Koncept větrání metodika a souvislosti Seminář MPO 16. 5. 2017 Vladimír Zmrhal
o 125 let dříve Podmínkou neposlední důležitosti pro zdraví člověka je zajisté, aby místnost, ve které se nachází, stále čerstvý mu poskytovala vzduch a aby tento měl teplotu tělu lidskému přiměřenou. A divno dost, že nedbáno dosud dosti úzkostlivě hlavně podmínky prvé - řádné ventilace. Vinna tím nedůvěra kruhů kompetentních a okolnost, že obecenstvo naše na důležitost dokonalé ventilace nebývá dosti důrazně upozorňováno. Jan Ev. rytíř Purkyně (1891) Topení a větrání obydlí lidských 2
Cíle konceptu větrání Koncept větrání by měl: pomoci při návrhu / volbě koncepce větrání naplnit předpisy pro ochranu zdraví obyvatel zabránit stavebním škodám nebo škodám na majetku sloužit pro základní orientaci v problematice větrání budov pro pobyt osob (neřeší technologické větrání) upozornit na přísun spalovacího vzduchu ke spotřebičům paliv sledovat energetickou náročnost s ohledem na stav vnitřního prostředí komplexní pohled na věc 3
Proč vznikl? řešíme energetickou náročnost v podobě úsporných opatření (výměna oken, zateplení, aj.) málo řešíme vliv těchto opatření na stav vnitřního ovzduší / prostředí Důsledky špatná kvalita vnitřního prostředí (školy, obytné budovy, ) převažující tepelné zisky přehřívání nedostatek spalovacího vzduchu pro spotřebiče paliv zdroje vodní páry vysoká vlhkost vzduchu kondenzace 4
K čemu slouží? pro základní orientaci v problematice větrání budov pro pobyt osob je metodickou pomůckou pro návrh větrání k vypracování koncepce větrání pro danou budovu / prostor definuje odpovědnost (?!) chceme budovy bezpečné, zdravotně nezávadné a uživatelsky přívětivé Opírá se o: platné právní předpisy, normy, směrnice, respektované informace 5
Komu je určen? osobám činným ve výstavbě jejichž činnost se dotýká tvorby vnitřního prostředí v budovách laikům i odborníkům tj. stavebníkům, uživatelům, developerům, architektům, projektantům, dodavatelským firmám, provozovatelům i pracovníkům stavebních úřadů možno použít pro - novostavby i rekonstrukce - při změnách užívání budov ve všech fázích návrhu a realizace vč. přípravné 6
Na co se zaměřuje? Budovy/prostory pro pobyt osob obytné (rodinné domy, bytové domy) pobytové (shromažďovací prostory, divadla, kina, sportovní areály, apod.) pracovní nevýrobní (např. kanceláře) pracovní výrobní (s výrobní technologií větrání pro technologii tato metodika nezahrnuje) pro krátkodobý pobyt (garáže, kotelny, apod.) 7
Co obsahuje? 1) Předmět dokumentu - přehled platných předpisů, norem, směrnic 2) Termíny a definice 3) Požadavky na větrání 4) Větrací systémy 5) Stanovení průtoku větracího vzduchu 6) Požadavky na odvod vzduchu 7) Návrh větrání a výběr systému pro konkrétní prostory/budovy 8) Požadavky na související profese 9) Pokyny pro realizaci, přejímku větracího zařízení 10)Provoz a údržba 8
Co obsahuje? Příloha A - Příklady větracích systémů obytných budov Příloha B - Příklady větracích systémů pro vzdělávací budovy Příloha C - Tvorba konceptu větrání Příklad protokolu - Koncept větrání pro obytné prostory Příloha D - Bilanční výpočty pro návrh větrání Příloha E - Příklad řešení nuceného rovnotlakého větrání RD Použitá literatura 9
Co je větrání a k čemu slouží? přívod čerstvého venkovního vzduchu do vnitřních prostorů budov - podle potřeby vhodně upraveného (filtrace, ohřev) odvod vzduchu znehodnoceného přimíšenými látkovými škodlivinami, případně produkovaným teplem větrání slouží k zajištění potřebné kvality ovzduší ve vnitřním prostředí 10
Znečištění ovzduší Znečišťující látky z venkovního prostředí radon CO, NO 2, SO 2 benzo[a]pyren pevné částice ozon Znečištění vnitřního prostředí Znečišťující látky z vnitřního prostředí CO CO 2 vodní pára VOC cigaretový kouř 11
