Je opravdu nutné větrat?
Následující série článků na toto téma shrne současnou problematiku vnitřního prostředí a pokusí se čtenáře seznámit se základními systémy nuceného způsobu větrání bytů. Budou postupně představeny systémy s lokální či centrální rekuperací tepla, podtlakové větrání a další systémy větrání, které v současné době najdeme na trhu. Veškeré systémy větrání budou ekonomicky zhodnoceny a díky této kompletní analýze si čtenář bude moci udělat lepší představu o tom, kolik je nutné investovat do opravdu kvalitního vnitřního prostředí.
Kolik čerstvého vzduchu vlastně potřebujeme?
Aby člověk přežil, potřebuje pouze přibližně 1 m3 vzduchu za hodinu. Tato dávka čerstvého vzduchu je limitní k přežití, není však přijatelná. V průběhu několika let se dospělo k závěru, že přijatelná spodní mez je kolem 25 m3/hod. Tato hodnota odpovídá přijatelné hladině vnitřní koncentrace oxidu uhličitého (CO2). Obsah oxidu uhličitého ve svěžím venkovním vzduchu je přibližně 0,035 % – tedy 350 ppm. Vydechovaný vzduch z plic má pak kolem 4,5 % CO2 (45 000 ppm – tj. cca 18 litrů CO2/hod.) a kdybychom byli uzavřeni několik minut v malém vzduchotěsném prostoru, tak se udusíme. V historii se po řadě pokusů stanovila jako přijatelná horní mez ve vnitřním prostředí hladina 1000–1200 ppm CO2. Tento požadavek je ukotven ve vyhlášce č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby v § 26 odst. 3. Z tohoto kriteria se dopočte oněch 25 m3/hod., ale v uvedené vyhlášce není řečeno, jak toho docílit.
» Obr. 1. Závislost množství čerstvého vzduchu na koncentraci oxidu uhličitého v interiéru (levá osa) a na energetické potřebě na ohřátí vzduchu (pravá osa - v grafu vypočteno pro te = - 15 °C
V případě intenzivnějšího větrání 50 m3/hodinu bude v interiéru přijatelnější koncentrace CO2, kolem 700 ppm (viz obr. 1), avšak na úkor vyšších energetických ztrát. Berme tedy tuto dávku 25 m3/hod. jako přijatelnou jak z pohledu vnitřního prostředí, tak z pohledu energetických ztrát. Otázkou tedy je, jestli se této dávky člověku v místnosti, kde například spí, dostává. Jak bylo zmíněno úvodem, výrobci oken vyrábějí čím dál tím těsnější okna a hodnoty součinitele průvzdušnosti spáry jsou až dvacetkrát nižší než u starých oken. Následující graf reprezentuje množství vzduchu, které pronikne spárami různě těsných oken při určitých venkovních rychlostech větru (viz obr. 2). Při nejčastějších rychlostech větru kolem 4–5 m/s pronikne spárami starých oken 10–15 m3/hod., kdežto novým oknem pouze 1 m3/hod..
Tento fakt musí mít bezpochyby negativní dopad na kvalitu vnitřního prostředí. Pravdou je, že oněch 10–15 m3/hod. (při velkém poryvu větru až 50–60 m3/hod.) je velmi nekontrolovaných a toto množství proniká do interiéru, i když uživatelé nejsou doma. Provozní náklady na vytápění jsou pak vysoké a už jen pocit, že se nám doma větrem hýbají záclony, přivede nejednoho uživatele k výměně za nová okna plastová či dřevěná vysoce těsná s lepším součinitelem spárové průvzdušnosti i prostupem tepla. Z obr. 2 si tedy dokážeme udělat obrázek o tom, jaká je korelace mezi množstvím vzduchu a koncentrací CO2 v interiéru. Novými okny přivedeme v průměru pouze 1 m3/hod. a požadovaných 1000 ppm docílíme pouze intenzivním větráním. Následující měření koncentrace CO2 v konkrétním bytě dokáže, že i když se uživatelé snaží větrat, tak je velmi těžké docílit zmiňovaného požadavku.
» Obr. 2. Množství vzduchu, které pronikne spárami různých typů oken při určitých rychlostech venkovního větru a energie potřebná pro ohřátí tohoto vzduchu
Měření CO2 v panelovém bytě po výměně oken
Čidlo CO2 bylo umístěno v obývacím pokoji, který slouží zároveň jako ložnice manželského páru. Z měřeného časového úseku byly vybrány čtyři charakteristické týdny v otopném období a tyto týdny byly podrobněji analyzovány.
