Tepelná pohoda

1. Úvod

Už od pradávna se lidé v každé společnosti snaží měnit prostředí, ve kterém žijí, dle svých potřeb a zájmů tak, aby docílili optimálního stavu, kdy prostředí působí na člověka jen pozitivně. Pokud má být ale tato snaha úspěšná, musí stát na pevném vědeckém základě, což především vyžaduje komplexní přístup, který by umožnil systematické zkoumání všech složek prostředí a jejich vzájemných vztahů.

Problém tepelné pohody, čímž se rozumí optimalizace tepelně vlhkostního mikroklimatu, je tedy nutné řešit ve spojitosti s mnoha jinými faktory, které ovlivňují psychologickou i fyziologickou rovnováhu člověka.

Tato práce vznikla na základě řešení problematiky tepelné pohody na katedře Energetiky na Fakultě elektrotechnické ČVUT. Ukázalo se, že literární prameny, zabývající se touto problematikou, používají různé vztahy pro výpočet teplot, atmosférických tlaků i pro výpočet stupně tepelného pocitu. Hlavní úkol této práce tedy spočívá v přezkoumání těchto vztahů a ve vyhodnocení jejich rozdílů.

Hlavním důvodem, proč řešit problém tepelné pohody, je optimalizace návrhu vytápění prostoru a vlhčení vzduchu interiérů. Běžný postup při projektování vytápění dle ČSN 06 0210 uvažuje navržení zdrojů tepla pro nejnepříznivější klimatické podmínky stanovené dle druhu místnosti a minimální venkovní teplotou. To způsobí předimenzování celého otopného systému, což má za následek celoroční provoz se sníženou účinností.

Pokud bychom ale navrhli systém regulace výkonu dle aktuální činnosti a stavu člověka a vhodně kombinovali dodávku tepla sáláním a konvekcí, dosáhli bychom velkých ekonomických úspor.

Studiem a experimenty v oblasti optimalizace tepelně vlhkostního mikroklimatu se zabývali v Dánsku technici Prof. P.O. Fanger a B.W. Olesen, Ph.D, kteří provedli velmi obsáhlý výzkum se 1300 lidech. Na základě výsledků byla ověřena platnost teoreticky stanoveného vztahu pro stupnici tepelných pocitů. Tímto vztahem můžeme pro přesně definované podmínky stanovit, jak se budou lidé pravděpodobně cítit a jaké bude procento nespokojených. Dále můžeme stanovit intervaly hodnot těchto veličin, pro které docílíme stavu, kdy se většina přítomných bude cítit tepelně optimálně.

Tato práce musí nejprve vymezit základní pojmy (kapitola 2) této problematiky, kam patří životní prostředí, pohoda prostředí, stres, složky prostředí a hodnocení úrovně životního prostředí.

Následuje kapitola jež se zabývá rozdělením typů mikroklimatů, které utváří celkové prostředí, dále čtenáře seznámí s vlivy, které na organismus působí a se způsoby jak postupovat pro jejich odstranění. Největší pozornost je zaměřena na tepelně vlhkostní mikroklima, jehož součástí je tepelná pohoda člověka (kapitola 4).

Pro řešení tepelné pohody je nutné vycházet z hygienických aspektů, které jsou základní podmínkou pohody člověka. Stanovení tepelné rovnováhy vychází z tepelné bilance člověka, ta je ovlivněna mnoha vlivy. Jsou to: velikost metabolického výkonu v závislosti na fyzické aktivitě jedince, tepelný odpor oděvu, rychlost proudění vzduchu, velikost sdíleného tepla sáláním a v neposlední řadě sdílení toku konvekcí. Dále tato kapitola stanovuje vztahy pro výpočet tepelné pohody, tzv. stupeň tepelného pocitu a procentuální podíl nespokojených lidí s prostředím a zabývá se i měřením těchto veličin.

Vlastní výpočty tepelné pohody, grafy teplot pro různé typy prostředí a rozdíly mezi různými druhy použitých vzorců jsou zpracovány v samostatné kapitole (kapitola 5).

2. Základní pojmy

2.1. ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

Obecně je životní prostředí fyzická realita, která obklopuje živý organismus a ve vzájemném působení utváří jeho stav.

Prostředí lze rozčlenit dle různých hledisek:

Podle umístnění:	a) interní (vnitřní) prostředí -- prostředí ve stavbách,
	b) externí (vnější) prostředí -- prostředí vně staveb.
Podle účelu:	a) nebytové prostředí -- prostředí na pracovištích,
	b) bytová zástavba -- prostředí v obytných prostorech.

2.2. POHODA PROSTŘEDÍ

Jsou to podmínky, za kterých jsou regulační mechanismy lidského organismu namáhány tak, aby adaptovaný organismus udržel biologicky významné funkce s vynaložením minimálního úsilí.

Pohoda lidského organismu je ovlivněna působením složek životního prostředí. To působí na lidský organismus biologickými (tělesnými) a psychickými (duševní a mentální) vlivy. Rozlišujeme pohodu celkovou a dílčí, pro kterou je důležité splnit jen některé činitele celkové pohody.

Dílčí pohody prostředí:	a) fyzická,
	b) fyziologická,
	c) psychická,
	d) sociální.

Fyzická pohoda prostředí se dále dělí dle jednotlivých složek prostředí na:

a) tepelně vlhkostní,	g) elektrostatickou,
b) odérovou,	h) elektroiontovou,
c) toxickou,	i) elektromagnetickou,
d) aerosolovou,	j) akustickou,
e) mikrobiální,	k) světelnou.
f) ionizační,

2.3. STRES

Stres je určitou zátěží na organismus. Pozitivně působící stres je nazýván eustres a negativně působící stres je distres. Působením stresu na organismus je vyvoláván strain. Ten existuje jen po dobu působení stresu a projevuje se různými příznaky, neboli symptomy. Skupina symptomů se nazývá syndrom strainu.

Syndrom může být dvojího druhu:	a) vytvářený během stresu,
	b) vytvořený po skončení stresu.

Účinky stresu, které trvají i po jeho ukončení, lze označit slovem poststrain.

2.4. SLOŽKY PROSTŘEDÍ (druhy mikroklimatu)

Přehled nejčastějších vlivů, působících na organismus, a příslušných typů mikroklimatu je uveden v tabulce 1 (jejich bližší charakteristiku uvádí kapitola 3). Mikroklimatem se rozumí omezená část prostředí, působící na organismus.

Tab. 1 -- Nejčastější vlivy působící na organismus a jim odpovídající mikroklima

Vlivy na organismus			Mikroklima
Hmotnostní	Pevný aerosol		Aerosolové	Psychické mikroklima
	Kapalný aerosol
	Mikrobi		Mikrobiální
	Toxické pevné látky		Toxické
	Toxické kapaliny
	Toxické plyny
	Vzduch (jeho pohyb)
	Prostor (barevnost)
	Člověk
	Odéry		Odérové
	Vodní pára
Energetické	Teplo	Konvekční	Tepelně vlhkostní
		Kondukční
		Evaporační
		Respirační
		Radiační
	Světlo		Světelné
	UV záření		Elektromagnetické
	Laserové záření
	Mikrovlnné záření
	Ionizující záření		Ionizační
	Ionty v ovzduší		Elektroiontové
	Statická elektřina		Elektrostatické
	Zvuk		Akustické
	Gravitace		Gravitační
	Vibrace		Vibrační

Vlivy působící na organismus lze také rozdělit na: a) fyziologické,

b) psychologické.

Fyziologické vlivy jsou vytvářeny vztahem prostředí s fyziologickými procesy v organismu, kde je rozhodující úroveň vzruchu.

Psychologické vlivy jsou vytvářeny vztahem prostředí s psychologickými procesy v organismu. V tomto případě je rozhodující pocit člověka.

2.5. HODNOCENÍ ÚROVNĚ ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ

Rozlišujeme tři základní druhy hodnocení:

a) subjektivní,

b) objektivní,

c) předpisové.

Subjektivní hodnocení je založeno na pocitech subjektu, tj. na jeho celkovém vjemu prostředí. Je podmíněno smyslovými počitky a tudíž je označováno za senzorické. Osvědčila se stupnice, kde 0 = pohoda (komfort), 1 = mírná nepohoda, mírný (diskomfort), 2 = nepohoda, diskomfort, 3 = značná nepohoda, značný diskomfort.

Objektivní hodnocení je založeno na splnění fyzických zákonitostí. Osvědčilo se třístupňové dělení: optimální prostředí, únosné prostředí a neúnosné prostředí. Například u tepelně vlhkostního stresu je dán optimální stav prostředí pro člověka tepelnou rovnováhou lidského organismu, tj. zachováním termoregulačního rozmezí v neutrální oblasti, dlouhodobě únosný stav prostředí je dán tepelnou rovnováhou organismu se zjevným pocením a krátkodobě únosný stav prostředí je dán časově omezenou hypertermií nebo hypotermií lidského těla.

Předpisové hodnocení je definováno normami a předpisy. Mělo by vycházet z hodnocení objektivního a kde to není pro nedostatek podkladů možné, z hodnocení subjektivního. Z oblasti optima lze předpisové hodnoty nazvat optimální a přípustné. Předpisuje se obvykle určité přijatelné rozmezí dané hodnotami minimálními a maximálními.

Definice pohody prostředí je založena na prvním způsobu hodnocení, tj. na subjektivních pocitech, kde pohoda prostředí je takový stav mysli, který vyjadřuje uspokojení nejméně 80 % uživatelů.

Komplexní hodnocení: Pomocí probraných hodnocení lze sledovat jak určité části prostředí, tak prostředí jako celek. Vlivy různých mikroklimat na celkovou úroveň prostředí určuje komplexní hodnocení v tabulce 2.

