Navrhování a provádění protiradonových opatření – stávající stavby
Článek přibližuje principy návrhu a provádění protiradonových opatření ve stávajících stavbách. Uvedeny jsou typické účinnosti jednotlivých opatření a schémata nejpoužívanějších opatření.
1. Jaká je přijatelná koncentrace radonu a dávkový příkon záření gama ve stávající stavbě?
Aby se ozáření uživatelů staveb snížilo na přijatelnou míru, omezuje atomový zákon č. 18/1997 Sb. a vyhláška č. 307/2002 Sb. koncentraci radonu v pobytových prostorech stávajících staveb směrnou hodnotou 200 Bq/m3 a dávkový příkon záření gama ve výšce 1 m nad podlahou a ve vzdálenosti 0,5 m od stěn směrnou hodnotou 1,0 µSv/h. Ozdravná opatření ale navrhujeme a provádíme tak, aby v ozdraveném domě při intenzitě větrání splňující hygienické podmínky nebyla koncentrace radonu vyšší než 200 až 300 Bq/m3 a aby dávkový příkon nepřesahoval 0,5 µSv/h.
2. Podklady pro návrh ozdravných opatření
Návrh opatření musí vždy vycházet ze změřené koncentrace radonu v jednotlivých místnostech a popřípadě i z výsledků podrobnějších diagnostických měření určujících zdroje radonu a cesty jeho šíření objektem. Při zjištění vyššího dávkového příkonu záření gama ze stavebních materiálů, je nutné navrhnout i ochranu proti gama záření a radonu ze stavebních materiálů. Dalším nezbytným podkladem je stavebně technický průzkum zaměřený zejména na kvalitu a složení kontaktních konstrukcí, způsob a intenzitu větrání, dispoziční řešení atd.
3. Stavební materiály jako zdroj radonu a záření gama
3.1. Stavební materiály s vyšším obsahem přírodních radionuklidů
Přestože je v ČR množství přírodních radionuklidů ve stavebních materiálech pod pravidelnou kontrolou od roku 1991, vyskytuje se u nás zhruba 30 000 budov pocházejících z dřívějších dob, k jejichž výstavbě byly použity stavební materiály s vyšším obsahem rádia. Vzhledem k jeho dlouhému poločasu přeměny se takové materiály stávají prakticky konstantním zdrojem radonu a záření gama. Konkrétně se jedná o následující materiály:
- Odpady vzniklé při zpracování uranových rud v Jáchymově přidávané od poloviny 19. století až do počátku 20. století do omítek, štuků, zdící malty a násypů podlah nebo stropů;
- Škvárobetonové panely a tvárnice ze škváry pocházející z elektrárny v Rynholci ve středních Čechách, která spalovala uhlí z dolu Anna s vyšším obsahem rádia. Materiál byl vyráběn ve státním podniku Prefa Hýskov od 2. poloviny 50. let do roku 1986 a byl používán převážně pro výstavbu montovaných rodinných domků typu Start (postaveno jich bylo cca 3 000) a některých bytových domů na starších sídlištích v Praze a Středočeském kraji (např. Stochov, Letňany, Kbely, Petřiny, Strašnice, Radotín atd.);
- Plynosilikátové tvárnice vyráběné v letech 1956 až 1982 v Poříčí u Trutnova z elektrárenského popílku (elektrárna v Poříčí spalovala uhlí s vysokým obsahem uranu ze sloje Baltazar dřívějšího dolu Stachanov u Radvanic). V inkriminovaném období let 1956 až 1982 se vyrobilo tvárnic na cca 35 000 rodinných domků, které jsou většinou situovány na území bývalého Východočeského kraje (dnešní Liberecký, Královéhradecký a Pardubický kraj).
Žádný z výše uvedených materiálů se již mnoho let nevyrábí, nicméně domy i byty z nich postavené jsou stále využívány k bydlení a nabízejí se k pronájmu nebo prodeji na trhu s nemovitostmi.
