Mikroklimatické podmínky ve veřejných budovách Ing. arch. Pavel Koláček Krajská energetická agentura Moravskoslezského kraje, o. p. s. Varšavská 1583/99 709 00 Ostrava-Hulváky

Obsah přednášky Kvalita vzduchu, Teplota, Větrání a stínění,

Vnitřní prostředí – legislativní požadavky Obecně - Vyhláška č.268/2009 o technických požadavcích na stavby (novelizace vyhláškou 20/2012 Sb.) – mikroklima, chemické látky, větrání, koncentrace CO2 Bazény a sauny - Vyhláška č. 238/2011 Sb. – mikroklima, větrání Pracovní prostředí - Nařízení vlády č.361/2007, kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci (novelizace - nařízením vlády č.68/2010 Sb. a č.93/2012 Sb.) – mikroklima, chemické látky a prašnost

Vnitřní prostředí – legislativní požadavky Pobytové - č. 6/2003 Sb. – mikroklima, chemické látky a prašnost, výskyt mikroorganismů, výskyt roztočů Stravovací - Vyhláška č. 137/2004 Sb. (novelizace vyhláškou č. 602/2006 Sb.) – bez limitů Školská zařízení - Vyhláška č. 410/2005 Sb., o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých (novelizace vyhláškou č.343/2009 Sb.) – větrání, koncentrace CO2

Kvalita vzduchu – legislativní požadavky Zdravotnická zařízení - č. 92/2012 Sb. - vyhláška o požadavcích na minimální technické a věcné vybavení zdravotnických zařízení a kontaktních pracovišť domácí péče – mikroklima

Požadavky na větrání dle typu práce typ práce   větrání nárůst větrání m3/os/h I 25 další zátěž pracoviště - teplo nebo pachy + 10 prostory s přístupem veřejnosti + 0,2 - + 0,3 os/m2 pro teploty 0-26°C, pro nižší a vyšší teploty + 0,10 - + 0,15 os/m2 IIa chem. látky a pachy 50 IIb 70 III IV 90 V Nucené nebo kombinované větrání musí být použito vždy, pokud přirozené větrání prokazatelně nepostačuje k celoročnímu zajištění ochrany zdraví zaměstnance podle výše uvedené tabulky nebo proudění vzduchu nezabezpečuje dobré provětrávání pracoviště nebo přispívá k šíření škodlivin na jiné pracoviště

Požadavky na větrání - ostatní Typ práce – výběr charakteristických pracovních činností ve veřejných budovách I. - Práce vsedě s minimální celotělovou pohybovou aktivitou, kancelářské administrativní práce, kontrolní činnost, v dozornách a velínech, psaní na stroji, práce s PC, laboratorní práce, sestavovaní nebo třídění drobných lehkých předmětů, IIa. - Práce převážně vsedě spojená s lehkou manuální prací rukou a paží, přesouvání lehkých břemen nebo překonávání malých odporů, automatizované strojní opracovávání a montáž malých lehkých dílců, kusová práce nástrojářů a mechaniků, pokladní, IIb. - Převažující práce vstoje s trvalým zapojením obou rukou, paží a nohou, dělnice v potravinářské výrobě, mechanici, strojní opracování a montáž středně těžkých dílců, práce na ručním lisu. Práce vstoje s trvalým zapojením obou rukou, paží a nohou spojená s přenášením břemen do 10 kg prodavači, lakýrníci, svařování, soustružení, strojové vrtání, dělník v ocelárně, valcíř hutních materiálů, tažení nebo tlačení lehkých vozíků. Práce spojená s ruční manipulací s živým břemenem, práce zdravotní sestry nebo ošetřovatelky u lůžka,

Požadavky na větrání - ostatní Zdravotnické stavby – Ordinace Při objemu 15 m3 na osobu se musí dosáhnout jednonásobné výměny vzduchu za hodinu. Pokud se v místnosti nedosahuje objemu vzdušného prostoru 15 m3 na osobu, zvyšuje se požadavek na stanovenou výměnu vzduchu v příslušném. Požadavek nuceného větrání Nucené nebo kombinované větrání musí být použito vždy, pokud přirozené větrání prokazatelně nepostačuje k celoročnímu zajištění ochrany zdraví zaměstnance podle výše uvedené tabulky nebo proudění vzduchu nezabezpečuje dobré provětrávání pracoviště nebo přispívá k šíření škodlivin na jiné pracoviště Není stanovena metodika, jak změřit maximální možný přívod vzduchu na pracoviště přirozeným větráním Otevírání oken je výpočtově neměřitelné Otopné systémy nejsou dimenzovány na tyto vysoké výměny vzduchu Vždy navrhovat otevíravé okna Vzduchotechniku navrhovat jako doplněk, při dimenzování dle výše uvedených požadavků je předimenzovaná a tím investičně i provozně drahá

