Vnitřní povrchová teplota výplní otvorů – souvislosti s vnitřním prostředím budov

Na tuto problematiku lze, stejně jako na změnu normy, zcela jistě nahlížet z různých úhlů pohledu. Nabízím Vám jeden z možných, který koresponduje s přístupem okolních států.

Úvod

Největší pozornost odborné i laické veřejnosti je v současné době úzce upřena zejména směrem k úsporám energie. Poněkud méně diskutovaným tématem zůstává bohužel kvalitní vnitřní prostředí budov, ve kterém trávíme většinu svého času a proto je pro zdraví obyvatel velmi důležité. Hlavním smyslem požadavků na stavby by proto mělo být zejména dosažení optimální kvality vnitřního prostředí budov spojené s nízkou potřebou energie. Zdraví obyvatel bylo intenzivně diskutováno i v souvislosti se změnou Z1 normy ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov Část 2: Požadavky. Přitom se cíleně ignoruje fakt, že základní požadavky na stavby tvoří základ právě pro vypracování harmonizovaných norem pro stavební výrobky na evropské úrovni.

Základní požadavky na stavby stanovené směrnicí rady 89/106/EHS pro stavební výrobky byly následně transponovány do českého stavebního zákona a jeho prováděcích vyhlášek. Směrnice dále uvádí, že stavební výrobky, které umožňují splnění základních požadavků na stavby (včetně hygieny a ochrany zdraví) a jsou proto považovány za vhodné k použití, lze snadno rozeznat podle označení CE. [9] Harmonizované vlastnosti stavebních výrobků jednoznačně ovlivňují vlastnosti staveb, respektive je vytváří. Z tohoto důvodu je každý výrobce povinen tyto vlastnosti stavebních výrobků měřit, transparentně prokazovat a bezplatně poskytovat jejich hodnotu jak projektantům tak spotřebitelům. Teplotní faktor vnitřního povrchu výplní otvorů není charakteristika stanovená harmonizovanou normou pro výplně otvorů. Není to z neznalosti evropských států. Členské státy přistupují k problematice povrchové kondenzace na výplních otvorů efektivnějším, níže popsaným, způsobem.

Interakce parametrů vnitřního prostředí

Pro přesnější definici optimální kvality vnitřního prostředí nám slouží celá řada různých parametrů, mezi kterými dochází ke vzájemné interakci – mnohdy se velmi významně ovlivňují. Tyto jednotlivé parametry jsou jasně zakotveny jak v několika českých i evropských normách, tak v povinných legislativních požadavcích. Parametry obytného prostředí jsou tak z hlediska požadavků na mikroklimatické podmínky, větrání a koncentrace škodlivin v ovzduší právně ošetřeny.

Uvažování vzájemného vlivu různých požadavků, které mohou být mnohdy i protichůdné, je jistě nedílnou součástí vhodného integrovaného navrhování a holistického hodnocení budov. Zanedbáváním požadavku na jeden z parametrů může vést k tomu, že enormně narůstá požadavek na parametr jiný. Můžeme následně diskutovat o tom, zda řešíme příčinu či důsledek dané problematiky. Toto je i případ požadavku na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu výplní otvorů v souvislosti s prevencí rizika povrchové kondenzace, která je velmi úzce spojena s problematikou větrání. Kondenzace není pouze problematika tepelné techniky. Požadavek na větrání, obsažený i v normách, je dán závazně vyhláškou a je tedy bezesporu nutné jej zahrnout i do výpočtu požadavku na povrchovou teplotu výplní otvorů, včetně kompletních parametrů venkovního vzduchu.

Graf. 1 – Závislost vnitřní relativní vlhkosti na venkovní teplotě ze švýcarské normy SIA 180 SN 520180

Tab. 1 – Výpočet interakce vnitřní relativní vlhkosti s intenzitou výměny vzduchu 0,5 v přítomnosti 4 osob v příkladu modelového bytu 65 m²

Graf. 2 – Vlhkost – Zpracování národní přílohy k ČSN EN 15665 – rozbor požadavků na větrání v obytných budovách. Zpráva k rozborovému úkolu č. 12/0010/10. Praha. 2010. [2]

