Větrání ve školách: Jak se zbavit oxidu uhličitého?0

KOMENTÁŘ: Žáci a studenti se učí v nevyhovujícím prostředí. Ve školách je vysoká koncentrace oxidu uhličitého. Co se s tím dá dělat?

Nedávno jsem dělal posudek na práci, která se zabývala měřením a hodnocením koncentrace oxidu uhličitého (CO₂) ve školních třídách. Jako člověk, který každoročně dělá řadu přednášek pro školy a opakovaně se setkává s někdy téměř nedýchatelnou atmosférou ve třídách, mne toto téma velmi zaujalo.

„Vydýchaný vzduch ve třídách je nepříjemný a ovlivňuje koncentrací studentů.“

Když jsem práci poprvé přečetl, byl jsem zděšen; pokud je to, co je tam popsáno obvyklé ve většině škol (a je to docela pravděpodobné, protože šlo o reprezentativní vzorek škol), pak je to katastrofa a mělo by se s tím rychle něco dělat.

Nedýchatelný vzduch

Já jsem si tohoto problému vědom již dlouho; když někde přednáším, tak obvykle chvíli po začátku přednášky otevírám alespoň jedno okno a jednu ventilačku a o přestávce (i přes protesty studentů) důkladně vyvětrám. Nedávno jsem si koupil měřič koncentrace CO₂ a vzal jej sebou na přednášku pro veřejnost v Brně.

Když jsem se v prezentaci dostal k problematice větrání (asi po 40 minutách) a přístroj jsem zapnul, abych ukázal, jak funguje, tak ohlásil „Out of range“, což znamenalo, že je tam přes 3000 ppm CO2. Následovalo otevření okna a musím říci, že než jsme dostali hodnotu CO₂ pod 1000 ppm, tak už nám byla docela zima (bylo to v lednu).

Čistý vzduch je pro život důležitý

Koncentraci CO₂ upravuje vyhláška

Ve vyhlášce 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby § 26, odstavec 3 se píše … musí být dodržena hodnota maximální přípustné koncentrace oxidu uhličitého 1000 ppm, která slouží jako ukazatel intenzity a kvality větrání.

V citované práci bylo popsáno a změřeno skoro 70 učeben, a přestože ve většině případů byla jakási snaha o větrání (otevřené ventilačky nebo dveře na chodbu), tak jenom v pěti učebnách nepřevýšila průměrná koncentrace CO₂ maximální přípustnou hodnotu.

Nenapadá mne žádný jiný případ tak flagrantního porušování platných norem, jako je tomu v případě kvality vnitřního prostředí školních tříd.

Do jisté míry se tomu ale nelze vlastně divit, protože v některých školách je dokonce zakázáno otevírat o přestávce okna, protože prý hrozí vypadnutí dětí z oken a četné učebny mají okna do ulice a hluk z dopravy téměř znemožňuje přednášet při otevřených oknech či ventilačkách.

Měření oxidu uhličitého ve školách

Podívejme se tedy na některé z těch případů podrobněji a zkusme domyslet, co z toho vyplývá a co by se s tím dalo dělat.

Na obr.1 je graf závislosti koncentrace CO₂ ve školní třídě na čase. Jde zjevně o starou školu (špaletová okna a ventilační otvor ve stěně) a první hodinu. Třída byla přes noc vyvětrána přirozenou infiltrací netěsnými okny a v průběhu měření byla okna zavřená. Koncentrace CO₂ proto víceméně rovnoměrně stoupá a po asi 40 minutách dosáhne přibližně hodnoty 1100ppm, tj. mírně překročí výše zmíněnou maximální přípustnou koncentraci).

Obrázek 1

Je zajímavé, že vzestup koncentrace CO₂ je vlastně dost pomalý ve srovnání s jinými podobnými učebnami. V popisu učebny je uvedena poznámka „starý ventilační otvor o rozměru cca 600 × 600 mm s již nepohyblivými  lamelami pod stropem ve zdi“. Tyhle ventilační otvory prý předepisovaly již rakousko-uherské stavební předpisy a zjevně dokázaly (ve spojení s přirozenou infiltrací okny) zajistit celkem vyhovující větrání na základě „komínového efektu“, kdy odvětrávaný teplejší vzduch vytváří ve ventilační šachtě tah vzduchu. Problém ovšem je, že často již nefungují uzavírací žaluzie, takže jsou stále otevřené (zbytečné větrání v době mimo vyučování) nebo stále uzavřené (žádné větrání když je třeba).

