Větrání budov v minulosti a současnosti
Větrání domů je značně přehlíženou součástí života, ačkoli má velký význam nejen pro naše pohodlí, ale i pro naše zdraví. Mnohé zdravotní problémy vyplývající z nedostatečného větrání jsou dobře známy, ale je pravděpodobné, že existuje i řada dopadů, o kterých toho moc nevíme, nebo o nich dokonce nemáme žádnou představu. Příspěvek je věnován některým aspektům, které v běžné technické praxi neřešíme, i když jsou dobře známy.
Úvod
Požadavky na větrání byly zakotveny na našem území již za Rakousko-Uherska. Císařovna Marie Terezie vydala v tomto směru několik zákonů, ať již o větrání provozoven či o větrání důlních děl.
Významné je v tomto směru nařízení ministerstva kultu a vyučování z 12. III. 888 číslo 40 zemského zákoníku českého platný až do roku 1949, kde jsou stanoveny předpisy pro stavbu škol. Zde je celý odstavec věnován „Provětrávání“. Je zde předepsáno, že po skončení vyučování musí být třídy křížem provětrány (okny a dveřmi – děje se toto v současné době?!), musí mít zajištěn dostatečný přívod vzduchu na spalování a musí zde být řešeno větrání v době, kdy se netopí. Toto je specifikováno tak, že musí být minimálně ve vnější zdi otvory při podlaze tak, aby s ventilačními okny v horní části mohly účinně provětrávat místnosti. Pokud není horní část oken řešena jako ventilační, tak musí být otvory i při stropu místnosti. Otvory musí být opatřeny šoupátky nebo klapkami tak, aby šly zavřít. Dále zmíněný předpis uvádí, že Zařízení týkající se provětrávání musí být zakresleno v plánech a musí být zřejmé. Mimochodem rok před tímto nařízením vyšlo nařízení o stavbě divadel, kde se uvádí, že pro jednoho člověka musí být přivedeno 30 m3 vzduchu za hodinu.
Pokud tyto požadavky porovnáme s vyhláškou 20/2012 Sb., která mění vyhlášku č. 268/2009 Sb. o technických požadavcích na stavby, kde se uvádí pouze, že pobytové místnosti musí mít zajištěno dostatečné větrání venkovním vzduchem a vytápění v souladu s normovými hodnotami, s možností regulace vnitřní teploty, tak je patrné, že ač jsou obvykle stávající předpisy obsáhlejší a podrobnější, než předpisy za Rakousko-Uherska, tak v oblasti větrání jsou podstatně méně obsáhlé.
Historie větrání
Výpočet větrání doznává postupných změn. Původně se větrání vůbec nepočítalo, ostatně jako ve většině případů se postupovalo empiricky. Ve stavbách v 19. stol. a dříve se obvykle v létě vařilo na kamnech, večer se používal oheň pro osvětlení, v zimě se vytápělo. Pokud si uvědomíme, že pro spálení 1 kg černého uhlí je potřeba 9 m3 vzduchu (s přebytkem vzduchu odváděného spolu se spalinami lze uvažovat 12 a více m3 vzduchu na každý kilogram uhlí), u dřeva to pak je v závislosti na vlhkosti o cca 1/3 méně, tak je patrné, že obvykle byl v dostatečné míře přiváděn čerstvý vzduch.
Reálné koncentrace znečištění ve školách
Graf 1 Průběh koncentrace CO₂ v jednotlivých učebnách v průběhu jedné vyučovací hodiny
Výše uvedené teoretické poznatky o větrání je nutné konfrontovat se skutečností. Z tohoto důvodu jsme se věnovali zmapování reálných koncentrací škodlivin v interiéru. Za vzorek byly vybrány školy v Jižních Čechách. Celkem se jednalo o 17 škol, kde v každé byly měřeny koncentrace oxidu uhličitého ve 4 učebnách po dobu minimálně jedné vyučovací hodiny.
Informace z měření:
- V době měření byl maximální limit koncentrace CO2 1000 ppm (měření bylo prováděno v roce 2011, zvýšení limitní koncentrace na 1500 ppm bylo realizováno vyhláškou 20 z roku 2012 Sb. z.).
- Maximální změřená koncentrace CO2 je 10 000 ppm – avšak pouze z toho důvodu, že použité měřidlo nemělo vyšší rozsah, podle gtrafu pravděpodobně došlo k výraznějšímu překročení této změřené koncentrace CO2.
Výsledky všech měření jsou patrné z grafu 1.
