Šablona příspěvku
Modul:	2. Základní vzdělávání
Submodul:	2.-2.1-2.1.7 Oborové novinky
Název příspěvku:	Fyzikálně chemické faktory školního prostředí
Forma příspěvku:	Word
Pracoviště:	Katedra fyziky Pedagogická fakulta MU
Autoři:	RNDr.Jindřiška Svobodová, Ph.D.
Adresa autora: (E-mail, aj.)	svob odova(S)ped. muni. cz
Klíčová slova: (max. 10 slov)	Mikroklima, tepelný komfort, větrání, termoregulace
Reference: (literatura, webové stránky aj.)	
Anotace
Každý učitel uvažoval někdy o vhodných pobytových podmínkách místnosti či o potřebě větrání. I dotazy a připomínky žáků na kvalitu ovzduší v místnosti dokážou zaskočit. Příspěvek si klade za cíl informovat o současných požadavcích na mikroklimatické podmínky ve školách, které nově stanovují prováděcí předpisy k zákonu č. 258 „O ochraně veřejného zdraví".
Úvod
Tento zákon v §7 stanoví, že: "Školy, předškolní a školská zařízení zařazená do sítě předškolních zařízení, škol a školských zařízení, (dále jen "zařízení pro výchovu a vzdělávání") jsou povinny zajistit aby byly splněny hygienické požadavky upravené prováděcím právním předpisem na prostorové podmínky, vybavení, provoz, osvětlení, vytápění, mikroklimatické podmínky, zásobování vodou a úklid." Tímto prováděcím právním předpisem je Vyhláška Ministerstva zdravotnictví 410/2005 Sb. ze dne 4. října 2005.
Stanovení požadavků na mikroklimatické podmínky v těchto zařízeních bohužel není zdaleka tak jednoduché, jak by se mohlo na první pohled zdát. Začněme výpisem požadavků zmíněné vyhlášky. Z hlediska běžného provozu, energetické provozní náročnosti a návrhu školy jsou důležité tyto údaje :
§4
(2) V prostorech zařízení pro výchovu a vzdělávání musí na 1 žáka připadnout v učebnách nejméně 1,65 m2, v odborných pracovnách, laboratořích a počítačových učebnách, v jazykových učebnách a učebnách písemné a elektronické komunikace nejméně 2 m2. V učebnách pracovních činností základních škol musí připadnout na 1 žáka nejméně 4 m2. Ve školách uskutečňujících vzdělávací program pro žáky se specifickými vzdělávacími potřebami se stanoví plocha na 1 žáka v teoretických učebnách nejméně 2,3 m2.
§17
(1) Stavební řešení budov zařízení pro výchovu a vzdělávání a provozoven pro výchovu a vzdělávání musí být navrženo tak, aby povrchová teplota vnitřních částí obvodových stěn nebyla podstatně rozdílná od teploty vzduchu, a to jak v letním, tak v zimním období roku.
(2) V místnosti, kde je použito přirozené větrání okny, musí být okna zajištěna proti rozbití v důsledku průvanu. Ovládání ventilačních otvorů musí být dosažitelné z podlahy.
(3) Mikroklimatické podmínky a požadovaná intenzita větrání čerstvým vzduchem se prokazují u nově navrhovaných staveb a při změnách dokončených staveb výpočtem.
(4) Centrální šatny žáků bez příčného přirozeného větrání musí být větrány podtlakově s intenzitou větrání čerstvým vzduchem podle přílohy č. 3 této vyhlášky.
(5) Po dobu vyučování je nutno zajistit trvalé podtlakové větrání záchodů žáků.
(6) Při měření a hodnocení teploty se postupuje podle zvláštního právního předpisu 4).
§18 o
(1) Průměrná intenzita větrání čerstvým vzduchem (výměna vzduchu) v době využití interiéru musí při přirozeném větrání vyhovovat požadavkům na výměnu čerstvého vzduchu podle přílohy č. 3 této vyhlášky.