Tab.2 Vliv mikroklimat na celkovou úroveň prostředí

Druh vlivu na prostředí		Vliv [%]
Tepelně vlhkostní	Teplota	15.8	30.1
	Proudění vzduchu	7.2
	Vlhkost vzduchu	7.1
Akustický	Hlasitost	8.7	21.9
	Rušivost	8.6
	Výška zvuku	4.6
Světelný	Jas světla	11,0	24.0
	Oslnění	7,9
	Stíny	5,1
Odérová		7.5
Toxická		9.9
Aerosolová		6.6

3. Charakteristika typů mikroklimatu

3.1. TEPELNĚ VLHKOSTNÍ MIKROKLIMA

Tepelně vlhkostní mikroklima je složka prostředí, tvořená tepelnými a vlhkostními toky (teplem a vodní parou), které působí na organismus a utvářejí tak jeho celkový stav.

Rozlišujeme dva druhy tep. vlhkostního mikroklima:

a) rovnoměrné (uniformní),

b) nerovnoměrné(neuniformní).

3.1.1. Rovnoměrné tepelně vlhkostní mikroklima

Toto mikroklima je charakterizováno rovnoměrným rozložením tepelných a vlhkostních toků v prostoru a čase, kdy nedochází k rychlým změnám fyzické a psychické zátěže organismu.

3.1.1.1. Tepelně vlhkostní faktory působící na organismus.

Vnější klima, které je upraveno obvodovým pláštěm a střechou budovy, společně se zdroji tepla a vodní páry v interiéru, vytvářejí základní mikroklima prostředí, které je dále ovlivněno vytápěním, větráním a klimatizací.

Obsah vodní páry ve venkovním vzduchu je závislý na jeho teplotě (v zimě bude minimální, i když relativní vlhkost vzduchu bude vysoká, v létě pak naopak).

Zdrojem vodní páry v interiéru je sám organismus, jeho různé činnosti (vaření), dále např.vzlínání zdiva a jiné. Přehled činností a množství uvolněné páry jsou uvedeny v tabulce 3.

Relativní vlhkost vzduchu v interiéru lze stanovit ze vztahu:

        
        
        

Tab. 3 Zdroje vodní páry v interiéru

Druh zdroje -- činnost		Množství páry (g/h)
Člověk	Lehká činnost	30 -- 60
	Středně těžká práce	120 -- 200
	Těžká práce	200 -- 300
Koupelna	S vanou	500 -- 700
	Se sprchou	2500 -- 2600
Kuchyň	Při vaření	600 -- 1500
	Průměrně denně	100 - 150
Sušení prádla	Odstředěného	50 -- 200
	Mokrého	100 -- 200
Bazén (vodní plochy)		40 -- 50
Rostliny	Pokojové	5 -- 10
	V květináči	7 -- 15
	Fikus středně velký	10 -- 20
	Vodní rostliny	6 -- 8
	Malé stromy (2-3 m)	2 -- 4
	Vzrostlé stromy	2 -- 3

Ze zkušenosti je známo, že v interiérech by se měla optimální hodnota relativní vlhkosti udržovat pod hranicí 70%, aby nedocházelo ke kondenzaci vodních par.

3.1.1.2. Změny fyziologického stavu organismu

Organismus potřebuje do prostředí odvádět teplo, které sám produkuje. Základní tvorba tepla (bazální metabolismus) závisí především na pohlaví a věku jedince. Vliv váhy a výšky se eliminuje uvažováním tepelného toku na povrch těla dle vztahu:

        
        

Pro standardního evropského člověka (1.75 m a 75 kg) AD = 1.9 m2 . K základní tvorbě tepla je připočítána tepelná produkce při vykonávání práce (metabolické teplo netto) a vliv teploty přijímané potravy, což dohromady tvoří výslednou tepelnou produkci člověka (metabolické teplo).

V horkém prostředí lze očekávat vzrůst metabolického tepla o 5 až 10 W.m-2 v důsledku zvýšené srdeční činnosti a pocení. V chladném prostředí, pokud se objeví třes, může se zvýšit až na 200 W.m-2 . Tabulka metabolického tepla při různých činnostech je v příloze 1 -- tabulka P1.

Metabolické teplo je sdíleno do výsledného tepelného stavu prostředí při uplatnění tepelně izolačních vlastností oděvu a jeho přenosového odporu vodní páry radiací, konvekcí, respirací, kondukcí a evaporací. Tento proces mezi organismem a okolím lze popsat rovnicí tepelné bilance:

        
        

Termoregulační teplo -- je tepelný tok uvolňovaný v organismu fyziologickou termoregulací;

Adaptační teplo -- posuv termoregulačního tepla důsledkem adaptace organismu;

Součet adaptačního a termoregulačního tepla závisí na vnitřním tepelném odporu organismu:

        
        

Vnitřní tepelná vodivost je částí celkové tepelné vodivosti organismu:

        
        

Obr.1 Organismus v tepelně vlhkostním mikroklimatu

Termoregulace lidského organismu

Vzájemné působení člověka a prostředí utváří tepelný stav organismu, který udržují termoregulační mechanismy, ačkoliv zůstává teplota jádra konstantní (tj. akumulační teplo = 0). Účelem těchto mechanismů je uvolňovat nebo zadržovat termoregulační a adaptační tepelné toky, aby bylo dosaženo optimálního stavu, tj. udržení konstantní teploty jádra těla.

Obr.2 Vytváření výsledného tepelného stavu člověka

Známe tři druhy termoregulace:

a) chemická,
b) fyzikální,
c) mechanická.

Chemická termoregulace -- spočívá ve změně chemické tvorby tepelných toků

• přímou změnou tvorby tepla v játrech
• změnou tělesné aktivity, tj. změnou tvorby tepla ve svalech,
• třesem, tj. vzrůstem tvorby tepla ve svalových skupinách.

Fyzikální termoregulace -- spočívá ve změně fyzikálních toků tepla zásahem uvnitř těla člověka a provádí se:

• regulace toku tepla sdíleného obnaženými částmi těla konvekcí a radiací a u částí pokrytých oděvem kondukcí - toho je dosahováno zmenšováním nebo zvětšováním periferních cév (vazokonstrikce a vazodilatace),
• změnou tepelně izolační tukové vrstvy (tloustnutí),
• pocením (perspirací) a odparem potu (evaporací),
• dýcháním -- změnou dechové frekvence a nebo změnou kvality vdechovaného vzduchu.

Mechanická termoregulace -- spočívá ve změně tepelného odporu oděvu,tj. svlečením, nebo oblečením části oděvu (zásah na povrchu lidského těla).

Termoregulační centra

Termoregulační centra jsou umístněna v mozku, v části nazývané hypothalamus.

V předním hypothalamu je centrální tepelný senzor, který ovládá vazodilataci a perspiraci a přijímá i podněty z chladových receptorů v kůži přes periferní nervové cesty.

V zadním hypothalamu je centrum zachování tepelné rovnováhy, které ovládá metabolickou odezvu na chladové receptory v kůži.

Stavy člověka při zátěži a při umístnění do tepelně vlhkostního mikroklimatu udává tabulka 4. na následující straně.

Tab.4 Fyziologické stavy člověka při tepelně vlhkostní zátěži

Fyziologický stav člověka	Hypotermie	Neutrální	Zóna pocení	Hypertermie
		Pohoda
Tepelná zátěž (stress)	Únosná	Optimální	Únosná
	Hypotermická krátkodobá		Perspirační dlouhodobá	Hypertermická krátkodobá
Tepelná zátěž přípustná dle předpisů	Únosná nejvýše přípustná	Optimální Přípustná	Únosná nejvýše přípustná
	Krátkodobá hypotermická		dlouhodobá	Krátkodobá hypertermická
Tepelně vlhkostní mikroklima	chladné	Optimální	Horké
	Krátkodobě únosné		Dlouhodobě únosné	Krátkodobě únosné

Termoregulačním úsilím se organismus snaží ustálit v neutrální zóně , není li to možné (velká tepelná zátěž), alespoň v zóně pocení. Tepelné rovnováhy lze docílit i v zóně hypotermie a hypertermie, ale jen při snížené a zvýšené tělesné teplotě.

Výsledné tepelné stavy člověka v kterékoli zóně jsou ještě ovlivněny adaptací organismu na mikroklima a fyziologickými biorytmy.

Adaptace na mikroklima

Je to soubor změn, ovlivněný změnami klimatických faktorů. Změny v regulovaném klimatu se nazývají aklimace a změny v přírodním prostředí jsou aklimatizace. K největší části adaptace dochází v prvních 4 -- 7 dnech, k úplné do 14 dnů.

Biorytmus

Je přirozená časová modulace fyziologických jevů organismu, způsobená vzájemným pohybem Zeměkoule a ostatních vesmírných těles.

3.1.2. Nerovnoměrné tepelně vlhkostní mikroklima

Rozlišujeme tři druhy nerovnoměrnosti tepelně vlhkostního mikroklimatu:	1.nerovnoměrnost v prostoru,
	2. nerovnoměrnost v čase,
	3. nerovnoměrnost v prostoru a čase.

3.1.2.1. Nerovnoměrnost tepelně vlhkostního mikroklimatu v prostoru

Část povrchu organismu je exponována tepelným tokem fyziologicky a psychicky jinak, než zbývající povrch. Nerovnoměrnost v prostoru je funkcí rozložení tepelných toků působících na povrch člověka, tj. prostorového rozložení zátěže .

Platí vztah:

        

Na lidském těle jsou místa, která jsou zvláště citlivá na nadměrné ohřívání a ochlazování.

Místa obzvlášť citlivá:

1) u dolní části nohou (kotníky) pro sedícího (SEČ) i stojícího (STČ) člověka 10cm nad podlahou,
2) u trupu těla:	a) břicho a záda (SEČ) 60cm, (STČ) 110cm,
	b) ramena (SEČ)/(STČ) = 100/160 cm, (řidiči aut, pracoviště u okna),
3) u hlavy:	a) obličej, zvláště čelo (SEČ)/(STČ) = 110/170 cm,
	b) temeno (sálavé stropní vytápění)
	c) levá, pravá a zadní strana hlavy (práce u okna, sálavé stěnové vytápění ).

