaxe nebo léčba případného onemocnění, d) biologický činitel skupiny 4, který způsobuje u člověka závaţné onemocnění a představuje závaţné nebezpečí pro zaměstnance i nebezpečí rozšíření do prostředí mimo pracoviště, přičemţ obvykle není dostupná ţádná účinná profylaxe nebo léčba případného onemocnění. (3) Seznam biologických činitelů s jejich zařazením do skupin je uveden v příloze č.10 k tomuto nařízení. Poţadavky na minimální mnoţství venkovního vzduchu jsou podrobně uvedeny v kapitole o odérovém mikroklimatu.

6.4 Optimalizace mikrobiálního mikroklimatu Optimální mikrobiální mikroklima lze zajistit zásahem: - do zdroje mikroorganismů, - do pole přenosu od zdroje k exponovanému subjektu, - na subjektu. 6.4.1 Zásah do zdroje mikroorganismů

193

Při tomto zásahu jde v podstatě o: péči o čistotu pokoţky, oděvu a obuvi, izolaci nemocných, úpravu vzduchotechnických zařízení a odstranění kondenzace vody na stěnách. 6.4.1.1 Úprava vzduchotechnických zařízení U klimatizačních zařízení se doporučuje nahradit sprchovací komoru (pračku vzduchu) parním zvlhčovačem, u nějţ je vlhčení vzduchu dosahováno rozprašováním vodní páry na ohřívák. Je ovšem nutné, aby voda, která při tom případně zkondenzovala, byla odváděna pryč a mikroorganismy se v ní opět nepomnoţovaly. Pro odvlhčování vzduchu je třeba dávat přednost suchým odvlhčovacím metodám (pouţití absorpčních látek, např. litiumchloridu) před kondenzací na chladiči. Obdobně při filtraci vzduchu je třeba preferovat suché způsoby, tj. aby relativní vlhkost vzduchu při průchodu filtrem nepřesahovala 70 %. Doporučuje se zařadit filtr vzduchu téţ na vstup čerstvého vzduchu do systému a na výstupu do klimatizovaného prostoru a věnovat větší pozornost sterilizaci vzduchu. Při pouţití pračky vzduchu je téměř nutností filtrace nebo sterilizace vzduchu co nejdříve za pračkou. Vzduchovody a mezistropy musí být dobře čistitelné a v místech moţné kondenzace vodní páry (průchod chladnými prostory) dostatečně izolovány. 6.4.1.2 Odstranění kondenzace vody na stěnách Zabráníme-li kondenzaci vodní páry na stavebních konstrukcích, zabráníme současně i tvorbě plísní v těchto místech. Lze to provést zlepšenou izolací, vhodným způsobem vytápění (jeţ by zvýšilo teplotu kontaminovaných ploch), větráním a instalací odvlhčovačů vzduchu, schopných udrţovat relativní vlhkost vzduchu pod 70 %.

6.4.2 Zásahem do pole přenosu Jsou zde tyto moţnosti: a) omezením, případně zabráněním šíření mikrobů v budově, b) přívodem dostatečného mnoţství čerstvého vzduchu do interiéru, tj. větráním, c) desinfekcí vzduchu, d) úpravou stěn přidáním vhodné substance do povrchového filmu. 6.4.2.1 Omezení šíření mikrobů v budově

194

Nejúčinnějším opatřením je péče o čistotu všech interiérů v budově. Jinak platí totéţ, co platí o omezení šíření odérů. Šíření mikrobů v budově lze zabránit téţ odstraněním nepříjemného hmyzu v budově (much, švábů, komárů), coţ lze dle indických výzkumů snadno realizovat rozprašováním slabého roztoku oleje z himalájského cedru (Cedrus deodora) (uţ jednoprocentní roztok spolehlivě hubí komáry). Pro člověka je to látka velmi příjemně vonící a levná (získává se z cedrových pilin).