Požadavky na větrání - školská zařízení Typ prostoru Množství vzduchu   m3/h Učebny 20-30 na 1 žáka Tělocvičny 20-90 na 1 žáka* Šatny 20 na 1 žáka Umývárny 30 na 1 umývadlo Sprchy 150-200 na 1 sprchu Záchody 50 na 1 kabinu, 25 na 1 pisoár *) - dle typu cvičení Při návrhu vzduchotechnických systémů – především řízeného větrání s rekuperací tepla brát hodnoty u umýváren jako špičkové hodnoty – ne stálé – jinak je systém VZT předimenzovaný Extrémním případem byla rekonstrukce MŠ, kde vycházela 12-ti násobná hodinová výměna vzduchu na WC – takovou výměnu nelze efektivně pokrýt topným systémem

Požadavky na větrání - pobytové prostory Pobytové místnosti Jsou definované jako prostory, které svou polohou, velikostí a stavebním uspořádáním splňují požadavky, aby se v nich zdržovaly osoby. Je požadováno, aby v době pobytu osob bylo množství vyměňovaného venkovního vzduchu 25 m3/h na osobu, nebo minimální výměna vzduchu 0,5 h−1. Jako ukazatel kvality vnitřního prostředí slouží oxid uhličitý CO2, jehož koncentrace ve vnitřním vzduchu nesmí překročit hodnotu 1500 ppm (což je požadavek značně změkčený, původní limit byl 1000 ppm). Je to jediný předpis, kde je CO2 označen jako základní škodlivina. Přestože není cítit, velmi podstatně se podílí se pocitu pohody, únavě, nesoustředěnosti i drobných zdravotních potížích Byty - ČSN EN 15665/Z1 Požadavek Trvalé větrání Nárazové větrání   (průtok venkovního vzduchu) (průtok odsávaného vzduchu) Intenzita větrání Dávka venkovního vzduchu na osobu Kuchyně Koupelny WC [h−1] [m3/(h‧os)] [m3/h] Minimální hodnota 0,3 15 100 50 25 Doporučená hodnota 0,5 150 90

Kvalita vzduchu Požadavky na legislativní z vyhlášek ministerstva zdravotnictví – nestanovují žádné výpočetní postupy, nestanovují měřitelnost – výklad je možný relativně libovolně, hodnoty jsou špičkové Požadavky na energetickou náročnost a výpočetní postupy pro návrh otopné soustavy – Výměny vzduchu jsou předpokládány hluboko pod požadavky MZ – tyto výměny vzduchu však dostačují ke kvalitnímu vnitřnímu prostředí Návrh VZT a otopné soustavy – Nepředimenzovávat – větrání okny základ, VZT slouží k odvodu škodlivin a udržování koncentrace CO2

Požadavky na teplotu dle typu práce Pracoviště bez úpravy teploty vzduchu Pro objekty, které nejsou vybaveny systémem chlazení platí tabulka na následující stránce. Dodržení přípustných teplot podle této tabulky se nevyžaduje za mimořádně teplého dne, kterým se rozumí den, kdy nejvyšší teplota venkovního vzduchu dosáhla hodnoty vyšší než 30 °C Klimatizovaná pracoviště Zcela samostatně jsou dále řešena klimatizovaná pracoviště, kde klimatizace je použita nikoli z důvodů technologických požadavků na prostředí, ale k zajištění optimální pohody prostředí. Pracoviště jsou ještě rozdělena do tří kategorií (A, B, C), podle požadované kvality prostředí a náročnosti vykonávané činnosti: Kategorie A platí pro klimatizovaná pracoviště s požadovanou vysokou kvalitou prostředí, na nichž je vykonávaná práce náročná na pozornost a soustředění. Kategorie B platí pro klimatizovaná pracoviště s požadovanou střední kvalitou prostředí při práci vyžadující průběžnou pozornost a soustředění. Kategorie C platí pro ostatní klimatizovaná pracoviště Tabulka uvedená pro klimatizované prostory je pro práce kategorie I a IIa

