Indywidualna wentylacja sal lekcyjnych i wykładowych

Koniec drugiej dekady dwudziestego pierwszego wieku można określić jako znaczny wzrost świadomości naszego społeczeństwa na temat jakości życia. Zaczęliśmy zwracać uwagę na to, co jemy, co pijemy, jakich produktów używamy na co dzień, jakimi samochodami się poruszamy, jakim powietrzem oddychamy. W każdej z tych dziedzin poszukujemy rozwiązań zachowujących w pełni swoje funkcje, jednocześnie niemających negatywnego wpływu ani na nasz organizm, ani na otaczające nas środowisko. Na szczególną uwagę zasługuje jakość powietrza, którym oddychamy każdego dnia, a przede wszystkim jakość powietrza w pomieszczeniach, w których przebywamy.

Co wpływa na jakość powietrza w pomieszczeniach?

Parametry komfortu cieplnego oraz jakość powietrza to najważniejsze jego cechy. Pod pojęciem jakości należy rozumieć przede wszystkim obciążenie hałasem oraz stężenie zanieczyszczeń, takich jak [2]:
· gazy i pary, tj. CO₂, CO, SO₂, NO_x, O₃ i inne;
· substancje zapachowe np. wyziewy ludzkie i zwierzęce, wyziewy wytwarzane przez bakterie, wyziewy z materiałów budowlanych;
· aerozole – pyły nieorganiczne takie jak włókna i metale ciężkie oraz pyły;
· zarazki, bakterie, grzyby i zarodki grzybów.

Poziom hałasu określa polska norma PN-B-02151-2:2018-01 Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem w budynkach – Część 2: Wymagania dotyczące dopuszczalnego poziomu dźwięku w pomieszczeniach. Wskazuje ona, że w pomieszczeniach przebywania ludzi dopuszczalny poziom dźwięku A hałasu przenikającego do pomieszczenia od wszystkich źródeł hałasu łącznie L_Aeq, nie powinien przekraczać, w zależności od rodzaju pomieszczenia, 50 dB. Warto przy tym zaznaczyć, że jest to górna granica wskazana przez normę. Przykładowo w szkolnych salach lekcyjnych wartość ta powinna oscylować w granicach 35-40 dB. Zbliżone wartości określa również norma PN-EN 13779:2008 Wentylacja budynków niemieszkalnych – Wymagania dotyczące właściwości instalacji wentylacji i klimatyzacji.

Poziom zawartości zanieczyszczeń w technice wentylacyjnej określa się najczęściej dwoma sposobami: na podstawie stężenia wszystkich zanieczyszczeń w powietrzu za pomocą tzw. czujników jakości powietrza lub, zdecydowanie częściej, na podstawie stężenia dwutlenku węgla (CO₂) w powietrzu za pomocą czujników CO₂. Jest to uwarunkowane czynnikami ekonomicznymi, urządzenia realizujące wspomniane pomiary są zdecydowanie tańsze od specjalistycznej aparatury badającej skład powietrza. Obie wartości mierzone są w ilości cząsteczek zanieczyszczeń na milion cząsteczek powietrza (ppm – z ang. parts per milion).

Dopuszczalne stężenie dwutlenku węgla CO₂ określa norma PN-EN 13779:2008, wskazuje ona maksymalne dopuszczalne stężenie dwutlenku węgla na poziomie 1200 ppm, przy czym wartość zalecana to 1000 ppm. Pomimo zastąpienia normy PN-EN 13779:2008 normą PN-EN 16798-3:2017-09 jest ona często wykorzystywana do określania maksymalnego stężenia zanieczyszczeń w pomieszczeniach.

Żyjemy we wnętrzach…

Specyfika życia zmusza nas do korzystania z powietrza bardzo złej jakości, z czego nie zdajemy sobie sprawy, aż do momentu pojawienia się problemów zdrowotnych z tym związanych.
Szczególnie istotnym problemem jest jakość powietrza w pomieszczeniach zamkniętych, dlatego że to w nich przebywamy większość czasu w naszym życiu. Istotę problemu świetnie obrazuje prosta kalkulacja. Wystarczy przyjrzeć się, jak wyglądają nasze dni w ciągu roku. Weźmy pod lupę standardową osobę pracującą na pełen etat lub osobę uczącą się.
W roku 2018 mieliśmy 250 dni pracujących oraz 115 dni wolnych od pracy [3], korzystając z założeń przyjętych w tabeli 1 oraz 2 można łatwo obliczyć, że w pomieszczeniach zamkniętych spędziliśmy co najmniej 6745 godzin, co stanowi aż 77% wszystkich godzin w roku!