6.4.2.2 Přívod čerstvého vzduchu Přívod čerstvého vzduchu je nejen nejjednodušší a tudíţ i ekonomicky přijatelný způsob udrţení mikrobů v optimálním rozmezí, ale i velmi účinný, jak je zřejmé z obr.6.6. Záleţí ovšem ještě také na obrazech proudění ve větraném prostoru. Zkušenosti z operačních sálů ukazují, ţe optimálním řešením je pouţití vytěsňovacího (displacement) větrání, kdy vzduch vstupuje do interiéru velkým průměrem malou rychlostí (kolem 0,15 m/s) a v hlavní části (tzv. čisté zóně) se nemísí se vzduchem v místnosti, pouze po okrajích výústí dochází ke směšování (směšovací zóna), viz obr. 6.7. Obr. 6.6 Vliv výměny vzduchu, vyjádřený korelačními koeficienty (při prokázaném vlivu mají hodnotu mezi 0,0 aţ 1,0; čím vyšší, tím vyšší vliv), na počet bakterií ve vzduchu a na pooperační infekce.

Obr.6.7 Optimální proudění vzduchu na operačním sále. 6.4.2.3 Dezinfekce vzduchu Dezinfekci vzduchu, resp. přesněji přiměřenou sterilizaci vzduchu, lze rozdělit na chemickou a fyzikální. Dezinfekcí se usmrtí jiţ dospělé mikroorganismy, sterilizace je razantnější a usmrcuje i jejich vznikající formy. 6.4.2.3.1 Chemická sterilizace vzduchu Nejstarší chemická sterilizace vzduchu byla zřejmě prováděna kouřem. Dnes však je většinou nutné sterilizovat vzduch v místnostech, kde jsou stále přítomni lidé, takţe lze pouţít pouze látky bez dráţdivých a škodlivých účinků na lidský organismus a neprodukující odéry. V praxi se osvědčil triethylenglykol a stále více se pouţívají fytoncidy produkované některými rostlinami.

195

6.4.2.3.1.1 Sterilizace vzduchu kouřem Jiţ ve středověku během morových epidemií byly domy vykuřovány spalinami pryskyřičnatého dřeva, jalovce, levandule, rozmarýnu, jehličí, dehtu, síry a později dokonce střelného prachu. Experimentálně bylo zjištěno, ţe spaliny papíru, tabáku a trávy zabíjejí Escherichia coli a Sarcina do 3 hodin. Stejného účinku bylo dosaţeno spalováním pryskyřice a olejů - kouř z jednoho kilogramu těchto látek dezinfikoval 3 000 m3 vzduchu ve 30 minutách. Aktivními látkami jsou v tomto případě pravděpodobně fenoly. Velmi účinný je také kouř kadidla. V kouři papíru, bavlny a dalších látek byl nejúčinnější látkou formaldehyd. Ten je také příčinou baktericidní schopnosti spalin jehličí, jeţ zabíjejí Escheria coli a dokonce Streptococcus pyogenes v 55 aţ 95 minutách. Kouř odpařované kyseliny mléčné a boraxu na doutnajícím jehličí zabíjí oba uvedené mikroby dokonce do 25 minut. Laboratorně byla připravena zvláště účinná látka, tzv. Jersonova směs (antracen, antracenový olej, chlorečnan draselný, chlorid amonný, cerezín), která však zanechává zbytky na površích v interiéru, takţe ji lze pouţít jen za mimořádných okolností (Bencko 1994). Na plísně však uvedené spaliny téměř nepůsobí. 6.4.2.3.1.2 Triethylenglykol Trietylenglykol byl nejprve pouţit k vysoušení vzduchu a přitom byla náhodně objevena jeho vysoká germicidní schopnost. Trietylenglykol má daleko vyšší germicidní schopnost v podobě par neţ jako tekutina; rovněţ tak nejprve odpařený a pak ze vzduchu vysráţený má pak v kapalné formě daleko vyšší germicidní schopnost neţ před odpařením. Tato jeho vlastnost jiţ sama ukazuje na značné moţnosti jeho pouţití a snadnou úpravu vzduchotechnických zařízení k provádění sterilizace pomocí této látky. Trietylenglykol je bezbarvá olejovitá kapalina hustoty 1,1254 kg/l při 20 C. Bod varu má 287,3 C. Při zkouškách se ukázalo, ţe má velmi vysokou germicidní schopnost; jiţ při koncentraci 40 µg na litr vzduchu bylo během 15 minut usmrceno 90 % mikroorganismů.

