Monitorovaní a měření parametrů vnitřního prostředí budovtzb.fsv.cvut.cz/files/vyuka/125tvnp/prednasky/125tvnp-09.pdf · 2015-12-09 · Monitorovaní a měření parametrů

Monitorovaní a měření parametrů vnitřního prostředí budov

Ing. Daniel Adamovský, Ph.D.

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

Teorie vnitřního prostředí, přednáška č. 10

Monitorovaní a měření parametrů

vnitřního prostředí budov

Empirický přístup – dotazníky

Analytický přístup – měření v klimatické komoře


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.


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.


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



• 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).



• 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.


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.


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.


Měření parametrů vnitřního prostředí

• Měřící 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


Měření parametrů tepelného prostředí

• Teplota vzduchu:


http://www.sperdirect.com

Galileo Thermometer

Princip: • Změna objemu tekutiny, nebo

pevné látky • Změna elektrického odporu

polovodiče • Změna tlaku • Produkce elektrického náboje

polovodiči (termočlánky) Bránění vlivu sdílení tepla sáláním

http://www.sperdirect.com/


• Výsledná teplota konvenčního a radiačního účinku

sdílení tepla:

• Teplota kulového teploměru



• Výsledná teplota konvenčního a radiačního účinku

sdílení tepla:

• Teplota kulového teploměru – Stereoteploměr

• Posouzení pro nehomogenní prostředí – asymetrie v sálání povrchů

na člověka



• Sálavý tepelný tok plochy:


Převádí tepelnou energii na elektrický proud, skládá se

z několika termočlánků zapojených v sérii

(výjimečně paralelně)


• Vlhkost vzduchu:

• Psychrometry, kapacitní vlhkostní čidla, čidla teploty rosného bodu


Měření vlhkosti v plynech

http://www.directindustry.com

čidla teploty rosného bodu

RHXL3SD Handheld Thermometer/Hygrometer Data Logger

http://www.directindustry.com

http://www.designworldonline.com

Psychrometrická čidla s kapacitními sensory (t, rh)

http://www.directindustry.com/


http://www.designworldonline.com/




• Rychlost vzduchu:

• Termoanemometry – čidla měřící ochlazování

termistoru, rychlá, přesná, vhodná pro nízké

rychlosti (do 5 m/s)

• Vrtulkové – měří otáčky vrtulky


http://www.diracdelta.co.uk http://www.directindustry.com

Termoanemometry pro měření rychlosti, teploty a případně vlhkosti vzduchu

http://www.diracdelta.co.uk/



• 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


Infrared thermometer

http://www.diytrade.com

Ribbon Surface Probe

http://www.tomsgadgets.com/ribbon-surface-thermometer-probe

http://www.diytrade.com/








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


Metody analýzy škodlivin ve vzduchu v

interiéru • Analyzátory a detektory

• Měření prachových částic

• Chromatografie

• Spektrometrie a fotometrické metody

• Hmotnostní spektrometrie, ionizace plamenem

• Chemické sensory

• Sorbenty



• Analyzátory a detektory plynů

• Přenosné přístroje, průmyslové aplikace,

• Vhodné pro měření in-situ se záznamem hodnot v časových

krocích,

• Interference mezi plyny

• Kalibrace senzorů – pravidelně uživatelem (kalibrační plyny s

definovanou koncentrací)

• Životnost senzorů!


http://www.wolfsense.com/ http://www.cometsystem.com/



• Stanovení počtu částic

• Stanovení hmotnostních frakcí

• Analýza složení


Počet částic/m³

Class 0.1 µm 0.2 µm 0.3 µm 0.5 µm 1.0 µm 5.0 µm

ISO 1 10 2

ISO 2 100 24 10 4

ISO 3 1,000 237 102 35 8

ISO 4 10,000 2,370 1,020 352 83

ISO 5 100,000 23,700 10,200 3,520 832 29

ISO 6 1,000,000 237,000 102,000 35,200 8,320 293

ISO 7 352,000 83,200 2,930

ISO 8 3,520,000 832,000 29,300

ISO 9 35,200,000 8,320,000 293,00

Tabulka limitních počtů částic jednotlivých rozměrových tříd pro čisté

prostory podle ISO 14644-1



• Stanovení počtu částic

• Počítače částic, tzv. particle counters – velikostní distribuce

částic

• Zdroj světla, průmět (stín) částice na snímacím čipu

• Pevné, kapalné částice, aerosoly – rozdíly!


