Bioplynove_stanice - EcoTechnika

Kvalita vnitřního prostředí ve školách má přímý vliv na schopnost koncentrace

Mezi základní problémy školských objektů patří nevhodné tepelně izolační vlastnosti budov, které vyplývají z platných způsobů navrhování a stavění poplatné minulé době, a z hlediska dodržování mikroklimatických podmínek ve třídách úplná absence mechanických větracích systémů.

Základem větrání je v téměř sto procentech větrání okny. To je v naprosté většině případů nevhodné neboť sklápěcí okna těsně nad parapety způsobují teplotní nepohodu žákům v krajních řadách lavic u oken. Podstropní okna jsou převážně pevná. U starých škol jsou také obvykle zrušeny staré odvětrací šachty a v nových školách tyto už vůbec nejsou. Obecně také mnohde platí zákaz otevírání oken o přestávkách s ohledem na bezpečnost. Pokud vůbec pomineme energetickou náročnost větrání pomocí oken, kdy teplo vypouštíme bez užitku ven, tak i způsob větrání okny, který je založen na subjektivních pocitech vyučujícího a žáků, je neefektivní neboť lidský činitel nedokáže svými orgány určit kvalitu vzduchu. Z toho vyplývají nepřípustné koncentrace CO2 ve třídách, vysoké hladiny odérů (lidově řečeno pachů či smradů), zvyšující se hladiny relativní vlhkosti ve třídách a vysoká prašnost. Z hlediska zdraví dětí, žáků i učitelů jde o nepřijatelný stav.


Větrání okny je neúčelné
V našich právních předpisech existuje vyhláška 410/2005 Sb. o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých. Ta stanovuje i ve znění vyhlášky č. 343/2009 Sb. požadavek na množství větraného vzduchu na žáka 20 - 30 m3/hod. Nikde však není dáno, jakým způsobem mají školy zajistit toto minimální množství větraného vzduchu a jak ho zkontrolovat. Navíc při větrání okny je množství větraného vzduchu závislé na činiteli, který člověk nemůže ovlivnit a tím je počasí. Zejména jde o teplotu venkovního vzduchu a rychlost větru. Tyto dvě veličiny spolu s velikostí otevření okna a teplotou vnitřního vzduchu způsobí, že probíhá větrání prostřednictvím okna. Čím je venku chladněji, tím bude rozdíl vnitřní a venkovní teploty větší a tím bude více vyvětráno. Bohužel chladnější vzduch má vliv na žáky u oken. Pokud nemáme k dispozici rozdíl venkovní a vnitřní teploty, např. v létě, kdy může být v místnosti stejná teplota jako venku a nefouká vítr, pak se nic okny nevyvětrá, protože chybí hybná síla pro větrání.
Na jedné straně jde o rozpor s požadavky bezzubé vyhlášky, na druhé straně máme nekvalitní mikroklima ve školských objektech, mnohdy i s výhradami rodičů k tomuto stavu a jejich obavami o zdraví svých dětí. Za této situace se začíná objevovat požadavek úspor energií při vytápění všech těchto objektů. Bohužel se však téměř vždy setkáváme se situací, kdy se úspory energií řeší pouze na úrovni výměny oken za kvalitnější, z hlediska tepelněizolačních vlastností, těsnosti vlastních oken a dále na úrovni zateplení stavební obálky budovy. Tím se ze stávajících budov sice stávají energeticky úspornější, ale také těsnější budovy. A nikdo nestanovuje a neřeší způsoby větrání a vlastního mikroklimatu v budovách škol. Se zlepšením tepelněizolační obálky sice dochází ke zlepšení tzv. teplotního mikroklimatu, když povrchová teplota obvodových stěn je vyšší a přispívá k lepšímu teplotnímu pocitu. Bohužel koncentrace CO2, odérů, prachu se zvyšuje.
Dochází tak k zajímavému paradoxu, kdy se zlepšením tepelněizolačních vlastností budovy se zhoršuje kvalita vnitřního prostředí.

Gymnázium s novým větracím systémem
V období 11/2008 - 07/2009 proběhla rekonstrukce budovy gymnázia Hrabůvka. Byla naplánovaná klasická rekonstrukce na výměnu oken a zateplení fasády.
Klasická rekonstrukce na výměnu oken a zateplení fasády byla doplněna o větrací systém s rekuperací tepla pro tři učebny viz obr.

