Požadavky na jednotlivé faktory vnitřního prostředí budov, mikroklimatické podmínky, tepelná a chladová zátěž Ing. Zuzana Mathauserová, Státní zdravotní ústav,
[email protected]
Pokud řešíme jednotlivé faktory vnitřního prostředí, postupujeme většinou tak, že změříme nebo stanovíme koncentrace nebo velikosti jednotlivých veličin a zjištěné hodnoty porovnáme se stanovenými hygienickými požadavky [1 až 9]. Tab. 1 Platné předpisy stanovující limity pro jednotlivé faktory vnitřního prostředí a požadavky na větrání Typ prostředí pracovní stravovací školské
Předpis NV č. 361/2007 Sb. ve znění NV č. 93/2012 Sb. a NV č. 9/2013 Sb. vyhláška č. 137/2004 Sb. ve znění č. 602/2006 Sb. vyhláška č. 410/2005 Sb. ve znění vyhlášky č. 343/2009 Sb.
pobytové
vyhláška č. 6/2003 Sb.
bazény, sauny
vyhláška č. 238/2011 Sb.
vnitřní prostředí staveb vnitřní prostředí staveb vnitřní prostředí staveb
Existují limity pro: MKL, chemické látky a prašnost, osvětlení, větrání žádné limity neexistují MKL, osvětlení, větrání MKL, chemické látky a prašnost, výskyt mikroorganismů, výskyt roztočů MKL, osvětlení, větrání, mikrobiální kontaminaci vody
vyhláška č. 20/2012 Sb.
větrání, koncentrace CO2
NV č. 272/2011 Sb.
hluk, vibrace
NV č. 1/2008 Sb. ve znění NV č. 160/2010 Sb.
neionizující záření
Pozn.: NV = nařízení vlády, MKL = mikroklima (teploty, relativní vlhkost, rychlost proudění vzduchu)
Doplňujícím způsobem pak mohou být dotazníky mapující subjektivní vnímání jednotlivých faktorů. Nejvíce vnímáme a na pohodě prostředí se nejvíce podílí teplota, méně už osvětlení a hluk a vibrace. Samozřejmě v prašném prostředí prašnost. Vnímání ostatních faktorů prostředí – vlhkost, chemické látky (pokud jsou bez výrazného zápachu), ionizace vzduchu, elektrická a magnetická pole apod. – je již minimální. Ukazuje se, že tepelné podmínky mají opravdu mnohem větší vliv na subjektivní pocit pohody člověka, míru odpočinku i skutečnou produktivitu práce než nežádoucí škodliviny či obtěžující hluk. Mezi tepelně vlhkostní parametry prostředí působící na stav organismu, označované též jako mikroklimatické faktory patří: tepelné podmínky prostředí vyjadřované pomocí teploty vzduchu, výsledné teploty kulového teploměru, operativní teploty, stereoteploty, sálavých teplot, příp. intenzity sálání, korigované teploty, vertikálního rozdílu teplot vzduchu a povrchové teploty; vlhkost vzduchu vyjádřená jako relativní vlhkost, příp. rosný bod; rychlost proudění vzduchu. Teplota vzduchu Teplota vzduchu ta [°C], je základní fyzikální vlastností vzduchu, je používána jako vzduchotechnický údaj a jako teplotní kritérium pro hodnocení vlivu tepelného prostředí na
člověka tam, kde je teplotně homogenní prostředí bez zdrojů sálavé teploty a nejsou zde vysoké rychlosti proudění vzduchu. Výsledná teplota kulového teploměru Výsledná teplota kulového teploměru tg [°C] je teplota v okolí lidského těla měřená kulovým teploměrem, která v sobě zahrnuje vliv současného působení teploty vzduchu, teploty okolních ploch (sálavé teploty) a rychlosti proudění vzduchu. Je základním hodnotícím teplotním kritériem vypovídajícím o působení tepelného stavu prostředí na člověka. Je i základní výpočtovou teplotou pro projektování staveb. Obdobnou veličinou, ale již vypočítanou a ne změřenou je operativní teplota to [°C] – je to rovnoměrná teplota uzavřené černé plochy, uvnitř které by člověk sdílel sáláním a prouděním stejně tepla jako v prostředí skutečném. Její výpočet je uveden ve Věstníku MZ ČR, ročník 2009, Částka 2, Metodický návod Měření a hodnocení mikroklimatických parametrů pracovního prostředí a vnitřního prostředí staveb. Do této skupiny veličin patří ještě stereoteplota tst [°C], tj. směrová sálavá teplota měřená kulovým stereoteploměrem (příp. dvoukulovým radiometrem) charakterizující sálavý účinek okolních ploch ve sledovaném prostorovém úhlu. Je to veličina popisující tepelný stav prostředí v určitém prostorovém úhlu, vyjadřuje nerovnoměrnost tepelné zátěže v prostředí. Pracujeme ale ještě s dalšími teplotními veličinami: Korigovaná teplota tkorig [°C] je teplota vzduchu snížená vlivem proudění vzduchu, která se užívá při hodnocení účinku větru na člověka na venkovních pracovištích a pro práci v chladu s vysokým prouděním vzduchu. Jde o korekci teplot účinkem rychle proudícího vzduchu (je to obdoba „pocitové teploty“ známé z médií). Povrchová teplota ts [°C] je teplota měřená na povrchu těles a stavebních konstrukcí kontaktním nebo bezkontaktním způsobem. Vertikální rozdíl teplot Δt [°C] je rozdíl teploty mezi hlavou a kotníky člověka. Vlhkost vzduchu V našich podmínkách je zvykem používat jako vlhkostní kritérium relativní vlhkost vzduchu rh [%]. Je vyjádřená jako poměr tlaku vodní páry ve vzduchu ke tlaku vodní páry v nasyceném vzduchu, je