3.2. Opatření proti záření gama
Příkon fotonového dávkového ekvivalentu, který charakterizuje úroveň záření gama, nepřesahuje uvnitř domů za normálních podmínek 0,12–0,18 μSv/h, což odpovídá úrovni přírodního pozadí. Vyšší hodnoty signalizují zvýšený obsah přírodních radionuklidů ve stavebních materiálech. Příkony do 0,5 μSv/h jsou z hlediska ozáření uživatelů ještě akceptovatelné. Nad touto úrovní je třeba realizaci opatření proti gama záření zvážit. Důležitou roli přitom hraje individuální posouzení zdravotního rizika na jedné straně a ekonomických nákladů na straně druhé.
Nejúčinnějším opatřením je odstranění materiálů, které jsou zdrojem záření gama. Poměrně snadno jsou odstranitelné omítky, násypy a nenosné zdivo v domech, kontaminovaných odpady z těžby stříbrných a uranových rud v Jáchymově. Poměrně hůře se vyjímají tvárnice z poříčského plynosilikátu a prakticky neodstranitelné jsou nosné stěny z panelů či bloků, vyrobených z rynholeckého škvárobetonu. V každém případě jde o finančně náročný zásah, zahrnující nejen cenu za demontáž materiálu, ale i cenu za jeho odvoz a uložení na skládce.
Není-li možné kontaminované materiály odstranit, lze jistého snížení dávkových příkonů dosáhnout instalací stínění z materiálů o vysoké objemové hmotnosti. Pro snížení dávkového příkonu o cca 30 % postačí barytové nebo cementové omítky o tloušťce do cca 50 mm. Pokles o 50 % by vyžadoval tloušťku barytového betonu okolo 80 mm nebo použití přizdívky z plných cihel, případně i z jiných výrobků z pálené hlíny či betonu o tloušťce 150 mm. Je-li vyžadován ještě vyšší pokles, nezbývá než použít obklady ocelovým plechem. Je tedy zřejmé, že možnosti stínění jsou omezeny jeho technickou proveditelností. Při požadavku na vyšší zeslabení dochází k výraznému omezení vnitřního prostoru a k nárůstu hmotnosti konstrukce. Ani finanční stránka není zanedbatelná. Tak například 1 m2 barytového betonu o tloušťce 50 mm vyjde na cca 5 000 Kč.
Účinnost různých stínících materiálů je možno odhadnout podle údajů v Tab. 1, která uvádí závislost zeslabení, tj. poměr dávkového příkonu se stínícím materiálem k dávkovému příkonu bez něho, na tloušťce materiálu.
| Stínící materiál | Zeslabení | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ρ [kg.m−3] | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | |
| Tloušťka stínícího materiálu [mm] pro uvedená zeslabení | ||||||||||
| olovo | 11 300 | 0,9 | 2,3 | 4,0 | 6,3 | 9,3 | 13 | 18 | 26 | 38 |
| železo | 7 800 | 6,1 | 11 | 17 | 23 | 29 | 37 | 46 | 59 | 81 |
| barytový beton | 3 300 | 12 | 24 | 37 | 50 | 65 | 83 | 100 | 130 | 180 |
| barytový beton | 2 800 | 18 | 34 | 50 | 66 | 84 | 100 | 130 | 160 | 220 |
| obyčejný beton | 2 300 | 30 | 50 | 69 | 89 | 110 | 130 | 160 | 200 | 270 |
| plná cihla | 1 800 | 46 | 72 | 100 | 130 | 160 | 190 | 230 | 280 | 370 |
Nelze-li technicky zajistit snížení dávkového příkonu na požadovanou úroveň, snížíme účinky ozáření na uživatele omezením pobytu osob v blízkosti materiálů o zvýšeném dávkovém příkonu. Omezení pobytu osob se dosahuje převážně takovým rozmístěním vnitřního vybavení místnosti, které by vylučovalo dlouhodobější pobyt osob (např. při spaní, sezení atd.) v uvedených místech.
3.3. Opatření proti radonu ze stavebních materiálů
Koncentraci radonu v interiéru způsobenou exhalací radonu ze stavebního materiálu lze snížit odstraněním daného materiálu, obdobně jako při snižování úrovně záření gama. Není-li to možné, můžeme buď zvýšit intenzitu větrání pobytového prostoru, nebo uvolňující se radon odvětrat pomocí vzduchových mezer vytvořených kolem stavebních konstrukcí. Dříve občas používané těsné povrchové úpravy v podobě různých elastických nátěrů, stěrek a tapet, které měly za cíl snížit emisi radonu ze stavební konstrukce, nejsou vzhledem ke své náchylnosti k perforaci dlouhodobě účinné, a proto se již nedoporučují. Navíc může utěsnění vnitřního povrchu obvodové stěny vést k povrchové kondenzaci.
