Interní mikroklima v bytových domech

1. Obecné požadavky

Požadavky na kvalitu vnitřního prostředí upravují zákony a několik norem a nařízení vlády. Jedná se o požadavky uvedené například v těchto předpisech:

• zákon č. 183/2006 Sb. o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon)
• zákon 258/2000 Sb. o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících zákonů
• zákon 20/1966 Sb., o zdraví lidu v platném znění
• nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací (prováděcí předpis k zákonu č. 258/2000 Sb.)
• nařízení vlády č. 1/2008 Sb., o ochraně zdraví před neionizujícím zářením (prováděcí předpis k zákonu č. 258/2000 Sb.)
• vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 6/2003 Sb., kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb (prováděcí předpis k zákonu č. 258/2000 Sb.)

Na konkrétní typy činností jsou určeny požadavky, které jsou zaměřeny na mikroklimatické parametry vnitřního prostředí budov. Tyto požadavky jsou uvedeny v prováděcích předpisech pro jednotlivé zákony. Závazné požadavky na prostředí, která nejsou uvedena v prováděcích předpisech zmíněných zákonů (např. byty a bytové domy), nejsou našimi předpisy stanoveny. V těchto případech je možné se držet doporučení ČSN nebo zahraničních norem.

Vlastnosti a kvalita vnitřního prostředí v budově má vliv na spokojenost, výkonnost i zdraví obyvatel. Látky ovlivňující vnitřní prostředí mohou mít charakter energetický (záření, chlad, teplo, hluk) nebo látkový (plyny, aerosoly, prach, odéry).

2. Hodnocení interního mikroklimatu

Metody používané k hodnocení interního mikroklimatu jsou subjektivní, objektivní a předpisové. Z nichž nejzásadnější je metoda objektivní. Požadavky na optimální hodnoty interního mikroklima jsou odvozeny z fyziologicky optimálních a přípustných klimatických podmínek vhodných pro pobyt lidí v budovách. Veličiny a jejich hodnoty stanovují v ČR právní předpisy. V obytných budovách patří mezi základní části interního mikroklima složka tepelně-vlhkostní, odérová a akustická.

Pocit člověka v interiéru ovlivňuje:

• teplota vnitřního prostředí,
  
  • teplota vnitřního vzduchu
  • teplota vnitřních ploch (nahrazováno průměrnou povrchovou teplotou)
  • výsledná teplota (globeteplota)
  • operativní teplota
  • teplota mokrého teploměru
  • stereoteplota
  • teplota rosného bodu,
• metabolické teplo dané aktivitou člověka a oděvem,
• vlhkost a rychlost proudění vzduchu,
• přípustné hladiny hluku.

Pro měření interního mikroklima se běžně používají tyto přístroje:

• kulový teploměr (měří teplotu tepelné pohody neboli výslednou teplotu),
• psychrometr (měří suchou a mokrou teplotu vzduchu),
• anemometr (snímá rychlost proudění).

3. Tepelně-vlhkostní mikroklima

Tepelná zátěž organismu je dána tepelně vlhkostními parametry prostředí, oblečením člověka a jeho činností.

3.1. Teplota jako parametr hodnocení kvality vnitřního prostředí

Střední radiační teplota (dříve účinná povrchová teplota) je teplota všech okolních ploch, při které by bylo celkové množství tepla sdílené sáláním mezi povrchem těla a okolními plochami stejné jako ve skutečnosti.

Operativní teplota je základním hodnotícím kritériem. Tato teplota je váženým průměrem teploty vzduchu a střední radiační teploty. Pro malé rychlosti proudění vzduchu do 0,2 m‧s⁻¹ a malé rozdíly t_a a t_r (do 4 m‧s⁻¹), lze operativní teplotu nahradit výslednou teplotou nebo vypočítat jako aritmetický průměr podle vzorce:

kde je

t_a

– teplota vzduchu [°C],

t_r

– střední radiační teplota [°C].