udávána v %, nebo jako bezrozměrná veličina ve tvaru 0, xx. Ve většině předpisů je požadavek uveden jako rozmezí 30 až 70 % rh, resp. 30 až 65 %. Jako optimální jsou uváděny hodnoty 40 až 45 (50) % při teplotách 20 až 22 °C. Hranice 60 % je již kritická pro růst plísní a mikroorganizmů. V otopném období se potýkáme s opačným problémem velmi nízkou rh, i kolem 20 %. Neznamená to ale okamžitý nákup mobilních zvlhčovačů, které se při nesprávně a nedostatečné údržbě mohou podílet spíše na zhoršení zdraví. Rychlost proudění vzduchu va [m.s-1] je veličina velmi ovlivňující pocit tepelného komfortu – diskomfortu v prostředí (průvan). Způsobuje odpařování potu a tím ochlazování člověka. Je to veličina, jejíž průběh má pulsní charakter, jehož píky dráždí kožní buňky a způsobují tím ještě větší pocit ochlazení. Neměli bychom řešit jen rychlost proudění vzduchu, která by v pracovním prostředí neměla přesáhnout 0,3 m.s-1, ale jde také o to, kam všude se proudící vzduch v prostoru dostane – jde o distribuci vzduchu, kterou je možné v prostoru ověřit kouřovou zkouškou. Měření mikroklimatických veličin Základní požadavky na přístroje pro měření mikroklimatických veličin a způsob jejich použití uvádí ČSN EN ISO 7726 Ergonomie tepelného prostředí – Přístroje pro měření fyzikálních veličin. V mírném tepelném prostředí není problém jednotlivé veličiny změřit a
porovnat s požadavky předpisů, problém se objevuje v horkých provozech, kde je hlavním zdrojem vysoké výsledné teploty sálavá teplota od technologického zdroje (nejen pece a další zpracování taveniny, ale třeba i sporáky u velkoobjemových kuchyní). Problém je v přístrojovém vybavení – dochází ke spékání polyuretanu na kulových teploměrech Vernon-Jokl, u kulových teploměrů Vernon (jen začerněný kov) je zase problém s přívodním kabelem (do cca 50 °C). Většinou se ani na místo činnosti zaměstnance s měřicím stativem nedostaneme, protože by překážel vlastní činnosti zaměstnance. Na takovýchto pracovištích jsou naměřené teploty velmi vzdálené skutečnosti a je otázka, zda vůbec měřit mikroklimatické podmínky na pracovištích, kde jsou zaměstnanci chráněni proti tepelné zátěži odpovídajícími obleky a vycházet se dá pouze z doporučení výrobce obleků. Problematické je pak i vyhodnocení dlouhodobě a krátkodobě přípustné práce podle [1]. Údaji sloužícími k hodnocení tepelné zátěže organizmu jsou i fyziologické ukazatele (srdeční frekvence, teplota kůže, teplota tělesného jádra) a samozřejmě produkce potu, která by za směnu, jakkoli dlouhou, nikdy neměla přesáhnout 4 litry tekutin. Ochrana proti tepelné zátěži Dříve než je třeba zaměstnance chránit před nadměrnou expozicí teplu organizací a režimem cyklů práce a přestávek a OOPP, musí se na pracovišti provést všechna dostupná technická opatření ke snížení tepelné zátěže. Základem technických opatření je při zátěži pracoviště konvekčním teplem dostatečné větrání, které z prostoru alespoň část tepla odvede. Tam, kde je zdrojem tepelné zátěže sálavé teplo, se dá uplatnit celá řada opatření: - snížení intenzity sálání zdroje - místní odsávání - použití clon - použití místního ochlazování zaměstnance - zvýšení tepelné izolace zaměstnance - použití ochranných oděvů proti radiaci Snížení intenzity sálání zdroje Lze provést snížením povrchové teploty zdroje tepla – lepší izolací, vodním chlazením apod., nebo snížením součinitele přestupu tepla sáláním. Toho se dosáhne úpravou povrchu, který by měl být nejlépe kovově lesklý. Používají se hliníkové fólie, nebo nátěry. Místní odsávání Používá se nejen k odvodu chemických látek a prachu přímo od jejich zdroje, ale i k odvodu nadměrného tepla. Nesníží sálavou tepelnou složku, pouze odvede tepelný tok předávaný do prostoru pracoviště konvekcí. Podmínkou dobré funkce odsávacího zařízení je správná volby a provedení sacího nástavce a usměrnění proudění (resp. toku škodlivin) mezi zdrojem škodlivin a volným průřezem sacího nástavce. Clony proti sálání Jsou to zařízení, která sálavou tepelnou složku buď odrážejí, pohlcují nebo odvádějí. Příkladem odrazivých clon jsou clony z hliníkového plechu a leštěné ocelové. Pohlcující clony jsou např. zděné nebo litinové s ohnivzdornou vyzdívkou. Odváděcí clony jsou např. ocelové clony chlazené vodou. Při nižších tepelných zátěžích se používají clony vodní, skleněné, z determálního skla i vzduchové. Ochlazování zaměstnance K místnímu ochlazování se používají vzduchové sprchy, vzduchové oázy, přímé rozprašování vody nebo chladící panely, příp. i chlazené vesty a skafandry. Vzduchové sprchy směřují vyšší rychlostí proud vzduchu na zaměstnance, tím zvyšují součinitel přestupu tepla konvekcí na povrchu osálaného oděvu. Zvýší se tak tepelný tok sdílený konvekcí do okolí a sníží tepelný tok prostupující oděvem k tělu zaměstnance.
