Vnitřní Ovzduší ve Školkách: Normy a Požadavky

Komfort žáků na základních školách neovlivňuje jen teplota vnitřního vzduchu ve třídách, ale i jeho kvalita. Budovy základních škol jsou specifické svým způsobem využívání a též samotným provozem. Žáci tráví přibližně 30 % svého života ve školách, což vede k potřebě dosáhnout požadované úrovně komfortu ve třídách v budovách základních škol.

Kvalita vnitřního prostředí se dá prokázat například koncentrací CO2. Měřeními, která se uskutečnila na vybrané základní škole v Tatranské Štrbě, se podařilo prokázat rozdílnost mezi požadovanou kvalitou prostředí a skutečnými naměřenými hodnotami.

Legislativa a Normy

Požadavky na větrání ve třídách základních škol na Slovensku vyplývají z vyhlášky MZ SR č. 259/2008 Sb. z. o požadavcích na vnitřní prostředí budov, o minimálních požadavcích na byty nižšího standardu a na ubytovací zařízení [2]. Pro účely této vyhlášky se podle §1 ods. b dlouhodobým pobytem rozumí pobyt lidí, který trvá v průběhu čtyřiadvaceti hodin více než čtyři hodiny a opakuje se při dlouhodobém užívání budovy více než jednou za týden.

Všechny vnitřní prostory základní školy s dlouhodobým a krátkodobým pobytem lidí je nutné větrat. Způsob větrání se určuje podle počtu osob, vykonávané činnosti, tepelné zátěže a míry znečištění ovzduší tak, aby se splnily požadavky na množství vzduchu na dýchání, na čistotu vnitřního ovzduší a aby lidé nebyli obtěžovaní pachovými látkami.

Podle § 2 odst. 3 vyhlášky se výměna vzduchu přirozeným větráním používá v prostorách bez zdroje škodlivin a tepla, v nichž postačuje jedno- až dvounásobná intenzita výměny neupravovaného vzduchu a v nichž lze polohou a stavebním řešením zabezpečit požadovanou výměnu vzduchu.

Čtěte také: Vše o vnitřní kanalizaci

Obr. Požadavky na kvalitu vnitřního ovzduší stanovuje v USA a v některých dalších zemích American Standard ASHRAE 62 [3], zatímco ve většině evropských zemí, stejně jako v některých jiných zemích, evropská norma prEN 13779 [4]. Tyto dva dokumenty nejsou totožné. Americká norma stanovuje minimální hodnotu 8 l/s/osobu na požadované množství čerstvého vzduchu ve třídách na základě vnitřní maximální koncentrace CO2 700 ppm.

Evropská norma definuje tři úrovně výkonu, IDA1, IDA2 a IDA3, založené na koncentraci CO2 - 800, 1 000 a 1 500 ppm. Ve třídách, kde je zákaz kouření, prEN 13779 umožňuje větrání s rychlostí 4 l/s/osobu pro stupeň IDA3, což je poloviční rychlost výměny vzduchu než v ASHRAE.

Existuje i místní izraelská regulace, která je ve fázi přípravy. Záměrem je navrhnout kompromisy mezi oběma uvedenými dokumenty. Toto plánované regulační ustanovení spotřeby čerstvého vzduchu na úrovni přibližně 5 l/s/osobu následně vede k požadavku na výměnu vzduchu 720 m3/h v předpokládané třídě, v níž by se nacházelo čtyřicet žáků.

Experimentální Měření a Výsledky

Experimentální měření na ZŠ v Tatranské Štrbě se uskutečnilo ve dvou fázích. Nejprve se uskutečnilo přípravné měření, které bylo zaměřeno na pozorování a chování studentů během vyučování a na jejich návyky. Měření kvality vnitřního prostředí bylo uskutečněno ve třídě 2. ročníku, 5. ročníku, 8. roč­níku a též na komunikační chodbě nacházející se před třídami. Třídy byly rozměrově identické, s touž orientací na světové strany. Do každé třídy je jediný přístup dveřmi, které se vždy nacházejí ve stěně proti oknům a vedou do chodby. Světlá výška místnosti je 3 400 mm.