Popis měření
Měření bylo prováděno vždy ve 4 třídách každé vybrané školy. Ty byly vybírány náhodně tak, jak bylo možné zajistit přístup do školy, neboť po dotazu na několika základních školách, zda bychom u nich mohli měřit koncentrace CO2, ředitelé toto nahlásili odboru školství a to vydalo oběžník, aby nám nebylo umožňováno CO2 měřit. Následně se naše práce stala spíše pokoutní a školy byly vybírány zcela náhodně. Zároveň jsme vedení škol slíbili, že neuveřejníme konkrétní školy, kde toto bylo měřeno. I z tohoto důvodu neukazuji fotografie interiéru škol, neboť to by v mnoha případech mohlo vést k identifikaci místa měření.
Před začátkem měření byla změřena koncentrace CO2 v exteriéru, čímž došlo k ověření, zda čidlo pracuje správně. Při měření byly zaznamenávány podstatné údaje (velikost místnosti, počet a věk žáků, druh oken, větrací zařízení….).
Měření bylo prováděno vždy po dobu minimálně jedné vyučovací hodiny v každé třídě a vždy 4 učebny v každé škole. Vše také bylo dokumentováno fotograficky.
Výsledky měření jsou velmi překvapivé, podrobně jsou uvedeny v dokumentu, který je ke stažení zde: http://www.e-c.cz/index.php?page=download.
Např. škola 1 je starou školou, kde bylo větrání provedeno podle předpisů z Rakousko-Uherska. Koncentrace CO2 v učebně č. 2 je uvedená v grafu 1. Z grafu a poznámek je patrné, že i při zavřeném okně je koncentrace CO2 v limitu, který platí v současnosti.
Graf 2 Průběh koncentrace CO₂ ve třídě
| Vlhkost exteriéru | 50,0 % |
| Teplota exteriéru | 14,0 °C |
| CO2 v exteriéru | 468 ppm |
| Počet lidí | 21 |
| Objem vzduchu | 14,7 m3/osobu |
| Přibližný věk | 10 let |
| Typ oken | špaletová |
| Počet oken | 4 |
| Podlaží (NP) | 2 |
| Větrání | okno otevřené 2 minuty na začátku vyučování, ±5 odchodů a příchodů dveřmi |
| Poznámky | starý ventilační otvor o rozměru cca 600 × 600 mm s již nepohyblivými lamelami pod stropem ve zdi |
Druhou prezentovanou školou je opět starší škola, ovšem již po rekonstrukci. Větrací otvory již byly dávno zrušeny a v roce 2009 byla vyměněna okna za plastová. Jde o typický případ současných škol. Měření je v grafu 3.
Graf 3 Průběh koncentrace CO₂ ve třídě
| Vlhkost exteriéru | 39,8 % |
| Teplota exteriéru | 13,7 °C |
| CO2 v exteriéru | 473 ppm |
| Počet lidí | 30 |
| Objem vzduchu | 8 m3/osobu |
| Přibližný věk | 14 let |
| Typ oken | plastová okna; r. 2009 |
| Počet oken | 4 |
| Podlaží (NP) | 3 |
| Větrání | okna i dveře celou hodinu zavřené |
Další vybraný graf je zajímavý tím, že se jedná o školu se staršími, tedy dřevěnými zdvojenými okny. Jde tedy o okna, která jsou obecně považovaná za nejméně těsná. Avšak v učebně není žádná ventilace, a tak, ačkoliv se jedná teprve o druhou vyučovací hodinu, je koncentrace CO2 již na začátku vyučovací hodiny nadlimitní a během výuky neustále stoupá. Přitom se jedná o třídu, kde je mimořádně velký objem vzduchu na každou osobu.
Graf 4 Průběh koncentrace CO₂ ve třídě
| Vlhkost exteriéru | 52,7 % |
| Teplota exteriéru | 13,4 °C |
| CO2 v exteriéru | 478 ppm |
| Objem místnosti m3 | 370 |
| Počet lidí | 12 |
| Objem vzduchu | 30,8 m3/osobu |
| Přibližný věk | 17–18 let |
| Typ oken | dřevěná zdvojená |
| Počet oken | 4 |
| Podlaží (NP) | 2 |
| Větrání | žádné |
Graf 5 dokumentuje, že ani otevřená okna nemusí zajišťovat dostatečné větrání.