Obr.3 Jednotlivé druhy nerovnoměrnosti tepelně vlhkostní složky prostředí

Tepelně vlhkostní nerovnoměrnost klimatická

Způsobuje změnu konvekční, radiační a perspirační tepelné zátěže člověka.

Je definována vztahem:

Konvekční nerovnoměrnost

Zátěž průvanem, různým tepelným odporem oděvu na povrchu těla, nerovnoměrným ohřevem povrchu těla (špatné teplovzdušné vytápění).

Je dána vztahem:

        

Radiační nerovnoměrnost

Kromě tepelné radiace může být způsobena též různým tepelným odporem oděvu na povrchu těla, nerovnoměrným ohřevem povrchu těla (infrazářiči, stěnovým sálavým vytápěním).

Je dána vztahem:

        

Perspirační nerovnoměrnost

Různé odpařování potu z jednotlivých částí povrchu těla, způsobované různým množstvím vylučovaného potu, vystavením průvanu některých zpocených částí těla, nebo různou propustností vodních par oděvem.

Je dána vztahem:

        

Vzhledem ke vzájemnému ovlivňování těchto složek je nutné uvažovat vždy všechny současně na exponovaném místě (př.1 -- pokud bude sledované místo vystaveno studenému proudu vzduchu, bude příjemná i značná tepelná radiace, která by v horkém vzduchu za stejných podmínek už nebyla únosná).

Kondukční nerovnoměrnost (kontaktní)

Kondukční nerovnoměrností se rozumí kontakt určité části těla s chladnými či horkými tělesy.

Je dána vztahem:

        

3.1.2.2. Nerovnoměrnost tepelně vlhkostního mikroklimatu v čase

Způsobuje změnu celého organismu, nebo jen jeho části v průběhu času. To může být způsobeno časovou změnou parametrů klimatu, při nezměněné poloze člověka, nebo v důsledku přechodu člověka z jednoho teplotně vlhkostního mikroklimatu do druhého. Je dána vztahem:

        
        

3.1.2.3. Nerovnoměrnost tepelně vlhkostního mikroklimatu v prostoru a čase

V praxi může současně docházet k nerovnoměrnosti v prostoru i v čase. Pak je třeba vyšetřit obě okolnosti samostatně.

3.1.3. Následný biologický účinek

Po skončení působení chladu může dojít k onemocnění, nebo po nadměrné tepelné zátěži k tzv. tepelnému vyčerpání. To závisí nejen na úrovni tepelné námahy, ale též na obranných schopnostech lidského organismu, vlhkosti vzduchu a na ostatních složkách prostředí. Bylo vysledováno, že optimální relativní vlhkost by měla být větší než 60%, z důvodu likvidace virů v ovzduší. Hodnota relativní vlhkosti by neměla překročit 70% , z důvodu zabránění šíření plísní v ovzduší.

3.1.4. Kritéria tepelně vlhkostního mikroklimatu

Především musí být respektována tepelná rovnováha člověka. Je třeba věnovat pozornost nerovnoměrnostem v prostoru a v čase, poměrům konvekčního a radiačního tepla a také rovnováze přenosu vodních par mezi člověkem a okolím. Na základě těchto kritérií stanovíme druhy prostředí. Přehled druhů je v tabulce 5.

Tab.5 Přehled stupnic tepelně vlhkostního mikroklimatu

Fyziologická spec. Odezva		Psychologická
		Specifická odezva subjektu		Spec.plus nespecif odezva
Stupnice úrovně teplotně vlhkostního mikroklimatu		Stupnice tepelných pocitů		Stupnice kvality prostředí
+4	Nebezpečně hypertermická	+4	Nebezpečí infarktu	+4	Neúnosně horké
+3	Hypertermická	+3	Velmi horko	+3	Krátkodobě únosné horké
+2	Perspirační	+2	Teplo -- horko	+2	Dlouhodobě únos. Teplé
+1	Neutrální	+1	Mírně teplo	+1	Přijatelné teplé
0	Neutrální harmonické	0	Tepelná pohoda	0	Optimální
-1	Neutrální	-1	Mírně chladno	-1	Přijatelné chladné
-2	Hypotermická	-2	Zima	-2	Krátko únosné chladné
-3	Hypotermická	-3	Mrazivo	-3	Neúnosné chladné

Kvalita prostředí by měla být posuzována na základě pocitů subjektu. Kritérií na posouzení tep. vlhkostního mikroklimatu existuje mnoho. Nejznámější jsou: operativní teplota, americká efektivní teplota, HSI index, WBGT index, WGT index, PMV index a kompletní systém hodnocení.Vzájemný vztah stupnice tepelných pocitů a tepelné kvality prostředí je uveden na obr. 4.

Obr. 4.1 Vztah stupnice tepelných pocitů a tepelné kvality prostředí

Obr. 4.2 Vztah stupnice tepelných pocitů a tepelné kvality prostředí

3.1.4.1. Operativní teplota

Je teplotou myšlené isotermní ideálně černé plochy, se kterou by subjekt sdílel stejné množství tepla radiací a konvekcí, jako se skutečným neisotermním prostředím.

3.1.4.2. Americká efektivní teplota

Vychází z komfortního diagramu, který zakládá na odezvě sedícího polonahého člověka po přechodu z jednoho tepelně vlhkostního mikroklimatu do druhého, nasyceného vodní parou, ale vytvářejícího stejné pocity jako mikroklima původní. Americká efektivní teplota je definována pro lehce oblečené osoby v neproudícím vzduchu, kde teplota vzduchu byla nahrazena globe teplotou.

3.1.4.3. HSI index

Index tepelného diskomfortu (Heat stress index) je poměr množství potu, jež musí být člověku odvedeno k udržení tepelné rovnováhy k množství potu, jež lze v daném prostředí maximálně odvést odpařováním (evaporací).

3.1.4.4. WBGT index

Je definován pro prostředí:

a) kde se radiační teplota blíží teplotě vzduchu

        

b) kde se radiační teplota liší od teploty vzduchu

        
        

3.1.4.5. WGT index

Teplota duté měděné koule s ovlhčeným povrchem, měřená ve středu koule (koule s ovlhčenou černou látkou na povrchu, průměr 6.4 cm). Existuje vztah mezi WBGT a WGT:

        

3.1.4.6. PMV index

PMV index je stupněm porušení tepelné bilance člověka. Stanoví se buď náročným výpočtem z odvozeného vztahu (Fanger 1972 ) nebo z tabulek. Z odvozené rovnice pro PMV = 0 lze též stanovit optimální (globe) teplotu. Index PMV, který je objektivním kritériem dokázal Fanger dát do souvislosti se subjektivními pocity člověka. To umožní stanovit procento nespokojených lidí. Hodnocení PMV indexu a výpočet teplot uvádí kapitola 4.

3.1.4.7. Komplexní systém tepelně vlhkostního mikroklimatu

Hodnotí stav prostředí podle stavu člověka, který je tímto prostředím u něho vyvolán. Svým řešením umožňuje zodpovězení všech závažných problémů, což je stanovení režimu práce a odpočinku. Během tepelného stresu se dostává organismus do různých stavů, určovaných jeho tepelnou rovnováhou. Optimální mikroklima vytváří u člověka neutrální zónu, dlouhodobě snesitelnou perspirační zónu a krátkodobě únosné mikroklima produkuje hypotermickou a hypertermickou zónu.

3.1.4.8. Optimální mikroklima

Neutrální zóně člověka odpovídá optimální mikroklima, což je:

a) tepelná rovnováha lidského organismu bez pocení při optimálním toku tepla z organismu do prostředí a optimální teplotě pokožky,
b) optimální rovnoměrnost tepelné zátěže člověka v prostoru a v čase,
c) optimální relace konvekčního a radiačního tepla,
d) optimální tok vodní páry z organismu do prostředí.

Tepelná rovnováha

Byla stanovena experimentálně v klimatické komoře. Neutrální zóna je výsledkem termoregulace lidského organismu, realizované změnami jeho vnitřního tepelného odporu, jehož hodnoty lze stanovit z celkové vnitřní tepelné vodivosti.

Optimální rovnoměrnost v prostoru

Je charakterizována rozdělením tepelné zátěže po povrchu organismu. Důležité je nadměrné ochlazování nebo ohřev nohou ve srovnání s celkovou tepelnou zátěží.

Optimální rovnoměrnost v prostoru stanovuje hygienické požadavky na rovnoměrnost vytápění, větrání a chlazení interiéru, na teplotu přiváděného vzduchu do místnosti a současně i minimální teplotu podlahové konstrukce.

Optimální rovnoměrnost v čase

Představuje rozdělení tepelné zátěže v čase, tj. jak se mění tepelná zátěž člověka během uvažované doby expozice v daném prostředí či při přechodu do prostředí s jinou tepelnou zátěží organismu.

Optimální relace konvekčního a radiačního tepla

Z hlediska lidského organismu není jedno, který způsob sdílení tepla převažuje. Z dosavadních empirických výzkumů vyplývá, že konvekční zdroje tepla by měly převažovat nad zdroji radiačními.

I když je hlavním tématem této práce tepelná pohoda člověka, což je součást tepelně vlhkostního mikroklimatu, je nutné se seznámit i s ostatními druhy mikroklimat, protože utvářejí celkový životní prostor pro člověka.

3.2. ODÉROVÉ MIKROKLIMA

Odérové látky jsou plynné složky ovzduší, vnímané jako pachy. Jsou to anorganické či organické látky většinou produkované člověkem nebo jeho činností. Existuje pět základních typů odérů:

1) éterický (lidské pachy),
2) aromatický (zralé ovoce),
3) izovalerický (pachy z kouření tabáku a zvířecí pot),
4) zažluklý (mlékárenské produkty),
5) narkotický (rozkládající se proteiny).

Odérové látky vstupují do interiéru z venku nebo vznikají přímo uvnitř budovy (činností člověka, uvolňováním ze stavebních materiálů).

