doc. Ing. Peter Kapalo, PhD., Katedra technických zariadení budov, Stavebná fakulta, Technická univerzita Košice

Abstrakt

Moderné otváravé okná sú vybavené kovaním umožňujúcim prirodzené vetranie tzv. mikroventiláciu. Uvedený systém vetrania je ovládaný kľučkou. Cieľom článku je prezentovať intenzitu vetrania mikroventiláciou zistenú pomocou experimentálneho merania.

Úvod

V súčasnosti sa používajú okná s kvalitným tesnením, čím oproti minulosti výrazne klesajú tepelné straty prechodom a tiež aj nekontrolovateľnou vetraním – infiltráciou. V bytoch sa štandardne v každej miestnosti nachádza aspoň jedno okno vybavené štrbinovým vetraním. Veľkosť vetracej škáry sa nastavuje pomocou polohy kľučky, ktorá je súčasťou vnútorného mechanického systému okna. Týmto spôsobom vytvorená štrbina zabezpečuje výmenu vzduchu medzi interiérom a exteriérom. Je známe, že súčasnými tesnými oknami v prevažnej miere nie je zabezpečená minimálna 0,5 násobná výmena vzduchu v miestnosti. Veľkosť intenzity vetrania pri rôznej polohe kľučky okna bola zisťovaná výpočtom z údajov získanými experimentálnym meraním vo vybranej miestnosti.

Metodika merania

Pri stanovení intenzity vetrania miestnosti bola použitá metóda klesajúcej koncentrácie oxidu uhličitého (ďalej len CO2) [1, 2, 3]. Za týmto účelom bolo vykonané experimentálne meranie koncentrácie CO2, ktoré prebiehalo v troch etapách v zimnom období. Na začiatku experimentálneho merania bola vybraná miestnosť vyvetraná. V priebehu prvej etapy merania, trvajúcej približne jednu hodinu, bolo okno v miestnosti celkom zatvorené a nachádzala sa v nej jedna osoba. Po hodine osoba opustila miestnosť na približne jednu hodinu. Keď sa v miestnosti nikto nenachádzal, dochádzalo ku znižovaniu koncentrácie CO2 vplyvom infiltrácie. Následne bola miestnosť vyvetraná otvorením okna. Nasledujúce etapy merania prebiehali obdobne avšak pri rôznej polohe kľučky, kedy dochádzalo ku štrbinovému vetraniu.

Zatvorené okno

1° mikroventilácie

2° mikroventilácie

Obrázok 1: Polohy kľučky okna v priebehu experimentálneho merania

Charakteristika miestnosti

Experimentálne meranie prebiehalo v kancelárii situovanej na druhom poschodí v päť podlažnej budove. Kancelária má nasledujúce rozmery: dĺžka 5,63 m, šírka 3,4 m a výška 2,7 m. Miestnosť má jedno otvárateľno-sklopné okno s výškou 1,75 ma šírkou 1,1 m. Vnútorný objem miestnosti je 52 m3.

Použité meracie zariadenie

Za účelom snímania koncentrácie CO2, teploty interiérového vzduchu a relatívnej vlhkosti bol použitý multifunkčný merací prístroj TESTO 435 – 4 + senzor Testo 0632 [4], ktorý je určený na snímanie vnútornej kvality prostredia. V priebehu merania bola použitá sonda IAQ zaznamenávajúca koncentráciu CO2 vo vzduchu, teplotu a relatívnu vlhkosť interiérového vzduchu.

Výsledky

Namerané parametre koncentrácie CO2, teploty interiérového vzduchu a relatívnej vlhkosti sú zdokumentované na obrázku 2.

Obrázok 2:  Priebeh vnútorných parametrov vzduchu

Z obrázka 2 je možné pozorovať narastanie koncentrácie CO2  v miestnosti spoločne teplotou vzduchu počas pobytu osoby v miestnosti. Za účelom jednoduchšieho pozorovania rozdielu narastania a poklesu koncentrácie CO2 pri jednotlivých etapách experimentálneho merania bol vyhotovený obrázok 3.

Obrázok 3:  Priebeh koncentrácie CO2

Pri zatvorenom okne koncentrácia CO2  stúpa najstrmšie a pri druhom stupni mikroventilácie stúpa najmenej strmo. Porovnanie narastania a poklesu koncentrácie CO2 je pre lepšiu názornosť zdokumentované na obrázku 4.

