VENUS do škol

„Dnešní svět je stále více zaměřen na úsporu energií a snižování provozních nákladů. Při této honbě za úsporami však mnohdy zapomínáme na své vlastní zdraví a prostředí, ve kterém žijeme. Uzavíráme se do nepropustných obálek budov při zateplování a výměně oken a zapomínáme, že člověk potřebuje k životu čerstvý vzduch.“ Filip Hazuka – zástupce výkonného ředitele společnosti 2VV spol. s r.o, 15 let v oboru výroba a vývoj vzduchotechniky“

Lidské priority současné doby

Větrání domů a škol je značně přehlíženou součástí života, ačkoli má velký význam nejen pro naše pohodlí, ale i pro naše zdraví. Co pak teprve zdraví, které se týká našich dětí. Zdravotní problémy, které vyplývají z nedostatečného větrání, dobře známe, ale je pravděpodobné, že existuje i řada dopadů, o kterých toho moc nevíme.

V současné době se lidská společnost soustředí ve velké míře na problematiku úspory energií. V první fázi je to využití tepelně izolačních vlastností některých materiálů k zateplení fasád domů, ať už novostaveb, tak rekonstruovaných budov. V druhé fázi jde o instalaci těsných oken s minimálními tepelnými úniky netěsnostmi. Hlavní cíl naší snahy je však jen jeden – snížit finanční náklady na provoz budov.

Zateplením domů a výměnou oken za nová a těsná sice vyřešíme tepelné úniky netěsnostmi a tepelnými mosty, ale uzavřeme tak cestu přirozenému proudění vzduchu. Drobné „škvírky“ kolem oken sice nebyly z technického hlediska správné, ale plnily funkci přirozené výměny vzduchu uvnitř objektu. Výměnou oken za plastová s dokonalou přiléhavou izolací se tyto cesty uzavírají a v důsledku toho je zamezeno přirozené výměně vzduchu.

• důsledkem je téměř trvale vydýchaný vzduch ve třídách

Paradox

Proto, abychom zajistili dostatečnou výměnu vzduchu v místnosti, alespoň takovou, která se rovná stavu před instalací těsných oken, musíme větrat přirozeně otevřením okna daleko častěji, než ve stavu před realizací. V případě otevření oken se však zbavujeme 100 % teplého vnitřního vzduchu (jehož ohřátí jsme zaplatili) a do místnosti nám vniká studený vzduchu.

Na druhou stranu máme možnost snížit frekvenci větrání na minimum tak, abychom vynaloženými prostředky do vytápění neplýtvali. Kromě výrazně vyšší relativní vlhkosti, která podporuje růst plísní, však nezajišťujeme dostatečný přísun kyslíku a naopak v místnostech se kumuluje oxid uhličitý, který nám při vyšších koncentracích může způsobit zdravotní obtíže. Na zhoršenou kvalitu vzduchu jsou citlivé především děti.

Větrání škol

Popsaný problém se však netýká pouze rodinných domů a bytů. Daleko závažnější a neřešený problém vzniká ve školách. Nejde však jen o základní školy, ale o všechna školská zařízení, kde se v relativně malém prostoru pohybuje větší skupina lidí.

Uvědomme si, že životní prostor rodiny s dětmi v bytě o výměře 75 m² je cca 180 m³, tedy minimálně 45 m³ vzduchu na jednu osobu. Ve třídě, která má v průměru 65 m² je k dispozici cca 200 m³ vzduchu (uvažujeme strop o výšce 3 metry). Při průměrném počtu 25 žáků ve třídě je tak na jednoho žáka k dispozici pouze 8 m³ vzduchu, což odpovídá téměř šestinásobně menšímu množství, než doma.

V případě, že dojde k zateplení fasády školy polystyrenem a výměně oken za nová plastová, je škola proto, aby udržela optimální kvalitu vzduchu, odkázána výhradně na větrání okny. Tento systém nejen že znehodnocuje investici do zateplení budovy, ale má další negativní důsledky.

