Klimat w szkołach – problem nie tylko polski

To już trzeci rok szkolny od ogłoszenia epidemii choroby COVID-19 w 2020 roku. Poszukiwanie sposobów na ochronę uczniów i pracowników szkół przed rozprzestrzenianiem w murach szkolnych wirusa SARS-CoV-2 uwypukliło istniejące już wcześniej problemy, związane z wpływem jakości środowiska wewnętrznego na zdrowie, produktywność, samopoczucie i wyniki w nauce czy efektywność pracy całej społeczności szkolnej.

Wysoka już obecnie świadomość tego, jakie znaczenie ma odpowiednie środowisko wewnętrzne (jakość powietrza, parametry akustyczne i oświetlenie) m.in. dla efektywnej nauki i pracy, zderza się z barierą ekonomiczną – szczególnie w przypadku poszukiwania rozwiązań odpowiednich dla istniejących szkół. Wymiana oświetlenia na lepiej przystosowane do potrzeb uczniów i nauczycieli, a jednocześnie energooszczędne, umiejętne wygłuszenie sal lekcyjnych oraz montaż i eksploatacja odpowiednich systemów wentylacyjnych wiążą się z koniecznością uruchomienia dodatkowych środków – pożyczek, kredytów czy dotacji.

Jednym z największych wyzwań finansowo-organizacyjnych pozostaje zapewnienie w szkołach prawidłowej wentylacji. Obowiązek taki ujęty jest bardzo ogólnikowo zarówno w wymaganiach dotyczących warunków technicznych dla budynków, jak i z zakresu BHP w szkołach – dotyczy to jednak nie tylko przepisów polskich, ale także przepisów krajowych w państwach kojarzonych zwykle z wyższą kulturą prawną i budowlaną, np. w Niemczech i Danii.

Konkretne wytyczne dotyczące wentylacji w budynkach szkolnych próbują tworzyć poszczególne krajowe organizacje branżowe, a finansowanie wdrożeń i remontów zapewniane jest zwykle za pomocą doraźnych programów, realizowanych np. przez fundusze inwestycyjne (Dania) lub odpowiednie agencje rządowe (Polska).

Przykładowo Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej okresowo wprowadza instrumenty finansowania nowych, proekologicznych budynków użyteczności publicznej, np. już w stanie epidemii w 2021 r. można było uzyskać wsparcie w ramach programu PUSZCZYK – niskoemisyjne budynki użyteczności publicznej [1] (korzystny kredyt lub dotacja do 40% kosztów kwalifikowanych). W programie tym, nastawionym na obniżenie emisji poprzez zastosowanie niskoemisyjnych i energooszczędnych rozwiązań grzewczych, zastosowanie wentylacji mechanicznej opartej na centralach wyposażonych w układ automatyki regulacyjnej, umożliwiający automatyczne dostosowanie wydajności do aktualnych potrzeb np. poprzez wskazania czujników dwutlenku węgla, traktowane było jako jeden z możliwych środków realizacji głównych celów programu.

Zobacz także: Proces odbioru systemów HVAC w budynkach zrównoważonych

Dwutlenek węgla jako wskaźnik jakości powietrza

Problemem pozostają natomiast remonty szkół istniejących. W Danii klimatem wewnętrznym w szkołach zajął się „non profit” fundusz inwestycyjny Realdania – organizacja ta wskazała, że 8–10% wszystkich duńskich dzieci w wieku szkolnym ma astmę, 80% z nich cierpi również na alergie, a jednocześnie odnotowano wyraźnie mniejsze zmęczenie uczniów i ich lepszą koncentrację (o 6% mniej błędów popełnionych w teście koncentracji) w dobrze wentylowanych (wietrzonych) pomieszczeniach. Wskazano także, że w 2021 roku w 53% klas zbadanych w projekcie Realdania dotyczącym szkół przekroczona została zalecana górna granica stężenia CO2, co nie uległo zasadniczej zmianie w stosunku do poprzednich wyników badań, z lat 2009 i 2014 [2].

Realdania zgromadziła szereg przykładów rozwiązań sprzyjających klimatowi wewnętrznemu w szkołach – w zakresie jakości powietrza znalazły się wśród nich zarówno montaż urządzeń do monitoringu stężenia dwutlenku węgla w pomieszczeniach, jak i przeprowadzenie gruntownych remontów (np. w placówce Sølystskolen w Silkeborgu na Półwyspie Jutlandzkim). Organizacja prowadzi obecnie program dofinansowania remontów w 11 szkołach. Zastosowanie takich rozwiązań, jak inteligentne lampy sygnalizacyjne zapalające się po osiągnięciu określonego poziomu CO₂ w pomieszczeniach czy czujniki (np. w formie sztucznego kanarka) informujące o poziomie CO₂, temperaturze i wilgotności w salach lekcyjnych, spełnia także funkcję edukacyjną, przyczyniając się do zwiększania świadomości uczniów i nauczycieli w zakresie problemu jakości powietrza i znaczenia CO₂ jako wskaźnika jakości powietrza w klasie szkolnej [3].

