Obravnava zraka ima ključno vlogo pri ustvarjanju optimalnih pogojev udobja v prostorih, ki jih določajo standardi, kot so EN ISO 7730, DIN 1946 in ASHRAE Standard 55. Ti predpisi zagotavljajo, da so temperatura, vlažnost in pretok zraka uravnoteženi, da se doseže udobno in zdravo notranje okolje za uporabnike. Poglejmo si to podrobneje.

Nemško besedo „Behaglichkeit“ lahko v slovenščino prevedemo kot „udobje“ ali „prijetnost“. V kontekstu okoljskih pogojev ali HVAC se „Behaglichkeit“ običajno nanaša na stanje toplotnega udobja, ko uporabniki notranje okolje zaznavajo kot prijetno in udobno.
„Behaglichkeitszustand“ lahko prevedemo kot ‚stanje udobja‘ ali ‚stanje udobja‘. Ta izraz se nanaša na posebne pogoje, v katerih prostor doseže toplotno udobje, ob upoštevanju dejavnikov, kot so temperatura, vlažnost in gibanje zraka.
Če povzamemo:
Behaglichkeit = udobje ali prijetnost
Behaglichkeitszustand = stanje ugodja ali udobja
Nemški izraz „Behaglichkeit“ je še posebej upoštevanja vreden, ker presega samo temperaturo in vlažnost ter vključuje tudi gibanje zraka kot ključni dejavnik pri doseganju udobja. Ta celovit pristop povečuje splošno udobje z ustvarjanjem okolja, v katerem so upoštevani vsi vidiki kakovosti zraka. Poleg tega „Behaglichkeit“ ocenjuje udobje z merjenjem števila uporabnikov, ki se počutijo nezadovoljne, kar zagotavlja celosten pogled na to, kako dobro prostor izpolnjuje potrebe svojih uporabnikov.
Kaj je udobje?
Udobje dosežemo, ko sta notranja klima in kakovost zraka ravno pravšnja, da se človek v prostoru počuti prijetno. To velja za poletne in zimske razmere ter vse vmesne letne čase.
V skladu z evropskim standardom EN ISO 7730 so opredeljena dodatna merila za udobje, s katerimi se natančneje nastavita porazdelitev zraka in pretok zraka v prostoru, kar zagotavlja optimalno toplotno udobje. Glavni dejavniki, ki vplivajo na udobje, so temperatura zraka v prostoru, intenzivnost sevalne toplote, gibanje ali hitrost zraka v prostoru ter temperaturni gradient med tlemi in višino ramen.
Čeprav v standardu niso posebej opredeljeni kot merila za toplotno udobje, imajo ključno vlogo pri doseganju splošnega udobja tudi dejavniki, kot sta akustika prostora in raven vlažnosti.
Stanje zraka in Mollierjev diagram h-x
Stanje zraka
Da bi resnično razumeli stanje zraka in njegove lastnosti, je treba upoštevati fizikalne odnose med temperaturo in vlažnostjo, saj sta ta dva dejavnika tesno prepletena in vplivata drug na drugega. To povezavo odražajo tudi naši telesni občutki – ko je prostor ogrevan, je pogosto bolj suh, ko se temperatura zniža, pa je lahko zrak bolj vlažen.
Te zapletene povezave med temperaturo in vlago so jasno prikazane v diagramu h-x, imenovanem po Richardu Mollieru. Najprej je treba razlikovati med relativno in absolutno vlažnostjo.
Relativna vlažnost se nanaša na odstotek nasičenosti zraka z vodno paro. Pri 100-odstotni relativni vlažnosti je zrak popolnoma nasičen in ne more več zadrževati dodatne vlage. Vsaka dodatna vlaga kondenzira v tekočo obliko, ki se pojavi kot megla ali pršec – torej kot drobne kapljice vode, suspendirane v zraku. Te kapljice se lahko usedejo tudi na površine in tvorijo roso. Po drugi strani pa 0-odstotna vlažnost predstavlja popolnoma suh zrak, ki ne vsebuje nobene vode, niti v obliki pare – to je teoretična vrednost, ki je v praksi redko dosegljiva.