Problem wentylacji pomieszczeń zamkniętych 

W nowoczesnym budownictwie zarówno mieszkaniowym, jak i użyteczności publicznej, wentylacja mechaniczna stała się standardem, a wachlarz stosowanych rozwiązań jest bardzo szeroki. W grę wchodzą systemy od prostej wentylacji nawiewno-wywiewnej po zaawansowane układy z pełną obróbką cieplno-wilgotnościową oraz jakościową powietrza, tj. układy wentylacji, oczyszczania, grzania, chłodzenia, nawilżania i osuszania powietrza.
Problem jakości, a w szczególności czystości powietrza w pomieszczeniach zamkniętych jest więc zmorą przede wszystkim obiektów istniejących, w których nie przewidziano w projekcie zastosowania wentylacji mechanicznej, a w chwili obecnej jest to niemożliwe. Można wyróżnić trzy podstawowe czynniki, z powodu których rezygnuje się z wykonania dodatkowych układów wentylacyjnych:
a) konstrukcyjne – np. zbyt mała nośność stropu zabytkowego obiektu, brak możliwości wprowadzenia zmian konstrukcyjnych ze względu na rodzaj lub wiek konstrukcji,
b) wizerunkowe/estetyczne – brak możliwości dopasowania elementów instalacji do aranżacji wnętrza np. stalowy kanał wentylacyjny w dużej prestiżowej kancelarii prawniczej,
c) ekonomiczne np. ograniczony budżet placówek publicznych.

Obiekty i pomieszczenia, w których najczęściej korzystamy z zanieczyszczonego powietrza to między innymi:
· szkolne sale lekcyjne,
· sale konferencyjne,
· sale sądowe,
· przychodnie lekarskie,
· biura i gabinety usługowe,
· pomieszczenia placówek administracji publicznej.

Warto zauważyć, że problem dotyczy również pomieszczeń i obiektów, które zostały źle zaprojektowane i pomimo istnienia wentylacji mechanicznej, a często również systemów pełnej obróbki powietrza, jego jakość jest niezadowalająca dla użytkowników.
Wszystkie opisane wcześniej pomieszczenia mają podobne cechy oraz występują w nich podobne problemy, które uniemożliwiają osiągniecie odpowiedniej jakości powietrza w pomieszczeniu. Są to między innymi:
a) brak układu wentylacji lub układ o zbyt małej wydajności,
b) instalowane w ramach termomodernizacji szczelne okna i drzwi uniemożliwiające działanie wentylacji grawitacyjnej,
c) brak przewietrzania pomieszczeń poprzez otwarcie okien np. ze względów ekonomicznych w okresie zimowym,
d) stałe generowanie zanieczyszczeń powietrza, np. oddychający uczniowie w sali lekcyjnej zwiększają stężenie CO₂,
e) przestarzałe materiały wykończeniowe.

W pomieszczeniach, w których powietrze nie jest uzdatniane, tj. nie istnieje odpowiednio wydajna wentylacja stężenie zanieczyszczeń może przekraczać dopuszczalne wartości nawet kilkukrotnie. Jak wskazują badania firm wentylacyjnych stężenie dwutlenku węgla w typowej sali lekcyjnej (25-30 uczniów, brak wentylacji) wzrośnie w ciągu 90 minut z 400 ppm do nawet 2100 ppm [1]. Taki poziom stężenia powoduje przede wszystkim złe samopoczucie osób w pomieszczeniu, obniża efektywność ich pracy czy koncentrację.

Rozwiązanie problemu: wentylacja indywidualna

Z poprzedniej części artykułu możemy wnioskować, że aby utrzymać standard powietrza w pomieszczeniach należy je wentylować. Wiemy też, że nie zawsze możemy zastosować wentylację mechaniczną. W polskich realiach, a w szczególności w placówkach państwowych takich, jak szkoły czy urzędy najczęściej wybieranym rozwiązaniem, jest wietrzenie pomieszczeń za pomocą otwierania okien. Ma ono jednak szereg wad. Jest to rozwiązanie często wybierane ze względów ekonomicznych. Oszczędności są jedynie pozorne, ochłodzone pomieszczenia w okresie zimowym należy powtórnie ogrzać, co powoduje podniesienie kosztów ogrzewania obiektu oraz obniża komfort termiczny użytkowników. Wietrzenie pomieszczeń jest procesem nieregulowanym, tzn. nie mamy wpływu na to, ile powietrza świeżego wprowadzimy do pomieszczenia. Dodatkowo takie powietrze nie jest w żaden sposób filtrowane, a do wnętrza przedostają się także zanieczyszczenia z zewnątrz, jak spaliny samochodowe.

