Nový pavilon ZŠ a ZUŠ v Líbeznicích aneb ve škole se musí větrat

Převážná většina škol v ČR tak nemá vyřešen jeden ze základních hygienických požadavků - přívod čerstvého vzduchu. Školy jsou vybaveny těsnými okny, která jsou sice otevíratelná, ale ve většině případů zcela nevhodně navržená. Přirozené větrání tak bývá obvykle nefunkční a navíc značně závisí na lidském faktoru. Největší problémy se projevují v zimním období, kdy je větrání zcela potlačeno. Tato situace se nezřídka vyskytuje i u nových školských budov a přístaveb, kdy architekti často preferují přirozené větrání okny.

Málo se však ví, že větrání má vliv na lidské zdraví. Ve vnitřních prostorách budov se vyskytují znečišťující látky (vodní pára, CO2, těkavé organické látky apod.), které vnitřní prostředí znehodnocují. Takové prostředí může žákům způsobovat zdravotní problémy, které přímo ovlivňují schopnost koncentrace a paměť. Děti jsou v porovnání s dospělými citlivější, protože při dýchání vdechují větší objem vzduchu v poměru ke své tělesné hmotnosti. Negativními příznaky jsou zejména bolest hlavy, únava, ospalost, letargie, poruchy soustředění apod. Některé škodliviny ve vnitřním prostředí mohou zhoršovat průběh onemocnění, jako je astma a alergie. Studie z posledních let ukazují, že kvalita ovzduší v učebnách ovlivňuje absenci žáků (nemocnost) i jejich studijní výsledky.

Naši předkové si nutnost větrání učeben dobře uvědomovali, což lze doložit na různých příkladech školních předpisů. V pokynech Židovské obecné školy v Jáchymově ulici se mj. praví [7]: Třída musí býti dostatečně větrána, aby školáci neusínali či nebyli mysli mdlé a vzdělávání jim prospívalo k radosti jich i jejich rodičů. Je dobře, že architekti nového pavilonu líbeznické školy měli toto na paměti.

Popis technického řešení
Nový pavilon školy v Líbeznicích byl navržen jako kruhová stavba s vnitřním atriem. Střecha budovy je plochá, s vegetační vrstvou. Stavba je koncipována v nízkoenergetickém standardu a tomu odpovídá i relativně malý počet oken v obvodové konstrukci. V objektu je celkem osm učeben, každá pro třicet žáků, a jedna jídelna, sloužící i jako aula. Přirozené osvětlení učeben zajišťují hlavně nástřešní světlíky. Horizontální okenní plocha je ideální pro osvětlení (cca 6,8 m2 na třídu), v letním období však představuje zdroj tepelných zisků od oslunění. Světlíky jsou vybaveny vnitřním stínicím prvkem pro zastínění v době používání interaktivní tabule nebo promítání.

Celá budova je koncipována jako těžká, s výraznou akumulační hmotou betonové konstrukce podlahy a stropu. Stavba není podsklepena. Akumulační schopnosti budovy bylo mj. využito při návrhu technického zařízení pro vytápění a chlazení budovy. Vtipně vyřešené atrium budovy (i když původně mělo být podstatně větší) umožňuje žákům pobyt ve venkovním prostoru, aniž by opustili budovu školy, což zajistí jejich bezpečí i zdravý životní styl.

Vytápění a chlazení budovy
Zdrojem tepla a chladu pro budovu školy je tepelné čerpadlo (TČ) země - voda napojené na soustavu šesti zemních vrtů (6 × 130 m) rozmístěných na přilehlém pozemku. Instalovaný výkon TČ je 55 kW s teplotním rozdílem otopné vody 45/35 °C a chladicí vody 16/20 °C. TČ slouží pro přípravu TV a otopné vody pro otopnou soustavu (33/30 °C) a vzduchotechniku (45/35 °C). Bivalentním zdrojem je elektrický kotel o výkonu 24 kW. Chlazení je realizováno jak přirozeně, tak volným chlazením ze zemních vrtů. Vyrobenou energii (teplo i chlad) lze ukládat do dvou akumulačních zásobníků o objemu 500 l. Ohřev TV je řešen přímým okruhem z TČ, který ohřívá vodu v zásobníku teplé vody o objemu 500 l pomocí deskového výměníku. Pro případnou potřebu dohřátí je zásobník vybaven elektrickou topnou patronou. Během letních prázdnin je provoz TČ omezen (ne zcela vypnut) a je funkční chlazení řešené systémem smyček aktivní stropní konstrukce - formou přirozeného chlazení z vrtů. Tímto provozem dochází k regeneraci vrtného pole.

Aktivace betonu
Pro vytápění i chlazení budovy je použit systém aktivní stropní konstrukce (TABS - z anglického Thermo Active Building System). Uprostřed betonové konstrukce stropu, jejíž tloušťka je 300 mm, je umístěna vrstva potrubí, do něhož je přiváděna otopná nebo chladicí voda. Pro vytápění se používá otopná voda o teplotě 33/30 °C, pro chlazení pak 16/20 °C. Vzhledem k tomu, že se jedná o prvek s velkou setrvačností, je nutno regulační zásahy provádět s časovým předstihem. Předpokládá se uplatnění prediktivní regulace na základě předpovědi počasí, kdy regulátor zohlední i cenu dodávané energie (denní/noční proud, topný faktor a chladicí faktor TČ), která je vhodná pro systémy obdobného typu. To umožňuje využít zdroj tepla a chladu mimo špičkový odběr (např. v noci) a výhodnější sazbu pro odběr elektrické energie.

