ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov
125TVNP Teorie vnitřního prostředí budov prof. Ing. Karel Kabele, CSc. Ing. Pavla Dvořáková, Ph.D. Ing. Hana Kabrhelová, Ph.D. Ing. Zuzana Veverková, Ph.D. Praha 2014
Evropský sociální fond Praha a EU: Investujeme do vaší budoucnosti
Předmluva Současné evropské stavitelství prochází zásadními změnami způsobenými zvýšeným tlakem na snižování spotřeby energie v budovách. Moderní přístupy, metody a technologie jsou schopny ušetřit energii, ale mají také vliv na další funkce budovy, mimo jiné na kvalitu vnitřního prostředí. V nových nebo modernizovaných stávajících budovách se tak setkáváme stále častěji s problémy s tepelnou pohodu, kvalitou vzduchu i dalších složek vnitřního prostředí. Vnitřní prostředí se tak stává významným činitelem ovlivňujícím kvalitu staveb s dopadem na pohodu prostředí, produktivitu práce a zdraví uživatelů Tento studijní materiál je určen posluchačům Stavební fakulty ČVUT v Praze jako studijní pomůcka a podklad k přednáškám studijního předmětu Teorie vnitřního prostředí, vyučovaném v magisterském studiu studijního programu Budovy a prostředí. Pořadí a rozsah přednášek v daném školním roce nemusí odpovídat tomuto materiálu. Předmět je zaměřen na seznámení s základy teorie vnitřního prostředí pro stavební inženýry v oblasti tepelného komfortu, kvality vnitřního vzduchu, akustického, světelného a psychického mikroklimatu a působení elektrostatických, elektromagnetických polí a ionizačního záření. Poděkování patří ing. Danielu Adamovskému, Ph.D. za poskytnutí podkladů k části měření a podpoře vzniku tohoto materiálu projektem CZ.2.17/3.1.00/36040 „Inovace studijního programu Budovy a prostředí“ v rámci Operačního programu Praha – Adaptabilita v roce 2014.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
2
1
VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ BUDOV 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
5
Vnitřní prostředí budov Ve vnitřním prostředí trávíme až 90% svého života… ( SZÚ 2012)
5% 4%
7%
16%
Ulice s dopravou Venku mimo ulice
Obytný prostor Vnitřní ostatní Dopr.prostředky 68% Zdroj: Braniš, M., Kolomazníková, J. (2010) Year-long continuous personal exposure to PM2.5 recorded by a fast responding portable nephelometer. Atmospheric Environment 44(24): 2865-2872
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
6
2
Vnitřní prostředí budov •
•
Vnitřní prostředí je životní prostředí v interiéru budov. Je to obecně fyzická realita, obklopující živý organismus, se kterou je ve vzájemné interakci a která spoluvytváří neustále jeho fyzický stav. Lze jej obecně považovat za soustavu tří jevů, kterými jsou :
Zdroj agencií
Pole přenosu
Exponovaný subjekt
Agencie : homogenní složka fyzické reality, která vytváří toky a působí na exponovaný subjekt Exponovaný subjekt : člověk, zvíře, rostlina ,stroj nebo jiná entita reagující na prostředí 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Agencie
Pole přenosu
toxické látky aerosoly
vzduch vzduch
mikroby
vzduch
odéry
vzduch
vodní páry
vzduch
světlo akustické vlnění
vzduch, kontaktní tělesa prostor vzduch
ionizující záření
prostor
ionty v ovzduší statická elektřina ostatní elektromagnetická vlnění
vzduch prostor
teplo
125TVNP
7
Kontaktní orgán exp. subjektu dýchací ústrojí, pokožka dýchací ústrojí, pokožka dýchací ústrojí, trávicí ústrojí , pokožka dýchací ústrojí sliznice dýchacího ústrojí, pokožka
prostor (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
dýchací ústrojí, pokožka zrakové ústrojí sluchové ústrojí vnitřní orgány bez zpětné vazby dýchací ústrojí pokožka vnitřní orgány bez zpětné vazby 8
3
Vnitřní prostředí budov Složky vnitřního prostředí – Tepelně-vlhkostní – Kvalita vzduchu
Tepelněvlhkostní
• plyny • aerosoly • mikroorganismy
Elmg pole
– Akustika – Světelná – Elektro -statická, -iontová, magnetická, ionizující a radiační pole – Psychický komfort (barvy, povrchy, architektura…)
Vzduch
Vnitřní prostředí budovy
Psychika
Osvětlení
Akustika
Zdroj : Jokl 1986 (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
125TVNP
9
Faktory vytvářející výsledný stav prostředí Fyzikální faktory prostředí – – – – – – – –
125TVNP
Faktory organismu
Teplota Vlhkost Rychlost proudění vzduchu Kvalita vzduchu Osvětlení Hluk Záření Prostor
– Věk – Pohlaví – Rytmicita - dýchání, srdeční tep, tělesná teplota, menstruační cyklus … – Psychické faktory - stav mysli, introvert/extrovert… – Biologické pochody trávení, spánek, práce, odpočinek, sex…
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
11
4
Vnímání prostředí • Stres - vyvolává odezvu organismu - strain
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
12
Vnímání prostředí • Reakce lidského organismu na prostředí: – snaha o eliminaci nepříznivého účinku s cílem dosažení komfortu (pohody) • Vědomá – např. vzít si svetr, zavřít okno, spustit rolety • Podvědomá – např. pocení, třes, akomodace oka
– Krátkodobé x dlouhodobé působení
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
13
5
Vnímání vnitřního prostředí Adaptace
Jsou definovány tři formy adaptace (Folk 1974, 1981, Goldsmith 1974, Prosser 1958, Clark and Edholm 1985, Jokl 1981): 1. Adaptace změnou chování; 2. Aklimace; 3. Aklimatizace.
Adaptace na vnitřní prostředí
Změna chování Oblečení, aktivita
Aklimace Přivyknutí si podmínkám, krátkodobý stav
Aklimatizace Dlouhodobé přivyknutí, genetika
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
14
Vnitřní prostředí budov • Prostředí má vliv na – Zdraví – Produktivitu práce – Pohodu prostředí
J. Adam Huggins for The New York Times 26.7.2007
125TVNP
Vnitřní prostředí budov = Interní mikroklima = Indoor environment (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
15
6
Negativní důsledky vnitřního prostředí na zdraví • Přímé stížnosti na komfort (smysly) - pachy, hluk, teplo, chlad, průvan, ... • Systémové účinky - únava, špatná koncentrace, deprese • Podráždění, alergické a hyper-reaktivní účinky - podráždění sliznic kůže a dýchacích cest, astma, vyrážky na kůži, spálení sluncem, ztráta sluchu, poškození očí, ... • Infekční nemoci - Legionnaires'disease • Toxické chronické účinky, které se pomalu zvyšují nebo se objeví (rakovina) Bluyssen 2009
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
16
Vnitřní prostředí a zdraví • Syndrom nemocných budov (Sick Building Syndrome SBS) – soubor příznaků a potíží uživatelů spojených s pobytem v budově bez jasné příčiny
• Příznaky – Stížnosti na nepohodu, podráždění očí, nosu, bolesti hlavy, únava, poruchy soustředění; – Příčina není známa; – Většina problémů odezní po opuštění budovy.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
17
7
Vnitřní prostředí a zdraví Syndrom nemocí z budov (Building Related Illness BRI) – Diagnostikovatelná nemoc spojená s pobytem v budově s jasnou příčinou – např. výskyt plísní, koncentrace plynů atd
• Příznaky – Uživatelé si stěžují na nachlazení, strnutí šíje, horečky, křeče – Jsou známy příčiny – např. průvan, špatné pracovní místo – Náprava většinou trvá delší dobu a problémy nepřestávají po opuštění budovy
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
18
Vnitřní prostředí a zdraví Jaké z následujících zdravotních problémů jste měl/a v posledních 6 měsících? nejčastějších 10 zdravotních problémů obyvatel ČR (údaj v procentech)
nespavost
Příznaky SBS a BRI jsou totožné s nejčastějšími zdravotními problémy! Je to náhoda?
14
bolesti páteře
21
bolesti kloubů
26
chřipka
26
bolesti v krku
29
kašel
29
celková únava
32
nachlazení
38
rýma
40
bolesti hlavy
45 0
125TVNP
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
19
8
Vnitřní prostředí a produktivita práce • Větrání a nemocenská • Větrání a pracovní výkon • Vnímaná kvalita vnitřního ovzduší a plnění úkolů • Teplota a výkon práce
Rehva GB 6 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
20
Vnitřní prostředí a produktivita práce Větrání a nemocenská Drinka (1996), nemocnost v domě s peč. službou Brundage (1988), nemocnost v kasárnách Model koncentrace částic Brundage(1988),nemoc. v kasárnách, data1983 Milton (2000),nemocnost v kancelářích
Intenzita větrání 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Rehva GB 6 21
9
Vnitřní prostředí a produktivita práce Relativní výkon
Teplota a pracovní výkon
Teplota, °C
125TVNP
Rehva GB 6
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
22
Pohoda prostředí - komfort „Stav mysli, který vyjadřuje uspokojení s prostředím“ ( Fanger 1970 - ASHRAE) „Souhrn podmínek, za nichž si subjekt neuvědomuje stav prostředí“ (Saini 1971) „Pohoda je neexistence zbytečné tísně při dané činnosti…“ (Brundrett 1974) „Takový stav prostředí, při kterém se lidé v uvažovaném prostoru subjektivně cítí co nejlépe a jsou tedy též schopni maximálního pracovního výkonu ať již fyzického či duševního, nebo co nejúčinnějšího odpočinku..“ (Jokl 1986)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
23
10
Maslow– pyramida potřeb Základní fyziologické potřeby
Potřeba seberealizace Potřeba uznání, úcty
Dýchání
Potřeba lásky, přijetí, spolupatřičnosti
Regulace tělesné teploty Tělesná integrita
Potřeba bezpečí a jistoty
Voda
Základní fyziologické potřeby
Spánek Přijímaní potravy Vylučování a vyměšování
Přispěvatelé Wikipedie, Maslowova pyramida [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2014, Datum poslední revize 9. 05. 2014, 08:34 UTC,
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Fyzická aktivita Rozmnožování 24
INTERAKCE VE VNITŘNÍM PROSTŘEDÍ 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
25
11
Fasáda
Konstrukce a materiál Obálka budovy
– Tepelná izolace - limit? – Pokročilé materiály Zdroj:autor
• Vakuové izolace • PCM materiály
– Aktivní fasády zdroj: autor
• Dvojité fasády • Chytré „stínění“ • Integrované PV ,PT systémy
zdroj: autor
Snížení potřeby tepla a chladu zdroj: http://stardust.jpl.nasa.gov/photo/aerogel.html
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
26
Obálka budovy Okna • Zasklení • Tepelné mosty Aktivní zasklení – electrochromatická?
zdroj: autor
Minimalizace tepelné ztráty a zátěže Zajištění denního osvětlení zdroj: autor
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
27
12
Budova a vnitřní prostředí… Vytápění
Konstruk ce, materiál
Chlazení, vlhčení
Tepelněvlhkostní
Lokalita, poloha, okolí
Budova
Větrání
Psychické
Elektro, MaR
Vnitřní prostředí budovy
Osvětlen í Zdravote chnika
Elmg pole
Vnitřní vzduch
Světelné
Akustické
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
125TVNP
28
Vytápění budov Vytápění • • • •
Obnovitelné zdroje Akumulace tepla Účinné zdroje Účinná distribuce tepla (čerpadla) • Emise tepla • Měření a regulace
zdroj: autor
zdroj: autor
Účinné zdroje a regulace výkonu Obnovitelné zdroje zdroj: autor
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
29
13
Budova a vnitřní prostředí… Vytápění Konstruk ce, materiál
Chlazení, vlhčení
Tepelněvlhkostní Psychické
Lokalita, poloha, okolí
Budova
Elektro, MaR
Vnitřní prostředí budovy
Větrání
Elmg pole
Osvětlen í
Zdravote chnika
125TVNP
Vnitřní vzduch
Světelné
Akustické
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
30
Chlazení • • • • • •
Snižování tepelné zátěže Účinné zdroje chladu Akumulace chladu Účinná distribuce chladu „Vysokoteplotní“ chlazení Regulace a strategie (noční větrání) Pasivní systémy Účinné zdroje a regulace výkonu Obnovitelné zdroje chladu
125TVNP
zdroj: autor
zdroj: autor
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
31
14
Budova a vnitřní prostředí… Vytápění Konstruk ce, materiál
Lokalita, poloha, okolí
Chlazení, vlhčení
Tepelněvlhkostní Psychické
Budova
Elektro, MaR
Vnitřní prostředí budovy
Větrání
Osvětlen í
Elmg pole
Zdravote chnika
125TVNP
Vnitřní vzduch
Světelné
Akustické
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
32
Větrání • Optimalizace množství větracího vzduchu • CO2, VOC, IAQ senzory • Nízkotlaké distribuční sítě • Přirozené větrání • Strategie regulace
Přirozené systémy větrání Řízené nucené větrání 125TVNP
zdroj: http://passivesolar.weebly.com
zdroj: autor
zdroj: autor
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
zdroj: autor
33
15
Příklad: důsledek „energeticky vědomého“ chování uživatele
Zdroj : Kabele 2006 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
34
Budova a vnitřní prostředí… Vytápění Konstruk ce, materiál
Tepelněvlhkostní
Chlazení, vlhčení
Psychické Lokalita, poloha, okolí
Budova
Vnitřní prostředí budovy
Větrání
Elmg pole Elektro, MaR
Světelné
Osvětlen í
Akustické
Zdravote chnika
125TVNP
Vnitřní vzduch
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
35
16
Osvětlení Denní a smíšené osvětlení Světlovody Účinné zdroje - LED? Regulace
zdroj: autor
zdroj: autor
Denní osvětlení Umělé - nové zdroje zdroj: autor
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
36
Budova a vnitřní prostředí… Vytápění Konstruk ce, materiál
Chlazení, vlhčení
Tepelněvlhkostní Psychické
Lokalita, poloha, okolí
Budova
Elektro, MaR
Vnitřní prostředí budovy
Větrání
Osvětlen í
Elmg pole
Zdravote chnika
125TVNP
Vnitřní vzduch
Světelné
Akustické
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
37
17
Zdravotechnika – vodovod, teplá voda • • • •
Hot water demand litres/shower
Spotřeba teplé vody !! Účinná příprava TV Teplota Distribuční síť
60 40 20 zdroj: autor
0
– Cirkulace – Ovládání
zdroj: http://www.waterhygieneireland.ie
• Legionella!!!! Teplota vody - hygiena Lidský faktor
Cold water use in residential building
Cold water (w/o DHW) l/pers/hr
7.00 6.00
Monday Tuesda y Wednes day Thursda y Friday
5.00 4.00 3.00
Saturda y Sunday
2.00 1.00 0.00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 hod
zdroj: autor
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
125TVNP
38
Budova a vnitřní prostředí… Vytápění Konstruk ce, materiál
Chlazení, vlhčení
Tepelněvlhkostní Psychické
Lokalita, poloha, okolí
Budova
Elektro, MaR
Vnitřní prostředí budovy
Větrání
Osvětlen í
Elmg pole
Zdravote chnika
Vnitřní vzduch
Světelné
Akustické Zdroj : Kabele, Dvořáková 2012
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
39
18
Budova a vnitřní prostředí… Vytápění Konstruk ce, materiál
Lokalita, poloha, okolí
Chlazení, vlhčení
Tepelněvlhkostní Vnitřní vzduch
Psychické
Budova
Větrání
Elektro, MaR
Osvětlen í
Vnitřní prostředí budovy Elmg pole
Zdravote chnika
Světelné
Akustické
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
125TVNP
41
Budova a vnitřní prostředí… Konstr ukce, materi ál Lokalit a, poloha , okolí
Vytápě ní
Chlaze ní, vlhčení
Budo va
Tepelněvlhkostní
Větrání
Psychické Elektro , MaR
Zdravo technik a
Osvětl ení
Elmg pole
Vnitřní prostředí budovy
Vnitřní vzduch
Světelné
Akustické
Zdroj : Kabele, Dvořáková 2012 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
42
19
TEPELNĚ-VLHKOSTNÍ MIKROKLIMA
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
43
Vnitřní prostředí budov Složky vnitřního prostředí Tepelněvlhkostní
– Tepelně-vlhkostní – Kvalita vzduchu
Elmg pole
• plyny • aerosoly • mikroorganismy
– Akustika – Světelná – Elektro -statická, -iontová, magnetická, ionizující a radiační pole – Psychický komfort (barvy, povrchy, architektura…)
Vzduch
Vnitřní prostředí budovy
Psychika
Osvětlení
Akustika
Zdroj : Jokl 1986 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
44
20
Tepelně-vlhkostní mikroklima Stížnosti na: • Vysoké teploty • Nízké teploty • Proměnné teploty • Průvan • Sálání • Teplá nebo chladná podlaha Příklady zdravotních rizik: • Bolesti hlavy • Nachlazení • Únava • Závratě • Problémy s motorikou (nízké teploty) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Rehva GB 13
45
Tepelně-vlhkostní mikroklima • Narušení tepelně vlhkostního mikroklimatu ohrožuje HOMOIOTERMII člověka – základní podmínka existence lidského organismu • Homoiotermie = teplokrevnost = schopnost člověka zajišťovat teplotní homeostázu, tj. udržovat svou tělesnou teplotu na konstantní úrovni - KONTROLOU VÝDEJE A ZTRÁTY TEPLA • kontrola tělesné teploty - především řízením METABOLISMU (např. zrychlení metabolismu, jakmile se okolní teplota začne snižovat) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
46
21
Tepelně-vlhkostní mikroklima …stav vnitřního prostředí z pohledu TEPELNÝCH A VLHKOSTNÍCH TOKŮ mezi lidským tělem a jeho okolím…
125TVNP
Tp Ta
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
47
Tepelná pohoda, tepelný komfort • „…stav mysli, který vyjadřuje uspokojení s prostředím” (Fanger 1970) • „… zahrnuje souhrn podmínek, za nichž si subjekt neuvědomuje stav prostředí“ (Saini 1971) • „ …se vyznačuje neexistencí zbytečné tísně při dané činnosti“ (Brundrett 1974) • „…znamená, že je dosaženo takových tepelných poměrů, kdy člověku není ani chladno, ani příliš teplo - člověk se cítí příjemně“ (Cihelka) • „… takový stav prostředí, při kterém se lidé v uvažovaném prostoru subjektivně cítí co nejlépe a jsou tedy též schopni maximálního pracovního výkonu ať již fyzického či duševního, nebo co nejúčinnějšího odpočinku..“ (Jokl 1986) • „…je stav mysli vyjadřující uspokojení s tepelným prostředím. (ČSN EN ISO 7730 2006) • „...je stav mysli, jenž vyjadřuje spokojenost s teplotním klimatem a který vychází ze subjektivního hodnocení“ (ASHRAE Standard 55) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
48
22
ZJEDNODUŠENÝ MODEL TEPELNÉ POHODY 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
49
Rovnice tepelné bilance člověka Metabolické teplo M Mechanická práce W Sdílení tepla mezi tělem a prostředím Q – Dýchání – Proudění – Sálání – Vedení – Vypařování
125TVNP
W
Q
https://www.scody.com.au/blog/category/research-and-development/
Rovnice tepelné bilance M-W = Q komfort M-W > Q horko M-W < Q zima (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
50
23
Tělesná teplota x Teplota prostředí Tělesná teplota je dána výsledkem mezi příjmem, produkcí a výdejem tepla Řízení teploty vědomá činnost
Teplota jádra
M ≠ Q …TERMOREGULACE • Chemická – metabolické teplo • Fyzikální – tok tepla z organismu do okolí • Mechanická – behaviorální 125TVNP
pocení třes vědomá činnost
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
51 http://www.prpom.cz/prvni-pomoc-mytus-39/
Termoregulační mechanismy Teplé prostředí / ↑produkce metabolického tepla: 1. Vazodilatace – odvod tepla z těla pokožkou (↑prokrvení) 2. Aktivování potních žláz – chlazení odpařováním (krátkodobě 4l/h; ~ 1l/h=2,4MJ tepla; Auliciems,1997) 3. Hypertermie – přehřívání organismu (slabost, bolest hlavy, ztráta chuti, nevolnost, zrychlený dech, duševní nepokoj
Studené prostředí : 1. Vazokonstrikce – snížení tepelných ztrát těla (↓teploty pokožky) 2. Termogeneze – svalové napětí – třes (až 10x ↑ tepelné produkce 3. Hypotermie – podchlazení těla (↓ vnitř.teploty pod 35°C; ↓ srdeční frekvence, selhání krevního oběhu) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
52
24
Dynamická termoregulace
Diagram automatické teplotní regulace člověka a jeho regulace chováním (Hensen 1991) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
53
Adaptace Jsou definovány tři kategorie adaptace (Folk 1974, 1981, Goldsmith 1974, Prosser 1958, Clark and Edholm 1985, Jokl 1981, De Dear 1997): 1. Změnou chování 2. Fyziologická 3. Psychologická
125TVNP
Fyziologická a. Adaptace změnou (aklimace, aklimatizace) chování Přivyknutí si podmínkám, Oblečení, aktivita, pozice, krátkodobý stav + Úprava vnitř. Prostředí,Dlouhodobé přivyknutí, Kultura-pauzy genetika Adaptace Psychologická na vnitřní vjemy, pocity, očekávání ..prostředí
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
54
25
Tělesná teplota X Pocity
http://www.svetkolemnas.info/novinky/zajimavosti/560-mapy-telesnych-pocitu-odhaluji-jak-emoce-ovlivnuji-nase-telo
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
55
Faktory tepelné pohody • ČLOVĚK – osobní faktory – Metabolické teplo M – Tepelný odpor oděvu Iclo
• PROSTŘEDÍ – Teplota vzduchu Ta – Relativní vlhkost RH – Rychlost vzduchu va – Teplota okolních ploch Tr
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
56
26
Faktory tepelné pohody • ČLOVĚK – osobní faktory – Metabolické teplo M – Tepelný odpor oděvu Iclo • PROSTŘEDÍ – Teplota vzduchu Ta – Relativní vlhkost RH – Rychlost vzduchu va – Teplota okolních ploch Tr
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
57
Metabolické teplo
BAZÁLNÍ
SVALOVÝ
metabolismus
metabolismus
http://www.posilnovanie.sk/viewtopic.php?f=1&t=9455
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
58
27
Metabolické teplo 1. BAZÁLNÍ METABOLISMUS - basal metabolic rate BMR [W/m2] - míra metabolické energie v organismu v klidovém, bdělém a termoneutrálním stavu a na lačno. Závisí na pohlaví, věku a velikosti těla.
Vzorec pro odhad BMR - Harris-Benedict r.1919 BMR muž = 66,5 + (13,7 x M) + (5,0 x H) – (6,8 x A) BMR žena = 655,1 + (9,6 x M) + (1,85 x H) – (4,7 x A) r.1984 BMR muž = 88,3+ (13,4 x M) + (4,8 x H) – (5,7 x A) - ~ 1 % ↓ BMR žena = 447,6 + (9,2 x M) + (3,1 x H) – (4,3 x A) - ~ 20% ↓ BMR bazální metabolismus [kcal/den!!] M – hmotnost [kg] H – výška [cm] 125TVNP (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 věk [roky]
A– 59
Bazální metabolismus x věk, pohlaví 70
W/m2
60 50
MUŽI ŽENY
40
30 0 125TVNP
10
20
30 Věk
40
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
50
60 Zdroj: Jokl 2002 60
28
Metabolické teplo 2. SVALOVÝ METABOLISMUS – energie, vznikající při fyzické činnosti
• Jednotka 1 MET (Metabolic Equivalent of Task) – je definovaná jako produkce energie v klidu sedící osobou, která spotřebuje 3,5 ml kyslíku na 1 kilogram tělesné hmotnosti za 1 minutu
• 1 MET = 58 W/m2 • 0 až 16,9 MET 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
61
Metabolické teplo
http://www.blowtex-educair.it/DOWNLOADS/Thermal%20Comfort.htm
McIntyre 1981
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
62
29
Metabolické teplo Je přímo úměrné POVRCHU LIDSKÉHO TĚLA 𝑩𝑺𝑨 = ( 𝑯𝟎,𝟕𝟐𝟓 × 𝑾𝟎,𝟒𝟐𝟓 )×0,007184
Povrch lidského těla stanovil Du-Bois BSA (Body Surface Area) povrch lidského těla 1,3-2,2 m2 W hmotnost v kg H výška v cm Např: sezení - 58 W/m2 x 1,9 m2 = 110 W chůze - 140 W/m2 x 1,9 m2 = 266 W 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
63
Citelné X vázané teplo ENTALPIE VLHKÉHO VZDUCHU (kJ/kg)
h = ha + x hw Entalpie suchého vzduchu = CITELNÉ TEPLO
Entalpie vodní páry = VÁZANÉ TEPLO
ha = cpa . t
hw = cpw . t + hwe
Radiace
Konvekce
Dýchání
Difuze pokožkou Pocení
Dýchání
x = měrná vlhkost (kg/kg) t = teplota vzduchu = teplota vodní páry (oC) cpa = měrné teplo suchého vzduhu (kJ/kg.oC, kWs/kg.K) =1.006 (kJ/kgoC) cpw = měrné teplo vodní páry =1.84 (kJ/kg.oC) 125TVNP (c) prof. K. Kabeleoa kol. 2014 hwe = skupenské teplo vypařování vody při 0 C = 2,502 (kJ/kg)
64
30
Citelné x vázané teplo http://www.tzb-info.cz/tabulky-a-vypocty/61-produkce-tepla-a-vodni-pary-od-lidi
Tabulka platí pro muže. Produkce citelného tepla žen ~ 85%
2.
