Model větrání obytných budov podle normy ČSN EN 15 665/Z1 Větrání budov
Autorka odpovídá na otázku, zda větrání, které předepisuje norma ČSN EN 15 665/Z1 Větrání budov, je z hlediska množství větracího vzduchu dostačující. V případě volby minimálních hodnot uvedených v normě tomu tak být nemusí.
Současné požadavky na nízkou energetickou náročnost budov v sobě zahrnují i požadavek na vzduchotěsnost budovy a s tím přichází nutnost kvalitního energeticky účinného a efektivního větrání. Snažíme se dosáhnout toho, aby energeticky úsporná budova byla současně budovou zdravou, která by nepředstavovala pro své obyvatele zdravotní riziko. Větrání obytných prostor by mělo zajistit odvedení vydýchaného vzduchu, škodlivin, vlhkosti a pachů a tím zajistit hygienicky přijatelné vnitřní prostředí a příjemné klima v budovách.
Cílem tohoto článku je zhodnocení, zda větrání, které přepisuje norma ČSN EN 15 665/Z1 Větrání budov, je z hlediska množství větracího vzduchu dostačující.
Požadavky na větrání dle ČSN EN 15 665/Z1 Větrání budov
Na úvod si shrneme požadavky na větrání dle ČSN EN 15 665/Z1 Větrání budov – Stanovení výkonových kritérií pro větrací systémy obytných budov. Kromě systémů větraní a dalších požadavků stanovuje množství větracího vzduchu pro větrání obytných budov, kterým se budu dále zabývat. Norma v podstatě uvažuje tři režimy větrání:
- Režim minimálního větrání intenzitou výměny větrání 0,1 h−1 vztaženou k celkovému vnitřnímu objemu bytu či rodinného domu v době, kdy obytné budovy nejsou dlouhodobě užívány (dovolené, víkendy).
- Režim trvalého větrání s intenzitou větrání 0,3 h−1 v obytných prostorech (pokoje, ložnice apod.) a kuchyních. Pro vyšší požadovanou kvalitu vnitřního vzduchu se doporučuje vyšší intenzita větrání 0,5–0,7 h−1. V ostatních prostorách (předsíně, technické místnosti, chodby aj.) je nutné zajistit průtok převáděného vzduchu (případně čerstvého) podle účelu a vybavení místností. Intenzita větrání je definovaná poměrem objemového průtoku přiváděného čerstvého venkovního vzduchu k objemu vnitřního větraného prostoru. Jako doplňující kritérium pro dimenzování přívodu vzduchu uvádí norma minimální dávku čerstvého vzduchu pro osoby (tab. č. 1) minimálně 15 m3.h−1 na osobu a doporučuje 25 m3.h−1 na osobu. Vždy však musí být splněn požadavek na minimální intenzitu větrání.
- Režim nárazového větrání pro odvětrání kuchyní, koupelen a toalet (tab. č. 1), v době nárazového odvětrání je současně zvýšen i přívod vzduchu.
| Trvalé větrání (průtok venkovního vzduchu) | Nárazové větrání (průtok odsávaného vzduchu) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Požadavek | Intenzita větrání | Dávka venkovního vzduchu na osobu | Kuchyně | Koupelny | WC |
| Minimální hodnota | 0,3 h−1 | 15 m3.h−1 na osobu | 100 m3.h−1 | 50 m3.h−1 | 25 m3.h−1 |
| Doporučená hodnota | 0,5 h−1 | 25 m3.h−1 na osobu | 150 m3.h−1 | 90 m3.h−1 | 50 m3.h−1 |
Venkovní vzduch je přiváděn do obytných místností (obývací pokoje, dětské pokoje, ložnice) a kuchyní, odvod vzduchu se předpokládá z hygienického zázemí a z kuchyně. Větrací systém musí zajistit převod vzduchu z obytných místností do prostoru hygienického zázemí. Pro tento účel slouží převáděcí otvory.
Rozhodující škodliviny v interiéru
Pro hodnocení větrání uvažuji škodliviny, které lze fyzikálně modelovat a jejichž produkce je známá. Nejsou uvažovány organické chemické látky, roztoči a mikroorganismy, odéry, prach a ozón, u nichž se těžko kvantifikuje produkce.
Základní škodlivinou v obytných místnostech (pokoje, ložnice, pracovny), kde je hlavním zdrojem škodlivin pobyt lidí, je oxid uhličitý, jeho produkce je pro práci v klidu 20 l.h−1 na osobu [3].