Z venkovního ovzduší vstupuje do budovy 50 -- 80 % odérových látek. Jsou to produkty spalovacích motorů a z výrobních procesů a spaliny z tepláren. V důsledku činnosti člověka se uvolňují různé pachy, zplodiny z cigaret, pachy kosmetických přípravků, zápach odpadků a čistících prostředků.

3.2.1. Faktory působení odérových látek

Vdechovaný vzduch vstupuje mezi nosní mušlovité kosti v čichové zóně pokryté čichovými buňkami se sliznicí na povrchu. Odérové látky musí přijít do styku se sliznicí, aby byl vyvolán čichový vjem. Čichové buňky pak vysílají elektrochemické impulsy do čichového centra v přední části mozku.

Všechny teorie o přenosu signálů lze shrnout do 2 skupin:

a) teorie kontaktní, která předpokládá, že odéry jsou vnímány v důsledku určité koncentrace a různých tvarů molekul. Čichový impuls vzniká, jestliže molekula odéru zapadne do póru, geometrickým tvarem odpovídajícím tvaru této molekuly,

b) teorie vlnová, jež je založena na předpokladu, že odérové látky jsou emitorem a absorberem elektromagnetické radiace 1-100 mikronů. Z toho vyplývá, že při střetu s molekulami dusíku a kyslíku působí na čichový orgán svou radiací v oblasti infračerveného spektra. Pach látek tedy souvisí s rozlišením jejich záření.

Část mozku, zabývající se čichem, je umístěna nad nosem a vytvářejí se v ní také emoce. Z toho vyplývá, že pachy ovlivňují tvorbu nálad.

3.2.2. Působení odérů

Působení odérových látek lze rozdělit do 4 skupin:

1) osvěžující nebo uklidňující,
2) kladně povzbuzující,
3) otupující, případně omamující,
4) vyvolávající stavy nervového rozrušení a agresivity.

3.2.3. Optimalizace odérového mikroklimatu

Tok odérové látky do organismu mtok

        
        

Optimální odérové mikroklima lze zajistit zásahem:

a) do zdroje odérů,
b) do pole přenosu od zdroje k exponovanému subjektu.

3.2.3.1. Optimalizace zásahem do zdroje odérů

Nejúčinnější způsob optimalizace je omezit nebo zlikvidovat zdroje odérů.

Například používání:

• rychleschnoucích barev ... jsou to látky, které ve styku s UV-zářením vyvolávají velmi rychlý přechod sloučenin z nízkomolekulárních ve vysokomolekulární,
• lisů na odpadky.

3.2.3.2. Optimalizace zásahem do pole přenosů

Možnosti optimalizace zásahem do pole přenosů:

1) omezení šíření odérů v budově, například dělením vertikálních šachet do několika částí nebo vhodným umístněním zdrojů odérů,
2) dostatečným větráním,
3) filtrací vzduchu (použití vhodných absorbentů),
4) deodorizací,
5) neutralizací ionizovaným ozónem.

Přívod dostatečného množství čerstvého vzduchu do budovy

Množství čerstvého vzduchu přiváděného do budovy je spjato s odérovými koncentracemi vztahem:

        
        

Minimální množství přiváděného čerstvého vzduchu pro jednu osobu s různou činností uvádí tabulka 6. a tabulka 7.

Tab.6 Minimální množství čerstvého vzduchu pro jednu osobu

Druh činnosti	Metabolické teplo (W*m-2 )	Množství vzduchu (m3 * h-1 * os-1 )
Osoby klidně ležící	45	0.91
Osoby klidně sedící	50	0.94
Osoby klidně stojící	55 -- 65	0.96 -- 1.01
Řídící pracovníci	80 -- 90	1.09 -- 1.14
Práce v administrativní budově	80	1.10
Práce operátora	103	1.20
Pobyt v domácnosti	80	1.10
Úklidové práce	118	1.28
Průměrná těžká práce	160	1.50

Tab. 7 Minimální množství čerstvého vzduchu s ohledem na tělesné odéry pro sedící zaměstnané osoby

Volný prostor pro 1 osobu (m3)	Množství čerstvého vzduchu (m3 * h-1 * os-1 )
2.8	42
5.6	27
7.8	20
14.0	10

Odstranění odérů filtrací

Odstranění odérů filtrací se provádí:

a) aktivním uhlíkem nebo dřevěným uhlím - téměř neabsorbují vlhkost a nemění stav vzduchu. Účinnost závisí na době styku plynu s uhlím. Pro dosáhnutí 80% účinnosti je nutné mít vrstvu alespoň 2.5 cm tlustou a rychlost proudění přes filtr by neměla překročit 3.0 m/s,

b) promýváním vzduchu vodou - je účinné u látek, které se váží na vodu, např. čpavek,

c) biologickou pračkou - odérové plyny se absorbují v prací kapalině, ve které jsou rozptýleny mikroorganismy (Vhodné pro silně znečištěné plyny),

d) biologickým filtrem -- filtry obsahují přírodní náplň například rašelinu, kde mikroorganismy v ní obsažené jsou schopny odbourávat aromatické látky (např. uhlovodíky) - velkou výhodou těchto filtrů jsou nízké provozní náklady.

Deodorizací

Deodorizace je založena na použití jiné, silnější, ale příjemně vonící látky, než je ta která má být překryta.

Neutralizováním ionizovaným ozónem

Ionizovaný ozón je silným okysličovadlem; molekuly odérových látek jsou rozbíjeny a přeměňovány na vodní páry, kysličník uhličitý a další bezodérové látky. Musíme však dát pozor na toxicitu ozónu, tzn. nelze ji provádět v přítomnosti lidí,

Intenzivní ionizací vzduchu

Odéry lze také odstraňovat ze vzduchu jeho intenzivní ionizací, tj. tvorbou negativních aeroiontů o vysoké koncentraci.

Pěstováním pokojových rostlin.

Pokojové rostliny jsou nejen ozdobou a spotřebitelem CO2, ale některé jsou schopny i čištění vzduchu od benzenu, CO, NO2 a formaldehydu.

3.3. TOXICKÉ MIKROKLIMA

3.3.1. Toxické plyny

• z exteriéru,
• z interiéru.

3.3.1.1. Toxické plyny z exteriéru

Z venkovního ovzduší přicházejí kysličníky síry SO2 a SO3 (produkty spalování fosilních palin), kysličníky dusíku NOx (v dieselových motorech, v teplárnách, hoření plynu), kysličník uhelnatý CO (benzinové motory a při nedokonalém spalování), ozón, některé uhlovodíky a smog.

3.3.1.2. Toxické plyny z interiéru

Vznikají činností člověka a uvolňováním ze stavebních hmot (NO2 ,CO ). V obytných budovách je nejčastější složkou toxického mikroklimatu kysličník uhelnatý CO. Jeho zdrojem jsou většinou spalovací procesy -- spalovací motory automobilů (až 7% CO při volném chodu), kouření cigaret, různá lokální topidla i kotle ústředního vytápění. Při dobrém spalování obsahují spaliny cca 0,2 až 0,5% CO, při nedostatečném spalování podstatně více. Plynové spotřebiče bez odtahu spalin přidávají kromě CO ovzduší bytů též oxidy dusíku. Plastické hmoty v interiéru mohou být zdrojem dalších toxických plynů, např. z polystyrénu se uvolňuje styrén, z nátěrů, zvláště na zahřívaných předmětech, se často odpařují směsi organických látek.

3.3.2. Optimalizace toxického mikroklimatu

Toho lze dosáhnout zásahem:

a) do zdroje škodlivin - je třeba dát přednost konstrukčním materiálům, ve kterých se neuvolňují toxické látky a v průmyslu výrobním technologiím, kde tyto zdroje jsou minimální. U vytápěcích zařízení musí být prováděna pravidelná údržba, aby nedocházelo ke zhoršování spalování a k nadměrné tvorbě CO,

b) do pole přenosu od zdroje k exponovanému subjektu, a to omezením šíření toxických látek v budově, větráním, filtrací, rozkladem toxických látek na netoxické nebo odstraňováním tox.lát. intenzivní ionizací vzduchu,

c) na subjektu -- plynové masky (jen ve vyjimečných případech).

3.4. AEROSOLOVÉ MIKROKLIMA

Aerosolové mikroklima je složka prostředí, tvořená aerosolovými toky, které spoluvytvářejí celkový stav subjektu.

3.4.1. Druhy aerosolů

3.4.1.1. Pevné aerosoly (prach)

Pevné aerosoly lze třídit dle původu prach:

a) organický:

• živočišného původu,
• rostlinného původu,

b) anorganický:

• kovový,
• nekovový,

c) smíšený.

Prachové částice rostlinného a živočišného původu jsou lehčí než částice anorganické. Většinou jsou vláknité, rozvětvené v chomáčcích, zatímco nerostné částice jsou hranolovité nebo kulovité s hladkými nebo ostrými hranami. Počty prachových částic uvolněných do prostoru různou lidskou činností udává tabulka 8.

Tab.8 Počet částic dodávaných do ovzduší při různé lidské činnosti

Druh činnosti	Počet částic za minutu
Klid	100 000
Lehké pohyby ve stoje, či v sedě	500 000
Pohyby rukou, hlavou ve stoje, či v sedě	1 000 000
Usednutí na židli	2 500 000
Pomalá chůze	5 000 000
Rychlá chůze	7 500 000
Cvičení a hry	15 000 000 -- 30 000 000

Na usazování (sedimentaci) částic prachu v ovzduší působí zemská přitažlivost, odpor vzduchu a elektrická polarita jednotlivých ploch v prostoru.

3.4.1.2. Kapalné aerosoly

Nejznámějším případem kapalného aerosolu je obyčejná mlha, která vzniká kondenzací vodní páry při poklesu teploty vzduchu pod rosný bod. Různé aerosoly vznikají v průmyslových provozech. Aerosoly dělíme:

1) podle složení na:
a) monodisperzní - částice mají zhruba stejnou velikost,
b) polydisperzní - obsahují různé velikosti částic,

2) podle velikosti částic na :
a) páry (částice do 10-4 mm),
b) spraye (částice větší naž 10 mm).