Vzduchové oázy lze vytvořit místním nuceným přívodem chladnějšího vzduchu na pracoviště, využívají se u zdrojů konvekčního tepla. Přímé rozprašování vody na zaměstnance – podmínkou této ochrany je dobré větrání celého prostoru odvádějící vlhkost. Maximální velikost kapiček rozprašované vody by měla být 50 až 60 m. Chladící panely se instalují do blízkosti zdrojů sálání, většinou se používají panely chlazené vodou o nízké teplotě. Osobní ochranné pracovní pomůcky Oděvy sloužící jako ochrana proti tepelné zátěži, především proti sálavému teplu, musí mít velký tepelný odpor a malý součinitel poměrné absorpce. Omezí tepelnou zátěž zaměstnance, nezajistí však jeho tepelnou pohodu, protože při jejich používání se člověk značně potí spodní vrstvy musí být proto dobře nasáklivé, vrchní průvzdušné. Pro práce ve velmi vysokých teplotách jsou vyvinuty chlazené skafandry s nuceným přívodem vzduchu. Tepelná zátěž na pracovišti (většinou jde o administrativní pracoviště) může být také způsobena sluneční radiací. Intenzita sluneční radiace v našich klimatických podmínkách dosahuje hodnot kolem 1000 W.m-2 (limitní hodnota intenzity pro celosměnové osálání zaměstnance je 200 W.m-2 – pro porovnání intenzita sálání při odpichu ve vzdálenosti 5 m od pece je cca 7800 W.m-2). Proto je budovy třeba před nadměrnou sluneční radiací chránit. Již při stavbě je nutné zvažovat orientaci fasády budovy a osvětlovacích otvorů a použití stínících prvků. Používají se slunolamy, okenice (pevné i jako posuvné fasádní panely), rolety a žaluzie (účinnější jsou na vnější straně fasády), markýzy, determální skla a fólie na sklo. V současné době se hlavně na velkých administrativních budovách jako stínící prvky používají natáčecí lamely (podle polohy Slunce) po celé fasádě a shadovoltaics, tj. prvky určení ke stínění, do kterých jsou přidávány fotovoltaické články. Účinným stínícím prostředkem je vzrostlá zeleň. Chladová zátěž Přestože hodnocení tepelné zátěže na pracovišti je v [1] zpracováno velmi podrobně, lze použít i výpočetní programy, chladové zátěži se zmíněný předpis věnuje velmi okrajově. Přesto i v oblasti chladu je situace obdobná. Můžeme hovořit o pojmech chladné mikroklima – dlouhodobě přípustné, kdy je tepelná bilance vyrovnaná pomocí termoregulačních procesů organizmu, především dochází ke zmenšování průřezu periferních cév, snížení povrchové teploty těla a snížení toku tepla do okolí. Pobyt v těchto podmínkách je zpravidla bez omezení, jen s vhodným oděvem. Chladné mikroklima – krátkodobě přípustné, kdy už je tepelná bilance organizmu negativní, dochází k trvalému prochládání organizmu, proto pobyt v těchto podmínkách může být pouze krátkodobý. Při posuzování chladové zátěže je také možné vycházet z hodnot fyziologických ukazatelů naměřených v průběhu expozice chladu. Jako kritický se udává pokles teploty tělesného jádra na 36 °C, dojde-li k poklesu až na 35 °C, objevuje se silný třes, který je signálem k okamžitému přerušení práce. Pro ochranu zaměstnanců před chladovou zátěží nejsou rozpracovány tak podrobné ochranné režimové požadavky (střídání cyklů práce a přestávek) jako pro tepelnou zátěž. Potřebná opatření při omezení chladové zátěže při teplotách vzduchu na pracovišti od 10 °C do 4 °C dokonce v předpise zcela chybí (přestože jde o velkou řadu pracovišť, např. bourání a zpracování masa a další potravinářská a skladová pracoviště), při teplotě vzduchu od 4 °C do 10 °C doba práce nemá přesáhnout 2 hodiny a při teplotě vzduchu od -10 do -20 °C jednu hodinu a od -20 do -30 °C 30 minut. Při práci vykonávané v teplotách 4 °C a nižší má zaměstnanec právo na bezpečnostní přestávky v ohřívárně vybavené i pro prohřívání rukou.