Znečištění ovzduší Znečišťující látky z venkovního prostředí Znečištění vnitřního prostředí Znečišťující látky z vnitřního prostředí Odstranění zdroje škodliviny Filtrace / odlučování Snížení koncentrace znečišťujících látek Omezení šíření škodlivin Ředění - větrání Kvalitní vnitřní ovzduší z hlediska zdraví a pohody přítomných osob ZMRHAL V., DRKAL F., MATHAUSEROVÁ Z., ŠŤÁVOVÁ P. Zpráva k rozborovému úkolu č. 12/0010/10. Praha. 2010. 12
Zdravotní dopady větrání má prokazatelně vliv na lidské zdraví kvalita vnitřního prostředí ovlivňuje produktivitu (únava) syndrom nemocných budov v roce 2006 dosáhl počet dětí v ČR trpících různými alergiemi 32 % od roku 1996 výskyt astmatu u dětí neustále roste v nedostatečně větraných interiérech se šíří infekční onemocnění přenášená vzduchem KRATĚNOVÁ, J., PUKLOVÁ, V. Výskyt astmatu a alergií u dětí. Státní zdravotní ústav. 2015. 13
Zdravotní dopady Skupina 1 Skupina 2 Skupina 3 Riziko úmrtí nebo vzniku nemoci Riziko vzniku onemocnění (respiračního) Radon Houby, plísně (souvisí s vlhkostí) Teplota Karcinogenní VOC Jiné alergeny Hluk Azbest Prachové částice Kvalita osvětlení Riziko méně závažných nemocí nebo vzniku diskomfortu Pasivní kouření (ETS) Oxidy dusíku NO x Nekarcinogenní VOC Oxid uhelnatý (vysoké koncentrace) Ozon Oxid uhelnatý (nízké koncentrace) HOLCÁTOVÁ I., Možné zdravotní aspekty nedostatečného větrání. STP. 2009. 14
Úloha CO 2 ve větrání zdroje: spalovací a metabolické procesy venkovní koncentrace závisí na stupni urbanizace, příp. na roční době není jedinou znečišťující látkou dobrý ukazatel míry znečištění vnitřního ovzduší větrání na základě potřeby (DCV) produkce CO 2 = f (věku tělesných proporcích, aktivity) průtok čerstvého vzduchu pro dospělou osobu 25 m 3 /h (plyne z Pettenkoferova kritéria 1000 ppm) Max von Pettenkofer15
Úloha CO 2 ve větrání 400 až 700 ppm: koncentrace ve venkovním ovzduší 800 až 1 200 ppm: vyhovující koncentrace CO 2 ve vnitřních prostorách 1 500 ppm: doporučená maximální úroveň CO 2 ve vnitřních prostorách > 1 500 ppm: nastávají příznaky únavy a snižování pozornosti člověka > 2 500 ppm: ospalost, letargie, bolesti hlavy > 5 000 ppm: nedoporučuje se delší pobyt, nevolnost, zvýšený tep > 10 000 ppm: zdravotní problémy 1 000 ppm = 0,1 % obj. 16
Úloha CO 2 ve větrání Hodnocení kvality vnitřního ovzduší podle ČSN EN 13779 Třída kvality vnitřního vzduchu Rozdíl koncentrace CO 2 [ppm] Typické rozpětí uvnitř a vně Směrná hodnota IDA 1 vysoká < 400 350 IDA 2 střední 400-600 500 IDA 3 středně nízká 600-1000 800 IDA 4 nízká > 1000 1200 17
Požadavky na větrání Hygienické požadavky čistota ovzduší, teplota a relativní vlhkost vzduchu Pozn.: Potřeba čerstvého venkovního vzduchu pro dýchání nebývá rozhodující, rozhodující je odvod škodlivin. Stavebně technické požadavky tepelná ochrana budov, ochrana proti radonu Technologické požadavky přívod spalovacího vzduchu (provozní, havarijní i požární větrání) 18
Požadavky na větrání Bezpečnostní požadavky tam kde se mohou vyskytnout látky hořlavé, nebezpečné výbuchem Požární požadavky požární ochrana (aktivní a pasivní) samostatná disciplína Energetické požadavky energetické úspory nemohou být nadřazeny hygienickým nebo provozním požadavkům ohřev a doprava větracího vzduchu 19
Požadavky na větrání Závazné - právní předpisy zákony nařízení vyhlášky (směrnice EP) Doporučené normy EN, ČSN, DIN směrnice TPG, VDI informace TNI 20
Požadavky na větrání Obytné budovy Pracovní prostory Zdroj: REHVA; ČSN EN 15665/Z1; Nařízení vlády č. 93/2012 Sb. 21
Vývoj požadavků na větrání ASHRAE minimální průtoky vzduchu na osobu Thomas Tredgold 1788-1829 TREDGOLD, T. Principles of Warming and Ventilating Public Buildings. 1824. London. 10 cfm = 17 m 3 /h 22
