Ko si enkrat ustvarimo domovanje, si v marsičem oddahnemo. V okviru finančnih možnosti nas čakajo prijetnejše naloge, recimo ureditev prostorov povsem po svojem okusu in opremljanje s pohištvom. Če je lokacija ugodna, če mesečni stroški niso previsoki in če so sosedje prijazni, še toliko bolje. Skoraj vsi pogoji so izpolnjeni, da se bomo na svojem dobro počutili. Ampak vseeno gre lahko še marsikaj narobe. Kaj torej še lahko vpliva na kakovost bivalnega in delovnega okolja ter na udobje bivanja v njem?
Kakovost bivalnega okolja v smislu vplivov na počutje, pa tudi na zdravje, opisujemo s parametri, ki so povezani s toplotnim, svetlobnim in zvočnim ugodjem ter kakovostjo zraka v prostoru. Pri tem upoštevamo, da nanje poleg zunanje okolice, vremena in letnega časa vplivajo tako arhitekturna zasnova kot npr. značilnosti toplotnega ovoja stavbe in lastnosti stavbnih energetskih sistemov, a se posvetimo dejansko le njihovim posledicam oz. končnemu stanju, kot ga doživlja uporabnik prostorov. Povsem logično je, da npr. z ukrepi za učinkovitejšo rabo energije ne smemo poslabšati bivalnega in delovnega ugodja. V nadaljevanju bo nekaj besed namenjeno osnovam toplotnega ugodja.
Toplotno ugodje v prostorih
Toplotno ugodje navadno opisujemo s temperaturo in vlažnostjo zraka, za celovito oceno pa dodamo še druge dejavnike. Temperatura zraka v prostoru ni najpomembnejši kazalnik; zanimajo nas tudi temperature površin v prostoru in z njimi povezana srednja sevalna temperatura ter razporeditev temperature po višini in globini prostora. Pri vlažnosti zraka moramo ločiti med relativno in absolutno vlažnostjo ter se zavedati soodvisnosti s temperaturo zraka.
Gibanje zraka
Med pomembne vplivne dejavnike prištevamo gibanje zraka v prostoru. Če je prehitro, lahko vzbudi neprijeten občutek prepiha in poveča oddajo toplote s telesa s sevanjem. Gibanje zraka je odvisno tudi od razporeditve zastekljenih površin po višini prostora. Z višino zasteklitve se veča hitrost padanja ohlajenega zraka ob njej.
Višja kot je zasteklitev, izrazitejše bo gibanje zraka ob njej. Na to gibanje pa seveda vpliva tudi zunanja temperatura. Mnogi poznajo neprijeten občutek hladu, ko pozimi stojijo pod starejšim strešnim oknom ali pa sedijo na kavču tik ob visoki panoramski steni. Če bi se hoteli tem težavam popolnoma izogniti, bi morali uporabljati tem boljšo zasteklitev (v smislu toplotne prehodnosti), čim višje je ta postavljena.
Gibanje zraka lahko seveda vpliva tudi na enega od vidikov njegove kakovosti. Intenzivnejše kot je to gibanje, bolj se dviga prah s površin in jezi gospodinje in gospodinjce.
Oblačila in dejavnost v letnih časih
Ne nazadnje je toplotno ugodje odvisno tudi od oblačil in vrste oz. stopnje telesne dejavnosti. Povsem logično se nam zdi, da vrsto in količino oblačil prilagodimo temu, kar trenutno delamo. Ni vseeno, ali mirujemo na kavču ali pa poganjamo sobno kolo. Enako logična bi morala biti prilagoditev oblačil letnemu času, včasih tudi trenutnemu vremenu. Tudi tu lahko opazimo vpliv psiholoških dejavnikov.
Enako temperaturo poleti mnogi povsem drugače doživljajo kot pozimi. Če smo poleti pri zunanji temperaturi 20 °C še vedno v lahnih oblačilih in tako temperaturo sprejmemo kot dobrodošlo osvežitev, pri kateri se dobro počutimo, pa pri enaki temperaturi v prostoru pozimi mnogi tožijo, da je premrzlo, in se dodatno ogrnejo. Seveda tu igrajo vlogo tudi površinske temperature obodnih površin, posebej zasteklitve, vendar je pomembno tudi dejstvo, da smo že podzavestno naravnani tako, da nam je poleti »toplo« in pozimi »hladno«.