Požadavky na teplotu dle typu práce Třída práce Energetický výdej to min nebo tg min to max nebo tg max Rychlost proudění Relativní vlhkost   M [°C] va Rh [W.m−2] [m.s−1] [%] I ≤ 80 20 27 0,01 až 0,2 30 až 70 IIa 81 až 105 18 26 IIb 106 až 130 14 32 0,05 až 0,3 IIIa 131 až 160 10 30 IIIb 161 až 200 0,1 až 0,5 IVa 201 až 250 24 IVb 251 až 300 V 301 a více

Požadavky na teplotu dle typu práce Třída práce Energetický výdej Kategorie Klimatizovaná pracoviště Rychlost proudění Relativní vlhkost Nastavení vytápění Nastavení chlazení M Tepelný odpor oděvu va Rh [W.m−2] 1,0 clo   0,5 clo [m.s−1] [%] to min (tg min) [°C] I ≤ 80 A 22 ±1,0 0,05 - 0,2 30 - 70 B ±1,5 −1,0 C 2,5 −2,0 IIa 81–105 20 1

Požadavky na teplotu – školské prostory Typ prostoru Výsledná teplota Rychlost proudění Relativní vlhkost tg min tg opt tg max va Rh [°C] [m.s−1] [%] Učebny 20 22 ± 2 28 0,1 až 0,2 30 až 65 Tělocvičny 18 20 ± 2 Umývárny - Sprchy 24 Záchody Chodby

Požadavky na teplotu – pobytové prostory Typ pobytové místnosti Výsledná teplota Rychlost proudění Relativní vlhkost tg [°C] va Rh teplé chladné [m.s−1] [%] Ubytovací zařízení 24,0 ± 2,0 22,0 ± 2,0 0,13 - 0,25 30 -65 Zasedací místnost staveb pro shromažďování většího počtu osob 24,5 ± 1,5 Haly kulturních a sportovních zařízení Učebny Ústavy sociální péče Zdravotnická zařízení Výstaviště 24,5 ± 2,5 22,0 ± 3,0 Stavby pro obchod 23,0 ± 2,0 19,0 ± 3,0 Dle vyhlášky č. 6/2013 Sb.

Požadavky na teplotu Rozpory mezi legislativními předpisy Předpis z více vyhlášek – např. školské budovy vyhláška č.6/2013 Sb. a zároveň vyhláška č. 410/2005 Sb. Výrazný nesoulad různých vyhlášek, pro návrh doporučujeme užívat hodnot užitých v technických normách a výpočetních postupech. Doložit splnitelnost výše uvedených hodnot pro dotčené orgány státní správy – především krajská hygienická stanice Klimatizovaná pracoviště Zcela samostatně jsou dále řešena klimatizovaná pracoviště, kde klimatizace je použita nikoli z důvodů technologických požadavků na prostředí, ale k zajištění optimální pohody prostředí. Pracoviště jsou ještě rozdělena do tří kategorií (A, B, C), podle požadované kvality prostředí a náročnosti vykonávané činnosti: Kategorie A platí pro klimatizovaná pracoviště s požadovanou vysokou kvalitou prostředí, na nichž je vykonávaná práce náročná na pozornost a soustředění. Kategorie B platí pro klimatizovaná pracoviště s požadovanou střední kvalitou prostředí při práci vyžadující průběžnou pozornost a soustředění. Kategorie C platí pro ostatní klimatizovaná pracoviště Tabulka uvedená pro klimatizované prostory je pro práce kategorie I a IIa

Požadavky na teplotu ČSN 730540-2:2011 Hodnocení dynamickou simulační metodou dle ČSN EN 13 792 Povinně má plnit každá nová či rekonstruovaná (dle rozsahu)budova, investoři ani stavební úřady nevyžadují doklad!!!!!