Zajímavé je pozdější měření v jiné učebně téže školy (obr.2). Zde je na začátku poměrně vysoká koncentrace 1 900 ppm, která zjevně díky trvale otevřenému oknu, na konci 30min intervalu poklesla až na 750ppm. Podobně v jiné učebně téže školy, otevření okna na 7min snížilo hodnotu z 2 100 ppm na 1 100 ppm.

Obrázek 2

Je tedy vidět, že otevření alespoň jednoho okna (ve spojení s určitou netěsností ostatních oken a dveří ) dokáže výrazně snížit koncentrace CO2. To je ovšem možné v situaci kdy venku je poměrně vysoká teplota, větrat tímto způsobem v zimě se obvykle setkává se značnou nelibostí žáků sedících v blízkosti toho okna. Snesitelnější způsob větrání je pootevřené okno nebo ventilačka (případ na obr. 4).

Obrázek 3

O dost horší je situace v učebně osazené novými těsnými okny. Pokud jsou okna a dveře zavřená, koncentrace CO₂ trvale stoupá z 2 340 ppm a na konci vyučovací hodiny dosahuje skoro 3 900 ppm (obr.3).

Přijatelný způsob větrání je použít více, jen málo pootevřených, oken resp. malé ventilačky (obr. 4). Zde je vidět, že 6 pootevřených malých ventilaček udrželo koncentraci CO₂ v rozmezí 1030 až 1214ppm.

Obrázek 4

Díky tomu, že se poměrně malý proud studeného vzduchu míchá se stoupajícím proudem teplého vzduchu z topných těles je to z hlediska tepelné pohody snesitelné i při nízkých teplotách venku. Z hlediska tepelných ztrát je to ale ten nejméně efektivní způsob větrání.

Jen pro úplnost uvádím, že rekord v této sadě měření drží učebna označená písm. B ve škole označené číslicí 9, kde koncentrace CO₂ vystoupila během měření z hodnoty 3 700 ppm na 6 700 ppm.

Souhrnné hodnoty

Problém s oxidem uhličitým

Především je třeba říci, že problém není v tom, že by CO₂ není v pravém smyslu jedovatý plyn, je to látka tělu vlastní. Uvádí se, že ani koncentrace 20 000 ppm při krátkodobé expozici nijak nepoškozuje zdraví.

Problém, je, že zvýšená koncentrace CO₂ představuje určitý zásah do regulace dýchání a dalších procesů v organismu a má vliv na psychiku. Uvádí se, že koncentrace do 2000ppm mohou způsobovat pocit ospalosti, při koncentracích blížících se 5000ppm pak se přidávají u některých jedinců bolesti hlavy a snížená schopnost koncentrace.

Je ale třeba si uvědomit, že tady nejde jen o CO₂. Koncentrace CO₂ totiž slouží hlavně jako marker (indikátor)  pro  posuzování intenzity větrání a s tím souvisícího takzvaného odérového mikroklimatu. Jako odéry se označují plynné složky ovzduší, vnímané jako vůně, nebo zápachy produkované člověkem nebo jeho činností.

Jsou to látky nejen nepříjemné, ale často i dosti škodlivé a jejich přítomnost ve vzduchu je nežádoucí. Vnitřní prostředí budov může obsahovat četné  znečišťující  látky – kromě výše zmíněného CO₂, jehož zdrojem jsou především lidé, je to i oxid uhelnatý (CO), který vzniká při nedokonalém spalování (cigarety, vonné tyčinky apod.), a formaldehyd, jehož zdrojem  mohou být některé v interiéru použité materiály (například v dřívějších dobách vyráběné dřevotřískové desky nebo nábytek).

Velmi významné jsou i těkavé organické látky (označované zkratkou VOC).  Jde o širokou skupinu sloučenin  pocházejících například z cigaretového kouře, čisticích prostředků, nátěrů, krémů, osvěžovačů vzduchu a dalších zdrojů.

