Sledování CO2 a vnitřního klimatu budov

Oxid uhličitý je přirozenou součástí okolního vzduchu, je to plyn bez barvy a bez zápachu. Běžná koncentrace tohoto plynu je 400 ppm. V živých organismech se tento plyn tvoří jako metabolit buněčného dýchání. Při vyšších koncentracích (>1000 ppm) však dochází k negativním účinkům na lidské zdraví – např. bolesti hlavy, únava, ztráta pozornosti.

CO₂ je považován za hlavní parametr lidského znečištění ovzduší, jelikož nárůst koncentrace CO₂ v místnosti koreluje s nárůstem intenzity zápachu pocházejícího z lidského metabolismu. Množství CO₂ v ovzduší místnosti je tedy přímým vyjádřením intenzity využití místnosti.

CO₂ je proto také vhodný jako orientační indikátor pro další oblasti regulace, jako např. geometrické plánování klimatizačních a ventilačních systémů nebo pro větrací návyky v přirozeně větraných, hustě využívaných místnostech, jako jsou učebny nebo posluchárny.

Rychlý nárůst koncentrace CO₂ v místnosti je typickým důsledkem přítomnosti mnoha osob v relativně malém prostoru se špatným větráním. Kritické koncentrace CO₂ se obecně vyskytují společně s dalšími ovzduší znečisťujícími faktory, zejména pachovými látkami z potu nebo kosmetiky, stejně jako s mikroorganismy.

U vzduchotěsných konstrukcí s velmi malou výměnou vzduchu může dojít ke zvýšení koncentrace CO₂ i za přítomnosti jen několika osob (např. v bytech či kancelářích). V obou případech hraje koncentrace CO₂ klíčovou roli v tom, jak pohodlně se osoby v místnosti cítí.

ECA (European Collaborative Action) určila na základě studií následující úrovně nepohody v místnosti:

• od 1.000 ppm se očekává, že se cca 20 % osob v místnosti bude cítit nepohodlně,
• při 2.000 ppm se toto procento vyšplhá až na 36 %.

Zatímco posluchárny a konferenční haly jsou zpravidla používány pouze zřídka a po velmi krátkou dobu, školy, vzhledem k pravidelné přítomnosti studentů a učitelů po dobu několika hodin, je třeba považovat za obzvláště kritické z hlediska koncentrace CO₂.

Současné a minulé studie týkající se kontaminace ovzduší oxidem uhličitým v učebnách, provedené v Německu, opakovaně prokázaly značné nedostatky kvality vnitřního klimatu s ohledem na tento parametr.

Syndrom nemocných budov

Pojem „syndrom nemocných budov“ (SBS = Sick Building Syndrome) lze vykládat dvěma způsoby. Buď si pod tímto pojmem můžeme představit budovu, která způsobuje osobám, které v ní pracují, onemocnění, nebo si jej lze vyložit tak, že budova samotná je „nemocná“.

Příčinou SBS je většinou klimatizační systém nebo nedostatečná hygiena vzduchu v budově. Existuje široké spektrum příznaků, vč. např. dráždění očí, nosních dutin a dýchacích cest; vysychání kůže a sliznice; duševní únava; dýchací potíže a kašel; chrapot, dušnost, svědění a nespecifikovaná přecitlivělost.

Americká studie prováděná v budovách s klimatizačními a ventilačními systémy byla schopná statisticky prokázat významné pozitivní korelace mezi stížnostmi jako sucho v krku a podráždění sliznice a zvýšením koncentrace CO₂, dokonce i při koncentracích <1.000 ppm.

Nedávné studie ukázaly, že náklady na nápravu problémů pramenících z nepříznivého vnitřního klimatu jsou pro zaměstnavatele, majitele budovy a společnost často vyšší než náklady na energie postižené budovy. Rovněž bylo prokázáno, že vhodná kvalita vnitřního klimatu může zlepšit výkonnost při práci či studiu a zároveň redukovat absence.

Kvalita vnitřního klimatu ve školách

Jen v Německu existuje více než 34.000 veřejných školních institucí a více než 10.000 vzdělávacích zařízení. Jak si lze tedy představit, sledování úrovně CO₂ je velice důležité. Venkovní vzduch obsahuje koncentraci CO₂ o hodnotě cca 400 ppm.

V učebně tato hodnota ovšem vystoupá na cca 1.500 ppm za jednu vyučovací hodinu pouhým dýcháním studentů a učitelů. Po 90 minutách pak až na 2.700 ppm. To vede velmi rychle k zvýšené únavě a klesající pozornosti – příznaky, které jsou přímými překážkami ve výuce.