Technický průvodce - Větrání a klimatizace, Prof. Ing. Jaroslav Chyský CSc., Prof. Ing. Karel Hemzal CSc. a kolektiv, Praha 1993
VÁZANÉ TEPLO ~ výdej páry x 24 °C 26 °C 28 °C 0,67 35%
41 W
46%
53 W
57%
65 W
47%
66 W
56%
78 W
65%
90 W
52%
78 W
60%
90 W
68%
102 W
52%
83 W
60%
96 W
68%
109 W
71%
164 W
77%
177 W
70%
183 W
76%
198 W
ČSN 730548 - Výpočet tepelné 66% 151 W zátěže klimatizovaných prostorů; 125TVNP (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 64% 168 W příloha 1
65
Citelné x vázané teplo Sdílení tepla při různém oblečení a aktivitě AKtivita - Metabolické teplo [W]
1.
350
Vázené - Vodní pára
300
Citelné - Radiace
250
Citelné - Konvekce
200 150 100 50 0 0
1
1.5 0 0.5 1.5 0 Tepelný odpor oděvu [Clo]
1
1.5
Kabele 2007 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
66
31
http://www.healthyheating.com/Thermal_Comfort_Working_Copy/HH_physiology_2_bodies_heatloss.htm#.U0wj9lfh3iA
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Citelné x vázané teplo
67
Faktory tepelné pohody • ČLOVĚK – osobní faktory – Metabolické teplo M – Tepelný odpor oděvu Iclo
• PROSTŘEDÍ – Teplota vzduchu Ta – Relativní vlhkost RH – Rychlost vzduchu va – Teplota okolních ploch Tr
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
68
32
Tepelný odpor oděvu Icl= tepelný odpor oděvu, sčítají se vrstvy ( jako izolace budovy) Jednotka 1 clo (muž v obleku Gagge) 1 clo = 0.155 m2.K.W-1
http://www.blowtex-educair.it/DOWNLOADS/Thermal%20Comfort.htm
http://www.tzb-info.cz/404-tepelna-pohoda-a-nepohoda
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
69
Osobní faktory - normové hodnoty Činnost
Energetické výdeje W/m2
met
Klidné ležení
46
0,8
Sezení uvolněné
58
1,0
Práce v sedě (úřady, byty, školy, laboratoře)
70
1,2
Stání, střední práce (prodavač, práce v domácnosti, práce na strojích)
93
1,6
Icl
Denní běžné oblečení
0,3
Kalhotky, tričko, lehké ponožky, sandály
0,45
Kalhotky, spodnička, punčochy, lehké šaty s rukávy, sandály
0,5
Spodky, košile s krátkými rukávy, lehké kalhoty, lehké ponožky, boty
0,6
Spodky, košile, lehčí kalhoty, ponožky, boty
0,7
Spodní prádlo, košile, kalhoty, ponožky, boty (kalhotky, spodnička, punčochy, šaty, boty)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
70 ČSN EN ISO 7730
33
http://www.blowtex-educair.it/DOWNLOADS/Thermal%20Comfort_file/what5.gif
Faktory tepelné pohody Faktory PROSTŘEDÍ Teplota vzduchu Relativní vlhkost Rychlost vzduchu Střední radiační teplota
ČLOVĚK – osobní faktory Metabolické teplo Tepelný odpor oděvu
DOPLŇUJÍCÍ FAKTORY Věk a pohlaví Tělesná postava a podkožní tuk Adaptace Cirkadiánní rytmus http://www.blowtex-educair.it/DOWNLOADS/Thermal%20Comfort.htm
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
71
Faktory tepelné pohody • ČLOVĚK – osobní faktory – Metabolické teplo M – Tepelný odpor oděvu Iclo
• PROSTŘEDÍ – Teplota vzduchu Ta – Relativní vlhkost RH – Rychlost vzduchu va – Teplota okolních ploch Tr
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
72
34
Faktory prostředí TEPLOTA VZDUCHU Stavová proměnná popisující kinetickou energii částic systému. Thermodynamická /Kelvin/ Celsius t [°C] Fahrenheit [°F]
T [K] t= T-273,15 1°F=5/9°C (°F-32).5/9 = °C
Teplota vzduchu se uvažuje bez vlivu sálání, měří se teploměrem, stínění v případě sálavých zdrojů tepla.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
https://encryptedtbn0.gstatic.com/images?q= tbn:ANd9GcRbCRSRZOZ0f Vz8uYnhwp_pulVjlA25b1wi 0vIBcYDHa7XEnIw2tQ
73
Faktory prostředí VLHKOST VZDUCHU • Měrná vlhkost
𝑀𝑣
𝑊𝑎 = 𝑀𝑎 [g/g]
Ventilátor
Teplota – Wa je měrná vlhkost; SUCHÉHO – Mv hmotnost vodní páry; teploměru – Ma hmotnost suchého vzduchu v daném vzorku vlhkého vzduchu.
• Relativní vlhkost
RH = 100 ×
𝑝𝑎 𝑝𝑎𝑠
Teplota MOKRÉHO teploměru
[%]
– pa parciální tlak vodních par; – pas parciální tlak nasycených vodních par při stejné teplotě a stejném celkovém tlaku.
Mokrá „punčoška“
• Rosný bod
– Teplota vzduchu, při níž by parciální tlak vodních par obsažených ve vzduchu byl roven parciálnímu tlaku nasycených vodních par
• Psychrometr
Vzduch
– Teplota suchého teploměru – Teplota mokrého teploměru
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
74
35
TEPLOTA
Relativní vlhkost %
Faktory prostředí
Teplota suchého teploměru Teplota mokrého teploměru Rosný bod Entalpie
Měrná vlhkost g/kg 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
75
Faktory prostředí NÍZKÁ RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU • způsobuje pocity sucha • vysychání sliznic nosu a očí • (min. 30%, kritická hodnota 15%) VYSOKÁ RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU • je nepříjemně pociťována jako dusno, je-li současně spojena s vysokou teplotou vzduchu • Může způsobit: - výskyt kondenzace na stavebních konstrukcích - výskyt plísní a roztočů 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
76
36
Faktory prostředí RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU
http://www.ntcinsulation.com/images/content/Images-blog/optimal%20RH8.JPG
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
77
• ZDROJE VODNÍ PÁRY Obsah vodních par v interiéru je dán stavem vodních par v exteriéru a zdroji v interiéru, dané aktivitami člověka.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
78
37
Faktory prostředí PROUDĚNÍ VZDUCHU Většinou se jedná o turbulentní proudění s malou rychlostí; obtížně měřitelné. - všesměrové sondy x trojrozměrné, dlouhodobější měření - Rychlost proudění - Směr proudění - Kolísání rychlosti
Rychlosti proudění vzduchu a vnímání člověkem: nepříjemné, zatuchlý vzduch 0,1 - 0,3 m/s vnímáme většinou pozitivně v závislosti na teplotě a oděvu 0,3 m/s a výše podle teploty 0 m/s
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
79
Faktory prostředí SÁLÁNÍ
http://www.healthyheating.com/Definitions/Definition_Images/Mean%20R3.gif
http://www.healthyheating.com/Definitions/Mean%20Radiant.htm#.U3HmByhL-2k
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
80
38
Faktory prostředí SÁLÁNÍ Střední radiační teplota (Mean Radiant Temperature MRT) (též účinná teplota okolních ploch, střední teplota sálání )
je teplota všech okolních ploch, při které by bylo celkové množství tepla sdílené sáláním mezi povrchem těla a okolními plochami stejné jako ve skutečnosti tr = T1A1 + T2A2 + …+ TNAN / ( A1 + A2 + …+ AN ) - 273
tr 4 r1.T1 4 ... rn.Tn 4 273 kde tr Ti Ai φri 125TVNP
střední radiační teplota [°C] teplota okolního povrchu i, i=1,2,....,n [K] plocha povrchu i, i=1,2,....,n [m2] úhlový faktor mezi osobou a plochou i, i=1,2,...n (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
81
HODNOCENÍ TEPELNÉHO KOMFORTU 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
82
39
Kritéria hodnocení tepelné pohody, tepelně-vlhkostního mikroklimatu OPERATIVNÍ TEPLOTA
EFEKTIVNÍ TEPLOTA PMV PPD
Kombinovaná kritéria - posuzují tepelně-vlhkostní mikroklima podle několika fyzikálních veličin najednou
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
83
Kritéria hodnocení tepelné pohody, tepelně-vlhkostního mikroklimatu OPERATIVNÍ TEPLOTA to (Operative Temperature) Je to jednotná teplota černého uzavřeného prostoru, ve kterém by lidské tělo sdílelo konvekcí i radiací stejné množství tepla jako ve skutečném nehomogenním prostředí. Operativní teplota je váženým průměrem teploty vzduchu a střední radiační teploty podle odpovídajících součinitelů přestupů tepla prouděním a sáláním. Vypočtená hodnota kde
to
to = operativní teplota ta = teplota okolního vzduchu tr = střední radiační teplota (mean radiant temperature) hc = součinitel přestupu tepla prouděním (W/m2K) hr = součinitel přestupu tepla sáláním (W/m2K)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
hct a h r t r hc hr
84
40
Kritéria hodnocení tepelné pohody, tepelně-vlhkostního mikroklimatu VÝSLEDNÁ TEPLOTA tg (Resultant Temperature) (globe teplota, teplota kulového teploměru) měří se kulovým teploměrem; zahrnuje vliv teploty a rychlosti proudění vzduchu a zdroje sálavého tepla. Naměřená hodnota kulovým teploměrem
Pro malé rychlosti proudění vzduchu (do 0,2 m/s) a malé rozdíly ta a tr (do 4 °C) platí
to t g Jokl 1984 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
85
Kritéria hodnocení tepelné pohody, tepelně-vlhkostního mikroklimatu STEREOTEPLOTA (Stereo temperature) Měří se směrovým kulovým teploměrem, zahrnuje vliv rychlosti proudění vzduchu a nerovnoměrnost zdroje sálavého tepla.
Naměřená hodnota
Prof. Ing. Miloslav V. Jokl, DrSc. 1933-2012
Jokl, Jirák 2005
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
86
41
Kritéria hodnocení tepelné pohody, tepelně-vlhkostního mikroklimatu Teplota vzduchu Střední radiační teplota Vlhkost
Operativní teplota
Efektivní teplota
EFEKTIVNÍ TEPLOTA (Effective Temperature) Teplota interiéru s relativní vlhkostí 50 %, jenž vyvolá stejné tepelné ztráty z pokožky člověka jako skutečné prostředí. (Gagge 1971) t ef
Podmínkou je však stejná rychlost proudění vzduchu.
tef to wim LR ( pa 0,5 pws (tef ) ) kde
Vypočtená hodnota
to = operativní teplota w = vlhkost pokožky (běžně 0,06 – 1 při pocení) im = součinitel propustnosti vlhkosti (oblečení a kůže bez oblečení) LR = Lewisův poměr (běžně 16,5 °C/kPa)-poměr mezi předáváním tepla prouděním a odpařováním v závislosti na tlaku vzduchu pws(tef) = tlak nasycené vodní páry při tef
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
87
Kritéria hodnocení tepelné pohody, tepelně-vlhkostního mikroklimatu PMV (Predicted Mean Vote; předpokládaná průměrná volba) PMV je ukazatel, který předpovídá střední tepelný pocit na základě odevzdaných hlasů velké skupiny osob, které hodnotí svůj pocit pomocí sedmibodové stupnice tepelných pocitů založené na tepelné rovnováze lidského těla Rychlost Teplota vzduchu
VSTUPNÍ PARAMETRY
Relativní vlhkost vzduchu
proudění vzduchu
PMV PPD
Metabolické teplo 125TVNP
Střední radiační teplota
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Tepelný odpor oděvu 88
42
Kritéria hodnocení tepelné pohody, tepelně-vlhkostního mikroklimatu Index PMV (Predicted Mean Vote; předpokládaná průměrná volba, Fanger, 1970) je definován jako funkce rozdílu tepelného toku produkovaného organismem a aktuálního toku tepla, které tělu odnímá okolí při daných parametrech prostředí. PMV je ukazatel, který předpovídá střední tepelný pocit na základě odevzdaných hlasů velké skupiny osob, které hodnotí svůj pocit pomocí sedmibodové stupnice tepelných pocitů založené na tepelné rovnováze lidského těla. 125TVNP
+3 Horko +2 Teplo +1 Mírné teplo
± 0 Neutrální –1 Mírné chladno –2 Chladno –3 Zima
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
89
Kritéria hodnocení tepelné pohody, tepelně-vlhkostního mikroklimatu Index PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied, předpokládané procento nespokojených) je ukazatel stanovující kvantitativní předpověď procenta osob nespokojených s tepelným prostředím, které pociťují jako příliš chladné nebo příliš teplé. Za nespokojené s tepelným prostředím považovány ty osoby, které budou volit na sedmibodové stupnici horko, teplo, chladno nebo zima.
+3 Horko +2 Teplo +1 Mírné teplo ± 0 Neutrální –1 Mírné chladno –2 Chladno –3 Zima
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
90
43
Výpočet PMV a PPD dle ČSN EN ISO 7730 M W 3,05 103 5733 6,99 M W p 0,42 a PMV (0,303e0,036M 0,028) M W 58,15 1,7 105 M 5867 pa 0,0014M 34 ta 3,96 108 f t 273 4 t 273 4 f h t t r cl c cl a cl cl
PPD 100 95 e(0.03353PMV PMV PPD M W
fcl
4
0.2179PMV 2 )
předpověď středního tepelného pocitu předpokládané procento nespokojených metabolické teplo W/m2 užitečný mechanický výkon W/m2 (u většiny prací se rovná nule) poměr povrchu oblečeného člověka k povrchu nahého člověka
125TVNP
teplota povrchu oděvu °C teplota vzduchu °C střední radiační teplota °C parciální tlak vodní páry Pa součinitel přestupu tepla konvekcí W/m2K
tcl ta tr pa hc
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
91
Kritéria hodnocení tepelné pohody; tepelně-vlhkostního mikroklimatu • PMV (Predicted Mean Vote) – předpokládaná průměrná volba = průměrný tepelný pocit člověka
http://www-energie2.arch.ucl.ac.be/confort/2-2.jpg
• PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied) - předpokládané procento nespokojených
http://nesa1.uni-siegen.de/wwwextern/idea/glossary/descript/p.htm
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
92
44
ČSN EN ISO 7730 ERGONOMIE TEPELNÉHO PROSTŘEDÍ - ANALYTICKÉ STANOVENÍ A INTERPRETACE TEPELNÉHO KOMFORTU POMOCÍ VÝPOČTU UKAZATELŮ PMV A PPD A KRITÉRIA MÍSTNÍHO TEPELNÉHO KOMFORTU
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
93
Tepelná pohoda - ČSN EN ISO 7730 • •
ČSN EN ISO 7730 - parametry slouží především pro návrh systému vytápění, chlazení, větrání a dimenzování staveb Základní parametry vnitřního prostředí uvedeny v Příloze A ČSN EN 12831
Tepelná kvalita prostoru může být zvolena ze 3 kategorií podle ukazatelů PPD nebo PMV Celkový tepelný stav těla
Kategorie vnitřního tepelného prostředí
Předpokládané procento nespokojených PPD
Předpokládané průměrné hodnocení PMV
A
6%
0,2 < PMV < + 0,2
B
10%
0,5 < PMV < + 0,5
C
15%
0,7 < PMV < + 0,7
PMV…predicted mean vote, PPD…predicted percentage of dissatisfied
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
94
45
Tepelná pohoda - ČSN EN ISO 7730 Optimální výsledná teplota - ČSN EN ISO 7730 Kategorie vnitřního prostředí A (PPD<6%)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
95
Tepelná pohoda - ČSN EN ISO 7730 Kritéria navrhování různých druhů prostor
Předpoklad: oděv 0,5 clo v létě a 1,0 clo v zimě 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
96
46
Tepelná pohoda - ČSN EN ISO 7730 Rychlost proudění vzduchu • ovlivňuje přestup tepla prouděním (osoba – prostředí) → celkový tepelný komfort = PMV, PPD i místní tepelný diskomfort (průvan) • Zvýšená rychlost → vyrovnání tepelného vjemu v důsledku zvýšené teploty (otevření oken, použití ventilátorů) Letní oblečení 0,5 clo Sedavá činnost 1,2 met V < 0,82 m/s ∆ t < 3°C
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
97
MÍSTNÍ TEPELNÝ DISKOMFORT = nežádoucí ochlazování či oteplování jednotlivých částí těla
Asymetrie radiační teploty
Průvan
Vertikální rozdíl teplot mezi hlavou a kotníky
Teplota podlahy http://www.blowtex-educair.it/DOWNLOADS/Thermal%20Comfort.htm
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
98
47
Místní tepelný diskomfort Průvan - přirozené proudění vzduchu
- poblíž oken a ventilátorů - klimatizace Maximálně přípustná střední rychlost proudění vzduchu jako funkce místní teploty vzduchu ta a intenzity turbulence Tu ČSN EN ISO 7730
Kategorie A : DR = 10% 125TVNP
DR – stupeň obtěžování průvanem
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
99
Místní tepelný diskomfort Vertikální rozdíl teplot mezi hlavou a kotníky
ČSN EN ISO 7730
Teplota podlahy
ČSN EN ISO 7730
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
100
48
Místní tepelný diskomfort Asymetrie radiační teploty STUDENÉ povrchy : PROSKLENÉ PLOCHY OBVODOVÉ ZDI (nedostatečně izolované)
STROPNÍ / PODLAHOVÉ CHLAZENÍ TEPLÉ povrchy : OSLUNĚNÉ PROSKLENÉ PLOCHY STROPNÍ / PODLAHOVÉ VYTÁPĚNÍ ZDROJ SÁLAVÉHO TEPLA
125TVNP
http://mujdum.dumabyt.cz/obrazek/4ce52aa4b336e/zdeny-dum-7+1energeticky-usporny-bydleni-stavba3.jpg
http://www.homatahari.cz/kronika/blatiny/photos/?photo=410.jpg
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
101
Místní tepelný diskomfort Teplý strop
Chladná stěna Chladný strop Teplá stěna
Asymetrie radiační teploty
ČSN EN ISO 7730
ČSN EN ISO 7730
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
102
49
ČSN EN 15251 VSTUPNÍ PARAMETRY VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ PRO NÁVRH A POSOUZENÍ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOV S OHLEDEM NA KVALITU VNITŘNÍHO VZDUCHU, TEPLOTNÍHO PROSTŘEDÍ, OSVĚTLENÍ A AKUSTIKY.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
103
Tepelné prostředí ČSN EN ISO 15251 – určuje, jak stanovit a definovat hlavní parametry = tepelné prostředí, kvalita vnitřního vzduchu, vlhkost, osvětlení, hluk • pro dlouhodobé hodnocení vnitřního prostředí • pro výpočet energetické náročnosti budovy KATEGORIE POPIS
I
Vysoká úroveň očekávání; prostory s velmi citlivými osobami s křehkým zdravím, se zvláštními požadavky (nemocní, velmi malé děti, starší osoby, postižení…)
II
Běžná úroveň očekávání - pro nové budovy a rekonstrukce
III
Přijatelné, střední úroveň očekávání - pro stávající budovy
IV
Hodnoty mimo kritéria pro výše uvedené kategorie – přípustné pouze pro omezenou část roku ČSN EN ISO 15251
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
104
50
Výsledná vnitřní teplota ČSN EN 12831 příloha A Druh budovy, prostoru
Oblečení, zima (clo)
Činnost (met)
Kancelář
1,0
1,2
Velkoprostorová kancelář
Kavárna, restaurace Obchodní dům
Bydlení
1,0
Kategorie vnitřního Výsledná teplota, zima °C tepelného prostředí
1,2
1,0
1,2
1,0
1,6
1,0
1,2
125TVNP
A
21,0 až 23,0
B
20,0 až 24,0
C
19,0 až 25,0
A
21,0 až 23,0
B
20,0 až 24,0
C
19,0 až 25,0
A
21,0 až 23,0
B
20,0 až 24,0
C
19,0 až 25,0
A
17,5 až 20,5
B
16,0 až 22,0
C
15,0 až 23,0
A
21,0 až 23,0
B
20,0 až 24,0
C
19,0 až 25,0
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
105
Doporučená kritéria tepelného prostředí •
Kritéria pro návrh strojně vytápěných a chlazených budov Kategorie vnitřního tepelného prostředí
Celkový tepelný stav těla Předpokládané procento nespokojených PPD
Předpokládané průměrné hodnocení PMV
I
6%
0,2 < PMV < + 0,2
II
10%
0,5 < PMV < + 0,5
III
15%
0,7 < PMV < + 0,7
IV
>15%
0,7 < PMV PMV < - 0,7
Druh budovy
(Je třeba zohlednit i místní tepelný diskomfort)
ČSN EN ISO 15251
Kategorie
Obytné budovy: obytné místnosti (ložnice, pracovny, kuchyně atd.) Sedící ~ 1,2met
…vyplývá z ČSN EN 7730
Operativní teplota (°C) Minimum pro vytápění ~ 1 clo
Maximum pro chlazení ~ 0,5 clo
21
25,5
I
odborný seminář firmy Protherm v spolupráci s Katedrou technických zařízení budov fakulty stavební ČVUT
125TVNP
II
20
26
III
18
27
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
106
51
Doporučená kritéria tepelného prostředí Kritéria pro dimenzování VLHČENÍ a ODVLHČOVÁNÍ
Vychází z požadavků pro : tepelný komfort kvalitu vnitřního vzduchu fyzikální požadavky na stavbu
ČSN EN ISO 15251
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
107
Klasifikace a certifikace vnitřního prostředí
NOVÉ budovy
STÁVAJÍCÍ budovy
Zdroj: ČSN EN 15251
125TVNP
1. Návrhová kritéria používaná pro energetické výpočty 2. Celoroční počítačová simulace vnitřního prostředí a spotřeby energie 3. Dlouhodobého měření vybraných parametrů vnitřního prostředí 4. Subjektivní dotazování uživatelů
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
108
52
Klasifikace a certifikace vnitřního prostředí 1. Návrhová kritéria používaná pro energetické výpočty Kritéria vnitřního prostředí
Kategorie budovy
Návrhová kritéria
Teplotní podmínky v ZIMĚ
II
20 – 24°C
Teplotní podmínky v LÉTĚ
III
22 – 27°C ČSN EN ISO 15251
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
109
Klasifikace a certifikace vnitřního prostředí 2. Celoroční počítačová simulace vnitřního prostředí a spotřeby energie Kvalita vnitřního prostředí v % času ve čtyřech kategoriích %
5
7
68
20
Tepelné prostředí
IV
III
II
I ČSN EN ISO 15251
Příklad klasifikace tepelného prostředí - rozdělení do kategorií = průměr teplot vážený přes podlahovou plochu pro 95% prostoru budovy
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
110
53
Příklad posouzení parametrů vnitřního prostředí
Footprint -pracovní doba 7-17h.
• Footprint pro vnitřní teplotu během celého období roku.