Absolutna vlažnost označuje skupno vsebnost vode v zraku, običajno izraženo v gramih vode na kilogram zraka.
Na Mollierjevem h-x diagramu so poleg temperature, absolutne vlažnosti in relativne vlažnosti prikazani tudi pojem entalpije. Entalpija je merilo energijske vsebnosti zraka in prikazuje, da topel, vlažen zrak naravno vsebuje več energije kot hladen, suh zrak. Poleg tega diagram prikazuje tudi gostoto zraka, ki se meri v kilogramih na kubični meter. Jasno je razvidno, da je topel zrak lažji od hladnega, pri čemer je ta odnos skoraj neodvisen od stopnje vlažnosti zraka.
Na h-x diagramu je temperatura prikazana vertikalno, medtem ko je absolutna vlažnost prikazana horizontalno. Krivulje relativne vlažnosti potekajo od spodnjega levega do zgornjega desnega kota, medtem ko je entalpija prikazana kot ravna črta, ki poteka od zgornjega levega do spodnjega desnega kota. Gostota zraka je rahlo nagnjena in se zmanjšuje, ko absolutna vlažnost narašča.
Ta diagram omogoča natančno določanje katerega koli stanja zraka ter razmerja med temperaturo, absolutno in relativno vlažnostjo ter energijsko vsebnostjo – vse v odnosu do standardnega atmosferskega tlaka na morski gladini.
Območje med 30 % in 65 % relativne vlažnosti ter temperaturami med 20 °C in 26 °C, omejeno z največjo absolutno vlažnostjo 11,5 g/kg zraka, je po DIN 1960 opredeljeno kot toplotno / termalno udobje.
V tem območju se pod optimalnimi pogoji (v bivalnih prostorih, na delovnih mestih in v rekreacijskih prostorih) doseže optimalna kakovost notranjega zraka, kar je cilj vsakega sistema prezračevanja ali klimatizacije.
Vse razmere zraka je mogoče prikazati na Mollierjevem h-x diagramu. Zunaj črte 100-odstotne relativne vlažnosti ni mogoče prikazati nobenega stanja zraka, saj lahko zrak v plinasti obliki zadrži vodo le do točke nasičenosti.
Ta črta je znana tudi kot kondenzacijska črta. Vsaka voda, ki presega prag 100-odstotne vlažnosti, se takoj pojavi v tekoči obliki, najprej kot drobne kapljice vode, ki jih v naravi vidimo kot meglo na tleh ali kot oblake višje v ozračju.
Te kapljice se lahko usedejo tudi na površine, ki so na ali pod temperaturo rosišča. V stavbah se ta pojav kaže kot vlažne površine, ki lahko zaradi prisotnosti tekoče vlage spodbujajo rast plesni. Da bi preprečili nastanek plesni, je pomembno zagotoviti, da nobena stenska površina v prostoru ne pade pod temperaturo rosišča.
Mollier h-x Diagram
Pripravili smo osnovni opis Mollierjevega h-x diagrama:
Osi .
– Vodoravna os (os x): Predstavlja specifično vlažnost ali *absolutno vlažnost, ki običajno znaša od 0 do 20 gramov vode na kilogram suhega zraka (g/kg).
– Navpična os (os y): Predstavlja temperaturo suhega toplega zraka, običajno od 0 °C do 50 °C.
Krivulje relativne vlažnosti
– Krivulje na diagramu označujejo ravni relativne vlažnosti, označene od 0 % do 100 % v korakih (npr. 10 %, 20 %, …, 100 %).
Meje območja toplotnega / termalnega ugodja
– Temperaturno območje Narišite navpični črti pri 20 °C in 26 °C, ki predstavljata spodnjo in zgornjo temperaturno mejo.
– Razpon relativne vlažnosti: Določite krivulji relativne vlažnosti 30 % in 65 %.