Temperatura v prostoru
Temperatura zraka v prostorih je danes mnogo manj odvisna od zunanje temperature. Nekoč so bile stavbe precej prepišne in seveda niso bile dodatno toplotno zaščitene. Ne glede na znane primere bioklimatskega načrtovanja z upoštevanjem naravnih danosti na lokaciji stavbe lahko ugotovimo, da je bilo v večini primerov dnevno in sezonsko nihanje temperature v prostorih veliko in je logično sledilo nihanju zunanje temperature, tudi ob pomoči prepiha. Ogrevanje je bilo nekoč lokalno, pa še to ne v vseh prostorih stavbe. Z današnjim tehničnim jezikom bi stanje opisali kot veliko število toplotnih con z izrazito temperaturno asimetrijo. Pojem toplotno ugodje je npr. pozimi večinoma zajemal predvsem možnost pogreti se vsaj v osrednjem prostoru.
Današnji pogled na bivalno in delovno okolje je bistveno drugačen. Kot samoumevna se šteje možnost vzdrževanja relativno ozkega temperaturnega razpona vse leto. Pozimi to dosežemo z enakomernim stalnim ogrevanjem prostorov, poleti pa s hlajenjem. Žal je predvsem potreba po hlajenju stavb s pomočjo mehanskih sistemov pogosto posledica neupoštevanja pravil bioklimatskega načrtovanja, ki ga tudi sodobne usmeritve k skoraj ničenergijskim stavbam nikakor ne bi smele izključevati.
Stalno ohranjanje notranje temperature na skoraj enaki ravni ima tudi slabosti, pogosto povezane z zdravjem, kar se na prvi pogled zdi nasprotujoče. Človeško telo naj bi se na tak način »polenilo« in se ne znalo več odzivati na povsem običajne sezonske in vremenske spremembe v naravi. Sposobnost prilagajanja in aktiviranja telesnih obrambnih mehanizmov pa je pomembna za ohranjanje zdravja. Nekateri menijo, da s pretiranim nadzorom nad notranjo temperaturo človek izgublja še eno obliko stika z zunanjostjo. Pravilneje naj bi bilo, da so ljudje v prostoru primerno oblečeni tudi glede na zunanje vremenske dejavnike in raje tako kompenzirajo spremembe za stopinjo ali dve navzgor in navzdol, ne pa z dovajanjem dodatne energije za delovanje ogrevalnih in hladilnih naprav.
Tudi telesna temperatura se spreminja s časom in v odvisnosti od zdravstvenega stanja. Telo se na pretirane odklone odzove z obrambnimi mehanizmi z namenom, da se telesna temperatura vrne v običajne okvire – podobno, kot to storimo z dovajanjem ali odvajanjem energije ob ekstremnih vrednostih ali prevelikih nihanjih temperature v prostorih. Ko se telesna temperatura poviša nad 37 °C, se aktivirajo senzorji v možganskem deblu. Odvečno toploto začnemo oddajati s potenjem. Pri pretiranem znižanju telesne temperature pa se aktivirajo senzorji v koži; poveča se prekrvavitev, začne se nenadzorovano drgetanje. Seveda pa je treba razlikovati med pojmi »občutek vročine« in »občutek hladu« na eni ter »povišana telesna temperatura« in »prenizka telesna temperatura« na drugi strani. Tako v toplem kot v hladnem prostoru bo telesna temperatura pri zdravem človeku v običajnih mejah.
Območje ugodnih (sprejemljivih) temperatur zraka v bivalnem ali delovnem prostoru za običajne aktivnosti je deloma subjektivno pogojeno. Nekomu ustreza stopinja več, drugemu stopinja manj. V povprečju pa velja za primerno območje temperatura zraka med 20 °C in 26 °C.
Zgornja temperaturna meja je v smislu toplotnega udobja pomembnejša od spodnje. Če je temperatura za naš občutek nekoliko prenizka, lahko razliko nadomestimo z dodatnim ogrevanjem ali še preprosteje z dodatnim ali toplejšim kosom oblačil. Če pa je temperatura previsoka, je v danem trenutku največkrat edina rešitev umetno ohlajevanje prostora. Preventivni ukrepi za poletno obdobje, kot so npr. pravilno načrtovanje orientacije in senčenja okenskih odprtin, toplotno coniranje prostorov, možnost ohlajanja s temeljitim prezračevanjem v nočnem času in podobno, so zato za dobro počutje uporabnikov prostorov največkrat pomembnejši od analognih ukrepov za zimsko obdobje, čeprav je morda v pogledu rabe energije ravno obratno.
