Kvalita vnitřního vzduchu v koupelnách

1. ÚVOD

Kvalitu vnitřního vzduchu je potřeba sledovat a upravovat jednak pro docílení optimálního vnitřního prostředí pro přítomnost osob a jednak proto, aby nedošlo k poškození stavebních konstrukcí, zejména nadměrnou vlhkostí. Cílem tohoto článku je stanovení množství větracího vzduchu pro odvedení vlhkosti z bytových koupelen při jejich provozu, resp. po provozu.

V koupelně jsou zdrojem škodlivin lidé a jejich činnost - koupání. Pro pobyt člověka, resp. odvedení oxidu uhličitého vzniklého jeho dýcháním, je potřeba 29,2 m³.h^-1 na osobu, což v případě koupelny není rozhodujícím kritériem. Rozhodují škodlivinou v koupelnách je vlhkost. V následujících výpočtech je stanoveno množství větracího vzduchu pro koupelnu vybavenou jak vanou, tak sprchou, neboť produkce vlhkosti se v těchto případech velmi liší. Maximální relativní vlhkost byla uvažována 90 %. Při této relativní vlhkosti je teplota rosného bodu 22,3°C a na površích s vyšší teplotou, než je tato teplota, nebude docházet ke kondenzaci vodních par. Parametry vzduchu v různých obdobích během roku a požadované parametry vnitřního 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. 1) Teplota vzduchu, relativní a měrná vlhkost vzduchu v různých obdobích - průměrné hodnoty pro Českou republiku [5]

Množství vzduchu potřebné pro udržení požadované relativní vlhkosti je vypočteno pomocí vzorce:

Vp	množství přivedeného vzduchu	[m3.h-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 vzduchu	[g.kg-1 s.v.]
ρ	měrná hmotnost vzduchu - při atmosférickém tlaku 101,3 kPa je pro 20°C 1,205 kg.m-3, pro 23°C je 1,193 kg.m-3	[kg.m-3]

2. KOUPELNA SE SPRCHOU

Množství vzduchu potřebné pro udržení maximální relativní vlhkosti 90 % je vypočteno vzorcem (1).

Pro přívod venkovního vzduchu:

Pro přívod vnitřního vzduchu:

Dále byl proveden výpočet podle ČSN EN ISO 13788 dle následujícího vzorce:

kde:

Vp	potřebné množství čerstvého vzduchu pro udržení minimálního množství kyslíku	[m3.h-1]
G	produkce vlhkosti	[g.h-1]
te	teplota venkovního vzduchu	[K,°C]
ti	teplota interiérového vzduchu	[K,°C]
φe	relativní vlhkost venkovního vzduchu	[%]
φi	relativní vlhkost vnitřního vzduchu	[%]
pe,sat	částečný tlak nasycené vodní páry ve venkovním vzduchu	[Pa]
pi,sat	částečný tlak nasycené vodní páry ve vnitřním vzduchu	[Pa]

Výsledné hodnoty potřebného množství větracího vzduchu podle ČSN EN ISO 13788 jsou graficky znázorněny na obr. 1.

Obr. 1) Nárůst množství větracího vzduchu z závislosti na tom, zda je vzduchu z vnitřního či vnějšího prostředí

Výše uvedené výpočty jsou pro ustálený stav. Pokud se do výpočtu ještě zohlední doba sprchování dle ČSN 06 0320 Ohřívání užitkové vody, která stanovuje dobu sprchování na 400 s = cca 7 minut, bude nárůst vlhkosti v koupelně při různých množství větracího vzduchu 100 m³.h^-1a 150 m³.h^-1 vypadat dle obr. 2 - 4. Obr. 2 platí pro koupelnu v zimním období, kdy je přiváděn venkovní vzduch. Obr. 3 jsou jak pro koupelnu v zimním období, kdy je přiváděn vnitřní vzduch z jiných obytných místností, tak pro koupelnu v letním období, kdy je do ní přiváděn venkovní vzduch. Poslední dva obrázky č. 4 platí pro koupelnu vnitřní v letním období, kdy je přiváděn vnitřní vzduch.