V kuchyních je několik zdrojů škodlivin: lidé, dále vaření, které produkuje vlhkost a odéry a v neposlední řadě při použití plynové varné desky i škodliviny vzniklé spalováním zemního plynu ev. propan-butanu. Pokud se zaměříme pouze na produkci vlhkosti vařením, (tj. při vaření s použitím elektrické energie), tak je produkce vlhkosti 600–1500 g.h−1 [3]. Při spalování plynu by byly hodnoty produkce vlhkosti výrazně vyšší.
V koupelně jsou zdrojem škodlivin lidé a jejich činnost – koupání, sprchování. Při sprchování může docházet až k produkci 2600 g.h−1, při koupání až 700 g.h−1 [3].
Model větrání v programu Contam 3.4.0.1
Program Contam umožňuje namodelovat multizónový model pro analýzu proudění vzduchu, kvality vnitřního vzduchu a transportu škodlivin. Program použiji pro modelové větrání bytů 2+KK a 3+KK a stanovení rozhodujících škodlivin, tj. koncentrací CO2 a relativní vlhkosti. Větrání bytů uvažuji dle normy, a to jak pro minimální hodnoty trvalého a nárazového větrání, tak pro doporučené hodnoty trvalého a nárazového větrání. Cílem je určit, zda normou stanovené hodnoty větrání jsou dostačující.
Okrajové podmínky
Obr. č. 1 – Půdorysné schéma bytů
Sledovanou škodlivinou v obytných místnostech je oxid uhličitý, v kuchyňském koutě a koupelně relativní vlhkost. Pro výpočet je uvažována koncentrace oxidu uhličitého ve venkovním vzduchu 400 ppm [2]. Tepelně vlhkostní parametry vzduchu uvažuji pro přechodné období s měrnou vlhkostí venkovního vzduchu 4 g.kg−1 [3]. Zimní období neuvažuji, neboť obvykle bývá sušší vnitřní vzduch, v letním období jsou teploty vyšší, a tudíž dochází k nasycení vzduchu vodními parami při vyšších hodnotách měrné vlhkosti. Proto jako rozhodující uvažuji přechodné období. Pro hodnocení koncentrace oxidu uhličitého byla uvažována maximální koncentrace v rozpětí 1000–1200 ppm a maximální vlhkost obytných místností by měla být do 70 %, v koupelně do 90 %. [3]
Obsazení bytu 2+KK je dvěma osobami, v bytě 3+KK uvažuji rodinu se dvěma dětmi, tj. čtyři osoby. Dispoziční schéma obou bytů je na obr. 1.
Parametry jednotlivých místností v bytech jsou uvedeny v tab. 2. U každé místnosti je uveden její vzduchový objem, který má na koncentraci škodlivin vliv.
| Byt | Název zóny | Ti | Podlahová plocha | Objem místnosti |
|---|---|---|---|---|
| 2+KK | Obývací pokoj+KK | 20 °C | 22 m2 | 52,7 m3 |
| Ložnice | 20 °C | 12 m2 | 31,2 m3 | |
| Koupelna | 24 °C | 4,5 m2 | 11,7 m3 | |
| Chodba | 20 °C | 5 m2 | 13 m3 | |
| 3+KK | Obývací pokoj+KK | 20 °C | 37 m2 | 92,6 m3 |
| Dětský pokoj | 20 °C | 13,1 m2 | 34 m3 | |
| Ložnice | 20 °C | 12,6 m2 | 32,7 m3 | |
| Koupelna | 24 °C | 4,8 m2 | 12,5 m3 | |
| WC | 20 °C | 3,3 m2 | 8,6 m3 | |
| Chodba č. 1 | 20 °C | 7 m2 | 18,2 m3 | |
| Chodba č. 2 | 20 °C | 2,6 m2 | 6,8 m3 |
Množství větracího vzduchu
Uvažuji větrání v obsazeném bytě, tj. režim větrání je dle ČSN EN 15 665/Z1 Větrání budov trvalý a nárazový, varianta č. 1 je pro minimální hodnoty, varianta č. 2 pro doporučené hodnoty větrání. Množství vzduchu pro jednotlivé varanty je uvedeno v tab. č. 3 a č. 4, pro trvalé větrání vychází vždy jako rozhodující množství vzduchu na počet osob oproti intenzitě větrání. V modelu je řešeno množství větracího vzduchu, nikoli větrací systém jako takový, zda je nucený či hybridní, jelikož se zabývám množstvím vzduchu a odvodem škodlivin a způsob zajištění přívodu, resp. odvodu vzduchu má na výsledek minimální vliv.