Závěr Tepelná a chladová zátěž jsou klasifikovány jako rizikové faktory prostředí a je třeba je řešit. Ale někdy je třeba je řešit i v dalších souvislostech, protože tepelně vlhkostní, resp. mikroklimatické podmínky jsou pouze jedním z faktorů vnitřního prostředí. Jsou nejvíce vnímané, ale mohou ovlivnit i řadu dalších faktorů. Vyšší teploty napomáhají intenzivnějšímu uvolňování chemických látek, vysoká vlhkost v prostředí je jedním ze základních faktorů pro růst plísní a mikroorganizmů, proudící vzduch, resp. jeho distribuce v prostoru ovlivňuje koncentraci škodlivin v prostoru, zařízení na ohřev nebo chlazení vzduchu mohou být zdrojem hluku. Literatura – platné právně závazné předpisy Zákon č. 258/2000 Sb., o ochraně veřejného zdraví, ve znění pozdějších předpisů. Zákon č. 262/2006 Sb., zákoník práce v platném znění. Zákon č. 309/2006 Sb., o zajištění dalších podmínek bezpečnosti a ochrany zdraví při práci. Zákon č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) v platném znění. [1]
[2] [3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
Nařízení vlády č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci, nařízení vlády č. 68/2010 Sb., kterým se mění nařízení vlády č. 361/2007 Sb., nařízení vlády č. 93/2012 Sb., kterým se mění nařízení vlády č. 361/2007 Sb., nařízení vlády č. 9/20014 Sb., kterým se mění nařízení vlády č. 361/2007 Sb. (prováděcí předpisy k zákonu č. 262/2006 Sb. a 309/2006 Sb.). Nařízení vlády č. 272/2011 Sb., o ochraně před nepříznivými účinky hluku a vibrací (prováděcí předpis k zákonu č. 258/2000 Sb., zákonu č. 262/2006 Sb. a 309/2006 Sb.). Nařízení vlády č. 1/2008 Sb., o ochraně zdraví před neionizujícím zářením, nařízení vlády č. 106/2010 Sb., kterým se mění nařízení vlády č. 1/2008 Sb., (prováděcí předpisy k zákonu č. 258/2000 Sb., zákonu č. 262/2006 Sb. a 309/2006 Sb.). Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 410/2005 Sb., o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých, vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 343/2009 Sb., kterou se mění vyhláška č. 410/2005 Sb., (prováděcí předpisy k zákonu č. 258/2000 Sb.). Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 137/2004 Sb., o hygienických požadavcích na stravovací služby a o zásadách osobní a provozní hygieny při činnostech epidemiologicky závažných, vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 602/2006 Sb., kterou se mění vyhláška č. 137/2004 Sb., (prováděcí předpisy k zákonu č. 258/2000 Sb.). Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 238/2011 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na koupaliště, sauny a hygienické limity písku v pískovištích venkovních hracích ploch, (prováděcí předpis k zákonu č. 258/2000 Sb.). Vyhláška Ministerstva zdravotnictví č. 6/2003 Sb., kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb, (prováděcí předpis k zákonu č. 258/2000 Sb.). Vyhláška Ministerstva pro místní rozvoj č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby, vyhláška Ministerstva pro místní rozvoj č. 20/2012 Sb., kterou se mění vyhláška č. 268/2009 Sb., (prováděcí předpisy ke stavebnímu zákonu č. 183/2006 Sb. v platném znění). Vyhláška Státního úřadu pro jadernou bezpečnost č. 307/2002 Sb., o radiační ochraně, vyhláška Státního úřadu pro jadernou bezpečnost č. 499/2005 Sb., kterou se mění vyhláška č. 307/2002 Sb., (prováděcí předpisy k zákonu č. 18/1998 Sb. a zákonu č. 13/2002 Sb. v platném znění).
