Jaký je alternativní přístup k dosažení kvalitního vnitřního ovzduší?

V oblasti větrání a zajištění kvalitního vnitřního ovzduší (IAQ) existují různé metody a standardy, které se vzájemně ovlivňují. V současné době se stále více diskutuje o alternativních metodách, které mohou být efektivnější než tradiční postupy, jako je větrání na základě ředění nebo čerstvé klimatizace vzduchu (FAC). Standard ASHRAE 62.1-2016 představuje dvě hlavní metody pro dosažení kvalitního vnitřního ovzduší – Ventilační požadavky na vzduch (VRP) a alternativní přístup známý jako IAQ procedura, tedy procedura pro zajištění kvalitního vnitřního ovzduší.

Mezi hlavní výhody používání IAQ procedury patří zajištění nižší koncentrace znečišťujících látek ve venkovním vzduchu i v prostoru s klimatizací, čímž se sníží energetická náročnost systému. Tento přístup může rovněž přispět k čistším výměníkům tepla a tím zlepšit energetickou účinnost celého větracího systému. V rámci tohoto postupu může být možné snížit potřebu přívodu venkovního vzduchu, což vede k nižším nákladům na provoz klimatizačních a větracích systémů.

Historie IAQ procedury sahá až do roku 1973, kdy byla poprvé představena v původním ASHRAE Standardu 62. Tento přístup prošel několika revizemi a byl oficiálně formalizován až v roce 2013. I přesto, že ASHRAE doporučuje tento alternativní postup, nebyl široce přijat místními regulačními orgány a jeho implementace obvykle vyžaduje výjimky z kódů. To je důvod, proč je tato metoda stále používaná spíše výjimečně a to především v budovách s vysokou vlhkostí nebo teplotními zátěžemi, jako jsou arény, školy nebo hotely.

Pro správnou aplikaci IAQ procedury je nutné důkladně vyhodnotit zdroje kontaminantů, vybrat vhodné stavební materiály s ohledem na jejich výpary, určit potřebu filtrace a zvolit adekvátní typ FAC systému. Tento přístup si také žádá pečlivý výběr větracích a klimatizačních systémů, aby byla zajištěna dostatečná efektivita při instalaci pokročilé filtrace.

Je také důležité vzít v úvahu, že kvalitní vnitřní ovzduší není jediným faktorem, který ovlivňuje spokojenost uživatelů. Důležitým faktorem je i termální komfort, tedy tepelné podmínky v prostoru, které přímo souvisejí s produktivitou a celkovým vnímáním kvality vzduchu. Zajištění ideálních teplotních podmínek spolu s optimální vlhkostí a cirkulací vzduchu může přispět k lepší spokojenosti a pohodlí uživatelů, což je dalším klíčovým faktorem pro dlouhodobou efektivitu systému.

Pro správnou analýzu komfortu může být užitečné využít různé nástroje, které počítají pravděpodobnost spokojenosti uživatelů na základě kombinace několika faktorů, jako jsou teplota, vlhkost, rychlost větru a radiační teplota. V některých případech může být ideálním řešením umožnit uživatelům, aby si individuálně upravili svou teplotu a komfortní podmínky, jak tomu bývá v automobilech nebo letadlech.

Jaké jsou výhody a výzvy politiky hodnocení a transparentnosti energetické výkonnosti budov?

V současnosti se po celém světě stále častěji implementují politiky hodnocení energetické výkonnosti budov a transparentnosti v oblasti spotřeby energie. Tato opatření, která se uplatňují především ve velkých městech a státech, mají za cíl zlepšit energetickou efektivitu a snížit emise skleníkových plynů. Mnohé z těchto politik se zaměřují na veřejné a komerční budovy, ale v některých případech mohou zahrnovat i multifunkční obytné komplexy. Politiky se liší v závislosti na velikosti budov, které musí splňovat požadavky, a na specifických podmínkách, které musí vlastníci budov dodržet.

Ve Spojených státech jsou politiky hodnocení a transparentnosti energetické výkonnosti (B&T) implementovány v mnoha velkých městech, jako jsou New York, Los Angeles, Denver, nebo Austin. Některé z těchto měst přistupují k vysoce diferencovaným pravidlům podle velikosti budov, přičemž například Austin pokrývá i menší komerční budovy a multifunkční jednotky o velikosti 10 000 čtverečních stop a větší. Mnohá města, včetně New Yorku, pak zavedla minimální požadavky na budovy o rozloze větší než 25 000 čtverečních stop.