3.2. Parametry tepelné pohody

Pocit diskomfortu nezpůsobuje jen zvýšená teplota prostředí, ale i rychlost proudění vzduchu a jeho vlhkost. Je-li rychlost proudícího vzduchu nízká, uživatelé mají pocit tzv. stojícího vzduchu a tudíž ochlazovací účinek proudícího vzduchu je velmi nízký.

Pokud vznikají vyšší rychlosti proudícího vzduchu, nastává tzv. průvan. Vzduch, který proudí vyšší rychlostí (u citlivějších osob s rychlostí vyšší než 0,22 m‧s⁻¹) má vysokou ochlazovací schopnost a dochází k ochlazování celého nebo části povrchu lidského těla.

V obytných budovách se doporučuje dodržovat hodnoty uvedené v tabulce č. 1.

Tabulka č. 1: Doporučené hodnoty tepelně-vlhkostního mikroklimatu pro obytné budovy

	Jednotka	Topné období	Letní období
Operativní (výsledná) teplota to	°C	18–24	20–28
Rychlost proudění vzduchu w	m/s	≤ 0,1	0,16–0,25
Rozdíl teplot ve výši 1,7 a 0,2 m	°C	3	3
Teplota povrchu místnosti tp	°C	19–28	–

Vnitřní zátěž v dokonale tepelně izolovaných prostorech tvoří teplo produkované osobami. Rozlišujeme metabolické a bazální metabolické teplo, jehož hodnoty jsou:

• Metabolické teplo je závislé na fyzické aktivitě. Při spánku je nulové, při odpočinku nabývá hodnoty 35 W‧os⁻¹ a při domácích pracech může dosáhnout hodnot 130–280 W‧os⁻¹.
• Pro bazální metabolické teplo se uvažuje hodnota 45 W‧m⁻² povrchu těla. Pokud uvažujeme povrch těla 1,9 m², pak dosahuje průměrně hodnoty 80 W‧osobu⁻¹.
  Bazální metabolické teplo se s věkem osob snižuje.

3.3. Hodnocení tepelné pohody

Kritéria pro tepelnou pohodu by měla být formulována podle postupů uvedených v EN ISO 7730.

Zjednodušený výpočet se může provést podle metodiky uvedené v ČSN EN 12 828. Výpočtem se může ověřit celá řada kritérií tepelné pohody, mezi které patří zejména:

• výsledná teplota,
• teplotní rozdíl výsledných teplot mezi nejstudenějším a nejteplejším místem v prostoru místnosti,
• nerovnoměrnost osálání ze studených svislých povrchů nebo z teplých vodorovných povrchů,
• proudění vzduchu od studených ploch a povrchových teplot podlah.

Výpočtem počítačového modelu podle metodiky v předpisu ČSN EN 12828 se mohou stanovit vnitřní povrchové teploty na základě znalosti vnější teploty, tepelné izolace obálky budovy a teploty vzduchu v místnosti. Z těchto hodnot je možné stanovit:

• střední teplotu sálání povrchů (účinnou povrchovou teplotu),
• výslednou teplotu,
• nesouměrnost teploty sálání,
• rychlost vzduchu způsobenou prouděním od studených povrchů.

Považujeme-li výslednou teplotu za referenční střední hodnotu z teplot povrchů a vzduchu v místnosti, pak ostatní parametry teplot sálání jednotlivých povrchů a teploty vzduchu vykazují odchylku od této střední teploty (výsledné teploty). Výsledná teplota představuje zjednodušeně teplotu tepelné pohody v místnosti.

3.3.1. Předpoklady rovnic povrchových teplot

Splní-li průměrná hodnota součinitele prostupu tepla U_w obvodových stěn a oken následující kritéria podle následujících vztahů (1), (2) a (3), není nutné ověřovat dalším výpočtem tepelnou pohodu.