Odvětrání radonu pomocí výše zmíněných vzduchových mezer může být řešením v dostatečně větraných domech. Mezery lze vytvořit z plastových profilovaných (nopových) fólií, tvarovaných polymerních desek nebo postavením předstěny na bázi zdiva či sádrokartonu. Výhodou je, že nevětráme celou místnost, ale jen malý objem vzduchové mezery, což minimalizuje tepelné ztráty i spotřebu elektrické energie na provoz ventilátorů. Mezi podstatné nevýhody patří pracnost, omezení vnitřního prostoru, nezbytnost upravit stávající instalační vedení a nemožnost aplikace na všechny povrchy, které by to vyžadovaly.
Nejčastěji používaným opatřením v těchto domech je tedy zvýšení intenzity větrání pobytového prostoru. Je to rozumný přistup i z toho důvodu, že problémy s vyšší úrovní radonu bývají zejména tehdy, klesne-li intenzita větrání pod 0,3 h−1. Požadované výměny vzduchu lze obecně dosáhnout:
- přirozeným větráním ventilačními štěrbinami (osazují se většinou do rámů a křídel okenních otvorů; tepelné ztráty jsou omezovány manuální nebo automatickou regulací průtoku vzduchu v závislosti na rychlosti větru, teplotním rozdílu či relativní vlhkosti vzduchu v interiéru);
- nuceným podtlakovým větráním kombinovaným s přívodem vzduchu větracími štěrbinami (tepelné ztráty jsou omezovány regulací množství odsávaného vzduchu podle jeho relativní vlhkosti, koncentrace CO2, přítomnosti osob v dané místnosti atd.);
- nuceným větráním s rekuperací tepla.
Uvedené větrací systémy se liší spolehlivostí, účinností, pořizovacími a provozními náklady. Výhody a nevýhody jednotlivých systémů jsou obecně známy, a nebudeme je zde proto rozebírat. Za poznámku snad stojí pouze skutečnost, že pro snižování koncentrace radonu nemusí být větrání navrhováno na pokrytí maximálních výchylek v koncentraci, protože radon nezpůsobuje žádné akutní zdravotní problémy (na rozdíl například od CO2, formaldehydu atd.). Při vyhodnocování účinnosti větracího systému se proto sleduje průměrná koncentrace radonu v určitém časovém období.
Podrobnější popis opatření proti radonu a záření gama ze stavebních materiálů je k dispozici v ČSN 73 0602 (2006) [2] a v publikaci [5].
4. Opatření proti radonu z podloží
4.1. Volba opatření
Opatření se vždy navrhují podle ČSN 73 0601 (2006) [1]. Při koncentracích radonu v pobytových místnostech pod 600 Bq/m3, se volí jednodušší postupy zaměřené na:
- utěsnění významných vstupních cest radonu z podloží do interiéru, zejména trhlin a prostupů v kontaktních konstrukcích, zakrytí revizních a vodoměrných šachet, apod.;
- zvýšení výměny vzduchu tam, kde se prokázalo, že vyšší hodnota koncentrace radonu je způsobena intenzitou větrání nižší než 0,3 h−1;
- utěsnění stropní konstrukce nad kontaktním podlažím bez pobytového prostoru nebo nad izolačním podlažím, zvýšení intenzity větrání těchto podlaží a utěsnění komunikačních vstupů (dveří, shozů, poklopů apod.) vedoucích do těchto podlaží z ostatních částí stavby;
- instalaci jednoduchých větracích systémů podloží realizovatelných bez výměny podlah.
Překračuje-li koncentrace radonu v pobytových místnostech 600 Bq/m3, je nutno přistoupit k návrhu účinnějších opatření, jakými jsou aktivní odvětrání podloží instalované bez výměny podlah, nucená ventilace vnitřního vzduchu a celková rekonstrukce podlah zahrnující položení nové protiradonové izolace v kombinaci s aktivním odvětráním podloží nebo ventilační vrstvy.