Takové politiky mají několik cílů. Na jedné straně jde o to, aby vlastníkům budov byla zajištěna možnost přehledně sledovat a vyhodnocovat jejich energetickou spotřebu, a tím motivovat k úsporám. Na straně druhé je záměrem těchto nařízení snížit emise skleníkových plynů, které jsou jedním z hlavních faktorů globálního oteplování. V New Yorku se například odhaduje, že budovy jsou odpovědné za více než 70 % emisí CO2 v městské oblasti, což ukazuje na naléhavost této problematiky.

Podobné iniciativy existují také na mezinárodní úrovni. Evropská unie přijala směrnici o energetické výkonnosti budov (Energy Performance of Buildings Directive - EPBD) již v roce 2002, přičemž do roku 2006 měla být plně implementována ve všech členských státech. Tato směrnice zavádí povinnost poskytovat energetické štítky (EPC) pro veřejné, komerční a soukromé obytné budovy. Cílem je nejen zlepšit energetickou účinnost budov, ale i motivovat vlastníky k renovacím, což by mělo zvýšit hodnotu nemovitostí a vést k většímu zájmu o ekologičtější objekty.

Další rozšíření v oblasti B&T politiky lze vidět v různých jurisdikcích po celém světě. V Austrálii, Francii nebo Německu jsou podobné systémy, které používají provozní hodnocení budov, a zaměřují se jak na soukromé komerční budovy, tak na multifunkční obytné komplexy. U těchto systémů je kladen důraz na veřejné zobrazování energetických hodnocení budov, které mají motivovat jak nájemce, tak potenciální kupce k volbě efektivnějších a ekologičtějších budov.

V USA se navíc k těmto iniciativ

Jak efektivně navrhnout systémy pro zajištění bezpečnosti života v budovách vysokých a megavysokých budovách?

V právních předpisech, které vyžadují použití únikových podlaží, jsou často stanoveny požadavky na to, aby mechanické systémy na těchto podlažích byly zcela nezávislé na ostatních systémech budovy. Tento požadavek v praxi znamená zdvojení kapacity mechanických systémů, protože úniková podlaží musí mít kapacitu, která umožní ubytování všech osob z několika podlaží nad nimi (ale pod následujícím únikovým podlažím). Například v budovách, kde jsou požadována úniková podlaží každých deset podlaží, musí každé únikové podlaží ubytovat obyvatele všech devíti podlaží nad ním. S tímto soustředěním velkého počtu lidí na jednom podlaží se mění charakteristiky dané plochy – stává se z ní prostor s vysokou hustotou osídlení.

Zatímco obvykle platí, že stavební normy určují potřebu 1 m² plochy na každého obyvatele na běžném podlaží, v případě únikového podlaží, kam se soustředí obyvatelé z devíti podlaží, tato hustota stoupá na 1 m² na osobu. To klade vysoké nároky na kapacitu mechanických systémů, které musí tuto hustotu obsloužit. V případě horkého klimatu je pak potřeba zajistit, aby bylo možné udržet příjemnou teplotu, což je nezbytné pro komfort a bezpečnost osob čekajících na únikovém podlaží.

Pokud požár nebo jiné okolnosti způsobí, že se mechanické systémy vypnou, kvalita vzduchu na únikovém podlaží začne rychle klesat. Zároveň se zvýší teplota vzduchu, což v konečném důsledku zvyšuje riziko neklidu mezi obyvateli na tomto podlaží. Mnohem horší by byl scénář, kdyby obyvatelé nemohli únikové podlaží rychle opustit, protože hustota obyvatel na něm by byla výrazně vyšší než na běžných podlažích. To může vést k dalšímu zhoršení psychické pohody obyvatel a vzniku paniky.

Úniková podlaží v tomto smyslu představují kombinaci shromažďovacích prostor a evakuačních místností. Avšak vzhledem k absenci dalších východů nebo schodišť nemusí být úniková podlaží optimálně vybavena pro rychlou evakuaci. V případě přetížení těchto podlaží může dojít k dalším komplikacím a vyvstávajícím nebezpečím. Pokud je to možné, efektivnější přístup spočívá v evakuaci obyvatel z ohrožených podlaží po schodištích, nebo v použití speciálních výtahů navržených pro evakuaci během požárů.