Uvedené vztahy vycházejí z předpokladů:

• povrchové teploty venkovní stěny a okna se stanoví ze vztahu:
  θ_w = θ_d,i − U_w ‧ 0,12 ‧ (θ_d,i − θ_d,e)
• všechny povrchové teploty vnitřních stěn, podlah a stropů (účinná povrchová teplota) se rovnají výpočtové vnitřní teplotě θ_d,i, která je shodná s výslednou teplotou:
  θ_o = 0,5 ‧ (θ_a + θ_r)

3.3.2. Odchylka od výsledné teploty místnosti

V normě EN ISO 7730 se doporučuje, aby mezní odchylka od výsledné teploty v místnosti byla nižší než 4 K. Doporučené kritérium je splněno, platí-li:

3.3.3. Nesouměrnost hodnot teploty sálání z chladného povrchu

V normě EN ISO 7730 se doporučuje, aby teplotní nesouměrnost byla nižší než 10 K. Toto doporučení je splněno, platí-li vztah:

3.3.4. Proudění vzduchu od chladné plochy

V normě EN ISO 7730 je doporučeno nižší průměrná rychlost proudění vzduchu než 0,18 m‧s⁻¹ při laminárním proudění a teplotě vzduchu 20 °C. Doporučeného kritéria se dosáhne při:

Uvedené veličiny dle označování v normě ČSN EN 12828 jsou:

značka	veličina	jednotka
Uw	součinitel prostupu tepla	W‧m−2‧K−1
θdi	výpočtová vnitřní teplota	°C
θde	výpočtová venkovní teplota	°C
θo	výsledná teplota	°C
θa	teplota vzduchu v místnosti	°C
θr	střední teplota sálání	°C
h	výška oken	m

3.4. Parametry vlhkosti vzduchu

Nejčastěji bývá vlhkost vzduchu v interiéru udávána hodnotami relativní vlhkosti vzduchu. Pak je tento údaj uvažován při teplotě tepelné pohody resp. při požadované (operativní, výsledné) teplotě.

Pro letní i zimní období se uvádí relativní vlhkosti v rozmezí 30 až 70 %. Vyšší relativní vlhkosti je dosahováno v letních měsících a naopak v zimních měsících díky suchému venkovnímu vzduchu bývá i relativní vlhkost v interiéru nízká.

Hygieniky doporučované vyšší relativní vlhkosti v rozsahu 60 až 70 % jsou vhodné jako prevence vysychání sliznic. S vyšší relativní vlhkostí se však zvyšuje procento přežívajících mikroorganismů v ovzduší. Naopak při nižší relativní vlhkosti se snižuje množství roztočů v textiliích a výskyt alergií.

Vyšší vlhkost vzduchu může v zimním období způsobovat její srážení na chladnějších površích a následně vznik černé plísně. Vlhkostní problematice se v posledních letech věnuje zvýšená pozornost zejména v souvislosti se zvyšující se vzduchotěsností obvodového pláště budov.

Hlavní zdroje vlhkosti v bytových domech uvádí tabulka č. 2.

Tabulka č. 2: Hlavní zdroje vlhkosti v budově

Zdroj vlhkosti	Produkce vodní páry
Metabolismus	50–250 g/hod/os (dle druhu činnosti)
Koupelny	700–2600 g/hod
Kuchyně	600–1500 g/hod
Sušení prádla	200–500 g/hod/5 kg

Celková produkce vodní páry je udávána 10 až 15 kg/den pro průměrný byt. Nárazová množství vlhkosti mohou být pohlcena sorpcí omítek nebo postupně vyvětrána vzduchotechnickým systémem nebo tradičně okny.

4. Odérové mikroklima

Odérové mikroklima je složka prostředí tvořená plynnými složkami v ovzduší místnosti. Odéry jsou organické a anorganické látky vyprodukované člověkem, jeho činností nebo látky uvolňované ze stavebních konstrukcí. Koncentrace odérů v pobytových místnostech je upravena příslušnými předpisy.