Przypomina o tym także niemiecka organizacja branżowa Fachverband Gebäude-Klima: każda osoba emituje ok. 15 l CO₂ na godzinę (przez oddychanie). W klasie (pomieszczenie o wymiarach 8×8×3 m) liczącej 30 uczniów stężenie CO₂ wzrasta do 1500 ppm po 25 minutach [4]. Warto tu przytoczyć także proste zalecenia dotyczące postępowania dla szkół związane z zawartością CO₂ (ppm), które opracowała Fachverband Gebäude-Klima:

• < 1000 – brak działań;
• 1000–2000 – zwiększyć wentylację, zwiększyć strumień świeżego powietrza, sprawdzić skuteczność stosowanej wentylacji;
• >2000 – sprawdzić skuteczność stosowanej wentylacji, zmniejszyć liczbę osób w pomieszczeniu, zamontować system wentylacyjny [4].

Stosowanie czujników CO₂ jako sposobu na poprawienie jakości powietrza w klasach pokazuje także, że część szkół woli wybrać rozwiązanie przejściowe, wymagające niewielkich nakładów inwestycyjnych. Nie jest ono jednak wolne od problemów i ograniczeń – do osiągnięcia odpowiedniej jakości powietrza wewnętrznego wymaga działania użytkowników pomieszczeń, jednak również samo korzystanie z wentylacji naturalnej napotyka szereg trudności.

Problematyczna wentylacja naturalna

Działanie wentylacji naturalnej w szkołach podsumowała m.in. branża wentylacyjno-klimatyzacyjna w Niemczech, formułując proste i jednoznaczne obserwacje i wytyczne. Do uzyskania wysokiej efektywności wentylacji naturalnej (zwanej trafnie w materiałach Fachverband Gebäude-Klima „okienną”) w szkołach konieczne jest jednoczesne zadziałanie szeregu czynników, m.in. zapewnienie wywiewu lub realizacja wentylacji krzyżowej (otwarte naprzeciwległe drzwi i/lub okna), działanie wiatru oraz różnica temperatury wewnątrz/na zewnątrz [4]. Zaistnienie odpowiednich warunków jednak nie wystarczy – konieczne jest także prawidłowe zastosowanie „wentylacji okiennej”.

Proste, ale wcale niełatwe w realizacji wytyczne sformułowane zostały przez Fachverband Gebäude-Klima: powietrze w pomieszczeniu należy wymieniać trzy razy na godzinę, co oznacza konieczność wentylacji przez szeroko otwarte okna podczas zajęć przez co najmniej 20 minut. Otwarte muszą być wszystkie okna (wentylacja szokowa). Skuteczność wentylacji rośnie wraz z różnicą temperatury między wnętrzem a zewnętrzem – zimą wystarczy wietrzenie przez 3–5 minut [5].

Zasady te uwidaczniają jednak również szereg wad wentylacji okiennej: w sezonie jesienno-zimowym z pomieszczenia uchodzi ciepło, przez co rosną koszty ogrzewania; zimne powietrze chłodzi konstrukcje budowlane, co sprzyja osiadaniu wilgoci na chłodnych przegrodach, a w efekcie powstawaniu pleśni i uszkodzeniom konstrukcji; przy otwartych oknach hałas z pomieszczenia bardziej daje się we znaki; występują przeciągi. W regionach o wysokim zapyleniu powietrza zewnętrznego (a należy do nich zaliczyć znaczną część powierzchni Polski) szczególnie w sezonie grzewczym dodatkowym problemem jest napływanie do pomieszczeń powietrza o niskiej jakości spowodowanej przez wysoką zawartość pyłów zawieszonych (PM10, PM2,5 oraz PM1).

W sezonie grzewczym 2022–2023 problem ten w Polsce może się dodatkowo nasilić ze względu na czasowe zawieszenie przez rząd wymagań jakościowych dotyczących węgla, przez co część osób zaopatrzy się w paliwa gorszej jakości (już dostępny jest miał węglowy) i będzie z nich korzystać [6, 7].

Rozproszony system wentylacji

Na wprowadzenie kompleksowego systemu wentylacji mechanicznej (najlepiej z odzyskiem ciepła) szkół zwykle niestety nie stać. Dlatego do zastosowania w nich rekomenduje się przede wszystkim rozwiązania rozproszone, w myśl zasady „jedna klasa – jeden system”.

