Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy
Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována ani šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

doc. Ing. Vladimír Zmrhal, Ph.D.

Větrání rodinných a bytových domů

TIRÁŽ TIŠTĚNÉ PUBLIKACE:

Vydala Grada Publishing, a.s.
U Průhonu 22, 170 00  Praha 7
tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400
www.grada.cz
jako svou 5382. publikaci

Odpovědná redaktorka Věra Slavíková
Jazyková korektura Pavlína Zelníčková
Sazba Vladimír Velička
Fotografie a kresby z archivu autora, pokud není uvedeno jinak
Fotografii na obálku poskytla společnost VELUX Česká republika, s.r.o.

Počet stran 96
První vydání, Praha 2014
Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a.s.

Odborná recenze: prof. Ing. František Drkal, CSc.

© Grada Publishing, a. s., 2014
Cover Design © Grada Publishing, a. s., 2014

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.

ISBN 978-80-247-4573-2

ELEKTRONICKÉ PUBLIKACE:

E-knihu ve formátu EPUB vytvořil Jan Löffelmann.

ISBN 978-80-247-8657-5 (ve formátu PDF)
ISBN 978-80-247-8903-3 (ve formátu EPUB)

1

Úvod

Ve vnitřním prostředí budov stráví člověk podstatnou část života. Délka pobytu v obytném prostředí (domácnosti) se liší podle věku, v každém případě přibližně třetinu dne stráví každý člověk odpočinkem a spánkem. Kvalitu života v obytných budovách ovlivňují jednak vlastnosti budovy vč. technického vybavení a v druhé řadě sám člověk svou činností. Ukazuje se, že až 50 % všech nemocí souvisí s kvalitou vnitřního prostředí budov [14]. Jednou ze základních potřeb člověka, jež podstatně ovlivňují kvalitu vnitřního prostředí, je větrání, které tak má prokazatelný vliv na lidské zdraví.

V současné době, v souvislosti s rostoucí cenou energie, je při výstavbě obytných budov kladen důraz především na tepelnětechnické vlastnosti stavebních konstrukcí. Okenní spáry, které dříve umožňovaly přirozené větrání, se u nových konstrukcí oken radikálně zmenšily z důvodu vysokých nároků na neprůvzdušnost. Přirozené větrání spárami oken tak nelze pro trvalé větrání budov s novými a rekonstruovanými okny prakticky použít. Nežádoucím důsledkem instalace nových těsných oken je často nedostatečné větrání obytných prostor s negativními dopady, jakými jsou například vyšší koncentrace škodlivin ve vnitřním prostředí nebo zvýšená vlhkost. V případě nevhodného řešení větrání obytných budov může docházet k řadě negativních jevů, jakými jsou kondenzace vodní páry na chladných površích stavebních konstrukcí, vznik plísní, vlhnutí konstrukcí, nedostatečný přívod vzduchu pro spalování atp.

1.1Co je větrání a proč je nutné větrat

Základním prostředkem k zajištění kvality vzduchu ve vnitřním prostředí je větrání, které je charakterizováno přívodem čerstvého, venkovního vzduchu do vnitřních prostor budov a odvodem vzduchu znehodnoceného. Vnitřní prostředí budov je zatíženo znečišťujícími látkami, které se uvolňují ze stavebních materiálů, nábytku, chemických přípravků, ale i z povrchu osob a při jejich činnosti. Znečišťující látky lze z prostoru buď odstranit (odsávat u zdroje), nebo ředit (celkové větrání s přívodem a odvodem vzduchu).

Úkolem větrání ve vnitřních prostorách obytných budov je především úprava čistoty ovzduší, popř. tepelně-vlhkostních podmínek. Čerstvý, venkovní vzduch se přivádí do obytných místností buď bez filtrace (přirozené větrání), nebo se filtruje. Odvod vzduchu je realizován z místností s hlavními zdroji znečišťujících látek (kuchyně, koupelny, WC). Venkovní vzduch je nejčastěji přiváděn bez úpravy (podtlakové větrání) nebo předehřívaný (např. ve výměníku zpětného získávání tepla). Tepelnou ztrátu větráním pak hradí otopná soustava. V některých případech se pro úhradu tepelné ztráty větráním používá ohřívač vzduchu.

1.1.1Nízké povědomí a negativní důsledky nedostatečného větrání

Řada lidí si potřebu větrat často ani neuvědomuje a větrání v nových a rekonstruovaných budovách bývá zcela opomíjenou záležitostí. Přitom nejčastějším problémem v obytných budovách je vysoká relativní vlhkost vnitřního vzduchu a s tím související problémy s kondenzací vodní páry. Zcela mylnou představou řady lidí totiž je, že „vlhkost“ lze odvádět otopnou soustavou – vytápěním. Skutečnost, že lze v domácnosti usušit prádlo nebo ručníky na otopném tělese, evokuje pocit, že se vlhkost odvádí. Ovšem voda, která se odpaří, přechází ve formě vodní páry do vzduchu. Určité množství vodní páry pak produkuje člověk další činností v domácnosti.