Pro hodnocení se používá například Pettenkoferovo kritérium, které stanovuje optimální koncentraci CO₂ ve výši 1000 ppm = 1800 μg‧m⁻³ = 0,1 % (odpovídá 20 % nespokojených neadaptovatelných osob), přičemž by nikdy neměla být překročena koncentrace 1200 ppm (blíží se hodnotě 30 % neadaptovatelných osob). Nutný přívod vnějšího vzduchu pro koncentraci 1000 ppm je 30 m³‧hod⁻¹‧osoba⁻¹. Nemá-li být překročena nárazová hodnota koncentrace CO₂ 1200 ppm, je nutné přivádět minimálně 25 m³‧hod⁻¹‧osoba⁻¹ městského vzduchu.

Podle normy ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky, musí být pro obytné budovy intenzita výměny vzduchu v rozmezí hodnot 0,3 až 0,6 h⁻¹. Tato intenzita se počítá z minimálních množství potřebného čerstvého vzduchu. Tomu odpovídá při klidové aktivitě:

• s produkcí metabolického tepla 80 W‧m⁻² minimální přívod vzduchu 15 m³‧h⁻¹ na osobu,
• při aktivitě s produkcí metabolického tepla vyšší než 80 W‧m⁻² minimální dávka vzduchu 25 m³‧h⁻¹ na osobu.

Oxid uhličitý CO₂ není jediným plynem, který se ve vnitřním prostředí vyskytuje, vznikají zde i antropoxiny, což jsou tělesné pachy, které vznikají v interiéru při pobytu lidí. Dále v interiéru vznikají škodliviny z vybavení označované jako těkavé organické látky TVOC (např. rozpouštědla, formaldehyd, ftaláty..).

Kvalita vzduchu je velmi subjektivní. Nejčastěji lidé udávají jako projev špatné kvality vzduchu „vydýchaný vzduch“. Pro odstranění pocitu „vydýchaného vzduchu“ z produkce tělesných odérů se udává koncentrace CO₂ pod hranicí 0,07 %.

Místnosti s trvalým pobytem osob ovlivňují hlavně relativní vlhkost vzduchu (obsah vodní páry), koncentrace CO₂, odéry, nikoliv zachování obsahu O₂. Důsledkem zhoršení kvality vzduchu je menší schopnost soustředění, nižší produktivita práce a únava.

Pocit člověka nazývaný „dusno“ považujeme za stav vyvolaný společným účinkem vysoké teploty vnitřního vzduchu při vysoké relativní vlhkosti.

5. Akustické mikroklima

Topný zdroj, otopný systém nebo vzduchotechnické zařízení se může stát zdrojem nebo nositelem hlučnosti v budově. Naměřené hodnoty hluku musí být v souladu s platnou legislativou.

Pro hodnocení akustických poměrů slouží nařízení vlády č. 148/2006 Sb., o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací.

Příklady návrhových hodnot hladiny akustického tlaku dle normy ČSN EN 15251 jsou uvedeny v tabulce č. 3.

Tabulka č. 3: Příklady návrhových hodnot hladiny akustického tlaku

Budova	Typ prostoru	Hladina akustického tlaku [dB]
		Typický rozsah	Standardní návrhová hodnota
Obytná budova	Obývací pokoj	25 až 40	40
	Ložnice	20 až 35	32

6. Mikrobiální mikroklima

Mikrobiální mikroklima je tvořeno mikroorganismy, které ovlivňují lidské zdraví ve vnitřním prostředí budov. Kontrola kvality prostředí se provádí za podmínek stanovených vyhláškou, ze dvou aeroskopem provedených odběrů vzduchu, kultivací na živné půdě. Požadavky na kvalitu prostředí u běžných staveb jsou splněny, pokud není překročena koncentrace bakterií nebo plísní 500 TKJ/m³ (kolonie tvořících jednotek) vzduchu. Pokud chceme omezit počet mikrobů v prostředí, musíme vyloučit kondenzaci vodní páry na povrchu a v konstrukci místnosti.