W Polsce Narodowe Centrum Badań i Rozwoju realizuje program konkursowy „Wentylacja dla szkół i domów" na opracowanie innowacyjnych systemów wentylacji przeznaczonych dla indywidualnych sal lekcyjnych oraz mieszkań, umożliwiając rozwiązanie problemu niskiej jakości powietrza w szkołach i w budynkach wielorodzinnych przy jednoczesnym zmniejszeniu zapotrzebowania na energię niezbędną do ich ogrzewania. W lipcu 2021 r. rozstrzygnięto, że cztery firmy – Smay z projektem iSchool SMAY; 21 stopni z projektem Heta SCHOOL; Galmet z projektem System wentylacji do sal lekcyjnych GALMET SPEKTRA oraz Prana FutureLab z projektem Prana FutureLab XL – mają opracować systemy wentylacji mechanicznej dla istniejących sal lekcyjnych, które zapewnią nie tylko jakość powietrza, czyli odpowiednią temperaturę powietrza nawiewanego, niskie stężenie CO₂, PM2,5 i PM10 oraz usunięcie zanieczyszczeń mikrobiologicznych, ale także wysoko efektywny odzysk ciepła, chłodu oraz wilgoci [8]. Wymienione firmy otrzymały środki na opracowanie odpowiedniego rozwiązania i jego zastosowanie w obiekcie. Jak zaznacza dr inż. Mariusz Skwarczyński, kierujący tym projektem w NCBR, nowo powstałe rozwiązania mają być nie tylko innowacyjne, ale i efektywne ekonomicznie również pod względem montażu i organizacji inwestycji – stąd koncentracja na systemach rozproszonych.

O zaletach takich systemów pisze także Fachverband Gebäude-Klima, wskazując, że rozproszony system wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła zapewnia zmniejszenie stężenia CO₂ i wystarczający dopływ świeżego powietrza, jednocześnie przyczyniając się do osiągnięcia efektywności energetycznej i umożliwiając szybką amortyzację kosztów [4].

Szkoły w Niemczech również mogą korzystać z programów oferowanych przez rząd federalny, np. do końca 2021 r. funkcjonował tam program dotacji do systemów HVAC jako rozwiązań wpływających na ochronę przed wirusem SARS-CoV-2. Dotacja obejmowała do 40% wydatków kwalifikowanych inwestycji, a całkowity budżet programu wyniósł 500 mln euro [4].

Literatura

1. Budownictwo energooszczędne. Część 2) PUSZCZYK – Niskoemisyjne budynki użyteczności publicznej, https://www.gov.pl/web/nfosigw/budownictwo-energooszczedne-czesc-2-puszczyk-niskoemisyjne-budynki-uzytecznosci-publicznej (dostęp: 15.09.2022)

2. Dårligt indeklima påvirker skoleelevers trivsel, https://realdania.dk/nyheder/2022/03/daarligt-indeklima-paavirker--skoleelevers-trivsel (dostęp: 15.09.2022)

3. Indeklima i skoler, Realdania 2021

4. Lüftung für Bildungsstätten, Fachverband Gebäude-Klima e. V., Bietigheim-Bissingen 2022

5. Handel Claus, Luft zum Lernen, „IKZ-HAUSTECHNIK Österreich” nr 5/2022

6. Rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 25 sierpnia 2022 r. w sprawie odstąpienia od stosowania wymagań określonych w przepisach rozporządzenia w sprawie wymagań jakościowych dla paliw stałych (DzU 2022, poz. 1786)

7. Prosmogowa polityka rządu – Sejm znosi normy jakości węgla, https://polskialarmsmogowy.pl/2022/09/prosmogowa-polityka-rzadu-sejm-znosi-normy-jakosci-wegla/ (dostęp: 16.09.2022)

8. Wentylacja dla szkół i domów, https://www.gov.pl/web/ncbr/wentylacja-dla-szkol-i-domow (dostęp: 15.09.2022)

9. Nowosielska Paulina, Otto Patrycja, Suche fakty o nauczycielach: Ilu ich jest, ile jest wakatów i godzin nadliczbowych [OPINIA], https://serwisy.gazetaprawna.pl/edukacja/artykuly/8521759,fakty-o-nauczycielach-liczba-wakaty-godziny-nadliczbowe-czarnek.html (dostęp: 15.09.2022)

10. Liczba uczniów i szkół w Polsce, https://www.edubaza.pl/s/3468/80886-Liczba-uczniow-w-Polsce.htm (dostęp: 15.09.2022)

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!