Nedostatočná regulácia vykurovania po obnove školskej budovy

Zabezpečenie optimálnych parametrov tepelnej pohody vykurovaním je mimoriadne dôležité pre vysokoškolských študentov v interiéroch školy. Dodržanie parametrov tepelnej pohody je nevyhnutné nielen z fyziologického hľadiska, ale aj na splnenie vyžadovaného odborného výkonu od študenta.

Poznáte výhody Klubu ASB? Stačí bezplatná registrácia a získate sektorové analýzy slovenského stavebníctva s rebríčkami firiem ⟶

Primárnou funkciou vykurovania v školskej budove je zabezpečenie vhodnej vnútornej klímy v učebniach. Základné veličiny na hodnotenie tepelno-vlhkostnej mikroklímy v učebniach sú teplota vzduchu, operatívna teplota, výsledná teplota guľového teplomeru, relatívna vlhkosť vzduchu a rýchlosť prúdenia vzduchu [1]. Ďalej sa určuje celkový tepelný odpor odevu, celkový energetický výdaj, teplota povrchu, indexy PMV a PPD [2]. Všetky uvedené parametre sú dôležité nielen z hľadiska zdravia študentov, ale aj z hľadiska zabezpečenia ich výkonnosti pri učení.

Z hygienických a zo zdravotných dôvodov je potrebné učebne pravidelne vetrať. Podstatou vetrania v učebniach je výmena vzduchu v miestnosti za čerstvý vonkajší vzduch. U nás v bežných učebniach sa využíva len prirodzené vetranie, pri ktorom pohyb vzduchu nastáva v dôsledku vyrovnávania tlakového rozdielu vyvolaného pôsobením prírodných síl.

Pri nedostatočnom vetraní učební ohrozujú študentov nedostatočný prísun kyslíka, vysoká koncentrácia CO₂, nadmerná vlhkosť vzduchu, rôzne typy oderov, toxické, aerosólové a mikrobiálne škodliviny. To môže spôsobiť nesústredenosť a pocit únavy, rôzne kožné ochorenia, ochorenia dýchacích ciest, vznik alergií, vznik závažných ochorení a pod. Správne a dostatočné vetranie učební je veľmi dôležité, pretože študenti strávia väčšinu svojho času v škole. Najväčším problémom je zimné obdobie, keď sa vetranie zabezpečuje len otvorením dverí do chodby.

V skúmanej školskej budove sa realizovala obnova, počas ktorej sa vymenili pôvodné okná za moderné drevené tesné okná. Predmetom skúmania bolo vyhodnotenie prevádzky vykurovania v učebni po obnove. Hodnotilo sa riadenie a regulácia vykurovania po obnove.

V školských učebniach musí byť zabezpečená minimálna hodnota operatívnej teploty +20 °C. Školské učebne na Slovensku sú vykurované väčšinou konvekčnými vykurovacími telesami, skúmanú učebňu nevynímajúc (obr. 1). Veľké masívne parapety a ozdobné prekrytia konvekčných vykurovacích telies výrazne zvyšujú energetickú náročnosť a ohrozujú zabezpečenie tepelnej pohody, preto je ich aplikácia nežiaduca. Správna veľkosť a rozmiestnenie konvekčných vykurovacích telies a taktiež architektonicky správne usporiadanie školských stolov musia zabezpečiť, aby nevznikla lokálna tepelná nepohoda.

Výskum sa zameral na vyhodnotenie vybraných parametrov tepelnej pohody vo vysokoškolskej učebni z dôvodu, že na uvedenú miestnosť zaznievali početné sťažnosti, ktoré sa týkali konkrétne zabezpečenia tepelnej pohody a častej tepelnej lokálnej nepohody. Týmto vyhodnotením sa posudzovala prevádzka vykurovania po obnove.

Metodológia experimentálnych meraní

Experimentálne merania sa realizovali vo vysokoškolskej učebni v zimnom období na Fakulte architektúry a dizajnu Slovenskej technickej univerzity v Bratislave (obr. 1). V tejto učebni sa predtým realizovala obnova, namontovali sa nové, kvalitné, tesné drevené okná.

Cieľom meraní bolo zaznamenať vybrané parametre tepelnej pohody: teplotu vzduchu, index PMV a index PPD. Merania sa realizovali v strede vysokoškolskej učebne s rozmermi 6 × 10 m vo výške 1,10 m nad podlahou. V obvodovej stene je umiestnených päť okien s rozmermi 1,5 × 2,5 m. Pod každým oknom je osadené konvekčné vykurovacie teleso. Nad vykurovacími telesami sú súvislé masívne parapety. Štyri konvekčné vykurovacie telesá sú prekryté ozdobnými lištami.