V případě nedostatečného větrání dochází v obytném prostředí ke zvyšování relativní vlhkosti vzduchu, která v případě vysokých hodnot znehodnocuje vnitřní ovzduší a často je příčinou kondenzace vodních par v místech s nízkou povrchovou teplotou (okna, místa s tepelným mostem apod.), kde následně mohou vznikat plísně (obr. 1). Krátkodobou kondenzaci na okenních tabulích (tj. takovou, kdy nedochází ke stékání kondenzátu po okně a která vzniká v dolní části okenní tabule) lze v ojedinělých případech připustit. Dlouhodobá kondenzace na oknech a zejména kondenzace na stavebních konstrukcích je však zcela nepřijatelná. Vysoká vlhkost ve vnitřních prostorách může způsobovat i škody na majetku, kdy vlhnutí stěn může vést až k narušení zdiva či konstrukce domu.

|Obr. 1 Kondenzace vodní páry na okenní výplni a tvorba plísně v místech s tepelným mostem (zdroj: K. Klánová)

Jedním z hlavních metabolitů (látek vznikajících při metabolických procesech) je oxid uhličitý CO_2, který se podstatně podílí na kvalitě vnitřního ovzduší. I když v běžných koncentracích ve vnitřním prostředí není CO_2 životu nebezpečný, podstatně ovlivňuje pohodu člověka. Vysoké koncentrace CO_2 způsobují únavu, ospalost, letargii, případně nevolnost.

V krajním případě může být špatně navržené větrání životu nebezpečné. Jedná se o případy, kdy vlivem omezení přirozeného přívodu vzduchu do prostoru s plynovým spotřebičem (karma, kotel) může za určitých podmínek (při nedodržení příslušných předpisů) dojít i ke smrtelné otravě oxidem uhelnatým [6].

Důsledkem nedostatečného větrání obytného prostředí, kde člověk tráví většinu svého života, jsou ze zdravotního hlediska různá respirační onemocnění (alergie, astma apod.). Ač je za větrání nutno platit penězi, neboť je spojeno s určitou spotřebou energie, zdraví člověka by mělo mít v tomto směru přednost. Problematika kvality vnitřního prostředí má tak nečekaně celospolečenský charakter v podobě nákladů státu na zdravotní péči. Větrání je záležitostí, která se vyplácí z dlouhodobého hlediska. Bylo by jistě zajímavé zhodnotit, jak vysoké jsou náklady na zdravotní péči jedinců, zejména pak dětí, majících zdravotní problémy v podobě respiračních onemocnění, alergií apod.

Současný trend snižování spotřeby energie za každou cenu vede k řešením, která jsou z hlediska zajištění zdravého vnitřního prostředí v obytných budovách nedostatečná. Jedná se zejména o masivní zateplování a výměnu oken při současném zachování systému větrání, který se tím stává zpravidla nefunkčním. Je jisté, že pokud chceme zajistit požadovanou kvalitu vnitřního ovzduší, musíme spotřebovat energii pro dopravu a ohřev vzduchu. Snahou je tuto spotřebu minimalizovat, k čemuž lze použít různá technická řešení. S nástupem nové generace výstavby obytných budov v podobě nízkoenergetických (tzv. pasivních) domů se situace začíná výrazně zlepšovat a nedílnou součástí energeticky úsporného řešení bývá celkové nucené větrání se zpětným získáváním tepla.

1.2Způsoby větrání

V době panelové výstavby obytných domů bylo větrání řešeno přirozeným způsobem, kdy vzduch trvale pronikal do vnitřních prostor okenními spárami. V souvislosti s opatřeními ke snížení spotřeby energie zejména na vytápění poklesl přirozený přívod vzduchu v nových a rekonstruovaných budovách s těsnými okny na minimum. Výrobci oken museli zareagovat na vzniklou paradoxní situaci, kdy měli splnit tepelnětechnické a akustické vlastnosti oken na straně jedné a požadavky na větrání na straně druhé. Většina oken tak umožňuje tzv. „mikroventilaci“, což je poloha okna mezi otevřeným a zavřeným režimem. Výrobci však vlastnosti okna v takové poloze nejsou nuceni uvádět, nicméně je jisté, že například neprůzvučnost okenní výplně je takovou polohou znehodnocena. Z pohledu tepelnětechnického se zase jedná o nekontrolovatelný, přirozený přívod venkovního vzduchu, kterému se snažíme vyhnout. Navíc uvedený způsob větrání nelze označit za trvalý, neboť značně závisí na chování člověka.

Možností, o níž je nutné se zmínit, je provětrávání, tj. přerušované větrání otevíráním okna. Z energetického i hygienického hlediska se doporučuje větrat krátce, často a velkými průřezy. Zde však narážíme na podstatný problém, neboť provětrávání vyžaduje od uživatelů budovy jistou sebekázeň a systematičnost, kterou v noci během spánku není možné v zimním období prakticky zajistit.