Z grafů je patné, že pokud přivádíme:

• v zimním období s větráním 100 m³.h^-1 venkovního vzduchu, bude do objemu koupelny 12 m³ relativní vlhkost vždy nad 90 % a na površích s teplotou pod 22,3°C bude docházet ke kondenzaci
• v zimním období s větráním 150 m³.h^-1 venkovního vzduchu, bude vždy relativní vlhkost do 90 % a ke kondenzaci tedy nedojde tam, kde je povrchová teplota vyšší jak 22,3°C
• v zimním období s větráním vnitřním vzduchem, či v letním období s větráním venkovním vzduchem o průtoku 100 m³.h^-1 bude do objemu koupelny 16,5 m³ relativní vlhkost vždy nad 90 % a na površích s teplotou pod 22,3°C bude docházet ke kondenzaci
• v zimním období s větráním vnitřním vzduchem, či v letním období s větráním venkovním vzduchem o průtoku 150 m³.h^-1 bude do objemu koupelny 12 m³ relativní vlhkost vždy nad 90 % a na površích s teplotou pod 22,3°C bude docházet ke kondenzaci
• v letním období s větráním vnitřním vzduchem v podstatě dojde vždy ke kondenzaci a nasycení vzduchu vodními parami

a)

b)

Obr. 1) Měrná vlhkost při množství venkovního vzduchu v zimě a) 100 m³.h^-1, b) 150 m³.h^-1

a)

b)

Obr. 3) Měrná vlhkost při množství vnitřního vzduchu v zimě nebo venkovního v létě a) 100 m³.h^-1, b) 150 m³.^h-1

a)

b)

Obr. 4) Měrná vlhkost při množství vnitřního vzduchu v létě a) 100 m³.h^-1, b) 150 m³.h^-1

Dále jsem se zabývala dimenzí vzduchovodu vzhledem k množství proudícího vzduchu. Závislost nárůstu světlosti potrubí pro odvod vzduchu z koupelny na množství větracího vzduchu je na obr. 5.

Obr. 5) Závislost světlosti potrubí na množství větracího vzduchu

Nárůst světlosti s množstvím odváděného vzduchu je logický, ale zajímavější je závislost množství odvedeného vzduchu (plnou čarou) a doby odsávání (čárkovanou čarou) na množství větracího vzduchu na obr. 6. Doba sprchování je opět uvažována max. 7 minut.

Obr. 6) Závislost množství odvedeného vzduchu a doby odsávání na množství větracího vzduchu

Z tohoto grafu je patrné, že celkové množství vzduchu pro odvedení vzdušné vlhkosti vzniklé při sprchování je menší při menším vzduchovém výkonu. To je dáno tím, že při nižším vzduchovém výkonu vlhkost rychleji zkondenzuje. S rostoucím vzduchovým výkonem odsávání též klesá doba odsávání vlhkosti. S rostoucí velikostí koupelny roste také doba odsávání a celkové množství odvedeného vzduchu, což je způsobeno vzduchovým objemem koupelny. Čím je objem vzduchu v koupelně vyšší, tím později dojde k nasycení vzduchu vlhkostí a dojde tedy později ke kondenzaci vlhkosti na oknech, stěnách atd. U malé koupelny dojde k nasycení vzduchu vlhkostí a následné kondenzaci poměrně brzy po začátku produkce vlhkosti (viz obr. 2 až 4). Tím, že dojde ke kondenzaci, vlhkost, která se změní ve vodu, není již dále obsažena ve vzduchu. Proto u malé koupelny je množství vlhkosti při nasycení jejího objemu vzduchu menší než u velké koupelny a je tedy doba odsátí či množství odsátého vzduchu pro její odvedení menší.

3. KOUPELNA S VANOU

Výpočet množství vzduchu pro maximální relativní vlhkost 90 % je podle vzorce (1) při stejných parametrech vzduchu jako v předchozích případech.

