Wentylacja w szkole

Ze wszystkich budynków użyteczności publicznej budynki szkolne mają najgorzej rozwiązaną wentylację pomieszczeń. Jako obiekty edukacyjne, czyli w założeniu niegenerujące zysku w sposób bezpośredni, nie znajdują się w obszarze zainteresowania inwestorów prywatnych.

Wentylacja w budynkach edukacyjnych

Aktem prawnym o największej randze mającym zastosowanie przy wentylacji budynków edukacyjnych jest Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa z dnia 14 grudnia 1994 w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (tekst jednolity Dz.U. nr 15, 1999 poz. 140). W rozporządzeniu tym znajduje się ogólna uwaga (pobożne życzenie), by budynki projektować i wykonywać z takich materiałów oraz w taki sposób, by nie stanowiły zagrożenia dla higieny i zdrowia użytkowników. Jest to stwierdzenie zbyt ogólne i niepodające żadnych określonych kryteriów zastosowania systemów wentylacji. Inne zaś wymagania znajdujące się w tym rozporządzeniu tyczą wykonania instalacji wentylacyjnej i będą omówione w dalszej części. Warto jednak podkreślić, że rozporządzenie to zostało znowelizowane. W swej zmienionej formie wejdzie w życie prawdopodobnie w czwartym kwartale tego roku. Istotne zmiany dotyczące doprowadzenia powietrza przy szczelnej stolarce okiennej są tożsame ze zmianą Az3 do normy PN-83/B-03430.

Budynek szkolny to nie tylko miejsce nauki, ale również pracy dla grona pedagogicznego oraz służb technicznych. Ma więc tutaj zastosowanie Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy (Dz.U. nr 129, 1997 poz. 844). W tym rozporządzeniu znajdują się wymagania dla pomieszczeń ustępów i tak dla jednej miski ustępowej trzeba zapewnić wymianę powietrza nie mniejszą niż 50 m³/h, a dla jednego pisuaru 25 m³/h. W pomieszczeniach jadalni winno zapewnić się 2 wymiany powietrza na godzinę a w pomieszczeniach szatni 2 wymiany (jeśli szatnia przeznaczona jest dla 10 osób lub mniej), 4 wymiany w pozostałych przypadkach.

Jakość powietrza w szkole

Wymagania co do jakości powietrza w pomieszczeniach określa Zarządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 12 marca 1996 r. w sprawie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia, wydzielanych przez materiały budowlane, urządzenia i elementy wyposażenia w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi (Monitor Polski nr 19, 1996 poz. 231). Zarządzenie dzieli pomieszczenia na dwie kategorie A i B. Budynki szkolne należą do kategorii A. Dla każdej kategorii podane są dopuszczalne stężenia dla 35 różnych substancji oraz ograniczenia w zawartości 17 substancji chemicznych i ich mieszanin w materiałach budowlanych. Niestety, metody określenia stężeń dla niektórych substancji nie znajdują się w Polskich Normach, a w praktyce nikt nie bada, jak zmieniają się stężenia substancji w powietrzu w trakcie eksploatacji obiektu. Zarządzenie wskazuje również na obowiązkowe przestrzeganie normy PN-87/B-02151/02, która określa dopuszczalny poziom hałasu emitowanego przez urządzenia i instalacje w pomieszczeniach.

Warto zaznaczyć, że na terenie szkoły obowiązuje całkowity zakaz palenia tytoniu. Stąd nie przewiduje się pomieszczeń specjalnie do tego przystosowanych.
Dokumentem, który podaje bardziej szczegółowe informacje dotyczące wentylacji w budynkach szkolnych jest norma PN-83/B-03430 wraz ze zmianą Az3. W normie tej znajdują się następujące wymagania:

• dopływ powietrza min. 20 m3/h na każdą przebywającą osobę (przedszkole 15 m3/h na każde dziecko),
• jeśli budynek jest wyposażony w instalację klimatyzacyjną lub wentylacyjną nawiewno – wywiewną i nie posiada otwieranych okien, strumień powietrza, jaki należy doprowadzić na jedną przebywającą osobę wynosi, 30 m3/h,
• jeżeli w pomieszczeniach, np. w pracowni chemicznej występują inne szkodliwe dla zdrowia zanieczyszczenia – wentylację dla takich pomieszczeń należy projektować indywidualnie,
• budynki o wysokości do 9 kondygnacji mogą być wyposażone w wentylację grawitacyjną lub mechaniczną wywiewną lub nawiewno-wywiewną, powyżej 9 kondygnacji tylko w wentylację mechaniczną wywiewną lub nawiewno-wywiewną,
• dla pomieszczeń szkół i przedszkoli dopuszcza się doprowadzenie powietrza w sposób naturalny, w uzasadnionych przypadkach do wielkości 3 wymian na godzinę,
• dopływ powietrza do pomieszczeń powinien być zapewniony przez otwory nawiewne wentylacji mechanicznej lub naturalnie przez nawiewniki okienne bądź ścienne umieszczane w górnej części okien lub ściany,
• odpływ powietrza powinien się odbywać przez otwory wywiewne umieszczone bezpośrednio w pomieszczeniu lub pośrednio przez sąsiadujące pomieszczenia (tylko dla wentylacji mechanicznej),
• dopływ powietrza do pomieszczeń nieprzeznaczonych na pobyt ludzi może odbywać się przez otwory w dolnych częściach drzwi wewnętrznych. Przekrój winien być tak dobrany, by prędkość przepływającego powietrza wynosiła maksymalnie 1 m/s. Dla innych przypadków doprowadzenie winno się odbywać przez otwory nawiewne wentylacji mechanicznej odpływ powietrza z tych pomieszczeń powinien się odbywać przez otwory wywiewne.

Dalsze wymagania odnoszą się do urządzeń oraz instalacji:

• przewody wentylacji grawitacyjnej mogą być jedynie indywidualne,
• przekrój powinien być określany przy temperaturze zewnętrznej + 120C i powinien wynosić min. 0,016 m2 przy jednoczesnym zachowaniu minimalnego wymiaru ścianki 11 cm (wymagania dotyczące przekroju pochodzą z warunków technicznych),
• przewody wentylacji grawitacyjnej należy prowadzić pionowo, dopuszcza się jednak odchylenie od pionu o 300,
• wyloty przewodów powinny być zabezpieczone przed opadami atmosferycznymi oraz przed nawiewaniem powietrza przez wiatr,
• otwory wywiewne wentylacji grawitacyjnej w pomieszczeniach winny być umieszczone w taki sposób, by odległość górnej krawędzi od sufitu nie przekraczała 150 mm.

Wymagania dotyczące zastosowania wentylacji mechanicznej są zawarte ponadto w normie PN-73/B-03431, która nie wprowadza jednak żadnych istotnych zmian do przywołanych wyżej postanowień.

Zgodnie z PN-87/B-02151/02 dopuszczalny poziom dźwięku w pomieszczeniu dla szkół wynosi 40 dB(A), a dla przedszkoli 35 dB(A). 

Jednym z rozwiązań spełniających przywołane wyżej przepisy jest system wentylacji higrosterowanej aereco. Wentylacja higrosterowana jest stosowana zarówno w budownictwie mieszkaniowym, jak i użyteczności publicznej, a ostatnio coraz częściej w budynkach szkolnych.

Projekt opisywany poniżej dotyczy budynku gimnazjum. Jest to budynek parterowy z poddaszem nieużytkowym. Już na etapie projektu zadecydowano, że będzie zastosowana wentylacja mechaniczna. Głównym powodem nie była, co z przykrością należy stwierdzić, troska o zapewnienie jak najlepszych warunków higienicznych w pomieszczeniu, ale względy ekonomiczne. W celu zapewnienia optymalnych warunków budynek musiałby mieć ponad 130 kanałów wentylacji grawitacyjnej. Kłóciło się to z wizją architekta, więc wybrano wentylację mechaniczną wywiewną.

W budynku został zastosowany system wentylacji centralnej z trzema wentylatorami obsługującymi każdy po kilkanaście pomieszczeń. Wentylacja mechaniczna obsługiwała klasy szkolne, pokoje i gabinety kadry oraz korytarze. W pomieszczeniach sanitariatów zastosowano wentylację grawitacyjną ze zdecentralizowanymi wentylatorami uruchamianymi czasowo. Sale gimnastyczne i stołówka były wyposażone w instalację klimatyzacyjną.
Doprowadzenie powietrza zewnętrznego zostało zrealizowane przez nawiewniki okienne higrosterowane. Z uwagi na wymagane ilości doprowadzonego powietrza na każdą salę lekcyjną zastosowano po sześć nawiewników (po dwa do każdego okna). W każdej klasie zastosowano cztery nawiewniki higrosterowane oraz dwa nawiewniki o stałym nieregulowanym strumieniu doprowadzanego powietrza. Z uwagi na bliskie sąsiedztwo drogi krajowej zastosowane nawiewniki posiadały podwyższoną izolacyjność akustyczną.