Požadavky na větrání a teplotu Pracovní prostředí – postřehy z praxe Nejjednodušší je stanovení nejvyšších teplot pro kancelářské práce – třída 1A) mají stanoveno rozmezí teplot 20 – 27 °C. Toto rozmezí se však nevztahuje pro dny s vysokými teplotami, tzn. dny, kdy venkovní teplota překročí 27 °C. V tyto dny může teplota vnitřní teplota dosáhnout až 34 °C. Pro klimatizované kancelářské prostory je stanoveno rozmezí teplot, ve kterých se má teplota pohybovat. Liší se dle typu činností a dle pracovního obleku. Pro prostory s dlouhým oblekem (typicky pánský oblek) je stanoveno rozmezí teplot na 21-23°C pro práce vyžadující vysokou pozornost. Pro místa, kde je povolen lehké vzdušné oblečení je teplota stanovena na 23,5 °C – 25,5 °C. Pro činnosti se středním stupněm pozornosti a ty ostatní platí rozmezí o 0,5°C širší. Stanovení nejvyšších a nejnižších teplot je poměrně složité, protože se odvíjí od typu fyzické zátěže při práci. Jedná se o poměrně komplikovaný souhrn více faktorů – míry fyzické zátěže, celkové pracovní doby, délky přestávek, pohlaví, náhrad tekutin atd.

Požadavky na větrání a teplotu Školské budovy – postřehy z praxe Teplota vnitřního vzduchu v učebnách je stanovena na 22±2°C. Minimální teplota v učebnách je stanovena na 20°C. Dále je stanoveno, že rozdíl mezi teplotou v úrovni kotníku a hlavy nesmí být větší než 3°C. To může být problematicky splnitelné především u starších budov se špatně izolujícími okny, stěnami, podlahami a stropy.. Za povšimnutí také stojí především nejvyšší dovolená teplota v učebnách 28°C – skutečná změřená. Abychom předcházeli vysokým teplotám ve vnitřních prostorech, definuje ČSN 730540-2:2011základní požadavky na tepelnou stabilitu místností v letním období. Pro nevýrobní prostory, mezi něž patří i učebny, platí nejvyšší denní teplota v místnosti 27°C vypočtená postupem stanoveným normou. Výpočet se provádí bez vnitřních zisků (žáci, počítače atd.), a proto i správně provedený výpočet nemusí být stoprocentní zárukou nepřekročení nejvyšší dovolené teploty v učebnách. Vyhláška č.410/2005 Sb. dále říká, že při extrémních venkovních teplotách, kdy maximální venkovní teplota vzduchu je vyšší než 30 °C nebo kdy je výsledná teplota kulového teploměru tg max vyšší než 31 °C (vnitřní teplota), musí být přerušeno vyučování a zajištěno jiné náhradní opatření pro děti a žáky s možností pobytu mimo budovu včetně zajištění pitného režimu. Je zřejmé, že tvůrci vyhlášky vůbec nepočítali s tím, že lze navrhnout takovou budovu, ve které bude příjemně i při venkovní teplotě 30°C.

Větrání a stínění Větrání – dle způsobu dělíme na letní a zimní Stínění – dle způsobu slouží k regulaci osvětlenosti místa a nebo regulaci solárních zisků

Větrání Zimní období Účelem větrání v otopném období je dodávka čerstvého vzduchu. Pokud se během otopného období využívá větrání k ochlazování vnitřních prostor, tak to svědčí o nevhodné nebo neexistující regulaci otopného systému. Ta může být zapříčiněna nejen nesprávným nebo chybějícím systémem regulace, ale také chybami obsluhy otopného systému. Dle vyhlášky č. 410/2005 Sb. jsou stanoveny minimální objemy větracího vzduchu a dle vyhlášky 268/2009 Sb. maximální hodnoty koncentrace CO2, které lze splnit jen za předpokladu pravidelného otevírání oken. To však v zimním období vede ke snížení povrchové teploty v okolí oken, ke snížení teploty vzduchu a také k průvanu, což je v rozporu s požadavky jak vyhlášky 410/2005 Sb., tak i tepelně technické normy. Nejlepší cestou k zajištění kvality vzduchu v zimním období je instalace řízeného větrání. Nejčastějším způsobem jak realizovat řízené větrání bez nárůstu provozních nákladů je instalace zařízení na zpětné získávání tepla (rekuperace). Podmínkou je však těsnost budovy. Instalací řízeného větrání s rekuperací nemusí dojít k tak výrazné úspoře energií, jak by se dalo předpokládat z výpočtů. Důvodem je nedodržování normových hodnot na větrání a kvalitu vzduchu při použití přirozeného větrání!