Obrázok 4:  Porovnanie zvyšovania (plná čiara) a znižovania (prerušovaná čiara)  koncentrácie CO2 (modrá – zatvorené okno; červená – 1° mikroventilácie;  zelená – 2° mikroventilácie)

Pre jednotlivé etapy merania bola vypočítaná intenzita vetrania v miestnosti podľa metódy klesajúcej koncentrácie stopovacieho plynu [3, 5, 6, 7] – v našom prípade CO2. Táto metóda je založená na rovnici zachovania hmoty. Vypočítané hodnoty intenzity vetrania z jednotlivých etáp experimentálneho merania sú uvedené v tabuľke 1.

SPÔSOB VETRANIA

Infiltráciou pri zatvorenom okne

Vetranie škárou pri 1° mikroventilácie

Vetranie škárou pri 2° mikroventilácie

VYPOČÍTANÁ INTENZITA VETRANIA (1/h)

0,10

0,15

0,35

Záver

Z vypočítaných výsledkov intenzity vetrania (tabuľka 1) vypočítaných z nameraných hodnôt koncentrácie CO2 a z rýchlosti poklesu a narastania koncentrácie CO2 (obrázok 4) je možné konštatovať, že pri 1 stupni mikroventilácie sa zvýši intenzita vetrania o 5 % a pri 2 stupni mikroventilácie sa zvýši intenzita vetrania o 24 %. Tieto uvedené výsledky sú platné iba pre tento uvedený prípad, nakoľko na intenzitu vetrania vplýva rozdiel teplôt medzi interiérom a exteriérom a výrazne aj rýchlosť vetra. Ani v jednom prípade vetrania nebolo zabezpečené hygienické minimum vetrania.

Poďakovanie

Článok vznikol s podporou grantových projektov VEGA 1/0697/17.

Literatúra

[1]        Kapalo P., Voznyak O., Yurkevych Y, Myroniuk K., Sukholova I. Ensuring comfort microclimate in the classrooms under condition of the required air exchange. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Volume 5, Issue 10, 2018, Pages 6-14

[2]        Hrčková L., Krajčík M. Meranie kvality vnútorného prostredia v priestoroch knižničného a informačného centra na Stavebnej fakulte STU. In: Transfer. Roč. 7, č. 1 (2015), s. 4-6.

[3]        Krajčík M. Meranie intenzity vetrania s použitím CO2 ako stopovacieho plynu vo výškovom objekte. In: Transfer. Roč. 7, č. 1 (2015), s. 7 – 9.

[4]        Firemné materiály: Testo s.r.o., Jinonická 80, 158 00 Praha 5, ČR

[5]        Persily A. Evaluating building IAQ and ventilation with indoor carbon dioxide. American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers Trans. 1997. 103:193-204.

[6]        Persily A. What we think we know about ventilation? Proceeding of the 10th International Conference on Indoor Air Quality and Climate “Indoor Air 2005”. Beijing, China; 2005. p. 24-39.

[7]        Kapalo, P., Domnita, F., Bacotiu, C., Podolak, M. The influence of occupants’ body mass on carbon dioxide mass flow rate inside a university classroom–case study. International Journal of Environmental Health Research, 28(4), 2018. pp. 432-447

[8]        Voznyak O., Myroniuk K., Sukholova I. Zastosuvannya povitrorozpodilu vzayevodiyeyu zustrichnyh nespivvisnyh strumyn – Zbirnyk MOTROL, Tom 13 C, – Lublin,  2011 (in Ukrainian) – с.24 – 31.

[9]        O. Savchenko, V. Zhelykh, H. Voll. Analysis of the systems of ventilation of residential houses of Ukraine and Estonia // XVІ International Scientific Conference Košice-Lviv-Rzeszów “Current Іssues of Сivil and Environmental Engineering in Košice-Lviv-Rzeszów. Book of Extended Abstracts. – Slovakia, Košice. – 2017. – p. 1-2.

Článok recenzovali:

doc. Ing. Danica Košičanová, PhD. a doc. Ing. Ladislav Lukáč, PhD.