– Meje absolutne vlažnosti: Narišite vodoravni črti pri približno 6 g/kg in 12 g/kg, ki predstavljata tipično območje absolutne vlažnosti.
Dodatni elementi
– Črte entalpije: Vključite lahko diagonalne črte, ki predstavljajo konstantno entalpijo, čeprav niso primarne meje območja udobja.
– Opombe: Zaradi jasnosti označite osi, krivulje in zasenčeno območje udobja.
Cona udobja
Območje toplotnega ugodja na Mollierjevem diagramu h-x se običajno nahaja znotraj naslednjih koordinat:
– Temperatura (os x): običajno med 20 °C in 26 °C (68°F in 79°F).
– Absolutna vlažnost (os y): Običajno med 6 g/kg in 12 g/kg suhega zraka.
To območje je nadalje omejeno z:
– Krivulje relativne vlažnosti: med 30 % in 65 %.
– Linije entalpije: Vrednosti entalpije se znotraj tega območja udobja običajno gibljejo med približno 30 kJ/kg in 50 kJ/kg.
Te koordinate predstavljajo pogoje, v katerih se večina ljudi počuti toplotno udobno, kot je opredeljeno v različnih standardih, vključno z DIN 1960. Natančne meje se lahko nekoliko razlikujejo glede na posebne zahteve ali obravnavane demografske značilnosti (npr. podnebje, izolacija oblačil, stopnja aktivnosti).
V Mollierjevem diagramu h-x je to območje toplotnega udobja prikazano kot izrazito območje znotraj teh temperaturnih in vlažnostnih meja, ki običajno prikazuje, kje bodo prebivalci v normalnih notranjih razmerah verjetno občutili najvišjo raven udobja.

EN ISO 773
Mednarodni standard EN ISO 7730 se osredotoča na ocenjevanje toplotnega ugodja v notranjih okoljih. Standard določa metode za napovedovanje in ocenjevanje toplotnega ugodja z uporabo kombinacije fizikalnih meritev in človeških dejavnikov. Ključni koncepti, zajeti v standardu EN ISO 7730, vključujejo:
Predvideni povprečni glas (PMV) in predvideni odstotek nezadovoljnih (PPD):
– PMV: Standard uvaja indeks Predicted Mean Vote (PMV), ki napoveduje povprečni toplotni občutek velike skupine ljudi v danem okolju. Lestvica PMV sega od -3 (hladno) do +3 (vroče), pri čemer 0 pomeni nevtralen toplotni občutek.
– PPD: indeks PPD (Predicted Percentage Dissatisfied) ocenjuje odstotek ljudi, ki bodo verjetno nezadovoljni s toplotnim okoljem. Izpeljan je iz PMV in omogoča razumevanje, kako dobro okolje izpolnjuje zahteve glede toplotnega udobja.
Merila za toplotno udobje:
– Temperatura zraka: V standardu je temperatura zraka v prostoru ključni dejavnik toplotnega ugodja.
– Sevalna temperatura: Upošteva se tudi vpliv površinskih temperatur, ki lahko vplivajo na zaznano udobje zaradi sevalne izmenjave toplote.
– Hitrost zraka: Upošteva se gibanje ali hitrost zraka v prostoru, saj lahko vpliva na to, kako toplo ali hladno se oseba počuti.
– Vlažnost: Čeprav ni glavni dejavnik pri izračunu PMV, lahko vlažnost vpliva na udobje, saj vpliva na izhlapevanje znoja in splošno zaznavanje okolja.
– Oblačila in hitrost presnove: Standard upošteva tudi vpliv izolacije oblačil (merjene v enotah clo) in hitrosti presnove (povezane s stopnjo aktivnosti potnikov) na toplotno udobje.
Kategorije toplotnega okolja:
EN ISO 7730 opredeljuje tri kategorije notranjih okolij glede na raven toplotnega udobja:
– Kategorija A: Visoka raven udobja, primerna za prostore, kjer imajo uporabniki večja pričakovanja, kot so pisarniške stavbe.