Z uvedeného vyplývá, že zajištění kvalitního vnitřního prostředí přirozeným větráním je za současných podmínek výstavby poměrně obtížné. Řešení tedy vyžaduje poněkud sofistikovanější přístup v podobě využití nucených větracích systémů.

Při nuceném větrání je proudění vzduchu ve větraném prostoru způsobeno nuceným (mechanickým) účinkem – většinou ventilátory. Naproti tomu při zmiňovaném přirozeném větrání dochází k proudění vzduchu ve větraném prostoru vlivem přirozeného tlakového rozdílu – rozdílných hustot (teplot) vzduchu vně a uvnitř větraného prostoru – a účinku větru. Větrání hybridní pak představuje kombinaci přirozeného a nuceného větrání. Jedná se o poměrně propracovaný větrací systém, který vyhodnocuje, zda přirozené větrání postačuje pro větrání daného prostoru (zajišťuje požadovanou kvalitu vzduchu); pokud tomu tak není, uvede se do provozu nucené větrání. Pro snížení energetické náročnosti větrání byl vyvinut systém tzv. větrání podle potřeby (DCV – Demand Control Ventilation), což je řízení průtoku venkovního vzduchu podle kvality vzduchu, zpravidla podle koncentrace CO_2 ve větraném prostoru

V praxi se uplatňují nucené podtlakové a rovnotlaké systémy větrání. U podtlakových systémů dochází k přívodu vzduchu podtlakem přes větrací otvory umístěné v obálce budovy. K dopravě vzduchu slouží odsávací ventilátor. Rovnotlaké systémy zajišťují celkové větrání s přívodem i odvodem vzduchu. Výhodou oproti podtlakovým systémům je skutečnost, že umožňují využít zpětné získávání tepla, proto se užívají pro větrání pasivních budov. Podtlakové systémy nelze pro pasivní budovy použít, nicméně najdou své uplatnění například při rekonstrukcích panelových domů, kde prostor instalační šachty bývá značně omezen.

1.2.1Celkové nucené větrání

Celkové nucené větrání zajišťuje pokud možno rovnoměrné provětrání pásma pobytu osob čerstvým, venkovním vzduchem. Uplatňuje se tam, kde jsou znečišťující látky v prostoru rovnoměrně rozmístěny – typickým příkladem je obytné prostředí.

1.2.2Vzduch proudící budovou

Vlastnosti vzduchu proudícího budovou se mění. Z hlediska větrání obytných budov rozlišujeme vzduch venkovní, přiváděný, odváděný, odpadní, oběhový a převáděný (obr. 2). Vzduch venkovní (1), také nazývaný čerstvý nebo větrací, je vzduch přiváděný do vnitřních prostorů k větrání. Vzduch přiváděný (2) do větraného prostoru zahrnuje vzduch venkovní (1) a může obsahovat i vzduch oběhový (5), což je část odváděného vzduchu, která se vrací do větraného prostoru. Oběhový vzduch se využívá například u teplovzdušného vytápění a větrání. Znečištěný vzduch je větracím zařízením odváděný (3) z větraného prostoru. Vzduch odpadní (4) je část odváděného vzduchu, která se vyfukuje do venkovního prostředí. Vzduch převáděný (7) je vzduch proudící otvorem mezi dvěma místnostmi za účelem větrání. Za vzduch vnitřní (6) označujeme vzduch ve vnitřním prostředí, jehož parametry (čistotu, teplotu) zpravidla upravujeme.

1.2.3Průtok vzduchu

Návrh větracího zařízení spočívá ve stanovení potřebného průtoku venkovního vzduchu a vzduchu odváděného (znehodnoceného), případně vzduchu oběhového.

|Obr. 2 Znázornění různých typů vzduchu

Průtok venkovního vzduchu do obytných místností se určuje zpravidla podle požadavku na kvalitu ovzduší na základě:

▶bilance škodlivé látky,

▶průtoku vzduchu na osobu,

▶intenzity větrání.

Průtok odváděného vzduchu určuje tlakové podmínky v prostoru.

Některá zařízení slouží jak pro větrání, tak současně i pro vytápění prostoru. Jedná se o tzv. teplovzdušné vytápění a větrání. U těchto zařízení se využívá oběhový vzduch z důvodu snížení pracovního rozdílu teplot, tj. rozdílu mezi teplotou přiváděného vzduchu tp a teplotou vnitřního vzduchu ti: Δtp = tp - ti. Při teplovzdušném vytápění bývá Δtp maximálně 25 °C.