Protoţe trietylenglykol je účinný proti značné části vzdušné mikroflóry (i proti chřipkovému viru), bylo by jeho pouţití ve stavbách, kde se shromaţďuje značný počet lidí, velkým přínosem.

6.4.2.3.1.3 Fytoncidy Jsou součástí ovzduší kaţdého lesa. Například jeden hektar borového lesa vylučuje v létě 5 kg těchto těkavých látek a hektar jalovcového lesa dokonce 30 kg. Název byl navrţen v roce 1928 B. P. Tokinem, který si všimnul, ţe kašička z obyčejné cibule zamezuje i na určitou vzdálenost rozmnoţování buněk kvasnic. Spolu s cibulí drţí v působení fytoncidů prvenství česnek (patří rovněţ k čeledi liliovitých) - ve zkumavce ničí téměř všechny druhy mikrobů.

196

Fytoncidy vznikají rozkladem krystalické látky alliinu působením kyslíku a dalších látek na allicin, coţ je jiţ chemický název fytoncidu. Allicin dokonce rozpuštěný ve vodě v poměru 1:125 000 zastavuje růst mikrobů. Je však velmi nestálý a snadno rozrušitelný zásadami. Proto také po vstupu do organismu člověka působí nesrovnatelně slaběji neţ ve zkumavce.

Je zřejmé, ţe vysazování zvláště některých druhů rostlin má význam nejen estetický, ale i pro zlepšení mikrobiálního mikroklimatu. Nejsou to jen uvedené jalovce a borovice, ale všechny jehličnaté rostliny a túje (zeravy). Rovněţ japonské bonsaje mají pro kvalitu vnitřního ovzduší nezanedbatelný význam. 6.4.2.3.2 Fyzikální sterilizace vzduchu Fyzikální sterilizaci vzduchu lze provést: germicidními výbojkami, vatovými filtry, elektrostatickými filtry a ionizátory. 6.4.2.3.2.1 Sterilizace vzduchu germicidními výbojkami Sterilizací vzduchu germicidními výbojkami bylo experimentálně zjištěno, ţe záření o vlnové délce 2 537 Å, tj. 253,7 nm, jeţ patří mezi záření ultrafialové, má inaktivující účinek na bakterie, houby a plísně, tzn., ţe se zastaví proces dělení buněk těchto mikroorganismů a vytváření jejich kolonií. Závislost germicidní účinnosti záření na délce vlny je znázorněna na obr. 6.8. Je zřejmé, ţe záření vlnové délky 253,7 nm prochází maximem této křivky. Ultrafialové záření uvedené vlnové délky se získává výbojem ve rtuťových parách, uzavřených v trubicích ze speciálního skla. Princip je tedy stejný jako u zářivek osvětlovacích, kde viditelné záření - světlo dostáváme transformací primárního záření přes fluoreskující povlak nanesený na vnitřní straně trubice. Tyto trubice u germicidních výbojek sestávají ze speciálního skla, které propouští paprsky o délce 253,7 nm, které normální sklo zcela pohlcuje. Rozměry trubic jsou voleny tak, ţe se trubice ustálí na 40 C, při kteréţto teplotě vykazuje tlak rtuťových par nejpříznivější hodnotu. Výkon zářivek klesá téţ s jejich stárnutím. Počáteční hodnoty jsou asi o 25 % vyšší. Výbojky se montují minimálně do výše 2 m a to tak, aby v ţádném případě osoby nacházející se v místnosti nebyly ozařovány přímými paprsky. Výbojky jsou opatřeny speciálními reflektory z hliníku, který má vysokou odrazivost pro paprsky vlnové délky 253,7 nm - asi 88 %. Výbojky lze umístit buď zavěšením do středu místnosti (obr.6. 9) nebo připevnit na zeď (obr.6.10). První způsob dává lepší výsledky, protoţe úhel přímého ozáření je

197

dvojnásobný.

Obr. 6.8 Závislost sterilizační účinnosti na vlnové délce záření (η steril – sterilizační účinnost, λ – vlnová délka). Je zřejmá nejvyšší účinnost při vlnové délce 253,7 nm. Obr.6. 9 Umístění výbojky zavěšením do středu místnosti.

