Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2019 

Praktyczne aspekty zapewniania odpowiedniej jakości powietrza w budynkach szkolnych

Practical ways to achieve a good air quality in schools
W artykule podano przykłady rozwiązań układów wentylacyjnych dla obiektów szkolnych
W artykule podano przykłady rozwiązań układów wentylacyjnych dla obiektów szkolnych
Fot. pixabay.com

Zmęczenie i osłabiona zdolność do koncentracji jest często efektem złej jakości powietrza w budynkach. Problem ten dotyczy także szkół, zwłaszcza poddanych termomodernizacji i wymianie stolarki okiennej. Dostępnych jest szereg rozwiązań wentylacji mechanicznej możliwych do zastosowania w szkołach. Przy ich wyborze warto zwracać uwagę na wszystkie koszty, nie tylko inwestycyjne. Trzeba unikać rozwiązań, w których energia potrzebna do wprowadzenia odpowiedniej ilości tlenu w odpowiedniej temperaturze jest często marnowana na wentylację pomieszczeń nie w pełni wykorzystywanych lub zajmowanych w danej chwili przez niewiele osób.

W artykule:

• Do czego konieczna jest wentylacja?
• Co o powietrzu mówią normy?
• Rola filtrów w oczyszczaniu powietrza wewnętrznego
• Jak usprawnić wentylację

Warunki wewnętrzne w szkołach

Z czym kojarzą się czasy szkolne? Oprócz wielu fantastycznych chwil spędzonych z rówieśnikami w pamięć często zapadają dłużące się lekcje, pod koniec których jedynym marzeniem było wyrwanie się z ławki i wyjście na świeże powietrze. Zmęczenie organizmu i brak koncentracji nie wynikały, jak się okazuje, z naszej niewydolności umysłowej, ale z warunków, w jakich przyszło się nam uczyć. Przy projektowaniu znacznej większości szkół w Polsce nikt nie zawracał sobie głowy jakością środowiska wewnętrznego czy normami jakości powietrza zewnętrznego, a tym bardziej instalacją mechaniczną nawiewno-wywiewną z układem filtracji powietrza. Wentylacja w szkołach miała być zapewniana poprzez otwieranie okien oraz układ grawitacyjny. 

Przyrost stężenia CO2
Rys. 1. Przyrost stężenia CO2 w funkcji czasu z uwzględnieniem zastosowania wentylacji oraz przy jej braku, z zamkniętymi oknami (Oprac. TROX GmbH)

W takich warunkach przychodzi uczniom pracować również dzisiaj. Ilość wydychanego przez dzieci dwutlenku węgla, przy ich szybkim metabolizmie i wzmożonej pracy umysłowej, powoduje skokowe pogorszenie jakości powietrza, co bezpośrednio wpływa na ich zdolność koncentracji, senność, apatyczne zachowanie, a nawet rozdrażnienie. Powszechnie przyjęta granica dobrej jakości powietrza (1000 ppm CO2), ustalona już ponad wiek temu przez niemieckiego chemika i higienistę Maxa von Pettenkofera, jest wciąż aktualna.

Czytaj też: Centrale wentylacyjne i klimatyzacyjne – wymagania dla urządzeń i inteligentnych budynków >>

Długotrwałe przebywanie w warunkach wyższego stężenia CO2 oraz pyłów powoduje nie tylko spadek wydajności i senność, ale także zwiększa ryzyko zapadania na choroby układu oddechowego. Określa się to mianem SBS (Sick Building Syndrome), czyli syndromu chorego budynku. Pomiary przeprowadzone w warunkach rzeczywistych – klasach lekcyjnych (rys. 2 i 3) dowodzą, że stężenie dwutlenku węgla pomimo okresowego przewietrzania sal lekcyjnych utrzymuje się na bardzo wysokich poziomach, sięgając nawet 3400 ppm.

Zmiany stężenia dwutlenku węgla
Rys. 2. Zmiany stężenia dwutlenku węgla w gimnazjum nr 3 w Zgierzu (Oprac. ENGIE Technika Instalacyjna Sp. z o.o.)
Zmiany stężenia dwutlenku węgla
Rys. 3. Zmiany stężenia dwutlenku węgla w Szkole Podstawowej nr 12 w Zgierzu (Oprac. ENGIE Technika Instalacyjna Sp. z o.o.)

W wielu szkołach warunki w klasach lekcyjnych paradoksalnie uległy pogorszeniu na skutek przeprowadzonych remontów i termomodernizacji – mniejsza liczba nieszczelności w stolarce to w konsekwencji mniej świeżego powietrza dostającego się do pomieszczeń. Kolejnym paradoksem jest fakt, że w wielu przypadkach termomodernizacja przyniosła efekt zupełnie odwrotny od oczekiwanego – zapotrzebowanie budynku na energię cieplną wzrosło, zamiast spaść. Spowodowane jest to dużo częstszym otwieraniem okien ze względu na brak wentylacji przez nieszczelności i wzmożoną ucieczką ogrzewanego powietrza na zewnątrz.