Základním vztahem používaným ve větrání je kalorimetrická rovnice. Pro úhradu tepelné ztráty lze psát

QZ = Vp. ρ . c . (tp - ti) [W], (1.1)

kde Vp je celkový objemový průtok přiváděného vzduchu [m^3/s], ρ – hustota vzduchu (přibližně konstantní) = 1,2 [kg/m^3], c – měrná tepelná kapacita vzduchu = 1 010 [J/kg.K], (tp - ti) – pracovní rozdíl teplot [°C].

Celkový objemový průtok vzduchu Vp je dán součtem průtoku vzduchu venkovního Ve a vzduchu oběhového Vob. Z rovnice (1.1) je patrno, že tepelný tok závisí jak na průtoku vzduchu, tak na pracovním rozdílu teplot.

Intenzita větrání

Průtok venkovního vzduchu definuje intenzita větrání, která udává, kolikrát za hodinu (odtud jednotka h-1 = 1/h) se v objemu větraného prostoru O [m^3] vymění čerstvý vzduch Ve [m^3/h]:

[h-1].(1.2)

Intenzita větrání nesmí být zaměňována za intenzitu výměny vzduchu (což se často děje i v odborné literatuře, a dokonce v právních předpisech), což je poměr celkového objemového průtoku přiváděného vzduchu Vp k objemu vnitřního větraného prostoru O:

[h-1].(1.3)

Intenzita výměny vzduchu sama o sobě tedy neposkytuje informaci o průtoku větracího (čerstvého) vzduchu.

2

Vnitřní prostředí obytných budov

Vnitřní prostředí charakterizuje řada fyzikálních, chemických a biologických parametrů, které působí na fyzický i psychický stav člověka. Společný účinek skupiny specifických parametrů pak vyjadřuje tepelný a vlhkostní stav prostředí, čistotu (kvalitu) ovzduší, akustiku prostředí nebo kvalitu osvětlení. Tématem knihy je větrání obytných budov, proto je další text zaměřen na parametry, které s větráním souvisejí, tj. především na tepelný a vlhkostní stav prostředí a kvalitu ovzduší.

Obecných důvodů pro úpravu stavu prostředí je několik – jsou to důvody hygienické, technologické, biologické i bezpečnostní (požární). V obytném prostředí jsou to především důvody hygienické, které definují požadavky na stav prostředí z hlediska potřeby člověka. Vnitřní prostředí budov je zatíženo produkcí tepla, vlhkosti a chemických látek, které ovlivňují teplotu, vlhkost a koncentraci znečišťujících látek v ovzduší.

2.1Tepelný a vlhkostní stav prostředí

Tepelný a vlhkostní stav prostředí (mikroklima) je soubor veličin, které ovlivňují výsledný fyzický a duševní stav člověka. Úkolem zařízení upravujících tepelný stav prostředí (vytápění, klimatizace) je vytvoření optimálních hodnot těchto veličin k zajištění tepelné pohody člověka, což je subjektivní pocit, při němž je zachována tepelná rovnováha za optimálních fyziologických podmínek (teplota pokožky a maximální tepelný tok odváděný vypařováním). Tepelná rovnováha je stav, při němž je zachována rovnost mezi produkovaným tepelným tokem a tokem tepla, který je tělu odnímán (konvekcí, sáláním, dýcháním, vypařováním a vedením).

Tepelnou pohodu určují následující veličiny, charakterizující tepelný stav prostředí:

▶teplota vzduchu ta,

▶střední radiační teplota tr,

▶rychlost proudění w,

▶intenzita turbulence Tu,

▶relativní vlhkost vzduchu φ;

a dále veličiny charakterizující stav člověka:

▶intenzita lidské činnosti (aktivita),

▶tepelný odpor oděvu;

mimo to tepelnou pohodu ovlivňují další nezávislé faktory, jako je pohlaví, stáří nebo zdraví člověka.

Teplota vzduchu ta se pohybuje v rozmezí 22 °C (v zimě) až 26 °C (v létě). Obytné budovy by měly být stavěny tak, aby nebylo nutné vnitřní vzduch v létě strojně chladit. K tomuto účelu se využívají různé tzv. pasivní způsoby chlazení jako například využití stavebních hmot s vysokou akumulační schopností, použití venkovních žaluzií pro stínění proti slunečnímu záření apod. V případě využití klimatizace pro chlazení v létě nemá maximální rozdíl mezi teplotou venkovního vzduchu a vzduchu ve vnitřním klimatizovaném prostředí přesáhnout 6 °C.

Střední radiační teplota tr je definována jako společná teplota všech okolních ploch, při které by bylo celkové množství tepla sdílené sáláním mezi povrchem těla a okolními plochami stejné jako ve skutečnosti. Hodnota střední radiační teploty může být v prostoru proměnná podle polohy určujícího místa. V zimním období ovlivňují střední radiační teplotu tr v obytném prostředí především chladné okenní povrchy, neizolované podlahy apod.

Rychlost proudění w v pásmu pobytu osob v obytném prostředí bývá zpravidla v rozmezí 0 až 0,2 m/s. S rychlostí proudění vzduchu, resp. s její změnou v čase, souvisí intenzita turbulence Tu (více viz Drkal a Zmrhal [5]).