Při otevření okna ve třídě dochází k výraznému zvýšení průniku hluku z okolí školy do vnitřního prostředí. Dojde tak ke zhoršení pozornosti žáků a snížení kvality výuky. Dalším negativem je průvan, který může vznikat díky komínovému efektu způsobenému složitou a navzájem propojenou strukturou budovy školy. V případě, že je venku teplota nižší, než je teplota uvnitř objektu, má tento proud vzduchu dva dopady. Žák nejblíže tohoto otevřeného okna si stěžuje na průvan a v důsledku toho se toto okno zavírá. V horším případě toto okno zůstane otevřeno a žák onemocní v důsledku prochladnutí. (V nejhorším možném případě svou nemocí stihne nakazit i další žáky třídy.)

Tímto jsme se také dotkli jednoho z největších argumentů, proč je potřeba třídu větrat. Je to nejenom pro zajištění dostatečné kvality vzduchu, ale také pro zamezení šíření nemocí kapénkovou cestou. V nevětraném prostoru dochází k výrazně vyššímu riziku přenosu nemocí.

Řešení

Možností, jak elimininovat všechny negativní dopady zateplení fasády a výměny oken a přitom neztrácet energii větráním okny, je instalace vzduchotechnického systému s rekuperací tepla.

Společnost Multi-VAC spol. s r.o. je dlouholetým spolehlivým dodavatelem vzduchotechniky firmy 2VV. 2VV spol. s r.o. je významný evropský výrobce vzduchotechnických zařízení, především vzduchových clon a větracích jednotek s rekuperací tepla. Na podzim roku 2013 byla na trh uvedena nová řada rekuperačních jednotek VENUS Recover, která je svou konstrukcí zcela výjimečná a její potenciál je i v aplikacích, kde bylo umístění větrací jednotky dříve nemyslitelné.

Jednotka se vyrábí ve vzduchových výkonech 150, 300, 500 a 750 m³/h a nejedná se tedy už jen o bytovou jednotku, jak tomu bylo u předešlého modelu. Díky integrované regulaci, elektrickému předehřevu a vysokému výkonu EC motorů nachází uplatnění i v projektech, které byly dříve vyhraněny větším jednotkám.

Jednotka je osazena kvalitním hliníkovým rekuperačním výměníkem certifikovaným EUROVENT a vybaveným technologií Swirl Chamber Systém, díky níž dosahuje účinnosti rekuperace 93 % (při minimálních otáčkách, minimálně však 89 %). Při větrání jednotkou se tak rapidně sníží náklady na vytápění, což v případě rozpočtu školy může znamenat značné úspory.

Tělo jednotky VENUS Recover je vyrobeno z expandovaného polypropylenu (EPP). Tento materiál tvoří kryt jednotky, její nosnou konstrukci a v neposlední řadě také tvoří komory ventilátorů. Právě díky této výjimečné konstrukci má jednotka velice nízkou hmotnost (16–36 kg podle velikosti) ale především dosahuje velice nízké hlučnosti. Tyto parametry jí otevírají cestu do takových aplikací, jako je právě umístění jednotky přímo v místnosti učebny základní školy. Toto umístění zajistí individuální ekonomický provoz jednotky dle požadavku a zároveň minimalizuje náklady na stavební a jiné práce související s instalací jednotky.

Tato aplikace je řešena jako pilotní projekt ve spolupráci s Ústavem techniky prostředí, FS ČVUT a školou Květnového vítězství na Praze. Na stránkách TZB-INFO.cz bude v průběhu měsíce září uveden článek prezentující podrobné výsledky měření provedeného ČVUT před a po instalaci jednotky.