Do czego konieczna jest wentylacja?

Odpowiedź na zadane pytanie nasuwa się sama – odpowiednia wentylacja pomieszczeń jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania, efektywnej nauki oraz pracy. Dzięki niej możemy sprawnie działać w zamkniętej, wyizolowanej przestrzeni budynku.

Czym wentylować?

W okresie letnim wentylacja nie stanowi (teoretycznie) większego problemu dzięki możliwości przewietrzania klas – różnica temperatur wewnątrz i na zewnątrz jest na tyle mała, że szeroko otwarte okna nie powodują wyziębienia ciał uczniów i nie występują nadmierne straty ciepła – instalacja grzewcza jest wyłączona. Jakość powietrza zewnętrznego w cieplejszej części roku jest względnie dobra. Zdecydowane pogorszenie jego właściwości ma miejsce w sezonie grzewczym, czyli przez ok. 6 miesięcy nauki na 10. 

Należy nadmienić, że w czasach, w których żył wspomniany wcześniej Max von Pettenkofer, koncentracja dwutlenku węgla w powietrzu zewnętrznym była przynajmniej o 25% niższa niż obecnie [1], co zostało uwidocznione na tzw. krzywej Keelinga, obrazującej zmiany na przestrzeni ostatnich dziesięcioleci (rys. 4).

Krzywa Keelinga
Rys. 4. Krzywa Keelinga – wykres pokazujący zmiany stężenia dwutlenku węgla w atmosferze od 1958 roku [8]

Co o powietrzu mówią normy?

W zakresie określania warunków wewnątrz budynków polskie prawodawstwo jest dość skromne. Nie ma w nim regulacji dotyczących maksymalnego dopuszczalnego stężenia dwutlenku węgla, widnieje jedynie wartość najwyższego dopuszczalnego stężenia chwilowego (NDSCh), określona na poziomie 15 000 ppm CO2. Jest to wartość o połowę wyższa niż np. dopuszczalne maksymalne stężenie trwające 10 minut dla amerykańskiego stanu Ohio [2]. Należy nadmienić, że dokumenty o takim charakterze poza Ameryką Północną (USA, Kanada) funkcjonują również w innych krajach Europy czy w Japonii. Były one podstawą do stworzenia grafiki obrazującej podejście poszczególnych państw do kwestii stężenia dwutlenku węgla wewnątrz budynków [2] (rys. 5). 

Dopuszczalne normy stężenia CO 2
Rys. 5. Dopuszczalne normy stężenia CO2 wewnątrz pomieszczeń, w których przebywają ludzie [2]

Norma PN-EN 13779 Wentylacja budynków niemieszkalnych. Wymagania dotyczące właściwości instalacji wentylacji i klimatyzacji dopuszcza w pomieszczeniach zlokalizowanych w centrach miast stężenie CO2 o 1200 ppm wyższe od stężenia w powietrzu zewnętrznym jako wartość niższego standardu jakości powietrza (klasa IDA 4). 

W powietrzu zewnętrznym oprócz dwutlenku węgla i innych naturalnie występujących gazów i zanieczyszczeń pojawiają się substancje zdecydowanie niepożądane i nawet szkodliwe, pochodzenia antropogenicznego. Są to m.in. pyły będące produktami spalania paliw kopalnych. Istotny wpływ stężenia pyłów na wydolność oddechową został niejednokrotnie udowodniony, m.in. w publikacji [3]. Czytamy w niej, że „udokumentowano krótkookresowy związek przyczynowo skutkowy między stężeniem pyłu wewnątrz szkoły a zmianą wartości parametrów spirometrycznych” oraz „analiza materiału badawczego przedstawionego w niniejszej pracy dowodzi, że istnieje istotny związek tylko między stężeniem pyłu PM2,5w i zmianami wskaźników spirometrycznych, takich jak: FEV1, PEF i MEF25 u dzieci w wieku gimnazjalnym”. W pracy tej znajdują się również odnośniki do innych opracowań z podobnymi wnioskami, co dodatkowo uwiarygadnia przytoczone tezy.