Rozwiązaniem pozwalającym zachować wysoki standard powietrza, bez konieczności ponoszenia dużych kosztów inwestycyjnych i bez ingerencji w budynek jest indywidualna wentylacja pomieszczeń. Główną ideą takiego rozwiązania jest zastosowanie urządzeń wentylacyjnych do obsługi jednego lub kilku pomieszczeń zlokalizowanych blisko siebie lub obok siebie, np. dwóch kolejnych sal lekcyjnych. Zalety wentylacji indywidualnej to:
· poprawa jakości powietrza w obsługiwanym pomieszczeniu,
· filtracja świeżego powietrza,
· mała odległość urządzenia wentylującego od pomieszczeń wentylowanych,
· brak ingerencji w konstrukcję budynku,
· minimalna ilość elementów instalacji,
· obniżenie kosztów eksploatacyjnych dzięki odzyskowi ciepła w urządzeniu wentylacyjnym,
· koszt inwestycyjny niższy niż w przypadku wentylacji centralnej,
· możliwość kontroli takich parametrów, jak stężenie CO₂ czy temperatura,
· duża elastyczność montażu urządzenia wentylującego, a dzięki temu możliwość dopasowania instalacji do aranżacji wnętrza budynku.

Urządzenia wentylacji indywidualnej instaluje się bezpośrednio w pomieszczeniu wentylowanym lub pomieszczeniu sąsiadującym. Powinny one mieć możliwość nawiewu i wyciągu powietrza z pomieszczenia bez wykorzystania kanałów.

Na fot. 2 oraz 3 przedstawiono schematy ideowe instalacji wentylacji indywidualnej w dwóch, przykładowych wariantach:
· fot. 2 – urządzenie zainstalowane wewnątrz pomieszczenia wentylowanego z nawiewem i wyciągiem bezpośrednim (bez kanałów),
· fot. 3 – urządzenie zainstalowane poza pomieszczeniem kanałowym, z nawiewem kanałowym, podwójnym wyciągiem bez kanałów (z pomieszczenia obsługiwanego oraz korytarza).

Największą popularność urządzenia wentylacji indywidualnej zdobywają przede wszystkim na terenie Europy, głównie na terenie Francji oraz Niemiec. Najwięcej tych urządzeń instaluje się w szkołach oraz centrach szkoleniowych i konferencyjnych. Na zdjęciach 4, 5 i 6 przedstawiono przykładowe instalacje firmy WOLF.
Efekt wentylacji można łatwo zaobserwować na powyższym wykresie. Ilustruje on badania przeprowadzone przez firmę WOLF pokazujące stan powietrza w sali szkolnej podczas przewietrzania za pomocą otwierania okna oraz wentylacji za pomocą urządzenia wentylacji indywidualnej CGL.

Podsumowanie

Problem złej jakości powietrza – tj. powietrza zanieczyszczonego daje się rozwiązać w sposób prosty i względnie tani. Nie należy planować przebudowy budynku, ani też tworzyć wakatu dla osoby zajmującej się wietrzeniem klas lekcyjnych. Problem rozwiązuje indywidualna wentylacja kluczowych pomieszczeń. Istotne jest jednak poznanie istoty problemu i uświadomienie sobie, że zignorowanie tej sprawy ma negatywne konsekwencje. Powietrze brudne użytkowników naraża na pogorszenie koncentracji, zmęczenie, pogarsza ich komfort pracy, a w skrajnych przypadkach może zagrażać ich zdrowiu lub życiu. Zanieczyszczenia, osadzając się na przegrodach budynków pogarszają również ich ogólną kondycje, co finalnie może prowadzić nawet do uszkodzenia konstrukcji. Zapewnienie odpowiedniej jakości powietrza we wszystkich pomieszczeniach powinno być priorytetem przy określeniu ich przydatności do użytku.

Bibliografia

[1] WOLF Technika Grzewcza Sp. z o.o. – materiały własne firmy

[2] Ullrich H.J.: Technika klimatyzacyjna – Poradnik. Wyd. MASTA, Gdańsk, 1998.

[3] Maczalska I.: Wymiar czasu pracy pracowników zatrudnionych w 2018 roku. Strona internetowa pit.pl, Dostęp 02.01.2019 Internet: kliknij