Větrání, vzduchotechnika Všechny faktory vnitřního prostředí jsou ovlivnitelné větráním. Větrání je definováno jako výměna vzduchu v prostoru, při které je znehodnocený vzduch z prostoru odváděn a do prostoru je přiváděn vzduch venkovní. Větráním ovlivňujeme množství škodlivin, včetně mikroklimatických podmínek. Za škodliviny považujeme všechny látky (plyny, páry, dýmy, kapalné a pevné aerosoly, nadměrné teplo, vlhkost), které v určité koncentraci nebo intenzitě poškozují zdraví člověka, zvířat a rostlin, případně negativně působí na výrobní postup, životnost staveb a uskladněného materiálu. Požadavky na větrání závisí na počtu osob v prostoru, vykonávané činnosti a používané technologii, dalších zdrojích škodlivin (vnějších i vnitřních), konstrukci a umístění budovy a převládajícím směru větru. Výměna vzduchu v prostoru se děje způsobem přirozeným, nuceným nebo použitím klimatizace. Přirozené větrání Přirozené větrání je výměna vzduchu v budově vlivem gravitace a vlivem větru. Princip gravitačního přirozeného větrání je založen na různé hustotě (teplotách) vzduchu uvnitř a vně budovy v důsledku rozdílných teplot vzduchu. Teplý vzduch stoupá vzhůru a chladnější klesá. Při vyšší teplotě vzduchu v místnosti než venku odchází vzduch z místnosti horní částí větracího otvoru a chladný venkovní vzduch je přiváděn spodní částí otvoru. Působení větru na budovu se projevuje tím, že na návětrných stranách budovy mění vítr svoji pohybovou energii na tlakovou a vytváří se přetlak oproti atmosférickému tlaku. Na závětrných stranách vzniká podtlak. Proudění vzduchu do budovy a z budovy je důsledkem těchto tlakových poměrů. Oba principy se uplatňují v přirozeném větrání staveb, jako jsou: - infiltrace, exfiltrace - provětrávání (větrání otevřenými okny) - šachtové větrání - aerace Infiltrace, exfiltrace Vzduch proniká do budovy a z budovy netěsnostmi v obvodovém plášti (kolem oken, dveří) a jen minimálně vlivem poréznosti použitých stavebních materiálů. Infiltrací se nezajistí celé požadované hygienické minimum na větrání, množství vzduchu je neregulovatelné a velmi proměnné v závislosti na klimatických podmínkách, síle a převládajícím směru větru, umístění a orientaci budovy, podlaží v budově a dalších faktorech. Použitím těsných oken dochází k téměř nulové infiltraci a tento způsob přirozeného větrání není funkční. Zůstanemeli u přirozeného větrání, je třeba intenzivněji používat provětrávání. Provětrávání Základem přirozeného větrání je občasné otevření okna. Problémem je vnikání vnějšího neupraveného vzduchu (neupravená teplota, vlhkost, prašnost) a vnějšího hluku. Jde ze současného pohledu o energeticky velmi náročný způsob větrání (především v zimním období), který je závislý na zvyklostech uživatele daného prostoru. Šachtové větrání Větrací otvor v místnosti je zaústěn do svislého průduchu (šachty, kanálu), kterým se vzduch odvádí většinou nad střechu budovy (využívá se tzv. komínový efekt – i odtah spalin od lokálního spotřebiče funguje jako klasické šachtové větrání). V místnosti vzniká podtlak, kterým je vzduch do místnosti přisáván netěsnostmi nebo větracími otvory. Aerace Používá se především v průmyslových halách s technologickými zdroji tepla, vzduch je odváděn v horní části světlíky se zábranami proti zafoukávání větru, tím se ve spodní části
prostoru vytváří podtlak a větracími otvory je přisáván venkovní vzduch. Výměna vzduchu je již regulovatelná – průtok vzduchu větraným prostorem závisí na velikosti a umístění větracích otvorů. Aerace není vhodný způsob větrání tam, kde vznikají jako důsledek technologie plyny a páry těžší než vzduch. Nucené větrání Tam, kde přirozeným větráním nelze eliminovat tepelné ztráty nebo zisky větraného objektu, parametrů prostředí a zaručit alespoň minimální hygienickou dávku vzduchu na osobu, se musí použít větrání nucené, kde ve vzduchotechnickém zařízení dopravu vzduchu zajišťuje ventilátor. Nucené větrání musí být vždy zřízeno v provozovnách bez denního světla – bez možnosti přirozeného větrání okny nebo světlíky. Ventilátor může být umístěn buď na přívodu vzduchu a odvod je přirozeným způsobem, nebo na odváděném vzduchu a přívod vzduchu je přirozeným způsobem – potom mluvíme o větrání kombinovaném, nebo na přívodu i odvodu současně. Nuceně přiváděný vzduch bývá částečně upraven, tj. může být použita filtrace i ohřev vzduchu. Nucené větrání umožňuje regulaci množství vyměňovaného vzduchu podle potřeb provozu. Tam, kde je to možné se používá tzv. hybridní větrání - inteligentními systémy s řídicími prvky, které umí automaticky zajistit našimi předpisy požadované hodnoty