Jak zajistit trvalé a spolehlivé větrání? Přirozené větrání (pobytových prostor) je nahodilé časově omezené (závisí na lidském faktoru) nekontrolovatelné závislé na vnitřních a vnějších klimatických podmínkách závislé na tlakovém účinku větru nemožnost filtrace možnosti tepelné úpravy větracího vzduchu jsou omezené šíření hluku z venkovního prostředí ohřev vzduchu hradí otopná soustava nevyžaduje energii na dopravu vzduchu bezúdržbové 23
Jak zajistit trvalé a spolehlivé větrání? Přirozené větrání infiltrace? mikroventilace? provětrávání? šachtové větrání NE! Snažíme se jí zabránit z důvodu úspor energie z hlediska větrání nefunkční! ANO ALE!? Vyžaduje od uživatelů určitou systematičnost. Účinné je pravidelné intenzivní větrání, krátce a velkými průřezy. Možný vznik diskomfortu. Nebývá běžné (např. hybridní větrání) 24
Přirozené větrání 25
Přirozené větrání 26
Jak zajistit trvalé a spolehlivé větrání? Nucené větrání může být trvalé umožňuje řízené větrání - kontrolovatelný průtok vzduchu možnost využít filtrace možnost úpravy vzduchu vč. ZZT (pro rovnotlaké) vyšší kvalita větrání vyžaduje náklady na provoz a údržbu investice požadavky na profese podtlakové rovnotlaké přetlakové 27
Přirozené větrání nové! Podmínky použití provětrávání naše právní předpisy připouštějí přirozené větrání Systém Maximální hloubka místnosti B [m] (H [m] výška místnosti) Maximální počet osob v místnosti Minimální průtočný průřez okna [m 2 /10 m 2 podlahové plochy] Jednostranné větrání B max = 2,5.H Příčné větrání B max = 5.H (pro H > 4 m, je B max = 10 m) (pro H > 4 m, je B max = 20 m) 1 osoba / 10 m 2 podlahové plochy 1,0 0,6 28
Stanovení průtoku větracího vzduchu Podle obsazenosti Podle intenzity větrání Podle bilančních výpočtů bilance znečišťujících látek tepelná bilance (odvod tepelné zátěže) vlhkostní bilance (odvod vodní páry) Podle potřeby vzduchu pro spalování Bilanční výpočty viz Příloha D 29
Návrh a výběr systému Obytné budovy Pobytové prostory Budovy pro vzdělávání učebny, kabinety, tělocvičny Bazény Kuchyně a restaurace Pracovní prostory nevýrobní Pracovní prostory výrobní Prostory pro krátkodobý pobyt garáže, kotelny 30
Příklady návrhu větrání Přirozené větrání oknem Rychlost větru w větru = 1 m/s Plocha oken S = 9 m 2 Požadovaný průtok V = 18*17 + 25 = 331 m 3 /h Doba větrání: t = V / S.w = 331 / 9.1 = 37 s.??? Větrání by měl navrhovat odborník! Závěr: Okna doporučujeme otevírat po dobu minimálně 37 vteřin za hodinu 31
Příklady návrhu větrání 250 Charakteristika ventilátorové jednotky NRC8 Celkový tlak Δpc (nebo tlaková ztráta) [Pa] 200 150 100 50 Původní pracovní bod Větrání by měl navrhovat Charakteristika síě odborník! 2 m/s 5 m/s Nové pracovní body Charakteristiky rotující hlavice 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Průtok [m 3 /h] MAREŠ L. Limity použití rotujících větracích hlavic pro centrální větrání obytných domů. 2010. 32
Požadavky na související profese stavební práce vytápění a chlazení zdravotně technické instalace elektroinstalace měření a regulace ochrana proti hluku a vibracím požární ochrana Řešeno odkazem na ČSN 12 7010 33
Provoz a údržba možná rizika i dobré jinak topení a větrání zavdává příčinu ku neoprávněným steskům vůči zařízení, když hrubě se hřeší proti pravidlům, týkajícím se obsluhy a opatrování uvedených zařízení. František Velich (1898) inženýr královského hlavního města Prahy 34
Provoz a údržba - příklad Měření v době: 25.2. až 6.3.2015 35
Přílohy A - E Větrací systémy obytných budov (popis, charakteristika, použití, ovládání, energie) Větrací systémy pro vzdělávací budovy Tvorba konceptu větrání Příklad protokolu - Koncept větrání pro obytné prostory Bilanční výpočty pro návrh větrání Příklad řešení nuceného rovnotlakého větrání RD 36
Větrací systémy pro obytné budovy 37
Větrací systémy pro učebny 38
Proč školy?