Obr. 6.10 Umístění výbojky připevněním ke zdi.

6.4.2.3.2.2 Sterilizace vzduchu filtry ze skelné vaty Sterilizační účinek filtrů se skleněnou vatou spočívá na jejich vysoké filtrační účinnosti i pro značně jemné prachové částice, pomocí nichţ jsou bakterie v prostředí rozptylovány. Vatové filtry při relativně nízkém odporu proti plstěným, látkovým nebo papírovým filtrům mají poměrně značnou kapacitu. Lze pouţít běţně vyráběných vloţek a buněk. Při jejich uţívání je nutné dbát na rovnoměrné vyplnění vloţek skelnou vatou tak, aby odpor všech buněk byl přibliţně stejný, neboť jinak dochází k přetíţení buněk s nízkým odporem a silně klesá jejich filtrační účinnost. Aby se na usazeném prachu netvořily kolonie bakterií, je třeba vatové polštáře napouštět sterilizačními prostředky. Výměnu a sterilizaci vloţek je nutné přizpůsobit prašnosti vzduchu a poţadovanému stupni sterility vzduchu za filtrem. Nepříjemné je u tohoto způsobu, zvláště musíme-li dosáhnout vysokého stupně 198

čistoty, přece jen značná tlaková ztráta, jejímţ důsledkem je zvýšená spotřeba energie pro pohon ventilátoru. 6.4.2.3.2.3 Sterilizace vzduchu elektrostatickými filtry Sterilizační účinek elektrostatických filtrů spočívá rovněţ v jejich vysoké odlučivosti nejjemnějších frakcí prachu, které běţnými filtry nelze zachytit. Vyţadují však nezbytně zdroj vysokého napětí, který bývá hospodárný teprve pro jednotky vyšších výkonů. Schéma elektrostatického filtru je na obr. 6.11. Skříní, jeţ současně tvoří zápornou elektrodu, prochází v celém průřezu stejnoměrně pomalý proud vzduchu mezi kladnou a zápornou elektrodou, na něţ je vloţeno vysoké napětí. Částice získávají kladný náboj u kladné elektrody a pak putují k záporné elektrodě, na které se usazují a jsou z ní oklepávány nebo vodou splachovány do sběrače a odtud do zásobníku, odkud jsou odstraňovány. Obr. 11 Schéma elektrostatického filtru.

Přístroj je určen pro zdravotnická zařízení (infekční oddělení nemocnic a poliklinik, pooperační místnosti, ordinace, čekárny, transfuzní stanice, výrobny infuzních roztoků, laboratoře, zubní laboratoře, lázeňské léčebné domy, jesle),

restaurace, hotely,

reprezentační místnosti, čítárny, kuřárny, ale i soukromé obytné místnosti, zvláště v oblastech s nevalnou kvalitou venkovního vzduchu. 6.4.2.3.2.4 Sterilizace vzduchu ionizátory Schéma zařízení na sterilizaci vzduchu ionizátoru v potravinářské provozovně vidíme na obr. 6.12. Negativní ionty působí na mikroby dvojím způsobem: jednak jako na aerosolové částice, jeţ po obdrţení záporného náboje putují ke kladné elektrodě, kde jsou zachyceny, jednak ionty kyslíku v důsledku své dychtivé slučivosti zabíjejí 199

anaerobní bakterie, tj. nesnášející kyslík. Na obr. 6.13 je zřejmá vysoká účinnost tohoto zařízení vůči bakteriím, kvasinkám a plísním. Obr.6.12 Schéma zařízení na sterilizaci vzduchu v potravinářské provozovně (+E kladné elektrody,stropú je záporná elektroda)

Obr. 6.13 Výsledek sterilizace vzduchu ionizací ve výrobně majonézy Aby bylo zabráněno přítomnosti Legionell ve vzduchu, je nutné je zlikvidovat jiţ ve vodě, se kterou jsou do vzduchu rozprašovány. Lze to provést speciálními ionizátory, vyráběnými ve Velké Británii, které pracují na bázi elektrod uvolňujících ionty mědi a stříbra, které Legionelly zabíjejí. Jejich cena je však značná (téměř 300 tis. Kč), takţe se pouţívají jen ve speciálních případech, jako jsou např. transplantační centra. V ostatních případech je nutné se spokojit s ohřevem vody na vysokou teplotu (60 aţ 80 C). 200