Jednotka ve třídě základní školy Květnového vítězství na Praze

Rekuperační jednotka pro instalaci ve třídě byla zvolena s ohledem na počet žáků ve třídě ve velikosti 700 v provedení s EC motory. Pracovní bod jednotky bez napojení na vzduchové rozvody je 700 m³/h – 200 Pa. Jednotka je vybavena komfortním ovládáním s možností automatického řízení signálem z čidel (CO₂, pohybové čidlo, hygrostat) a možností freecoolingu pro vychlazení třídy přes letní noci, případně při raním vyučování. Jednotka je v tomto případě vybavena čidlem CO₂ pro automatický provoz bez zásahu lidského faktoru.

Jednotka je umístěna u stropu v prostoru nad tabulí. V tomto prostoru jsou umístěny i přívodní a odvodní potrubí a odvod kondenzátu (zde je využito blízkosti umyvadla s možností napojení na odpadní potrubí).

V přední části třídy jsou umístěny talířové ventily (2×), které odvádějí vzduch, do zadní části třídy je vzduch přiváděn ventilačními mřížkami umístěnými na potrubí. Potrubí je průměru 250 mm. Takto je zajištěna výměna vzduchu v celém prostoru třídy a to bez nepříjemného průvanu (za běžných podmínek není proudění vzduchu citelné).

Měření oxidu uhličitého CO₂

Před instalací jednotky bylo provedeno měření koncentrace CO₂, které prokázalo nedostatečnou výměnu vzduchu v místnosti. Maximální hodnoty dosahují 3 964 ppm (počet molekul (částic) na milion – tedy procentuální částicový podíl CO₂). Průměrná hodnota během vyučování činí 2 000 ppm. Z grafu je patrný rychlý nárůst koncentrace po příchodu žáků do třídy resp. po zahájení vyučování. Stejně tak je patrný strmý pokles, jakmile žáci třídu opustí. Zajímavý je pokles koncentrace CO₂ cca 1 hodinu před zahájením vyučování, kdy do učebny přichází uklízečka a dochází do začátku vyučování k příčnému provětrání třídy.

Po instalaci jednotky Venus bylo opět zrealizováno měření koncentrace CO₂. Podmínky měření byly stejné, jen se jednou otevřela okna. Měření probíhalo dva týdny, kdy první týden byla jednotka provozována v manuálním režimu a ovládání větrací jednotky bylo zcela v kompetenci vyučujícího, který mohl dle uvážení měnit průtok ve třech stupních. Druhý týden bylo ovládání automatické, kdy chod jednotky byl řízen dle koncentrace CO₂. Při dosažení koncentrace CO₂ 1500 ppm se jednotka automaticky uvedla do chodu, jakmile koncentrace CO₂ dosáhla hodnoty 1350 ppm, došlo k vypnutí jednotky. Obě měření jak v manuálním, tak v automatickém režimu probíhala při druhém stupni otáček ventilátoru. Vyučující o některých přestávkách nastavil třetí stupeň otáček ventilátoru tak, aby třídu vyvětral před další hodinou. Výsledky měření při obou režimech jsou uvedeny na obr. výše, kde je patrné porovnání s původním stavem. Maximální koncentrace CO₂ dosahovala při manuálním provozu jednotky 2507 ppm a při automatickém provozu 1850 ppm. Průměrné hodnoty při době vyučování byly 1161 ppm resp. 1067 ppm.

Koncentrace CO₂ v ovzduší a vliv na člověka

Koncentrace [ppm]	Popis a dopad na člověka
380–400	Běžná koncentrace ve venkovním prostředí
800–1000	Doporučená úroveň koncentrace ve vnitřním prostředí
1200–1500	Maximální akceptovatelná koncentrace ve vnitřním prostředí
> 1500	Nastávají příznaky únavy a snižování koncentrace

Porovnání hodnot koncentrace CO₂ při různých režimech větrání

	Hodnoty koncentrace CO2 [ppm]
	Bez nuceného větrání	S nuceným větráním v manuálním provozu	S nuceným větráním v automatickém provozu
Maximální	3 964	2 507	1 850
Průměr během vyučování	2 000	1 161	1 067