| Varianta větrání | Místnost | Množství vzduchu |
|---|---|---|
| Varianta č. 1 – větrání minimálními hodnotami dle ČSN | Koupelna | odvod 50 m3.h−1 nárazově |
| WC | odvod 25 m3.h−1 nárazově | |
| Kuchyňský kout | odvod 100 m3.h−1 nárazově | |
| Obývací pokoj | přívod 30 m3.h−1 | |
| Ložnice | přívod 30 m3.h−1 | |
| Varianta č. 2 – větrání doporučenými hodnotami dle ČSN | Koupelna | odvod 90 m3.h−1 nárazově |
| WC | odvod 50 m3.h−1 nárazově | |
| Kuchyňský kout | odvod 150 m3.h−1 nárazově | |
| Obývací pokoj | přívod 50 m3.h−1 | |
| Ložnice | přívod 50 m3.h−1 |
| Varianta větrání | Místnost | Množství vzduchu |
|---|---|---|
| Varianta č. 1 – větrání minimálními hodnotami dle ČSN | Koupelna | odvod 50 m3.h−1 nárazově |
| WC | odvod 25 m3.h−1 nárazově | |
| Kuchyňský kout | odvod 100 m3.h−1 nárazově | |
| Obývací pokoj | přívod 60 m3.h−1 | |
| Dětský pokoj | přívod 30 m3.h−1 | |
| Ložnice | přívod 30 m3.h−1 | |
| Varianta č. 2 – větrání doporučenými hodnotami dle ČSN | Koupelna | odvod 90 m3.h−1 nárazově |
| WC | odvod 50 m3.h−1 nárazově | |
| Kuchyňský kout | odvod 150 m3.h−1 nárazově | |
| Obývací pokoj | přívod 100 m3.h−1 | |
| Dětský pokoj | přívod 50 m3.h−1 | |
| Ložnice | přívod 50 m3.h−1 |
Přítomnost osob v jednotlivých místnostech je graficky zobrazena na obr. č. 2 a 3. V bytech se uvažuje trvalé větrání, nárazové je uvažováno při vaření, použití koupelny a toalety. Vaření je uvažováno na 5 minut ráno (káva, čaj) a ve večerních hodinách 17:00–18:00, a to průměrnou hodnotou 800 g.h−1. Každá osoba z bytu má „svůj čas“ v koupelně stanoven na 15 minut, s tím, že je počítáno, že se sprchuje (i v koupelně s vanou, protože ji lze pro sprchování použít), a to mezi 5.–10. minutou svého pobytu v ranních hodinách a ve večerních je sprchování plánované na 7 minut, a to mezi 3.–10. minutou pobytu v koupelně [4]. Způsob užívání závisí na lidském faktoru a samozřejmě se může lišit, může se výrazně lišit, pokud bude byt obýván větším či menším počtem osob, může se lišit tím, že vaření a sprchování bude probíhat delší či kratší dobu, ale model má ukázat, zda množství vzduchu navrhované pro předpokládané využití, je vyhovující.
Obr. č. 2 – Obsazení bytu 2+KK
Obr. č. 3 – Obsazení bytu 3+KK
Výsledky simulace
Výsledky ukazují, že průběh koncentrace oxidu uhličitého a měrná vlhkost odpovídají obsazení interiéru (produkci škodlivin), objemu zón a množství větracího vzduchu a časovému plánu, kdy je vzduch přiváděn, resp. odváděn.
Na obr. č. 4 a 5 jsou výsledné hodnoty koncentrací oxidu uhličitého ve sledovaných místnostech bytu 2+KK a 3+KK ve variantě č. 1, tedy minimálními hodnotami pro trvalé a nárazové větrání. Z výsledků je patrné, že koncentrace oxidu uhličitého v obou bytech ve variantě č. 1 je bezproblémová v obývacím pokoji, ale v ložnicích a dětském pokoji, v době spaní, postupně stoupá až se ustálí na hodnotě pod 1700 ppm. Na výsledcích je zajímavá vyšší koncentrace v koupelnách, kopíruje hodnoty v ložnici, resp. dětském pokoji, to je dáno tím, že je v koupelně odsáván vzduch převáděný z ložnice, resp. dětského pokoje, a tudíž obohacený o oxid uhličitý.
Obr. č. 4 – Koncentrace oxidu uhličitého v bytě 2+KK ve variantě č. 1 (větrání minimálními hodnotami)
Obr. č. 5 – Koncentrace oxidu uhličitého v bytě 3+KK ve variantě č. 1 (větrání minimálními hodnotami)
Na obr. č. 6 a 7 jsou výsledné hodnoty měrné vlhkosti ve sledovaných místnostech bytu 2+KK a 3+KK ve variantě č. 1.
Vlhkost v ložnicích a dětském pokoji je bezproblémová, v obývacím pokoji s kuchyňským koutem bytu 2+KK dochází při vaření a po něm ke zvýšení relativní vlhkosti nad požadovaných 70 %, v bytě 3+KK je relativní vlhkost v normě, to je dáno větším vzduchovým objemem místnosti. V koupelně dochází v obou bytech při kratším (ranním) i delším (večerním) sprchování k nárůstu měrné vlhkosti, a to až nad mez nasycení vzduchu vodními parami, takže bude docházet ke kondenzaci vodních par.
