Koncept větrání – metodika a souvislosti

Seminář MPO16. 5. 2017Vladimír Zmrhal

2

… 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

3

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

4

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

5

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

přívětivéOpírá se o:� platné právní předpisy, normy, směrnice, respektované

informace

6

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

7

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.)

8

Co obsahuje?

1) Předmět dokumentu - přehled platných předpisů, norem, směrnic2) Termíny a definice3) Požadavky na větrání4) Větrací systémy 5) Stanovení průtoku větracího vzduchu6) Požadavky na odvod vzduchu7) Návrh větrání a výběr systému pro konkrétní prostory/budovy8) Požadavky na související profese9) Pokyny pro realizaci, přejímku větracího zařízení10)Provoz a údržba

9

Co obsahuje?

Příloha A - Příklady větracích systémů obytných budovPříloha B - Příklady větracích systémů pro vzdělávací budovy Příloha C - Tvorba konceptu větrání

Příklad protokolu - Koncept větrání pro obytné prostoryPříloha D - Bilanční výpočty pro návrh větrání Příloha E - Příklad řešení nuceného rovnotlakého větrání RD

Použitá literatura

10

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

11

Znečišťující látky z venkovního

prostředí

Znečišťující látky z vnitřního prostředí

Znečištění ovzduší

� CO� CO2� vodní pára� VOC� cigaretový kouř� …

� radon� CO, NO2, SO2� benzo[a]pyren� pevné částice� ozon� …

Znečištění vnitřního prostředí

12

Znečišťující látky z venkovního

prostředí

Kvalitní vnitřní ovzduší z hlediska

zdraví a pohody přítomných osob

Znečišťující látky z vnitřního prostředí

Znečištění vnitřního prostředí

Snížení koncentrace znečišťujících látek

Odstranění zdroje škodliviny

Filtrace / odlučování

Omezení šíření škodlivin

Ředění - větrání

ZMRHAL V., DRKAL F., MATHAUSEROVÁ Z., ŠŤÁVOVÁ P. Zpráva k rozborovému úkolu č. 12/0010/10. Praha. 2010.

Znečištění ovzduší

13

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.

14

Skupina 1 Skupina 2 Skupina 3

Riziko úmrtí nebo vzniku nemoci

Riziko vzniku onemocnění (respiračního)

Riziko méně závažných nemocí nebo vzniku diskomfortu

Radon Houby, plísně (souvisí s vlhkostí) Teplota

Karcinogenní VOC Jiné alergeny Hluk

Azbest Prachové částice Kvalita osvětlení

Pasivní kouření (ETS) Oxidy dusíku NOx Nekarcinogenní VOC

Oxid uhelnatý (vysoké koncentrace)

Ozon Oxid uhelnatý (nízké koncentrace)

HOLCÁTOVÁ I., Možné zdravotní aspekty nedostatečného větrání. STP. 2009.

Zdravotní dopady

15

Úloha CO2 ve větrání

Max von Pettenkofer

� 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 CO2 = f (věku – tělesných proporcích, aktivity) � průtok čerstvého vzduchu pro dospělou osobu

25 m3/h (plyne z Pettenkoferova kritéria 1000 ppm)

16

Úloha CO2 ve větrání

400 až 700 ppm: koncentrace ve venkovním ovzduší

800 až 1 200 ppm: vyhovující koncentrace CO2 ve vnitřních prostorách

1 500 ppm: doporučená maximální úroveň CO2 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.

17

Úloha CO2 ve větrání

Třída kvality vnitřního vzduchu

Rozdíl koncentrace CO2 [ppm]uvnitř a vně

Typické rozpětí Směrná hodnota

IDA 1 – vysoká < 400 350IDA 2 – střední 400 - 600 500IDA 3 – středně nízká 600 - 1000 800IDA 4 – nízká > 1000 1200

Hodnocení kvality vnitřního ovzduší podle ČSN EN 13779

18

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 radonuTechnologické požadavky� přívod spalovacího vzduchu (provozní, havarijní i požární větrání)

19

Požadavky na větrání

Bezpečnostní požadavky� tam kde se mohou vyskytnout látky hořlavé, nebezpečné výbuchemPožární požadavky� požární ochrana (aktivní a pasivní) – samostatná disciplínaEnergetické požadavky� energetické úspory nemohou být nadřazeny hygienickým nebo

provozním požadavkům� ohřev a doprava větracího vzduchu

20

Požadavky na větrání

Závazné - právní předpisy � zákony� nařízení � vyhlášky� (směrnice EP)Doporučené � normy EN, ČSN, DIN� směrnice TPG, VDI� informace TNI

21Zdroj: REHVA; ČSN EN 15665/Z1; Nařízení vlády č. 93/2012 Sb.

Požadavky na větrání

Obytné budovy Pracovní prostory

22

Vývoj požadavků na větrání

10 cfm = 17 m3/hThomas Tredgold 1788 - 1829

TREDGOLD, T. Principles of Warming and Ventilating Public Buildings. 1824. London.