Usuwanie powietrza odbywało się przez kratki wyciągowe higrosterowane umieszczone na ścianie każdej z klas. W zależności od wielkości pomieszczeń umieszczono od trzech do czterech kratek. Kratki poprzez sieć przewodów były połączone z wentylatorem wyciągowym centralnym umieszczonym na poddaszu nieużytkowym nad korytarzem.

Żeby zminimalizować wpływ hałasu, wentylatory były przyłączone do przewodów głównych za pośrednictwem króćców elastycznych. Podobnie podłączono kratki wyciągowe – przewód elastyczny pomiędzy kratką, a przewodem głównym.
Pierwszy rok szkolny, w którym budynek będzie pracował, przypada na lata 2002/2003, dopiero więc za czas jakiś będzie można potwierdzić zakładane wcześniej efekty (komfort przebywania w pomieszczeniach). 

Modernizacja istniejących budynków szkolnych

W Polsce znajduje się bardzo wiele obiektów szkolnych budowanych kilkanaście, kilkadziesiąt lat temu. Jedyne co można w takich obiektach zrobić, by uzyskać poprawę komfortu oraz oszczędność energii, to kompleksowa modernizacja instalacji c.o., ocieplenie przegród zewnętrznych, wymiana lub renowacja stolarki okiennej oraz modernizacja lub wymiana systemu wentylacji.

Najczęściej stosowanym i skutecznym zabiegiem mającym przynieść poprawę w działaniu instalacji wentylacyjnej jest montaż nawiewników w szczelnej stolarce okiennej bądź nawiewników ściennych bezpośrednio w przegrodzie, gdyż badania przeprowadzane m.in. przez Politechnikę Warszawską potwierdziły nieskuteczność wentylowania poprzez czasowe tylko otwieranie okien podczas przerw.

Doświadczenia w procesie termomodernizacji wskazują, że system wentylacji higrosterowanej, czyli ze zmiennym strumieniem przepływającego powietrza, przynosi efekty w postaci zmniejszonych wydatków na ogrzewanie. W Polsce około 10 obiektów (szkoły i przedszkola) zostało wyposażonych w higrosterowane nawiewniki okienne.

Więcej przykładów zastosowania elementów higrosterowanych w procesie modernizacji budynków szkolnych można znaleźć na Litwie. Od kilku lat jest tam przeprowadzany program termomodernizacji budynków szkolnych. Na ten cel został Litwie udzielony kredyt z Banku Światowego. Założenia w projekcie były bardzo proste. Należy stosować takie technologie oraz dokonać wszystkich możliwych czynności, by uzyskać jak największe oszczędności energetyczne. W tym celu przeprowadzono wcześniej badania różnych rozwiązań technologicznych, by określić, które z nich mogą przynieść największe korzyści z punktu widzenia oszczędności energii.

Kredyt został udzielony na bardzo korzystnych warunkach, gdyż spłata miała się zacząć po pięciu latach po modernizacji obiektu, a pieniądze na spłatę miały pochodzić z uzyskanych oszczędności.

Pierwsza faza programu została zakończona. Okazało się jednak, że modernizacja nie we wszystkich budynkach przyniosła zamierzone efekty. Przyjęto złą praktykę odziedziczoną z poprzednich lat i modernizowano budynki, zapominając jednocześnie o wentylacji! W efekcie budynki generowały większe koszty związane z ogrzewaniem niż przed modernizacją (zużycie energii wzrosło o ok. 10- 15%). Przyczyną takiego stanu było zbyt intensywne wietrzenie pomieszczeń poprzez otwieranie na zbyt długi czas nowoczesnych i szczelnych okien.

W obiektach, w których poprawiono również system wentylacji, uzyskano znaczne oszczędności nawet do 20%. Warto w tym miejscu podkreślić, że do takich obiektów należały szkoły wyposażone w system wentylacji higrosterowanej aereco.

Autor: Marcin Gasiński

Szczegółowe informacje o stosowaniu klimatyzacji i wentylacji w przedszkolach i żłobkach znajdują się w osobnym artykule.