Americká studie dospěla k závěru, že úroveň koncentrace CO₂ má přímý vliv na docházku studentů. Zvýšení koncentrace o 1.000 ppm vyústilo ve zvýšení absence o 10–20 %. Podle jiné studie zvyšuje každých 100 ppm koncentrace CO₂ roční absenci studentů o 0,2 %.

Dále bylo zjištěno, že vylepšení větracích návyků v učebně sníží absence z důvodu nemocí až o 10–17 %.
Lze tedy tvrdit, že úroveň koncentrace CO₂ měla přímý vliv na docházku ve zkoumaných školách. Nicméně, rozsah tohoto vlivu je nejasný, jelikož se také musí brát v potaz individuální okolnosti v jednotlivých institucích.

Se zavedením zákona o úsporách energie v Německu v roce 2002 (revidovaný v roce 2007) čelí všichni účastnící renovací školních zařízení novým výzvám. Obvodové pláště budov a okna se vědomě utěsňují, aby se splnily zákonné energetické požadavky. Nevýhodou tohoto procesu je, že se při nedostatečném větrání nashromáždí chemické a biologické látky ve vnitřním klimatu budov.

Ačkoli je problém s CO₂ v místnostech s větším počtem osob již dlouho znám, přesvědčivá řešení zatím nebyla v oblasti školství nalezena. Zároveň však neexistuje jasně stanovená zodpovědnost, kdy a kým mají být okna v učebnách otevřena, zejména v zimním období.

Z toho pramení, dle očekávání, vysoké až velice vysoké koncentrace CO₂ v učebnách (3.000 ppm a více). Tyto mají přímý vliv na riziko vypuknutí infekce ve školách. Všude tam, kde se vyskytují vysoké koncentrace CO₂ se také vyskytuje nadměrné množství bakterií.

Například v roce 2003 dva američtí vědci, Rudnick a Milton, studovali riziko nákazy chřipkou ve školní učebně. V učebně se nacházelo 30 žáků, ze kterých jeden trpěl akutní chřipkou. Výsledek: při koncentraci CO₂ o úrovni 1.000 ppm se nakazilo 5 žáků, při 2.000 ppm 12 žáků a při 3.000 ppm až 15 žáků.

Současná situace v mnoha školách ukazuje, že ani pravidelné větrání v některých místech není dostatečným řešením pro udržení nízké hladiny CO₂. Ventilační systémy se staly jediným, nevyhnutelným řešením pro dosažení uživatelsky závislé a trvalé kvality vzduchu s nízkou koncentrací CO₂.

Pokyny pro obsah CO₂ ve vnitřním klimatu.

V Německu a obecně v celé Evropě neexistuje všeobecná legislativa týkající se požadavků na kvalitu vnitřního klimatu. Namísto toho existuje řada hodnotících parametrů, které jsou označovány např. jako směrové hodnoty, orientační hodnoty nebo cílové hodnoty.

V Německu je hodnota koncentrace CO₂ 0,15 obj.% (= 1.500 ppm) považována za směrovou hodnotu z hlediska hygieny dle DIN 1946 část 2. Směrové hodnoty CO₂ pro vnitřní klima byly zveřejněny Komisí pro hygienu vnitřního ovzduší federálního ministerstva ochrany životního prostředí a státním zdravotním úřadem.

Řada sousedních zemí vydala pokyny a doporučení pro větrací návyky v budovách, vč. školských zařízení, které obsahují ustanovení o omezení koncentrací CO₂ ve vnitřním klimatu. Ve Finsku jsou k dispozici tři možnosti pro měření a sledování úrovně CO₂ ve vnitřním klimatu budov: max. povolená koncentrace CO₂ vnitřního ovzduší za běžných povětrnostních podmínek a při využívání místnosti je 1.200 ppm.

Norské a švédské směrnice stanovují max. koncentraci CO₂ pro obytné prostory, školy a kanceláře na 1.000 ppm. V Dánsku by, podle pokynů Úřadu pro ochranu práce, neměla koncentrace CO₂ v dětských denních centrech, školách a kancelářích překročit hodnotu 1.000 ppm. Větrání je charakterizováno jako nedostatečné, překročí-li několikrát za den koncentrace CO₂ hranici 2.000 ppm.

Na pracovištích, na která se vztahují ustanovení směrnice o nebezpečných látkách (DSD = Dangerous Substance Directive), pak platí hraniční hodnota koncentrace CO₂ vnitřního klimatu 5.000 ppm dle TRGS 900, což je více než dvanáctinásobek běžné hodnoty CO₂ v ovzduší.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB Haustechnik 1/2018.