ASHRAE – minimální průtoky vzduchu na osobu

23

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“

24

Jak zajistit trvalé a spolehlivé 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)

Přirozené větrání� infiltrace ?� mikroventilace ?

� provětrávání ?

� šachtové větrání

25

Přirozené větrání

26

Přirozené větrání

27

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

28

Přirozené větrání – nové!

Podmínky použití provětrávání� naše právní předpisy připouštějí přirozené větrání

Systém

Maximální hloubkamístnosti B [m](H [m] výška místnosti)

Maximální počet osob v místnosti

Minimální průtočný průřez okna [m2/10 m2

podlahové plochy]

Jednostranné větrání

Bmax = 2,5.H

(pro H > 4 m, je Bmax = 10 m) 1 osoba / 10 m2

podlahové plochy

1,0

Příčné větrání Bmax = 5.H

(pro H > 4 m, je Bmax = 20 m)

0,6

29

Stanovení průtoku větracího vzduchu

Podle obsazenostiPodle intenzity větráníPodle 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

30

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

31

Přirozené větrání oknem� Rychlost větru wvětru = 1 m/s� Plocha oken S = 9 m2

� Požadovaný průtok V = 18*17 + 25 = 331 m3/h� Doba větrání:

t = V / S.w = 331 / 9.1 = 37 s. ???

Závěr: Okna doporučujeme otevírat po dobu minimálně 37 vteřin za hodinu

Větrání by měl navrhovat odborník!

Příklady návrhu větrání …

32MAREŠ L. Limity použití rotujících větracích hlavic pro centrální větrání obytných domů. 2010.

0

50

100

150

200

250

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Průtok [m3/h]

Ce

lko

vý

tla

k Δ

pc (

ne

bo

tla

ko

vá

ztr

áta

) [P

a]

5 m/s

Charakteristiky rotující hlavice

Charakteristika síě

Charakteristika ventilátorové jednotky NRC8

Původní pracovní bod

Nové pracovní body

2 m/s

Příklady návrhu větrání …

Větrání by měl navrhovat odborník!

33

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

34

Provoz a údržba

„… i dobré jinak topení a větrání zavdává příčinu kuneoprávněným steskům vůči zařízení, když hrubě se hřešíproti pravidlům, týkajícím se obsluhy a opatrováníuvedených zařízení.“

František Velich (1898)inženýr královského hlavního města Prahy

� možná rizika

35

Provoz a údržba - příklad

Měření v době: 25.2. až 6.3.2015

36

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

37

Větrací systémy pro obytné budovy

38

Větrací systémy pro učebny

Proč školy ?

40

… 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, buďtéžupraveny 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.“

41

… 1930 … 2001 …

Wellendorf 1930 (architekt a stavitel)� obecné školy 10 – 12 m3/h na žáka� vyšší školy 15 – 30 m3/h na žákaČSN 1053 z roku 1930 � 10 – 25 m3/h na žáka

Vyhláška č. 108/2001 Sb.� 20 – 30 m3/h na žáka� nejvyšší přípustná teplota v učebnách 26 °C, RH 40 až 60 %

42

… 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 větracímištěrbinami.“

� Příloha č. 2, Tab. 1: 20 – 30 m3/h na žáka

� Maximální výsledná teplota: 28 °C (31 °C ???)

43

… 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 minimálnímnožství vyměňovaného venkovního vzduchu 25 m3/h na osobu, nebo minimální intenzita větrání 0,5 1/h.

� Jako ukazatel kvality vnitřního ovzduší slouží oxid uhličitý CO2, jehož koncentrace ve vnitřním vzduchu nesmí překročit hodnotu1 500 ppm.“

44

… 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 PM2,5, PM10, CO2, NO2, 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 !

45

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

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

Konc

entra

ce C

O2 [

ppm

]

Čas

Koncentrace CO2 a vliv na člověka 400 ppm: běžná koncentrace ve venkovním ovzduší800 až 1 000 ppm: doporučená úroveň CO2 ve vnitřních prostorách1 200 až 1 500 ppm: maximální, akceptovatelná úroveň CO2 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

Platné právní předpisy

Co přinášejí?� více otázek než odpovědí� rozpory� technický problém neřeší� paradoxyDůsledky …?� stav vnitřního prostředí ve

většině škol je nevyhovující

5.B

46

Současný stav (2015)

Rekonstrukceškol

http://vetrani.tzb-info.cz/vnitrni-prostredi/12873-dotaznikovy-pruzkum-stavu-skolskych-budov

Stav oken během výuky

Stav oken o přestávkách

47

Iniciativy

48

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 povšimnutíprojde schvalovacím procesem.

� v případě, že projekt obsahuje trvalé nucené větrání, trvá hygienik striktně na průtoku 20 až 30 m3/h na žaka, i přes to, že v učebně jsou stejná „otevíratelná“ okna s „mikroventilací“ jako v předchozím případě.

49

Protokol konceptu větrání

Tvorba protokolu� podklady� podmínky� prostředky

Příklad protokolu� není universální� pro ostatní budovy/prostory zvolit

obdobný postup

50

… 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

www.stpcr.cz

Děkuji za pozornost

utp.fs.cvut.cz