Aktuální vydání

celé číslo

01

2024

Automatizace skladování, logistiky a manipulace s materiálem

Programovatelné automaty, průmyslové počítače, jednotky I/O, bezpečnostní systémy

celé číslo

„Kulový“ teploměr

číslo 11/2005

„Kulový“ teploměr

Ceny všech druhů energií rostou a s nimi i náklady na vytápění v bytových i nebytových prostorách. Někteří provozovatelé zajišťující centrální vytápění v budovách budou šetřit tím, že sníží teplotu vody v topné soustavě. Zejména to bude možné tam, kde nejsou na topných tělesech rozdělovače topných nákladů. Reklamovat nízkou teplotu budou hlavně osoby využívající méně vhodně umístěné bytové či jiné prostory: pod rovnou střechou, na rohu budovy, tj. se dvěma venkovními zdmi, dále s rozsáhlými zasklenými plochami, v přízemí s nedostatečnou tepelnou izolací od sklepních prostor nebo podloží budovy apod. Potom bude nutné vědět, kde a jak je určeno, co má plnit dodavatel tepla a jak to lze kontrolovat. V uplynulých letech platilo několik vyhlášek, které se tímto problémem zabývaly. V následujícím článku jsou sledovány otázky měření teplot v bytech s možností přiměřeného použití uvedených poznatků i v jiných podobných situacích.

Názvosloví

Výsledný kulový teploměr (Vernonův teploměr, Missénárdův teploměr): teploměr (nejčastěji skleněný), jehož čidlo je umístěno ve středu kulového pláště o průměru 100 až 150 mm z tenkého měděného plechu, s matným černým nátěrem na vnější stěně. Kulový teploměr udává tzv. výslednou teplotu okolního prostředí, jako míru ochlazovacího účinku tohoto prostředí.
(článek 116, ČSN 25 8005), [1]

Pravidla vytápění

V roce 1987 vyšla ve Sbírce zákonů vyhláška [2], která se týkala podmínek centralizovaného zásobování teplem. Mimo jiné v ní byly uvedeny podmínky pro vytápění. Zejména bylo stanoveno, při jakých teplotách venkovního vzduchu začíná a končí topné období. Ve článku (6) v §4 bylo uvedeno: „Obytné a jiné prostory musí být v průběhu otopného období vytápěny tak, aby byla v době jejich provozu zabezpečena teplota stanovená v normě.„ V odkazu pod čarou vyhláška odkazovala na dvě normy: ČSN 06 0210 Výpočet tepelných ztrát budov, tabulka 3, a normu [1].

Dále bylo ve [2] uvedeno: „Pro byty platí průměrná teplota 20 °C, měřená kulovým výsledným teploměrem. Pro orientační zjištění této teploty lze použít běžný rtuťový teploměr, jehož naměřená hodnota se koriguje na výslednou teplotu při konvekčním způsobu vytápění místnosti (běžné ústřední vytápění s otopným tělesem) odečtením
a) 1 K (1 °C) v místnostech s 1 venkovní stěnou,
b) 1,5 K (1,5 °C) v místnostech s 2 venkovními stěnami (podstřeší, rohové),
c) 2 K (2 °C) v místnostech se 3 a více venkovními stěnami či s nadměrným zasklením.

Obr. 1.

Obr. 1. Kulový teploměr Vernonův

Teplota ve vytápěném prostoru se měří v době provozu ve výšce 1,1 m nad středem podlahové plochy bez vlivu oslunění. Průměrná teplota činí jednu čtvrtinu součtu teplot měřených v 8.00, 12.00, 16.00 a 21.00 hod. nebo je průměrem teploty registrované po celou dobu provozu.„

O „kulovém výsledném teploměru„ nejsou ve vyhlášce [2] uvedeny žádné další údaje. Je třeba se obrátit na normu citovanou vyhláškou [1], která v článku 116 definuje tento přístroj slovy uvedenými ve vloženém názvoslovném rámečku.

V průběhu let se vyhláška [2] několikrát měnila a norma [1] byla nahrazena normou [3], která ale heslo „kulový teploměr„ neobsahuje.

