Bytové větrání ve vztahu k produkci CO2, vlhkosti a škodlivin (II)
V druhé části článku autorka porovnává jednotlivé způsoby výpočtu množství větracího vzduchu. V závěru pak ukazuje, že v obytných budovách, kde jsou lidé nejvýznamnějším zdrojem škodlivin, je rozhodující kritérium kvality vnitřního vzduchu koncentrace oxidu uhličitého.
3.2. Stanovení množství větracího vzduchu
- podle počtu osob
- podle půdorysné plochy
- podle produkce škodlivin
- podle doporučené intenzity výměny vzduchu
- pomocí počítačového modelování a simulace
3.2.1. Výpočet množství vzduchu podle počtu osob
|
(1) |
| V | množství přivedeného vzduchu | [m3h-1] |
| p | počet osob | [-] |
| Vp | množství přiváděného vzduchu na osobu | [m3h-1 na osobu] |
V současné době neexistuje žádný závazný předpis pro obytné prostředí, který by stanovil množství přivedeného vzduchu na osobu. Pro pracovní prostředí se nařízením vlády č. 178/2001 Sb. a č. 523/2002 Sb. stanovuje minimální množství větracího vzduchu:
- 50 m3.h-1 na osobu pro práci převážně v sedě
- 70 m3.h-1 na osobu pro práci převážně vestoje a v chůzi
- 90 m3.h-1 na osobu při těžké fyzické práci
V místnostech, kde je kouření povoleno, se množství vzduchu zvyšuje o 10 m3.h-1 na osobu.
3.2.2. Výpočet podle půdorysné plochy
|
(2) |
| V | množství přivedeného vzduchu | [m3.h-1] |
| S | půdorysná plocha | [m2] |
| Vs | množství přiváděného vzduchu na m2 podlahové plochy | [m3.h-1.m-2] |
3.2.3. Výpočet podle produkce škodlivin
Škodliviny, které vznikají v interiéru, nesmí překročit maximální přípustné koncentrace.
|
(3) |
| V | potřebné množství větracího vzduchu pro udržení nejvýše přípustné koncentrace | [m3.h-1] |
| m | množství vznikající škodliviny | [g.h-1] |
| ρmax | koncentrace škodlivin v interiéru, koncentrace škodlivin v odváděném vzduchu, většinou je rovna maximální přípustné koncentraci podle hygienických předpisů | [g.m-3] |
| ρ | koncentrace škodlivin v přiváděném vzduchu do místnosti | [g.m-3] |
Hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb jsou stanoveny ve vyhlášce č. 6/2003 Sb. Obecný vzorec (3) lze upravit např. pro odvedení tepelné zátěže, vlhkosti.
a) odvod tepelné zátěže
|
(4) |
| V | množství přivedeného vzduchu | [m3s-1] |
| Qzisky | celková tepelná zátěž větraného interiéru citelným teplem | [W] |
| ti | teplota interiérového vzduchu | [K,°C] |
| tp | teplota přiváděného vzduchu | [K,°C] |
| ρ | měrná hmotnost vzduchu | [kg.m-3] |
| cp | měrná tepelná kapacita vzduchu | [J.kg-1.K-1] |
b) odvod vlhkosti
|
(5) |
| V | množství přivedeného vzduchu | [m3h-1] |
| G | produkce vlhkosti ve větraném interiéru | [g.h-1] |
| xi | měrná vlhkost interiérového vzduchu | [g.kg-1 s.v.] |
| xp | měrná vlhkost přiváděného venkovního vzduchu | [g.kg-1 s.v.] |
| ρ | měrná hmotnost vzduchu | [kg.m-3] |
3.2.4. Výpočet podle doporučené intenzity výměny vzduchu
|
(6) |
| V | množství přivedeného vzduchu | [m3h-1] |
| n | doporučená intenzita výměny viz. tab. 3 | [h-1] |
| O | objem místnosti | [m3] |
| Druh místnosti | Intenzita výměny vzduchu [h-1] | Množství vzduchu [m3.h-1] |
|---|---|---|
| Obytná místnost | 0,5 | 3 na 1 m2 podlahy |
| Kuchyně - plynový sporák* | > 3 | 150 |
| Kuchyně - elektrický sporák* | 3 | 100 - 120 |
| Koupelna | 3 - 5 | 60 |
| WC individuální | 3 | 25 |
| Umývárna individuální | 0,5 | - |
| Šatna | 1 | - |
| Spižírna | 1 | - |
* V případě kuchyní s digestoří s odtahem do vnějšího prostředí.