Obr. 2 Grafy koncentrace CO2 a teploty vzduchu ve třídě 2. V důsledku tlakového rozdílu vyvolaného gravitační silou a působením větru proudí vzduch do budovy a z ní přes netěsnosti v obalové konstrukci nebo přes otevřené póry použitých stavebních materiálů. Stanovení vzduchové propustnosti třídy, tzv. Blower door test, podle STN EN 13 829 [5] umožňuje určit jeden z parametrů, který vstupuje do numerického simulačního programu EnergyPlus [9]. Měření vzduchové propustnosti byla vykonána ve všech analyzovaných třídách v tentýž den.

Čtěte také: Ekosystém a vnitřní vstupy živin

Měření podle STN EN 13 829 [5] byla provedena vícenásobně, aby se eliminovalo riziko vzniku chyby jednoho měření. Výsledky měření ve všech analyzovaných třídách byly téměř totožné. Koncentrace CO2 ve třídě je dynamická veličina. Mění se v době, kdy je třída prázdná, a mnohem výrazněji se mění, když jsou ve třídě žáci. Koncentrace CO2 ve vnějším ovzduší měla průměrnou hodnotu 380 ppm během celého měření.

Této hodnoty se ve třídě nepodařilo dosáhnout ani během vyučování, kdy byla okna otevřena, ani v období, kdy byly třídy prázdné a výměna vzduchu se uskutečňovala infiltrací a exfiltrací. Nárůst koncentrace začíná hned, když přicházejí do třídy žáci.

Obr. 3 Grafy koncentrace CO2 a teploty vzduchu ve třídě 2. Rychlost nárůstu, jakož i pokles koncentrace CO2, se nedají přesně stanovit. Není možné stanovit, jaký budou mít průběh. Jak vidíme na grafech dokumentujících měření, průběhy teploty vzduchu ve třídě a koncentrace CO2 jsou při výrazných a náhlých změnách navzájem podobné. Tato podobnost ovlivňuje množství otevřených oken ve třídě.

Z celkových průběhů teploty vzduchu, jakož i koncentrace CO2 ve třídě, není možné jednoznačně stanovit závislost. Ve vybraných analyzovaných úsecích však lze pozorovat vzájemný pokles obou parametrů. V době, kdy jsou třídy prázdné, se dá pozorovat postupný pokles koncentrace CO2 zapříčiněný infiltrací a exfiltrací vzduchu.

Průměrná koncentrace CO2 při příchodu prvních žáků 2. ročníku je 525 ppm. Tato průměrná hodnota je o 145 ppm vyšší, než je průměrná koncentrace CO2 ve venkovním ovzduší během celého měření. Z těchto poznatků se dá poukázat i na skutečnost, že samotnou infiltrací vzduchu není možné zabezpečit větrání tříd na úroveň koncentrace CO2 v exteriéru.

Čtěte také: Údržba vnitřních omítek

Z analýz větrání 2. třídy jasně vidíme vysokou míru variability otevírání oken. Tento fakt je na základě osobního poznání, jakož i věku studentů připisován subjektivnímu hodnocení vyučujícího, který bral na zřetel kvalitu parametrů vnitřního prostředí během vyučování.

Z výsledků lze prokázat i nejvíce vyrovnaný průběh sledovaných parametrů během všech dnů. Nepostačuje to však na to, aby se koncentrace dostala pod normou přípustnou hodnotu 1 000 ppm. Otevření čtyř oken zabezpečuje výměnu vzduchu, která způsobí klesající charakter koncentrace CO2 ve třídě. Tyto poznatky se vztahují jen na analyzované období.

Obr. 4 Koncentrace CO2, počet a délka otevření oken během vyučování ve třídě 2.

V programu SketchUp byl vymodelován počítačový model [8]. Šlo o vybranou třídu s typickými rozměry. Všechny analyzované třídy byly totožné, včetně oken. Tento model byl použit pro všechny třídy. Variabilita modelu spočívala v obsazenosti třídy žáky, produkci CO2 žáky a frekvenci větrání.

Klimatické údaje zadávané do programu EnergyPlus [9] v rámci jednoho týdne simulace byly totožné pro každou třídu a vycházely z naměřených a analyzovaných údajů z meteorologické stanice umístěné před fasádou třídy na nedalekém hřišti vzdáleném přibližně 50 m od průčelí budovy.

Analýza stavu vnitřního prostředí ve třídách byla prováděna v časovém období od 10. 12. 2013 do 16. 12. 2013.

