Kvalita vnitřního prostředí na základních školách

Zpráva o kvalitě vnitřního prostředí ve školách vznikla jako výstup z měření digitálních měřičů kvality ovzduší ve třídách základních škol na území ČR. Aktivita byla podpořena z projektu Mámo, táto, pojďme bydlet zdravě, který je spolufinancován Státním fondem životního prostředí ČR na základě rozhodnutí ministra životního prostředí.

Koncentrace oxidu uhličitého (CO₂) v exteriéru neustále narůstá. Je to důsledek lidské činnosti a neustále se zvyšující potřeby energií. Vzestup koncentrace ve venkovním prostředí je však zcela zanedbatelný, srovnáme-li jej s růstem koncentrace oxidu uhličitého v interiéru budov.

Dříve se budovy díky lokálním zdrojům vytápění větraly přirozeným větráním, které vytvářelo podtlak, a tak se netěsnostmi do objektu dostával dostatek čerstvého vzduchu. Nicméně postupným vývojem budov a přechodem k ústřednímu vytápění, výměnou oken a zkvalitněním obálky domu byly tyto netěsnosti eliminovány.

Z původní hodnoty výměny vzduchu za hodinu, která byla v porovnání se současnými hodnotami až desetinásobná, se současné hodnoty pohybují na zhruba půlnásobné výměně vzduchu za hodinu. Tato snížená hodnota již pro přívod dostatečného množství čerstvého vzduchu nepostačuje a může být příčinou nárůstu koncetrace škodlivin ve vnitřním prostředí na maximum.

Hodnota maximální koncentrace oxidu uhličitého je stanovena hygienickými a stavebními předpisy na 1 500 ppm (parts per milion = množství částic CO₂ na jeden milión ostatních částic). Doporučená koncentrace je stanovena na 1 000 ppm. Koncentraci CO₂ lze změřit poměrně jednoduchým způsobem.

Vliv koncentrace CO₂ na člověka

Kvalita vnitřního prostředí by měla být v současné době jedním z nejdůležitějších parametrů návrhu budov. Lidé tráví v budovách většinu svého času, konkrétně až 90 %. O to více je tedy zapotřebí se zabývat tím, v jakém prostředí lidé celý svůj život tráví. Jednou ze složek vnitřního prostředí je přitom také kvalita vzduchu.

Vzduch uvnitř budov může kromě CO₂ obsahovat další znečišťující látky. Jsou to například formaldehydy (ze stavebních materiálů, nábytku, koberců), oxid uhelnatý (vzniká při nedokonalém spalování), VOC látky (těkavé látky, kouření, osvěžovače vzduchu, nátěry), radon, azbest, prachové částice, odéry a mikroorganismy.

Většina těchto znečištění je jen velmi obtížně detekována lidskými smysly, případně jen v omezené míře. Z tohoto důvodu se budovy v současné době osazují čidly, která měří kvalitu vnitřního prostředí – většinou to jsou čidla teploty, vlhkosti a koncentrace CO₂. Na základě měření těchto čidel probíhá účinné větrání, v ideálním případě systémem řízené výměny vzduchu, bez nutnosti obsluhy uživatelem.

V horším případě upozorněním uživatelů, že je nutno vyvětrat (tento způsob je pro uživatele do určité míry limitující). Řízené větrání ovšem u řady starších rekonstruovaných i nerekonstruovaných staveb často chybí, což se bohužel týká také některých novostaveb.

Možnosti snížení koncentrace škodlivin v budovách

Nejúčinnějším způsobem, jak zajistit snížení koncentrace škodlivin v interiéru budov, je dostatečné a správné větrání. Tedy přívod čerstvého venkovního vzduchu a odvod použitého znečištěného vzduchu z interiéru. Je však třeba si uvědomit, že netěsnostmi v obvodových konstrukcích a netěsnostmi v oknech dostatečné výměny nedosáhneme.

Prvním způsobem větrání může být přirozené větrání okny, které ale neumožňuje dlouhodobě objektivně sledovat kvalitu vnitřního vzduchu, a tedy správně vyhodnotit potřebu větrání. Účinnost přirozeného větrání je také závislá na okolních podmínkách, jakými jsou možnost příčného provětrání místností (vytvoření průvanu), rychlost větru, teplotní rozdíly mezi interiérem a exteriérem budovy atd.

Nevýhodou jsou i teplotní ztráty při větrání v zimě, které je nutné nahradit zvýšenou výkonností otopného systému. Naopak v létě spolu s čerstvým vzduchem do interiéru přivádíme i venkovní velmi teplý vzduch, čímž můžeme přispět k přehřívání budovy.