Relativní vlhkost vzduchu φ [%] je veličina závislá na hmotnostním obsahu vodních par ve vzduchu (měrné vlhkosti x [g/kgs.v.] = gramů vodních par v 1 kg suchého vzduchu) a teplotě vzduchu. Relativní vlhkost udává, do jaké míry je vzduch nasycen vodními parami.

V české literatuře se často doporučuje udržovat relativní vlhkost v obytném prostředí v rozmezí 30 až 50 %. Je však známo, že vnímání vlhkosti je čistě subjektivní záležitostí každého jedince. Relativní vlhkost vyšší než 50 % může v obytném prostředí způsobovat v zimním období problémy s kondenzací vodní páry na chladných plochách (okna, tepelné mosty) spojené s tvorbou plísní. Co se týče spodní hranice relativní vlhkosti v obytném prostoru, z hygienického pohledu neexistují jednoznačně definovaná omezení. Dle normy ČSN EN 15251 má relativní vlhkost vzduchu jen malý vliv na tepelný pocit a vnímanou kvalitu vzduchu osob ve vnitřním prostředí. Zároveň však norma uvádí, že dlouhodobě vysoká vnitřní relativní vlhkost je příčinou růstu mikroorganismů a velmi nízká relativní vlhkost (<15 až 20 %) může způsobovat suchost a podráždění očí i dýchacích cest. Experimenty opakovaně potvrzují skutečnost, že lidé nejlépe vnímají vzduch suchý a chladný. Teplejší a vlhčí vzduch bývá pociťován jako vzduch více znečištěný, i když se jedná o čistý vzduch bez škodlivin [7]. Studie zabývající se touto problematikou ukazují, že lidé sice mohou v některých případech nízkou relativní vlhkost vnímat negativně, není to však běžné. Subjektivní hodnocení kvality vzduchu naopak jednoznačně prokázala problematické působení vyšší relativní vlhkosti, zejména ve spojení s vyšší teplotou vzduchu. Výzkum zaměřený na vliv velmi nízké relativní vlhkosti na pohodu přítomných osob neprokázal souvislost mezi nízkou relativní vlhkostí (pod 10 %) a zdravotními aspekty, jako jsou suchost sliznic, podráždění očí apod. Bylo zjištěno, že důvodem pro výskyt těchto symptomů bylo nedostatečné větrání, nikoliv však vlhkost jako taková [27], [8], [23].

2.1.1Celkové hodnocení tepelného stavu prostředí

Souhrnně lze tepelný stav prostředí hodnotit podle následujících dvou veličin.

Výsledná teplota tg je teplota, které dosáhne kulový teploměr (kulová baňka z plechu natřeného černou matnou barvou, v níž je umístěno teplotní čidlo) po ustálení, kdy sálavý tepelný tok z prostředí do kulové baňky je v rovnováze s konvekčním tepelným tokem z povrchu koule do prostředí. Kulový teploměr umožňuje stanovit střední radiační teplotu tr.

Operativní teplota to zahrnuje společný vliv teploty vzduchu ta, střední radiační teploty tr a rychlosti proudění w. Pro rychlosti proudění w < 0,2 m/s se vliv rychlosti proudění zanedbává a operativní teplotu lze stanovit jako aritmetický průměr ta a tr:

[°C].(2.1)

Odchylky mezi operativní a výslednou teplotou lze očekávat v oblasti w < 0,2 m/s. Výpočet dle (2.1) uvažuje pro 0 < w < 0,2 m/s konstantní operativní teplotu. Naproti tomu součinitel přestupu tepla konvekcí na kulovém teploměru je závislý od rychlosti w > 0,1 m/s na rychlosti proudění vzduchu. Čím jsou větší rozdíly mezi teplotou vzduchu a střední radiační teplotou, tím se zvětšuje rozdíl mezi operativní a výslednou teplotou (více Zmrhal, Drkal a Mathauserová [30]).

2.2Čistota ovzduší

Čistota (kvalita) vnitřního ovzduší je ovlivněna zdroji znečišťujících látek z vnitřního

i venkovního prostředí. Podle uplatněné metody větrání jsou znečišťující látky odstraňovány (odsáváním), nebo ředěny (celkovým větráním). V procesu větrání a odsávání se uplatní i omezování šíření znečišťujících látek a filtrace vzduchu (obr. 3).

Venkovní vzduch přiváděný větráním do vnitřního prostředí obsahuje vždy určité množství znečišťujících látek – tuhých částic (inertních, chemicky i biologicky aktivních), plynů a par (inertních i chemicky aktivních).