6.4.2.4. Baktericidní a mykocidní úprava povrchů interiéru Výskyt mikrobů v ovzduší do značné míry souvisí s jejich počtem na stěnách místnosti. Účinným opatřením k optimalizaci mikrobiálního mikroklimatu by tedy také bylo přidávání baktericidní a mykocidní substance do povrchového filmu stěn, nábytku a předmětů v místnosti; tj. např. do nátěrů a tapet, a to alespoň v těch prostorách, kde se lidé nejčastěji zdrţují (např. obývací pokoje). Tab.6.6 Vliv materiálu povrchu na koncentraci Legionell materiál měď sklo polybuten polyethylen tvrdý PVC ethylen-propylen-kopolymer

počet kolonií 1.103 na 1 cm2 mikroflora (celk.) Legionella pneumophila 70 0,7 150 1,5 180 2,0 960 23,0 1070 11,0 27000 500,0

Proti Legionellám lze vyuţít i baktericidní schopnosti mědi. V laboratořích NASA bylo prokázáno, ţe prvotní rozvoj kolonií bakterií Legionella pneumophila nastává jiţ při 15 aţ 20 C tam, kde jsou na vnitřním povrchu usazeny mikroorganismy, které působí jako stimulátor. Hlavní roli hraje materiál, ze kterého je vnitřní povrch zhotoven. Z experimentálních výsledků znázorněných v tab. 6.6 je zřejmé, ţe vytváření kolonií bakterií na mědi je méně neţ poloviční vůči sklu a mnohonásobně niţší vůči všem plastům. Je tedy pouţití mědi z tohoto hlediska zvláště výhodné pro rozvod teplé uţitkové vody. Mimořádně náročnou a precizní práci vyţaduje likvidace plísní. Nejsou citlivé - na rozdíl např. od bakterií - na UV záření a navíc vlákna plísní pronikají 5-10, někdy aţ 20 cm do hloubky zdiva. Nejprve je třeba odstranit ohnisko nákazy (např. mechanicky seškrábáním a omytím saponátem), potom příčinu růstu plísní - vlhkost (např. odstranit tepelné mosty dodatečnou izolací) a posléze zdivo chránit fungicidy. K dispozici je tuzemské SAVO, německé SCHIMMEL STOP a rakouský QUALICHEM. Stavební firmy obvykle preferují přípravky typu PREDA, jeţ mají také účinky antibakteriální. PREDA 111 je vhodný k sanaci plísněmi napadeného zdiva, omítek, plastů, podlahových krytin a jiných povrchů. Lze jej preventivně přidávat i do nátěrových hmot. PREDA 312 je bílý matný nátěr s vysokou krycí schopností, určený především pro bytovou výstavbu. Doporučuje se do koupelen, špíţních skříní, sklepů apod. PREDA 313 je určený pro potravinářské provozy s vysokým výskytem plísní (pekárny, pivovary, jatka). Přípravek BIOSTAT je zaloţený na bázi oxidu hlinitého obohaceného aktivním stříbrem. Ionty stříbra se v ošetřených materiálech uvolňují, procházejí buněčnými stěnami neţádoucích organismů a tím zastavují jejich růst.

201

6.4.3 Zásah na subjektu Důleţitou roli při tvorbě mikroorganismů, zvláště bakterií a plísní, hraje materiál oděvu člověka, a to zvláště jeho prádla, jeţ je v bezprostředním styku s vlhkým povrchem pokoţky (tab. 6.7). Příliš těsné prádlo nepropouští teplo a pot a vytváří na kůţi mikroklima ideální pro rozvoj bakterií a plísní. U prádla ze syntetických vláken, jeţ nelze prát ani ţehlit za vyšších teplot a tím také provést jejich určitou desinfekci, se tyto mikroorganismy mohou postupně i hromadit a uvolňovat i do interiéru budovy. Tab. 6.7 Vliv materiálu spodního prádla na tvorbu mikroorganismů Umělé vlákno

Základní vlastnosti

Tvorba mikroorganismů

Polyamid (PA)

