Kvalita vnitřního prostředí současného panelového domu
Stále častěji se v běžné praxi setkáváme s problematikou kvality vnitřního prostředí a nutností větrání interiéru. Důvodem je fakt, že obálka budovy se při honbě za úsporou tepla, respektive úsporou provozních nákladů na vytápění, navrhuje stále těsnější, na což reagovali výrobci stále méně propustnými produkty. Díky zpětné vazbě od uživatelů, kterým se rapidně zhoršilo vnitřní prostředí a začaly se tvořit plísně, začali výrobci do rámu oken osazovat přivětrávací otvory. Doporučují mít okna otevřená na tzv. 4. polohu kliky a především doporučují intenzivně a krátce větrat, aby se vzniklé potíže odstranily. Manuálnímu větrání okny tedy musíme věnovat velkou pozornost a otázkou je, který z uživatelů tyto zásady dodržuje.
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.