Limitní hodinové koncentrace hlavních složek prostředí uvádí tabulka č. 4.

Tabulka č. 4: Limitní hodinové koncentrace chemických ukazatelů a prachu dle vyhlášky č.6/2003 Sb.

Ukazatel	Jednotka	Limit
Oxid dusičitý	μg‧m−3	100
Oxid uhelnatý	μg‧m−3	5000
Ozón	μg‧m−3	100
Formaldehyd	μg‧m−3	60
Toluen	μg‧m−3	300
Azbestová a minerální vlákna	počet vláken‧m−3	1000
Frakce prachu M101	μg‧m−3	150

7. Ionizační mikroklima

Složka mikroklimatu tvořená zářením, které produkují radioaktivní látky přírodní i umělé. Nejtypičtějším zdrojem složky je radon, který je produktem rozpadu uranu. V bytových stavbách může docházet ke vnikání radioaktivních plynů z podloží nebo ze stavebních hmot. K hodnocení stavu vnitřního prostředí slouží vyhláška SUJB č. 184/1997 Sb. Tato vyhláška stanovuje směrné hodnoty a opatření k minimalizaci účinku radonu větráním. Limitní hodnotou je ekvivalentní objemová aktivita radonu (EOAR) v interiéru, například pro novostavby EOAR = 100 Bq‧m⁻³ vzduchu.

8. Aerosolové mikroklima

Aerosol se v ovzduší může vyskytovat ve formě pevných částí (prach, kouř, smog), ve formě kapalných částic (mlha, sprej) nebo se jedná o tzv. bioaerosol (viry, bakterie, spory, houby, pyly). Pevný aerosol v ovzduší je buď přírodního původu (mořský aerosol, sopečný prach, ...) nebo je antropogenního původu, vznikající např. spalováním paliv nebo technologickými procesy. Koncentrace prachu jsou hlavně v zimním období vysoké, zejména když jsou špatné rozptylové podmínky a není dostatečné proudění vzduchu.

Aerosolové části rozdělujeme na:

• hrubé o velikosti 1–100 μm (vlasy, popílek, cementový prach),
• jemné o velikosti 0,1–1 μm (tabákový kouř, bakterie),
• ultrajemné o velikosti 0,001–0,1 μm (kouř, viry).

Části aerosolu > 1 μm představují pro člověka malé riziko, protože jsou zachyceny již při vstupu do dýchacích cest.

Aerosoly o velikosti < 0,2 μm jsou rovněž nezávadné, protože jsou snadno vydechovány.

Největší riziko přinášejí aerosolové částice ve velikostním v rozmezí 0,3 až 0,9 μm (prach, pyl, zvířecí alergeny, výfukové plyny, výpary s laserových tiskáren a kopírek), které se usazují v průduškách a obtížně se vydechují.

Hlavní zdroje a produkované aerosoly v budovách jsou uvedeny v tabulce č. 5.

Tabulka č. 5: Zdroje a produkované škodliviny v budovách

Zdroj škodlivin		Produkované škodliviny
Člověk	Látková výměna	CO2, vodní pára, pachy
	Činnost člověka	Tabákový kouř, čisticí prostředky, prachové částice, chov domácích zvířat – srst
Stavební hmoty a vybavení	Dřevotříska	Aldehydy
	Plynový sporák	N2O, CO
	Izolační hmoty	Aldehydy, azbest
	Nátěrové hmoty	Rozpouštědla, těžké kovy
	Vysoká vzdušná vlhkost	Spóry hub a plísní, roztoči

Poděkování

Tento příspěvek vznikl za podpory grantu SGS 14/119/OHK1/2T/11.