Důležitým aspektem návrhu systémů životní bezpečnosti v těchto budovách je také zajištění nezávislých energetických systémů. V případě výpadku energie by měl být k dispozici záložní generátor, který zajistí chod nezbytných zařízení, jako jsou systémy požárního hlášení, evakuační osvětlování a výtahy pro evakuaci. Záložní generátory, které jsou určené pro tyto účely, nejsou zajišťovány pro napájení běžných potřeb budovy, ale pouze pro podporu zajištění bezpečnosti života, což zajišťuje bezproblémový provoz důležitých záchranných systémů.

Při návrhu takového systému je zásadní mít na paměti nejen technické parametry zařízení, ale i psychologické aspekty evakuace. Pokud je systém navržen tak, že obyvatelé nejsou schopni včas reagovat nebo jsou vystaveni extrémním podmínkám, může to vést k dalšímu zhoršení situace. Bezpečnostní strategie musí být nejen efektivní, ale i realistická a přizpůsobená konkrétním podmínkám a rizikům spojeným s konkrétní budovou.

Jak zajistit komfortní přirozené větrání ve vysokých budovách?

Ve vysoce moderních a energeticky náročných stavbách, jako jsou vysoké a megatall budovy, je efektivní přirozené větrání klíčové pro udržení příjemného vnitřního prostředí a minimalizaci energetických nákladů. Tento proces zahrnuje zohlednění teplotních limitů, vlivu vzduchových toků a přirozených podmínek venkovního prostředí, což vše je důležité pro splnění standardů, jako jsou ASHRAE Standards 55 a 62.1. Tyto normy definují optimální teplotní a vzduchové podmínky, které musí být splněny pro dosažení takzvaného „adaptivního komfortu“ v interiéru budovy.

Zajímavým ukazatelem v tomto kontextu je dodržování přirozené ventilace v závislosti na průměrných měsíčních teplotních limitech a vlivu větrného proudění. Například v červnu, kdy je teplota na dolní hranici 19,8°C a na horní 26,8°C, je možné dosáhnout optimálního přirozeného větrání s odpovídajícími teplotními hodnotami. S přihlédnutím k dynamice teplotních změn a rychlosti vzduchu se statistiky přirozené ventilace dají upravit a poskytnout přesné informace o tom, kdy je větrání příliš studené, ideální nebo příliš teplé.

Pokud se podíváme na příklad z měsíce září, kdy jsou teplotní limity 21,6°C až 28,6°C, přirozené větrání splňuje normy ASHRAE po 198 hodin, kdy je teplota vhodná pro komfortní podmínky, přičemž dalších 96 hodin je situace příliš horká. Významným faktorem pro optimalizaci vnitřního prostředí je také integrace přirozených faktorů, jako je teplota a proudění vzduchu, které mohou být řízeny nejen pomocí mechanických systémů, ale i samotnými klimatickými podmínkami.

Tento přístup k přirozenému větrání v kombinaci s vysokou rychlostí větru je základem pro rozvoj trvale udržitelných a energeticky efektivních budov, které minimalizují spotřebu energie a zároveň poskytují uživatelům kvalitní vnitřní prostředí.

Je důležité si uvědomit, že tento přístup nezohledňuje vliv vlhkosti a možných kontaminantů vzduchu. Pro zajištění optimálních podmínek pro přirozené větrání je třeba brát v úvahu i další faktory, jako jsou změny vlhkosti, znečištění ovzduší a specifické potřeby konkrétního prostředí. Bez těchto parametrů nelze zajistit plnou účinnost přirozené ventilace, a proto by měla být analýza těchto faktorů součástí komplexního přístupu ke klimatickému komfortu v budovách.

V souvislosti s adaptivním komfortem je také důležité brát v úvahu fakt, že lidské tělo je schopné se přizpůsobit různým podmínkám prostředí. To znamená, že ideální teplota pro komfortní životní podmínky není absolutní hodnotou, ale spíše se jedná o širší interval, ve kterém se lidská fyziologie cítí pohodlně v závislosti na dalších faktorech, jako je například rychlost vzduchu nebo intenzita slunečního záření. Adaptivní komfort by měl být součástí jakéhokoliv designového přístupu k vysokým budovám, protože zohledňuje měnící se potřeby uživatelů v různých ročních obdobích.