Syndrom nemocných budov

Škodlivé jsou i oxidy  dusíku jejichž hlavním  zdrojem  v interiéru  je  zemní  plyn  spalovaný při  vaření a dále radon pronikající z podloží nebo uvolňující se z vody (hlavně při sprchování).

Dlouholeté výzkumy ukázaly, že existuje výrazná korelace (souvislost) mezi intenzitou větrání a zmíněným odérovým mikroklimatem. Nepříjemné pocity případně i různé zdravotní potíže pociťované při dlouhodobém pobytu v nedostatečně větraných místnostech se souhrně označují zkratkou SBS (z anglického Sick Building Syndrome, tj. Syndrom nemocných budov). Přímé měření výměny vzduchu při přirozeném větrání je ovšem obtížné a proto se využívá podstatně jednoduší měření koncentrace CO2.

Ty naměřené koncentrace CO₂ ve výše zmíněných učebnách nám tedy říkají, že kvalita vnitřního prostředí je ve většině z nich nevyhovující, někde pak zcela katastrofální.

Co se s tím dá dělat?

Někdo by mohl namítnout, že ten požadavek normy je příliš přísný a stejně je koncentrace CO₂ ve většině obytných i kancelářských budov překračována. To je sice pravda, třeba v době psaní tohoto článku, se koncentrace CO₂ v mé pracovně pohybuje někde mezi 950 až 1 300 ppm podle toho jak si zrovna vzpomenu větrat, nicméně je si třeba uvědomit, že výrazné překračování koncentrací CO₂ je záležitostí řekněme posledních 20 let a souběžně s tím se objevil výše zmíněný Syndrom nemocných budov.

Ještě v dobách mého mládí se v mnoha školách topilo kamny umístěnými ve třídě a ta ve spojení s netěsnými okny dokázala zajistit poměrně velkou výměnu vzduchu (až desetinásobná výměna vzduchu v místnosti za hodinu).

Řešení, keré zajistít dostatek vzduchu ve školách, je rekuperace

Po zavedení ústředního vytápění se intenzita větrání snížila až na čtyřnásobek výměny vzduchu v místnosti za hodinu a po osazení nových těsných oken (ať už plastových či dřevěných) klesla výměna vzduchu pod hodnoty 0,5 výměn vzduchu v místnosti za hodinu. To je hodnota, která nedokáže zajistit dodržení normou požadované hodnoty ani ve velkých učebnách a při větrání o přestávkách.

Vrátit se k větrání pootevřenými okny je při dnešních cenách energie a požadavcích na tepelný komfort téměř nemožné. Čistě teoreticky bychom se mohli CO₂ i dalších škodlivých látek zbavovat stejným způsobem jako se to dělá třeba na atomových ponorkách, které zůstávají ponořené řadu týdnů; technicky to není problém, finančně je to ale zcela neúnosné.

Řešením je nucené větrání

Jediná rozumná metoda jak ve školních učebnách zajistit požadovanou kvalitu vzduchu při přijatelné spotřebě energie na vytápění je použití nuceného větrání s rekuperací tepla.

Technicky to není žádný zásadní problém, postupy a potřebná zařízení jsou již dávno známy a popsány (viz např. publikace Centra pasivního domu – Nucené větrání s možností rekuperace odpadního tepla v objektech pro vzdělávání).

Na zajištění přiměřeného větrání je ale třeba myslet včas. Při každé větší rekonstrukci zaměřené na úspory energie by mělo být dbáno nejen na energetickou stránku věci, ale i na dopad opatření na kvalitu vnitřního prostředí a spokojenost uživatelů, jak se píše ve výše uvedené publikaci.

Instalace rekuperačního větrání by proto měla být nedílnou součástí rekonstrukce škol. Pokud to nezačneme dělat, tak nás může uspořená energie přijít docela draho. Kdo ví, zda ty množící se stížnosti na nezájem žáků o učení a jejich stále se zhoršující výsledky nejsou také trošku zaviněny i špatnou kvalitou prostředí ve kterém se vzdělávají.

Autor: Jana Poncarová

Více článků od autora