Větrání založené na ovládání uživatelem můžeme nahradit vhodnějším způsobem, a to řízeným větráním. Tepelné ztráty větrání pak lze snížit na minimum využitím rekuperace. Řízené větrání zajišťuje neustálý přísun čerstvého vzduchu a odvod znehodnoceného vnitřního vzduchu, a to bez závislosti na okolních podmínkách a nutnosti zásahu uživatele.

Větrání probíhá zcela bez nepříjemného průvanu, bez pronikání hluku z venkovního prostředí a bez teplotních rozdílů. Pokud je sytém řízený čidly CO₂ (nastavení maximální koncentrace CO₂ na hodnotu například 1 500 ppm), množství větraného vzduchu se plynule reguluje a větrají se jen ty místnosti, které jsou zrovna využívány.

Měření koncentrace CO₂ na základních školách v ČR

Měření bylo prováděno celkem ve 40 třídách po dobu minimálně dvou týdnů a bylo rozděleno na dvě části interaktivním naučným workshopem; žákům byl zapůjčen vlastní digitální měřič kvality ovzduší v místnosti, který umístili ve třídě.

Díky měřiči mohli sledovat, monitorovat a vyhodnocovat koncentraci CO₂, teplotu a vlhkost v místnosti. Měření prováděli první týden učitelé, druhý týden samotní žáci, a to včetně záznamu počtu osob ve třídě a četnosti otevírání oken.

Měřicí zařízení

V rámci měření byla použita dvě zařízení na měření koncentrace CO₂ dle toho, zda třída měla možnost připojení na WIFI nebo ne. V tabulce 1 jsou porovnány jednotlivé technické parametry přístrojů.

Metodika měření

Před měřením obdržel každý učitel spolu s přístrojem také návod k měření a k umístění a zprovoznění daného přístroje. Návody mj. obsahovaly:

Doporučení pro výběr místnosti – ideální místnost pro měření je ta, kde se v maximální počet hodin za den nachází co nejvíce dětí (ať už kmenová, či specializovaná učebna). V případě kmenové učebny a střídání jednotlivých tříd a vyučujících je třeba informace o měření předat i ostatním vyučujícím.

Umístění přístroje – přístroj by měl být umístěn v dosahu zásuvky, měl by ležet (viset) co nejblíže výšce sedícího žáka (lavice, skříň, stůl, police). Ideální umístění je mimo blízkost otevíraných oken, optimálně tedy u protější stěny (u místnosti s okny na jedné straně).

Průběh koncentrace CO₂ na měřených školách

Z obrázků 4 a 5 je patrný průběh koncentrace oxidu uhličitého v měřených třídách. V průběhu dne bylo větráno okny především o přestávkách. V grafu je vyznačena doporučená hodnota koncentrace oxidu uhličitého 1 000 ppm a maximální koncentrace oxidu uhličitého 1 500 ppm.

Z grafu jasně vyplývá, že většinu času se koncentrace pohybují jak nad doporučenou hodnotou, tak nad maximální limitní hodnotou koncentrace oxidu uhličitého ve třídě. V některých případech se koncentrace blíží k hodnotám 5 000 ppm, při nichž se již nedoporučuje delší pobyt v místnosti.

Z grafu je dále zřejmé, že v některých případech nedojde ke snížení koncentrace oxidu uhličitého ani přes noc, kdy místnost není využívána, a tak už při prvních vyučovacích hodinách žáci tráví pobyt v místnosti, která přesahuje doporučené hodnoty CO₂. Dle naměřených hodnot tak mohou žáci v průběhu výuky trpět sníženou koncentrací a únavou způsobenou právě zvýšenou koncentrací CO₂.

Závěr

Hlavními cíli projektu bylo jednak měřit koncentrace CO₂ na školách, ale i edukativně a interaktivně pomocí workshopu vysvětlit žákům, učitelům, ale také zprostředkovaně rodičům, proč je potřeba větrat a jakým spůsobem.

Na základě provedených měření lze provozovatelům a zřizovatelům škol a ostatních veřejných budov důrazně doporučit zabývat se koncepcí větrání. V ideálním případě tedy instalovat systém řízeného větrání s rekuperací – vybavený a řízený čidly CO₂.

Díky optimálnímu větrání navíc dojde k úspoře energie na vytápění a ke zvýšení uživatelského komfortu tříd (větrání bez hluku z ulice, bez průvanu a chladu/horka z exteriéru, bez ohrožení bezpečnosti žáků a bez nutnosti zásahu uživatele).

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB Haustechnik 1/2019.