Tab. 3 - Doporučené hodnoty v ČR [1]
3.2.5. Výpočet pomocí počítačového modelování a simulace
Použitím počítačového modelu je též možné zjistit potřebné množství větracího vzduchu na základě znalosti provozu objektu a množství vznikajících škodlivin, kvality vnějšího vzduchu a požadované kvality vzduchu v interiéru. Počítačové modely a simulace umožňují také z kvality vnějšího vzduchu a množství větracího vzduchu analyzovat kvalitu vnitřního vzduchu a stanovit koncentrace škodlivin v čase při různých provozních podmínkách.
Obr. 4 - Zónový model programu Contamw 2
Příklady programů pro simulaci vnitřního prostředí budov: Contamw (obr.4.), LoopDA, IDA Indoor Climate and Energy, IAQ-Tools, Comis a BSim2002.
4. ŠKODLIVINY V OBYTNÝCH BUDOVÁCH
4.1. Vlhkost, vodní zisky
Vlhkost vnitřního vzduchu může negativně ovlivnit zdraví uživatelů budov jednak přímo aktuální nízkou či vysokou relativní vlhkostí, nebo nepřímo vytvořením podmínek pro bujení mikroorganismů a plísní. Vodní zisky v obytných budovách tvoří produkce páry člověka, odpařování z teplých jídel a vodních hladin. Člověk v klidu produkuje 30 g.h-1, při lehké práci 40 - 200 g.h-1, při středně těžké práci 120 - 200 g.h-1 a při těžké práci 200 - 300 g.h-1 vodní páry. Při koupeli ve vaně je produkce vodní páry 700 g.h-1, ve sprše 2600 g.h-1, při vaření teplých jídel 600 -1500 g.h-1, denní průměr pro vaření činí 100 g.h-1. Praní a sušení přivede do interiéru 50 - 500 g.h-1.
4.2. Oxid uhličitý
Oxid uhličitý je nejběžnější škodlivinou ovzduší obytných budov, jak bude ukázáno dále. Zdrojem tohoto plynu je především člověk, jeho metabolismus, dýchací a termoregulační pochody. Také spalování pevných paliv je zdrojem oxidu uhličitého a vodní páry. Současně se zvyšující se koncentrací oxidu uhličitého se zvyšuje i množství vodní páry v ovzduší a tím i relativní vlhkost vzduchu. Počet osob přítomných v místnosti, velikost prostoru a nedostatečné větrání jsou hlavní příčinou zvyšování koncentrace oxidu uhličitého. Vyššími koncentracemi oxidu uhličitého je nepříznivě ovlivněné především dýchání - již při koncentracích nad 15 000 ppm. Pokud se jeho koncentrace v ovzduší zvyšuje nad 30 000 ppm, většina lidí trpí bolestmi hlavy, závratěmi a nevolností. Koncentrace nad 60 000 - 80 000 ppm vede k letargii a ztrátě vědomí [4]. Koncentrace CO2 se ve vnějším prostředí pohybuje v rozmezí 330 - 370 ppm. Nařízení vlády 178/2001 Sb. [7] stanovuje nejvyšší přípustnou koncentraci (NPK) CO2 25 020 ppm.
4.3. Která škodlivina je rozhodující?
Základní škodlivinou v obytných budovách, jak je patrné z následujícího výpočtu, je oxid uhličitý CO2. Jedná se o budovy, kde jsou hlavním zdrojem škodlivin lidé. K eliminaci oxidu uhličitého lze v budovách vycházet při návrhu vzduchotechniky z množství venkovního vzduchu připadajícího na jednu osobu za hodinu (m3.h-1 na osobu). Pro výpočet byly 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.