Zdroj: ČSN EN 15251 125TVNP
111 111
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Klasifikace a certifikace vnitřního prostředí 3. Dlouhodobého měření vybraných parametrů vnitřního prostředí Parametry vnitřního prostředí - teplota v místnosti, průtok větracího vzduchu a/nebo koncentrace CO2 se měří v průběhu celého roku nebo během reprezentativního období - Analyzováno a prezentováno stejně jako v případě počítačové simulace ČSN EN ISO 15251
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
112
54
Klasifikace a certifikace vnitřního prostředí 4. Subjektivní dotazování uživatelů
ČSN EN ISO 15251
ČSN EN ISO 15251
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
113
ADAPTIVNÍ MODEL tepelné pohody •
•
Celoroční pobyt v klimatizovaných budovách – teplotně ustálené (většinou chladnější) prostředí – kritičtí ke změnám Pobyt v přirozeně větraných budovách (BEZ klimatizace) – výskyt většího rozsahu teplot vnitřního vzduchu (denní/sezónní kolísání teploty venkovního vzduchu) – vědomé/nevědomé jednání lidí k zajištění tepelného komfortu – větší tolerance lidí ke změnám teplot • Zkušenosti, dostupnost regulace, očekávání uživatelů
Docílení tepelné pohody dle norem a předpisů →potřeba chlazení a nuceného větrání → zvýšení nákladů na provoz budovy 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
114
55
Adaptivní model • ČSN EN ISO 7730 Ergonomie tepelného prostředí - tepelné podmínky mohou být určeny pro vyšší hodnoty PMV (tepelné podmínky prostoru upravovány především otevíráním a zavíráním oken) •
125TVNP
ČSN EN 15251 Vstupní parametry vnitřního prostředí Budovy bez strojního chlazení – administrativní, budovy k obývání (s činností převážně v sedě) a k bydlení + snadný přístup k ovládání oken + nízkoenergetické metody osobního řízení stavu vnitřního prostředí
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Adaptivní model
115
ČSN EN 15251
Přípustné vnitřní teploty pro návrh budov bez strojního chlazení
Θ0 – operativní teplota °C Θm – klouzavá střední teplota venkovního vzduchu °C
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
116
56
Požadavky na kvalitu vnitřního prostředí Zákony a vyhlášky Platné právně závazné předpisy stanovující limity pro jednotlivé faktory vnitřního prostředí pro jednotlivé typy prostředí Typ prostředí
Předpis
Požadavky pro :
teploty, relativní vlhkost, Nařízení vlády č.361/2007 Sb., PRACOVNÍ ve znění nařízení vlády č.93/2012 Sb. proudění vzduchu, chemické látky, prašnost, osvětlení, větrání teploty, relativní vlhkost, Vyhláška č. 410/2005 Sb., proudění vzduchu, osvětlení, ŠKOLSKÉ ve znění vyhl.č.343/2009 Sb. větrání teploty, relativní vlhkost, proudění vzduchu, chemické látky, Vyhláška č.6/2003 Sb. POBYTOVÉ prašnost, výskyt mikroorganismů a roztočů teploty, relativní vlhkost, BAZÉNY, proudění vzduchu, osvětlení, Vyhláška č.283/2011 Sb. větrání, mikrobiální kontaminace SAUNY vody Vyhláška č. 137/2004 Sb., žádné limity neexistují STRAVOVACÍ ve znění vyhl.č.602/2006 Sb.
VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ STAVEB
125TVNP
Vyhláška č.20/2012 Sb.
větrání, koncentrace CO2
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
117
Nařízení vlády Č. 361/2007 Sb. KTERÝM SE STANOVÍ PODMÍNKY OCHRANY ZDRAVÍ PŘI PRÁCI se změnami: 68/2010 Sb., 93/2012 Sb., 9/2013 Sb.
www.mvcr.cz
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
118
57
HODNOCENÍ VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ • Nařízení vlády č. 361/2007 Sb. kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci se změnami:68/2010 Sb., 93/2012 Sb. • ČSN EN ISO 7730 Ergonomie tepelného prostředí - Analytické stanovení a interpretace tepelného komfortu pomocí výpočtu ukazatelů PMV a PPD a kritéria místního tepelného komfortu. (Vydáno 1.10.2006) • ČSN EN 15251 Vstupní parametry vnitřního prostředí pro návrh a posouzení energetické náročnosti budov s ohledem na kvalitu vnitřního vzduchu, teplotního prostředí, osvětlení a akustiky. (Vydáno 1.12.2007, anglický jazyk) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
119
NV č.361/2007 Sb se změnami: 68/2010 Sb., 93/2012 Sb. a) rizikové faktory pracovních podmínek, jejich členění, metody a způsob jejich zjišťování, hygienické limity, b) způsob hodnocení rizikových faktorů z hlediska ochrany zdraví zaměstnance (dále jen "hodnocení zdravotního rizika"), c) minimální rozsah opatření k ochraně zdraví zaměstnance, d) podmínky poskytování osobních ochranných pracovních prostředků a jejich údržby při práci s olovem, chemickými látkami nebo směsmi, které se vstřebávají kůží nebo sliznicemi, a chemickými látkami, směsmi nebo prachem, které mají dráždivý účinek na kůži, karcinogeny, mutageny a látkami toxickými pro reprodukci, s azbestem, biologickými činiteli a v zátěži chladem nebo teplem, e) bližší podmínky poskytování ochranných nápojů,
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
120
58
NV č.361/2007 Sb se změnami: 68/2010 Sb., 93/2012 Sb. f) bližší hygienické požadavky na pracoviště a pracovní prostředí, g) bližší požadavky na způsob organizace práce a pracovních postupů při zátěži teplem nebo chladem, při práci s chemickými látkami, směsmi, prachem, olovem, azbestem, biologickými činiteli a při fyzické zátěži, h) bližší požadavky na práci se zobrazovacími jednotkami, i) některá opatření pro případ zdolávání mimořádné události, při které dochází ke zvýšení expozice na úroveň, která může vést kbezprostřednímu ohrožení zdraví nebo života (dále jen "nadměrná expozice") zaměstnance exponovaného chemické látce, směsi nebo prachu, j) rozsah informací k ochraně zdraví při práci s olovem, při nadměrné expozici chemickým karcinogenům, mutagenům nebo látkám toxickým pro reprodukci, s biologickými činiteli a při fyzické zátěži, k) minimální požadavky na obsah školení zaměstnance při práci, která je nebo může být zdrojem expozice azbestu nebo prachu z materiálu obsahujícího azbest. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
121
Příklad posouzení parametrů vnitřního prostředí
Zdroj: ČSN EN 15251 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
122 122
59
PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ
Celoročně přípustné teploty na pracovišti dle NV 93/2012 Sb., v závislosti na náročnosti vykonávané činnosti, tj. na energetickém výdeji zaměstnanců pospaném třídou práce Ing.Z.Mathauserová, SZÚ
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
123
PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ
Ing.Z.Mathauserová, SZÚ
Přípustné hodnoty nastavení mikroklimatických podmínek pro klimatizované pracoviště třídy I a IIa dle NV 93/2012 Sb.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
124
60
PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ MÍSTNÍ TEPELNÝ DISKOMFORT – I a IIa tg na úrovni hlavy [°C]
tg hlava - tg kotník - [°C]
Kategorie A, B Kategorie C Obsahuje i místní tepelný 19 0,0 diskomfort! 0,5 20
0,0 -stereoteplotu 21 Tg na úrovni hlava0,0 a kotníky 22 0,5
1,0
23
1,5
3,0
24
2,5
3,5
25
3,5
4,5
26
4,5
5,5
27
5,5
Jokl, Jirák 2005
1,5 2,0
6,5 NV 93/2012
Přípustné horizontální rozdíly mezi tst a tg na úrovni hlavy
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
125
Vyhláška Č. 410/2005 Sb., KTEROU SE STANOVÍ
O HYGIENICKÝCH POŽADAVCÍCH NA PROSTORY A PROVOZ ZAŘÍZENÍ A PROVOZOVEN PRO VÝCHOVU A VZDĚLÁVÁNÍ DĚTÍ A MLADISTVÝCH
VE ZNĚNÍ:
125TVNP
343/2009 Sb. (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
126
61
ŠKOLSKÁ ZAŘÍZENÍ
Ing.Z.Mathauserová, SZÚ
Celoročně přípustné parametry mikroklimatických podmínek dle vyhláška č.343/2009 Sb.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
127
Vyhláška Č. 6/2003 Sb., HYGIENICKÉ LIMITY CHEMICKÝCH, FYZIKÁLNÍCH A BIOLOGICKÝCH UKAZATELŮ PRO VNITŘNÍ PROSTŘEDÍ POBYTOVÝCH MÍSTNOSTÍ NĚKTERÝCH STAVEB
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
128
62
POBYTOVÉ PROSTORY Při rychlosti proudění vzduchu: • 0,16 až 0,25 m/s - teplé období roku • 0,13-0,20 m/s – chladné období roku Při relativní vlhkosti : • Nejvýše 65% - teplé období roku • Nejméně 30% - chladné období roku Ing.Z.Mathauserová, SZÚ
Celoročně přípustné teploty v pobytových prostorách dle vyhlášky č.6/2003 Sb.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
129
Vnitřní prostředí ovlivňuje
• zdraví, produktivitu a pohodu uživatelů • spotřebu energie (teplota, větrání, osvětlení..) (spolu s návrhem budovy a jejím provozováním) Náklady na vyhovující vnitřní prostředí X náklady na energie Dobrá kvalita vnitřního prostředí – celkově může zlepšit pracovní a studijní výkon a snížit absenci
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
130
63
KVALITA VZDUCHU
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
132
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU INDOOR AIR QUALITY (IAQ) Složky vnitřního prostředí Tepelně-vlhkostní Kvalita vzduchu plyny aerosoly mikroorganismy
Tepelněvlhkostní Elmg pole
Akustika Světelná Elektro -statická, -iontová, -magnetická, ionizující a radiační pole Psychický komfort (barvy, povrchy, Psychika architektura…)
ODÉRY TOXICKÉ PLYNY AEROSOLY MIKROBI IONIZAČNÍ ZÁŘENÍ
Vzduch
Vnitřní prostředí budov Osvětlení
Akustika 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
133
64
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU INDOOR AIR QUALITY (IAQ) IAQ = „…ukazatel druhů a množství znečišťujících látek v ovzduší, které by mohly způsobit diskomfort nebo riziko nepříznivých účinků na zdraví lidí nebo zvířat, nebo poškození vegetace.“ (ISIAQ) Přijatelná IAQ = “ovzduší, v němž nejsou žádné škodlivé koncentrace znečišťujících látek určené odbornými autoritami, a se kterým 80% nebo více exponovaných uživatelů nevyjadřuje nespokojenost“ (ASHRAE)
Rehva GB14
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Faktory ovlivňující kvalitu vnitřního vzduchu
Ložnice: Prach, bakterie, viry, roztoči, zvířata
WC: Plísně, houby, viry, čisticí prostředky
134
-Vnitřní
Podkroví: Prach, azbest, formaldehyd
Obývací pokoj: CO, kouř z cigaret, VOCs (koberce, nábytek, lepidla, nátěry), domácí zvířata
-Vnější
125TVNP
zahrada: Pyl, prach, hnojiva, pesticidy
Kuchyně: CO2, CO, čisticí prostředky, formaldehyd, kouř
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Garáž: CO, nátěry, rozpouštědla, plísně a houby, výfukové plyny, hnojiva, pesticidy 135
65
Posuzování kvality vnitřního vzduchu • Měření – měření koncentrace znečišťujících složek (částice, chemické sloučeniny, plísně, bakterie,…) • Výpočet – vypočtené hodnoty veličin, které posoudí rozptyl/šíření škodlivin procesem větrání (lokální stáří vzduchu, intenzita větrání) • Subjektivní hodnocení Rehva GB14
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
136
ODÉROVÉ MIKROKLIMA ODÉROVÉ MIKROKLIMA • Odérové mikroklima je složka prostředí, tvořená odéry v ovzduší, které působí na člověka a spoluvytvářejí tak jeho celkový stav.
• Odérové látky (odéry) jsou plynné složky 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.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
137
66
ODÉRY
VZDUCH V INTERIÉRU
ZEVNITŘ
Z VENKU
PŘÍJEMNÉ
NEPŘÍJEMNÉ
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
138
SCHÉMA ČICHOVÉHO ÚSTROJÍ ČLOVĚKA: ČICHOVÁ KOULE ČICHOVÁ KOST ČICHOVÉ NERVY ČICHOVÁ DRÁHA
KOST NOSNÍ
ČICHOVÁ SLIZNICE
http://www.latinsky.estranky.cz/fotoalbum/dychaci-soustava/dychaci-soustava/nosni-dutina--pohled-ze-strany-.png.html
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
139
67
ČICHOVÁ KOULE
KOST
ČICHOVÝ EPITHEL ČICHOVÉ BUŇKY
Zdroj:Buck a Axel 1991 http://www.nobelprize.org/
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
140
ČICH – Příjem potravy - výběr pokrmů, ovlivňuje chuť a první fázi trávení, podmíněné reflexní vyměšování trávicích šťáv – Bezpečnost jedince- obranné reakce organismu na dráždění a škodlivé látky v prostředí. – Emoce, vzpomínky – Výběr partnera Poruchy čichu - anosmie, hyposmie, hyperosmie – Dočasná – Trvalá
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
141
68
FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ VNÍMANOU KVALITU VZDUCHU • Čichový smysl – Optimální čich je do 30-60 let, pak se pozvolna zhoršuje, ženy mají lepší čich než muži, nekuřáci než kuřáci • Vlhkost a teplota – Suchý a chladný vzduch je vnímán jako čerstvý a příjemný. • Doba expozice: Odérová adpatace: Značná - na přírodní odéry Střední - na tabákový kouř Žádná - na stavební materiály Rehva GB14 (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
125TVNP
142
FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ VNÍMANOU KVALITU VZDUCHU – VLHKKOST A TEPLOTA
Nespokojení,%
Procento nespokojených s kvalitou vnitřního vzduchu v závislosti na teplotě a relativní vlhkosti
125TVNP
Relativní vlhkost, %
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
143
69
ODÉROVÉ MIKROKLIMA Nepříjemné odéry přímo neohrožují zdraví, ale ztrátu soustředění, chuti a výkonnosti, při dlouhodobém působení se mohou dostavit stavy úzkosti, deprese a únavy Příjemné odéry mohou uklidňovat (vůně jasmínu, šeříku) podporovat výkon (vůně růže, macešky, pomeranče, citronu)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
144
Vnímaná kvalita vzduchu • Klasifikace prostor podle požadavků na kvalitu vnitřního vzduchu dle platné legislativy • EN CR 1752:1998 … A, B, C, D • EN 15251: 2007 … I, II, III, IV 125TVNP
Kateg.
Kateg. Popis
I
A
Vysoká úroveň očekávání, pro prostory obsazené citlivými osobami
II
B
Běžná úroveň očekávání
III
C
Přijatelná, střední úroveň očekávání
IV
D
Hodnoty mimo kritéria pro výše uvedené kategorie
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Rehva GB14
145
70
Vnímaná kvalita vzduchu (percieved IAQ) Velké individuální rozdíly
Procento nespokojených
Rehva GB14
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
146
Vnímaná kvalita vzduchu Subjektivní hodnocení – skupina porotců
Fanger: Indoor air quality handbook
• Individuální posouzení • Ihned po expozici • 15 s, neadaptovaný • Kontinuální stupnice přijatelnosti (Continuous acceptability scale
125TVNP
Rehva GB14
ČSN EN 15251
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
147
71
Vnímaná kvalita vzduchu • Kvalita vzduch tak, jak je vnímána člověkem závisí na: – násobnosti výměny vzduchu resp. intenzitě větrání – kvalitě venkovního vzduchu přiváděného do budovy – účinnosti větrání – síle zdrojů znečištění
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
148
Vnímaná kvalita vzduchu,% nespokojených (PD)
Vnímaná kvalita vzduchu Intenzita větrání
125TVNP
Množství čerstvého vzduchu, m3/os.h
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
149
72
Vnímaná kvalita vzduchu, % nespokojených (PD)
Vnímaná kvalita vzduchu a koncentrace CO2
Koncentrace CO2 nad venkovní, ppm 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Rehva GB14
150
Vnímaná kvalita vzduchu Síla zdrojů znečištění: jednotka
3 standardní osoby (olf)
Olf 1 olf = znečištění vzduchu standardní osobou - průměrný dospělý jedinec při kancelářské práci v tepelné pohodě s hygienickým standardem 0,7 koupelí/den
4 ekvivalentní standardní osoby (olf)
7 ekvivalentních standardních osob (olf)
Rehva GB14 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
151
73
VNÍMANÁ KVALITA VZDUCHU
1 pol = vnímaná kvalita vzduchu v místnosti se zatížením 1 standardní osobou, větrané 1 L/s
Fanger: Indoor air quality handbook
125TVNP
Vnímaná kvalita vzduchu, % nespokojených (PD)
Jednotka pol, decipol
Vnímaná kvalita vzduchu, decipol (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
152
TOXICKÉ MIKROKLIMA • Toky plynných toxických látek v ovzduší, kterým je člověk vystaven. I odérové látky mohou být ve vyšších koncentracích toxické a některé toxické látky mohou být zcela bez zápachu v jakékoliv koncentraci.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
153
74
TOXICKÉ MIKROKLIMA • Oxid uhelnatý CO • Zdroje: benzínové motory, kamna/kotle při nedokonalém spalování, kouření cigaret, lokální topidla • Účinky: vazba na hemoglobin – hypoxie (organismus se dusí) – v buňkách blokuje dýchací fragmenty
• Projevy: bolesti hlavy, ztráta koordinace, neschopnost soustředění, apatie, bolesti celého těla křeče, ztráta vědomí, smrt 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
154
TOXICKÉ MIKROKLIMA Oxidy síry SOx (SO2, SO3) • Zdroje: spalování fosilních paliv obsahujících síru, cigaretový kouř • Účinky: dráždivé účinky, váže se na pevný aerosol (popílek, saze, prach)+ mlha horší účinek na dýchací cesty • Projevy: Poleptání dýchacích cest, poškození vegetace i anorganických materiálů 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
http://www.destination360.com/ce ntral-america/costa-rica/arenalvolcano
155
75
TOXICKÉ MIKROKLIMA Oxidy dusíku NOx (NO, NO2) • Zdroje: dieslové motory, kotelny tepláren, elektráren a továren, při hoření plynu, tabákový kouř
• Účinky: Dráždí sliznice očí, nosu, krku a dýchacích cest • Projevy: snižují imunitu, toxické pro dýchací ústrojí, podporují vznik rakoviny
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
156
TOXICKÉ MIKROKLIMA Ozon – O3
• • • •
Zdroje: kopírky, laserové tiskárny, elektrostatické čističky vzduchu, výfukové plyny + UV záření při vyšších koncentracích baktericidní a deodorativní účinky Účinky: dráždí oči a jemné plicní membrány záněty, bolest na prsou, kašel dráždění v krku Projevy:snižuje obranyschopnost, astmatické záchvaty, poruchy funkce plic, negativně působí na rostliny
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
157
76
TOXICKÉ MIKROKLIMA Těkavé organické látky – VOC Uhlovodíky: toluen, benzen, formaldehyd, … ve vyšších koncentracích jedovaté • Zdroje: nátěry, rozpouštědla, koberce, lepidla, motorová vozidla, cigaretový kouř, kosmetika, čisticí prostředky
• Účinky: dráždění očí, nosu, krku • Dlouhodobá expozice: poruchy jater, ledvin a nervové soustavy
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
158
Toxické mikroklima Formaldehyd • Zdroje: nedokonalé spalování, cigaretový kouř, kosmetika, zdravotnictví (desinfekční a antimykotický prostředek), izolační pěny, stavební dílce (dřevotřískové, dřevovláknité desky), nábytek, koberce, plastické hmoty, laky, barvy
• Účinky: vysušuje pokožku, snižuje imunitu, karcinogen • Projevy: bolesti hlavy, bolesti v krku a únava, nevolnost, závratě a podráždění očí a dýchací soustavy
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
159
77
PŘÍPUSTNÉ LIMITY TOXICKÝCH PLYNŮ • Vyhláška č. 6/2003 kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb
• Nařízení vlády č. 361/2007 Sb. kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci – PEL přípustný expoziční limit =je celosměnový časově vážený průměr koncentrací plynů, par nebo aerosolů v pracovním ovzduší, jimž může být podle současného stavu znalostí vystaven zaměstnanec v osmihodinové nebo kratší směně týdenní pracovní doby, aniž by u něho došlo i při celoživotní pracovní expozici k poškození zdraví, k ohrožení jeho pracovní schopnosti a výkonnosti. – NPK-P nejvyšší přípustná koncentrace chemických látek v pracovním ovzduší - je taková koncentrace chemické látky, které nesmí být zaměstnanec v žádném úseku směny vystaven
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
160
Vyhl. 6/2003 161
78
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
162
Podle Vyhl. 361/2007 (178/2001)
163
Podle Vyhl. 361/2007 (178/2001)
79
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU INDOOR AIR QUALITY (IAQ)
Tepelněvlhkostní Elmg pole
Vzduch
Vnitřní prostředí budov
Psychika
ODÉRY TOXICKÉ PLYNY AEROSOLY MIKROBI IONIZAČNÍ ZÁŘENÍ
Osvětlení
Akustika
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
164
AEROSOLOVÉ MIKROKLIMA Pevné nebo kapalné částice rozptýlené v ovzduší
http://old.qi.com/qtube/2011/05/dust.html
http://www.bourky-tornada.wbs.cz/Druhy-oblaku.html
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
165
80
AEROSOLOVÉ MIKROKLIMA
Zdroje částic Přirozené • • •
http://bushcraft.cz/nutne-k-preziti/zajisteni-bezpeci/lesni-pozar/
výbuchy sopek, lesní požáry a prach unášený větrem kapičky mořské vody bioaerosol (viry, bakterie, houby a případně jejich části a živočišné a rostlinné produkty (spóry a pyl)).