Zelo pomemben vplivni dejavnik za dobro počutje v prostoru je notranja površinska temperatura obodnih konstrukcij. Predvsem imamo tu v mislih zunanje konstrukcije, čeprav ne smemo pozabiti tudi na vpliv ogrevalnih teles. Idealno bi na primer bilo, če bi bila temperatura notranjih površin sten ne več kot približno tri ali štiri stopinje nižja od temperature notranjega zraka. Takim razmeram se lahko približamo, če so toplotne lastnosti obodnih konstrukcij čim bolj enakomerne in seveda čim boljše.
Iz zgoraj navedenega logično izhaja, zakaj se v sodobni energijsko učinkoviti stavbi z nizkotemperaturnim sistemom ogrevanja počutimo precej bolje kot v neizolirani prepišni stavbi s hladnimi površinami in vročimi ogrevalnimi telesi.
Toplotna stabilnost
S pojmom toplotna stabilnost opisujemo dinamične značilnosti temperaturnega dogajanja v prostoru. Nekoč, ko so imele zunanje konstrukcije majhen toplotni upor, je imela precej večji pomen kot pri sodobnih dobro toplotno zaščitenih stavbah. S posebnimi računskimi dokazi se v elaboratih gradbene fizike oz. energetske učinkovitosti zato s toplotno stabilnostjo niti ne ukvarjamo več.
Toplotna stabilnost je aktualna zlasti v poletnem času zaradi možnega pregrevanja prostorov (visoke zunanje temperature in absorbirano sončno sevanje na zunanjih površinah). S tem parametrom pa opisujemo le lastnosti neprozornega dela ovoja stavbe. Prav nič nam ne pomaga npr. zatrjevanje posameznega proizvajalca o odlični toplotni stabilnosti njegovih materialov za sestavo poševne strehe nad bivalnim podstrešjem, če je v strešni ploskvi vgrajenih več nezasenčenih strešnih oken, ki v prostor izdatno prepuščajo energijo sončnega sevanja.
Toplotna stabilnost se nanaša na temperaturne pojave na zunanji in notranji površini zunanje gradbene konstrukcije. Znižati želimo konice oz. najvišje in najnižje vrednosti temperatur, ki se v notranjosti pojavijo zaradi nihanja zunanje temperature, točneje temperature na zunanji površini (dušenje amplitude), in jih hkrati časovno premakniti tako, da se v prostoru pojavijo pozneje (fazni zamik). Tu odigrajo največjo vlogo toplotna prevodnost, specifična toplota in gostota uporabljenih materialov.
Toplotna vpojnost
Toplotna vpojnost ima dinamičen značaj in lahko zelo vpliva na toplotno ugodje, čeprav marsikdo za ta pojem ni še nikoli slišal. Toplotna vpojnost je namreč neke vrste utež, s katero eno telo vpliva na temperaturo stične površine z drugim telesom, in merilo za toploto, ki mora ob stiku »vdreti« v telo, da se segreje, oz. ki jo mora telo oddati, da se ohladi. Opisujemo torej temperaturni pojav ob stiku dveh različno toplih teles. Od njega je odvisen občutek toplote ali hladu v stiku s površinami, ki nas obdajajo. Ko govorimo o toplotnem ugodju v prostoru, je najpomembnejši stik med stopalom in tlemi, točneje zaključno oblogo tal.
Snov z večjo toplotno vpojnostjo ima večji vpliv na stično temperaturo, kar pomeni, da se ob stiku manj ohladi oz. segreje kot snov z manjšo toplotno vpojnostjo. To je zelo pomemben podatek pri izbiri zaključne talne obloge v prostorih, kjer se zadržujejo otroci (npr. igra na tleh) in starejši ljudje (daljše sedenje s stopali na tleh). Za primerjavo: toplotna vpojnost betona je dvakrat večja kot pri opeki in šestkrat večja kot pri smrekovem lesu. Pri enaki površinski temperaturi in tudi pri enaki skupni toplotni prehodnosti tal je občutek pri stanju na betonskih tleh hladnejši kot pri tleh z leseno oblogo, ker močneje vpijajo toploto.
Tla torej občutimo kot hladna, če imajo preveliko toplotno vpojnost, saj nam takoj po stiku »odvzamejo« velik toplotni tok in nas s tem preveč ohladijo. Če hodimo po vroči podlagi, nas bolj peče, če ima podlaga veliko toplotno vpojnost. Značilna primera sta neugodje pri hoji z bosimi nogami po betonski podlagi tako pozimi, npr. v hodniku, kot poleti, npr. na plaži. Veliko toplotno vpojnost imajo recimo kovine, masivne kamnine in keramika, majhno pa les in lahke izolacijske snovi.