V současné době platí pravidla pro vytápění a dodávku teplé užitkové vody podle vyhlášky [4]. Podrobnosti obsahuje § 3, zejména v článcích (6), (7), (10):

„(6) V průběhu otopného období jsou byty v době od 6,00 do 22,00 hod. a ostatní prostory v době jejich provozu vytápěny tak, aby dosažené průměrné teploty vnitřního vzduchu zajišťovaly výpočtovou teplotu vnitřního vzduchu stanoveného projektem.

Obr. 2.

Obr. 2. Válcový teploměr Missénárdův

(7) Výpočtová teplota vnitřního vzduchu stanovená projektem je tzv. výsledná teplota, která zohledňuje vedle teploty vnitřního vzduchu i vliv sálání okolních stěn. Měří se kulovým teploměrem.

(10) V průběhu vytápění je podle odstavce 6 v obytných místnostech a v ostatních prostorách s obdobným využíváním vybavených otopným tělesem odpovídající průměrná teplota vnitřního vzduchu naměřená teploměrem odstíněným vůči sálání okolních ploch a vlivu oslunění oproti číselné hodnotě výpočtové teploty vnitřního vzduchu stanovené projektem
– vyšší o 1 °C v místnostech s jednou venkovní stěnou,
– vyšší o 1,5 °C v místnosti s dvěma venkovními stěnami,
– vyšší o 2 °C v místnosti s třemi nebo více venkovními stěnami,
– navíc vyšší o 1 °C v místnosti s nadměrným zasklením.„

K veličině výpočtová teplota vnitřního vzduchu, která je uvedena v citovaných článcích vyhlášky [4], je dále uvedeno v článku (15), že je stanovena zvláštním právním předpisem, ale není tam odkaz na žádný dokument, ve kterém by tato veličina byla podrobněji specifikována. Ani o „kulovém teploměru„ není ve [4] napsáno nic podrobnějšího.

Obr. 3.

Obr. 3. Comfytest podle Korsgaarda a Madsena

Ve vyhlášce č. 345/2002 Sb. [5], která je seznamem stanovených měřidel, jsou v bodu 3.1.7 uvedeny teploměry pro kontrolu teploty prostředí a teplé užitkové vody s dělením 0,1 °C a lepším, používané státními kontrolními orgány. U toho je odkaz, z něhož plyne, že to je teploměr, který je požadován vyhláškou č. 152/2001 Sb. [4]. Tedy státní orgány při kontrole nemají používat kulový teploměr, ale mají mít úředně ověřený teploměr (stanovené měřidlo), jehož údaj korigují až o tři Celsiovy stupně bez ohledu na teplotu venkovního vzduchu v době měření. Takové měření ovšem není dostatečné a vůbec nic neřekne o tepelné pohodě v dané místnosti.

V knize Jaromíra Cihelky [7] se mluví o výsledném teploměru. Je uveden jeho kulový tvar podle Vernona (obr. 1), válcový typ podle Missénárda (obr. 2), popř. může mít tvar elipsoidu (obr. 3).

Tepelnou pohodu člověka v členitém prostředí s povrchy s různými teplotami ale výsledné teploměry uvedené v [7] nevyhodnotí spolehlivě. Bylo učiněno několik pokusů zvládnout tento úkol lépe. Například Petr Moos popsal úpravu kulového teploměru [8], spočívající v tom, že měděná koule je rozdělena na šest segmentů, z nichž každý je opatřen vlastním polovodičovým snímačem teploty (obr. 4). Autor v [8] podrobně popisuje také způsob vyhodnocení naměřených údajů počítačem.

Obr. 4.

Obr. 4. Mossův stereoteploměr
Obr. 5. Hillův katateploměr

V původní třídě ČSN 83… je několik norem, které se zabývají tepelnou pohodou člověka. Přístroje, které je vhodné k tomu používat, jsou popsány v [6]. V této normě jsou podrobně probrány i kulové teploměry a je zde také uvedeno, že při podrobném měření by měly být použity tři současně: v úrovni hlavy, břicha a kotníků člověka. Nebo je vhodné kouli nahradit elipsoidem: jestliže je jeho delší osa svislá, imituje stojícího člověka, při sklonu 45° odpovídají jeho údaje sedící osobě a je-li delší osa umístěna vodorovně, simuluje ležící osobu.