Antropogenní • • •
http://aktualne.centrum.cz/domaci/zivot-v-cesku/clanek.phtml?id=675315#
vysokoteplotní procesy - především spalovací; cementárny, vápenky, lomy a těžba; odnos částic větrem ze stavebních ploch a z ploch zbavených vegetace.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
166
http://www.pingofhealth.com/2012/07/what-is-deal-with-bee-pollen.html
Aerosolové mikroklima Pevný aerosol - Prach – Organický • Živočišného původu (prach z rohoviny, perleti, žíní, peří, chlupů) • Rostlinného původu (ze dřeva, bavlny, konopí, lnu, tabáku, mouky, cukru, rostlinný pyl)
– Anorganický • Nekovový (křemičitany, SiO2,…) • Kovový (měď, nikl, olovo)
– Smíšený • v různých průmyslových provozech, v dolech, při zpracování lnu, bavlny a různých plodin
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
167
81
Aerosolové mikroklima Kapalné aerosoly • Mlha - kondenzace vodní páry při poklesu teploty vzduchu pod rosný bod • Aerosoly v průmyslových provozech – vznik při nanášení laků, při mokrém broušení a leštění, postřik zemědělských kultur a stromů - Monodisperzní – částice mají velikost téměř stejnou - Polydisperzní - částice s různou velikostí -
Páry – velikost částic < 10 -4 μm Spreje – velikost částic > 10 μm
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
168
Velikost částic • Inhalovatelné částice – Horní cesty dýchací a nosní dutiny < 10 μm (PM10)
• Jemné částice – Dolní cesty dýchací a plicní sklípky < 2,5 μm (PM2,5)
• Ultrajemné částice – Plicní sklípky, přestup do krve < 1 μm (PM1) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
169
82
Velikost částic LIDSKÝ VLAS 50 – 70 µm
SPALOVACÍ PROCESY, ORGANICKÉ SLOUČENINY, KOVY ˂2,5 µm
PRACH, PYL, PLÍSNĚ,… ˂10 µm
ZRNKO PÍSKU 90 µm
125TVNP
http://www.stateoftheair.org/2012/health-risks/health-risks-particle.html
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
170
AEROSOLOVÉ MIKROKLIMA Sedimentace částic – usazování částic prachu v ovzduší působením zemské přitažlivosti 100 μm - 3 – 4 sekundy 10 μm - 5 – 6 minut 1 μm - 7 – 8 hodin 0,1 μm - 29 – 34 dnů Průběh koncentrace prachu v závislosti na výšce fasády budov 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
171
83
Aerosolové mikroklima • Mapa koncentrace prachu ČR, Praha
http://chmu.c z/portal/dt?p ortal_lang=c s&menu=JS PTabContain er/P1_0_Ho me
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
172
AEROSOLOVÉ MIKROKLIMA •
Počet částic dodávaných do ovzduší při různé činnosti člověka
Druh činnosti
Počet částic za minutu
Klid
100 000
Lehké pohyby rukou ve stoje nebo v sedě
500 000
Pohyby rukou, hlavou, tělem ve stoje nebo v sedě
1 000 000
Usednutí na židli nebo podobná činnost
2 500 000
Pomalá chůze (asi 3,5 km/h)
5 000 000
Koncentrace prachových částic v 1 m3 ovzduší v interiéru budov
7 500 000
Chůze po schodech
10 000 000
125TVNP
10 mg/m3
Obchody
8 mg/m3
Kanceláře, čekárny
5 mg/m3
Kuchyně při přípravě jídel
5 mg/m3
Města
Rychlá chůze (asi 6 km/h) Cvičení nebo hry
Školy, školky
Hory, venkov
1 až 3 mg/m3 0,02 až 0,5 mg/m3
15 000 000 – 30 000 000 (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
173
84
Aerosolové mikroklima Působení aerosolů na lidský organizmus • Fyzikální – mechanické: pokožka, spojivkový vak, sliznice, blokování lymfatických cest v plicích • Chemické – toxické: např. intoxikace olovem po inhalaci olověného prachu • Fyzikálně chemické - fibrogenní : vede k novotvoření vaziva – charakteristické pro vláknitý prach (azbest, křemičitany) • Biologické – karcinogenní: vyvolávají zhoubné bujení na kůži nebo v dýchacích cestách - alergizující: vznik přecitlivělosti kůže, spojivek, dýchacích cest ( kopřivka, senná rýma, průduškové astma)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
174
AEROSOLOVÉ MIKROKLIMA Alergeny • Převážně prach organického původu – zvířecí srst, roztoči, švábi, pyly • Případně prach kovový • V jižnějších krajích i USA je nejnebezpečnějším zdrojem alergenů šváb (trus, mrtvolky) – alergický pro téměř 40% dětí • U nás roztoči + pyly
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
175
85
Aerosolové mikroklima Roztoči • Řád pavoukovci, neviditelní pouhým okem • Zdroj alergie: výměšky – částečně natrávené enzymy a fekálie, které vylučují mrtví jedinci • Preferují teplé a vlhké prostředí: 20–22 °C a 75% vlhkost • Oblíbená místa: přikrývky, matrace, ložní prádlo, koberce, záclony • Živí se šupinkami lidské kůže, chlupy, vlasy • 1 gram prachu z matrace obsahuje až 1500 roztočů • Hranice, kdy může propuknout alergie je 100 roztočů na 1 gram • Člověk ztratí denně přibližně 1,5 g kůže /cca 0,3–0,45 kg ročně/, což je dostatečné množství pro zhruba milion roztočů za 125TVNP (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 176 ideálních podmínek.
http://www.svetremesel.cz/clanky/ Alergie_na_roztoce.html
Aerosolové mikroklima
Roztoči
Jak zamezit množení roztočů? • Větrání, v místnosti max. 20°C, 50%. • Přímé slunce; sluneční paprsky je spolehlivě zničí, stejně jako mráz • Vysávání - je účinné pouze tehdy, máme-li kvalitní vysavač s neméně kvalitním filtrem, aby se zvířený prach nedostával zpět do vzduchu • Zařízení bytu – – – –
•
žaluzie spíš než záclony Ne koberce ! Nepouštět domácí zvířata domů. V místnosti, kde se spí, by neměly být žádné rostliny.
http://www.svetremesel.cz/clanky/Alergie_na_rozto ce.html
Dovolená
125TVNP
– Lidem alergickým na roztoče se doporučuje pobyt na horách – ve výšce 1500 m n.m. a 177 více se roztoči už nevyskytují. (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
86
Aerosolové mikroklima • Pyl
http://therustybic ycle.blogspot.cz/2 012/05/biking-intime-ofpollen.html
http://www.lekarnaakat.cz/news/pylova-alergie-senna-ryma-polinoza-/
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
178
PŘÍPUSTNÉ LIMITY AEROSOLŮ Vyhl. 6/2003
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
179
Vyhl. 6/2003
87
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU INDOOR AIR QUALITY (IAQ)
Tepelněvlhkostní Elmg pole
Vzduch
Vnitřní prostředí budov
Psychika
ODÉRY TOXICKÉ PLYNY AEROSOLY MIKROBI IONIZAČNÍ ZÁŘENÍ
Osvětlení
Akustika
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
180
Mikrobiální mikroklima Mikroorganizmy – bioaerosoly: Bakterie, viry plísně a jejich spóry, endotoxiny, mykotoxiny Zdroje: lidé
http://www .thecoast.n et.nz/life/he alth/drfrancespitsilis--sickbuildingsyndrome
Vstup do interiéru: – – – –
125TVNP
z venkovního ovzduší ze VZT produkované přímo člověkem ze stavebních konstrukcí
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
http://stavba.tzbinfo.cz/tepelneizolace/6541-reseniproblematiky-povrchovekondenzace-vodni-pary
181
88
MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA Z venkovního ovzduší – přímo – na aerosolu
Místo Volná krajina
Počet mikrobů v 1 m3 ovzduší 150 - 300
Vesnice
250
Malé město
400
Velkoměsto
1000 - 1500
Interiér budovy
200 - 900
Kapalný aerosol z chladicích věží – legionella Pevný aerosol – suchý ptačí trus – roztoči (holubi, hrdličky), – spóry hub - 5% evropských ptáků 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
182
MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA
• Ze VZT – Ventilační, klimatizační, teplovzdušné systémy • Filtry • Zvlhčovače – např. sprchovací komory (vhodnější jsou parní) • Odvlhčovače - ochlazením vzduchu pod rosný bod • Vzduchovody – prach nebo kondenzace • Produkované člověkem – Přímo – respirabilní viry – S aerosolovými částicemi na kůži, oděvu • Hovor, kašel, kýchání, pohyb – vzdálenost do 2-3 m kritická • Větší koncentrace mikrobů u podlahy 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
183
89
MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA Ze stavebních konstrukcí • Plísně – trámy, dřevo, zdivo, spodní strana podlahových krytin, vnitřní omítka, tapety, laminátové rohože v koupelnách, plastové rámy oken, … • Spóry se uvolňují do ovzduší organizmus člověka – Typická koncentrace plísňových spór 100 – 500 na m3 – V místnostech, kde se objevily plísně 500 – 2000 na m3
• Až 75 různých druhů plísní
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
184
MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA Optimální požadavky na mikrobiální mikroklima – Nesmí docházet ke kondenzaci vodní páry na povrchu stavebních konstrukcí – Únosná koncentrace mikrobů • Bakterie max. 500 na m3 • Spóry plísní max. 500 na m3 (pro operační sály 35 – 70 na m3)
Je úplné odstranění mikrobů z interiéru žádoucí?
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
185
90
IONIZAČNÍ MIKROKLIMA • Radon, radioaktivní materiály, rentgenové záření • Záření alfa, beta, gama, neutronové záření = ionizující záření • Zdroje : – Venkovní prostředí: stopová množství uranu v zemské kůře, spalování uhlí v elektrárnách, čerpání spodní vody – Vnitřní prostředí: cigaretový kouř, RTG přístroje, radioaktivní látky v laboratořích, kce- hlavně silikátové - beton (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 125TVNP
186
IONIZAČNÍ MIKROKLIMA • Roční ekvivalentní dávky obyvatelstva [mSv] Zdroje radiace umělé Jaderné elektrárny Barevná televize Radioaktivní spad z jaderných pokusů Přelet dopravním letadlem přes kontinent Lékařské vyšetření rentgenem 125TVNP
přírodní 0,00001 vzduch 0,01 půda
0,05 0,11
0,02
potraviny
0,25
0,04
budovy
0,34
0,035
Kosmické paprsky
0,38
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
187
91
IONIZAČNÍ MIKROKLIMA • Působení na lidský organizmus – Není vnímáno člověkem – Dýchací cesty, trávicí ústrojí, kůže, sliznice rakovina plic
- Trvalé účinky - somatické (projeví se přímo na exponovaném subjektu) - genetické (postihují potomky)
• Přípustné hodnoty
Ekvivalentní objemová aktivita radonu (EEC) – Stávající byty 200 Bq/m3 – Nová výstavba 100 Bq/m3 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
188
OPTIMALIZACE KVALITY VNITŘNÍHO VZDUCHU Zásahem – Do zdroje škodlivin – Do pole přenosu (do ovzduší) – Na člověku, uživateli daného prostředí
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
189
92
OPTIMALIZACE KVALITY VNITŘNÍHO VZDUCHU
Zásah do zdroje škodlivin – Přírodní materiály, rychleschnoucí barvy, – údržba vytápěcích zařízení (CO), používaní čistších paliv, produkce energie nespalovacími technologiemi – Změna technologie, mísení sypkého materiálu s přídavnými látkami (např. voda), uzavření zdroje pevným krytem nebo kapalinovou clonou, odstranění zdroje alergenů (zvířata, roztoči, švábi) – Péče o čistotu pokožky, oděvu, obuvi, izolace nemocných, odstranění kondenzace vody na stěnách, úprava VZT (parní zvlhčovače, suché odvlhčovače, suché filtry r.h. do 70%) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
190
OPTIMALIZACE KVALITY VNITŘNÍHO VZDUCHU
Zásah do pole přenosu – omezení popř. zabránění šíření škodlivin v budově • Vysoké budovy – dělení vertikálních šachet (schodišť) X působení tepel. vztlaku; umístění zdrojů (kuchyní, laboratoří) do nejvyšších podlaží, příp. hermetické uzavření těchto provozů
– dostatečná výměna vzduchu v interiéru – větrání – filtrace vzduchu – běžné vzduchotechnické filtry, aktivní uhlík, dřevěné uhlí, promývání vodou, vodními roztoky – Rostliny 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
191
93
OPTIMALIZACE KVALITY VNITŘNÍHO VZDUCHU Zásah do pole přenosu – Rostlinami • Pokojové rostliny čistí vzduch od CO2, CO, acetonu, benzenu, etanolu, formaldehydu, metanolu, SO2, toluenu, VOC,… • Kaštan (jírovec maďal) – vzrostlý strom dokáže očistit od výfukových zplodin automobilů vzduch o objemu 20 000 m3
– Deodorizace • Maskování odérů silnější ale příjemně vonící látkou (deodorantem) • Deodoranty = chemické páry: formaldehyd, acetyladehyd, ozon,.. (dříve např. kadidlo) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
192
OPTIMALIZACE KVALITY VNITŘNÍHO VZDUCHU Zásah do pole přenosu – Desinfekce • Triethylenglykol • Fytoncidy (borovice, jalovec, cibule, česnek)
– Intenzivní ionizace vzduchu • Tvorba negativních aeroiontů o vysoké koncentraci – Vhodné pro optimalizaci odérového, toxického i aerosolového mikroklimatu
– Čističky vzduchu
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
193
94
OPTIMALIZACE KVALITY VNITŘNÍHO VZDUCHU Zásah do pole přenosu Čističky vzduchu • S vodním filtrem: – Výhody: nízká cena, zvlhčuje vzduch v místnosti, nulové provozní náklady, lze použít k aromaterapii – Nevýhody: nízká účinnost (50%), množení mikroorganizmů
• S elektrostatickým filtrem – zachycuje pevné i kapalné aerosoly, tabákový kouř, kuchyňské pachy, elektrody s usazeným aerosolem se dají vyjmout a umýt, účinnost 60 – 80%
• S výměnným filtrem: filtrační vložky s aktivním uhlím, více filtrů 125TVNP
– Vysoká účinnost, ionizace vzduchu, schopnost zachytit většinu alergenů (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 194
OPTIMALIZACE KVALITY VNITŘNÍHO VZDUCHU • Zásahem na člověku, uživateli daného prostředí
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014 http://health.uml.edu/thc/HealthIssues/jons%20folder/defaultfinalwebsite.html
195
95
SVĚTELNÉ MIKROKLIMA
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
197
SVĚTELNÉ MIKROKLIMA
Složky vnitřního prostředí Tepelně-vlhkostní Kvalita vzduchu plyny aerosoly mikroorganismy
Tepelněvlhkostní Elmg pole
Světelná Akustika Elektro -statická, -iontová, -magnetická, ionizující a radiační pole Psychický komfort (barvy, povrchy, Psychika architektura…)
Vzduch
Vnitřní prostředí budov Osvětlení
Akustika 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
198
96
Světlo • Elektromagnetické záření, které je viditelné – zhodnoceno zrakovým orgánem • 380 – 740 nm
http://en.wikipedia.org/wiki/Light
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
199
ZRAKOVÝ SYSTÉM Soubor orgánů příjem, přenos, zpracování informace v komplex nervových podráždění = ZRAKOVÝ VJEM Oči, zrakové nervy, mozek(podkorové a korové části)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
200
97
Lidské oko
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
http://en.wikipedia.org
201
Lidské oko
Funkcí oka je převést světlo do vzorců nervových impulsů, které jsou přenášeny do mozku. Dva systémy: OPTICKÝ (rohovka, přední komora, duhovka, zornička, čočka, sklivec) …převrácený obraz NERVOVÝ (nervové zásobení +sítnice) …první zpracování a třídění informace
Konečný proces vidění probíhá v mozku. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
202
98
Lidské oko - sítnice
čípek
• Fotoreceptorické buňky
tyčinky
– Tyčinky – černobílé mlhavé vidění při nízkém osvětlení – Čípky – barevné vidění – hodně světla – Cirkadiánní čidla Skotopické Fotopické Vidění Skotopické = noční vidění (tyčinky) – nejvyšší citlivost oka 507 nm Fotopické = denní vidění (čípky) – nejvyšší citlivost oka 555 nm
http://en.wikipedia.org
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
http://en.wikipedia.org/wiki/Luminosity_function 203
Vidění barev - čípky 3 typy čípků s různou spektrální citlivostí: přibližně odpovídají modré, zelené a červené
S M
http://www.fotografovani.cz/fotopraxe/zakladnipostupy1/barva-a-vyvazeni-bile-1-barva-a-jejiobraz-v-pc-151818cz
L
http://cs.wikipedia.org/wiki
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
204
99
ADAPTACE • Schopnost přizpůsobit se různým osvětlenostem 0,25 – 100000 lx • Při rychlých změnách světelných podmínek dočasně nevidíme nebo vidíme špatně • Adaptace: na světlo – několik sekund až minuta na tmu – několik minut až hodina http://luzr.cz/rozsirene-zornicky/
AKOMODACE
http://www.tyflokabinet-cb.cz/zrak.htm
… je proces, při němž se mění optická mohutnost oka, a tak se oko zaostřuje na různě vzdálené předměty. Zdravé lidské oko : změna mohutnosti o 12-15 dioptrií Akomodace od „nekonečna“ až na vzdálenost 7 cm. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
205
Akomodace v závislosti na věku Rozsah akomodace v dioptriích
Minimální vzdálenost pro ostré vidění v cm.
http://www.tyflokabinetcb.cz/zrak.htm
Poruchy vidění Krátkozrakost (myopie)
Dalekozrakost (hypermetropie) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
206
100
Poruchy vidění
Normální pohled
125TVNP
Šedý zákal
Makulární degenerace
Diabetická Retinopatie (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Zelený zákal
Zdroj: National Eye Institute, USA
207
Poruchy vidění • Barvoslepost (daltonismus) = porucha barevného vidění. Barvoslepost má několik typů podle toho, jakou barvu člověk nevnímá. Zřídka se vyskytuje barvoslepost na všechny barvy http://www.argolens.cz/barevne-videni.htm (černobílé vidění).
Normální barevné vidění
125TVNP
Chybí červené čípky
Chybí zelené čípky
Chybí modré čípky
ISHIHARŮV TEST
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
http://cs.wikipedia.org/wiki
208
101
Co vlastně vidíme? výsledný obraz = obraz na sítnici + úprava obrazu mozkem na základě předchozích zkušeností http://michaelbach.de/ot/index.html
Vidíme to, co “chceme” vidět. OPTICK É ILUZE A KLAMY
http://www.odbornecasopisy.cz/svetlo-22833.html
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
209
Kvantitativní charakteristiky osvětlení Světelný tok Symbol: F, Ø jednotka: lm
SOX 70 W – 6000 lm http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/
Nízkotlaká sodíková výbojka
100 W žárovka – 1400 lm
Udává kolik světla vyzáří zdroj do všech směrů. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
210
102
Kvantitativní charakteristiky osvětlení svíčka - 1 cd Svítivost Symbol: I Jednotka: cd Udává kolik světelného toku vyzáří zdroj nebo svítidlo do prostorového úhlu v určitém směru.
100 W žárovka – 110 cd
Slunce 3 x 1027 cd
Svítidlo a jeho příslušná křivka svítivosti 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014 http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/
211
Kvantitativní charakteristiky osvětlení Osvětlenost Symbol: E Jednotka: lx
http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/
Kancelář 500lx
Chodba 100lx
Sluneční světlo 100 000lx
Soumrak 50lx
Udává, jak velký světelný tok dopadá na osvětlovanou plochu 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Měsíc 0.5lx 212
103
Kvantitativní charakteristiky osvětlení monitor - 100 svíčka – 8 000 Jas Symbol: L Unit:
cd/m2
Je měřítkem pro vjem světlosti svítícího nebo osvětlovaného tělesa, jak je vnímá lidské oko. zářivka 10 000
Sun 1,6 x 109
http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
213
Vnímaná světlost Fyzikální veličina, která popisuje světlost předmětu je jas. Ale neexistuje lineární vztah mezi jasem a vnímanou světlostí… Vnímání světlosti závisí na jasu a stavu adaptace očí http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/comfort/visual/vision/box1.html
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
214
104
Kvalita osvětlení • Prostředí – modelování, teplota chromatičnosti, směrovost • Komfort – podání barev, kontrast • Výkon – oslnění, uniformita
adaptováno podle: http://newlearn.info/learn/packages/mulcom/
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
215
PROSTŘEDÍ - Modelovací schopnost • Směr + rovnoměrnost = Schopnost rozeznat 3D objekty – Pozadí s podobným jasem – rozeznatelnost pouze díky světlým a tmavým místům, které světlo vytváří na jeho povrchu
– Příliš difúzní světlo žádné stíny objekt rozmazaný – Příliš přímé světlo extrémní kontrasty nepříjemné pro oko(mohou nastat optické iluze)
• Sportovní areály (míčové hry), • Veřejné prostory rozlišení tváří http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
216
105
PROSTŘEDÍ - Směr osvětlení
Difúzně a přímo osvětlená stěna http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
217
PROSTŘEDÍ - Směr osvětlení
http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/
125TVNP
Přímé, nepřímé a smíšené svítidlo (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
218
106
PROSTŘEDÍ - Teplota chromatičnosti •
•
vyjádření spektrálního složení světla, charakterizuje barvu světla, ekvivalentní teplota černého zářiče, při které je spektrální složení záření těchto dvou zdrojů blízké Žárovka 2800K - teplota odpovídá teplotě vlákna, zářivka náhradní teplota chromatičnosti • • • • • • • •
1200 K: svíčka 2800 K: žárovka, slunce při východu a západu 3000 K: studiové osvětlení 5000 K: obvyklé denní světlo, zářivky 6000 K: jasné polední světlo 7000 K: lehce zamračená obloha 8000 K: oblačno, mlhavo (mraky zabarvují světlo do modra) 10 000 K: silně zamračená obloha nebo jen modré nebe bez slunce
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
219
PROSTŘEDÍ - Teplota chromatičnosti Osvětlenost [lx]
Barva světelného zdroje teplá
neutrální
studená
Pocitová reakce Pod 500
příjemné
neutrální
studené
stimulující
příjemné
neutrální
nepřirozené
stimulující
příjemné
500 – 1000 1000 – 2000
Adaptováno podle: http://newlearn.info/learn/packages/mulcom/
Způsob, jak se cítíme v prostředí s dominantní třídou náhradní teploty chromatičnosti závisí na osvětlenosti v místnosti. Čím vyšší osvětlenost tím příjemnější jsou studené barvy světla.
2000 -3000 Nad 3000
Náhradní teplota chromatičnosti
Adaptováno podle: http://en.wikipedia. org/wiki/Kruithof_c urve
Třída
pod 3300 K
Teplý
3300 – 5300 K
Střední (neutrální)
nad 5300 K
studený
125TVNP
Kruithofův diagram
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
220
107
KOMFORT - Index podání barev
http://newlearn.info/learn/packages /mulcom/
Index podání barev Ra (CRI)= 100 … všechny barvy jsou podány věrně
Porovnání barev osvětlených různými zdroji světla
žárovka
zářivka
Efekt úrovně podání barev
níztkotl. sodíková výbojka
Světelné zdroje používané v kancelářích: Žárovka…Ra 100, Halogenová žárovka Ra 100, Zářivky…Ra 70 – 90, Kompaktní zářivka ..Ra 82 – 85 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
221
KOMFORT - Index podání barev
125TVNP
Skupina
Index podání barev
Barevné podání
Typická aplikace
1A
90 – 100
Velmi dobré
Galerie, lékařská vyšetření, míchání barev
1B
80 -90
Velmi dobré
Byty, hotely, kanceláře, školy
2
60 – 80
Dobré
Průmysl, kanceláře, školy
3
40 – 60
Vyhovující
Průmysl, sportovní haly
4
20 - 40
Nevyhovující
Dopravní osvětlení
Světelný zdroj
Skupina podání barev
Halogenová žárovka
1A
Zářivka (denní)
1B
Zářivka, směsová výbojka
2
Hg- výbojka
3
Na - výbojka
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
4
222
108
KOMFORT - Kontrast • Pro jasné vidění je nutné, aby byl dostatečný kontrast na sítnici (v oblasti žluté skvrny)
Kontrast jasu Lobj Lback k Lback
• Text s nízkou úrovní kontrastu není snazší přečíst zvýšením 125TVNP (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 intenzity osvětlení
zdroj: Lechner (2001) Heating, Cooling, Lighting, fig. 12.8d, p. 341]
223
PROSTŘEDÍ -Modelování, směrovost, kontrast •
Úzké úhly osvětlení vytváří vysoké kontrasty ve vizuálním prostředí. Pokud strop a stěny nejsou vůbec osvětleny, může vzniknout „efekt jeskyně“, který vytvoří nepříjemný pocit.
•
Širší distribuce vytvoří vizuálně zajímavý vzor na stěnách se současnou tvorbou stínů a dobrým výsledným kontrastem
•
Převážně difúzní světlo vytváří jednotně osvětlené povrchy. Protože nevznikají stíny, může být těžké rozeznat objekty. http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
224
109
VÝKON - Oslnění • Příliš velké rozdíly v kontrastu • Zdroj světla je blízko, nadměrný jas svítidel nebo části osvětlovaného prostoru, častým zdrojem jsou okna • Odraz svítících ploch na lesklých površích prostoru
• Psychologické (discomfort glare): pozorovatelné, rušivé – zdroj vyššího jasu v pohledovém poli vzbuzuje nepříznivý pocit, odpoutává pozornost od pozorovaného předmětu zraková nepohoda únava
• Fyziologické (disability glare): omezující, oslepující – zhoršuje činnost zraku, snižuje se zraková ostrost a http://en.wikipedia.org/wiki/ (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 225 kontrastní citlivost http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/
125TVNP
VÝKON - Oslnění
Přímé oslnění Oslnění ze svítícího předmětu, který se nachází ve stejném nebo blízkém směru jako předmět, na který se díváme.
Odražené/nep římé oslnění Oslnění ze svítícího předmětu, který se nenachází ve směru jako sledovaný předmět. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
[Zdroj: Steven Holl, převzato z materiálu projektu IDES-EDU
226
110
VÝKON - Oslnění
Hodnocení oslnění
• UGR (unified glare rating) – index oslnění
Lz - jas oslňujícího světelného zdroje Ώ – prostorový úhel, pod nímž je zdroj vidět Lp – průměrný jas pozadí (adaptační jas) n - počet oslňujících zdrojů P – součinitel charakterizující vliv polohy oslňujícího zdroje
Stupeň oslnění je tím vyšší, čím je vyšší jas oslňujícího světelného zdroje Lz a čím větší je prostorový úhel , pod nímž je zdroj vidět; a naopak stupeň oslnění klesá s rostoucím průměrným jasem pozadí Lp (adaptačním jasem). 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
227
Opatření ke snížení rizika psychologického oslnění Tmavé plochy a těžký nábytek snižují využití denního světla, a to zejména v zadní části místnosti. V hlubokém pokoji je lepší volit světlé barvy a lehčí vybavení.