Okamžitě po svém vzniku mění kapalné aerosolové částice svůj tvar, to je způsobeno odpařováním tekutiny a slučováním částic při srážkách. Také mohou získávat elektrické náboje.

3.4.2. Biologický účinek aerosolového mikroklimatu

Biologický účinek závisí především na toku aerosolu do organismu, době expozice a koncentraci, na jeho chemickém složení a fyzikálních vlastnostech (na těchto základních charakteristikách závisí velikost částic, jejich tvar a pevnost, elektrický náboj, rozpustnost v biologických tekutinách).

Podle účinku na organismu lze rozdělit působení na fyzikální (jež je hlavně mechanické), chemické (hlavně toxické), fyzikálně chemické a biologické (hlavně alergizující a karcinogenní). Kromě toho je aerosol nositelem různých mikroorganizmů (viz. Mikobiální mikroklima kap 3.5).

Mechanicky působí aerosoly na pokožku, ve spojivkovém vaku, na sliznici, blokováním lymfatických cest v plicích apod. při delší expozici působí dráždivě a výsledkem bývají nespecifické zánětlivé změny kůže, spojivek a sliznic v závislosti na chemickém složení částic, jejich množství, velikosti, tvaru, hloubce působení a individuální reakci.

3.4.3. Kritéria aerosolového mikroklimatu

Neexistují kritéria, jež by byla schopna určit nejvýše přípustný tok aerosolu do organismu. Většina předpisů stanoví maximálně přípustnou koncentraci aerosolů v ovzduší. Ve venkovním ovzduší pro prach s maximálním obsahem SiO2 20% se

připouští průměrná denní koncentrace 0.15 mg/m3 a spad prachu nesmí překročit 150 tun na jeden km2 za rok .

3.4.4. Optimalizace aerosolového mikroklimatu

3.4.4.1. Zásahem do zdroje aerosolů

Existují tři možnosti regulace:

a) změnou technologie - je nutné provádět již v přípravě provozu,
b) mísením sypkého materiálu s jinými vhodnými látkami - př. voda,
c) uzavřením zdroje pevným krytem nebo kapalinovou clonou - jedná se o velice účinné opatření závislé na technologii výroby.

3.4.4.2. Zásahem do pole přenosu

a) omezením šíření aerosolů v budově - konstrukčními úpravami (vertikálním rozdělením) a vhodným umístněním zdrojů (do vyšších podlaží),

b) větráním kde množství potřebného vzduchu je dáno vztahem:

        
        

Přívod čerstvého vzduchu a odvod kontaminovaného je zajištěn ventilací a klimatizací,

c) filtrací - je zajištěna filtry používaných ve vzduchotechnických zařízeních,

d) koagulace aerosolových částic rozprašováním kapalného aerosolu s vysokou smáčivostí dochází ke slučování malých částic ve větší, které vlivem gravitace sedimentují.

3.4.4.3. Zásahem na subjektu

Je až posledním opatřením aplikovaným v praxi, jedná se totiž o použití ochranných pomůcek (brýlí, respirátorů a skafandrů), které značně obtěžují. Jsou tedy vhodné jen pro vyjímečné použití. V některých oborech je jejich použití, ale nezbytné jsou to lakovny, textilky, doly, chemické provozovny, ordinace a operační sály.

3.5. MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA

Tvoří ho mikroorganismy v ovzduší (bakterie, viry, plísně).

3.5.1. Druhy zdrojů mikroorganismů

Podle způsobu vstupu do interiéru rozlišujeme tři zdroje mikroorganismů:

a) venkovní ovzduší jako zdroj mikroorganismů,

b) vzduchotechnické zařízení jako zdroj mikroorganismů,

c) člověk jako zdroj mikroorganismů.

3.5.1.1. Venkovní ovzduší jako zdroj mikroorganismů

Mikroorganismy se dostávají jednak přímo a jednak pomocí kapalného aerosolu, který je jejich nositelem. Koncentrace mikroorganismů v ovzduší popisuje tabulka 9.

Tab. 9 Výskyt a koncentrace mikrobů v ovzduší

Místo	Počet mikrobů v 1m3 ovzduší
Volná krajina	150 -- 300
Vesnice	250
Malé město	400
Velkoměsto	1000 -- 1500
Interiér budovy	200 -- 900

3.5.1.2. Vzduchotechnické zařízení jako zdroj mikroorganismů

Intenzivním zdrojem mikroorganismů může být i teplovzdušné vytápění, ventilační a klimatizační systémy, filtrační zařízení, zařízení pro zvlhčování a odvlhčování vzduchu, vzduchovody a dvojité stropy.

3.5.1.3. Člověk jako zdroj mikroorganismů

Mikroorganismy, které se dostávají do ovzduší z oblečení, při hovoru, kašli a kýchání zůstávají ve vlhkém prostředí dlouho ve vzduchu na jemných vodních kapénkách, které nesedimentují. Doba přetrvávání kapének ve vzduchu závisí pouze na jejich velikosti.

3.5.2. Optimalizace mikrobiálního mikroklimatu

Optimální mikrobiální mikroklima lze zajistit zásahem:

a) do zdroje mikroorganismů,

b) do pole přenosu od zdroje k exponovanému subjektu.

3.5.2.1. Zásah do zdroje mikroorganismů

Jedná se vlastně o:

a) péči o čistotu pokožky, oděvu a obuvi,

b) izolace nemocných,

c) úprava vzduchotechnických zařízení u vzduchotechnických zařízení se doporučuje nahradit sprchovací komoru (pračku vzduchu) parním zvlhčovačem, u něhož je vlhčení vzduchu dosahováno rozprašováním vodní páry na ohřívák. Je nutné odvádět zkondenzovanou odpadní vodu. Pro odvlhčovací zařízení je lépe preferovat suché metody před kondenzací na chladiči. Při filtraci vzduchu jsou lepší suché způsoby, tj když relativní vlhkost procházejícího vzduchu filtrem nepřekročila hranici 70%,

d) odstranění kondenzace vody na stěnách lze provést zlepšenou izolací, vhodným způsobem vytápění (zvýšilo by teplotu ohrožených ploch), větráním a instalací odvlhčovacích zařízení (v interiéru je instalace takových zařízení velice výhodná, protože stačí udržet hodnotu relativní vlhkosti pod 70%).

3.5.2.2. Zásah do pole přenosu

a) omezením nebo zabráněním šíření mikrobů v budově péčí o čistotu všech interiérů a odstranění nepříjemného hmyzu. Jinak platí stejná kritéria jako pro odérové mikroklima,

b) přívodem dostatečného množství čerstvého vzduchu (větráním), to je nejenom ekonomicky nejvýhodnější, ale i velmi účinný způsob likvidace mikroorganismů, velmi ale závisí na kvalitě přiváděného vzduchu,

c) dezinfekce vzduchu ozařováním UV zářením, nejvyšší účinnosti likvidace mikroorganismů je dosaženo při l = 253.7 nm,

d) úpravou stěn vhodnou substancí do povrchového filmu.

3.6. IONIZAČNÍ MIKROKLIMA

Ionizační mikroklima je složka prostředí, tvořená toky ionizujícího záření, produkovaného přírodními radioaktivními látkami a nebo umělými zdroji, které působí na jedince a spoluutvářejí jeho celkový stav.

3.6.1. Fyzikální veličiny ionizace

Aktivita Ak -- Aktivita daného množství radionuklidu je podíl středního počtu radioaktivních změn DN a časového intervalu Dt

        
        

Aktivitu 1Bq má těleso z radioaktivního prvku ve kterém nastává jeden přeměnový děj za 1 sekundu.

Poločas přeměny (T1/2) -- je to střední časový interval, za který se přemění právě polovina radionuklidů.

        
        

Expozice -- je podíl střední hodnoty součtu elektrických nábojů DQ všech iontů dopadlých do elementu vzduchu a hmotnosti tohoto objemu Dm

        

3.6.2. Zdroje ionizujícího záření

Zdrojem ionizujícího záření jsou radioaktivní látky, vstupující do interiéru jednak z venku, jednak vznikající uvnitř budovy v důsledku činnosti člověka a uvolňováním ze stavebních hmot a technologického zařízení s obsahem radioaktivního materiálu.

3.6.2.1. Radioaktivní látky z exteriéru

Z venkovního ovzduší je to nejčastěji radioaktivní popílek, produkovaný tepelnými elektrárnami, špatně odizolované podloží staveb v lokalitách kde se vyskytuje radon různých modifikací v půdě, nevhodné stavební materiály (tvárnice z popílku) a v neposlední řadě skládky.

3.6.2.2. Radioaktivní látky z interiéru

Produkty radonu jsou obsažené v cigaretovém kouři, kde podporují jejich karci-nogenní účinek. Další činnost spojená se vznikem ionizujícího záření je práce s rentgenovými přístroji a práce s radioaktivními látkami v laboratorních podmínkách.

3.6.3. Citlivost lidského organismu na ozáření

Citlivost lze rozdělit dle její intenzity na tři druhy, které popisuje tabulka 10.

Tab.10 Citlivost tělesných orgánů vůči ionizujícímu záření

Intenzita citlivosti
Nízká	Průměrná	výrazná
Kůže	Mozek	štítná žláza
Žlučník	Lymfatické uzliny	plíce
Slezina	Jícen	mléčné žlázy
Ledviny	Játra	žaludek
Kosti	Střeva	konečník
	Slinivka břišní	kostní dřeň

3.6.4. Optimalizace ionizačního mikroklimatu

Optimalizace ionizačního mikroklimatu lze zajistit zásahem:

a) do zdroje radioaktivních látek -- omezit nebo likvidovat zdroje radioaktivních látek je nejúčinnějším způsobem optimalizace. Lze ho provést:

i. volbou vhodného stavebního místa (vhodnost lokality),
ii. omezením nebo vyloučením vnikání radonu do budovy (protiradonová opatření),
iii. volbou vhodných stavebních materiálů (atestovaný materiál).

b) do pole přenosu -- možnosti jsou:

i. omezení šíření radioaktivních látek v budově,
ii. větráním,
iii. filtrací vzduchu (viz 3.6.4.1),
iv. povrchovou depozicí -- sedimentací radioaktivních látek ,
v. elektrostatickou depozicí (viz 3.6.4.2).