– Kategorija B: zmerna raven udobja, sprejemljiva za večino standardnih notranjih okolij.
– Kategorija C: osnovna raven udobja, ki je sprejemljiva v prostorih, kjer so sprejemljiva manj stroga merila za udobje.
Aplikacija in uporaba
EN ISO 7730 se pogosto uporablja pri načrtovanju in ocenjevanju sistemov HVAC ter v postopkih certificiranja stavb. Inženirjem in projektantom pomaga ustvarjati okolja, ki so toplotno udobna za večino uporabnikov, pri čemer kot vodilo uporablja indeksa PMV in PPD.
Če povzamemo, standard EN ISO 7730 zagotavlja celovit okvir za ocenjevanje in zagotavljanje toplotnega ugodja v notranjih okoljih z upoštevanjem vrste okoljskih in človeških dejavnikov. Je ključno orodje za ustvarjanje udobnih in energetsko učinkovitih notranjih prostorov.
DIN 1960
DIN 1960 ni poseben standard, temveč se običajno nanaša na širok nabor nemških standardov. Vendar se na podlagi prej navedenega konteksta glede toplotnega udobja in kakovosti zraka verjetno nanaša na smernice v okviru nemških standardov, ki obravnavajo pogoje notranjega okolja.
V kontekstu toplotnega ugodja je mogoče standard DIN 1960 razumeti kot del standardov, ki opredeljujejo optimalne notranje klimatske pogoje v smislu temperature in vlažnosti za udobje ljudi. Natančneje določa naslednje:
Razpon toplotnega udobja
Opredeljuje sprejemljiv razpon notranjih pogojev, ki zagotavljajo udobno okolje za stanovalce. To območje običajno vključuje relativno vlažnost med 30 % in 65 % ter temperaturo med 20 °C in 26 °C, z največjo absolutno vlažnostjo 11,5 g/kg zraka.
Področja uporabe
Standard velja za prostore, kot so bivalni prostori, delovna mesta in rekreacijski objekti, kjer je ohranjanje optimalne kakovosti zraka v zaprtih prostorih ključnega pomena za udobje in zdravje.
Cilj
Cilj je ustvariti okolje, v katerem se prebivalci počutijo udobno, ne da bi imeli nelagodje zaradi prevelike vročine, mraza, suhosti ali vlage.
Ta okvir se uporablja pri načrtovanju in delovanju sistemov HVAC, da se zagotovi, da notranji prostori izpolnjujejo opredeljena merila za toplotno udobje, kar prispeva k dobremu počutju in produktivnosti uporabnikov.
ASHRAE Standard 55
Standard ASHRAE 55, Toplotni okoljski pogoji za bivanje ljudi, določa merila za oblikovanje notranjih okolij, ki dajejo prednost udobju uporabnikov. Ta standard opisuje bistvene dejavnike, ki jih je treba upravljati, da se zagotovi, da notranji prostori izpolnjujejo potrebe po toplotnem udobju večine uporabnikov.
Razumevanje in izvajanje teh smernic je ključno za ustvarjanje prostorov, ki niso le udobni, temveč tudi prilagodljivi, trajnostni in odzivni na potrebe uporabnikov.
Celostna merila za udobje
ASHRAE 55 poudarja, da toplotno udobje ni le funkcija temperature zraka, temveč je posledica zapletenega medsebojnega delovanja dejavnikov, vključno s temperaturo zraka, sevalno temperaturo, vlažnostjo, hitrostjo zraka, izolacijo oblačil in hitrostjo presnove. Standard zagovarja celovit pristop, ki upošteva vse te spremenljivke, da se ustvari okolje, v katerem se uporabniki počutijo udobno in sproščeno.
Prilagodljivi model udobja
Ker se zavedamo, da se udobje lahko spreminja glede na podnebje, ASHRAE 55 uvaja model prilagodljivega udobja. Ta model upošteva dejstvo, da se ljudje sčasoma naravno prilagodijo okolju, zlasti v naravno prezračevanih prostorih. Standard vsebuje smernice za prilagajanje meril toplotnega udobja na podlagi zunanjih temperatur in pričakovanj uporabnikov, zaradi česar je bolj ustrezen za dejanske razmere.