(2) Pokud venkovní stav prostředí neumožňuje využít přirozené větrání, například pro překročení přípustných hladin venkovního hluku, nebo překročení přípustných škodlivin ve venkovním prostředí, musí být mikroklimatické podmínky a intenzita větrání čerstvým vzduchem zajištěna přednostně vzduchotechnickým zařízením.
1
§19
Prostory zařízení pro výchovu a vzdělávání a provozoven pro výchovu a vzdělávání určených k dlouhodobému pobytu /nad 4hodiny/ musí být přímo větratelné. Požadavky na intenzitu větrání čerstvým vzduchem jsou upraveny v příloze č. 3 této vyhlášky.
Příloha č. 3 k vyhlášce č. 410/2005 Sb.
/Intenzita výměny vzduchu v místnosti „n" je čas vyjádřený v hodinách, za který se infiltrací vymění v místnosti všechen vzduch/. Intenzita větrání čerstvým vzduchem v učebnách, tělocvičnách, šatnách a hygienických zařízeních a provozovnách pro výchovu a vzdělávání:
Tab. 1 Výměna vzduchu /průtok vzduchu/ (v m3, h"1) v učebnách, tělocvičnách, šatnách a hygienických zařízeních zařízení pro výchovu pro přirozené větrání
Zařízení	-3-1- Výměna vzduchu m .hod"
Učebny	20 - 30 na 1 žáka
Tělocvičny	20 na 1 žáka
Šatny	20 na 1 žáka
Umývárny	30 na 1 umyvadlo
Sprchy	150-200 na 1 sprchu
Záchody	50 na kabinu, 25 na pisoár
Parametry mikroklimatických podmínek:
a) Zima
učebny, pracovny, družiny a další místnosti určené k dlouhodobému pobytu:
průměrná výsledná teplota v místnosti tg = 22 ±1° C,
minimální výsledná teplota v místnosti tgmin = 19°C,
rozdíl výsledné teploty v úrovni hlavy a kotníku nesmí být větší než 3°C .
tělocvičny:
průměrná výsledná teplota v místnosti 0 tg = 20 ± 1° C,
minimální výsledná teplota v místnosti tgmin= 19°C,
rozdíl výsledné teploty v úrovni hlavy a kotníku nesmí být větší než 3°C,
při poklesu teploty vzduchu v učebnách určených k dlouhodobému pobytu dětí a
žáků ve třech po sobě následujících dnech pod 18°C, ne však méně než na 16°C,
nebo při poklesu teploty vzduchu v těchto učebnách v jednom dni pod 16°C
musí být provoz zařízení pro výchovu a vzdělávání zastaven.
b) Léto
učebny, pracovny, družiny, tělocvičny a další místnosti určené k dlouhodobému pobytu: průměrná výsledná teplota v místnosti 0 tg = 28°C, maximální výsledná teplota v místnosti tgmax = 31 °C,
při extrémních venkovních teplotách, kdy maximální venkovní teplota vzduchuje vyšší než 30°Celsia a kdy je tgmax vyšší než 31° Celsia, musí být přerušeno vyučování nebo zajištěno pro žáky jiné náhradní opatření, např. jejich pobytem mimo budovu a zajištěním pitného režimu. Tam, kde je rozdíl mezi výslednou teplotou kulového teploměru tg a teplotou vzduchu ta menší než 1°C, lze jako výslednou hodnotu teploty používat hodnotu ta (°C) naměřenou suchým teploměrem.
Relativní vlhkost je celoročně v rozmezí 30 - 70 %.
2
Rychlost proudění vzduchuje celoročně 0,1 - 0,2 m/s. Nejasnosti:
V §19 je stanoven požadavek na přímou větratelnost prostor pro výchovu a vzdělávání s odkazem na přílohu č. 3 - příloha je dle §18 (1) pouze pro větrání přirozené.
Dále jednoznačně vyhláška požaduje, aby prostory pro výuku byly stavebně řešeny tak, aby povrchová teplota vnitřních částí obvodových stěn nebyla podstatně rozdílná od teploty vzduchu po celý rok. Pojem "podstatně" vysvětlen není.