za Rakouska - Uherska Nařízení min. kultu a vyučování z 12. III. 1888 Kromě obnovování vzduchu (provětrávání), které po vyučování prováděti se má otevřením dveří a oken, pečováno buď v každé síni školní o stálou změnu vzduchu. Přístroje, které sprostředkují tuto změnu vzduchu, buďtéž upraveny tak, aby stále čerstvý, t.j. čistý a v zimě náležitě oteplený vzduch v dostatečném množství z venku do místností tak byl přiváděn a vzduch v místnostech tak z nich byl odváděn, aby tato změna vzduchu přítomných nijak nepříjemně se nedotýkala aneb je docela ohrožovala. 40
1930 2001 Wellendorf 1930 (architekt a stavitel) obecné školy 10 12 m 3 /h na žáka vyšší školy 15 30 m 3 /h na žáka ČSN 1053 z roku 1930 10 25 m 3 /h na žáka Vyhláška č. 108/2001 Sb. 20 30 m 3 /h na žáka nejvyšší přípustná teplota v učebnách 26 C, RH 40 až 60 % 41
a dnes? Vyhláška MZČR č. 410/2005 Sb. ve znění pozdějších předpisů 18 (6) Přirozené větrání musí být v případě těsných oken zajištěno systémy mikroventilace nebo větracími štěrbinami. Příloha č. 2, Tab. 1: 20 30 m 3 /h na žáka Maximální výsledná teplota: 28 C (31 C???) 42
a dnes? Vyhláška MMR č. 268/2009 Sb. ve znění pozdějších předpisů Pobytové místnosti musí mít zajištěno dostatečné přirozené nebo nucené větrání v době pobytu osob minimální množství vyměňovaného venkovního vzduchu 25 m 3 /h na osobu, nebo minimální intenzita větrání 0,5 1/h. Jako ukazatel kvality vnitřního ovzduší slouží oxid uhličitý CO 2, jehož koncentrace ve vnitřním vzduchu nesmí překročit hodnotu 1 500 ppm. 43
a dnes? Vyhláška MZČR č. 6/2003 Sb., kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb hodinové limitní koncentrace PM 2,5, PM 10, CO 2, NO 2, benzen, formaldehyd, ozón a další. nucené větrání se použije tam, kde přímé větrání je nedostačující k odvodu vznikajících škodlivin a tepelně-vlhkostní zátěže prostoru. výsledná teplota v učebnách 24,5 ± 1,5 C - vede na klimatizaci! 44
Platné právní předpisy Co přinášejí? více otázek než odpovědí rozpory technický problém neřeší paradoxy Důsledky? stav vnitřního prostředí ve většině škol je nevyhovující Koncentrace CO 2 [ppm] 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 12:00 0:00 Čas 5.B Koncentrace CO 2 a vliv na člověka 400 ppm: běžná koncentrace ve venkovním ovzduší 800 až 1 000 ppm: doporučená úroveň CO 2 ve vnitřních prostorách 1 200 až 1 500 ppm: maximální, akceptovatelná úroveň CO 2 ve vnitřních prostorách > 1 500 ppm: nastávají příznaky únavy a snižování koncentrace > 2500 ppm: ospalost, letargie, bolesti hlavy < 5 000 ppm: maximální bezpečná koncentrace bez zdravotních rizik > 5 000 ppm: zvýšený tep (SBS syndrom), nedoporučuje se delší pobyt 45
Současný stav (2015) Rekonstrukce škol Stav oken během výuky Stav oken o přestávkách http://vetrani.tzb-info.cz/vnitrni-prostredi/12873-dotaznikovy-pruzkum-stavu-skolskych-budov 46
Iniciativy 47
Paradoxní situace Dvojí metr na větrání škol projekt školy, kde je navrženo nefunkční přirozené větraní tzv. mikroventilací, buď nepodléhá stavebnímu povolení (stavba se vyznamně nemění), nebo bez povšimnutí projde schvalovacím procesem. v případě, že projekt obsahuje trvalé nucené větrání, trvá hygienik striktně na průtoku 20 až 30 m 3 /h na žaka, i přes to, že v učebně jsou stejná otevíratelná okna s mikroventilací jako v předchozím případě. 48
Protokol konceptu větrání Tvorba protokolu podklady podmínky prostředky Příklad protokolu není universální pro ostatní budovy/prostory zvolit obdobný postup 49
na úplný závěr Umělé větrání vyžaduje vždy většího nákladu, neboť k pohánění ventilátoru zapotřebí je vždy síly. Avšak, kde jedná se vskutku o to, aby člověku čerstvého, zdraví jeho nezbytného vzduchu se hojně dostávalo, nepadá větší poněkud výloha značně na váhu. Jan Ev. rytíř Purkyně (1891) Topení a větrání obydlí lidských 50
www.stpcr.cz
Děkuji za pozornost utp.fs.cvut.cz