fyzikálních, chemických i biologických ukazatelů a přepínat mezi režimy přirozeného a nuceného větrání, aby minimalizovaly spotřebu energie a přitom udržely požadovanou úroveň vnitřního prostředí. Podle tlakových poměrů vyvolaných poměrem množství přiváděného a odváděného vzduchu dělíme nucené větrání na: Větrání přetlakové – do prostoru se přivádí větší množství vzduchu, než se z prostoru odvádí. Používá se tehdy, jestliže zpracovávaný produkt má být ochráněn před možnými nepříznivými vlivy okolí (např. v potravinářském průmyslu, elektrotechnickém průmyslu, ve farmacii a zdravotnictví apod.) Větrání podtlakové – z prostoru je odváděno větší množství vzduchu, než je do prostoru přiváděno. Používá se v případech, kdy je třeba zamezit šíření škodlivin na pracovišti vznikajících do okolních prostor (chemická výroba, kuchyně a restaurační zařízení apod.) Větrání rovnotlaké – množství přiváděného i odváděného vzduchu jsou přibližně stejná (administrativní budovy, byty apod.). Podle prostorového uspořádání rozlišujeme větrací systémy na: Celkové větrání – zajišťuje takovou výměnu vzduchu v celém větraném prostoru, aby koncentrace všech škodlivin v pracovním prostředí vznikajících (i tepla, chladu a vlhkosti) byla na pracovním místě vždy pod stanovenými hygienickými limity. Používá se např. ve výrobních halách a prostorech bez významných zdrojů škodlivin, v administrativních budovách apod. Zónové (oblastní) větrání – používá se tam, kde je ve vybrané zóně (části výrobní haly nebo celé budovy) požadován jiný objem větracího vzduchu z důvodu lišící se kvality vnitřního prostředí. Např. celá budova je rozdělená na dvě zóny s různou potřebou větracího vzduchu k odvedení tepelných zisků od sluneční radiace – jedna zóna je část budovy s fasádou orientovanou na západ (zvýšená tepelní zátěž v odpoledních hodinách), druhá s fasádou orientovanou na východ (zvýšená tepelná zátěž v dopoledních hodinách). Místní větrání – navrhuje se jako doplněk celkového větrání do té části prostoru, kde dochází k intenzivnějšímu vývinu škodlivin. Od zdroje se škodliviny buď přímo odvádějí, takový způsob větrání nazýváme místní odsávání, nebo se naopak na toto
místo čerstvý vzduch přivádí (jako vzduchová sprcha, vzduchová oáza, vzduchová clona). Volba směru průtoku vzduchu při nuceném větrání je závislá na hmotnosti vznikajících škodlivin. Jsou-li škodliviny těžší než vzduch, musí být odsávací otvory u země (např. vznikají-li zplodiny obrábění, chlór, sirovodík, oxid uhličitý, oxidy dusíku apod.). Chemické látky lehčí než vzduchu, produkované teplo, vodní pára apod. se odsávají nad jejich zdroji. Škodliviny vždy musí být odváděny od zdroje nejkratší cestou, aby se nemohly šířit do okolí. Přiváděný vzduch Pro dodržení kvality vnitřního prostředí budov je vedle potřebného množství větracího vzduchu rozhodující i umístění venkovních nasávacích otvorů pro přívod vzduchu a otvorů přivádějících vzduch do větraného prostoru. Je nutné dodržet následující pravidla: – Nasávací otvory musí být minimálně 8 m horizontálně vzdáleny od sběrného místa odpadků, frekventovaného parkoviště pro více než 3 vozy, průjezdů, nákladové zóny, větracích otvorů kanalizace, komínových hlavic a podobných zdrojů znečištění. – Zvláštní pozornost musí být věnována umístění a tvaru otvorů v blízkosti odpařovacích zařízení chladicích systémů, žádný nasávací otvor nesmí být umístěn v hlavním směru větru od odpařovacích zařízení pro chlazení. – Nasávací otvory nelze umístit na fasádu směrem do rušné ulice. Kde není možnost jiného řešení, nasávací otvor musí být umístěn co nejvýše nad zemí. – Žádný nasávací otvor nesmí být umístěn v místech, kde by mohlo dojít k přisávání odpadního vzduchu nebo k průniku jiných emisí nebo zápachu. – Žádný nasávací otvor nesmí být umístěn těsně nad zemí. Spodní hrana nasávacího otvoru musí být min 60 cm nad terénem, resp. ve výšce minimálně 1,5 násobku maximální očekávané výšky sněhové pokrývky. Stejně tak je třeba respektovat výšku spodní hrany nasávacího otvoru rovnou nejméně 1,5 násobku maximální výšky roční sněhové pokrývky nad střechou nebo plošinou. Tato výška může být nižší, pokud je utváření sněhové pokrývky nějakým způsobem zamezeno, např. krytem proti sněhu. – Je-li kvalita vzduchu na střeše nebo obou stranách objektu stejná, doporučuje se umístění nasávacích otvorů na návětrné straně. – Jsou-li nasávací a výdechový otvor umístěny na fasádě budovy, vzdálenost mezi nimi musí být minimálně 2 m a nasávací otvor musí být umístěný pod otvorem výdechovým. – Nasávací otvory na nestíněných místech, střechách, stěnách je třeba chránit před