Komentáře:
Ad §4
Objem vzduchu v běžné třídě je cca 160-180m3, je-li třeba přítoku čerstvého vzduchu na žáka 20m3 za hodinu, na 31 osob to bude 620m3 tedy intenzita výměny vzduchu bude 620/160=3,8 krát. To je mnohem více než v obytných budovách, které jsou dimenzovány pro intenzitu "přirozené" výměny vzduchu n=0,5 až lkrát.
Navíc zkušenosti z praxe ukazují, že dávky větracího vzduchu na 1 žáka uvedené pro učebny (20 m3. h"1) jsou nízké a zejména pro tělocvičny (20 m3. h"1) jsou nedostatečné. Tedy je třeba po každé hodině řádně vyvětrat nebo nainstalovat řízené větrání.
Množstvím vzduchu naopak vyhláška nešetří u sprch, kde je požadována "výměna" 150 až 200 m3. h"1 na jednu sprchu. Předpis přitom nestanoví, zda se jedná o přerušované, nebo nepřerušované, trvalé větrání. Tam, kde uživatel chce zvýšit hygienický komfort umýváren, šaten, sprch a rozhodne se trvale větrat, aby odváděl i zbytkovou vlhkost, je tímto předpisem nucen ke zbytečně vysokým provozním i investičním nákladům. Pro trvalé větrání vyhovuje totiž cca poloviční průtok odváděného vzduchu, což však nemusí být při správním řízení odsouhlaseno, neboť je to v rozporu s vyhláškou.
Proč vlastně tolik větrat?
Ukázalo se, že pocit nutnosti výměny vzduchu v interiéru určuje odérová složka. Odéry jsou plynné složky v ovzduší, vnímané jako pachy či vůně, tyto látky jsou uvolňované člověkem, dále jeho činností, popř. uvolňované ze stavebních konstrukcí a předmětů. Pro pocit příjemného pobytu v místnosti není určujícím činitelem potřeba kyslíku pro dýchání, která je, ve srovnání s požadavky na odstraňování odérů minimální, potřebné množství kyslíku je totiž pouze cca 1 m3/h.os. Oxid uhličitý je běžnou škodlivinou ovzduší obytných budov. Zdrojem tohoto plynuje člověk, jeho metabolismus, dýchací a termoregulační pochody, také spalování paliv. Vyššími koncentracemi oxidu uhličitého je nepříznivě ovlivněné především dýchání - již při koncentracích nad 15 000 ppm. Pokud se jeho koncentrace v ovzduší zvyšuje nad 30 000 ppm, většina lidí trpí bolestmi hlavy, závratěmi a nevolností. Koncentrace nad 60 000 - 80 000 ppm vede k letargii a ztrátě vědomí. Koncentrace CO2 se ve vnějším prostředí pohybuje v rozmezí 330 - 370 ppm.
Kriteriem pro posuzování úrovně odérové složky je koncentrace TVOC /těkavých organických sloučenin ve vzduchu/. Produkce TVOC koberci, vinyly a dřevotřískou však činí méně než 55 mg/h. na lm2 podlahy, proto za postačující kritérium lze považovat jen úroveň koncentrace C02. Dodržením limitních hodnot pro C02 (který sám o sobě je bez vůně a zápachu) je zároveň zajištěno dodržení limitů páchnoucích sloučenin.
Průměrná hodnota C02 v průběhu 24 h se předpisuje 1000 ppm (1800 mg/m2). Na tuto hodnotu se dimenzují vzduchotechnická zařízení pro obytné budovy. Současně by nikdy
3
neměla být překročena (v průběhu celých 24 h) koncentrace 1200 ppm (2160 mg/m3). Jedná se tudíž o hodnotu nejvýše přípustnou. Předpokládáme-li koncentraci C02 v čistém venkovním vzduchu 390 ppm, a průměrnou produkci CO2 19 1/h. na osobu, pak udržení koncentrace C02 v interiéru 1000 ppm je nutný přívod čistého vzduchu 30 m3/h.osobu. Na tyto hodnoty je třeba dimenzovat nucené větrání. Z ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov -část 2: Požadavky, odst. 7.2.2odst. 1: "Pro obytné a obdobné budovy leží požadovaná intenzita výměny vzduchu, spočítaná z minimálních množství potřebného čerstvého vzduchu, obvykle mezi hodnotami nN = 0,3 h"1 až nN = 0,6 h"1. Jestliže akceptujeme výměnu vzduchu 0,3 až 0,6 h"1, lze pro dané podmínky (limit 1000 ppm pro CO2 a venkovní čistý přiváděný vzduch) stanovit minimální objem prostoru na jednu osobu - V24 = 9 m3/os (n = 0,3 h"1 čistý vzduch) až 20 m3/os (n = 0,6 h"1, přiváděn znečištěný vzduch). .