TSI’s AeroTrak particle counters www.machinerylubrication.com



• Stanovení hmotnostních frakcí

• Gravimetrická metoda – hmotnostní distribuce částic

• Částice prachu jsou zachyceny na kaskádě filtrů od hrubšího po

jemnější

• Měření polétavého prachu, měření prachu ze spalovacích

zařízení



• Chromatografie:

• 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.


Schéma plynového chromatografu


• 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.




• Spektroskopie infračerveným zářením


Rehva GB14 Rehva GB14

Schéma spektroskopického sensoru



• Fotoakustická spektrometrie



Fotoakustický monitor plynů Innova


Foto: Pavla Dvořáková http://www.gasera.fi


• Hmotnostní spektrometrie:


http://www.atcinc.net/helium-leak-detectors.asp

http://besg.group.shef.ac.uk/Facilities/Systems_Biology_Equipment/Mass_Spec_Application.htm

Schéma jednoduchého hmotnostního spektrometru se sektorovým analyzátorem pro měření oxidu uhličitého.










• Chemické sensory:


Photo: Pavla Dvořáková

Pasivní odběr vzorků



Photo: Pavla Dvořáková

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


Luminance meter

http://www.tequipment.net/MinoltaLS100.asp




Měření osvětlení

• Laboratorní měření

rozložení intenzity

osvětlení – goniofotometr

– měření prostorového

rozložení světelného toku

• Laboratorní měření

dopadajícího světelného

toku


An integrating sphere

Goniophotometer SMS 10H

Měření akustika

• Měření hladiny akustického tlaku

– Okamžitá

– Integrující v časové periodě

– Dlouhodobé

Teorie vnitřního prostředí, přednáška č. 10 http://www.thumperfaq.com/sound.htm

http://www.explainthatstuff.com/soundlevelmeters.html

http://www.thumperfaq.com/sound.htm





Dotazníky

• Umožní nahlédnout jak je uživatel daného prostředí

spokojený či nespokojený.

• Důležitý je základní počet (ideálně 100 a více)

• Klást dobře formulované dotazy.


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.


Postup analýzy IEQ

• Kde a kdy?

• Jedna místnost,……nebo celá budova – Správná volba reprezentativní místností, kde se bude monitorovaná aktivita

projevovat.

• Správné umístění měřícího zařízení

• Doba měření


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


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.

Reference a bibliografie


• ČSN EN ISO 7726 Ergonomics of the thermal environment – Instruments for measuring physical quantities

• ČSN EN 13182 Ventilation for buildings- Instrumentation requirements for air velocity measurements in ventilated spaces

• Bluyssen Philomena M.: The Indoor Environment Handbook - How to Make Buildings Healthy and Comfortable, Earthscan Ltd (United Kingdom), 2009, ISBN-13: 9781844077878

• Rehva guidebook 14: Indoor climate Quality Assessment, 2011, ISBN 978-2-930521-05-3

DĚKUJI ZA POZORNOST

• Daniel Adamovský

• Katedra technických zařízení budov

• Fakulta stavební, ČVUT v Praze

• [email protected]

Documents

Monitorovaní a měření parametrů vnitřního prostředí budovtzb.fsv.cvut.cz/files/vyuka/125tvnp/prednasky/125tvnp-09.pdf · 2015-12-09 · Monitorovaní a měření parametrů