Pro přívod venkovního vzduchu:

Pro přívod vnitřního vzduchu:

4. SHRNUTÍ A ZÁVĚR

Potřebné množství čerstvého vzduchu pro odvedení vznikající vlhkosti je v koupelně se sprchou 160 až 260 m³.h^-1 a s vanou 42 až 72 m³.h^-1.

Množství vzduchu k odvedení vlhkosti bylo uvažováno pro maximální relativní vlhkost 90 %, tj. aby nedošlo ke kondenzaci, musely by všechny povrchy v koupelně mít povrchovou teplotu nad 22,3°C. Nejslabším místem je v tomto případě rám okna. Ale i takto množství vzduchu pro odvedení vlhkosti ze sprchování vychází příliš vysoké. Ve skutečnosti může docházet k menší produkci vlhkosti sprchováním a tím by se dalo snížit množství větracího vzduchu. Pokud by se množství vzduchu snížilo tak, že by relativní vlhkost dosáhla v koupelně 100 %, musely by všechny povrchy mít takovou úpravu, že by jim nevadila zkondenzovaná voda. Dále by musel probíhat odvod a přívod vzduchu i po skončení sprchování, tak aby byla veškerá vlhkost odvedena, což se např. dle norem DIN doporučuje.

Další pozitivní roli může hrát distribuce vzduchu a použití sprchového koutu. Optimální je odvádět vzduch přímo nad zdrojem vlhkosti, tedy nad sprchujícím se, a konstrukci sprchového koutu provést tak, aby byl vzduch přiváděn do sprchového koutu v horní části a vlhkost se tedy ze sprchového koutu nemohla dál šířit do prostoru koupelny (obr. 7). V prostoru sprchového koutu dojde ke kondenzaci vlhkosti, ale ta by neměla ničemu vadit, neboť po stěnách steče do sprchové vaničky. Dále by měl být prostor sprchového koutu při sprchování vždy uzavřen, aby při odsávání vzduchu nad ním nemohlo dojít k proudění vlhkosti z prostoru sprchového koutu do místnosti. Stejné řešení může být i u vany, aby ji bylo možné použít pro sprchování (obr. 8). Konstrukce uzavření ať již sprchy či vany může být až ke stropu, ale pak je v horní část umístěna mřížka pro přívod vzduchu do prostoru sprchového koutu a proudění vzduchu směrem k odsávání. Odsávací ventilátor je s čidlem vlhkosti, aby odsával vzduch i v době po sprchování a odvedl tak veškerou vyprodukovanou vlhkost v koupelně.

Obr. 7) Proudění vzduchu v koupelně se sprchovým koutem

Obr. 8) Proudění vzduchu v koupelně se vanou

Při výše uvedených opatřeních je možné navrhnout množství větracího vzduchu pro větrání koupelny 100 m³.h^-1 s tím, že se i ve vaně uvažuje díky zástěně možnost sprchování.

Literatura

[1] ČSN 06 0320 Ohřívání užitkové vody.
[2] ČSN 74 7110 Bytová jádra. 1988.
[3] DIN 1946-6 Větrání bytů - požadavky, provedení, kolaudace
[4] DOLEŽÍLKOVÁ, H. Rezidenční mikroprostředí. Disertační práce. ČVUT v Praze, Fakulta stavební. Praha, červenec 2007.
[5] MORÁVEK, P. Nový systém řízeného větrání obytných budov a jeho výpočtový model. Seminář Společnosti pro techniku prostředí: Výměna vzduchu v interiéru budov v našich a mezinárodních předpisech. Praha, 2003. 30-43s.
[6] Oficiální www stránky Ústavu biomedicínckého inženýrství [online]. Ústav biomedicínckého inženýrství. Praha: 2003. Dostupný z WWW:
[7] Ventilation, Good Indoor Air Quality and Rational Use of Energy. European Communities. Luxemburg 2003. 92s. ISBN 92-894-5664-7.
[8] VILČEKOVÁ S., BURDOVÁ E.: Indoor environmental quality in assessment system of buildings. Indoor Air 2008, The 11th International Conference on Indoor Air Quality and Climate, 17-22 August 2008, Copenhagen, Denmark, p. 8, ISBN 9788778772701.