- tuţší na omak, můţe dráţdit pokoţku - v zimě chladí - po delším nošení nepropouští pot - urychluje vznik ostrého zápachu - pere se a ţehlí při nízkých teplotách -jemnější na omak neţ PA - do určité míry prodyšný - lze prát do 60 C - vysoká pruţnost a pevnost - nesaje pot, hustý úplet je neprodyšný, pouze směs Lycry s bavlnou, polyamidem či polyesterem je částečně prodyšná - lze prát do 40 C - jemnější a měkčí neţ bavlna - můţe být vyrobeno ze všech syntetických vláken, liší se podstatně menším průměrem - nejvíce pohlcuje pot - nejprodyšnější - praní dle původních vláken

- přeţívají na něm patogenní bakterie a plísně, které přeţívají i praní

Polyester (PE)

Lycra (PUR)

Mikrovlákno

- bakterie a plísně na něm přeţívají jen vzácně -

podporuje rozvoj neţádoucích plísní a bakterií

- vliv na tvorbu bakterií a plísní dle původního materiálu, ale výrazně sníţený

Novým výsledkem výzkumu francouzské firmy Rhovyl’AS jsou antibakteriální vlákna, speciálně vyvinutá proti mikroorganismům způsobujícím bakteriální kontaminaci. Antibakteriální agencie je přidávána do rozpouštědla před jeho smícháním s polymery. Údajně je odolná proti praní a dalším úpravám látky. Vzorky této látky vidíme na obr. 6.14. Obr. 6.14 Antibakteriální vlákna přidávaná do polymerů.

202

Literatura 1.Bencko, V.: Health risk of indoor air pollutants: A Central European Perspective. Indoor Environ. 1994, 3: 213-223. 2.Gertis, K., Erhorn, H., Reiss, J.: Klimawirkungen und Schimmelpilzbildung bei sanieren Gebäuden. In: Bauphysik Kongress Proceedings, Berlin 1997, pp. 241-253. 3..Jokl, M. V.: Microenvironment: The Theory and Practice of Indoor Climate. Thomas 1989, Illinois, USA, pp. 416. 4. Jokl,M.V.: Zdravé obytné a pracovní prostředí.ACADEMIA ,Praha 2002,pp. 262. 5. Jokl,M.V.: Mikroby a interiér. 1. část. Interiér stavby 4, 2001, 7-8:86-88. ISSN: 1213-2055. 6. Jokl,M.V.: Mikroby a interiér. 2. část. Interiér stavby 4, 2001, 9:102-104. ISSN: 12132055. 7. . Jokl,M.V.: Ohroţení mikroby v interiéru budov. 1. část. TOPIN 42, 2008, 5:32-35. MK ČR 6437, ISSN 1211-0906. 8 Jokl,M.V.: Ohroţení mikroby v interiéru budov. 2. část. TOPIN 42, 2008, 6:24-27. MK ČR 6437, ISSN 1211-0906. 9. Jokl,M.V.: Ohroţení mikroby v interiéru budov. 3. část. TOPIN 42, 2008, 7:74-76. MK ČR 6437, ISSN 1211-0906. 10. Jokl,M.V.: Ohroţení mikroby v interiéru budov. Stavební obzor 17, 2008, 7:211-216. INDEX 47 755, ISSN 1210-4027. 11. Jokl,M.V.: Optimalizace mikrobiálního mikroklimatu. Stavební obzor 17, 2008, 8:225229. INDEX 47 755, ISSN 1210-4027. 203

12.Kuehn, K. A., Garrison, R., Robertson, L., Koehn, R. D., Johnson, A. L., Rea, W. J.: Identification of airborne microfungal populations from home environments within the Dallas Fort Worth (Texas) region. Indoor Environ. 1, 1992, 1: 285-292. 13.Lavoie, J., Comtois, P.: Microbial decontamination of ventilation systems. Indoor Environ. 2, 1993, 2: 291-300. 14.Myint, S. H.: Common colds, asthma and indoor air quality. Indoor Environ. 3, 1994, 3: 274-277. 15.Robertson, L. D.: Monitoring viable fungal und bacterial bioaresol concentrations to identify acceptable levels for common indoor environments. Indoor Built Environ 6, 1997, 6: 295-300.

204

205