Okoljski nadzor in prilagodljivost
V standardu ASHRAE 55 je poudarjeno, kako pomembno je, da se stanovalcem omogoči določena stopnja nadzora nad okoljem, bodisi z osebnimi ventilatorji, nastavljivimi termostati ali možnostjo upravljanja oken. Ta prilagodljivost lahko bistveno poveča zaznano udobje, saj posameznikom omogoča, da svoje neposredno okolje prilagodijo svojim željam.
Sprejemljivi razponi udobja
Standard opredeljuje posebna območja udobja, ki veljajo za sprejemljiva za večino uporabnikov in se običajno gibljejo v temperaturnem območju od 20 °C do 26 °C (68°F do 79°F), relativna vlažnost pa je med 30 % in 60 %. Določa tudi omejitve gibanja zraka in asimetrije sevalne temperature, da bi se izognili lokalnemu neugodju.
Merjenje in preverjanje
Za zagotavljanje skladnosti s standardom ASHRAE 55 opisuje metode za merjenje in preverjanje toplotnega ugodja. To vključuje ocenjevanje na kraju samem in uporabo instrumentov za spremljanje temperature, vlažnosti in hitrosti zraka ter drugih dejavnikov. Redno spremljanje zagotavlja, da prostori dosledno izpolnjujejo merila za udobje in se po potrebi prilagajajo, da se ohranijo optimalni pogoji.
Pomen dolgoročnega udobja
V standardu ASHRAE 55 je poudarjen tudi pomen dolgoročnega vzdrževanja toplotnega udobja. Ne gre le za izpolnjevanje meril za udobje v določenem trenutku, temveč za zagotavljanje, da se ti pogoji vzdržujejo skozi različne letne čase in vzorce uporabe. Ta dolgoročni pristop zagotavlja, da prostori še naprej spodbujajo produktivnost, dobro počutje in splošno zadovoljstvo.
Primerjava standardov ASHRAE 55, DIN 1960 in EN ISO 7730: enoten pristop k toplotnemu ugodju
Pri ustvarjanju toplotno udobnih notranjih okolij so trije glavni standardi – Standard 55, DIN 1960 in EN ISO 7730 – temelj za načrtovanje HVAC in delovanje stavb. Čeprav izvirajo iz različnih regij in imajo svoje edinstvene značilnosti, imajo ti standardi skupen cilj: zagotavljanje toplotnega udobja stanovalcev. Preučimo podobnosti in razlike med temi standardi, zlasti z vidika izboljšanja toplotnega ugodja v različnih notranjih prostorih.
Skupne značilnosti
Poudarek na udobju potnikov:
Vsi trije standardi -ASHRAE 55 (ZDA), DIN 1960 (Nemčija) in EN ISO 7730 (mednarodni) – so v osnovi osredotočeni na koncept toplotnega udobja za uporabnike stavb. Zagotavljajo smernice za ustvarjanje notranjega okolja, ki spodbuja udobje in dobro počutje, ter poudarjajo potrebo po uravnoteženju več okoljskih dejavnikov, kot so temperatura, vlažnost, gibanje zraka in sevalna toplota.
Celovit pristop k udobju:
Vsak standard uporablja celosten pristop k toplotnemu ugodju, saj priznava, da nanj vpliva kombinacija okoljskih in osebnih dejavnikov. Ti vključujejo temperaturo zraka, vlažnost, sevalno temperaturo, hitrost zraka, izolacijo oblačil in hitrost presnove. S skupnim obravnavanjem teh dejavnikov so standardi namenjeni ustvarjanju okolij, ki niso le funkcionalno učinkovita, temveč tudi prijetna in podpirajo zdravje ljudi.