Při výběru protiradonového opatření je třeba vycházet z jejich účinnosti. Tab. 2 ukazuje, o kolik procent jsou jednotlivá opatření schopna snížit koncentraci radonu.
| Opatření | Účinnost [%] | |
|---|---|---|
| Typický rozsah | Max | |
| Nové podlahy s protiradonovou izolací | 35–45 | 50 |
| Nové podlahy s protiradonovou izolací + pasivní odvětrání podloží nebo pasivní odvětrání podlahové vzduchové mezery | 45–55 | 60 |
| Nové podlahy s protiradonovou izolací + aktivní odvětrání podloží nebo aktivní odvětrání podlahové vzduchové mezery | 80–90 | 95 |
| Aktivní odvětrání podloží bez výměny podlah | 80–95 | 99 |
| Těsnění vstupních cest v kontaktních konstrukcích (trhlin, prostupů atd.) | 10–40 | 60 |
| Zvýšení intenzity větrání pobytového prostoru přirozeným způsobem | 20–40 | 50 |
| Zvýšení intenzity větrání pobytového prostoru nuceným větráním | 50–70 | 75 |
| Zvýšení intenzity větrání ve sklepě | 25–45 | 50 |
4.2. Odvětrání radonu z podloží instalované bez výměny podlah
Ve stávajících stavbách je odvětrání radonu z podloží považováno za vůbec nejúčinnější opatření, které lze použít i při velmi vysokých koncentracích radonu. Jeho průměrná účinnost se pohybuje až kolem 95 % (Tab. 2). Princip je velmi jednoduchý – z odsávacích vrtů instalovaných do podloží pod domem se nuceně odvádí půdní vzduch s radonem. Důsledkem je vytvoření podtlaku pod domem, který brání případnému nasávání radonu do domu netěsnostmi v kontaktních konstrukcích, a snížení koncentrace radonu v podloží pod domem (odsávaný půdní vzduch je částečně nahrazován venkovním vzduchem o zanedbatelné koncentraci radonu).
Obr. 1 – Odsávací vrty vedené ze sklepa pod nepodsklepené místnosti a odvětrané nad střechu
Obr. 2 – Odsávací vrty vedené z výkopu vně domu připojené k ventilátoru osazenému vně domu
Obr. 3 – Podrobnost vedení odsávacích vrtů z výkopu vně domu
Odsávací vrt je perforované potrubí, které se zavrtává do původní zeminy pod stávající podlahy, aniž by došlo k jejich porušení. Navrhuje se nejčastěji z tuhých plastových trub, ocelových trub s plastovou vložkou nebo nerezových trub. Zavrtávání je možné provádět ze sklepa (Obr. 1), z montážní jámy v jedné z místností nebo z exteriéru (Obr. 2 a 3). Počet, délka a rozmístění odsávacích vrtů se navrhuje v souladu s ČSN 73 0601 (2006) podle těsnosti podlah a poměru propustností vrchní vrstvy podloží nacházející se těsně pod podlahami a níže situovaného podloží. Obecně platí, že pod každou pobytovou místnost by měl být veden alespoň jeden vrt.
Půdní vzduch se z odsávacích vrtů odvádí pomocí ventilátoru, jehož výkon se navrhne v závislosti na tlakových ztrátách ve sběrném potrubí a v podloží. Ventilátor musí být schopen dopravovat vzduch o relativní vlhkosti 80 % až 100 % a přitom odolávat protékající zkondenzované vodě a zvýšené prašnosti dopravovaného vzduchu. Četnost spínání ventilátoru a jeho výkon se seřídí v závislosti na změřené rychlosti poklesu, resp. nárůstu koncentrace radonu v budově po zapnutí, resp. vypnutí ventilátoru. Alternativně může být k ovládání ventilátoru použito kontinuální čidlo koncentrace radonu.
4.3. Rekonstrukce podlah
K rekonstrukci podlah se přistupuje tehdy, když jsou stávající podlahy ve velmi špatném stavu (např. shnilé dřevěné podlahy nebo suché dlažby přímo na podloží) nebo když je třeba řešit i zvýšenou vlhkost konstrukcí. V nové podlaze musí být vždy kombinována protiradonová izolace s odvětráním podloží nebo s odvětranou ventilační vrstvou. Zabraňuje se tím transportu radonu i vlhkosti neizolovanými stěnami a spárou na styku nové podlahy a stávající stěny. Tloušťka protiradonové izolace se vždy vypočítá podle postupů uvedených například v [1, 3, 4].