3.6.4.1. Omezení šíření radioaktivních látek v budově

Omezení šíření radioaktivních látek v budově lze docílit konstrukčně dispozičními úpravami budovy:

a) dělením vertikálních šachet do několika částí,

b) nebo vhodným umístěním zdrojů radioaktivních látek v budově,

c) jednak aplikací rozdílového větrání.

První způsob je zvláště závažný u mnohopodlažních budov, kde se radioaktivní látky mohou šířit působením tepelného vztlaku. Stoupá -- li např. schodiště bez přerušení v celé výšce budovy, dochází v důsledku tepelného vztlaku k intenzivnímu šíření radioaktivních plynů po celém objektu.

3.6.4.2. Větrání

Kromě dostatečné výměny vzduchu je nezbytné vytvoření tlakových spádů mezi jednotlivými prostorami podle stupně jejich znečištění (kontaminace). Největší podtlak se volí pro prostory s největší kontaminací (větrání rozdílové), přičemž se nepoužívá recirkulace vzduchu.

Snížením dodávky čerstvého vzduchu z důvodu energetických úspor na vytápění vedlo k vystoupení ionizačního mikroklimatu do popředí.

3.6.4.3. Filtrací vzduchu

Samotný radioaktivní plyn není filtry zachycován, avšak plyny lze likvidovat, pokud jsou navázány na nějaký druh aerosolu.

Filtry jsou dvojího druhu:

a) kazetové, což jsou boxy s filtrační náplní, které se nečistí, ale vyměňují se jako celek. (nízké pořizovací náklady, avšak vyšší provozní).

b) elektrostatické, nezvyšují s časem celkový tlakový odpor systému( jako jiné filtry), zachycované částice mohou být smývány vodou (vysoké pořizovací náklady, levný provoz).

3.6.4.4. Elektrostatická depozice

Pokud vytvoříme v místnosti, elektrostatické pole, elektricky nabité částice se pak usazují na elekrodách opačných polarit.

3.7. ELEKTROSTATICKÉ MIKROKLIMA

3.7.1. Faktory elektrostatického stresu

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.

Rozlišujeme tyto případy:

1) vzájemný pohyb pevných látek,

2) vzájemný pohyb kapalin, par nebo plynů,

3) vzájemný pohyb kapalin a pevných látek.

3.7.2. Optimalizace elektrostatického mikroklimatu

Optimálním elektrostatickým mikroklimatem je mikroklima s minimálním výskytem statické elektřiny. Úplná likvidace není možná. Je nutné zabránit tvorbě st. elektřiny, ale pokud přeci jen vznikne, je ji třeba odstranit např. vhodným uzemněním nebo vhodnou úpravou přenosu. Pokud mají být způsoby likvidace st. elektřiny účinné, pak je nutné odvést nashromážděný náboj v co nejkratším čase, aby nedocházelo ke kumulování vysokých potenciálů.

Optimalizaci elektrostatického mikroklimatu lze zajistit:

a) úpravou zdroje elektrostatické elektřiny,

b) úpravou pole přenosu.

3.7.2.1. Úprava zdroje statické elektřiny

Tu lze provést:

a) antistatickými látkami a uzemněním, nanáší se vodivé filmy (od vody až po vysokomolekulární halogeny čpavku),

b) použitím vhodného oděvu a obuv.

3.7.2.2. Úprava pole přenosu statické elektřiny

Tu lze provést:

a) úpravou ovzduší:

i. reverzní ionizací vzduchu -- vytvoření optimálního elektroiontového mikroklimatu,
ii. zvýšením relativní vlhkosti vzduchu, kde 60 až 70% již dostatečně snižuje tvorbu statické elektřiny,

b) úpravou podlahy a stěn -- antistatickými nátěry a dokonalým zemněním.

3.8. ELEKTROMAGNETICKÉ MIKROKLIMA

3.8.1. Zdroje elektromagnetického záření

Elmag. záření může vstupovat do interiéru buď z exteriéru nebo může být produkováno vnitřními zdroji.

V exteriéru jsou přirozeným zdrojem elmag. záření atmosferické výboje a sluneční činnost, umělým zdrojem pak různé vysílače a vedení vysokého napětí.

V interiéru je nejčastějším zdrojem mikrovlnný ohřev, monitory, mobilní telefony a jiné přístroje, v průmyslu jsou to pak indukční pece a svářecí automaty.

Elektromagnetické záření působí nejen na lidský organismus, ale i na neživé objekty. U člověka jsou nejcitlivější oči, pohlavní orgány a nervový systém. Neživé objekty se mohou stát ohroženými pokud nejsou dostatečně stíněny. Vědní obor o ochraně uživatelů elektronických přístrojů před důsledky působení elektromagnetického záření se nazývá elektromagnetická kompatibilita (EMC = electromagnetic compatibility). Uplatnění má nejen na specializovaných pracovištích, kde chrání drahá elektronická zařízení, ale i tam kde je třeba chránit zdraví lidí kteří se zdroji elmag. záření přicházejí do styku, ale i v běžném životě kde slouží například pro ochranu dat v počítačích.

Tab.11 Zdroje elektromagnetického ozáření

vf transformátor	antény
vazební kondenzátor	zářiče
přenosová vedení	ohřívací komory
induktory	ohřívací kanály

3.8.2. Kritéria elmag. mikroklimatu

Základním kritériem je ozáření, jež závisí na intenzitě pole a na době expozice. Intenzita pole závisí na vzdálenosti od zdroje a na jeho velikosti. Příklady velikosti elmeg. a elektrické intenzity pole v okolí stožárů vysokého napětí ukazuje obrázek 5.

Tab. 12 Přípustné hodnoty ozáření elektromagnetickým zářením

velikost frekvence	vf		vvf
	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

        
        

Obr 5. Rozložení elektrického a magnetického pole v okolí stožárů el. vedení 2x220 kV

3.8.3. Optimalizace elmag. mikroklimatu

Elmag. mikroklima lze upravit zásahem:

a) do zdroje elmag. záření -- spočívá v odstranění zdroje elmag. záření, pokud je to možné, což je nejúčinnějším způsobem vůbec. Ke stínění se používá hliníkového nebo měděného plechu minimální tloušťky 0.5 mm. Stínění musí být uzemněno, jinak může i situaci zhoršit.

b) do pole přenosu -- spočívá v místním ochranném stínění podle stejných zásad jako u zdroje.

c) na subjektu -- spočívá v použití osobních ochranných pomůcek.

3.9. ELEKTROIONTOVÉ MIKROKLIMA

Elektroiontové mikroklima je složka prostředí vytvářená pozitivními a negativními ionty v ovzduší, které působí na člověka a utváří jeho celkový stav.

Za normálního stavu jsou molekuly plynů elektricky neutrální. Vlivem působení ionizační energie dochází k neelastickým srážkám do té doby neutrálních molekul. V důsledku těchto srážek se odtrhávají elektrony z orbitální sféry atomů a tím vzniknou dvojice elektricky nabitých částic. Tyto částice nejsou stabilní, spojují se s neutrálními atomy, či molekulami do shluků (až 30 molekul), které jsou již stabilnější, ty se nazývají lehkými ionty.

3.9.1. Zdroje ionizační energie

a) působení elektrického pole

b) působení ionizujícího a ultrafialového záření -- v přirozených podmínkách se na tvorbě vzdušných iontů podílí ionizující záření z přirozených radioaktivních látek obsažených v prostředí (půdě, vzduchu), dále kosmické záření a záření těžkých částic, přicházejících do vyšších vrstev atmosféry ze slunečního záření. Obdobně působí i ultrafialové záření. V interiéru budov mohou být mohutným zdrojem aeroiontů i radioaktivní plyny Ra 222 a Ra 220, obsaženými ve stavebních konstrukcích (z žuly a betonu), které difundují do místnosti. Koncentrace aeroiontů, zvláště při snížené ventilaci místnosti, může být pak i značně vyšší než v exteriéru. V takovém případě mohou radon a jeho modifikace ve vzduchu překročit i nejvýše přípustné hodnoty pro dlouhodobý pobyt a stát se vážným nebezpečím, o kterém uživatel nemá ponětí -- není je schopen svými smysly vnímat,

c) Lenadrův efekt -- při rozprašování vody do vzduchu nebo při praskání bublinek plynu na vodní hladině dochází k tvorbě pozitivních a negativních iontů oddělováním malých částic z povrchu vody. Celá tekutina se tudíž rozdělí na malé záporné částečky a větší kladné kapky.

3.9.2. Účinky iontů v ovzduší a v lidském organismu

Aeroionty především slouží pro urychlení biochemických reakcí.

3.9.2.1. 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 a zvýšení odolnosti vůči virovým onemocněním.

3.9.2.2. Pozitivní ionty (kationty)

Způsobují pokles pH krve, vzrůst krevního tlaku, pokles hladiny choresterolu, vysoušení sliznic.

Převaha kladných iontů v ovzduší je v přírodě demonstrována nepříznivým působením některých suchých teplých větrů. Látky které ionty ovlivňují hrají důležitou roli pro metabolické jevy a přenos některých impulsů do spodního mezimozku, který je velmi důležitý pro tvorbu spánku a celkové nálady člověka..

Vzduch chudý na jakékoliv ionty je označován jako "těžký", vzduch s převahou pozitivních iontů jako "dusno", s převahou negativních iontů jako "chladný" a s optimálním poměrem (p/n = 5/4) jako "lehký a čerstvý". Je třeba zabránit tvorbě středních a zvláště těžkých iontů, musíme tedy zajistit čistotu ovzduší. Elektroiontové mikroklima je nutno řešit společně s aerosolovým mikroklimatem.