slunečním zářením tak, aby v letním období nedocházelo k nadměrnému zahřívání nasávaného vzduchu. – Vzdálenost výdechu odváděného vzduchu je minimálně 8 m od nejbližší budovy. – Je třeba, aby nasávací i odváděcí otvory byly přístupné a bylo umožněno jejich čištění. Množství přiváděného vzduchu Každý vnitřní prostor, kde se pohybují lidé, musí být větraný. Potřebné množství větracího vzduchu se vyjadřuje buď násobností výměny vzduchu v prostoru (h-1), nebo dávkou vzduchu za hodinu vztaženou buď na osobu (m3.h-1.os) nebo na m2 podlahové plochy (m3.h-1.m-2). Násobnost výměny vzduchu I (h-1) je údaj, který říká, kolikrát je za jednu hodinu vyměněn vzduch ve větraném prostoru a je tedy podílem objemu přiváděného vzduchu V (m3h-1) a objemu větraného prostoru O (m3). V I O Je to většinou orientační údaj, který vychází z velikosti větraného prostoru a účelu, kterému tento prostor slouží. Násobnost výměny vzduchu může být označena jako intenzita výměny vzduchu – pokud se k větrání používá pouze venkovní vzduch, nebo jako intenzita větrání –
pokud se v přiváděném větracím vzduchu použije část oběhového vzduchu. V tab. 1 jsou uvedeny doporučené násobnosti výměny vzduchu pro jednotlivé druhy prostorů. Přesnější stanovení potřebného množství větracího vzduchu vychází z požadovaných dávek vzduchu na osobu nebo ze stanovení hmotnostního toku škodlivin v prostoru. Obecné kritérium pro stanovení nezbytného množství větracího vzduchu vychází z produkce CO2: při produkci 20 l.h-1/os (člověk v klidu), bez dalšího vnitřního zdroje, při venkovní koncentraci 0,03 % CO2 a požadované vnitřní 0,1 až 0,15 % CO2 vychází potřeba větracího vzduchu cca 15 až 25 m3h-1/os. Na pracovištích dochází většinou k dalšímu navýšení množství vzduchu - NV č. 361/2007 Sb. v platném znění. Kde pro pobytové prostory jakýkoli požadavek platných předpisů chybí (ve vyhlášce č. 6/2003 Sb. pro pobytové prostory požadavky na větrání těchto prostor zcela chybí), se dá vycházet z požadavku stavební vyhlášky - její novelizace pod č. 20/2012 Sb., kde je požadované minimální množství vzduchu 25 m3.h-1 na osobu nebo výměna vzduchu 0,5 h-1. Tab. 1 Doporučené hodnoty násobnosti výměny vzduchu pro některé druhy prostředí druh prostředí montážní haly brusírny a leštírny dílny bez zdrojů tepla a škodlivin lakovny namáčení do barev stříkací kabiny galvanizovny svařovny truhlárny tiskárny pekárny hutní horké provozy chladné provozy operační sály pokoje pacientů vyšetřovny střední kuchyně velké kuchyně restaurace kanceláře divadla, kina školy obchodní domy WC v bytech v kancelářích ve výrobních závodech veřejné
I (h-1) 4 až 8 8 až 14 3 až 6 10 až 20 až 120 15 až 20 4 až 20 10 až 30 10 až 60 8 až 15 až 35 6 až 12 v létě 2 až 3 v zimě 10 až 40 2 až 3 3 až 5 15 až 20 15 až 30 8 až 12 3 až 10 5 až 8 3 až 8 6 až 8 2 až 3 3 až 5 8 až 10 10 až 15
Vzduchotechnická zařízení Vzduchotechnická zařízení (dále VZT) zajišťují nucené větrání nebo klimatizaci vnitřních prostorů. Jestliže nuceně přiváděný vzduch filtrujeme a tepelně upravujeme, hovoříme o nuceném větrání, přidáme-li další úpravu vzduchu - další stupeň filtrace, dohřev nebo chlazení a vlhčení vzduchu, hovoříme již o klimatizaci. Vždy se ale upravuje venkovní přiváděný vzduch. To, co se komerčně nazývá „klimatizace“ (viz obr.1) je tzv. SPLIT systém tepelné úpravy vzduchu – zařízení nasává vzduch z prostoru a ochladí ho nebo dohřeje a do prostředí ho vrátí. Pracuje tedy s oběhovým vzduchem a v žádném případě nenahrazuje větrání, není to skutečná klimatizace, která musí vždy zajišťovat tepelně vlhkostní úpravu filtrovaného venkovního vzduchu. Obr.1: Příklad zařízení – tzv. SPLIT systém, který má obchodní označení „klimatizace“, ale pracuje pouze s oběhovým vzduchem a nenahrazuje větrání VZT zařízení sloužící pro dopravu a úpravu přiváděného i odváděného vzduchu tvoří celá řada jednotlivých komponentů, které se dají modulově sestavovat podle požadavků na konečnou kvalitu vzduchu v nuceně větraném nebo klimatizovaném prostoru. Při jejich návrhu je třeba vycházet z několika základních podkladů: a) Požadovaného objemového průtoku vzduchu b) Druhu prostoru – jsou rozdílné požadavky na větrání pro: - průmyslové prostory - administrativní a obchodní prostory - obytné prostory a jiné typy pobytových prostorů (kina, divadla, výstavní prostory apod.) c) Charakteru dopravované vzdušiny - volba jednotlivých VZT komponentů se liší pro: - čistý vzduch - vzduch obsahující prach a mastnotu - vzduch obsahující chemické látky - vzduch obsahující látky hořlavé nebo výbušné c) Typu instalace - přívod nebo odvod vzduchu, rozsah vzduchové sítě, místo nasávání vzduchu - umístění VZT jednotek – strojovna VZT uvnitř budovy, na střeše, umístění jednotek v podhledu místností apod. d) Přípustné úrovně hluku - dodržení hlukových limitů pro vnitřní prostředí - dodržení limitů pro venkovní prostředí při umístění VZT jednotek nebo jejich částí na střeše nebo fasádě budovy Jednotlivá zařízení, která jsou součástí vzduchotechnických systémů pro větrání nebo klimatizaci vnitřních prostor: ventilátory filtry vzduchu výměníky (předehřívače, ohřívače, chladiče, rekuperátory)