Projekt větrání třídy gymnázium Hrabůvka - decentrální systém

Systém větrání byl navržen jako decentrální, kdy jedna jednotka větrá jednu třídu. Množství větraného vzduchu na žáka bylo v tomto případě voleno na hodnotě 25 m3/hod na žáka pro průměrnou obsazenost třídy třiceti žáky a 20 m3/hod na žáka pro maximální obsazenost čtyřiceti žáky.

Instalace větrací jednotky s rekuperací tepla

Byly navrženy větrací jednotky DUPLEX s protiproudým rekuperačním výměníkem bez dohřevu vzduchu za rekuperací. Rekuperace pracuje s účinností 85 procent, což značí, že 85 procent tepelné energie, která by byla vypuštěna do ovzduší, se ušetří na ohřevu přívodního čerstvého vzduchu. Vzhledem k tomu, že i žáci včetně učitelů jsou sami o sobě producenti tepla, není proto potřeba pro větrání další ohřev.


První nízkoenergetická škola
Jak informoval denní tisk (MF Dnes 19.12.2009) otevřela se ve Slivenci první nízkoenergetická škola v ČR. Zde také proběhla rekonstrukce stávajícího objektu. Ta ale probíhala již se zřejmým záměrem investora Obecního úřadu a hlavního projektanta akad. arch. Brotánka nejen dosáhnout požadovaných úspor energií, ale také zajistit kvalitu mikroklimatu v budově. Již od počátku projektových prací bylo navrhováno větrací zařízení umožňující řízenou výměnu vzduchu v objektu. Bylo navrženo centrální zařízení tj. jedna větrací jednotka s rekuperací tepla, která větrá čtyři třídy a dva kabinety učitelů. Zařízení umožňuje při proměnných otáčkách ventilátorů odpojování větrání ve třídách, kde nikdo není. Množství větraného vzduchu na žáka bylo u této školy voleno na úrovni 25 m3/hod. Účinnost rekuperace je 80 procent a teplovodní dohřívač vzduchu za rekuperací byl navržen především z důvodu doplnění vytápěcího systému o teplovzdušné vytápění. Zde je kombinace klasického vytápění objektu a teplovzdušného.

Projekt nízkoenergetické školy ve Slivenci


Také zde bude začátkem roku 2010 prováděno měření kvality vzduchu a vyhodnoceno porovnání s nevětranými třídami.

Kvalita mikroklimatu ve školách je špatná
V našich školách dochází k přetápění objektů a při nekontrolovatelném větrání k překračování koncentrací CO2.
Teplota má veliký vliv na lidský organismus a to jak nízká tak vysoká a je dokonce přímo odpovědná za pracovní či studijní výkon osob. Pokud se tedy mnoho odlišuje od požadované hodnoty, pak se projevuje nejen jako diskomfort, ale také ovlivňuje uvedený pracovní a studijní výkon. Druhou stránkou, zejména u naprosto přetápěných budov a zejména u tříd s teplotou nad +25 stupňů, je vysoká spotřeba energií, která se navíc v případě školských zařízení vynakládá z tzv. veřejných prostředků.
Málo se také ví u koncentrací CO2, které jsou rovněž velice překračovány, jak se vlastně projevuje toto překračování a jaké jsou limity?
360 - 400 ppm: koncentrace čerstvého vzduchu v přírodě
800 - 1 000 ppm: doporučená úroveň CO2 ve vnitřních prostorách
1 200 - 1 500 ppm: doporučená maximální úroveň CO2 ve vnitřních prostorách
více jak 1 000 ppm: nastávají příznaky únavy a snižování koncentrace
5 000 ppm: maximální bezpečná koncentrace bez zdravotních rizik
Z toho vyplývá, že vyšší koncentrace, jak 1200 - 1500 ppm jsou přímo odpovědné za koncentraci a pozornost při vyučovacím procesu a jsou též odpovědné za pracovní a studijní výkon. Je tedy potřeba začít měnit přístup k modernizaci školských budov a k výstavbě nových budov.