Vnitřní povrchy se světlými barvami
Zdroj: M.Jokl: Zdravé obytné a pracovní prostředí
EN-12464 (2002): odrazy: strop 0,6-0,9 stěny 0,3-0,8 pracovní rovina 0,2-0,6 podlaha 0,1-0,5 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
228
228
111
Požadavky na osvětlení • ČSN EN 15251, ČSN EN 12464-1. Stanovují požadavky na osvětlenost, oslnění a podání barev.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
229
Osvětlení a zdraví • •
„Dobré“ světlo zlepšuje zrakový výkon a ovlivňuje vizuální dojem a atmosféru pracovního místa. ‘Špatné’ světlo zhoršuje zrakový výkon a může způsobit namáhání očí, nadměrnou únavu, bolesti hlavy, nevolnost, rozmazané vidění apod.
Kritéria dobrého osvětlení • • • •
•
Adekvátní úroveň osvětlení v místnosti a na pracovní ploše Rozložení jasu v zorném poli (e.g. kontrast, poměr osvětlenosti horizontálních a vertikálních povrchů) Předcházet oslnění Rozložení a směrovost světla v místnosti a na pracovní ploše (e.g. přímé/difúzní, denní/umělé osvětlení) Barevné vlastnosti světla (barevný tón světla a podání barev)
o Zdravé a komfortní osvětlení závisí na: zrakovém úkolu, denním čase, počasí, individuálních potřebách o Vliv osvětlení na výkon a pohodu závisí na: osvětlenosti, době osvětlení, načasování, spektrálním složení 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
http://www.lrc.rpi.edu/programs/light Health/about.asp
230
http://www.lightingdesignlab.com
112
Non-vizuální vnímání světla
• Neobrazové vnímání světla
Cirkadiánní receptory ipRGCs (intrinsically photosensitive Retinal Ganglion Cells), rozptýleny po celé ploše oční sítnice, hlubší vrstvy, menší množství, citlivé na kratší vlnové délky = modré světlo (460-480 nm) Příklady spektrálního složení – Pro aktivaci nutná dostatečná Vyznačena maximální citlivosti ipRGCs světelná intenzita Den: 1000 lx Noc 50 -100 lx
DENNÍ SVĚTLO
Melatonin – spánkový hormon (epifýza) – den/noc; léto/zima
firemní podklady OSRAM
(2x24hod) typického denního rytmu tělesné teploty, melatoninu a kortizolu v lidském těle při přirozeném 24 hodinovém cyklu střídání dne a noci
(Ve dne hladina v těle nízká/před spaním výrazné zvýšeni)
Kortizol – hormon aktivity, stresu, pohybu –doplňuje glukózu v krvi (zejm. do mozku a ledvin) udržuje organismus bdělý a akceschopný 125TVNP
ŽÁROVKA
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
van Bommel et al, 2004
231
Non-vizuální vnímání světla Circadiánský rytmus • Vnitřní hodiny člověka – přibližně 24 hodinový cyklus (spánek, bdění, rozdíly tělesné teploty, tlaku, srdeční frekvence, aktivity trávení, vylučování, změny hormonálních hladin)
Různé chronotypy (ranní ptáčata – slavíci X sovy) Synchronizace Jet-leg ; práce na noční směny 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
232
113
Non-vizuální vnímání světla: Vitamín D SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ • aktivuje biochemické reakce v buňkách • Povzbuzuje metabolismus • Posiluje imunitu… VITAMÍN D • Zlepšuje kvalitu kostí • Zlepšuje duševní zdraví (SAD, PMS, deprese, nálada) • Zabraňuje vzniku někt. druhů rakovin • Zlepšuje fce srdce a snižuje krevní tlak • Může hrát roli v prevenci vzniku některých autoimunitních onemocnění jako je roztroušená skleróza a diabetes 1. typu.. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Zdroj: Dr. Michael Holick, IDES-EDU projekt233
Non-vizuální vnímání světla: SAD Non-vizualni vnimani světla: SAD
LED 125TVNP
SAD = Seasonal affective disorder = SEZONNI DEPRESE • smutek, podrážděnost, nervozita • změna chuti k jídlu, změny váhy • snížená aktivita • nespavost • Zimní SAD – více jak 5% obyv. severských zemí (ženy:muži - 4:1) • Lehčí formy - až 15% osob - sniženi zajmu o praci • Terapie světlem: – 2h/2.500 lx – 30min/10.000 lx. – Použiti LED (470 nm) je efektivni i po kratši dobu expozice. (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
234
114
AKUSTICKÉ MIKROKLIMA
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
236
AKUSTICKÉ MIKROKLIMA Tepelněvlhkostní
Složky vnitřního prostředí Elmg pole
Tepelně-vlhkostní Kvalita vzduchu plyny aerosoly mikroorganismy
Světelná Akustika Elektro -statická, -iontová, -magnetická, ionizující a radiační pole Psychický komfort (barvy, povrchy, architektura…)
125TVNP
Vzduch
Vnitřní prostředí budov
Psychika
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Osvětlení
Akustika
237
115
Vnitřní prostředí budov • je životní prostředí v interiéru budov. Je to obecně fyzická realita, obklopující živý organismus, se kterou je ve vzájemné interakci a která spoluvytváří neustále jeho stav. • Lze jej obecně považovat za soustavu tří jevů, kterými jsou : Zdroj agencií
Pole přenosu
Exponovaný subjekt
Exponovaný subjekt : ČLOVĚK, zvíře, rostlina ,stroj nebo jiná entita reagující na prostředí Agencie : homogenní složka fyzické reality, která vytváří toky a působí na exponovaný subjekt (světlo, teplo, vodní páry, odéry, mikroby, toxické látky, elektromagnetické TOKY) 238 125TVNP (c) prof. K. Kabelepole….AKUSTICKÉ a kol. 2014
je složka prostředí tvořená AKUSTICKÝMI TOKY v ovzduší, které působí na subjekt a spoluvytvářejí tak jeho celkový stav.
(prof. M.Jokl) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
239
116
AKUSTICKÝ TOK = rozkmitáním molekul prostředí zdrojem zvuku akustické vlny různých délek (kmitočtů)
λ- vlnová délka [m] c – rychlost šíření zvuku [m/s] ve vzduchu 15°C = 340 m/s ve vodě 25 °C = 1500 m/s v mořské vodě 13°C = 1500m/s v ledu -4°C = 3250 m/s v oceli při 20 °C = 5000 m/s f – frekvence (kmitočet) vlnění [s-1] [Hz]
c m f
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
125TVNP
ZVUK
= každý akustický tok
TÓNY = hudební zvuky pravidelné (periodické) kmitání
125TVNP
240
HLUKY = nehudební zvuky - nepravidelné (neperiodické) kmitání
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
241
117
ZVUK = = mechanické vlnění (kmitání) pružného prostředí (vzduch, kapaliny, pevné látky - VAKUUM),
které je schopno vyvolat sluchový vjem JAK ?
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
242
PŮSOBENÍ ZVUKU NA ČLOVĚKA Zvuk je přijímán UCHEM 1. ZEVNÍ UCHO (boltec, zvukovod, ušní bubínek)
2. STŘEDNÍ UCHO (vibrace bubínku, kladívko, kovadlinka, třmínek, oválné okénko)
3. VNITŘNÍ UCHO (cochlea, bazilární membrána, tisíce vlasových buněk, nervové impulsy do mozku = interpretace zvuků) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
243
Zdroj : http://www.audified.com/projekt/vavcjamu/page58/page69/page69.html
118
ZVUK základní vlastnosti
fyzikální veličina HLADINA INTENZITY ZVUKU [dB]
fyzikální veličina FREKVENCE [s-1,Hz]
fyzikální veličina PRŮBĚH KMITÁNÍ
fyziologická veličina HLASITOST
fyziologická veličina VÝŠKA TÓNU
fyziologická veličina BARVA ZVUKU
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
244
PŮSOBENÍ ZVUKU NA ČLOVĚKA INTENZITA ZVUKOVÝCH VLN vnímá intenzitu zvukových vln (AKUSTICKÝ TLAK) http://tattoo-a-pierc.blog.cz/
AKUSTICKÝ TLAK 20 µPa 100 000 000 µPa 𝒑𝟎 = 20 µPa PRÁH SLYŠENÍ 125TVNP
logaritmus = HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU [dB] 𝑳𝒑 = 𝟐𝟎 𝒍𝒐𝒈
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
𝒑 𝒑𝟎
245
119
PŮSOBENÍ ZVUKU NA ČLOVĚKA INTENZITA ZVUKOVÝCH VLN ↑ Hladina akustického tlaku o 20 dB
↑ akustický tlak DESETINÁSOBNĚ
Práh slyšení
0 dB 10 dB 20 dB 40 dB … Práh bolesti 130 dB 125TVNP
http://www.audified.com/pr 125TVNP ojekt/vavcjamu/page58/pag e69/page69.html
20 µPa 100 µPa 200 µPa 2000 µPa … 100 000 000 µPa
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
246
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
247
120
PŮSOBENÍ ZVUKU NA ČLOVĚKA
?? ?
FREKVENCE ZVUKOVÝCH VLN
5 Hz 100 kHz 12 Hz
175 kHz 5 000
http://www.zubrno.cz/studie/kap06.htm
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014 v tomto rozmezí je lidské ucho nejcitlivější
ZVUK
?
= NEŽÁDOUCÍ ZVUK
248
HLUK = HLASITOST
nepříznivě ovlivňující POHODU ČLOVĚKA
RUŠÍ, OBTĚŽUJE, OHROŽUJE ZDRAVÍ obecně
125TVNP
HLUK je každý zvuk /zvuky, které škodí lidskému organismu. (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
249
121
HLUK
ZVUK
na základě účinků na člověka! ZVUK + ČLOVĚK + SITUACE
PŘÍJEMNÉ
NEPŘÍJEMNÉ
AKUSTICKÉ
AKUSTICKÉ
MIKROKLIMA
MIKROKLIMA
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
250
PŮSOBENÍ HLUKU NA ČLOVĚKA Poplašný signál
http://www.guardian.co.uk/football/2009/dec/2 2/vuvuzela-ownership-row
Sluch = Varovný systém
http://health.howstuffworks.com/humanbody/systems/nervous-system/brainpictures.htm
srdeční rytmus zrychlený dech krevní tlak hladina stresových 125TVNP hormonů
STRESOVÁ REAKCE organismu
aktivita mozku (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
HROZBA
251
122
NEPŘÍZNIVÉ ZDRAVOTNÍ ÚČINKY HLUKU STRESOVÁ REAKCE organismu
DE N
+
NOC • EEG = probuzení • poruchy spánku
Fyziologické Poškození sluchu : Vysoký krevní tlak Poškození srdce, infarkt Snížená imunita
Fyzikální :
Cholesterol, cukr, inzulin Nespavost (léky) Obezita
srozumitelnost řeči
Psychologické : Deprese
Agresivita Sociální kontakty
Neurózy (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 Výkonnost
125TVNP
252
> 120 db může trvale poškodit buňky a tkáně > 85 db nebezpečí pro sluchové ústrojí > 65 db vegetativní nervový systém > 30 dB může negativně působit na psychiku 125TVNP
http://www.kytara.net
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
253
123
NEPŘÍZNIVÉ ÚČINKY HLUKU
ZHORŠENÍ KOMUNIKACE ŘEČÍ Vysoká hlučnost pozadí
HLASOVÁ ÚNAVA MLUVČÍHO 125TVNP
Zvyšování hlasitosti řeči mluvčího
ZTRÁTA SROZUMITELNOSTI PRO POSLUCHAČE (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
254
NEPŘÍZNIVÉ ÚČINKY HLUKU ZHORŠENÍ KOMUNIKACE ŘEČÍ • • • • • •
125TVNP
Podrážděnost Nejistota Pokles výkonnosti Pocity nespokojenosti Snížená pozornost U dětí ztěžuje proces osvojení řeči a výuku čtení a cizích jazyků
POZADÍ !!!!
x
ŘEČ ………… (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
min 15 dB 255
124
ZDROJE HLUKU V BUDOVĚ • dopravní prostředky • meteorologické jevy • průmysl • zemědělství • vzduchotechnika a chlazení na střechách a fasádách • zábavní průmysl 125TVNP
Z exteriéru :
Zdroj: http://skrt.kam.vutbr.cz/?p=klid
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
256
ZDROJE HLUKU V BUDOVĚ Z interiéru :
• technická zařízení budov • hluk od sousedů • běžná činnost osob v bytě
http://www.youtube.com/watch?v=hvQfkEXl5_Q&feature=related 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
OHLEDUPLNOST !!!
257
125
NEJVĚTŠÍM ZDROJEM HLUKU v České republice je SILNIČNÍ DOPRAVA (více jak 95 % )
Hlukové mapování prokázalo obtěžování hlukem téměř 300 000 obyvatel České republiky. (nebyla mapována celá republika!) http://www.ahaonline.cz/clanek/musite-vedet/28050/kolaps-nasilnicich-v-praze-i-brne-lide-uvizli-v-zacpach.html
V Praze - 36 škol a 14 zdravotnických zařízení - hladina hluku překračuje mezní hodnoty pro celodenní obtěžování (70 dB). 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
258
Hluková mapa Praha Barrandov hlukovemapy.mzcr.cz/
DEN NOC
http://hlukovemapy.mzcr.cz/
r.2004
51,44 % (11654) obyvatel ul. K Barrandovu) je TRVALE (ve dne i v noci) zasaženo NEBEZPEČNOU HLADINOU HLUKU z dopravy V ohrožené zóně jsou i ZŠ a MŠ - Hygienický limit = 45 dB ZŠ Slivenec - ve DNE 78,5 dB a v NOCI 74 dB MŠ Kurandova na sídlišti Barrandov - ve DNE 74,1dB
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
259
126
http://hlukovemapy.mzcr.cz/
Hluková mapa - letiště Praha • Letiště Praha obtěžuje hlukem ( ˃ Ld =60 dB a Ln = 50 dB) 1600 obyvatel celodenně 1900 obyvatel v noci • Provozem na letišti jsou nejvíce obtěžováni občané Horoměřic (1452 obyvatel) Jenče (325 obyvatel) 125TVNP (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 Kněževsi (66 obyvatel) r. 2008
260
ODSTRAŇOVÁNÍ HLUKU V INTERIÉRU • ZÁSAH DO ZDROJE HLUKU • ZÁSAH DO POLE PŘENOSU od zdroje k subjektu
• ZÁSAH NA SUBJEKTU
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
261
127
Zásah do ZDROJE hluku - TZB ODSTRANIT nebo NAHRADIT TIŠŠÍM Materiál potrubí
Výtokové armatury (sklon výtokové části )
http://voda.tzb-info.cz/materialy-vodakanalizace/9075-odhlucneny-odpadni-systempoliphon-projektovani-a-montaz
http://www.naseinfo.cz/stavby-a-stavebnictvi/technicke125TVNP zarizeni/topeni/topeni-stropem
klimatizace → velkoplošné sálavé chlazení (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
http://www.water-fall.cz/cz/koupelnovebaterie-luxusni-kuchynske/umyvadla-sety/
262
Zásah do ZDROJE hluku - TZB IZOLACE od okolních konstrukcí
Vana Závěsné ZP Izolace vodovodního potrubí Kotvení potrubí Strojní zařízení 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
http://www.rehau.com/CZ_cs/
263
128
Zásah do ZDROJE hluku - TZB http://www.growers.cz/vzduchotechnika/u hlikove-filtry/tlumi.html
ZVUKOVÁ IZOLACE (protihlukové kryty; tlumiče hluku; tlumiče ventilů)
http://vzduchotechnika.sorke.eu/tlumice-hluku-sks/sk-479/
ORGANIZAČNÍ OPATŘENÍ - změna dispozice, provozní doba
www.hlukovekryty.cz 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
264
Zásah do POLE PŘENOSU POKLES HLADIN HLUKU v uzavřeném prostoru pokles hladin zvuku je závislý na odrazivosti stěn a tím na době dozvuku
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
http://www.audified.com/projekt/vavcjamu/page58/page69/page69.html
265
129
http://www.rockfon.cz
Zásah do POLE PŘENOSU DOBA DOZVUKU = čas [s], za který
dB
poklesne amplituda doznívajícího zvuku o 60 dB
T= 1/6 x (V/A)
A = α 1 x S 1 + α 2 x S 2 + α 3 x S3 + … • PROSTOR – tvar, velikost (objem místnosti V [m3]) • POVRCHY – činitel zvuk.pohltivosti α [-] (plocha S [m2]) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
266
Zásah do POLE PŘENOSU http://www.stavby.cz/clanky/akustikaposlechoveho-prostoru-cast-2
ZVUKOTĚSNÁ OKNA
http://www.eurookna-lexikon.cz/
125TVNP
AKUSTICK É OBKLADY
http://www.amfgrafenau.de/img/sa_6.gif
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
267
130
http://www.odhlucnenibytu.cz/images/akustika. gif
Zásah do POLE PŘENOSU ZVÝŠENÍ POHLTIVOSTI a SNÍŽENÍ ODRAZIVOSTI stěn, stropů, podlah (objemová hmotnost, pórovitost)
http://www.odhlucnenibytu.cz/sluzby/akustika.html
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014 http://www.rockfon.cz/files/Rockfon/performance/acoustics/CZ/c
268
z_sound-transmission.png
Zásah do POLE PŘENOSU
http://stavba.tzb-info.cz/docu/clanky/0107/010766o12.png
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
269
http://imaterialy.dumabyt.cz/image-cache/max-600x1500/5314-image
131
Zásah do POLE PŘENOSU IZOLOVANÉ KABINY (hlučné provozy) Obytný prostor
Obytný prostor
Obytný prostor
http://www.dexion.sk/Produkty/Vystavba-interieru/Produkcia-sklad/Halova-kancelaria--kabina-pre-majstra--velin/
Obytný prostor
Obytný prostor
Obytný prostor
125TVNP
Obytný prostor
DISPOZICE
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
270
Zásah do POLE PŘENOSU ANTIHLUK = destruktivní interference
INTERFERENCE
(zrcadlový obraz zvukové vlny otočený o180° ) http://homen.vsb.cz/~ber30/texty/varhany/anatomie/pistaly_akustika.ht
http://www.aldebaran.cz/elmg/kurz_14_inter.pdf
MASKOVÁNÍ = překrývání 1 zvuku vjemem jiného
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
271
132
Zásah do POLE PŘENOSU POKLES HLADIN HLUKU ve volném prostoru hladina zvuku klesá s dvojnásobkem vzdálenosti o 6 dB
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
272
http//www.audified.com/projekt/vavcjamu/page58/page69/page69.html
Zásah do POLE PŘENOSU
• Fasáda • Tvar a umístění objektu … 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
273
133
Zásah na SUBJEKTU POUŽITÍ OSOBNÍCH OCHRANNÝCH POMŮCEK (vložky do uší, sluchátka na principu antizvuku)
http://www.hometone.com/entry/building-sound-proof-room/
http://www.hispanicallyspeakingnews.com/images/Royal_Air_Force-180x111.jpg
Nejméně vhodné! - obtěžující 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
274
HODNOCENÍ HLUKU Při stejné hodnotě akustického tlaku je subjektivně vnímaná hlasitost zvuku o různých frekvencích rozdílná.
HUDBA ŘEČ
Oblast slyšitelných frekvencí zvuku
http://www.zubrno.cz/studie/kap06.htm
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
275
134
HODNOCENÍ HLUKU
- frekvenci 1 kHz odpovídá korekce 0 dB - frekvenci 250 Hz korekce -10 dB 125TVNP
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Acoustic_weighting_curves.svg. (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 276
Nařízení vlády č. 272/2011 Sb. O OCHRANĚ ZDRAVÍ PŘED NEPŘÍZNIVÝMI ÚČINKY HLUKU A VIBRACÍ 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
277
135
NAŘÍZENÍ VLÁDY Č. 272/2011 Sb. !!! Nevztahuje se na : !!!
1. Sousedský hluk 2. Nácvik hasebních, záchranných, likvidačních prací a bezpečnostních a vojenských akcí 3. Akustické výstražné signály 4. Hluk působený povrchovou vodou 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
278
NAŘÍZENÍ VLÁDY Č. 272/2011 Sb. Hygienické limity hluku a vibrací pro denní a noční dobu 1. 2. 3. 4.
na PRACOVIŠTÍCH pro CHRÁNĚNÝ VENKOVNÍ PROSTOR pro CHRÁNĚNÝ VENKOVNÍ PROSTOR STAVEB Pro CHRÁNĚNÉ VNITŘNÍ PROSTORY STAVEB
1. Hluk na PRACOVIŠTI • EKVIVALENTNÍ HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU LAeq,8h = 85 dB • práce náročná na pozornost a soustředění a pro tvůrčí práci LAeq,8h = 50 dB. apod. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
279
136
2. Hluk v chráněných VNITŘNÍCH prostorech • EKVIVALENTNÍ HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU = = základní hladina akustického tlaku LAeq,T = 40 dB + korekce (příloha č.2)
• MAXIMÁLNÍ HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU = = základní maximální hladina akustického tlaku LAeq,T = 40 dB + korekce (příloha č.2)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
280
2. Hluk v chráněných VNITŘNÍCH prostorech
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
281
137
2. Hluk v chráněných VNITŘNÍCH prostorech • EKVIVALENTNÍ HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU
pro zvuk elektronicky zesilované hudby se v prostoru pro posluchače stanoví pro dobu T = 4 hodiny
LAeq,T = 100 dB
Zvuk ˃ 85 dB může poškodit buňky ve vnitřním uchu
TINNITUS = šelest v uších (~10dB nad prahem ind.sluchu) – psychicky náročné (deprese, nespavost) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
282
3. Hluk v chráněných VENKOVNÍCH prostorech • EKVIVALENTNÍ HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU = = základní hladina akustického tlaku LAeq,T = 50 dB + korekce (příloha č.3) • EKVIVALENTNÍ HLADINA AKUSTICKÉHO TLAKU
z leteckého provozu (charakteristický letový den) pro celou DENNÍ DOBU - LAeq,16h
= 60 dB pro celou NOČNÍ DOBU - LAeq,8h = 50 dB. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
283
138
3. Hluk v chráněných VENKOVNÍCH prostorech
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
284
PSYCHICKÉ MIKROKLIMA
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
286
139
PSYCHICKÉ MIKROKLIMA
Tepelněvlhkostní
Složky vnitřního prostředí Elmg pole
Tepelně-vlhkostní Kvalita vzduchu plyny aerosoly mikroorganismy
Světelná Akustika Psychický komfort (barvy, povrchy, architektura…) Elektro -statická, -iontová, -magnetická, ionizující a radiační pole
125TVNP
Vzduch
Vnitřní prostředí budov
Psychika
Osvětlení
Akustika
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
287
je pojem pro psychické účinky některých agens (složek mikroklimatu) a dalších složek životního prostředí společně působících na člověka, jež se výrazně podílejí na účincích mikroklimatu. (prof.M.Jokl) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
288
140
PSYCHICKÉ MIKROKLIMA V přeneseném slova smyslu
Označuje to, na co je PŮSOBENO! = psychika NIKOLI to, co PŮSOBÍ = tepelně-vlhkostní, akustické, světelné apod. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
289
PSYCHICKÉ MIKROKLIMA spoluvytváří pocit pohody člověka
https://encryptedtbn0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQ0dnKOJ1BB6t8qltihZ8B-
125TVNP _KR6OZD_niAw8n7BlxLXP4_dX71m
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Při současném působení různých složek na subjekt překrývá většinou PSYCHICKÉ MIKROKLIMA ostatní! 290
141
Tepelněvlhkostní m.
Toxické, odérové m. Světelné m. El.st, el. iontové, el. Magnetické m.
Kvalita vzduchu
PSYCHICKÉ
Proudění vzduchu
PROSTOR
mikroklima
Akustické m.
ČLOVĚK
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
125TVNP
291
Proudící VZDUCH v interiéru 1. PROUDĚNÍ VZDUCHU V EXTERIÉRU Umístění budovy
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
292
142
Proudící VZDUCH v interiéru 1. PROUDĚNÍ VZDUCHU V EXTERIÉRU Průměrná rychlost vzduchu
- 0-1,5m/s komfort
http://www.cestomila.cz/clanek/199-rekou-pralesem-a-vezenimfrancouzske-guyany/221-francouzska-guyana http://pixabay.com/cs/budovy-d%C5%AFm-obryskreslen%C3%BD-film-31089/
Tvar budovy 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
293
Proudící VZDUCH v interiéru 2. VNITŘNÍ ZDROJE POHYBU VZDUCHU Obrazy proudění
VZT systémy
Doporučená rychlost = 0,1-0,3 m/s (zimní období max. 0,15 m/s, letní období 0,25 m/s).