Větrání
Větrání učeben je nucené. Každá z osmi učeben je vybavena vlastní větrací jednotkou, která zajišťuje přívod vhodně upraveného, čerstvého vzduchu podle potřeby. Jednotky jsou umístěny mimo prostor učeben v sousední hale (nad šatními skříňkami), což je výhodné zejména z akustických důvodů (jednotka je často zdrojem hluku). Větrací jednotky jsou vybaveny výměníkem pro zpětné získávání tepla, vodním ohřívačem a chladičem, přívodním a odvodním ventilátorem a vzduchovými filtry. Výměníky tepla ve vzduchotechnické jednotce jsou napojeny na otopnou (45/35 °C) a chladicí (16/20 °C) vodu. Teplota přiváděného vzduchu je konstantní jak v zimním, tak v letním období. K zabránění šíření hluku jsou potrubní rozvody opatřeny kruhovými tlumiči hluku. Větrání učeben je navrženo jako rovnotlaké, s celkovým průtokem vzduchu 780 m3/h, odpovídající dávce 26 m3/h na žáka, což je v souladu s platnými předpisy. Průtok vzduchu je regulován čidlem CO2 umístěným v odvodním vzduchovodu. Přívod vzduchu do učeben je realizován jedním kruhovým vzduchovodem vedeným v ose učebny, který je opatřen standardními čtyřhrannými vyústkami. Odvod vnitřního vzduchu je realizován na stěně, přibližně nad tabulí. Venkovní vzduch se nasává a znehodnocený vzduch se odvádí nad vegetační střechou pavilonu, která se vlivem zatravněné plochy nadměrně nepřehřívá. Součástí nově vzniklého pavilonu jsou i společné prostory (jídelna, aula, vstupní část se šatnami, hygienické zázemí), pro jejichž větrání je navržena samostatná větrací jednotka s celkovým průtokem vzduchu 2380 m3/h s obdobným složením.

Závěr
V kontextu současného stavu poznání se jedná o velmi slibný projekt, který by se mohl stát příkladem pro stavby obdobného typu. Úspěšná realizace pavilonu ZŠ a ZUŠ v Líbeznicích je příspěvkem pro řešení aktuální tematiky týkající se tvorby vnitřního prostředí v učebnách škol, kde děti tráví podstatnou část života. Na realizaci lze ocenit zejména koncepci nuceného větrání se zpětným získáváním tepla, které minimalizuje potřebu tepla na ohřev větracího vzduchu a zajišťuje kvalitní vnitřní prostředí. V letním období pak využití vysokoteplotního chlazení z vrtů s použitím tzv. free coolingu, kterým je možné chladit betonovou konstrukci i přiváděný venkovní vzduch v letním období.

Základní údaje o stavbě

Název: Pavilon prvního stupně ZŠ a ZUŠ Líbeznice

Investor: Obec Líbeznice, zastoupená starostou Mgr. Martinem Kupkou

Architektonické řešení: PROJEKTIL ARCHITEKTI s.r.o., Ing. arch. Adam Halíř, Ing. Ondřej Hofmeister

Spoluautoři: Ing. arch. Marek Sankot, Ing. arch. Bohdana Linhartová, Msc. arch. Adam Hašpica

Vizuální styl, infosystém: KULTIVAR s.r.o., MgA. Zuzana Brychtová Horecká, MgA. Ondřej Šorm

Statika: RECOC, spol. s r.o.

HVAC: TechOrg s.r.o.

Elektroinstalace a MaR: MINET ELEKTRO spol. s r.o.

ZTI: Petr Kvasnička

PBŘ: Ing. Jan Ledinský

Dodavatel: PROMINECON CZ a.s. (generální dodavatel), Stavební firma HOBST a.s. (pohledové betony)

Náklady: 44 mil. Kč vč. DPH

Realizace: 10/2014-08/2015

Plocha zastavěná: 1126 m2

Obestavěný prostor: 4504 m3

Užitná plocha: 1026 m2

Užitná plocha venkovního atria:

171 m2

Okolní zpevněné plochy: 789 m2

Počet funkčních jednotek:

1 pavilon prvního stupně ZŠ

Počet uživatelů: 240 dětí a pedagogický a obslužný personál

Použitá literatura:

[1] Základní škola Líbeznice. Dostupné z www.projektil.cz/cs/project/elementary-libeznice.

[2] Vyhláška č. 410/2005 Sb., o hygienických požadavcích na prostory a provoz zařízení a provozoven pro výchovu a vzdělávání dětí a mladistvých, ve znění pozdějších předpisů.

[3] Vyhláška č. 268/2009 Sb., kterou se mění vyhláška o technických požadavcích na stavby, ve znění pozdějších předpisů.

[4] Begeni, M.; Zmrhal, V.: Větrání učebny základní školy. In.: Vytápění, větrání, instalace. 2014, roč. 23, č. 4, s. 180-183. ISSN 1210-1389.

[5] Begeni, M.; Zmrhal, V.: Dotazníkový průzkum stavu školských budov. In: portál TZB info, 2015. ISSN 1801-4399.

[6] Begeni, M.; Zmrhal, V.: Potřeba energie pro větrání učeben. In.: Vytápění, větrání, instalace, 2015, roč. 24, č. 5, s. 218-222. ISSN 1210-1389.

[7] Červenák, J.: Snad nám naše děti prominou? Neprominou! In.: Větrání škol. Sborník ze semináře. Společnost pro techniku prostředí. 2013.

[8] Jindrák, M. Větrání ve školách - požadavky a realita. Tepelná ochrana budov, 2013.