V praxi při přirozeném větrání proudí do větraných prostorů venkovní nefiltrovaný vzduch. U nuceného větrání se vždy požaduje filtrace tuhých částic; filtrace chemických příměsí pro bytové větrání není nutná, resp. by neměla být nutná – tam, kde je riziko výskytu chemických látek v ovzduší, by se neměly nacházet obytné domy. V obdobích, kdy dochází vlivem meteorologických podmínek k nadměrnému zvýšení koncentrací znečišťujících látek, doporučuje se přirozené větrání omezit.

|Obr. 3 Úprava čistoty vnitřního ovzduší [32]

2.2.1Znečišťující látky z vnitřního prostředí

Ve vnitřním prostředí se uvolňují znečišťující látky z povrchu stavebních materiálů, nábytku, ale i z povrchu osob a z jejich činnosti (vaření, úklid aj.). Mezi nejvýznamnější znečišťující látky v obytném prostředí patří:

▶vodní pára,

▶oxid uhličitý,

▶oxid uhelnatý,

▶pachy (odéry),

▶cigaretový kouř,

▶těkavé organické látky VOC atd.

Zatímco u některých znečišťujících látek je jejich negativní účinek na zdraví člověka dobře znám (radon, cigaretový kouř, formaldehyd), objevuje se celá řada nových, převážně chemických sloučenin, u nichž mechanismus působení na člověka nebyl z dlouhodobého pohledu zcela objasněn.

Vodní pára

Vodní pára je ve vnitřním prostředí považována za škodlivinu, přestože je přirozenou součástí vzduchu, a tím i vnitřního prostředí. Při nedostatečném odvodu vodní páry může docházet k její kondenzaci v oblasti tepelných mostů či chladnějších částí obvodového pláště budovy. Tento jev je prokazatelně spojován s nepříznivými vlivy na vnitřní prostředí. Negativní působení vyšší vlhkosti ve vnitřním prostředí se projeví, pokud je teplota povrchu konstrukcí nižší než teplota rosného bodu vnitřního vzduchu. Jak již bylo naznačeno v úvodu knihy, může v takových případech docházet ke vzniku plísní, v krajním případě může vlhnutí konstrukce vést až k narušení zdiva či konstrukce domu. Jako maximální hodnota ve vnitřním prostředí je většinou doporučována hranice 70 % relativní vlhkosti. Z hygienického hlediska lze sice připustit krátkodobou kondenzaci vodní páry například na zasklení, avšak zcela nepřípustná je kondenzace vodní páry na površích a uvnitř stavebních konstrukcí (zdivu). Z tohoto důvodu se tepelnětechnické výpočty realizují zpravidla pro 50% relativní vlhkost vzduchu ve vnitřním prostředí, která bývá uváděna také jako limitní hodnota pro zvýšené riziko výskytu mikroorganismů [11]. Vlhčení a odvlhčování vnitřního vzduchu obvykle nebývá v obytném prostředí vyžadováno. Pokud se používá, je nutné dodržet doporučené hodnoty pro jeho návrh i provoz, aby nedocházelo k přílišnému přívodu vlhkosti do interiéru [42].

Vlhkost ve vnitřním prostředí obytných budov je spojena s přítomností osob a jejich činnostmi. Produkci vodní páry pro různé druhy lidské činnosti uvádí norma ČSN EN 15665 (tab.1). Významným zdrojem jsou i samotní uživatelé – při celodenní přítomnosti většího počtu osob jde o základní položku ve vlhkostní bilanci. Co se týče činností obyvatel bytu, významná je zejména produkce vodní páry při praní a sušení prádla ve vnitřních prostorách bytu, dále sprchování a příprava jídla. Vodní pára vznikající přípravou pokrmů (vařením) je zahrnuta v položkách snídaně, svačina, oběd. Při vaření na plynovém sporáku vzniká navíc vodní pára spalováním zemního plynu. Hodnota uvedená v normě ČSN EN 15665 [43] udává produkci vodní páry za den, i když ve skutečnosti bude spotřeba plynu záviset i na počtu osob v domácnosti.

Bilance vlhkosti v obytném prostoru

Na základě hodnot uvedených v tabulce 1 byla stanovena průměrná produkce vodní páry během všedního dne pro čtyřčlennou rodinu. Předpokládá se, že osoby jsou přítomny v obytném prostoru celkem 14 hodin, z toho 8 hodin denně tráví ve spánku. Celková produkce vodní páry během všedního dne činí cca 5 336 g/den.