Otopná tělesa
http://vetrani.tzb-info.cz/vnitrni-prostredi/6723-modelovani125TVNP obrazu-proudeni-vzduchu-ve-standardnim-operacnim-sale
http://www.tzb-info.cz/1186-tzb-2002-otopna-plocha-aovlivneni-parametru-vnitrniho-prostredi
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
294
143
PROSTOR PSYCHOLOGIE ARCHITEKTURY http://relax.lidovky.cz/reforma-psychiatrie-pocita-s-presunem-pece-blizk-pacientum-pq7-/ln-zdravi.asp?c=A121004_162708_ln-zdravi_sk
? ? prostředí psychiatrických zařízení může pomoci v procesu uzdravování
http://www.dploparany.cz/galerie/g-inter1od/ https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSnmgxXrUf6Ri99Jfu457CMV_9Goc9MInkApjSxzH3fGFEZskl 125TVNP (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
295
PSYCHOLOGIE ARCHITEKTURY
ás působí 2 stejně udovy rozlehlé panelový dům X atedrála – budí často enost a - pocit sti
http://www.arokna.cz/reference/okna-a-dvere/bytove-domy-panelove-
http://www.archiweb.cz/news.php?action=show&id=9246&type=2
125TVNP (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 domy/plastova-okna-pro-panelovy-dum-ve-meste-plzen-labkova-ul.htm
296
144
PROSTOR Architektonické prostředí : • ROZHODOVÁNÍ působí na PSYCHIKU • CHOVÁNÍ + řada faktorů • JEDNÁNÍ Philip Zimbardo – r.1971 - Stanfordský vězeňský experiment
PROSTŘEDÍ LIDÉ CHOVÁNÍ ROLE
125TVNP
http://www.prisonexp.org/
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
297
PROSTOR PSYCHOLOGICKO-SOCILOGICKÉ ASPEKTY ARCHITEKTURY 1. PSYCHIKA - pocity, vjemy, prožitky, interpretace prostoru -
- jistý typ chování a jednání 2. MODIFIKACE CHOVÁNÍ člověka – půdorys, barvy, tvary, bezbariérovost, čistota… 3. NORMATIVNÍ charakter CHOVÁNÍ – pravidla chování a způsoby jednání (knihovna) 4. FYZIOLOGICKÉ POCHODY v organismu-psychické a somatické problémy (teplota, hluk, záření ...) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
298
145
PROSTOR „Být na Zemi znamená pobývat.“ Martin Heidegger
DŮM
prostředník uvolnění, odpočinek dítě – bezpečí, ochrana Archetypální prvky - znaky civilizace
125TVNP
Symbol ZEMĚ Symbol (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 NEBES
ČLOVĚKprostředník 299
PROSTOR FENG SHUI • Staří Číňané - poloha domu, kanceláře, umístění předmětů, prostor… ovlivňuje naše postoje i naši duši chování a pohled na vše • PROSTŘEDÍ ovlivňuje kvalitu života člověka jeho charakter jeho zdraví • Neexistuje NEUTRÁLNÍ PROSTOR – sděluje „význam“ – ovlivňuje člověka - percepční a psychologická úroveň 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
300
146
naše ti! o-delfíni ám odmala ená je hezká enávidím nebo totožním…
ALBERT
PROSTOR „We give shape to our buildings, and they, in turn, shape us.“ Winston Churchill
FENG SHUI TVARY lidského obydlí
zdraví a celkový stav
Pravidelné tvary
Nepravidelné tvary 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
301
PROSTOR = 3.kůže Vnímání prostoru : (osobní) • Zrakové • Hmatové • Sluchové VJEMY • Čichové POCITY • Psychologické
http://bydleni.idnes.cz/styly-interieru-jak-vybrat-ten-pravy-dw6/architektura.aspx?c=A080114_153014_dum_stavime_web
okamžik působí na ě (barva, chuť..) i ktivní odraz možňuje
tlení, teplota, barvy, ozitivně něbo negat.
125TVNPhttp://www.living.cz/interier/interier-v-modrem.html
(c) prof. K. Kabele http://www.mujdum.cz/rubriky/interier/bytovy-textil-pro-modernia kol. 2014 302 interier_405.html
147
o každého je lnost á!někdo má uklizeno, hý se ítí…sterilní bava cokoli ělat
PROSTOR VELIKOST HUSTOTA
UMÍSTĚNÍ KVALITA PROVEDENÍ DISPOZICE (orientace v prostoru) BAREVNOST 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
303
PROSTOR - VELIKOST Prostorové nároky dle ČINNOSTI - půdorys + výška • Optimální p.
ÚTULNOST (??), BEZPEČÍ
• Malé p. • Velké p.
STÍSNĚNOST NEJISTOTA, ZTRACENOST (fobie)
Modifikace pocitů vyvolaných jiným mikroklimatem
OSOBNÍ prostor (0.45 m, 1.2 a 3.65m) http://upload.wikimedia.org
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
304
148
ost těla a jeho
ž bere švec oblek
ůsledky sezení u PC
a, zápěstí, prsty esti (brnění, mrtvění) → , šlach, pouzder, úponů áteře, omezené dýchání k vnitřních orgánů, bolesti žení vazů) ny zácpa ívání varlat (auto)
PROSTOR - VELIKOST • manipulační prostor • pedipulační prostor • zorné pole
http://nadrevo.blogspot.cz/2011/06/vliv-sedaveho-zamestnani-na-zdravi4dil.html
Vnímání velikosti : PRUHY BARVA
y
www.zcu.cz
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014 www.lfhk.cuni.cz/hygiena/Ko-FAF-HE-Hygienaprace.ppt
305
PROSTOR - HUSTOTA Soukromí
Izolace
Pracovní prostor otevřený uzavřený polouzavřený
http://www.probermeto.cz/clanky/vyborny-pracovni-prostornakopne-praci-cele-firmy-a-udela-dobre-i-vam
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014 www.forminteriery.cz
306
149
PROSTOR - UMÍSTĚNÍ Výškové budovy
velký počet bytů velká koncentrace obyvatel nejvíce trpí děti „Satelity“
125TVNP
http://www.ekobydleni.eu/tag/vertikalni-zahrada
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
307
V italském Miláně je ve výstavbě výšková budov Bosco Verticle o 27 patrech, jejíž fasáda je pokrytá desítkami strom a jiných rostlin. Flóra budovy roste na visutých balkonech a tvoří tak unikátní vertikální les.
PROSTOR UMÍSTĚNÍ
http://www.ekobydleni.eu/tag/vertikalni-zahrada www.spanelsko.tripzone.cz
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Nov%C3% A9_M%C4%9Bsto_nM_form_air_3.jpg
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
308
150
PROSTOR – KVALITA PROVEDENÍ
M.Jokl, Zdravé obytné a pracovní prostředí
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
309
PROSTOR - DISPOZICE ORIENTACE V PROSTORU • Přehlednost • Bloudění BEZNADĚJ
http://www.nemkladno.cz/cz/mapa-arealu/
http://www.labyrinth-cz.cz/vnitrnisystemy-patrove-smerove-tabule.php
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
310
151
zlých duchů, a déšť, vání s bohy, vracení neštěstí, tužky)
PROSTOR - BAREVNOST Od starověku – barvící a barevné substance s magickou funkcí
BARVA - SYMBOL + RITUÁLNÍ http://www.theatlantic.com/infocus/2012/03/the -colors-of-holi-2012/100259/
předmět
http://www.prirodni-matrace.cz/nazorylekaru/staroveky-egypt www.galeriekocka.cz
125TVNP
http://www.prirodni-matrace.cz/nazorylekaru/staroveky-egypt
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
311
PROSTOR - BAREVNOST 2 Významy barvy : • Symbolický (žlutá-slunce, život, bohové/modrá-voda/ zelená-život, příroda/ černá-tma, smutek, zánik, zlo/ bílá- čistota, truchlení/ rudá-krev, oheň, válka…) • Energetický – světelná energie (mysl, nálada) – energetická vibrace (nevědomí ) http://www.astrolife.cz/?p=8349 - prof. Nils FINSEN – r.1903 Informace (prostor, předmět, člověk) – pocity 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
312
152
PROSTOR - BAREVNOST
vod
sl
Působení barev – historický vývoj – adaptace (vnímání tvarů a barev) asociační vazby – emocionálně významné situace + určité barevné kombinace (+ světlo, materiály, tvary, pohlaví, věk, kultura, roční období, orientace místnosti …)
BARVA
Psychika Chování Fyziologické pochody (např.chlad – Hypothalamus, hypofýza, št.žláza)
J.W.GOETHE – Nauka o barvách r.1810 - myšlenky o psychologickém, fyziologickém a estetickém působení barev 125TVNP (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Goethe + Schiller 1799
http://1.bp.blogspot.com/-Temperamentrose.jpg
313
PROSTOR - BAREVNOST Barvy
POCIT (radost, smutek, vzrušení… = nálada) FYZIOLOGICKÉ PŮSOBENÍ – vegetativní nervový systém - mozek (hypofýza)
TEPLÉ (AKTIVNÍ) Podněcují k činnosti, ↑tlak, puls, tělesné napětí, chuť k jídlu, čas se zdá rychlejší, ↑ činnost vegetativního nervstva Barvy 125TVNP
STUDENÉ (PASIVNÍ) Opačný účinek – uklidňují, útlum vegetativních funkcí
Barevný tón Barevná světlost (jas) Sytost barvy(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
314
153
ss.com/2
PROSTOR - BAREVNOST Fenomén nevědomé asociace 3 PRIMÁRNÍCH BAREV: ČERVENÁ (krev) – stimulace vitálních a fyzických funkcí ŽLUTÁ (Slunce) – mozkové funkce MODRÁ (nebesa) – uklidňující funkce (koncentrace) PREFERENCE BAREV OSOBNOST Hippokrates – 4 temperamentové barvy (melancholik, cholerik, sangvinik, flegmatik - BÍLÁ ) C.G.Jung – extrovert x introvert 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
315
PROSTOR - BAREVNOST ČERVENÁ – pozornost, životní síla, zdatnost, instinkt, vášeň, vzrušení, aktivita, adrenalin, výkonnost, odvaha; – zlepšuje krevní oběh, chudokrevnost, nevhodná pro srdeční problémy a vysoký tlak
www.bydleni.tiscali.cz
• • 125TVNP www.mujdum.cz www.natur-dent.cz
•
– interiér může působit negativně (agresivně) zdroj fyzického vyčerpání a únavy (dynamická) pouze lokálně (přitahuje pozornost) (c) prof. K. Kabele a kol. 2014 316
154
PROSTOR - BAREVNOST
www.utulnydum.cz www.mare-interiery.cz
MODRÁ – velmi uklidňující (opak červené) – mír, klid, bezpečí, útlum, probuzení intuice, ↓ nedůvěra – ↓krevní tlak, ↓ horečka – interiér – ložnice, koupelna, dětský pokoj 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
317
PROSTOR - BAREVNOST ŽLUTÁ – symbol dlouhověkosti, stability – pocity radosti, posiluje naději, optimismus, nadšení, otevřenost, sebevědomí; – ↑krevní tlak, ↑tep, ↑dech, léčba depresí – interiér – centrální místnosti, kuchyň, obývák
125TVNP www.interier.hyperbydleni.cz
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
318
155
PROSTOR - BAREVNOST ZELENÁ – – stabilita, harmonie, vyrovnanost, regenerace, obnova, plodnost – uzdravení, tlumí úzkost; vhodná na záněty, srdeční problémy, klaustrofobii, bolest hlavy ne na zhoubná onemocnění (růst) – interiér – ložnice, dětský pokoj, ambulance, ordinace
www.infokompas.c
www.kancelareegon.cz
125TVNP
asb-portal.cz
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
319
PROSTOR - BAREVNOST FIALOVÁ – – spirituální a charizmatická – očistná – tvořivá, inspirativní – interiér – dětský pokoj, koupelna, zóny relaxace, meditace, místnosti pro studium a četbu www.interier.bydleni.cz
www.living.cz www.kancelareegon.cz
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
320
156
PROSTOR - BAREVNOST
www.infokompas.c
mujdum.cz
www.manes-spa.cz
ORANŽOVÁ – z veselosti žluté a síly červené – vitální, energetizující, napomáhá trávení, povzbuzující účinky, sebeúcta, sebekontrola, ovládání emocí (mniši) – proti depresím, pesimismu, nechutenství a nespokojenosti – interiér – obývací pokoj, jídelna www.kancelareegon.cz
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
321
PROSTOR - BAREVNOST HNĚĎÁ – – stabilita, jistota, bezpečí, fyzické pohodlí, teplo, zakotvení, zodpovědnost – pocity zádumčivosti, stesku, uzdravování citů, mysli; přemíra – materiální chtivost a nenasytnost – interiér – centrální místnosti (jasné, pastelové tóny) zena.centrum.cz
utulnydum.cz www.kancelareegon.cz
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
322
157
PROSTOR - BAREVNOST BÍLÁ – – symbol čistoty, míru, obnovení, nevinnosti, vznešenosti – pocity smutku, osamění, melancholie; sklon k perfekcionismu – interiér – tóny slonovinové a krémové; zesiluje účinky barev
www.novinky.cz
www.maxidesign.cz
www.kancelareegon.cz
125TVNP
ČERNÁ –
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
323
PROSTOR - BAREVNOST
– symbol ekonomické prosperity, peněz – pocity smutku, tma, samota, přísnost, důstojnost, respekt, depresivnost, vyhaslost ochrana, tajemno – interiér – ztráta světla; bankovnictví, ekonomická a obchodní centra; polarita s bílou
stylainterier.cz
www.kancelareegon.cz
125TVNP ps-kuchyne.cz
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
hn.ihned.cz
324
158
ČLOVĚK Nespecifické působení složek prostředí na člověka
strain = namáhání
→
obohacují se vjemy složek prostředí
→
složité a silně SUBJEKTIVNĚ podmíněné procesy (HAWTHORNŮV EFEKT)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
http://c4cm.co.uk/blog/?p=39
325
ČLOVĚK PSYCHICKÝ STRAIN • • •
CHOVÁNÍ PSYCHIKA (stres – „bojová pohotovost“) FYZIOLOGICKÝ STAV (změna chemické rovnováhy organismu)
PSYCHICKÁ ÚNAVA
PSYCHICKÝ STRES
DEPRESE PSYCHOSOMATIKA
PSYCHICKÁ STABILITA 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
326
159
HODNOCENÍ PSYCHICKÉHO MIKROKLIMATU Kritéria:
1. POHYB VZDUCHU
nejvýše přípustná průměrná rychlost
Obytné místnosti– 0,15m/s / 0,25m/s většina pracovišť – 0,1- 0,3m/s Exteriér budov – 1,5m/s (-3,3m/s mírný diskomfort) Nutno vždy přihlédnout k povaze činnosti člověka 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
327
HODNOCENÍ PSYCHICKÉHO MIKROKLIMATU 2. PROSTOR
prostorové požadavky PRACOVNÍ a OBYTNÉ
pro a) prostředí Pracovní prostředí – nařízení vlády č.441/2004 Sb. a č.523/2002 Sb.
- min. šíře volné podlahové plochy 1m - min. světlá výška v závislosti na m2 plochy - min. 12 m3 vzdušného prostoru/osobu –práce vsedě - min. 15 m3 vzdušného prostoru/osobu –práce vstoje - min. 18 m3 vzdušného prostoru/osobu –těžká práce - nastavitelná výška sedáku a opěrky - rozměry pohybového prostoru pro dolní končetiny ….. + psychická zátěž (tempo,(c) monotonie, tlak, 125TVNP prof. K. Kabele a kol. 2014 soc.interakce, směny…) 328
160
HODNOCENÍ PSYCHICKÉHO MIKROKLIMATU 2.PROSTOR b) Obytné prostředí – z hlediska typu stavby (ČSN 734301) - pozemek RD - optimální velikost bytu - výška stropu - optimální obytná plocha m2/1osobu - minimální rozměry místností - optimální velikost zahrady
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
329
HODNOCENÍ PSYCHICKÉHO MIKROKLIMATU 3. BAREVNOST 4. ČLOVĚK
vytvoření psychické pohody snižovat svoji dispozici ke stresu zvyšovat „psychickou odolnost“ (Školní, pracovní, domácí prostředí..)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
330
161
PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ JACGUELINE C. VISCHER
Spokojenost uživatele KOMFORT/POHODA
Model komfortu kvalitního pracovního prostředí • •
PSYCHOLOGICKÝ komfort
Výkonnost Kvalita
FUNKČNÍ komfort FYZICKÝ komfort
Práh obyvatelnosti DISKOMFORT 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
331
PRACOVNÍ PROSTŘEDÍ Uzavřené prostory – stísňující pocit/absence možnosti přirozeného větrání/průvan/teplota/akustika…
http://chelseanow.com/2014/02/brookfield-bolsters-manhattan-west-project-withoverhaul-of-33rd-st-office-space/
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
332
162
ELEKTRO MIKROKLIMA
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
334
ELEKTRO MIKROKLIMA
Tepelněvlhkostní
Složky vnitřního prostředí Elmg pole
Tepelně-vlhkostní Kvalita vzduchu plyny aerosoly mikroorganismy
Světelná Akustika Psychický komfort (barvy, povrchy, architektura…) Elektro -statická, -iontová, -magnetická, ionizující a radiační pole
125TVNP
Vzduch
Vnitřní prostředí budov
Psychika
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Osvětlení
Akustika
335
163
ELEKTROSTATICKÉ MIKROKLIMA Elektrostatické mikroklima je složka prostředí vytvářená elektrostatickými náboji na materiálech a elektrostatickými poli v uvažovaném prostoru a ovlivňující celkový stav člověka.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
336
Faktory elektrostatického stresu, tvorba statické elektrické energie Elektrický náboj se vytváří při dynamickém styku a oddělování částic s různou i stejnou polaritou a to ztrátou elektronů z jedné částice ve prospěch druhé částice.
[22]
Náboje se v čase vybíjejí – v závislosti na elektrickém odporu materiálu Plasty (vysoký odpor) => dlouho Kovy (nízký odpor) => krátce
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
337
164
Faktory elektrostatického stresu, tvorba statické elektrické energie Jedná se zejména o vzájemný pohyb:
pevných látek tekutin (kapalin, par, plynů) kapalin a pevných látek
Další možné případy vzniku statické elektrické energie: Indukce Pomalá chůze v obuvi z pryže či s pryžovou podešví po asfaltu, lineleu, plastu Pohyb člověka ve vlněném, hedvábném či syntetickém oděvu
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
338
Vzájemný pohyb pevných látek Elektrostatický potenciál osob ve VOLTECH [1] Podlaha
Rh
Podešev
Oblek
Pomalá chůze
Povstání z kovové stoličky
Linoleum
45 – 50 %
Gumová
Vlna, bavlna
Linoleum
45 – 50 %
Kožená
Vlna, bavlna
Guma
45 – 50 %
Gumová
Bavlna
Guma
45 – 50 %
1000
1000
500
100
1500
1000
0
1000
1000
0
Kožená
Um.hedvábí
Kamenná 45 – 50 %
Gumová
Bavlna
Kamenná 45 – 50 %
Kožená
Bavlna
Dlaždice
45 – 50 %
Gumová
Vlna, bavlna
Dlaždice
45 – 50 %
Kožená
Vlna, bavlna
0
0
Terraco
45 %
Gumová
Vlna, bavlna
500
3000
Terraco
45 %
Kožená
Vlna, bavlna
0
100
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
0
100
600
3700
339
165
Elektrostatický potenciál osob ve VOLTECH [2] ČINNOST
El.stat. Potenciál [V]
Stažení vlněného ubrusu ze stolu
12 000
Povstání z lakované dřevěné židle
9 000
Česání vlasů
6 000
Intenzity elektrostatického pole ve stavebních materiálech [2] Materiál
Intenzita el.stat. pole [V/m]
Dub
0
Dubové parkety surové, voskované včelím voskem Dubové parkety tvrzené PU voskem
-20 000
Dubové parkety tvrzené PU voskem po 6 letech PVC
-1 500 -34 000
PVC s antistatickou úpravou
-1 400
PE průsvitný
-65 000
Kobercové potahy z plastů 125TVNP
-200
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
-20 000 340
Vzájemný pohyb tekutin Expanze stačených či zkapalnělých plynů z tlakových nádob (např. prudký únik O2 úzkým kanálem redukčního ventilu) Rozprašování tekutiny – Lenardův efekt spojeno s tvorbou aeroiontů
[18]
Vzájemný pohyb pevných látek a tekutin Průtok nebo pohyb dielektrických látek v potrubí z dielektrických materiálů (pryž, plasty, laminát), nabíjí se potrubí i tekutina. Je příčinou většiny havárií tenkerových lodí 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
[18] 341
166
Působení statické elektrické energie na člověka (biologický účinek – poststrain) na neživé subjekty Vliv statické elektrické energie na člověka – Přímý (obtěžuje, může vyvolat alergickou reakci) – Nepřímý (vzniká v důsledku působení na neživé subjekty)
Vliv statické elektrické energie na neživé subjekty: – Nebezpečí zapálení výbušné směsi (O2), v průmyslu, nemocnicích – Usazování prachu (na plochách s opačnou polaritou – tapety) – Počítače (tranzistory - polovodiče)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
342
Posuzování úrovně statické elektřiny Kritériem je potenciál elektrostatického náboje nebo intenzita elektrostatického pole
Q = C.V Q … elektrostatický náboj [C] C … elektrické kapacita materiálu [F] V … napětí [V]
Plasty mají nízkou elektrickou kapacitu, kovy vysokou Intenzita v občanských budovách do 160 V/cm, dlouhodobě do 10 V/cm
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
343
167
Optimalizace elektrostatického mikroklimatu optimální elektrostatické mikroklima je s minimem statické elektrické energie úplná likvidace statické elektrické energie není nemožná pokud vznikne statická elektrická energie je vhodné ji odstranit uzemněním nebo úpravou pole přenosu efektivní likvidace statické elektrické energie je pokud možno co nejrychlejší (aby nedocházelo ke kumulaci vysokých potenciálů) optimalizace elektrostatického mikroklimatu: – úpravou zdroje – úpravou pole přenosu
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
344
[18]
Úprava zdroje statické elektřiny antistatickými látkami a uzemněním, nanáší se vodivé filmy použitím vhodného oděvu a obuvi [18]
Úprava pole přenosu statické elektřiny
[19]
úpravou ovzduší – reverzní ionizací vzduchu – zvýšením relativní vlhkosti vzduchu
úpravou podlahy a stěn – antistatickými nátěry a dokonalým zemněním (dostatečná vodivost)
125TVNP
Epoxidová stěrka s antistatickou úpravou (firmy PETR'S Olomouc) (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
345
168
ELEKTROIONTOVÉ MIKROKLIMA Elektroiontové mikroklima je složka prostředí vytvářená pozitivními a negativními ionty v ovzduší, které působí na člověka a utváří jeho celkový stav. ovzduší elektricky neutrální se v přírodě nevyskytuje vnější i vnitřní ovzduší je neustále ionizováno meteosenzitívní lidé (cca 30% , citliví na změny počasí ) vnímají množství vzdušných iontů - mohou reagovat např. bolestmi hlavy, kloubů, jizev, změnami nálady a poruchami spánku 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
346
za normálního stavu jsou molekuly plynů elektricky neutrální vlivem působení ionizační energie dochází k neelastickým srážkám neutrálních molekul => odtrhávají se elektrony z orbitální sféry atomů => vzniká tak dvojice elektricky nabitých částic
[22]
vzniklé částice nejsou stabilní, spojují se s neutrálními atomy, či molekulami do shluků (až 30 molekul) a tak vznikají stabilnější = lehké ionty ionizace "trvá" 10-6 s probíhá neustále
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
347
169
Prostor
Koncentrace záporných iontů
vzduch v městském bytě
50 – 100 Iontů/cm3
vzduch na ulici ve městě
100 – 500 Iontů/cm3
vzduch v lese nebo u moře
1 000 – 5 000 Iontů/cm3
vzduch u vodopádů
10 000 – 50 000 Iontů/cm3
vzduch po bouřce
10 000 – 50 000 Iontů/cm3 [2]
Zdroje ionizační energie působení elektrického pole působení ionizujícího a UV záření Lenardův efekt
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
348
Působení elektrického pole Např. umělá ionizace vzduchu
Působení ionizujícího a UV záření Přírodní zdroje – 95 % – Elektromagnetické záření (směrem k povrchu zemskému z kosmu) • kosmické záření • krátkovlnná složka slunečního záření (ultrafialové záření)
– Radioaktivní záření (z nitra Země) • záření přirozených radionuklidů, obsažených v zemské kůře
V interiéru budov: – radioaktivní plyny Ra 222 a Ra 220 (ze stavebních kcí - žuly a betonu), které difundují do místnosti – důležitost větrání !!