zvlhčovače s eliminátory kapek tlumiče vzduchotechnické rozvody včetně regulačních klapek a ochranných žaluzií na sání vzduchu (součástí vzduchovodů jsou i požární klapky) koncové vzduchotechnické elementy – vyústky, anemostaty, dýzy, trysky apod. prvky regulace a řízení Údržba čištění VZT Není to jen výměna filtrů, ale v různých časových intervalech je nutné zkontrolovat a vyčistit všechny části vzduchotechnického systému. Mělo by to být jednoznačnou povinností, stanovenou nějakým právně závazným předpisem. Můžeme vycházet ze dvou požadavků: Z NV č. 361/2007 Sb., § 42, (5), říká, že: „Nánosy a nečistoty, které by mohly znečišťovat ovzduší pracoviště, a tím představovat riziko pro zdraví zaměstnance, musí být neprodleně odstraňovány.“ Není to myšleno na vzduchotechniku, přesto z toho lze odvodit, že i nánosy ve vzduchových rozvodech by se asi měly někdy odstranit. Zcela natvrdo je ale požadavek na čištění dán ve školské vyhlášce - Vyhláška č. 343/2009 Sb., § 22, h), kde se říká, že: Úklid v prostorách zařízení pro výchovu a vzdělávání a provozovnách pro výchovu a vzdělávání se provádí: „Pravidelnou údržbou nuceného větrání nebo klimatizace a čištěním vzduchotechnického zařízení podle návodu výrobce nebo dodavatele.“. Jak postupovat, mají velmi podrobně stanoveno naši sousedé ve Směrnici VDI 6022, která stanoví rozsah prací nezbytných při údržbě a kontrolách vzduchotechnických zařízení v SRN. U nás máme k dispozici jen doporučení ČSN EN 15780 Větrání budov – Vzduchovody – Čistota vzduchotechnických zařízení. Ale i tato norma je velmi podrobná a najdeme tu např.: hodnocení potřeby čištění (vizuálně, měřením); stanovení četnosti čištění (obecné pokyny); výběr čistící metody; hodnocení výsledku čištění. Každé VZT zařízení by mělo mít provozní řád a provozní deník, kde by byly stanoveny požadavky na čištění a jejich skutečné provedení - viz tab. 3. Tab. 3 Příklady požadavků na údržbu a čistění VZT z Provozního řádu VZT Interval (měsíce)
Činnost
Opatření
Skříně (komory) VZT jednotek Kontrola znečištění, poškození a koroze (pravidelná vizuální kontrola)
Vyčištění a údržba
Vzduchové filtry Kontrola znečištění a poškození
Výměna
Parní zvlhčovač Pravidelná vizuální kontrola hygienického stavu a zanesení trysek
Umytí čisticími prostředky, vysušení, příp. desinfekce
6
Výměník tepla Kontrola znečištění, poškození a koroze (pravidelná vizuální kontrola), vč. sifonu
Vyčištění a údržba
3
12 3 – 6 pro G a F max 12 pro H
Ventilátor Kontrola znečištění, poškození a koroze (pravidelná vizuální kontrola)
Vytištění a údržba
6
Rotační regenerační výměník Kontrola znečištění, poškození a koroze (pravidelná vizuální kontrola)
Vyčištění a údržba
3
VZT rozvody, tlumiče hluku, klapky Kontrola znečištění, poškození a koroze (pravidelná vizuální kontrola)
Vyčištění a údržba
12
I na našem trhu jsou firmy, které se touto činností zabývají, používají manuální čištění i malé roboty do potrubí. Jediným problémem je cena, která se může vyšplhat až na 1200,- Kč za vyčištění běžného metru vzduchového potrubí (v závislosti na přístupnosti). Zanesení a špatná údržba VZT systému snižuje funkčnost a zvyšuje energetickou náročnost celého systému. Z pohledu energetické náročnosti budov máme k dispozici předpis, který tuto problematiku řeší – vyhlášku č. 193/2013 Sb. o kontrole klimatizačních systémů. V §3 se říká, že kontrola klimatizačních systémů zahrnuje i: - vizuální prohlídku a kontrolu provozuschopnosti přístupných zařízení klimatizačního systému, - hodnocení údržby klimatizačního systému. Dá se tedy říci, že se máme při požadování údržby a čištění vzduchotechniky přece jen o co opřít, ale v reálu to stále ještě běžně prováděnou činností není.
Závěr HYGIENICKÉ POŽADAVKY JSOU VŽDY NADŘAZENÉ HLEDISKŮM ÚSPOR ENERGIE a musí být ve vnitřním prostředí budov dodrženy i při zateplení obvodového pláště a výměně výplní okenních otvorů. Jestliže je instalací těsných oken omezeno přirozené větrání, musí být nahrazeno jiným způsobem, ale bez dostatečného větrání vnitřního prostředí budov není možné bez dopadu na zdraví v těchto budovách pobývat.
