Měření a indikace kvality vzduchu jsou jedním z nejsledovanějších témat moderního stavitelství. Vzhledem k tomu, že trávíme v uzavřených budovách více než polovinu našeho aktivního života, je velmi důležité se tímto tématem intenzivně zabývat.
Špatná kvalita vzduchu v uzavřených a neodvětraných místnostech může velmi negativně ovlivňovat naše zdraví a schopnost soustředit se. Tomu se dá zabránit pravidelným větráním, ovšem bez zpětné vazby nelze efektivně eliminovat výrazné úniky tepla v topné sezoně.
Vizuální indikátory nám umožňují detekovat aktuální stav a s jejich pomocí dokážeme regulovat dobu a intenzitu větrání alespoň manuálně. Ve spojení s nadřazenými systémy máme možnost nejen vizuální kontroly stavu, ale také automatické regulace prvků zajišťujících výměnu vzduchu v místnosti.
Proč měřit nebo indikovat v budovách právě oxid uhličitý?
Jelikož lze množství CO2 poměrně jednoduše a přesně monitorovat, slouží jako ideální indikátor celkové kvality vzduchu v místnosti.
Úměrně množství emisí oxidu uhličitého vzrůstá množství těkavých organických sloučenin, pachů a mikroorganismů ve vzduchu. Pokud dojde k nárůstu koncentrace CO2 a spustí se systémy pro obnovu vzduchu, máme jistotu, že společně s tímto plynem dojde k celkovému zlepšení ovzduší v daném prostředí.
Co je CO2?
Tento nehořlavý, bezbarvý plyn bez zápachu je přirozenou součástí zemské atmosféry v množství přibližně 0,040 %. V půdě je ho 2× více než v atmosféře a v oceánech přibližně 50× více.
Vlivem zvyšování průmyslových emisí jeho množství neustále roste. Nejvyšší hodnoty koncentrace bývají naměřeny v blízkosti přetížených komunikací a velkých průmyslových měst. Jeho množství se udává v jednotkách ppm (parts per million), což v překladu znamená – částic na milion. Tedy počet molekul oxidu uhličitého na milion molekul a atomů suchého vzduchu.
Z hlediska správného fungování fotosyntézy je životně důležitý pro rostliny. Ty v uzavřených prostorech oxid uhličitý spotřebovávají a jeho nedostatek může dokonce jejich růst výrazně zpomalit. Při koncentraci okolo 200 ppm až o 40 %. Ke snížení koncentrace dochází nedostatečným větráním nebo málo výkonným systémem pro výrobu CO2.
V lidském organismu je nezbytný pro normální zásobení tkání kyslíkem, avšak na jeho zvýšené množství reagujeme negativně:
Jak nás ovlivňuje ve vysokých koncentracích?
Hodnota oxidu uhličitého ve volném prostranství je cca 400 ppm. Ideální hodnota v interiérech je v rozmezí 1000–1500 ppm.
Studie ukazují, že vysoké koncentrace CO2 omezují naši schopnost soustředit se. Pokud se cítíte unaveni v kanceláři nebo ve třídě, může to být právě nárůstem CO2.
Už okolo 2000 ppm dochází k celkové únavě, nesoustředěnosti, při hodnotách 5000 ppm k bolestem hlavy. Nad 5000 ppm nedokáže tělo oxid uhličitý odbourat a dochází ke ztíženému dýchání a paralýze centrální nervové soustavy.
Kde se bere v uzavřených místnostech?
Dýcháním dochází k přeměně z vdechnutého kyslíku na oxid uhličitý. Vzhledem k tomu, že člověk v klidu produkuje 19 l/h CO2, může jeho koncentrace růst velmi rychle ve špatně větraných místnostech. Například v uzavřeném prostoru o velikosti 4 x 4 m s jednou osobou se může zvětšit množství CO2 z 500 ppm na více než 1000 ppm během pouhých 45 minut.
Největší problémy nastávají u starších staveb, které prošly rekonstrukcí
Výměna starých oken bez instalace systémů pro obnovu vzduchu logicky nahrává zvyšování koncentrací CO2 v uzavřených prostorách. Proto je při rekonstrukcích starších staveb důležité problematiku CO2 nepodcenit a řešení zahrnout už do projekční části.
CO2 v zákoně:
Mezní hodnoty CO2 v moderní výstavbě definuje vyhláška č. 20/2012 Sb. §11 článek 5:
Pobytové místnosti musí mít zajištěno dostatečné přirozené nebo nucené větrání a musí být dostatečně vytápěny s možností regulace vnitřní teploty. Pro větrání pobytových místností musí být zajištěno v době pobytu osob minimální množství vyměňovaného venkovního vzduchu 25 m3/h na osobu nebo minimální intenzita větrání 0,5 1/h. Jako ukazatel kvality vnitřního prostředí slouží oxid uhličitý CO2, jehož koncentrace ve vnitřním vzduchu nesmí překročit hodnotu 1500 ppm.
Vyhláška č. 410/2005 Sb.
o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých definuje v příloze č. 3 požadavky na větrání a parametry mikroklimatických podmínek.
Metodický pokyn pro návrh větrání škol
Pokyn obsahuje základní informace pro návrh větrání ve školách s důrazem na učebny.