Výsledek realizace instalace jednotky Venus ve třídě

Z popsaných měření a výsledků je zřejmé, že instalací jednotky došlo k podstatnému zlepšení kvality vzduchu ve třídě. Snížením úrovně koncentrace CO₂ a pachů jsou tak pro žáky a i učitele vytvořeny podstatně lepší podmínky pro zajištění kvalitní výuky s minimalizací rizik pobytu v uzavřeném prostoru. Pro provozovatele školy se investice do jednotek vrátí v podobě snížení nákladů na vytápění školy v zimním období.

Náklady

Největším problémem většiny škol jsou finanční náklady projektů. Na druhou stranu většina ředitelů škol by odhadovala náklady na instalaci v podstatně vyšší úrovni.

Velikost a výkon jednotky byl v případě pilotního projektu zvolen se značnou rezervou. Jako plně dostačující se při počtu žáků 20–25 ukázala rychlost otáčení ventilátorů na druhý stupeň - změřený průtok 370 m³/h. Lze tedy využít i jednotku s AC motory.

Orientační rozpočet komfortního řešení s využitím jednotky Venus s regulací a výkonu 750 m³/h

Jednotka 70AC COMFORT + rozvody + čidlo CO2	75 000
Práce včetně jádrového vrtání	17 500
Náklady celkem	92 500 bez DPH

Levnější varianta bez automatické regulace s využitím jednotky Venus o výkonu 500 m³/h

Jednotka 50AC READY + rozvody + čidlo CO2	52 000
Práce včetně jádrového vrtání	17 500
Náklady celkem	69 500 bez DPH

Realizace instalace jednotky včetně jádrového vrtání trvala 2 dny (je tedy možná instalace přes dny pracovního volna).

Další zajímavé souvislosti

Instalace jednotky ve třídě vyřeší i další i další problémy, které se během školního roku vyskytují. Jednou z nich je v určitých obdobích vysoká relativní vlhkost vzduchu, která způsobuje kondenzaci vody na oknech a následně růst plísní na parapetech. Zároveň je všeobecně známý fakt, že rostliny díky fotosyntéze vyrábějí kyslík. Už méně známo však je, že v době, kdy neprobíhá fotosyntéza (je tma), je kyslík naopak spotřebováván.

Vyjádření lékaře

Shrnutí

Výsledky měření potvrzují špatné zkušenosti s revitalizací budov z hlediska vnitřního prostředí a nutnost řešit větrání školských zařízení. Učebny jsou místem, ve kterém, při nedostatečném větrání, dochází k rychlému nárůstu koncentrace oxidu uhličitého CO₂. Koncentrace CO₂ v průběhu vyučování roste a dosahuje hodnot, které mohou vést k problémům. Problémy s větráním nastávají hlavně v zimních měsících, kdy nízké teploty venkovního vzduchu vedou k omezení přirozeného větrání okny. Z prezentovaných výsledků je zřejmé, že koncentrace CO₂ se výrazně snížily a dosahují přijatelných hodnot.

Problém s chybějícím vzduchem se týká mateřských škol, základních školy, středních škol, jazykových škol, soukromých škol a dalších školících prostor.

Přínosy

• snížení nákladů na vytápění
• optimalizace kvality vzduchu v prostoru, zvýšení koncentrace a psychické výkonnosti
• odstranění zápachu z vydýchaného prostoru

Pokud Vás tato problematika zaujala, rádi bychom Vás pozvali k návštěvě webových stránek www.venusdoskol.cz, nebo můžete využít e-mailový kontakt venusdoskol@multivac.cz, rádi Vám Vaše dotazy zodpovíme.

Multi-VAC spol. s r.o. Telefon: +420 841 156 156 E-mail: info@multivac.cz www.multivac.cz

2VV s.r.o. Telefon: +420 466 741 890 E-mail: 2vv@2vv.cz www.2vv.cz