Graf 5 Průběh koncentrace CO₂ ve třídě
| Vlhkost exteriéru | 58,2 % |
| Teplota exteriéru | 14,7 °C |
| CO2 v exteriéru | 435 ppm |
| Objem místnosti m3 | nezjištěno |
| Počet lidí | 24 |
| Přibližný věk | 15–16 let |
| Typ oken | plastová |
| Počet oken | 3 |
| Podlaží (NP) | 3 |
| Větrání | během celé hodiny otevřena ventilačka u 3 oken |
Rekordní změřené hodnoty jsou uvedeny v grafu 6. Zde stojí za okomentování 2 okamžité propady při měření. První vznikl použitím voňavky ve spreji stříknuté směrem k čidlu. Vzhledem k tomu, že v hnacím plynu spreje není CO2, došlo k okamžitému poklesu koncentrace. Druhý pokles pak zapříčinila obsluha měřáku, kdy hodnoty, které ukazoval, byly zcela neobvyklé, a proto sondu vystrčil z okna ven, aby zjistil, zda měřák ukazuje reálné hodnoty. Závěrečná konstantní hodnota 3002 ppm pak představuje odchod na chodbu.
Graf 6 Průběh koncentrace CO₂ ve třídě
| Teplota exteriéru | 0 °C |
| CO2 v exteriéru | 402 ppm |
| Objem místnosti m3 | 130 |
| Počet lidí | 23 |
| Objem vzduchu | 5,7 m3/osobu |
| Přibližný věk | 16 |
| Typ oken | plastová |
| Počet oken | 2 |
| Podlaží (NP) | 2 |
| Větrání |
Další prezentovaný graf č. 7 je zajímavý tím, že během vyučování bylo otevřeno 2. okno, avšak v grafu koncentrace CO2 tato skutečnost není patrná. Vysvětlení jsou možná 2, bohužel není jasné, které je skutečné a které pouze fiktivní. První hypotéza je, že výměna vzduchu mezi interiérem a exteriérem byla minimální a tudíž ani otevření dalšího okna tuto situaci nezměnilo. Druhou hypotézou, více pravděpodobnou, je, že výměna vzduchu se děje spíše napříč učebnou, takže otevřené okno v zadní části místnosti má vliv na sondu umístěnou v zadní části a další otevřené okno v přední části způsobuje větrání spíše přední části učebny. Z těchto spekulací vyplývá ponaučení, že při měření koncentrace CO2 je vhodné v jedné místnosti s více lidmi používat vždy několik měřicích zařízení umístěných v různých místech této místnosti. Pokud se druhá hypotéza ukáže jako pravdivá, bude nutné s tímto faktem počítat i při návrzích větrání škol.
Graf 7 Průběh koncentrace CO₂ ve třídě
| Teplota exteriéru | 0 °C |
| CO2 v exteriéru | 426 ppm |
| Objem místnosti m3 | 179 |
| Počet lidí | 24 |
| Přibližný věk | 10 |
| Objem vzduchu | 7,4 m3/osobu |
| Typ oken | dřevěná zdvojená |
| Počet oken | 3 |
| Podlaží (NP) | 1 |
| Větrání | od začátku otevřená 1 ventilačka vzadu, během hodiny otevřena další vepředu |
Závěr
Větrání a kvalita vzduchu je neustále skloňovaný problém, avšak stále, jak je patrné z uvedeného, nedoceněný. Nevhodné mikroklima je pravděpodobně příčinou mnoha problémů, které si dosud nejsme schopni uvědomit, a jde o zatím velmi málo popsaný vliv na kvalitu lidského života. Provést v tomto směru dlouhodobé testy je velmi problematické, protože v okamžiku, kdy se o větrání začne mluvit, mnoho osob změní své chování. Velmi obtížně se také prokazuje dlouhodobý vliv na populaci, který se může projevit např. menším soustředěním při vyučování a v důsledku toho pak psychickými problémy v dospělém věku. Že se stále více věnuje pozornost psychickým poruchám dospělých je jednoznačné, avšak vysledovat, nakolik na ně má vliv zrychlující se tep společnosti, nakolik to, že si je uvědomujeme a nakolik např. zhoršení mikroklimatu v dětství, je téměř nemožné.
Poděkování
V příspěvku byly využity i výsledky práce shrnuté v publikaci zpracované za finanční podpory Státního programu na podporu úspor energie a využití obnovitelných zdrojů energie pro rok 2011 – část A – Program EFEKT.
Literatura
- [1] Vyhláška č. 20/2012 Sb. O technických požadavcích na stavby.
- [2] Šubrt R. a kolektiv, Mikroklima ve veřejných budovách jako důvod instalace rekuperace, studie Energy Consulting, České Budějovice 2011
Ventilation of the houses is a very overlooked part of the natural life, although it has a great importance not only for comfort but also for health. Many health problems resulting from the poor ventilation are known, but it is likely that there are many consequences we don't know or even have an idea of. The paper is devoted to some aspects, which we do not realize in normal engineering practice, even though they are well known.