Območja ugodja:
Vsi trije standardi opredeljujejo posebna območja udobja, ki veljajo za sprejemljiva za večino uporabnikov. Ta območja običajno spadajo v podobno območje temperature in vlažnosti, kar zagotavlja, da so notranja okolja primerna za udobje v različnih podnebnih razmerah in vrstah stavb. Ta skupni poudarek na opredelitvi sprejemljivih območij udobja pomaga pri načrtovanju sistemov HVAC, ki ustrezajo potrebam različnih skupin prebivalstva.
Razlike
Geografski in kulturni kontekst:
ASHRAE 55 se uporablja predvsem v Severni Ameriki, DIN 1960 izhaja iz nemških standardov, EN ISO 7730 pa je mednarodno priznan. Te geografske razlike odražajo regionalne razlike v podnebju, zasnovi stavb in kulturnih pričakovanjih glede udobja. Standard EN ISO 7730 na primer vključuje prilagodljive modele udobja, ki upoštevajo regionalne podnebne razmere in vedenje uporabnikov, medtem ko standard ASHRAE 55 vključuje tudi prilagodljive modele posebej za naravno prezračevane stavbe.
Prilagodljivi modeli udobja:
Medtem ko ASHRAE 55 in EN ISO 7730 vključujeta prilagodljive modele udobja, ki prilagodijo pričakovano udobje na podlagi zunanjih razmer in prilagajanja uporabnikov, se DIN 1960 bolj osredotoča na določena območja udobja brez izrecne vključitve prilagodljivih strategij. Zaradi tega sta standarda ASHRAE 55 in EN ISO 7730 bolj prilagodljiva pri obravnavi udobja v naravno prezračevanih stavbah in različnih podnebnih razmerah, medtem ko se standard DIN 1960 bolj drži fiksnih parametrov.
Merjenje in skladnost:
EN ISO 7730 in ASHRAE 55 zagotavljata podrobne metodologije za merjenje in preverjanje toplotnega udobja, vključno z uporabo indeksov, kot sta predvideni povprečni glas (PMV) in predvideni odstotek nezadovoljnih (PPD). Ti indeksi pomagajo kvantificirati ravni udobja in nezadovoljstva v prostoru ter ponujajo natančna orodja za skladnost in spremljanje. Standard DIN 1960, ki je prav tako osredotočen na udobje, teh indeksov ne poudarja tako močno, temveč se zanaša na širše opredelitve območja udobja.
Specifičnost in področje uporabe:
EN ISO 7730 je v svojih smernicah bolj specifičen in tehnično podroben, zato je zelo primeren za kompleksne gradbene projekte, ki zahtevajo strogo skladnost z mednarodnimi standardi. ASHRAE 55, čeprav je prav tako podroben, ponuja širše področje uporabe s prilagodljivo razlago, zlasti v naravno prezračevanih prostorih. Standard DIN 1960 je bolj enostaven in se osredotoča na jasno opredeljena območja toplotnega udobja, zaradi česar ga je lažje uporabljati v standardnih stanovanjskih ali poslovnih stavbah.
Zaključek
Standardi ASHRAE 55, DIN 1960 in EN ISO 7730 imajo sicer vsak svoje edinstvene značilnosti in regionalno uporabo, vendar se vsi strinjajo, da je pomembno ustvariti toplotno udobno notranje okolje za uporabnike. Zaradi skupnega poudarka na celostnem pristopu k udobju ter specifičnih regionalnih prilagoditev in tehničnih metodologij so nepogrešljiva orodja v industriji HVAC. Razumevanje odtenkov teh standardov strokovnjakom za HVAC omogoča, da načrtujejo in upravljajo sisteme, ki ne le izpolnjujejo zahteve glede skladnosti, temveč tudi izboljšujejo počutje uporabnikov v različnih podnebjih in vrstah stavb.
– – – – –
Članek je zasnoval Danijel Mursic, strojni inženir in strokovnjak za termodinamiko z več kot 30 leti izkušenj na področju AHU in HVAC ter nekdanji direktor podjetja Menerga Slovenija.