Důvody větrání

Základním prostředkem k zajištění požadované kvality vzduchu ve vnitřním prostředí je větrání, které má zásadní vliv na zdraví a pohodu přítomných osob. V obytném prostředí se vyskytuje celá řada škodlivin, které svým působením mohou mít negativní vliv na pohodu člověka a lidské zdraví. Tyto negativní účinky se mohou projevovat bolestí hlavy, podrážděním očí a sliznic, ale u některých již byla prokázána jejich karcinogenita. Mezi typické škodliviny v obytném prostředí patří CO₂, vodní pára, ftaláty a těkavé organické látky (VOC), formaldehyd aj. Zvýšený výskyt VOC byl zjištěn u novostaveb, kde dochází k jejich uvolňování z nábytku, podlahových krytin či nátěrů. Významnými zdroji škodlivých látek v obytném prostředí jsou také leštidla, kosmetické a čisticí přípravky, elektronika (například nové monitory a LED televizory apod.). [1]

Znečišťující látky z vnitřního prostředí: vlhkost, oxid uhličitý, odéry, oxid uhelnatý, cigaretový kouř, VOC (těkavé organické látky) [2]

Větrání má zajišťovat právě eliminaci nárůstu koncentrací škodlivin ve vnitřním prostředí, mezi které patří i vlhkost. Při návrhu větrání je třeba mít znalosti o přítomných znečišťujících látkách, tak aby mohlo být účinně dosaženo jejich kontroly a odvádění.

Problémovou veličinou v souvislosti s požadavkem na vnitřní povrchovou teplotu výplní otvorů je vlhkost. Bilance vlhkosti ve větraném prostoru závisí na produkci vlhkosti, intenzitě větrání a parametrech přiváděného vzduchu. Denní produkce vodní páry pro průměrný byt je v rozsahu 10–15 kg. Konkrétní hodnoty produkce vodní páry jsou uvedeny v normě ČSN EN 15 665. Nárazová množství vlhkosti mohou být pohlcena sorpcí omítek, chybí-li ale jejich postupné odvětrání vznikají známé problémy s růstem plísní a zvýšeným procentem přežívajících mikroorganismů. Optimální hodnota relativní vlhkosti celoročně je 30–40 %. [3]

Která škodlivina je rozhodující?

Základní škodlivinou v obytných budovách, jak je patrné z výpočtu potřebného množství vzduchu pro přijatelnou koncentraci, je oxid uhličitý CO₂. Jedná se o budovy, kde jsou hlavním zdrojem škodlivin lidé. K eliminaci oxidu uhličitého lze v budovách vycházet při návrhu větrání z množství venkovního vzduchu připadajícího na jednu osobu za hodinu. Pro výpočet jsou uvažovány škodliviny, jejichž produkce je známá a lze je fyzikálně popsat, tj. produkce vlhkosti, spotřeba kyslíku (nedostatek vzdušného kyslíku může mít negativní vliv na vnitřní prostředí) a produkce oxidu uhličitého. [4]

Z výpočtů vyplývá, že největší množství přivedeného čerstvého vzduchu, je nutné pro udržení přípustné koncentrace CO₂. Koncentrace oxidu uhličitého v obytných místnostech, kde jsou zdrojem škodlivin pouze lidé, je tedy rozhodujícím kritériem pro návrh množství větracího vzduchu. Tímto bylo dále potvrzeno, že platí Pettenkoferův normativ 25 m³.h⁻¹ na osobu.

Množství větracího vzduchu

Graf. 4 – Závislost vnitřní relativní vlhkosti na venkovní teplotě z návrhu změny EN ISO 13788 rok 2011

Minimální množství větracího vzduchu na osobu stanovené na základě produkce CO₂ je tedy 15–25 m³.h⁻¹ v závislosti na aktivitě člověka. To je skutečně hygienické minimum, pod které by se nemělo jít. Pro potřebnou tepelně vlhkostní i odérovou pohodu bychom se často měli dostat i na hodnotu vyšší – v bytech kromě vlhkosti a CO₂ vzniká a do vzduchu se uvolňuje celá řada dalších chemických látek a odérů (bohužel některé si úmyslně přidáváme sami ve formě různých osvěžovačů, pohlcovačů a deodorantů). Z těchto důvodů bychom měli požadovat přívod minimálně 30 m³.h⁻¹ větracího vzduchu na osobu – v rozsahu 15 až 30 m³.h⁻¹ větracího vzduchu na osobu se většinou pohybují i zahraniční požadavky na větrání obytných prostor. [2]