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
349
170
Lenardův efekt – při rozprašování vody do vzduchu dochází k tvorbě pozitivních a negativních iontů oddělováním malých částic z povrchu vody, tak vznikají malé záporné částečky a větší kladné kapky
[18]
125TVNP
[18]
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
350
Fyzikální prosec vzniku vzdušných iontů může být při určité intenzitě elektrického pole provázen chemickými změnami – vznikem O3 a NOX O
+
N2
N2O
O
+
O2
O3
N
+
O
NO
O2
N2 N
Vazebná energie molekul kyslíku O2 je nižší než vazebné energie molekul dusíku N2 [2] 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
351
171
Dělení iontů [4] Podle polarity: kladné záporné
Podle hmotnosti: AEROIONTY – Lehké ionty, shluky 10 - 30 molekul neustále vznikají z hlediska biologického působení jsou nejdůležitější PSEUDOIONTY – Střední ionty – Těžké ionty obsahují zpravidla "kondenzační jádro", t.j. částici prachu, kouře či dýmu čím hmotnější kondenzační jádro, tím rychlejší sedimentace (a zánik) těžkého iontu
Negativní se snáze dostanou do plic (člověk je kladně nabit) => neměl by se ionizovat znečištěný vzduch
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
352
Počet lehkých iontů je ukazatelem čistoty vzduchu Čím více je ovzduší znečištěno => více lehkých iontů se mění na střední a těžké ionty Při umělé ionizaci vzduchu dochází k tomu, že více iontů "obalí" více nečistot => těžké ionty - těžší => rychleji sedimentují a vzduch se tak čistí Subjektivní vnímání vzduchu chudý na ionty - “těžký“ převaha pozitivních iontů - “dusno“ převaha negativních iontů - “řídký a chladný“ optimální poměr pozitivních a negativních iontů - “lehký a čerstvý“ Účinky iontů v ovzduší a v lidském organismu Aeroionty především slouží pro urychlení biochemických reakcí
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
353
172
Negativní ionty (anionty) v organismu způsobují vzrůst pH krve pokles krevního tlaku pokles spotřeby kyslíku zvyšují metabolismus ve vodě rozpustných vitamínů vzrůst sekreční aktivity sliznic zvýšení odolnosti vůči virovým onemocněním Pozitivní ionty (kationty) Způsobují pokles pH krve vzrůst krevního tlaku pokles hladiny cholesterolu vysoušení sliznic
Vliv ionizace vzduchu na člověka Přímé působení vzdušných iontů na člověka se nejvíce projevuje v plicích 90 %, dále pak na kůži 10 % [10] 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
354
Vertikální rozvrstvení iontů nad zemským povrchem Nad zemským povrchem nejsou kladné a záporné ionty v rovnováze (ikdyž vždy vzniká dvojice) Proč?
[18]
Země záporně nabitá ionosféra kladně nabitá (dobře vodivá, nabitá vrstva vzduchu ve výši asi 50 km nad zemským povrchem) Mezi těmito póly je elektrické pole kladné ionty přitahovány k Zemi záporné ionty přitahovány k ionosféře nad zemským povrchem je stálá mírná převaha kladných iontů 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
355
173
Pohyblivost iontů rychlost závisí na jejich hmotnosti a kvalitě prostředí menší ionty jsou rychlejší (=> proto je u nich větší riziko zániku) záporné ionty menší než kladné ionty (=> záporné ionty snáze zanikají)
Zánik iontů +
+
-
0
0
děje se v ovzduší, na pevných površích, v interiéru i exteriéru
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
356
Vliv meteorologických faktorů na koncentraci iontů v ovzduší atmosférický tlak množství srážek teplota, vlhkost a proudění vzduchu vyšší vlhkost vzduchu = nižší ionizace vyšší teplota = více atmosférických iontů
Kolísání koncentrací iontů v ovzduší denní – max.kolem 6 h, min. 12-14 h měsíční – max. v období úplňku roční – max. v období místního léta čím čistší ovzduší, tím výraznější rozdíly mezi maximální a minimální koncentrací iontů ve znečištěném ovzduší nejsou téměř žádné rozdíly
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
357
174
Vliv stavebních konstrukcí na koncentrace iontů v interiéru přírodní materiály – dřevo (hladké), cihelné zdivo železobetonové zdivo – zejména v objektech bez přirozeného větrání, s klimatizací! = > je nutná umělá ionizace ocel - vytváří Faradayovu klec dceřiné produkty radonu produkují aeroionty vlhká omítka Faradayova klec [6]
125TVNP
[18]
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
358
Vliv lidských činností na ionizaci vzduchu kouření - v dýmu je zejména dehet - má mimořádnou schopnost vázat na sebe lehké záporné ionty a ve velkých množstvích způsobuje jejich zánik!
dlouhodobý pobyt více lidí v nevětrané místnosti - pocit "vydýchaného vzduchu" a "nedostatku kyslíku„ - ale jedná se o nedostatek lehkých záporných iontů! klimatizace - vzduch se filtruje, vlhčí a dopravuje 2m potrubí, průměr 10cm, v= 1,5m/s => zánik iontů až o 20 % provoz televizní a počítačové obrazovky rychlejší zánik lehkých iontů 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
zdroj obrázků [18, 21]
359
175
Umělá ionizace vzduchu Nejčastěji ionizátory s koronovým výbojem [7] emitor: kovová jehla umístěná tak, aby se vytvořené lehké záporné ionty snadno šířily do vzduchu vyžaduje občasnou údržbu (ostření), neboť se na jeho hrotu natavují nečistoty z ovzduší, hrot se tupí, produkce iontů klesá používat lépe menší napětí <= O3, NOx Ionizátory s uhlíkovým vláknem - nejnovější způsob produkce lehkých záporných iontů emitor: vlákna čistého uhlíku při stálém výkonu neprodukuje škodliviny a nevyžaduje údržbu Ionizátory se stropní elektrodou strop kladná elektroda, podlaha záporná elektroda obdoba Země - Ionosféra trvalé elektrostatické pole zachytávání prachu na kladné elektrodě Vestavné ionizátory (v čističkách vzduchu) Vytváří ionty a mají i protiprašný účinek = > lepší čištění vzduchu (urychlují sedimentaci prachu na površích) 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
360
Kam lze umělou ionizaci vzduchu doporučit prakticky do každého interiéru nehodí se do místností nadměrně znečištěných zbytečný tam, kde se kouří Jak ionizátor správně používat ideální nepřerušovaný provoz ovzduší nelze vyčistit nebo ionizovat „do zásoby“ směrovat na člověka
Doporučené hodnoty [4] v ČR neexistuje požadavek na množství iontů při dlouhodobé nebo trvalé expozici cca 1000 / cm3 a neměla by dlouhodobě překročit 5000 / cm3 poměr kladných a záporných iontů by měl být 5/4 mělo by se zabránit tvorbě těžkých a středně těžkých iontů
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
361
176
ELEKTROMAGNETICKÉ MIKROKLIMA
Elektromagnetické mikroklima je složka prostředí vytvářená elektromagnetickým střídavým polem elektromagnetických vln o vlnové délce větší než 1mm (300 GHz) v uvažovaném prostoru a ovlivňující celkový stav člověka.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
362
Kolem vodiče, kterým prochází elektrický proud, se vždy vytváří magnetické pole. Jestliže se mění magnetické pole, pak se ve vodiči vždy indukuje elektrický proud.
ZMĚNA V ELEKTRICKÉM POLI INDUKUJE ZMĚNU V POLI MAGNETICKÉM A NAOPAK
elektromagnetická vlna je charakterizována velikostí a směrem svých složek
elektromagnetická vlna je definována frekvencí (vlnovou délkou)
=v.f-1 [m] v = 3. 108 m/s 125TVNP
[8]
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
363
177
mobilní tel. MWO
wifi
do 1,7 1015 Hz neionizující
ionizující
elektromagnetické mikroklima
[5]
Nízkofrekvenční do 60 kHz
Vysokofrekvenční 60 kHz -300 MHz – dlouhé až střední rozhlasové vlny 60 kHz – 3 MHz
– střední až krátké r.v. 3 MHz – 30 MHz – krátké až velmi krátké r.v. 30 MHz – 300 MHz S velmi vysokou (c) frekvencí prof. K. Kabelenad a kol.300 2014 MHz
125TVNP
364
Zdroje elektromagnetického (el.mag.) záření
může vstupovat do interiéru buď z exteriéru nebo může být produkováno vnitřními zdroji
Přirozené zdroje v exteriéru: – – –
Umělé zdroje v exteriéru: – –
různé vysílače vedení vysokého napětí
Zdroje v interiéru: – – – –
záření atmosferické výboje sluneční činnost
mikrovlnný ohřev monitory, TV mobilní telefony, wifi, dálková ovládání, EZS v průmyslu jsou to pak indukční pece a svářecí automaty
[9 ]
Elektrosmog
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
365
178
Elektrosmog •
Elektrosmog = postupné enormní zatěžování člověka zdroji záření, na které nebyl po staletí zvyklý
•
V poslední době dochází k neobvyklému nárůstu umělých zdrojů elektromagnetického záření, zejména v souvislosti s výrazným rozvojem bezdrátových IT
•
V některých bytech dnes naměříme intenzitu elektrického pole 1-3 V/m. V 60. letech minulého století to bývalo 1-10mV/m (úroveň elektromagnetického pole vzrostla milionkrát!!!)
•
Na jedné straně tento vývoj společnosti vyhovuje (rychlá komunikace, bezpečnost), na druhé straně je veřejnost často znepokojena z trvalé expozice elektromagnetickém záření
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
366
Účinky elektromagnetických polí na člověka el.mag. záření působí nejen na lidský organismus, ale i na neživé objekty U člověka jsou nejcitlivější: – – – –
oči kůže pohlavní orgány nervový systém
Hypersenzitivní jedinci reagují: bolestmi hlavy, depresemi, žaludečními a kožními problémy Souvislost mezi nízkofrekvenčním magnetickým polem a nádorovým onemocněním Leukémie dětí při intenzitě magnetického pole nad 0,2 mT Působení mobilních telefonů na kardiostimulátor Působení mobilních telefonů na CNS
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
367
179
Účinky elektromagnetických polí na neživý subjekt Neživé objekty mohou být ohroženy pokud nejsou dostatečně stíněny Vědní obor o ochraně uživatelů elektronických přístrojů před důsledky působení elektromagnetického záření se nazývá elektromagnetická kompaktibilita (EMC = electromagnetic compactibility) Uplatnění: na specializovaných pracovištích (operační sály), kde chrání drahá elektronická zařízení tam, kde je třeba chránit zdraví lidí, kteří se zdroji elektromagnetického záření přicházejí do styku v běžném životě kde slouží např. pro ochranu dat v počítačích mobilní telefony mohou narušit elektronické systémy letadel
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
368
Kritéria elektromagnetického mikroklimatu
Základním kritériem je ozáření, jež závisí na: – intenzitě pole – době expozice
Intenzita pole závisí na: – vzdálenosti od zdroje – velikosti
Přípustné hodnoty ozáření elektromagnetickým zářením [10] vf
vvf
velikost frekvence 30 kHz – 30 MHz
30 – 300 MHz
300 MHz – 300 GHz
pracoviště (8 hod)
400 Vm-1
80 Vm-1
160 Vm-1
bytová zástavba
72 Vm-1
24 Vm-1
50 Vm-1
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
369
180
Optimalizace elektromagnetického mikroklimatu Elektromagnetické mikroklima lze upravit zásahem: - do zdroje - odstranění zdroje elektromagnetického záření, pokud je to možné, což je nejúčinnější způsob - stínění – Al, Cu plech min. tl. 0,5 mm stínění musí být uzemněno, jinak může situaci i zhoršit - nestavět domy pod vedením VN
- do pole přenosu – spočívá v místním ochranném stínění - na subjektu – spočívá v použití osobních ochranných pomůcek, - omezení pobytu v elektromagnetickém poli
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
370
Ochranná pásma vedení vysokých napětí [11]
Napětí
Ochranné pásmo
1kV – 35 kV
7m
35 kV – 100 kV
12 m
110 kV – 220 kV
15 m
220 kV – 400 kV
20 m
400 kV a více
30 m
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
371
181
Hygienické hodnocení elektromagnetických polí NV č. 1/2008, novela NV č. 106/2010 o ochraně zdraví před neionizujícím zářením [3] nejvyšší přípustné hodnoty pro expozici elektrickým a magnetickým polím a elektromagnetickému záření v rozsahu frekvencí od nuly (statická elektrická a magnetická pole) do frekvence 1,7 . 1015 Hz (krátkovlnný kraj UV záření)
Účinek indukovaných elektrických proudů na tkáň těla (jde především o působení na nervovou soustavu) je okamžitý (nezáleží na době expozice) Hodnocení tepelného působení polí: teplota exponované tkáně roste pomalu a při hodnocení expozice se působení pole sleduje za dobu 6 min., po které teplota tkáně při neměnící se expozici již nestoupá
Přípustnost expozice člověka nízkofrekvenčním elektrickým a magnetickým polím: – do 100 kHz se posuzuje podle hustoty elektrických proudů, které tato pole v těle člověka vyvolají – 100 kHz až 10 MHz se posuzuje přímý vliv indukovaných elektrických proudů v tkáni těla slábne a začíná se uplatňovat ohřev tkáně => je nutné posuzovat oba vlivy současně – nad 10 MHz se posuzuje jen ohřev tkáně
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
372
Základnové stanice mobilních operátorů - BTS Ochrana před neionozujícím zářením a povolení stanice se řídí těmito předpisy: •
Stavební zákon (Zákon č. 183/2006 Sb.,o územním plánování a stavebním řádu) specifikuje, které stavby vyžadují jaké povolení. Stavba každé základnové stanice spadá vždy pod režim tohoto zákona.
•
Zákon č. 258/2000 Sb. o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů ve svém paragrafu 35 říká, že nesmějí být překročeny nejvyšší přípustné hodnoty a ukládá provozovatelům zdrojů neionizujícího záření předkládat dokumentaci hygienickým stanicím.
•
Nařízení vlády č. 1/2008 Sb. o ochraně zdraví před neionizujícím zářením definuje nejvyšší přípustné hodnoty, které nesmějí překročeny. Nařízení vlády také definuje referenční hodnoty v jiných veličinách. Dodržením referenčních hodnot je zajištěni nepřekročení nejvyšších přípustných hodnot. Limity uvedené v tomto nařízení jsou shodné s limity ICNIRP.
•
Metodický návod hlavního hygienika ČR Čj. 29015/2009 ze dne 30.6.2009 vydaný Ministerstvem zdravotnictví definuje jeden z možných způsobů výpočtu elektromagnetického pole a také zdůrazňuje, že volba doložení splnění limitů výpočtem nebo měření je na provozovateli zdroje záření.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
373
182
• Příklad intenzity elektrického pole základnové stanice o výkonu 40W podle vzdálenosti a porovnání: – se současnou normou pro frekvence 900 MHZ – se současnou normou pro frekvence 1800 MHZ – se normou platnou do roku 2000 (přísnější)
[14]
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
374
•
Pro ochranu obyvatel před expozicí elektromagnetického pole se vědci nemohou dohodnout na bezpečných limitech. Jedni prosazují za základ stupně bezpečnosti tepelné účinky elektromagnetického pole s vyšší výkonovou hustotou, zatímco druzí, kteří mají zkušenosti jak ze zdravotnictví, tak z VF elektrotechniky, vycházejí z možných rizik i netepelných účinků, nebo-li z dlouhodobého působení elektromagnetického pole slabší intenzity na lidský organismus.
•
do roku 2000 platila v ČR vyhláška MZ ČR č. 408/1990 Sb. o ochraně zdraví před nepříznivými účinky elektromagnetického záření, která brala v úvahu netepelné účinky;
•
od roku 2000 platilo NV č. 480/2000 Sb.o ochraně zdraví před neionizujícím zářením, resp. NV č. 1/2008 Sb., které připouští tepelné účinky, vychází z doporučení Rady Evropy (existují státy, které toto doporučení neakceptovaly např. Itálie, Švýcarsko a Polsko).
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
375
183
Zdravotní limity jsou v současné době nastaveny podle potřeb mobilní komunikace •
Zdravotní limit pro osoby je kmitočtově závislý – Zaměstnanci podle platného NV č. 1/2008 Sb.musí maximálně vydržet 60 V/m (frekvence 400 MHz) – 134 V/m (frekvence 2000 MHz) – Ostatní osoby – obyvatelstvo – podle platného NV č. 1/2008 Sb.musí maximálně vydržet 27,5 V/m (frekvence 400 MHz) – 61,5 V/m (frekvence 2000 MHz)
– Pro frekvence používané mobilními operátory je odolnost obyvatelstva pro 900 MHz 41 V/m a pro frekvenci 1800 MHz je 58 V/m Pro srovnání: •
10 V/m je odolnost elektronických přístrojů, která nesmí být překročena v průmyslových podnicích, aby nedošlo k rušení, poruchám nebo k haváriím
•
3 V/m je odolnost elektronických přístrojů, která nesmí být překročena pro domácnosti
„Odolnost osob podle hygienických předpisů“ na účinky elektromagnetického pole je oproti elektronickým zařízením až desetinásobná. Paradoxně nás před účinky elektormagnetického pole chrání technické normy, nikoliv zdravotní limity!!! 125TVNP
•
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
376
V České republice je platné NV č. 1/2008 Sb. (dříve 480/2000 Sb.), které se odvolává na doporučení Mezinárodní komise pro ochranu před neionizujícím zářením (ICNIRP)
Souhrn doporučených limitů ICNIRP (Hodnoty uvedené v tabulce jsou expozice celého těla. Podmínky měření jsou uvedeny v doporučení.)
•
Již před přijetím NV č. 480/2000 bylo MZČR některými odborníky upozorňováno na to, že přijetím tohoto nařízení se mohou v budoucnu objevit u části populace vážné zdravotní problémy, a to z těchto důvodů: – limity pro obyvatelstvo jsou nastaveny velmi vysoko a to na hodnotu 41 - 58 V/m, což je přepočet výkonové hustoty 4,5 - 9 W/m2 – žádná odborná skupina, která se podílela na přípravě doporučení, se nezabývala ochranou proti dlouhodobému působení EMP z hlediska jeho zdravotních důsledků, např. leukemie u dětí – nebere se ohled na senzitivní jedince, kteří činí asi 3 % populace, dále děti, staré a nemocné lidi [12]
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
377
184
Porovnání intenzit elektrického pole u nás a v zahraničních předpisech [13] •
porovnání hygienických limitů pro obyvatelstvo ČR s limity ve státech, které nepřistoupily na doporučení Rady Evropy (RE).
Legenda k tabulce: 1) pro dobu expozice větší než 0,1 h (není-li uvedeno jinak) 2) doporučení Rady Evropy č. 1999/519/EC (viz OJ L 199, 30. červenec 1999) 3) nařízení vlády č. 480/2000 Sb. - platnost od 1. ledna 2001 4) vyhláška MZ ČR č. 408/1990 Sb. - pro dobu expozice 24 h (platnost do 31. prosince 2000) 5) Ordinance No. 814.710, 1. 1. 2000 - pro oblasti s dlouhodobou expozicí (domy, hřiště) 6) Decreto n. 381, 10 settembre 1998 - pro expozici v budovách, v nichž lidé žijí nebo pracují déle než 4 h denně 7) platnost od roku 2003; informace převzata z COST 281 Newsletter, November 2003, kapitola Short notes from COST 281 member countries Rusko a Čína mají limit 6 V/m Pozn: Státy, které neakceptovaly doporučení RE, nemají problémy s tím, že by zdravotní limit 4-6 V/m brzdil rozvoj IT, a přitom ochrání občany před zbytečně vysokou expozicí elektromagnetického pole. 125TVNP
[13]
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
378
Umístění stanic BTS mapa pro celou ČR dostupná z gsmweb.cz
př. okolí Fsv ČVUT v Praze
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
379
185
Umístění BTS na střeše [15]
Praha 6 - Hanspaulka
125TVNP
Parkhotel Praha 7
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
380
Umístění BTS na střeše, na fasádě
Veletržní ulice, Praha 7 [15]
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
381
186
Maskované umístění BTS [15]
kostel sv. Matěje, Praha 6
falešná borovice, obec Malá Kyšice, Střední Čechy
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
382
Umístění BTS na stožáru [15]
Příhradový stožár – Komorní Hrádek, Střední Čechy
Betonový stožár, Tuchlovice, Střední Čechy
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
383
187
Další umístění
Indoor BTS, Praha, hl.n.
[15]
Indoor BTS, Praha, hl.n.