Parametre tepelnej pohody zaznamenal prístroj Testo 480. Vstupné dáta pre prístroj boli takéto: metabolické teplo 1,0 met, izolácia oblečenia 1,0 clo. Merania sa vykonávali v troch za sebou idúcich etapách, teda počas troch cvičení. Každá etapa trvala 60 minút, posledných 7 až 10 minút bola prestávka.

Na jednotlivých etapách – I, II, III – sa zúčastnili rôzni študenti. Počas prestávky sa študenti vymenili, otvorili sa dvere a odklopili sa spodné krídla všetkých okien, aby sa zabezpečilo prirodzené vetranie. Ďalší prístroj zaznamenal vonkajšiu teplotu vzduchu. Pohybovala sa v intervale od +10,3 °C do +11,1 °C. 

Výsledky a analýza experimentálnych meraní

Hodnoty teploty vzduchu sú znázornené vo všetkých troch etapách počas 60 minút vo výške 1,1 m nad podlahou na obr. 2. Hodnoty indexu PMV sú znázornené vo všetkých troch etapách počas 60 minút vo výške 1,1 m nad podlahou na obr. 3. Hodnoty indexu PPD sú znázornené vo všetkých troch etapách počas 60 minút vo výške 1,1 m na obr. 4.

Teplota vzduchu na obr. 2 vo vysokoškolskej učebni bola vysoká, čo súviselo s viacerými príčinami. Po obnove, teda po namontovaní nových okien nedošlo k vyregulovaniu vykurovacieho systému. Tepelné straty klesli, čo sa nepremietlo do prevádzky konvekčných vykurovacích telies.

Nižšie teploty vzduchu na začiatku a na konci cvičenia zodpovedajú prirodzenému vetraniu oknami a dverami cez prestávku. Toto prirodzené vetranie počas 7 až 10 minút nie je dostatočné nielen z hľadiska CO₂ záťaže pre študentov, ale ani z hľadiska množstva tepla odovzdaného študentmi v interiéri. Tento problém preukazuje stále sa zvyšujúca teplota vzduchu v prvej, v druhej a v tretej etape, počas ktorej boli teploty vzduchu najvyššie.

Namerané hodnoty indexu PMV (obr. 3) a indexu PPD (obr. 4) poukazujú na vážne problémy súvisiace s tepelným komfortom a prevádzkou vykurovania. Optimálne hodnoty sa počas cvičení nedosiahli, podarilo sa ich namerať len krátkodobo počas prirodzeného vetrania cez prestávky.

Počas etapy I a II mali indexy PMV a PPD ešte prípustné hodnoty, no počas poslednej etapy III mali indexy PMV a PPD v druhej polovici cvičenia neprípustnú hodnotu. Na problémy s prevádzkou vykurovania a chýbajúceho systému núteného vetrania poukazujú zväčšujúce sa hodnoty indexov PMV a PPD počas prvej a druhej etapy a najvyššie neprípustné hodnoty boli namerané v tretej etape.

Záver

Experimentálne merania preukázali problémy so zabezpečením tepelnej pohody vo vysokoškolskej učebni. Počas obnovy budovy sa osadili kvalitné okná, ale neodstránil sa masívny parapet a ozdobné krytie konvekčných vykurovacích telies. Ďalší problém vznikol tým, že po obnove, čiže po namontovaní nových okien nedošlo k vyregulovaniu vykurovacieho systému.

Neexistuje žiadny riadiaci prvok, ktorý by prispôsobil výkon vykurovacích telies aktuálnym podmienkam v učebni. Experimentálne merania preukázali nedostatočnosť prirodzeného vetrania počas prestávky. V učebni jednoznačne chýba systém núteného vetrania.

Po obnove je potrebné vyregulovať vykurovací systém a zabezpečiť nový riadiaci prvok na reguláciu výkonu vykurovacích telies. Bez tohto zlepšenia prevádzky vykurovania nemá obnova, ktorá znížila tepelné straty, zmysel, pretože jej účinok sa neprejaví.

Vedecký článok je publikovaný s podporou VEGA Vedeckej grantovej agentúry, grant č. 1/0475/24 – Analýza návrhu a prevádzky veľkoplošných sálavých vykurovacích a chladiacich systémov s aplikáciou alternatívnych zdrojov energie.

Vedecký článok je publikovaný s podporou Slovenskej agentúry pre výskum a vývoj, projekt č. APVV-21-0144 – Vývoj a experimentálne overenie klimaticky adaptívnej transparentnej fasády s viacstupňovým využívaním obnoviteľných zdrojov energie pre nízkoenergetické sálavé systémy.

TEXT: doc. Ing. Mária Budiaková, PhD., ÚKAIS, FAD STU v Bratislave
OBRÁZKY: archív autorky
RECENZENT: doc. Ing. B. Füri, PhD., Stavebná fakulta STU v Bratislave

Článok bol uverejnený v časopise Správa budov 4/2025.