Výpočet množství vzduchu podle počtu osob
V = P-Vt
kde:
V množství přivedeného vzduchu [m3h_1]
p  počet osob [-]
Vp množství přiváděného vzduchu na osobu [m3h_1 na osobu]
Výpočet podle produkce škodlivin
Škodliviny, které vznikají v interiéru, nesmí překročit maximální přípustné koncentrace.
kde:
V    potřebné množství větracího vzduchu pro udržení nejvýše přípustné [m3.h_1] koncentrace
m    množství vznikající škodliviny [gh"1]
Pmax koncentrace škodlivin v interiéru, koncentrace škodlivin v odváděném [gm"3] vzduchu, většinou je rovna maximální přípustné koncentraci podle hygienických předpisů
p     koncentrace škodlivin v přiváděném vzduchu do místnosti [gm"3]
Výpočet podle doporučené intenzity výměny vzduchu
V-n O
kde:
V      množství přivedeného vzduchu [m3h_1] n      doporučená intenzita výměny [h"1] O      objem místnosti [m3]
Kyslík:
4
V =—-—=   1Q4-75ř/A   =\OWÍik = \Wtni h'1 na osobu
p-p^ (0,2095-0,11)
kde:
V potřebné množství čerstvého vzduchu pro udržení minimálního     [m3h_1 na osobu] množství kyslíku
m      spotřeba kyslíku 104,75 l.lťW1 [l.lťW1] p      koncentrace kyslíku ve venkovním přiváděném vzduchu - 20,95 % [l.m"3] p min minimální množství potřebné k dýchání - 11 % [l.m'3]
Oxid uhličitý m
~p~rp (1200-350)^10
V--=--r= 22 Am   h    na osobu
kde:
V      potřebné množství čerstvého vzduchu pro udržení nejvýše přípustné   [l.h"1 na osobu]
koncentrace oxidu uhličitého
m produkce C02 dýcháním - 19 l.h^os"1 [l.h^os"1]
pmax maximální koncentrace v interiéru 1200 ppm [g.m'3]
p koncentrace C02 ve venkovním přiváděném vzduchu - 350 ppm [g.m'3]
Z výše uvedených výpočtů vyplývá, že nej větší množství přivedeného čerstvého vzduchuje pro udržení přípustné koncentrace CO2. Koncentrace oxidu uhličitého v obytných místnostech, kde jsou zdrojem škodlivin pouze lidé, je tedy rozhodujícím kritériem pro návrh množství větracího vzduchu.
Hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb jsou stanoveny ve vyhlášce č. 6/2003 Sb.
Závěr
Zajištění předepsaných mikroklimatických parametrů ve školských zařízeních během celého roku se stává podle nové legislativní úpravy komplikovanějším než tomu bylo dosud. Dodržení v některých případech direktivních požadavků necitlivě stanovených závazným právním předpisem může být problémem.
Ve školní praxi je možno doporučit častější jednorázové větrání nebo instalaci řízeného větrání.
5
Literatura:
[1] Zákon č. 258/2000 Sb. o ochraně veřejného zdraví a o změně některých souvisejících předpisů
[2] Vyhláška MZ 410/2005 Sb ., kterou se stanoví hygienické požadavky pro prostory a provoz škol, předškolních zařízení a některých školských zařízení [3] Vyhláška MMR č. 137/1998 Sb. o obecných technických požadavcích na výstavbu 6/2003 Sb.
[4] Vyhláška MZ ze dne 16. 12. 2002 hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí a pobytových místností některých staveb
6