Indoor BTS
Palladium Praha Stožár VVN – u obce Žilina, Střední Čechy 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Prostorová charakteristika BTS
•
Blízký objekt může být „chráněný“ před účinky EMP, neboť EMP tvoří „deštník“
•
Pokud je BTS umístěna ve výšce okolních staveb, tak tento efekt zaniká [foto Kabrhelová] 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
384
[12,14]
385
188
Elektromagnetické pole v okolí mobilních telefonů
V České republice je průměrně 1,3 SIM karty na osobu [16]
[foto Kabrhelová]
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
386
Kdo stanoví hygienické limity pro elektromagnetická pole
WHO: výzkum působení elektromagnetických polí na člověka a systematicky sleduje vědecké publikace a výzkumné zprávy výsledky publikací hodnotí Mezinárodní komise pro ochranu před neionizujícím zářením (ICNIRP) Směrnice pro omezení expozice střídavým elektrickým, magnetickým a elektromagnetickým polím (1998) sleduje průběžně nové výsledky výzkumů a v případě, že by se objevily poznatky, které by vyžadovaly limity změnit, je připravena to neprodleně učinit
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
387
189
NV č. 1/2008 Sb., ve znění NV č. 106/2010 Sb. o ochraně zdraví před neionizujícím zářením, Příloha č. 1 Nejvyšší přípustné hodnoty [3]
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
frekvence z pásma 900 MHz = 33 cm a z pásma 1800 MHz = 17 cm
Hloubka pronikání elektromagnetických vln do těla = 1cm -
klesá s rostoucí frekvencí závisí na druhu tkáně - u kostí je větší než u svalové tkáně
Měření u člověka nemožné =>
Hodnocenou dozimetrickou veličinou u frekvencí 10 MHz - 10 GHz je měrný výkon absorbovaný v tkáni těla [W/kg] - SAR (Specific Absorption Rate) ohřívání těla nebo jeho části může představovat zdravotní riziko NV: pro ostatní osoby (obyvatelstvo) = 2 W/kg pro zaměstnance = 10 W/kg
numerický výpočet na počítači nebo měření na modelech (fantomech)
U všech mobilních telefonů, které jsou v naší veřejné obchodní síti, je deklarovaná hodnota měrného lokálně absorbovaného výkonu nižší, než stanovená přípustná hodnota
Otázka možného netepelného působení slabých vysokofrekvenčních polí se stále sleduje
125TVNP
388
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
389
190
Vysokofrekvenční výkon vysílače mobilního telefonu: hodnocení tepelného působení
900 MHz: – výkon do 2 W při plném využití výkonu přístroje – po dobu 1/8 času => 0,25 W – absorbce méně než polovina - cca 0,1 W – NV č. 480/2000 Sb. • pro zaměstnance max. 10 W/kg pro každých 10 g tkáně (=0,01kg) (0,1W/0,01kg = 10 W/kg) • ostatní osoby max. 2 W/kg pro každých 10 g tkáně tedy pětkrát méně (10g tkáně ! Ale záření zasáhne značnou část povrchu hlavy)
1800 MHz: poloviční vyzařovaný výkon
skutečná intenzita vyzařování mobilního telefonu je téměř vždy nižší než uvažovaná max. intenzita
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
390
Vysokofrekvenční výkon vysílače mobilního telefonu: hodnocení intenzity elektrického pole •
Příklad intenzity elektrického pole mobilního telefonu o výkonu 1W podle vzdálenosti od hlavy a porovnání: – se současnou normou pro frekvence 900 MHZ – se současnou normou pro frekvence 1800 MHZ [11]
[14] 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
391
191
Impulsní modulace mobilní telefon vysílá krátké impulsy - kódovaný záznam hlasu impulsy délky 0,577ms a opakují se po 4,615ms, tedy s frekvencí 217 Hz Může absorpce přerušované el.mag. vlny na živý organismus působit ještě jinak než tepelně ??? podle komise ICNIRP – jiné než tepelné působení impulsně modulovaných radiofrekvenčních polí na biologické objekty se neprokázalo
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
392
Mikrovlnné trouby Mikrovlny jsou vysokofrekvenční radiové vlny a jsou - stejně jako viditelné světlo - částí elektromagnetického spektra Podobně jako světlo se mikrovlny – šíří prostorem – odrážejí se od předmětů – a pohlcují v materiálech
Kovové materiály mikrovlny úplně odrážejí [18]
Sklo a některé plasty jsou pro mikrovlny většinou průhledné
Materiály obsahující vodu pohlcují mikrovlnnou energii => teplo – potraviny – kapaliny – tkáně 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
393
192
Funkce mikrovlnné trouby
frekvence 2450 MHz výkon 500 - 1100 W mikrovlny generuje elektronka zvaná magnetron po zapnutí jsou mikrovlny rozptylovány do všech směrů
[17]
- kovové stěny odrážejí - potraviny absorbují energii - stejnoměrnost ohřívání je podporována otočným talířem
molekuly vody se při absorbování mikrovlnné energie rozkmitají a působením tření se potravina ohřívá mikrovlny se absorbují jen v zahřívané potravině a nikoli v ostatním prostoru talíře a nádoby se neohřívají, plasty pouze pro mikrovlnné trouby
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
394
různý příjem tepla u některých potravin - s nepropustným povrchem, různě rychle se ohřívají - v důsledku teplotních rozdílů mohou vybouchnout
[18]
[18]
rychlost mikrovlnného ohřevu závisí na: – výkonu – obsahu vody – hustotě a množství ohřívaných potravin
mikrovlnná energie neproniká do hloubky a větší kusy potravy se mohou ohřívat nerovnoměrně (! bakterie)
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
395
193
Mezinárodní standardy
pro mikrovlnné trouby platí limit 50 W/m2 pro jakékoli místo vzdálené 5 cm od vnějšího povrchu výrobku -
ve skutečnosti je emise MW trub podstatně nižší než tento mezinárodní limit zařízení má jištění znemožňující expozici mikrovlnným zářením, když je trouba zapnutá a její dvířka zůstala otevřená mikrovlnné trouby jsou bezpečné mikrovlny uzavřeny uvnitř trouby mikrovlny se však mohou dostat do okolí trouby: • poškozená nebo silně znečištěná dvířka • neodborné úpravy
-
expozice klesá se vzdáleností
pronikání vln spáry u dvířek a sklem dvířek – omezené kcí (úroveň vyzařování je bezpečně pod hodnotami doporučenými mezinárodními standardy)
mikrovlnná energie se v těle člověka absorbuje a zahřívá exponovanou tkáň – ! Orgány se špatnou cirkulaci krve a méně účinnou teplotní regulací (oči, varlata) – tepelné poškození může nastat jen při dlouhé expozici velmi vysokým výkonům, které velmi překračují úrovně, jaké se naměří vně mikrovlnných trub
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
396
Elektromanetické pole bezdrátových Wi-Fi sítí Frekvence používané pro Wi-Fi sítě 2400 MHz, nověji i 5000 MHz
[20]
Impulsy Elektromagnetické pole slabé, elektromagnetické záření je o výkonu cca 100 mW = 0,1 W
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
397
194
Elektromagnetické pole v okolí počítačových monitorů
o záření vlastně nejde, jelikož nejkratší vlnové délka je rovna několika stům metrů u monitorů jde vždy o pole blízké zóny = > elektrická a magnetická pole spolu nejsou svázána vlastnostmi známými z šíření elektromagnetických vln 1998: WHO - případné zdravotní obtíže vyskytující se při práci s počítačovými monitory je nutné hledat jinde než v působení elektromagnetického pole, které v tomto případě představuje jen zlomek expozičních limitů uplatňovaných v národních i mezinárodních standardech
[18]
NV č. 1/2008 Sb., o ochraně zdraví před neionizujícím zářením, stanoví hygienické limity i pro nízkofrekvenční elektrická a magnetická pole a pro statické magnetické pole
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
398
Expozice nízkofrekvenčním elektrickým a magnetickým polím: do 100 kHz hustota elektrických proudů 100 kHz až 10 MHz vliv indukovaných elektrických proudů a ohřev tkáně nad 10 MHz ohřev tkáně
Min. frekvence 16 - 100 kHz Max. frekvence do 1 MHz => tepelný vliv elektromagnetického pole lze zanedbat oproti účinkům netepelným (účinkům elektrických proudů indukovaných v těle) Indukované proudy jsou způsobeny magnetickým polem. Nízkofrekvenční
elektrická pole jsou v tomto případě slabá a mají vysokou impedanci, takže se při indukování elektrických proudů v těle uplatňují při hygienickém hodnocení nepatrně.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
399
195
Výsledky měření SZU nejvyšší hodnota magnetické indukce v horní části monitoru dále pak pod spodní okraj monitoru (nepřístupné) na zadní a bočních stěnách vždy méně než horní část před obrazovkou intenzita magnetického pole řádově nižší
[21]
ani v přímém dotyku s horní částí monitoru není překročena max. přípustná hodnota stanovená NV č. 1/2008 Sb.
z hlediska neionizujícího el.mag. pole není tedy třeba pobyt u monitorů jakkoli sledovat či snad omezovat 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
400
MONITOROVÁNÍ A MĚŘENÍ PARAMETRŮ VNITŘNÍHO PROSTŘEDÍ BUDOV 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
401
196
Monitorovaní a měření parametrů vnitřního prostředí budov Snažíme se postihnout aktuální stav vnitřního prostředí. Vždy je klíčovým „indikátorem“ člověk – uživatel prostoru. Proč? • Splnění požadavků projektu • Nevyhovující stav • Stížnosti uživatelů
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
402
Monitorovaní a měření parametrů vnitřního prostředí budov Empirický přístup – dotazníky
Analytický přístup – měření v klimatické komoře
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
403
197
Empirický přístup • Ptáme se subjektů na jejich vnímání prostředí • Subjektivní měřítko • „Comfort vote“ – pocity člověka při vnímání tepelného prostředí • Subjekt funguje jako identifikátor úrovně komfortu, nejen prostředí, ale i sociálních vlivů. • Vhodné doplnit současným měřením veličin vnitřního prostředí.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
404
Empirický přístup - problémy • Statistické metody pro vyhodnocení výsledků průzkumu – klíčové pro pochopení subjektivního hodnocení • „Comfort vote“ – závislá proměnná • Měřené veličiny vnitřního prostředí – nezávislá proměnná • Subjekty si volí oblečení, nastavení vnitřního prostředí, aktivitu v závislosti svých pocitech vnímání tepelného prostředí. • Teorie musí být schopná vysvětlit výsledky empirického hodnocení, jinak podle ní nelze stanovit žádné standardy.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
405
198
Analytický přístup • Obraz vztahu mezi člověkem a prostředím. • Fanger (1970) – Predicted mean vote PMV • Tepelná bilance mezi teplem vyprodukovaným lidským tělem a tepelnou ztrátou. – Komfortní stav této bilance platí pro úzký interval teploty kůže a intenzity pocení (data získána měřením v klimatické komoře na lidech, kteří své pocity vnímání hodnotili jako komfortní při různé aktivitě.) – Optimální tepelný komfort vyjádřený v závislosti na metabolické produkci tepla, tepelného odporu oděvu, podmínkách prostředí. – ČSN EN ISO 7730
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
406
Analytický přístup • Fanger (1970): • Předpokládaná průměrná volba vyjadřuje průměrný tepelný pocit člověka – vyjadřuje střední volbu skupiny lidí (PMV - Predicted Mean Vote)
• vždy v hodnocené skupině budou někteří lidé hodnotit tepelné prostředí negativně – předpokládané procento nespokojených - PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied).
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
407
199
Analytický přístup • Gagge (1972) - Standard Effective Temperature: • Rovněž používá teploty kůže jako limitní hodnotu, doplňuje ji vlhkostí kůže (proti Fangerově intenzitě pocení) • Efektivní teplota je vztažená k subjektivní odezvě člověka • Metoda vztahuje skutečné podmínky k efektivní teplotě při běžném oblečení a produkci metabolického tepla a relativní vlhkosti 50 %, které vyvodí stejnou fyziologickou odezvu.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
408
Analytický přístup - problémy • Veškerá data byla získána za rovnovážných podmínek prostředí při aklimatizaci člověka (3 h). • Použití pro obecné účely (návrh vnitřního prostředí) – Vyžaduje znát produkci metabolického tepla při předpokládané aktivitě lidí v prostoru a skladbu jejich oděvu (tepelný odpor).
• Problematické pokud je v prostoru více druhů aktivit • Návrh vede k striktně kontrolovanému vnitřnímu prostředí podle uvažovaného oblečení a aktivity lidí • Tyto přístupy jsou obtížné pro budovy s proměnným prostředím (pasivní systémy chlazení, apod) • Neuvažují schopnost lidského těla adaptovat se na vzniklé podmínky.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
409
200
Zjištění komfortu prostředí •
Co vlastně chcete zjistit? – Co měřit a jak dlouho? – Nejjednodušší – měření teploty v prostředí, bez zjišťování subjektivní odezvy, – Složitější – měření parametrů vnitřního prostředí vč. zjišťování subjektivní odezvy, – Komplexní – zjištění všech parametrů, které umožní stanovit tepelnou výměnu mezi subjektem a jeho okolím vč. zjišťování subjektivní odezvy.
•
Návrh experimentu.
•
Metoda pro stanovení závěrů. Pozor, nejsložitější a nejkomplexnější neznamená vždy nejlepší přístup, zejména, když nedokážeme vyhodnotit souvislosti projevující se ve vyhodnocovaném prostředí.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
410
Měření parametrů vnitřního prostředí • Měřicí vybavení: • ČSN EN ISO 7726 - Ergonomie tepelného prostředí Přístroje pro měření fyzikálních veličin • ČSN EN 13182 - Větrání budov - Požadavky na přístroje pro měření rychlosti proudění vzduchu ve větraných prostorech
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
411
201
Měření parametrů tepelného prostředí Teploměr Galileo
• Teplota vzduchu:
http://www.sperdirect.com
Bránění vlivu sdílení tepla sáláním 125TVNP
Princip: • Změna objemu tekutiny, nebo pevné látky • Změna elektrického odporu polovodiče • Změna tlaku • Produkce elektrického náboje polovodiči (termočlánky)
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
412
Měření parametrů tepelného prostředí • Výsledná teplota konvenčního a radiačního účinku sdílení tepla: •
Teplota kulového teploměru černá koule čidlo teploty podpora z tep.-izolač. materiálu
tepelně izolační materiál elektrické připojení
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
413
202
Měření parametrů tepelného prostředí • Výsledná teplota konvenčního a radiačního účinku sdílení tepla: •
Teplota kulového teploměru - Stereoteploměr
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
414
Měření parametrů tepelného prostředí • Sálavý tepelný tok plochy: Strana A
Strana B černě natřený prvek
zlatě natřený prvek
polyetylenový kryt termočlánky
125TVNP
teplotní element Pt 100
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
415
203
Měření parametrů tepelného prostředí • Vlhkost vzduchu: • Psychrometry, kapacitní vlhkostní čidla, čidla teploty rosného bodu čidla teploty rosného bodu
Měření vlhkosti v plynech
http://www.directindustry.com http://www.directindustry.com
RHXL3SD ruční Teploměr/vlhkoměr Data Logger
Psychrometrická čidla s kapacitními sensory (t, rh) 125TVNP
http://www.desig nworldonline.co m
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
416
Měření parametrů tepelného prostředí ochranný kryt
• Rychlost vzduchu: •
•
Termoanemometry – čidla měřící ochlazování termistoru, rychlá, přesná, vhodná pro nízké rychlosti (do 5 m/s) Vrtulkové – měří otáčky vrtulky
Sférické čidlo rychlosti vzduchu čidlo teplotní kompenzace
tepelně izolační materiál
Elektrické připojení
http://www.diracdelta.co.uk
125TVNP
http://www.directindustry.com (c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Termoanemometry pro měření rychlosti, teploty a případně vlhkosti vzduchu 417
204
Měření parametrů tepelného prostředí • Povrchová teplota: • •
Kontaktní čidla – přímé sdílení tepla mezi povrchem a čidlem (není vhodné pro materiály s nízkou teplotní vodivostí) Infrasensory - bezkontaktní měření teploty, emisivita materiálu infračervený teploměr
Prvek Pt 100 pro měření teploty spojený s membránou
http://www.diytrade.com
pružina
membrána
http://www.t omsgadgets .com/ribbon -surfacethermomete r-probe
„Ribbon Surface Probe – povrchová sonda“ 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
418
Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ • Emise určitých látek může být zjišťována třemi způsoby: – Zdroj – identifikace zdroje a jeho složení, predikce emise látek do okolí – Vzduch v blízkosti zdroje – identifikace substance emitované v podmínkách zkušební komory a predikce koncentrace ve vzduchu výpočtem. – Měření vzduchu v prostoru s více zdroji – identifikace sloučenin a zjištění jejich zdroje.
• Dva kroky: – Odběr vzorku vzduchu (sampling) – Analýza vzorku
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
419
205
Metody analýzy škodlivin ve vzduchu v interiéru • • • • •
Chromatografie Spektrometrie a fotometrické metody Hmotnostní spektrometrie, ionizace plamenem Chemické sensory Sorbenty
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
420
Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ • Chromatografie: • • • •
Schéma plynového chromatografu
metoda určená k dělení a stanovení plynů, kapalin i pevných látek s bodem varu do cca 400 °C. Vzorek se vnese do komory, kde se odpaří a ve formě par je unášen nosným plynem do kolony. Nosný plyn unáší složky vzorku postupně k konci kolony a dělicí proces se neustále opakuje. Detektor indikuje okamžitou koncentraci separovaných látek v nosném plynu.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
421
206
Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ • Spektrometrie a fotometrické metody: • • • • •
Absorpční spektroskopie Emisní spektroskopie Laserová spektroskopie Fotoakustické spektrometrie Analýzy rentgenovým zářením
•
Využívají diskrétních energetických úrovní molekul a emise, nebo absorpce radiace, která vyvolá změnu energetické úrovně. Založené na měření propustnosti, nebo pohltivosti sloučeniny, nebo produktu reakce testované látky.
•
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
422
Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ • Spektrometrie a fotometrické metody: •
Spektroskopie infračerveným zářením zdroj IR referenční komora IR detektor komora se vzorkem
výstup vzorku vzduchu
vstup vzorku vzduchu
Schéma spektroskopického sensoru Rehva GB14 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
423
207
Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ • Spektrometrie a fotometrické metody: •
Fotoakustická spektrometrie zdroj IR
mikrofon
Fotoakustický monitor plynů Innova vstup vzorku vzduchu
optický filtr
výstup vzorku vzduchu
chopper
Rehva GB14 http://www.gasera.fi 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
Rehva GB14 Foto: Pavla Dvořáková 424
Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ • Hmotnostní spektrometrie:
http://www.atcinc.net/heliumleak-detectors.asp
Schéma jednoduchého hmotnostního spektrometru se sektorovým analyzátorem pro měření oxidu uhličitého. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
425
http://besg.grou Biology_Equipm m
208
Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ • Chemické sensory:
Pasivní odběr vzorků
Foto: Pavla Dvořáková 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
426
Měření kvality vnitřního prostředí - IAQ
Photo: Pavla Dvořáková 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
427
209
Měření osvětlení • Fotometry – měření intenzity osvětlení, dopadajícího světelného toku • Spektrální radiometry – analýza spektrálního složení světla umělého zdroje • Reflektometry – měření odrazivostí světlo odrazivých ploch. • Přístroje pro analýzu odlesků a oslnění – komplexní, složité měření náročné na přesnost
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
luxmetr http://www.tequipme nt.net/MinoltaLS100. asp
428
Měření osvětlení • Laboratorní měření rozložení intenzity osvětlení – goniofotometr – měření prostorového rozložení světelného toku
Goniofotometr SMS 10H
• Laboratorní měření dopadajícího světelného toku Integrovaná koule
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
429
210
Měření akustika • Měření hladiny akustického tlaku – Okamžitá – Integrující v časové periodě – Dlouhodobé
mikrofon stupnice přepínání rozsahu
ANALOGOVÉ http://www.explai nthatstuff.com/so undlevelmeters.ht ml
125TVNP
DIGITÁLNÍ http://www.thumperfaq.com/sound.htm
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
430
Dotazníky • Umožní nahlédnout jak je uživatel daného prostředí spokojený či nespokojený. • Důležitý je základní počet (ideálně100 a více) • Metoda dotazů! Lidé si spíše stěžují na to, co jim chybí a opomíjejí, s čím jsou spokojení.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
431
211
Postup analýzy IEQ • • • • • •
Proč? Stížnosti uživatelů. Ujištěním jestli bylo dosaženo požadovaných limitů. Testování účinnosti stavby a jejího vybavení. Zjišťování vlivu IEQ na zdraví uživatelů. Hodnocení kvality IEQ, porovnání mezi místnostmi.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
432
Postup analýzy IEQ • Kde a kdy? • Jedna místnost,……nebo celá budova – Správná volba reprezentativní místností, kde se bude monitorovaná aktivita projevovat.
• Správné umístění měřicího zařízení
• Doba měření
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
433
212
Postup analýzy IEQ • • • •
Co? Jaké parametry, jaké indicie Co měřit Co sledovat
• Rozdílné náklady se vztahují k: – – – –
Počtu měřených veličin Kvalitě měřícího vybavení Počtu monitorovaných míst Délce měření
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
434
Postup analýzy IEQ • • • •
Jak? Příprava měření Měření na místě Vyhodnocení a závěry
• Je nutné mít jasný plán od začátku do konce. • Každá z těchto částí je velmi časově náročná (obvykle nejedete měřit do stejných podmínek). • Paradoxně bývá nejkratší samotné měření. 125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
435
213
Reference a bibliografie • • • • • • • • • • • •
Bluyssen Philomena M.: The Indoor Environment Handbook - How to Make Buildings Healthy and Comfortable, Earthscan Ltd (United Kingdom), 2009, ISBN-13: 9781844077878 Brown GZ & Dekay M (2001). Sun Wind Light. John Wiley. CIBSE GUIDES A-L CIBSE: Guide A: Environmental design, ISBN: 1903287669 CORGNATI, S.P., GAMIERO da SILVA: Indoor climate quality assessment, Rehva Guidebook 14, REHVA 2011 ČSN 734301 ČSN EN 13182 Ventilation for buildings- Instrumentation requirements for air velocity measurements in ventilated spaces ČSN EN 15251 ČSN EN ISO 7726 Ergonomics of the thermal environment – Instruments for measuring physical quantities ČSN EN ISO 7730 D.Bailo, L.Negri – Feng Šuej - Žít a bydlet v harmonii Energy and Climate in the Urban Built Environment – Ed. M. Santamouris
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
436
Reference a bibliografie • • • • • • • • • • • • • • •
Heating, Cooling, Lighting Design Methods for Architects, Second Edition - Norbert Lechner http://antroposof.sk/diela_tlac/barvy_psychika_ditete.pdf http://cs.wikipedia.org/wiki/Elektromagnetick%C3%A9_spektrum http://dirt.asla.org http://elektro.tzb-info.cz/8572-elektromagneticke-pole-a-zdravotni-rizika-vi http://en.wikipedia.org/wiki/Light http://fyzika.jreichl.com http://gsmweb.cz/ http://hardwarecervenkova.blogspot.cz/2010/10/monitor.html http://heat.feld.cvut.cz/mertaj/tuma2.html http://is.muni.cz/th/189358/pedf_b/Barvy_a_jeji_vyznamy.doc.pdf http://new-learn.info/learn/packages/mulcom/ http://svetvedy.cz http://www.archinet.cz http://www.astronomynotes.com/light/s2.htm
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
437
214
Reference a bibliografie • • • • • • • • • • • • • • • •
http://www.coufal-elektronik.ch/de/meta/elektrosmog.php http://www.deltabp.sk/ http://www.dsl.cz/ http://www.hlukovemapy.mzcr.cz http://www.home-air-purifier-expert.com/sick-building-syndrome.html Http://www.chemierol.wz.cz/ http://www.ides-edu.eu http://www.idnes.cz/ http://www.ionic-care.cz/funkce-pristroje.html http://www.lightingdesignlab.com Http://www.lupa.cz/clanky/cesky-mobilni-sektor-vnbsproce-2009/ http://www.mora.cz/prakticke-tipy/mikrovlnne-trouby/detail/ http://www.ndt-ed.org http://www.ndt-ed.org/EducationResources/HighSchool/Sound/interference.htm http://www.prisonexp.org/http://cs.wikipedia.org http://www.rehau.com
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
438
Reference a bibliografie • •
• • • • • • • • •
http://www.rehva.eu - L.Lan, P.Wargocki, Z.Lian : Optimal thermal environment improves performance of office work http://www.rehva.eu - L.Lan, P.Wargocki, Z.Lian : Optimal thermal environment improves performance of office work http://www.rockfon.cz http://www.sciencedirect.com http://www.szu.cz http://www.szu.cz http://www.szu.cz/ http://www.tzb-info.cz Http://www.tzb-info.cz/1801-elektromagneticke-pole-a-zdravotni-rizika-i http://www.tzb-info.cz/4530-elektromagneticke-pole-a-zdravotni-rizika-iv IES (Rea, M. S., ed.) (1993). Lighting Handbook: Reference and Application. Illuminating Engineering Society of North America (IESNA). 8th edition.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
439
215
Reference a bibliografie • • • • • • • • • • •
J.C.Vischer – Towards an Environmental Psychology of Workspace: How People are Affected by Environments for Work, Architectural Science Review, Volume 51.2, pp 97-108 JOKL, M. V. Teorie vnitřního prostředí budov. 2. vyd. Skripta ČVUT v Praze. Praha, 1993. 261s. ISBN 80-01-00481-3. JOKL, M. V. Zdravé obytné a pracovní prostředí. 1. vyd. Praha: Academia, 2002. 261 s. L.Centnerová: Tradiční a adaptivní model tepelné pohody, disertační práce 2001 L.Kostrouň – Psychologie architektury LAM, W. M. C. (1992). Perception and lighting as formgivers of architecture. Van Nostrand Reinhold, New York. Lechner N (2001). Heating, cooling, lighting: Design methods for architects. Second Edition. New York: John Wiley & Sons inc. Moore Fuller (1985). Concepts and Practice of Architectural Daylighting, Van Nostrand Reinhold, New York, ISBN 0-442-26439-9. Nařízení vlády č. 1/2008 Sb., o ochraně zdraví před neionizujícím zářením. Nařízení vlády č. 272/2011 Sb. o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací Nařízení vlády č.361/2007 Sb., ve znění nařízení vlády č.93/2012 Sb.
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
440
Reference a bibliografie • • • •
• • • • • • • • •
Nařízení vlády č.361/2007 Sb., ve znění nařízení vlády č.93/2012 Sb. nařízení vlády č.441/2004 Sb. a č.523/2002 Sb. P. Ole Fanger : Indoor air quality handbook, Ch 22 : Perceived air qualityand ventilation requirements, McGraw-Hill (www.digitalengineeringlibrary.com) Rehva guidebook 13 : F.R. d´Ambrosio Alfano (ed.), L. Bellia, A. Boerstra, F. van Dijken, E. Ianniello, G. Lopardo, F. Minichiello, P. Romagnoni, M.C. Gameiro da Silva: Indoor environment and energy efficiency in schools - Part 1 Principles Rehva guidebook 14: Indoor climate Quality Assessment, 2011, ISBN 978-2-930521-05-3 Rehva guidebook 14: Indoor climate Quality Assessment, 2011, ISBN 978-2-930521-05-3 Rehva guidebook 6: Wargorcki (ed.), O. Seppänen (ed., J.Andersson, A. Boerstra, D. ClementsCroome, K. Fitzner, S.O. Hanssen: Indoor climate and productivity in offices. See Time-Saver Standards for architectural design data, 5th edition, Mc Graw-Hill, 1974, p. 939, Stein B & Reynolds JS (2009). Mechanical and Electrical Equipment for Buildings. John Wiley & Sons, New-York. Thermal Analysis and Design of Passive Solar Buildings – A.K. Athienitis, M. Santamouris Vyhláška č. 410/2005 Sb.,ve znění vyhl.č.343/2009 Sb. Vyhláška č.6/2003 Sb. Zákon č. 458/2000 Sb. - energetický zákon a související předpisy
125TVNP
(c) prof. K. Kabele a kol. 2014
441
216