Doporučení a Závěry

• přirozené větrání při intenzitě výměny vzduchu 3,5 až 4,0 1/h během dne, kdy jsou třídy obsazeny, pomáhá udržovat teplotu vnitřního vzduchu v analyzované zóně na úrovni 20 až 24 °C v souladu s vyhláškou MZ SR č. 259/2008 Z. z.
• vliv vzduchové propustnosti není nezanedbatelný ani u budovy školy, na níž byla vykonána významná obnova; výměna vzduchu, jak bylo prokázáno metodou Blower door test v souladu s STN EN 13829 a rovněž na základě výsledků parametrických simulaci, není postačující na to, aby se následující vyučovací den ve třídě nezvyšovala koncentrace CO2 v porovnání s koncentrací CO2 v exteriéru;
• naměřené hodnoty koncentrace CO2 byly vždy pod úrovní 1 000 ppm, ale rychlý nárůst koncentrace CO2 při příchodu žáků do třídy byl jasně detekovaný už během první vyučovací hodiny; analyzovaná hodnota se proto považuje za nepostačující; výjimkou z naměřených hodnot byl první vyučovací den, tj. třída 2. třída 5. třída 8.
• na základě parametrických simulací jednotlivých zón vyhotovených v programu EnergyPlus [9] se dá jednoznačně prokázat, že hodnota výměny vzduchu n = 0,5 1/h uvažovaná ve výpočtech energetické hospodárnosti podle STN 73 0540-2: 2012 je nepostačující na zabezpečení vyhovujícího vnitřního prostředí ve vztahu ke koncentraci CO2;
• ve vyhlášce MZ SR č. 259/2008 Sb. z.

Úroveň výměny vzduchu, která vstupuje do výpočtu energetické hospodárnosti budov základních škol, je stanovena na základě STN 73 0540-2: 2012 [6]. Výpočtové metody energetické hospodárnosti budov zohledňují hodnotu výměny vzduchu ve třídách alespoň n = 0,5 1/h.

Tato hodnota, jak se prokázalo měřením in-situ ve všech třídách a jejich následnou analýzou a aplikací v parametrických simulacích v programu EnergyPlus, je nepostačující. Prokázala se potřeba variability výměny vzduchu v závislosti na obsazenosti třídy a produkce CO2 jako hlavní indikátor kvality vzduchu. Výměnu vzduchu postačující na zabezpečení požadované kvality vnitřního prostředí je možné dosáhnout i intenzivním přirozeným větráním.

Vnitřní prostředí mateřských škol a legislativa

Legislativně jsou požadavky na fyzikální faktory vnitřního prostředí školy řešeny vyhláškou č. 410/2005 Sb. ve znění vyhlášky č. 343/2009 Sb. [1] v platném znění. Pro učebny a tělocvičny platí:

• minimální výsledná teplota 20 °C, optimální výsledná teplota 22±2 °C,
• maximální výsledná teplota 28 °C a 20±2 °C pro tělocvičny,
• rychlost proudění vzduchu 0,1 až 0,2 m/s,
• relativní vlhkost 30 až 65 %,
• intenzita větrání čerstvým vzduchem 20 až 30 m3 na 1 žáka.

Další parametry měřených látek, jako jsou prachové částice různé velikosti, těkavé organické látky, formaldehyd, mikroklima, jsou uvedeny ve vyhlášce č. 6/2003 Sb. [2], kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb.

Syndrom nezdravých budov

V poslední době se setkáváme s pojmem „syndrom nezdravých budov“ (zkratka SBS pochází z anglického názvu sick building syndrome), což představuje budovy, které negativně působí na zdraví lidí. Příčiny jsou různé, ne každá nemocná budova je má všechny a ne každá budova je nemocná, pokud nastane některá z uvedených situací [3]:

• budova byla postavena po roce 1960,
• klimatizovaná budova, okna nelze otevřít,
• velmi jasná nebo blikající světla,
• větrání, topení a osvětlení nelze dostatečně ovládat,
• koberce nebo čalounění,
• mnoho otevřených polic nebo úložných prostorů,
• nový nábytek, lakované povrchy,
• opomíjená údržba, nedostatečný úklid,
• vysoké teploty nebo velké kolísání teploty,
• velmi nízká nebo velmi vysoká vlhkost,
• chemické znečišťující látky (cigaretový kouř, ozon) nebo organické těkavé látky ze stavebních materiálů a zařízení,
• zvýšená prašnost, výskyt vláknitých struktur ve vzduchu,
• IT technologie, počítačové monitory, vyšší hladina hluku.

Co všechno působí ve vnitřním prostředí (nejenom školy)?