Vlhkost - parametry vzduchu v různých obdobích během roku a požadované parametry vzduchu jsou uvedeny v tab. 1.
| Období | Teplota | Relativní vlhkost | Měrná vlhkost |
|---|---|---|---|
| Zimní | te=1,0°C, ti=20,0°C | rhe=80%, rhi=41% | xe=3,5 g.kg-1, xi=6,0 g.kg-1 |
| Přechodné | te=5,3°C, ti=20,0°C | rhe=70%, rhi=45% | xe=4,0 g.kg-1, xi=6,6 g.kg-1 |
| Letní | te=14,0°C, ti=23,0°C | rhe=60%, rhi=50% | xe=6,0 g.kg-1, xi=9,0 g.kg-1 |
Tab. 4 - Teplota vzduchu, relativní a měrná vlhkost vzduchu v různých obdobích - průměrné hodnoty pro Českou republiku [4]
Množství vzduchu potřebné pro udržení požadované relativní vlhkosti je vypočteno pomocí vzorce:
|
(7) |
| V | množství přivedeného vzduchu | [m3h-1 na osobu] |
| G | produkce vlhkosti ve větraném interiéru - 40 g.h-1os-1 | [g.h-1os-1] |
| xi | měrná vlhkost interiérového vzduchu | [g.kg-1 s.v.] |
| xp | měrná vlhkost přiváděného venkovního vzduchu | [g.kg-1 s.v.] |
| ρ | hustota vzduchu - při atmosférickém tlaku 101,3 kPa je pro 20°C 1,205 kg/m3, pro 23°C je 1,193 kg/m3 | [kg.m-3] |
|
(8) |
|
(9) |
|
(10) |
Kyslík:
|
(11) |
| V | potřebné množství čerstvého vzduchu pro udržení minimálního množství kyslíku | [m3h-1 na osobu] |
| m | spotřeba kyslíku 104,75 l.h-1os-1 | [l.h-1os-1] |
| ρ | koncentrace kyslíku ve venkovním přiváděném vzduchu - 20,95 % | [l.m-3] |
| ρ min | minimální množství potřebné k dýchání - 11 % | [l.m-3] |
Oxid uhličitý:
|
(12) |
| V | potřebné množství čerstvého vzduchu pro udržení nejvýše přípustné koncentrace oxidu uhličitého | [l.h-1 na osobu] |
| m | produkce CO2 dýcháním - 19 l.h-1os-1 | [l.h-1os-1] |
| ρmax | maximální koncentrace v interiéru 1200 ppm dle EN CR 1752 CEN pro třídu "C" | [g.m-3] |
| ρ | koncentrace CO2 ve venkovním přiváděném vzduchu - 350 ppm | [g.m-3] |
Z výše uvedených výpočtů vyplývá, že největší množství přivedeného čerstvého vzduchu, je 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.
5. ZÁVĚR
Tvorba vnitřního prostředí budov představuje vytvoření požadovaného stavu interiérů budov. Vlhkostní, odérové, mikrobiální, toxické i aerosolové mikroklima lze optimalizovat zejména větráním. Z hlediska tvorby interního mikroklimatu je tedy velmi podstatné větrání s dostatečným přívodem čerstvého vzduchu. Při absenci účinného větrání se zvyšuje vlhkost vzniklá lidskou aktivitou, kvalita vzduchu se rychle zhoršuje, roste koncentrace CO2 a nepříjemných odérů. Bylo ukázáno, že v obytných budovách, kde jsou lidé nejvýznamnějším zdrojem škodlivin, je rozhodující kritérium kvality vnitřního vzduchu koncentrace oxidu uhličitého.
Literatura
[1] JOKL, M. Zdravé obytné a pracovní prostředí. 1. vyd. Praha: Academia, 2002. 261 s. ISBN 80-200-0928-0.
[2] CENTNEROVÁ, L., PAPEŽ, K. Technická zařízení budov 30 - Vzduchotechnika. Cvičení. Skripta ČVUT, Praha, 2000. 81 ISBN 80-01-02251-X
[3] Výměna vzduchu v našich a mezinárodních předpisech. STP, Praha, 2003.
[4] Oficiální www stránky Ústavu biomedicínckého inženýrství [online]. Ústav biomedicínckého inženýrství. Praha: 2003. Dostupný z WWW: (http://www.ubmi.cvut.cz/)
[5] Oficiální www stránky Energetického informačního serveru [online]. Energ, spol. s.r.o. Praha: 2005. Dostupný z WWW: (http://www.energ.cz/)
[6] Oficiální www stránky společnosti Rehva [online]. 2005. Dostupný z WWW: (http://www.rehva.com/)
[7] http://mvcr.iol.cz/sbirka/2001/sb068-01.pdf