Obr. č. 6 – Měrná vlhkost v bytě 2+KK ve variantě č. 1 (větrání minimálními hodnotami)
Obr. č. 7 – Měrná vlhkost v bytě 3+KK ve variantě č. 1 (větrání minimálními hodnotami)
Výsledné hodnoty pro variantu č. 2, tedy větrání doporučenými hodnotami pro trvalé i nárazové větrání, jsou na obr. č. 8 a 9 pro oxid uhličitý a na obr. č. 10 a 11 pro měrnou vlhkost.
Z výsledných průběhů koncentrace oxidu uhličitého je vidět výrazné zlepšení v ložnicích a dětském pokoji, maximální koncentrace dosahuje 1150 ppm.
Obdobně i u měrné vlhkosti došlo ke zlepšení, v koupelnách při kratším sprchování po dobu 5 min téměř nedochází k nasycení vzduchu vodními parami, dokonce je pod požadovaných 90 %. Při sprchování dlouhém 7 minut dvakrát po sobě (večerní hodiny) k nasycení dojde, ale na krátkou dobu. Pokud by mezi sprchováním byly delší přestávky, než jsou v tomto modelu, pravděpodobně by k nasycení vzduchu parami nedocházelo. Pokud by ale sprchování bylo delší, situaci by to zhoršilo, ale jen krátkodobě. V kuchyni bytu 2+KK je 70% relativní vlhkost překročena jen krátkodobě, v kuchyni s větším objemem u bytu 3+KK je vlhkost bezproblémová.
Obr. č. 8 – Koncentrace oxidu uhličitého v bytě 2+KK ve variantě č. 2 (větrání doporučenými hodnotami)
Obr. č. 9 – Koncentrace oxidu uhličitého v bytě 3+KK ve variantě č. 2 (větrání doporučenými hodnotami)
Obr. č. 10 – Měrná vlhkost v bytě 2+KK ve variantě č. 2 (větrání doporučenými hodnotami)
Obr. č. 11 – Měrná vlhkost v bytě 3+KK ve variantě č. 2 (větrání doporučenými hodnotami)
Závěr
Větrání obytných místností podle normy ČSN EN 15 665/Z1 doporučenými hodnotami pro trvalé a nárazové větraní považuji za dostatečné a vyhovující pro zdravé vnitřní prostředí, nemělo by při nich docházet k významnému zvýšení koncentrace oxidu uhličitého a k hromadění vlhkosti a ev. kondenzaci v koupelnách. Naopak větrání minimálními hodnotami pro trvalé a nárazové větrání nepovažuji za úplně dostatečné, při delším pobytu osob dochází ke zvýšení koncentrace oxidu uhličitého nad požadované hodnoty, v koupelnách může docházet k nasycení vzduchu vodními parami, následkem pak může být povrchová kondenzace a vznik plísní na chladném povrchu obvodových stěn. Tyto závěry jsou na základě modelu a simulace, ve skutečnosti může docházet k menší produkci vlhkosti sprchováním a tím by nemuselo docházet k nasycení vzduchu vodními parami. Dále by bylo optimální odvádět vzduch přímo nad zdrojem vlhkosti, tedy nad sprchujícím se, tedy nad sprchou, či vanou.
Literatura
- ČSN EN 15 665 Větrání budov – Stanovení výkonových kritérií pro větrací systémy obytných budov. Úřad pro normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví. Praha 2011.
- Climate Change: Atmospheric Carbon Dioxide. Dostupný online:
https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide 31. 5. 2023. - DOLEŽÍLKOVÁ, H. Rezidenční mikroprostředí. Disertační práce. ČVUT v Praze, Fakulta stavební. Praha, červenec 2007.
- ČSN 06 0320 Tepelné soustavy v budovách – Příprava teplé vody – Navrhování a projektování. Český normalizační institut. Praha 2006.
Článek přehledně shrnuje požadavky na větrání obytných budov podle evropské normy. Na modelu provozu bytů ověřuje, zda dávky a výměny vzduchu normou požadované postačí na zajištění kvality vzduchu v bytě za běžného užívání. Upozorňuje čtenáře, že minimální návrhové hodnoty množství vzduchu pro větrání nepostačí na vytvoření komfortního tepelně vlhkostního a odérového mikroklimatu.
The author answers the question whether the ventilation prescribed by the standard ČSN EN 15 665/Z1 Ventilation of buildings is sufficient in terms of the amount of ventilation air. In the case of choosing the minimum values specified in the standard, this may not be the case.