Obr. 4 – Odsávací potrubí vložené do štěrkové vrstvy po odstranění stávajících podlah
K odvětrání podloží se používá odsávací potrubí, které se pokládá do drenážní štěrkové vrstvy pod novými podlahami a navrhuje se nejčastěji z perforovaných plastových trub či hadic o průměru od 60 do 100 mm. Odsávací potrubí se doporučuje osazovat po obvodě místností, aby byl největší podtlak dosažen pod místem napojení podlahy na stěnu (Obr. 4), kde mohou vznikat netěsnosti. Ventilační vrstva může být vytvořena jak pod protiradonovou izolací (Obr. 5), tak nad ní. Ve stávajících stavbách je odvětrání podloží nebo ventilační vrstvy vždy nucené, a proto nesmí být realizovány průduchy v obvodových stěnách či soklech sloužící k dodávce vnějšího vzduchu do podloží nebo ventilační vrstvy. Přispívají totiž k výraznému ochlazování stavebních konstrukcí a ke ztrátě podtlaku. Výkon a pracovní režim ventilátoru se navrhne obdobně jako při větrání podloží.
Obr. 5 – Ventilační vrstva pod novou podlahou s protiradonovou izolacíDalší varianty a detaily odvětrání podloží a ventilačních vrstev včetně osazení ventilátorů jsou uvedeny v [4].
4.4. Zvýšení intenzity větrání
V energeticky sanovaných domech s utěsněným obvodovým pláštěm a novými těsnými okny bývá častou příčinou zvýšené koncentrace radonu nízká intenzita větrání, která v řadě případů nedosahuje ani hodnoty 0,1 h−1. Zvýšení intenzity větrání bude za této situace jistě vhodné. Na druhé straně je však nutné počítat s tím, že přirozené větrací systémy dokáží snížit koncentraci radonu maximálně na polovinu a nucené na čtvrtinu (viz Tab. 2). Bude-li tedy v domě koncentrace radonu vyšší než 800 Bq/m3, s pomocí samotných větracích systémů se nám ji pravděpodobně nepodaří snížit pod 200 Bq/m3, což je úroveň, která by neměla být překročena.
Podle potřebného množství větracího vzduchu lze intenzitu větrání zvýšit buď přirozeným způsobem (například pomocí okenních, či stěnových větracích štěrbin), nebo nuceně. Ve druhém případě přichází v úvahu nucené podtlakové odvětrání kombinované s větracími štěrbinami, lokální ventilační jednotky s rekuperací tepla nebo centrální rovnotlaká ventilace s rekuperací tepla. Nucené systémy mohou být spínány v závislosti na rychlosti přísunu radonu. Další podrobnosti o návrhu větracích systémů jakožto protiradonového opatření jsou uvedeny v [5].
Poděkování
Publikované poznatky byly částečně získány za podpory výzkumného projektu TB01SUJB072 financovaného Technologickou agenturou České republiky.
Literatura
- [1] ČSN 73 0601 (2006) Ochrana staveb proti radonu z podloží. UNMZ, Praha, 2006
- [2] ČSN 73 0601 (2006) Ochrana staveb proti radonu a záření gama ze stavebních materiálů. UNMZ, Praha, 2006
- [3] Jiránek M.: Spolehlivost a optimalizace protiradonových opatření. In: Bezpečnost jaderné energie 15(53), 2007 č. 3/4, pp.102–108, ISSN 1210-7085
- [4] Jiránek M., Honzíková M.: Radon – stavební souvislosti I. ČVUT v Praze, 2012
- [5] Jiránek M., Honzíková M.: Radon – stavební souvislosti II. ČVUT v Praze, 2013
- [6] Vlček J.: Effectiveness of shielding materials: Thickness of shielding material to provide attenuation indicated. In: IAEA Safety Standard No. DS421 Protection of the Public against Exposure Indoors due to Natural Sources of Radiation – draft. IAEA 2012
Basic principles of designing and realization of radon remedial measure in existing buildings are presented. Typical effectiveness of particular measures is summarized and schematic drawings of measures used most frequently are provided.