|Tab. 1 Produkce vodní páry pro různé činnosti podle ČSN EN 15665

Činnost

Produkce vodní páry

Vodní pára – bdělé osoby

55

g/h na osobu

Vodní pára – spící osoby

40

g/h na osobu

Snídaně

50

g/osoba

Svačina

75

g/osoba

Oběd

300

g/osoba

Vaření na plynovém sporáku

350

g/den

Sprcha

300

g/sprcha

Praní/sušení ve vnitřním prostředí

1 200

g/praní

Četnosti jednotlivých činností

Četnost sprchování

1

sprcha / osoba a den

Četnost praní

1

praní / osoba a týden

Na základě vlhkostní bilance větraného prostoru pro trvalé větrání lze stanovit výslednou relativní vlhkost v obytném prostředí při daném vývinu vodní páry. Pro výpočet vlhkostní bilance byl použit modelový byt o celkové ploše 75 m^2 a výšce 2,6 m obývaný čtyřčlennou rodinou během všedního dne (běžný režim domácnosti). Teplota vnitřního vzduchu ti = 20 °C. Měrná vlhkost přiváděného vzduchu je shodná s měrnou vlhkostí venkovního vzduchu (nepředpokládá se vlhčení venkovního vzduchu). Pro výpočet byla použita data uvedená v publikaci J. Chyského [4] (tab. 2). Teplota vnitřního vzduchu byla při analýzách uvažována 20 °C. Produkce vodní páry byla uvažována konstantní během celého dne, v modelu není zahrnuto nárazové větrání (odvod vzduchu) v místě produkce – v kuchyni, koupelně. Zjištěné závislosti odpovídají situaci, kdy je veškerá vlhkost odváděna trvalým větráním.

|Tab. 2 Parametry venkovního vzduchu (upraveno podle [4])

Teplota venkovního vzduchu te [°C]

-15

-10

-5

0

5

10

15

Relativní vlhkost φe [%]

90

70

70

70

69

65

61

Měrná vlhkost xe [g/kgs.v.]

1,07

1,25

1,84

2,67

3,77

5,00

6,54

Výsledky na obrázku 4 ukazují závislost relativní vlhkosti vzduchu ve vnitřním prostředí zkoumaného bytu na teplotě venkovního větracího vzduchu (s odpovídající relativní vlhkostí, viz tab. 2) pro různé intenzity větrání, ustálené větrání a ustálený vývin vodní páry. Výsledky odpovídají danému bytu obývanému čtyřmi osobami během všedního dne. Z grafu na obrázku 4 je patrno, že při nízké intenzitě větrání 0,1 h-1 ve všední den v zimním období je relativní vlhkost vnitřního vzduchu vysoká (65 až 100 %). Jak je vidět, pro běžný byt obydlený čtyřčlennou rodinou se jeví vhodné udržovat intenzitu větrání v rozmezí 0,3 až 0,5 h-1 (vztaženo k celkovému vnitřnímu objemu obytného prostoru). Z příkladu je zřejmé, že k poklesu relativní vlhkosti pod 30 % při intenzitě větrání 0,3 h-1 dochází při teplotách nižších než -10 °C, tedy po omezenou část roku (celkem 4 dny v roce). S rostoucí intenzitou větrání je produkovaná vlhkost z vnitřního prostředí rychle odváděna a relativní vlhkost v bytě klesá. Rozdíly výsledné relativní vlhkosti vzduchu pro intenzitu větrání 0,7 až 1 h-1 jsou již minimální.

|Obr. 4 Dosažená relativní vlhkost vzduchu ve zkoumaném bytě pro čtyřčlennou rodinu (všední den, ti = 20 °C)

V zimním období (při nízkých teplotách venkovního vzduchu) je relativní vlhkost vysoká – 90 až 100 %, ale obsah vodních par definovaný měrnou vlhkostí x [g/kgs.v.] je nízký – vzduch je suchý. Relativní vlhkost venkovního vzduchu přiváděného do vnitřního prostředí se po ohřátí snižuje a dosahuje nízkých hodnot. Při intenzivním větrání v prostoru bez výrazných zdrojů vlhkosti může relativní vlhkost vnitřního vzduchu klesnout pod 30 %. Pokles relativní vlhkosti vzduchu pod 30 % však nemusí vždy znamenat zásadní problémy (viz kapitolu 2.1), i když mezi laickou veřejností koluje v tomto směru řada mýtů.

Jak naznačují uvedené analýzy, ke zvlhčování vzduchu dochází v obytném prostoru běžnou lidskou činností (vaření, sušení prádla, provoz chladničky, ale také zalévání květin apod.). Pokud charakter prostoru (použitý nábytek, dřevěné podlahy apod.) nebo uživatelé vyžadují vyšší vlhkost (30 až 50 %), je možné využít větrací zařízení s výměníky, které umožňují i zpětné získávání vlhkosti (viz kapitolu 5.2).

Oxid uhličitý CO_2

Oxid uhličitý je bezbarvý plyn bez chuti a zápachu, běžně se vyskytující ve vzduchu. Venkovní koncentrace závisí na stupni urbanizace v dané oblasti a případně i na denní době. V literatuře najdeme rozmezí 300 až 450 ppm (koncentrace 1 ppm = 10-4 % obj.), vyšší hodnoty se týkají více znečištěných oblastí. Měření z poslední doby však ukazují, že hodnoty pod 380 ppm se již na Zemi nevyskytují. Výsledky měření z ostrova Mauna Loa (Havaj), který je považován za místo reprezentující čisté venkovní prostředí, již od roku 2007 neklesly pod hranici 380 ppm. Koncentrace CO_2 měřené v roce 2010 se pohybovaly okolo 385 ppm.