Prav tla so tisti del ovoja prostora, s katerim smo praktično ves svoj aktivni čas dneva v neposrednem stiku. Verjetnost (ne)prijetnega počutja v stiku z določenim tipom tal ali talne obloge je torej predvsem odvisna od zaključne plasti, to je obrabnega sloja. Iz opisanega lahko razberemo odgovor na pogosto vprašanje, zakaj nas zebe v noge, čeprav so tla dobro toplotno izolirana. Take težave lahko reši že debelejša preproga na tleh s kamnito, betonsko ali keramično oblogo, ki poleg dekorativne funkcije poskrbi še za manjšo toplotno vpojnost zaključne plasti.
Kje je izolacija?
Posamezen ukrep za učinkovitejšo rabo energije, kot je npr. dodatna toplotna zaščita zunanjih sten, ima lahko različen vpliv na počutje in toplotno ugodje v prostoru. Ni vseeno, ali steno toplotno zaščitimo z zunanje ali z notranje strani. V obeh primerih bosta sicer toplotna prehodnost in temperatura notranje površine stene praktično enaki (odvisno pač, kakšne zaključne sloje lahko izberemo) in tak bo tudi pozitiven učinek na toplotno bilanco. Kavelj je drugje.
Pri toplotni zaščiti z notranje strani se po vklopu ogrevanja zrak v prostoru hitro segreje, a po izklopu tudi relativno hitro ohladi; oba procesa sta opazno hitrejša kot pri izolaciji na zunanji strani, kjer se po vklopu ogrevanja segreva tudi masivni del stene, akumulirana toplota pa se po izklopu ogrevanja še nekaj časa sprošča v prostor. Če ni posebnih omejitev, kot so npr. zahteve varstva kulturne dediščine, je za prostore, v katerih se uporabniki redno in dalj časa zadržujejo, zunanja toplotna zaščita bistveno primernejša izbira.
Vpliv vlažnosti zraka
K dobremu počutju med drugim sodi primerna relativna vlažnost zraka v prostoru. V splošnem je to med 30 in 60 %, pri čemer naj zgornja meja ne bi bila presežena za daljši čas. Previsoka vlažnost poviša tudi rabo energije za ogrevanje. Segreti je treba namreč ne le (suh) zrak in konstrukcije, pač pa tudi vodno paro, ki jo zrak vsebuje. Tako se uporabniki z vlago močno obremenjenih prostorov zelo pogosto pritožujejo nad visokimi stroški za ogrevanje, s čimer po lastnih besedah (napačno) ilustrirajo skrb za primerne razmere v prostorih.
Posebni senzorični receptorji, ki so del živčnega sistema, nam pomagajo pri doživljanju in opisovanju toplotnega okolja, točneje temperature. Zaznavanju hladu je namenjenih več receptorjev kot zaznavanju vročine. Z njihovo pomočjo lahko relativno dobro podajamo ocene za temperaturno stanje v prostoru kot (pre)hladno, primerno in (pre)vroče.
Žal nimamo podobnih receptorjev za vlažnost zraka, zato so hitre ocene lahko povsem zgrešene, temeljijo pa tudi na drugih lastnostih zraka, ki jih nepravilno povežemo z vlažnostjo. Šele ob daljšem zadrževanju v prostoru lahko z večjo gotovostjo in tudi bolj upravičeno navajamo ocene za skrajna stanja, npr. presuho (ker postanejo dihalne poti razdražene zaradi suhega zraka) ali soparno (ker je zrak tako navlažen, da se upočasni oddajanje toplote s telesa s potenjem).
Vlažnosti, posebej previsoke, tudi ne moremo zavohati, kar je sicer pogost opis stanja. Zavohamo lahko kvečjemu preveliko vsebnost vonjav in nečistoč v zraku, kar nas navaja k sklepanju, da je prostor premalo prezračen, s tem pa se res poveča možnost, da je tudi relativna vlažnost zraka visoka.
Še dodatno pa lahko na toplotno ugodje vpliva vlaga, ki jo vsebujejo konstrukcije – bodisi kot vgrajena vlaga po zaključku vgradnje, kot vlaga zaradi kondenzacije vodne pare v konstrukciji, zaradi površinske kondenzacije ali zaradi zamakanja ali poškodb instalacij. Če te toplote za izhlapevanje vode oz. vlage ne zagotovimo iz zunanjih virov, se med izhlapevanjem vode temperatura površin, ki navlažene že sicer pomenijo toplotni most zaradi večje toplotne prevodnosti, še dodatno znižuje. To je eden od vzrokov, zaradi katerih so vlažne stavbe hkrati hladne.
Avtor članka: Mag. Miha Tomšič, Gradbeni inštitut ZRMK