Interní mikroklima v historických objektech. Využití adaptivního větrání pro úpravu tepelně-vlhkostní složky

Abstract

Disertační práce se zabývá kvalitou vnitřního prostředí v historických objektech s ohledem na uchování kulturních památek a jejich interiérů. Práce si dává za cíl nastínit rozsáhlou problematiku vnitřního prostředí historických objektů a poukázat na možnosti, kterými je možné k daným problémům přistupovat. Tato práce je zaměřena na využívání adaptivního větrání, jakožto dostupného nástroje ke zlepšení tepelně vlhkostních parametrů v historických objektech. Z tohoto důvodu je hlavní část práce věnována objektům, u kterých není možná instalace plnohodnotných systémů na úpravu vzduchu. Předkládaná práce je zaměřena zejména na praktickou část, která je rozdělena do tří částí. Ty popisují vývoj numerického modelu adaptivního větrání, vývoj zařízení pro adaptivní větrání a případové studie. Teoretická část je zaměřena na stručný popis současného stavu rozsáhlé problematiky vnitřního prostředí v historických objektech a detailnější rešerši současných aplikací adaptivního větrání v ostatních evropských státech. Za účelem ověření efektu adaptivního větrání byl vytvořen zjednodušený model, který pracuje na principu regresní metody. Výpočet závisle proměnných veličin byl stanoven na základě metody tepelné rovnováhy, která je založena na zákonu zachování energie. Model byl kalibrován a verifikován naměřenými daty z reálných objektů, popisovaných v části případových studií. Další z cílů práce je vývoj zařízení určeného k řízení přísunu venkovního vzduchu. Testování zařízení adaptivního větrání bylo provedeno v laboratorních podmínkách. Hlavní úkol vyvíjeného zařízení je ověření a zpřesnění algoritmu, který byl stanoven na základě výsledků z numerického modelu, dále verifikace numerického modelu a ověření adaptivního větrání v laboratorních podmínkách. Výstupem je programovatelný regulátor, který je schopen monitorovat, zaznamenávat a zejména vyhodnocovat různé okrajové podmínky venkovních klimatických dat, aktuální situaci vnitřního prostředí v interiéru a zejména požadavky na kvalitu prostředí v interiéru.

The dissertation thesis deals with the indoor environmental quality in historic buildings and cultural heritage preservation. The main aim of the thesis is to outline the extensive problem of the internal environment in historic interior and to point out the possibilities for its solving. This work is focused on the use of adaptive ventilation as an accessible tool to improve hygro-thermal parameters in the interior. For this reason, the main part of the work is devoted to buildings with no possibilities for HVAC system installation. The thesis is mainly focused on practical part. It is divided into three parts describing the development of the numerical model of adaptive ventilation, the development of adaptive ventilation devices and case studies. The theoretical part is focused on a brief description of the current state of extensive problems of the internal environment in historical buildings and a more detailed research of current applications of adaptive ventilation in other European countries. In order to assess the ventilation strategy, a simplified numerical model was created. In order to examine the properties of hydro-thermal microclimate, the variables of indoor temperature, indoor humidity ration and surface temperature must be calculated. The variables were determined by explicit method based on the principle of heat balance method, which forms basis of all load estimation methods. The model was calibrated and verified with measured data from buildings monitoring described in case studies section. Another task of the thesis is the development a design of a device for adaptive ventilation application. This device was testing in laboratory. The main task of this tools is development and verification algorithm for adaptive ventilation, which was determined based on the results from numerical model. This device also allowed the verification of numerical model. The output is a programmable controller that is able to monitor, record and especially evaluate various boundary conditions of outdoor climate data, the current situation of the indoor environment and especially the requirements for the quality of the indoor environment.