Zdrojem oxidu uhličitého jsou především spalovací a metabolické procesy. Produkce metabolického CO_2 je definována jako funkce výšky, váhy a stupně fyzické aktivity osoby. Dle těchto parametrů se objemový tok CO_2 produkovaného lidmi mění od cca 4 do 26 l/h na osobu. Nejmenší hodnota odpovídá produkci spícího dítěte, nejvyšší dospělé osobě a vysokému stupni fyzické aktivity.

|Tab. 3 Koncentrace CO_2 ve vnitřních prostorách budov

Koncentrace CO_2

Účinky, výskyt

360–400 ppm

koncentrace čerstvého vzduchu v přírodě

800–1 000 ppm

doporučená úroveň CO_2 ve vnitřních prostorách

1 200–1 500 ppm

doporučená maximální (reálná) úroveň CO_2 ve vnitřních prostorách

nad 1 500 ppm

nastávají příznaky únavy a snižování koncentrace, ospalost, letargie

do 5 000 ppm

maximální bezpečná koncentrace bez zdravotních rizik

nad 5 000 ppm

negativní vliv na vnímání osob a výskyt syndromu nemocných budov

nad 10 000 ppm

prokázány zdravotní problémy

nad 40 000 ppm

životu nebezpečné i při krátkodobém působení

Oxid uhličitý je považován za dobrý ukazatel míry znečištění vnitřního prostoru obývaného lidmi, proto jsou v některých normách uvedeny maximální koncentrace CO_2 jako limity přijatelnosti vnitřního prostředí. Nejčastěji je doporučována hodnota kolem 1 000 ppm (0,1 % obj.) nad venkovní koncentrací. Čím dál častěji se tento plyn uplatňuje také jako indikátor v regulaci větracích systémů DCV (Demand Control Ventilation – tzv. větrání podle potřeby), které se uplatňují i v obytných budovách.

Průběh koncentrace CO_2 je možno stanovit výpočtem, pokud je známa jeho počáteční koncentrace, produkce a intenzita větrání. Na obrázku 5 je znázorněn vývoj koncentrace CO_2 během noci v rozdílně větrané ložnici o velikosti 15 m^2 (výška pokoje je 2,6 m), kde tráví noc dvě dospělé osoby. Na počátku je prostor téměř dokonale vyvětrán – koncentrace ve 22:00 hodin je 400 ppm. Je vidět, že v ranních hodinách dosahují koncentrace CO_2 při nízké intenzitě větrání (I = 0,1 h-1) v takto malém prostoru hodnot nad 3 500 ppm. Při intenzitě větrání 0,5 h-1, což odpovídá průtoku vzduchu pouhých 20 m^3/h, je koncentrace výrazně nižší (< 1 500 ppm). Kdo mívá bolesti hlavy a pocit únavy od časných ranních hodin, spí pravděpodobně v nedostatečně větraném prostoru.

|Obr. 5 Vývoj koncentrace CO_2 ve větrané ložnici během noci

Oxid uhelnatý

Oxid uhelnatý je vysoce toxický plyn, bezbarvý a bez zápachu. Ve vnitřním prostředí vzniká jako produkt nedokonalého spalování všech typů paliva – plynu, topného oleje, uhlí i dřeva. Jeho vznik ovlivňuje především nedostatečný přívod kyslíku a špatné větrání místnosti, v níž spalování probíhá. Pro zvýšení bezpečnosti je vhodné v prostoru s možností vzniku tohoto problému instalovat čidla CO s alarmem, který upozorní na hrozící nebezpečí.

Pro umísťování plynových spotřebičů v bytových prostorech platí technická pravidla TPG 704 01 [52] vydaná společností GAS, s. r. o.

Spotřebiče v provedení A (odebírají vzduch pro spalování z prostoru, ve kterém jsou umístěny, a produkty spalování jsou odváděny do téže místnosti) musejí být umístěny v prostorech přímo větratelných. TPG 704 01 uvádí podrobné požadavky na prostory, kde se spotřebiče umísťují.

Pro provoz spotřebičů v provedení B (odebírají vzduch pro spalování z prostoru, ve kterém jsou umístěny, a spaliny jsou odváděny do vnějšího ovzduší komínem – kouřovodem) je třeba zajistit dostatečný přívod spalovacího vzduchu, a to buď průvzdušností okenních spár při definovaném rozdílu tlaků uvnitř a vně větraného prostoru Δp0,67 = 4 Pa, nebo umístěním spotřebiče do trvale větraného prostoru větracím otvorem o předepsané velikosti v závislosti na výkonu plynového spotřebiče.

Vážení čtenáři, právě jste dočetli ukázku z knihy Větrání rodinných a bytových domů.
Pokud se Vám líbila, celou knihu si můžete zakoupit v našem e-shopu.