3.10. AKUSTICKÉ MIKROKLIMA

3.10.1. Faktory akustického mikroklimatu

Akustické toky jsou vytvářeny rozkmitáním molekul vzduchu nebo kapaliny zdrojem zvuku, čímž vznikají akustické vlny různých vlnových délek a kmitočtů pro které platí vztah:

        
        

Do interiéru proniká zvuk jednak z exteriéru přez obvodový plášť a jednak je utvářen zdroji uvnitř budovy. Od zdroje se hluk šíří buď pouze vzduchem, nebo je přenášen různými konstrukcemi a pak teprve vzduchem.

Z hlediska odrazu rozeznáváme vlny přímé a vlny odražené.

Z hlediska časového průběhu se rozeznává hluk:

a) ustálený -- hluk se v daném místě nemění v závislosti na čase o více než 5dB

b) proměnný -- je takový hluk, jehož hladina se v daném místě mění v závislosti na čase o více než 5dB

c) přerušovaný -- je hluk, měnící náhle hladinu akustického tlaku nebo hladinu zvuku, který je ale v průběhu hlučného intervalu ustálený

d) impulsní

Pro lepší práci se stupnicí hlučnosti se přešlo na logaritmickou závislost, kdy dosažení dvojnásobě silného vjemu odpovídá zvýšení hladiny akustického tlaku o 10dB.

Pro hladinu akustického tlaku Lp platí vzorec:

        
        

Tato úprava komprimuje tedy rozsah 20 až 100 000 000 mPa do rozsahu 0 až 120dB.

3.10.2. Biologický účinek

Relativně trvalý vliv hluku na lidský organismus je trojího druhu:

3.10.2.1. Účinek na sluchový orgán

Škodlivost působení hluku na sluch závisí na hladině zvuku a ne jeho frekvenčním vlnění. Čím více energie je ze spektra soustředěno do vyšších frekvencí, tím nižší má být přípustná hladina hluku.

3.10.2.2. Účinek na vegetativní nervový systém

Poruchy tohoto systému jsou relativně stejné jak u stálých pracovníků tak u nováčků. Reakce jsou odvislé od subjektivního vnímání jedince.

3.10.2.3. Účinek na psychiku člověka

Je nejsložitější z účinků. U neurotiků může zhoršit labilitu nervové soustavy což se projevuje podrážděností, nespavostí, bolestmi hlavy, snížením paměti, aj.

3.10.3. Optimalizace akustického mikroklimatu

Akustické mikroklima lze upravit:

a) zásahem do zdrojů hluku

b) zásahem do pole přenosu

3.10.3.1. Zásah do zdroje hluku

Nejúčinnější je zdroj odstranit nebo nahradit. Můžeme také organizačními opatřeními omezit provoz hlavních zdrojů nebo je přemístit, také je můžeme zvukově izolovat například kryty nebo tlumiči.

3.10.3.2. Zásahem do pole přenosu

Lze jej realizovat instalací přepážek, zvýšením pohltivosti a snížením odrazovosti stěn a stropů (akustické materiály), umístněním pracovníků do chráněných prostorů, maskováním (překrytí vadícího hluku příjemným) a antihlukem.

Princip metody antihluku -- Protože hluk je jen tlaková vlna která se šíří vzduchem, je antizvuk zrcadlovým obrazem této vlny, ale fázově posunutý přesně o 180 0. Narazí li obě vlny na sebe nastává destrukční interference (vlny se navzájem vyruší). V současné době spíše teoretická možnost.

3.11. PSYCHICKÉ A SVĚTELNÉ MIKROKLIMA

3.11.1. Faktory psychického a světelného stresu

3.11.1.1. Pohyb vzduchu

Proudící vzduch může velmi nepříjemně obtěžovat člověka svým dynamickým účinkem, ten je charakterizován:

a) frekvencí, směrem a rychlostí proudu vzduchu

b) prostorem ve kterém působí

c) povrchem na který působí

3.11.1.2. Barevnost prostoru

Barevnost lze vyjádřit těmito veličinami:

a) barva povrchu a barva světla, je důležité jakou barvu vnímáme (výsledek je interakce skutečné barvy povrchu a barvy dopadajícího světla na povrch)

b) materiál povrchu, každý materiál má svou specifickou barevnost, ta je ještě ovlivněna jeho prostorovou strukturou

c) u vícebarevných povrchů se uplatňuje kombinace barev

d) velikost prostoru, vytváří pocit stísněnosti, prostorovosti, závisí nejen na půdorysné velikosti prostoru, ale i na jeho výšce.

3.11.2. Účinek psychického a světelného stresu

Protože práce zraku je spjata s centrální nervovou soustavou ovlivňují zrak i ostatní složky mikroklimatu (např. hněv, vypětí, radost,klid). Je tedy nezbytné vytvořit v daném prostředí vhodné světelné mikroklima, které je tvořeno geometrickými rozměry prostoru, druhem světelných zdrojů, počtem a rozmístněním svítidel, rovnoměrnosti osvětlení, barevným podáním a kontrastem v prostoru.

Důsledkem působení všech složek prostředí na lidský nervový systém je psychická únava.

3.11.2.1. Barevnost prostoru

Z hlediska tématu této práce je významné, že zrakové vnímání barev vyvolává -- mimo -- jiné pocity tepla nebo chladu (Hawthornův efekt), čímž se modifikují pocity vyvolané tepelně vlhkostním mikroklimatem. Vlivem teplých barev se zrychlují a vlivem studených zpomalují některé fyziologické funkce, včetně bazálního metabolismu, přičemž změna závisí také na aktuálním psychickém stavu.

Studeně působí barvy zelená a modrá (a vzhled kamene, skla a kovů).Teple působí barva červená, oranžová, žlutá (a povrchové úpravy dřeva a textilu).

Studené barvy jsou pasivní, podporují duševní soustředění a delší pracovní výkonnost. Teplé barvy jsou dynamické, podněcují k činnosti.

Barva vnímaná okem může v mozku ovlivnit pocity vysílané hmatem nebo svalovým napětím: Stejné předměty lze podle jejich barvy považovat za lehčí nebo těžší. Barva má vliv i na naše pojetí prostoru (místnost můžeme opticky zvětšit či zmenšit, zvýšit či snížit ), protože celková barevnost prostředí vyvolává pocity prostornosti nebo stísněnosti, nebo se na těchto pocitech podílí.

Pro objektivizaci Hawthornova efektu proběhl výzkum (Fanger, Breum, Jerking -1977), který zjistil že teplé barvy mají až o 0,4°C posunutou tepelnou pohodu oproti barvám chladným.

3.11.2.2. Velikost prostoru

Z hlediska tématu této práce je významné, že vnímání velikosti prostoru vyvolává také pocity stísněnosti nebo útulnosti, čímž se modifikují pocity vyvolané odérovým a tepelně vlhkostním mikroklimatem.

3.11.3. Optimalizace psychického a světelného mikroklimatu

3.11.3.1. Optimalizace pohybu vzduchu

Nejúčinnější opatření:

a) orientovat budovy kolmo na směr zimních větrů

b) seskupit budovy do uzavřených obrazců

c) výškové budovy stavět mezi nižšími budovami.

3.11.3.2. Optimalizace barevnosti prostoru

Protože se vlivy barevnosti životního prostředí a jeho složek podílejí na celkových psychických účincích prostředí, neexistuje žádný jednoduchý komplexní návrh optimalizace světelného mikroklimatu. Měli bychom se však snažit (úpravami prostředí ) přiblížit do pocitu zrakové pohody, což je psychologický stav, při němž celý zrakový systém plní optimálně svoji funkci a při kterém se člověk cítí ve světelné pohodě (může zůstat v tomto prostředí delší dobu a má pocit, že dobře vidí a cítí se psychicky dobře).

4. Tepelná pohoda člověka

4.1. HYGIENICKÉ ZÁKLADY

Výkonnost člověka je ovlivněna prostředím, ve kterém pobývá. V optimálních podmínkách je dosaženo stavu prostředí, který je nutnou podmínkou pohody člověka. Pro každou fyzickou nebo psychickou činnost, provázenou určitou tepelnou produkcí člověka, jsou nejdůležitějšími činitelé rozhodující o tepelném stavu prostředí, jsou to všechny typy mikroklimat a jejich složek, které byly probrány v kapitole 3., tedy teplota vzduchu a okolních ploch (předměty a stěny), rychlost proudění vzduchu a jeho vlhkost, izolační vlastnosti oděvu, čistota okolního vzduchu (prach, zápachy), hladina hluku, intenzita a barva osvětlení, ionizující a elektromagnetické záření, elektrostatické pole a ionty v ovzduší.

4.2. TEPELNÁ BILANCE ČLOVĚKA

Lidské tělo si udržuje přibližně stálou teplotu 37 °C vnitřní termoregulací. Biochemické reakce (oxidace potravy, vdechování vzdušného kyslíku) vytváří v těle teplo, které musí být odváděno okolím. V klidném spánku je základní tepelná produkce člověka asi 44 Wm-2 a objemový průtok vzduchu plícemi je 0.14 l s-1 . Tepelná produkce i průtok vdechovaného vzduchu se zvětšují s intenzitou fyzické činnosti. Základní životní podmínkou je tepelná rovnováha člověka, tj. stav, kdy prostředí odjímá tělu právě tolik tepla, kolik ho tělo vyprodukuje.

Hlavním projevem činnosti termoregulace je řízení přenosu tepla z vnitřních částí těla k jeho povrchu úpravou prokrvení podkožích vrstev a tím zvyšování či snižování teploty kůže. V horkém prostředí, kdy okolí nestačí ani při zvýšené teplotě těla odvádět tepelnou produkci, se začne člověk mokře potit.