Má-li být tepelná pohoda určena dokonale, je nutné měřit teplotu vnitřního vzduchu, záření ploch, jejichž teploty jsou odchylné od teploty vzduchu, rychlost proudění vzduchu a vlhkostní poměry v místnosti. V článcích [9] a [10] je k této problematice uvedeno mnoho podrobností.

Katateploměr

O katateploměru není ve vyhlášce [4] zmínka. Je uveden v obou názvoslovných normách [1], [3], uvádí jej Cihelka [7] a nepřímo je použit v normě [6]. Klasický Hillův katateploměr (obr. 5) má nádobku s teploměrnou kapalinou (rtuť, líh nebo toluol) Obr. 5. ve tvaru válce zakončenou dvěma polokoulemi. Průměr nádobky je 18 mm, výška 40 mm. Nádobka přechází v kapiláru, která je na obou koncích rozšířena. Na teploměru jsou vyznačeny dvě teploty: nahoře 38 °C, dole 35 °C (střední teplota 36,5 °C přibližně odpovídá teplotě těla). Při měření se katateploměr nejprve zahřeje na teplotu vyšší než 38 °C, takže teploměrná kapalina vystoupí do horního rozšíření kapiláry. Potom se teploměr zavěsí na místo, kde je třeba znát tepelnou pohodu, a změří se doba, za kterou údaj teploměru klesne ze 38 na 35 °C. S použitím konstanty katateploměru, zjištěné jeho kalibrací, se vypočítá tzv. katahodnota. Katateploměrem lze také měřit malé rychlosti proudění vzduchu v místnostech. Podrobnosti jsou uvedeny např. v [7].

Často se používá kombinace tří teploměrů: běžný teploměr a dva katateploměry, z nichž jeden má pokovenou nádobku. Podobné soustavy dodávají výrobci elektronických teploměrů jako zvláštní vybavení.

Závěr

Vyhláška č. 152/2001 Sb., kterou se stanovují pravidla pro vytápění [2], a teploměry pro kontrolu teploty prostředí s dělením 0,1 °C, používané „státními kontrolními orgány„ podle vyhlášky č. 345/2002 Sb., nestačí pro posouzení tepelné pohody v místnostech. Bude lépe svěřit tuto péči např. úředním měřičům s potřebným vzděláním, vybaveným přístroji odpovídajícími současným poznatkům v tomto oboru. Na stavebních fakultách našich vysokých škol jsou odborníci, kteří mohou zajistit patřičnou úroveň tohoto oboru měření.

Literatura:
[1] ČSN 25 805 Názvosloví z oboru měření teplot. Platila od 1. 12. 1974 do 1. 8. 1989.
[2] Vyhláška č. 94/1987 Sb., o hospodaření s teplem, připojovacích podmínkách a změně teplonosné látky.
[3] ČSN 25 8005 Názvosloví z oboru měření teplot. Platí od 1. 8. 1989.
[4] Vyhláška č. 152/2001 Sb., kterou se stanovují pravidla pro vytápění a dodávku teplé užitkové vody, měrné ukazovatele spotřeby tepla pro vytápění a pro přípravu teplé užitkové vody a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům, tepelnou energii na vytápění a nákladů na poskytování teplé užitkové vody mezi konečné spotřebitele.
[5] Vyhláška č. 345/2002 Sb., kterou se stanovují měřidla k povinnému ověřování a měřidla podléhající schválení typu.
[6] (83 3551) ČSN EN ISO 7726 Ergonomie tepelného prostředí – přístroje pro měření fyzikálních veličin. Vyšla v květnu 2002.
[7] CIHELKA, J. a kol.: Vytápění, větrání a klimatizace. SNTL, Praha, 1985.
[8] MOOS, P.: Elektronický stereoteploměr. Elektrotechnik, 1990, č. 3, s. 61–65.
[9] HRUŠKA, F.: Systém regulace a řízení parametrů tepelné pohody člověka. Automatizace, 2001, roč. 44, č. 11, s. 686–692.
[10] HRUŠKA, F.: Regulace parametrů prostředí podle indexů tepelné pohody člověka. Automatizace, 2002, roč. 45, č. 11, s. 706–708.

Ing. Jindřich Běťák,
Česká metrologická společnost, Praha
(cms-zk@csvts.cz)