• Mikroklimatické parametry - Jsou určeny teplotou, relativní vlhkostí a rychlostí proudění vzduchu. Změna jednoho má za následek i změnu dalších dvou. Závisí na nich náš subjektivní pocit komfortu (pohody až nepohody), při překročení přípustných hodnot, mohou být faktorem potenciálně ohrožujícím zdraví, zvláště u citlivých jedinců.
• Venkovní zdroje znečištění - doprava, elektrárny, energetické zdroje včetně lokálních, ostatní průmyslové zdroje, znečištění v důsledku stavební činnosti, skládky odpadu, zemědělská činnost (postřiky, pesticidy), příroda (pyly, mikroorganismy).
• Vnitřní zdroje znečištění - stavební a izolační materiály, povrchové materiály (obklady stěn, koberce, rolety, záclony), vybavení, odpařování těkavých chemikálií z nových materiálů, barvy, vosky, repelenty, klihy a pryskyřice, rozpouštědla, kopírky, inkousty, čisticí/dezinfekční přípravky, biocidy, pesticidy, výrobky osobní péče, lidé (vydechovaný vzduch, kouření), domácí zvířata, hlodavci, hmyz, plísně (od vlhkosti).
• Biologická agens - plísně, kvasinky, bakterie, viry, zvířecí chlupy, šupinky kůže, výkaly, sliny, moč, hmyz (výkaly švábů, roztoči atd.), pyly.
• Kontaminace způsobené lidmi - vydechovaný vzduch obsahuje 17 % O2 a 83 % CO2, dospělý člověk vyprodukuje za hodinu 45 g potu, ve vydechovaném vzduchu je 30-300 g vodní páry a 10-75 litrů CO2 (v závislosti na fyzické zátěži).

Projekt InAirQ (Indoor Air Quality)

V rámci Prioritní osy 3 programu nadnárodní spolupráce financované z evropských fondů se řeší projekt InAirQ [4], jehož cílem je zlepšení kvality ovzduší uvnitř škol, popis zdravotních dopadů kvality vnitřního ovzduší na zranitelnou populaci dětí a navržení a realizace kroků ke zlepšení školního prostředí. Bude připravena a použita integrovaná strategie pro zlepšení kvality vnitřního ovzduší ve školách s cílem snížit riziko nepříznivých zdravotních účinků znečištění vnitřního ovzduší na děti.

Výsledky budou základem k nastavení doporučení pro společné normy týkající se odhadu, měření a monitorování kvality vnitřního ovzduší. Na projektu spolupracují zdravotní ústavy a další instituce z pěti evropských zemí (ČR, Maďarsko, Polsko, Slovinsko, Itálie). Za Českou republiku řídí projekt Státní zdravotní ústav ve spolupráci s členy Environmental Quality Forum, kde jsou zastoupeni odborní pracovníci, zástupci státní správy (krajské hygienické stanice, Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy), lékařské fakulty Univerzity Karlovy, samosprávy.

V projektu je zastoupeno 9 škol z Prahy 6, 1 škola z kraje Vysočina a 2 školy ze Středočeského kraje [4].V rámci projektu byl navržen Index kvality vnitřního ovzduší IKO - jako jednoduchý nástroj k popsání zdravotně relevantních informací o kvalitě vnitřního ovzduší.

Tento nástroj umožňuje navržení a zavedení opatření, která by vedla ke zlepšení kvality prostředí ve školách.

Česká rada pro šetrné budovy (CZGBC)

Česká rada pro šetrné budovy (CZGBC) upozorňovala na nevyhovující stav školních budov a zároveň nabídla komplexní řešení, jak vytvořit kvalitní podmínky pro výuku a pečovat o zdraví žáků i učitelů. Rada CZGBC ve spolupráci se svými členy provedla měření ve vybraných školách a na základě výsledků navrhla a poté realizovala svůj návrh řešení vedoucí ke zvýšení kvality vnitřního prostředí.

Vznikl tak ucelený manuál, který má za cíl poskytnout společnou informační a procesní platformu všem účastníkům při přípravě a realizaci kvalitní renovace nebo výstavby šetrné veřejné budovy.

tags: #vnitřní #ovzduší #ve #školkách #normy

Oblíbené příspěvky:

• Proces recyklace autobaterií
• Ekologická izolace
• Podmínky pro pořádání školy v přírodě
• Využití AI v ochraně přírody
• Jak na zápach z odpadu?