Větrání Letní období Účelem větrání v otopném období je dodávka čerstvého vzduchu a chlazení vnitřních prostor. Požadavky na objem větracího vzduchu sloužícího k ochlazení budovy jsou obvykle vyšší než požadavky na objem větracího vzduchu sloužícího k udržení kvalitní ovzduší uvnitř objektu. Strojní chlazení (klimatizace) – jen v místnostech s vysokou tepelnou zátěží (učebny výpočetní techniky, posluchárny atd.) a to jen při dlouhodobých vedrech a teplých nocích, kdy nedostačuje noční předchlazení Nejčastější způsobem přirozeného větrání je větrání okny. Větrání pomocí různých větracích šachet nebo průduchů není v současnosti časté. Pro účinnost přirozeného větrání je důležité rozmístění, tvar a způsob otevírání křídel oken a dveří. Nejúčinnější je větrání příčné nebo větrání s využitím komínového efektu, kdy díky rozdílným teplotám na různých stranách budovy docílíme proudění vzduchu. Komínový efekt se v malém měřítku projevuje také při jednostranném větrání prostor, pokud je větrací otvor dostatečně vysoký nebo pokud jsou v místnosti větrací otvory v různých výškách. Při uvažování příčného větrání ve školních budovách musíme myslet na akustický komfort, protože hrozí vzájemné rušení se jednotlivých tříd. Ne vždy také lze počítat s plným využitím příčného větrání, protože vzniklý průvan může mít za následek odlétávaní papírů, což je v učebnách a kabinetech neakceptovatelné.

Větrání Léto – noční větrání Léto – denní větrání Charakteristické nižším rozdílem teplot a bezvětřím. Velmi výhodné je pro noční ochlazování budov, především těch se stavebními konstrukcemi s vysokou měrnou tepelnou kapacitou (schopností akumulace). Typicky – beton, železobeton (stropy, stěny), masivní stěny z cihel plných pálených, kamenné stěny. Noční předchlazení větráním okny – otázka bezpečnosti. U řízeného větrání tento problém odpadá. Léto – denní větrání Vyšší rozdíl teplot, při příčném a komínovém provětrání vzniká průvan. Riziko nasávání teplejšího vzduchu z exteriéru do objektu. Řízené větrání snižuje přísun horkého vnějšího vzduchu do budovy na hygienické minimum. Způsob řešení větrání v letním období by měl být řešen už v návrhu a musí být úzce propojen se způsobem řešení zastínění.

Stínění Účelem stínění je zajištění vizuálního komfortu uživatelů a v letním období i snížení solárních zisků ze slunečního záření. Léto Snaha o maximální zastínění. Sluneční paprsky dopadají více kolmo – účinné stínění přesahem, hluboké nadpraží, slunolamy. Největší zisky mají střešní okna – nulové zastínění nadpraží a téměř kolmý dopad slunečních paprsků Největší solární zisky na jihozápadě, místnosti orientované na jihozápad a západ mají největší tendence k přehřívání. Zima Snaha o minimální zastínění. Sluneční paprsky dopadají pod nízkým úhlem – přesahy nad okny stíní minimálně. Opadavá listnatá zeleň stíní méně než jehličnany

Stínění Snížení solárních zisků sklem Pohyblivé stínící zařízení Dvojskla a skla v dvojitých oknech – propustnost solárního záření 75%. Současná pokovená dvojskla 62-67%, trojskla do 50%. Solární trojsklo až 63% Pohyblivé stínící zařízení Vnitřní žaluzie – u nových oken s pokovenými skly je vliv nižší, u trojskel téměř zanedbatelný – propustnost solárního záření 50% a více. Vnější stínící zařízení – žaluzie – do 10% a průsvitné rolety (screeny) do 20%. Neprůsvitné stínící zařízení – okenice, rolety – jednotky %

Stínění Venkovní screeny (poloprůhledné/průsvitné rolety)

Stínění Vnější žaluzie Stínění přesahem

Stínění Posuvné okenice Stínění přesahem

… neděláme to pro náš zisk …