Investice se vrátí
Jakákoli investice do větracího systému je samozřejmě finanční zátěž a to nejen při rekonstrukcích. Má delší dobu návratnosti než jakékoli další opatření, které provádíme z hlediska úspor energií, např. výměna oken. Velice těžce se totiž počítá návratnost u investice do zlepšení pracovního nebo studijního prostředí. U větrání se zpětným ziskem tepla dochází k úsporám energie z větrání. Tato úspora je již vyčíslitelná při zadání ceny tepelné energie, která je k dispozici.
Nespravedlivě se však provádí ekonomické srovnávání nuceného větrání, kdy se dají dodržet požadované mikroklimatické podmínky, s nedostatečným větráním okny a nedodržování požadovaných mikroklimatických podmínek při tomto větrání. Spravedlivé by bylo pouze ekonomické srovnání, kdy bychom ocenili kvalitnější vnitřní prostředí a díky tomu lepší podmínky pro vzdělávání žáků i lepší pracovní podmínky pro učitele.
Vzdělávání závisí na pozornosti a koncentraci žáků i vyučujících. Podle výzkumů vyšší kvalita vzduchu zvyšuje produktivitu práce. Pokud přijmeme i jen minimalistický fakt, že v dnešním prostředí špatně větraných škol lze zvýšit produktivitu vyučovacího procesu díky čerstvému vzduchu o 5 až 10 procent a některé studie uvádějí, že je to možno až o 35 procent, pak při předpokládaném ročním počtu 1 300 vyučovacích hodin odpovídá neefektivně využitých pět procent už 65 hodinám vyučovacího procesu na třídu a neefektivně využitých deset procent odpovídá 130 hodinám. Při průměrných nákladech 500 Kč/hod na jednu třídu, lze takto ušetřit ročně 32 500 až 65 000 Kč. Z tohoto pohledu je instalace nuceného větrání včetně rekuperace tepla ekonomicky velmi zajímavá s návratností celé investice v řádech dvou až pěti let.
V této návratnosti navíc nejsou zahrnuty možné úspory z nižší nemocnosti žáků a učitelů, což je dalším bodem, který by zasluhoval ověření a ekonomické ohodnocení. V nekvalitním prostředí se totiž jistě lépe daří všem bacilům a mikrobům i přenosu těchto bacilů z osoby na osobu.
V současné době chybějí programy na úspory energie, kde se využívá nucené větrání se zpětným získáváním tepla. Ti, kteří by tento systém nuceného větrání s rekuperací tepla chtěli zavést, jsou proto znevýhodněni. Ani program Zelená úsporám, který je zaměřen na úspory tepla ve stavbách na bydlení, a to i v pasivním standardu, se však vůbec nevztahuje na objekty veřejné vybavenosti, kam patří i školy. Program pak paradoxně kromě výstavby pasivních domů, ve kterých je větrání s rekuperací nutnost, podporuje na jedné straně správně zateplení objektů a výměnu oken, ale na druhou stranu přispívá ke zhoršení vnitřního prostředí ve stavbách, které budou nekvalitně a nedostatečně větrány.
Nucené větrání s rekuperací tepla by mělo být v současné době součástí každé novostavby nebo zásadní rekonstrukce.

Graf č. 1 Ukázka z měření CO2 ve třídě, kde není instalovaná vzduchotechnika.

Z grafu je zřejmé, že ve třídě jsou koncentrace vysoko nad hranicí 1200 - 1500 ppm, která je dle našich hygienických předpisů brána jako limitní.


Graf č. 2 Ukázka z měření ze srovnatelné třídy, kde je již instalovaná vzduchotechnika.

Z grafu vyplývá dodržení limitních koncentrací CO2 během výuky včetně výrazných poklesů koncentrace CO2 během přestávek.


Kvalita vnitřního prostředí má ve školství přímý vliv na schopnost koncetrace a pozornost žáků a učitelů, což s množstvím získaných vědomostí během učebního procesu má celoživotní dopad nejen na samotné žáky, ale následně i na celou společnost. Přispějme proto ke zkvalitňování učebního procesu, z dlouhodobého hlediska se to společnosti jistě vyplatí.


Text: Ing. Zdeněk Zikán

Späť

Témy:

Bioplynové stanice v EcoTechnike