Graf. 3 – Interakce parametrů výměny vzduchu, koncentrace oxidu uhličitého a vnitřní relativní vlhkosti v testovací místnosti ložnice [8]

Požadavky na větrání ve vyhlášce

Pro větrání pobytových místností musí být zajištěno v době pobytu osob minimální množství vyměňovaného venkovního vzduchu 25 m³/h na osobu, nebo minimální intenzita větrání 0,5 l/h. Jako ukazatel kvality vnitřního prostředí slouží oxid uhličitý CO₂, jehož koncentrace ve vnitřním vzduchu nesmí překročit hodnotu 1 500 ppm. [6]

Požadavky na větrání v normě ČSN EN 15665/Z1 2011

V ČSN EN 15665/Z1 2011 je uvedeno [10]:

Větrání obytných budov musí zajistit odvod vzduchu z místností se zdrojem znečišťujících látek (pachy, vlhkost, látky vznikající při vaření, apod.) tj. především z hygienického zázemí a kuchyně.

Pro intenzívní větrání hygienického zázemí a kuchyní slouží nárazové odsávání podle požadavků uvedených v tabulce NA.1. Odsátý vzduch je hrazen buď přisáváním větracími otvory nebo zvýšeným přívodem vzduchu větrací jednotkou.

Požadavky na větrání v tepelně technické normě ČSN 73 0540-2

V ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky kapitole 7.2.2 Intenzita větrání užívané místnosti je uvedeno [7]:

V době, kdy místnost je užívána, musí intenzita větrání místnosti n splňovat požadavek:

kde

n_N

– požadovaná intenzita větrání užívané místnosti, stanovená z potřebných minimálních průtoků čerstvého vzduchu stanovených ve zvláštních předpisech [h⁻¹]

Požadované hodnoty n_N se stanovují bilančním výpočtem, kam se zahrnou všechny požadavky na průtok nebo dávku čerstvého vzduchu.

Vzorec E.6 – Interakce intenzity výměny vzduchu s částečným tlakem vodní páry z ČSN EN ISO 13788

Závěr

Jednotnost a vzájemný soulad technických norem a předpisů je jistě pro navrhování budov zásadní. Zahrneme-li závazné hygienické požadavky na větrání do výpočtu tepelně technického požadavku na teplotní faktor vnitřního povrchu výplní otvorů, výsledná hodnota tohoto požadavku bude pak velmi mírná. Na základě tohoto snížení není nutná restrikce tohoto požadavku. Tento přístup včetně současné změny Z1 normy ČSN 73 0540-2 pak koresponduje se současným přístupem okolních států i s evropským právem.

Literatura

• [1] ZMRHAL V. Požadavky na větrání obytných budov dle ČSN EN 15665/Z1 2011, zdroj: www.tzb-info.cz
• [2] ZMRHAL V., DRKAL F., MATHAUSEROVA Z., ŠŤÁVOVÁ P. Zpracování národní přílohy k ČSN EN 15665 – rozbor požadavků na větrání v obytných budovách. Zpráva k rozborovému úkolu č. 12/0010/10. Praha. 2010.
• [3] MATHAUSEROVA Z. Přirozené větrání, infiltrace a exfiltrace, 2006 zdroj: www.tzb-info.cz
• [4] DOLEŽÍLKOVÁ H. Bytové větrání ve vztahu k produkci CO₂, vlhkosti a škodlivin (II), 2006 zdroj: www.tzb-info.cz
• [5] Oficiální www stránky Ústavu biomedicínckého inženýrství [online]. Ústav biomedicínckého inženýrství. Praha: 2003. Dostupný z WWW: (http://www.ubmi.cvut.cz)
• [6] Vyhláška Ministerstva pro místní rozvoj č. 20/2012 Sb., o technických požadavcích na stavby. Sbírka zákonů ČR, ročník 2012
• [7] ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov. Část 2: Požadavky, UNMZ 2011
• [8] KABELE K., DRBÁLKOVÁ Výsledky pilotního měření kvality vzduchu ve školním a domácím prostředí v ČR, 2012 zdroj: www.tzb-info.cz
• [9] Směrnice rady 89/106/EHS o sbližování právních a správních předpisů týkajících se stavebních výrobků
• [10] ČSN EN 15665/Z1 2011 Větrání budov – Stanovení výkonových kritérií pro větrací systémy obytných budov