Według polskiego prawa poziom stężenia pyłów PM10 może zostać przekroczony maksymalnie 35 razy w roku [4], przy limicie określonym na poziomie 50 µg/m3. Korzystając z danych ze stacji pomiarowych, np. Wojewódzkiego Inspektoratu Ochrony Środowiska w Warszawie [5], można obserwować zmiany średniego stężenia pyłów zawieszonych frakcji 2,5 i 10 µm w ujęciu dobowym, miesięcznym oraz rocznym, a tym samym regularne przekraczanie dopuszczalnych wartości. Przykładowo w styczniu 2017 roku w Warszawie tylko przez dziewięć dni stężenie pyłów PM10 utrzymywało się poniżej dopuszczalnego poziomu, a przekroczenia sięgały 400% (197 ppm – 8 stycznia 2017). Limit 35 dni, jaki dopuszcza rozporządzenie w sprawie poziomów niektórych substancji w powietrzu [4], to maksymalna częstość przekraczania poziomu dopuszczalnego w roku kalendarzowym – w roku 2017 w Warszawie osiągnęliśmy tę wartość już 27 lutego. 

Rozporządzenie nie reguluje podobnego parametru dla pyłów frakcji PM2,5, które ze względu na swój rozmiar zdecydowanie łatwiej przenikają bezpośrednio do krwiobiegu przez pęcherzyki płucne. Jego wpływ na spirometrię u uczniów został uwidoczniony m.in. w przytoczonym wcześniej opracowaniu [3]. Na stronie Generalnego Inspektora Ochrony Środowiska znajdziemy limity dla frakcji PM2,5 [6], określone jako 25 µg/m3. Po zestawieniu tej wartości z danymi ze strony WIOŚ uwidacznia się jeszcze wyższy stopień przekraczania wartości uznawanych za szkodliwe niż w przypadku pyłów PM10 i to już w zestawieniu stężeń średniomiesięcznych (pięć miesięcy w roku dla PM2,5 i miesiąc dla PM10). Liczba dni, kiedy jakość powietrza była gorsza od określonej w rozporządzeniu, w 2017 roku w Warszawie wynosiła 97 dla PM10 oraz 171 dla PM2,5 (jedynym miesiącem bez przekroczeń był czerwiec, maksimum osiągnięte w styczniu – 480% normy dla PM2,5).

Rola filtrów w oczyszczaniu powietrza wewnętrznego

Modernizacja fasad i okien znacznie poprawia szczelność i izolacyjność cieplną przegród zewnętrznych i wprowadza konieczność wentylacji mechanicznej pomieszczeń. Nieskuteczna wentylacja grozi nie tylko pojawieniem się pleśni – przede wszystkim może znacznie pogorszyć jakość powietrza w pomieszczeniach, w których przebywają ludzie. Stężenia wyższe niż 1500 ppm prowadzą do spadku wydajności, bólów głowy, złego samopoczucia, niesprzyjających pracy i nauce. Niektóre pomieszczenia w budynkach biurowych lub szkołach stawiają wysokie wymagania wentylacji nawiewno-wywiewnej. Może w nich przebywać nawet 30 osób, zazwyczaj przyjmuje się na osobę 15–20 m3/h, całkowity strumień objętości powietrza zewnętrznego wynosi zatem od 300 do 600 m3/h (83 do 167 l/s) na jedno pomieszczenie.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[szkoły, wentylacja, układy wentylacyjne, termomodernizacja, filtry, układy fasadowe]

   27.02.2019

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Poznaj nowinki z branży HVAC »

klimatyzatory

 



4 sposoby zastosowania wymienników ciepła »

Na czym polega automatyzacja instalacji  w technice budowlnej »
wymienniki ciepła systemy kanalizacyjne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Grzejnik czy podłogówka - czym ogrzewać? »

ogrzewanie hybrydowe

 



Jak prawidłowo odizolować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

Zdradzamy 3 funkcje ultra nowoczesnych klimatyzatorów »
produkcja studni wodomierzowych film o pompowni ppoz
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Czy znasz 5 funkcji, które ułatwią pomiary? »

systemy wentylacyjne

 



Poznaj sposób na optymalizację strat energii »

Jakie są korzyści płynące ze stosowania pomp wodnych »
pompy cyrkulacyjne pompy wodne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zaprojektować niezawodne instalacje w budynku »

innowacyjne projektowanie instalacji

 



5 sposobów na szybką i dokładną pracę w miernictwie »

Dobierz wielogazowy detektor podtynkowy »
rozwiązania pomiarowe detektor gazów
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Elektryka nie jest Ci obca? Dołącz do klubu »

klub instalatora

 



Dobierz urządzenie tłoczące do pomieszczenia » Jaki rekuperator nadaje się do budynków jednorodzinnych »
kanalizacja centrale rekuperacyjne
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2020

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne kotły na gaz i paliwa stałe
  • - Dezynfekcja powietrza wentylacyjnego
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl