Wellness Air | CO, CO2 a radon skenery

Potřebujete poradit? Volejte 567 225 419, po - pá 8:00 - 16:00

Měření koncentrace CO2 ve školní třídě v ZŠ Polná
Dr. Tomáš Skalický

Děkujeme ZŠ Polná za její průkopnickou snahu stát se inspirací jiným školám v naší republice. Ve vybrané třídě školy jsme provedli prvotní měření s cílem zjištění stavu kvality vzduchu. Měření se budou opakovat a jejich výstupem bude vypracování metodiky správného větrání, aby byl dětem zajištěn zdravý vzduch se správnou koncentrací CO2.

V důsledku rostoucích cen energií v poslední dekádě se zateplování starších budov stalo již běžným standardem. Tento trend může ale mít i svoji stinnou stránku. V nedávné době sdělovací prostředky přinesly zajímavou zprávu, že většina ze čtyř a půl tisíc škol v ČR, které si z evropských dotací pořídila v rámci zateplování plastová okna, zapomněla na větrání. Školy musí šetřit za topení a děti se v důkladně izolovaných a utěsněných třídách dusí. Trpí únavou a bolestmi hlavy. Děti se nedokáží soustředit na výuku a jen s obtížemi přijímají nové informace. Otázka se nabízí. Chceme mít chytré děti nebo levnou výuku? Anebo se raději ptejme: Můžeme mít chytré děti a zároveň ušetřit za topení?


Kvalita vnitřního ovzduší budov

Čerstvý vzduch obsahuje okolo 400 ppm CO2, tedy 400 molekul CO2 z celkového jednoho milionu molekul nebo atomů všech látek obsažených ve vzduchu. Člověkem vydechovaný vzduch obsahuje zhruba 40 000 ppm CO2. Pokud je tedy více lidí přítomno v uzavřené místnosti, koncentrace CO2 rychle stoupá. Jelikož je CO2 bezbarvý plyn bez zápachu, zvýšenou koncentraci našimi smysly nepostřehneme a vnímáme ji druhotně až poté, co se dusivé účinky CO2 začínají projevovat. Pokud koncentrace CO2 v pobytové místnosti nepřesahuje hodnotu 1 000 ppm, mluvíme o dobré kvalitě vzduchu. Při koncentracích CO2 nad hodnotu 1 000 ppm je již doporučeno místnost vyvětrat. Maximální hodnota 1 000 ppm CO2 je nařízená například ve všech školních třídách v USA. V České republice platí vyhláška č. 20/2012 Sb., podle které je maximální přípustný limit v pobytové místnosti 1 500 ppm CO2. Při delším pobytu v koncentracích nad 1 500 ppm již únava přechází do otupělosti a citlivější lidi a děti může začít bolet hlava. Jakmile koncentrace CO2 přesáhne hodnotu 1 500 ppm je nutné místnost okamžitě vyvětrat.


Měření koncentrace CO2

Pro náš experiment jsme vybrali základní školu v ekologicky čistém regionu na Vysočině v Polné. Zde jsme dne 14. dubna 2014 změřili ve školní třídě koncentraci CO2 v průběhu jednoho vyučovacího dne. Byla vybrána třída čtvrtého ročníku, kde bylo přítomno 21 dětí a dva dospělí (učitel a autor této studie). Vnitřní rozměry školní třídy jsou 7 m x 11 m x 3,7 m, což odpovídá objemu 285 m3. Třída je vybavena čtyřmi plastovými okny, každé o rozměru: Šířka 1,26 m, výška 1,4 m, výklop o světlé šířce 15 cm pro větrání „na ventilačku.“ Původní dřevěné dveře na chodbu mají rozměr 2 m x 0,9 m. Průměrná venkovní teplota po dobu trvání měření byla 10,9 °C. Koncentrace CO2 byly zaznamenávány v deseti-vteřinových intervalech pomocí přístroje CO2 skener 310. Záměrem experimentu bylo mimo jiné zjistit, jaké jsou zvyklosti učitele ohledně větrání, a proto učitel neměl přístup k CO2 skeneru a ani nebyl nijak informován o aktuálních hodnotách koncentrace CO2 v průběhu experimentu.


0

Časový průběh koncentrace CO2 ve školní třídě. Modrá barva značí interval koncentrace s dobrou kvalitou vzduchu. Žlutá barva znamená zhoršenou kvalitu vzduchu a barva červená znamená, že vzduch je zcela nevyhovující. Čísla 1 až 5 znamenají pořadí vyučovacích hodin.


V 7:50, kdy začíná výuka, měla koncentrace CO2 hodnotu 839 ppm, což odpovídá dobré kvalitě vzduchu. V průběhu celé první vyučovací hodiny (v.h.) byla všechna okna zavřená. Dveře na chodbu byly zavřené během každé vyučovací hodiny. První v.h. byla hodinou českého jazyka - mluvnice a duševní činnost dětí výrazně převažovala nad aktivitou fyzickou jako byla např. chůze žáků k tabuli. Koncentrace CO2 lineárně narůstala prakticky od začátku až do konce první v.h., přičemž hodnotu 1 000 ppm, kdy je větrání již doporučeno, překročila již po 15 minutách výuky! Kritické hodnoty 1 500 ppm CO2 bylo dosaženo 5 minut před koncem první v.h. a nárůst koncentrace CO2 překvapivě pokračoval o první přestávce, kdy byly dveře na chodbu otevřeny dokořán, a všechna okna ve třídě zůstávala zavřená. To znamená, že vzduch na chodbě měl během první přestávky horší kvalitu než ve vydýchané třídě.
Druhá v.h. bohužel začíná již při nevyhovující kvalitě vzduchu (1 620 ppm CO2 v 8:45). V této hodině matematiky výrazně dominovala duševní práce dětí s minimem fyzického výkonu. Na jejím začátku otevřel učitel dvě okna „na ventilačku,“ která zůstala otevřená po celou dobu druhé v.h. a začal tak pozvolný pokles koncentrace CO2 doprovázený několika prudšími poklesy v časech 8:50 a 9:04. které korespondují se zaznamenaným průvanem mezi otevřenými ventilačkami oken a netěsnými dveřmi na chodbu. Na konci druhé v.h. měla koncentrace CO2 hodnotu 1 313 ppm. Během velké přestávky (9:30 – 9:45) byla zaznamenán průvan, který v prvních minutách přestávky vanul otevřenými ventilačkami přes třídu na chodbu a přinesl tak čerstvý vzduch do třídy a bylo dosaženo lokálního minima 956 ppm CO2 v čase 9:34. Bohužel, směr proudění vzduchu se poté obrátil a do třídy se valil vydýchaný vzduch z chodby.
Třetí v.h. začíná při zhoršené kvalitě vzduchu (1 247 ppm v 9:45). Při hodině zeměpisu byli žáci rozděleni do skupin a soutěžili ve vědomostním kvízu. Dvě okna byla otevřena na ventilačku po celou dobu třetí v.h. a koncentrace CO2 oscilovala okolo 1 250 ppm. Můžeme říci, že byl vytvořen rovnovážný stav mezi produkcí CO2 21 dětmi a 2 dospělými a odvodem CO2 při výměně vzduchu skrze dvě otevřené ventilačky. V průběhu přestávky (10:30 – 10:40) byl zaznamenán průvan z chodby od otevřených dveří směrem k otevřeným ventilačkám. Současně došlo k velmi prudkému nárůstu koncentrace CO2, který značí, že vzduch na chodbě je vydýchaný.
V 10:40, kdy začíná čtvrtá v.h. tak dosahuje koncentrace CO2 hodnoty 1 530 ppm. Vzduch ve třídě má opět zcela nevyhovující parametry. Na programu je dovednostní soutěž v chůzi přes překážky s držením vajíčka na lžíci. Soutěž probudí v dětech nadšení a zřejmě aby se hluk nenesl dvěma otevřenými ventilačkami ven, učitel obě dvě okna zcela zavře. Koncentrace CO2 nato ihned zareaguje lineárním vzrůstem a zastaví se až na hodnotě 2 290 ppm v čase 11:25, kdy se otevřou dveře na chodbu o následující přestávce. Všechna okna zůstávají zcela zavřená, průvan nebyl zaznamenán a koncentrace CO2 zůstává takřka neměnná až do konce přestávky.
Pátá v.h. tak začíná v těžkém vydýchaném vzduchu (2 296 ppm CO2 v 11:35). Všechna okna jsou nadále zavřená. Žáci při hodině výtvarné výchovy zdobí velikonoční vajíčka. Koncentrace CO2 stále stoupá a dosahuje svého absolutního maxima 2 559 ppm (!) v čase 11:50. Učitel otevírá ventilačky dvou oken a koncentrace CO2 nato reaguje poklesem až do konce v.h. na hodnotu 2 096 ppm. Na začátku přestávky (12:20) po otevření dveří následuje průvan, který alespoň částečně zlepšil mikroklimatické podmínky. Šestá v.h. tak začíná při koncentraci 1 665 ppm CO2, která je ovšem stále považována dle stávající normy za nevyhovující. Tato poslední v.h. již změřena nebyla.


Závěr

V pozorované době pěti vyučovacích hodin (7:50 – 12:30) žáci strávili ve vzduchu dobré kvality (méně než 1 000 ppm CO2) pouhých 17 minut. Zhoršená kvalita vzduchu (1 000 – 1 500 ppm CO2) trvala 1 hodinu 58 minut. Ve vzduchu zcela nevyhovujícím (nad 1 500 ppm CO2) strávili žáci 2 hodiny 25 minut. Při zavřených oknech a dveřích se koncentrace CO2 zvyšovala rychlostí 20 ppm za minutu (tedy 900 ppm za 45 minut) při přítomnosti 21 žáků čtvrtého ročníku ZŠ a dvou dospělých ve třídě o objemu 285 m3. Při otevřených ventilačkách dvou oken o rozměrech 1,26 m x 1,4 m a šířce výklopu 15 cm se vytvořila rovnováha mezi vytvářeným CO2 a jeho odvodem ven a rovnovážná koncentrace činila 1 250 ppm. Dále bylo prokázáno, že během první, druhé a třetí přestávky byla kvalita vzduchu na chodbě ještě horší než ve třídě. Za stávajících podmínek je doporučeno během přestávek nechat jen otevřené dveře na chodbu a všechna okna ve třídě zavřít, aby se zabránilo průvanu, který přivádí do třídy vzduch špatné kvality z chodby.


Návrh řešení na zlepšení vzduchu ve třídě

Ve sledované třídě IV.A v ZŠ Polná by možná pomohlo nechat při výuce otevřená všechna čtyři okna na ventilačku. Koncentrace CO2 by se pak mohla udržet trvale pod 1000 ppm. Toto řešení se ale může realizovat jen v teplejších měsících roku. Nechávat v zimě jednu nebo více ventilaček trvale otevřenou je ten nejméně hospodárný způsob větrání. Existuje několik řešení, jak v topné sezóně udržet ve třídě čerstvý vzduch a minimalizovat tepelné ztráty větráním. Ideální řešení by představovala centrální větrací jednotka se zpětným získáváním tepla (rekuperace) a instalace rozvodů vzduchotechniky do celé budovy školy. To je ovšem investičně velmi nákladná záležitost, která je pro většinu škol nedostupná. Ekonomicky schůdnější varianta by mohla být instalace rekuperačního systému alespoň do chodeb školy a třídy pak nechávat větrat pootevřenými dveřmi na chodbu. Jak ukázala tato studie: Účinné odvětrání chodeb školy, kde se nyní trvale udržuje velmi špatný vzduch, by následně zlepšilo i kvalitu vzduchu ve třídách. Jako levná varianta se také nabízí instalace malé rekuperační jednotky do každé třídy. Takto se dá zajistit výměna až 100 m3/h.
Nejlevnější a nejjednodušší řešení je pořídit si do třidy CO2 skener, který na displeji uvádí aktuální koncentraci CO2 v ppm. Přístroj je vybaven světelnou signalizací (dioda) jejíž barva učiteli sdělí, zda koncentrace přesáhla úroveň 1000 ppm (žlutá) nebo 1500 ppm (červená). Přes zimu větráme vždy nárazově otevřením všech oken. Vzduch se tak rychle vymění a zdi nestačí tolik vychladnout. Okamžik, kdy je vzduch vyměněn, učitel zjistí pohledem na displej nebo na světelnou diodu CO2 skeneru. CO2 skener tedy dává jistotu, že nebylo větráno více než je nutné a drahé teplo se nevypouštělo ven zbytečně.


Kontakt

zákaznická podpora

pondělí až pátek 8:00 - 16:00

email: prodej@wellnessair.cz

tel: 567 225 419
fax: 567 225 495

Novinky emailem

Přihlaste se k odběru novinek emailem zdarma:

Přihlásit k odběru

Najdete nás online na

Wellness Air na Facebooku   Wellness Air na Youtube  Wellness Air na Google+  Wellness Air na Twitteru

Sledujte nás na Facebooku