» Obr. 3. Půdorys měřeného bytu s označením polohy čidla CO2
Obr. 4 obsahuje veškerá naměřená data za čtyřtýdenní měřené období od pondělí do neděle s vyznačenými denními a nočními hodinami.
Z měřených dat názorně vyplývají noční extrémy, které dosahují hodnot až 3500 ppm (tři a půlkrát horší než přijatelná mez). Z podrobnější analýzy těchto dat vyplývá, že v nočních hodinách lidé spí takřka 70–80 % času nad hygienickou úrovní 1000 ppm. V grafu je taktéž názorně vidět, jak v ranních hodinách dochází k nárazovému provětrání bytu a v mnoha případech se hodnota CO2 dostane k hranici 500–700 ppm. Ranní provětrání má však negativní dopad na energetickou náročnost, jelikož otopný systém se po zavření okna snaží „dohnat“ interiérovou teplotu z např. 17 °C na cca 21–23 °C, i když není nikdo v bytě přítomen.
» Obr. 4. Oblast měřených hodnot koncentrace oxidu uhličitého
Jak tedy na to?
Z měření jasně vyplývá, že kvůli novým těsným oknům, která mají takřka nulovou infiltraci, dochází k porušování hygienických limitů za cenu snížení tepelné ztráty větráním. V nočních hodinách, kdy uživatelé nemohou manuálně regulovat intenzitu větrání pomocí oken, dochází v 70 % času k překročení hygienického limitu, který s sebou aditivně nese riziko vzniku kondenzace na oknech a tvorby plísní. Při koncentracích nad 2000 ppm (jak uvádí obr. 1) dochází ke zvýšenému riziku negativního vlivu na zdraví a i po několika hodinách spánku se člověk ráno cítí stále unaven, neodpočat. Postupným snižováním průvzdušnosti stavebních konstrukcí při rekonstrukcích panelových a bytových domů se tedy blížíme k ideálnímu pasivnímu standardu, nicméně nároky na kvalitu větrání jsou stále větší. U pasivních domů je systém větrání s rekuperací tepla standardem, na panelové (bytové) domy se však zapomíná. Manuální větrání v bytech je tedy z výše uvedených důvodů vhodné nahradit tzv. nuceným či hybridním způsobem větrání. V dalším článku (v příštím čísle 11–12/10) bude energeticko-ekonomicky vyhodnocena možnost větrání pomocí rekuperační jednotky či varianta větrání pomocí inteligentního centrálního podtlakového ventilátoru.
Článek vznikl jako výstup výzkumného projektu VAV-SP-3g5-221-07 – Komplexní rekonstrukce panelových domů v nízkoenergetickém standardu.
Použitá literatura:
[1] Beranovský, J., Kotek, P., Vogel, P., Antonín, J., Macholda, F. (2010): Větrání panelových domů - opatření a jejich limity [Online]. Ekowatt, Centrum pro obnovitelné zdroje a úspory energie (http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=6181)
[2] Vyhláška č. 268/2009 Sb., Ministerstva pro místní rozvoj ČR o technických požadavcích na stavby
[3] ASHRAE Handbook–Fundamentals (2005), ventilation and infiltration.
[4] Vymětalík, V., Zwiener, V. (2007): Vliv výměny oken v panelovém domě na sledované parametry vnitřního prostředí v souvislosti s výměnou vzduchu v obytném prostoru. Dektime, 7/2007, 36–42
[5] Doležílková, H. (2006): Bytové větrání ve vztahu k produkci CO2, vlhkosti a škodlivin (II) [Online]. ČVUT v Praze, Fakulta stavební, Katedra TZB. Available: http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=3042
[6] Paleček, S. (2007): Blower door test průvzdušnosti budov – detekční metody. RADION – Mgr. Stanislav Paleček. [Online]. Available: http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=3896
Autoři článku:
Ing. Petr Kotek, Ph.D.
Ing. Jiří Beranovský, Ph.D., MBA
Ing. Lucie Šancová
Ing. Petr Vogel
Mgr. František Macholda, MBA
EkoWATT, Centrum pro obnovitelné zdroje a úspory energie.