Celkový výdaj energie člověkem M (metabolismus viz. Kapitola 3.1.1.2), vzniká látkovými přeměnami v lidském těle a tvoří ho součet tepelné produkce Q a mecha-nického výkonu W.

        

podíl mechanického výkonu a celkového výdaje energie je mechanická účinnost člověka, dána vztahem

        

Nekoná-li člověk mechanickou práci, je účinnost nulová, při velké fyzické námaze může dosahovat až 25%. Při vzrůstající intenzitě práce roste tepelná produkce i mechanická účinnost.Viz tabulka 13.

Tab.13 Metabolismus člověka při různé fyzické činnosti

Činnost	stupeň aktivity	Metabolismus M			účinnost lidské práce
		Wm-2	met	W
Klidné ležení	I	46	0.8	80	0
Sezení		58	1.0	100
Klidné stání, lehká práce v sedě (úřady, školky)		70	1.2	125
Stání, lehká práce	II	93	1.6	170	0 až 0.1
Střední fyzická práce	III	116	2.0	200	0.1 až 0.2
Těžká fyzická práce	IV	165	2.8	300	0.1 až 0.25

Tepelná produkce se vztahuje k povrchu lidského těla

        

Tepelné rovnováhy organismu se dosahuje odvodem produkce tepla Q do okolního prostředí. Část se odvádí vypařováním vodní páry přes kůži QW1 případně odpařováním potu QW2 , dále dýcháním (citelné teplo Qd1 a teplo latentní Qd2 ). Rozdíl produkce tepla a částí odváděných pokožkou a dýcháním prochází oděvem s tepelným odporem Icl a z jeho povrchu A o teplotě tcl se sděluje konvekcí a radiací:

        

a vypařováním z pokožky se odvádí teplo

        
        
        

Střední teplota pokožky je nižší než vnitřní teplota těla. U člověka v klidu závisí střední teplota pokožky na teplotě vzduchu, dle vztahu:

        

Akumulační schopnost těla je malá, při zamezení odvodu tepla do okolí by teplota těla stoupala rychlostí 2 Kelviny za hodinu.

Dýcháním mění člověk složení vzduchu: vdechuje vzduch s 21% O2 , 1% H2 O a 0.01% CO2. Vydechovaný vzduch obsahuje 17% O2, 5% H2 O (95% relativní vlhkosti), 4% CO2 a má teplotu asi 34°C. Měření obsahu obou plynů ve vydechovaném a vdechovaném vzduchu slouží ke stanovení energetické bilance člověka při různé zátěži. Spotřeba energie člověkem za 24hod činí v klidu 10 až 11 MJ, při lehké práci 11 až 14 MJ a při těžké práci 14 až 18 MJ.

Tok tepla z pokožky do prostoru musí překonat tepelný odpor oděvu Icl, který tvoří z 80% vzduchové vrstvy, uzavřené mezi jednotlivými vrstvami oděvu. Tepelný odpor oděvu zmenšuje vlhkost vzduchu a také rychlost proudění vzduchu. Hodnoty Icl a koeficientu zvětšení povrchu fc pro různé druhy oděvu určuje tabulka 14.

Tab.14 Tepelný odpor oděvu Icl a zvětšení povrchu těla fc

druh oděvu	Icl		fc
	m2	clo
lehký jednovrstvý	0.078	0.5	1.1
Dvouvrstvý	0.11	0.7	1.1
Třívrstvý	0.155	1.0	1.15
Čtyřvrstvý	0.233	1.5	1.2

Povrch oděvu je větší než povrch těla, dle vztahu:

        

kde fc je koeficient zvětšení povrchu těla

Sdílení tepla radiací (sáláním) mezi povrchem oděvu o teplotě tcl a okolními plochami se řídí Stefanovým-Boltzmanovým zákonem:

        
        

Účinná teplota okolních ploch tr je myšlená společná teplota všech okolních ploch, při níž by se sdílel stejný tok tepla mezi povrchem oděvu a okolními plochami jako ve skutečnosti. Při různých teplotách okolních ploch je tato teplota dána vztahem:

        
        
        

Tepelný tok sdílený mezi člověkem a okolím konvekcí je dán vztahem:

        

kde hc= ak je součinitel přestupu tepla konvekcí, který závisí na relativní rychlosti vzduchu var vůči člověku. Tento vztah je vyjádřen vzorci:

        
        

4.3. STANOVENÍ VZTAHŮ PRO VÝPOČET TEPELNÉ POHODY

Tepelnou pohodou (někdy též tepelnou neutralitou ) se označuje stav, kdy prostředí odnímá člověku jeho tepelnou produkci bez výrazného ( mokrého) pocení. Vzhledem k individuálním odchylkám fyziologických funkcí lidí, nelze zajistit jakoukoliv kombinací veličin, optimální tepelný stav prostředí, kdy by podmínky vyhovovali všem přítomným osobám. Vždy je určitý podíl ( nejméně 5 % ) nespokojených, kteří pociťují tepelnou nepohodu (diskomfort). Proto jsou pro potřeby projektantů a hygieniků důležité kromě optimálních, také přípustné podmínky tepelněvlhkostního mikroklimatu podle fyzické aktivity osob a jejich oblečení.

Doporučené podmínky tepelné pohody se opírají o statistická šetření ze stupnice tepelných pocitů ( PMV-Predicted Mean Vote):

+3 horko	- 3 zima
+2 teplo	- 2 chladno
			mírné teplo	-1 mírné chladno
0 neutrálně

Procentuální podíl nespokojených (PPD-Predicted Percentage of Dissatisfied) z přítomných v určitém prostředí, souvisí s hodnotami stupnice tepelných pocitů vztahem:

PPD= 100 --95.exp.(+0,03353 PMV4 + 0,2179 PMV2 )(%)

který platí podle ISO 7730 pro tepelně mírné prostředí. Odpovídající hodnoty procentuálního podílu nespokojených (PPD) vypočtené ze stupnice tepelných pocitů (PMV) udává tabulka 15 a grafické znázornění PPD = f(PMV) je na obrázku 6.

Tab.15 Závislost podílu nespokojených na stupnici tep. pocitů

PMV	0	0,5	0,83	1	2
PPD (%)	5	10	20	25	75

        

Obr.6 Závislost procentuálního podílu nespokojených lidí na stupni tepelného pocitu

Stupeň tepelného pocitu je možné stanovit ze vztahu

        

kde teplota povrchu oděvu je zadána:

a) implicitním vztahem:

        

b) nebo explicitním vztahem:

        

Uvedené vztahy poskytují možnost, výpočtem pomocí počítače stanovit kolika přítomným bude pravděpodobně vyhovovat určená kombinace činitelů, které ovlivňují tepelné pocity člověka:

ta - teplota okolního vzduchu
tr - účinná teplota okolních ploch
var - relativní rychlost proudění vzduchu vůči člověku
j - vlhkost vzduchu (z j a z ta se vypočítává atm.tlak pa)
Icl - tepelný odpor oděvu
M - metabolismus člověka
W - mechanická práce člověka

Pro PMV = 0 je vztah rovnicí tepelné pohody ( 5 % nespokojených). Podmínky se považují za přípustné, pokud se PMV pohybuje v rozmezí 0,5 (do 10% nespokojených).

Společný účinek sdílení tepla konvekcí a radiací sdružuje tzv. operativní teplota to . Představuje jednotnou teplotu černého (z hlediska sdílení tepla radiací) uzavřeného prostoru, ve kterém by člověk sdílel konvekcí a radiací stejně tepla, jako ve skutečném teplotně nestejnorodém prostoru. Teplota t0 vyplývá z rovnice

        
        
        

Rozdíl v tepelné produkci o 8 W/m2 při Icl = 0,2 m

K/W pak způsobí odchylku t0 o 1K.

Při optimálním tepelném stavu člověka neexistuje napětí v termoregulačním mechanismu ani pocit nepohody čímž se vytváří předpoklad pro vysokou pracovní schopnost. Doporučené optimální operativní teploty t0 odpovídají stavu tepelné neutrality.

Přípustný tepelný stav člověka doprovází určité zatížení termoregulace a výskyt diskomformních tepelných pocitů. Lze očekávat určité snížení pracovní schopnosti, avšak bez zvýšení nemocnosti.

Nežádoucí místní ochlazování lidského těla (průvan) vyvolané pohybem vzduchu závisí na rychlosti proudění vzduchu kolem těla a na intenzitě turbulence.

Nejcitlivější na velkou intenzitu proudění vzduchu jsou odkryté části těla, zejména hlava a jsou drážděny i nervové buňky kůže a to zvyšuje pocit chladu.

Matematický model vlivu turbulence na pocit průvanu, použitelný pro sedící lehce pracující osoby, sestavil na základě experimentů Fanger. Model umožňuje předpovídat procento nespokojených lidí v důsledku průvanu, jako funkci střední rychlosti vzduchu , intenzity turbulence Tr a teploty vzduchu ta.

Závislost procenta nespokojenosti lidí, z hlediska intenzity průvanu je definována vztahem:

        

4.4. MĚŘENÍ TEPELNÉHO STAVU PROSTŘEDÍ

K určení tepelného stavu prostředí měříme:

a) jednotlivé činitele, tj. teplotu vzduchu ta, účinnou teplotu okolních ploch příp. protilehlých ploch tr, vlhkost vzduchu j a rychlost proudění var ,

b) výsledné veličiny, zahrnující společný účinek dvou nebo více činitelů.

Při měření teploty vzduchu je třeba teploměry s baňkou nebo čidlem chránit před účinky sálání okolních ploch. Nejúčinnější ochranou je lesklá clona ( i více násobná) a zvýšení rychlosti proudění vzduchu kolem činné části teploměru .

Možnosti měření teplot

Termočlánky - dálkovou registraci a přenos údajů umožňují termočlánky a odporové teploměry. Ve vzduchotechnice se užívají nejčastěji dvojice kovů (podle ČSN 35 67 10) měď -- konstantan s termoelektrickým napětím asi 50 mV/K, vhodné do 4000

Přílohy