Je určen žadatelům o podporu z Operačního programu životní prostředí v rámci prioritní osy 5, zpracovatelům projektové dokumentace a zpracovatelům energetického posudku.
Opírá se přitom o vyhlášku č. 268/2009 Sb. v platném znění [7], dle které nesmí koncentrace CO2 v pobytových prostorách převýšit hodnotu 1500 ppm.
Ke stažení ZDE
Účinná obrana – co s tím?
Jak ho monitorovat? Naše řešení
Jelikož se jedná o plyn bez chuti a bez zápachu, je nutné jej indikovat a monitorovat pomocí přístrojů. Nelze se spoléhat na subjektivní pocity. Únava může být samozřejmě způsobena také jinými faktory. Výsledky měření a monitoringu jsou jasné a přehledné a dávají nám možnost analýzy, indikace přímo na čidle, okamžitou zpětnou vazbu o stavu ovzduší a následně možnost reagovat na daný stav.
Senzor P8 T CO2 je vyvinutý přímo ve společnosti ENIKA.CZ, s.r.o. Jedná se o kombinované čidlo pro měření teploty, vlhkosti a množství CO2 ve vzduchu. Díky bezdrátové komunikaci si dokonale rozumí se systémy Navisys, Poseidon a reléový vystup z čidla dělá univerzální komponent jednoduše kompatibilní se systémy jiných výrobců.
Obrázek 1. Provedení ABB Time, Enika Maurito
Pro přijetí a další zpracování dat slouží především ethernetové rozhraní P8 TR IP ze systému Poseidon. Vysílač umožňuje nastavit mezní hodnotu pro indikaci a regulaci znečištění vzduchu. Ve spolupráci s vhodným přijímačem nebo pomocí zabudovaného relé pak slouží k dvoustavovému řízení. K dispozici jsou dvě provedení, v designu ABB Time a Enika Maurito
obr. 1, ve všech barevných kombinacích, které tyto designy nabízejí.
Zdrojem napájení senzoru je přímo 230 V. Není tedy potřeba žádný adaptér pro připojení do sítě. Samotná komunikace probíhá na frekvenci 868,3 MHz. Senzor dokáže měřit a ve spolupráci s nadřazeným systémem regulovat CO2. Dále umožňuje monitorovat teplotu a vlhkost vzduchu.
Snímač měří přibližně v intervalech jedné minuty. Naměřené hodnoty se vysílají v intervalech maximálně 10 minut. Pokud se od posledního vysílání hodnota koncentrace CO2 změní o více než 50 ppm, teplota o více než 1 °C nebo vlhkost o více než 3 %, nová hodnota se vysílá ihned.
Senzor P8 T CO2 + Navisys + Poseidon
Senzor sám o sobě dokáže vizuálně pomocí LED indikace znečištění vzduchu zobrazovat aktuální stav koncentrace CO2. Pomocí relé, které je jeho součástí, umí spínat aktivní jednotky v jednoduchém i inteligentním režimu.
Pro efektivnější regulaci CO2 je vhodné jej podpořit automatickou regulací výměny vzduchu napojenou na systém vzduchotechniky/rekuperace.
Obrázek 2. Schéma možného zapojení
Ve spojení s IP bránou P8 TR IP ze systému Poseidon je možné přenést analogové veličiny pomocí TCP IP kamkoliv do sítě, kde můžou být hodnoty zaznamenávány (například v systému NAVISYS) obr. 2, nebo mohou být využity k dalšímu zpracování v jiných systémech.
Parametrizace v prostředí Poseidon Asistent analogových hodnot na senzoru
Obr. 3 umožňuje přiřadit adresu každé veličině a kontrolu momentálního stavu.
Obrázek 3. Nastavení komunikace v aplikaci Poseidon Asistent
Na vývojových grafech je denní průběhy z ukázkového dema, které mimo aktivní monitoring průběhu odběrů energií dokáže sbírat data ze senzoru P8 T CO2, tedy vlhkost, teplotu a hodnotu CO2.
Obr. 4 vykresluje monitorované hodnoty v malé kanceláři. Už od začátku pracovní doby (6.00) je patrný vzestup hodnoty CO2 (červený graf), který za občasného větrání v místnosti trvá až do 16.00 hodin. Po odchodu zaměstnanců dojde k poklesu hodnot a k ustálení.
Dle data pořízení záznamu je zřejmé, že se jedná o měření mimo topnou sezonu. Kancelář je tedy větrána a i přes tuto skutečnost dochází k nárůstu hodnot až téměř k hraničním hodnotám koncentrace.
Obrázek 4. Denní přehled hodnoty CO2 v interní aplikaci
Zpracování dat
Zpracování dat je možné pomocí systému Navisys. Jednotka VMUC obr. 2 o velikosti dvou jističů je schopna monitorovat a ukládat naměřené hodnoty i několik desítek let. Intuitivní a přehledné menu nám umožňuje nastavení parametrů nutných pro sledování konkrétních veličin a následné vykreslení do grafů. Aplikace běží interně v jednotce VMUC, která funguje na principu linuxového serveru. Je přístupná přes klasický internetový prohlížeč.
Hodnoty je možné jednoduše vyhledat dle požadovaného data a transportovat do Excelu, uložit jako JPEG, vektorový obrázek atd.
Obrázek 5. Denní přehled exportovaný do Excelu