Okna zapewniają zdrowe światło dzienne, świeże powietrze i widok na zewnątrz, tworząc tym samym dobre środowisko do nauki. W szkołach i żłobkach warunki użytkowania są jednak trudne, więc złe planowanie może szybko doprowadzić do zniszczenia i zamknięcia klas.

Dlatego niezbędne jest profesjonalne planowanie i przetargi, aby uniknąć szkód oraz zapewnić bezpieczeństwo i zdrowie dzieci – jest to szczególnie ważne w czasie epidemii koronawirusowej.

Rys. 1. Projekty okien przeznaczonych do montażu w szkołach muszą uwzględniać dopływ światła dziennego i świeżego powietrza, dobrą ochronę przed słońcem i oślepianiem, a także duże obciążenia mechaniczne w czasie eksploatacji

Zapewnienie dostępu światła dziennego, ochrona przed przegrzewaniem i oślepianiem
Badania medyczne pokazują, że zapewnienie wystarczającej ilości naturalnego światła dziennego ma pozytywny wpływ na zdrowie, ponieważ aktywowane są „hormony dobrego nastroju”, takie jak seratonina i norepinefryna, poprawia się stan układu odpornościowego oraz zwiększa się efektywność i zdolność uczenia.

Podstawą dobrego zaprojektowania okien jest zatem:
- neutralne kolorystycznie przeszklenie o przepuszczalności światła od 65% do 75%;
- „normalny” podział na kwatery okienne (stosunek szerokość: wysokość – około 1: 2);
n powierzchnia okien powinna stanowić ok. 20% powierzchni
pomieszczenia;
- wysokość okna ok. 1,5 m do 2,0 m, wysokość ścianki pod oknem ok. 0,90 m i górna krawędź okna możliwie blisko sufitu;
- brak podziału powierzchni szyby przez szprosy;
- jak najmniej zacienienia wynikającego z większej grubości/szerokości ram okiennych lub dużej ilości roślin ustawionych na parapetach;
-  kontrola przenikania promieni słonecznych – zapewniajaca dostęp światła dziennego, a jednocześnie ochronę przed oślepianiem i przegrzewaniem (zapobieganie powstawaniu „efektu szklarniowego“).

Rys. 2. Okna szkolne z wysokimi, wąskimi skrzydłami zapewniają dużo światła dziennego, a automatycznie poruszana roleta/żaluzja zapewnia ochronę przed oślepianiem i przegrzewaniem (z powodu zbyt dużych zysków ciepła od słońca w lecie). Poruszane automatycznie skrzydła uchylne zapobiegają przegrzaniu pomieszczeń w dzień i umożliwiają chłodzenie w nocy

Wentylacja, emisja CO₂ i higiena
Dopływ świeżego powietrza jest niezbędny do utrzymania zdrowia, dobrego samopoczucia i sprawności umysłowej. Dla dobrej jakości powietrza w pomieszczeniach zalecane jest średnie stężenie CO₂ na poziomie 1000 ppm (ppm = liczba cząstek na milion). Ten wskaźnik może również służyć do określenia zanieczyszczenia powietrza aerozolami, drobnym pyłem i cząstkami wirusa (także koronawirusa, jak pokazują badania naukowe nad wirusami grypy).

Bez odpowiedniej wentylacji zawartość CO₂ szybko wzrasta do niedopuszczalnego poziomu 2000 ppm w ciągu jednej lekcji. Ponieważ systemy wentylacyjne nie mogą być łatwo modernizowane w istniejących budynkach szkolnych, wentylacja za pomocą odpowiednich okien to najłatwiejszy sposób na uzyskanie świeżego i wolnego od wirusów powietrza. Samo filtrowanie powietrza jest niewystarczające, ponieważ nie zmniejsza stężenia CO₂.

Obliczenia symulacyjne przeprowadzone przez ift Rosenheim dla typowej sali lekcyjnej pokazują, że wentylacja okienna jest skuteczna przy wystarczającej powierzchni okien, które można otworzyć, aby kontrolować stężenie CO₂ (rys. 3). Korzystne jest połączenie ciągłej wentylacji przez uchylone okna i wzmożonej wentylacji przy otwartych oknach podczas przerw. Idealne są okna, które można otwierać oddzielnie w dolnej i górnej części (rys. 2).

Rys. 3 Możliwy dopływ świeżego powietrza do sali lekcyjnej przy otwartych i uchylonych oknach (kliknij na zdjęcie aby je powiekszyć)

Efektywność energetyczna i zmiana klimatu
Wysokie obciążenia cieplne wewnątrz pomieszczeń wynikające z przebywania ludzi w salach lekcyjnych zapewniają niższe zapotrzebowanie na energię grzewczą. Decydującymi czynnikami są straty ciepła przez wentylację zimą i unikanie przegrzania latem. Dlatego wietrzenie za pomocą okien powinno być wykonywane w razie potrzeby – najlepiej w zależności od zawartości CO₂ w powietrzu.

Można to zrobić po prostu za pomocą czujnika CO₂ z sygnalizacją świetlną i ręcznego otwierania okien lub za pomocą „zmotoryzowanego“ okna (z napędem) w połączeniu ze sterowaniem automatycznie otwierającym okna w zależności od stężenia CO₂.

Ale nawet bez kontroli niezbędną wymianę powietrza można określić dokładniej, zgodnie z wymaganiami. Aby określić czas otwierania okien, można wziąć pod uwagę parametry takie jak: objętość pomieszczenia, ilość wymaganych wymian powietrza, powierzchnia otwieranego okna, rodzaj otwierania, stopień „zapełnienia“ pomieszczenia i różnica temperatur między powietrzem wewnętrznym i zewnętrznym.

Dzięki automatycznemu sterowaniu napędami do okien, systemami ochrony przed oślepianiem/olśnieniem i przegrzewaniem w wyniku zbyt intensywnego promieniowania słonecznego w lecie w połączeniu ze zdecentralizowanymi hybrydowymi systemami wentylacyjnymi można osiągnąć dobre warunki uczenia się i wysoką efektywność energetyczną. Zapobiega to nagrzewaniu się pomieszczeń w „południowych godzinach“ i umożliwia chłodzenie w nocy – co pozwala uniknąć kosztownej, energochłonnej klimatyzacji.

Tabela 1. Przydatność różnych typów okien w budynkach szkolnych (wyciągi z tabel 6 i 11 z Wytycznych ift FE-16/2 Okna w budynkach szkolnych)

źródło: Tabela 6 Przydatność różnych rodzajów skrzydeł okiennych w budynkach szkolnych

Tabela 2.  Przykład definicji różnych wymagań. Wprowadzenie różnych klas, wartości i wymagań; W razie potrzeby należy dokonać rozróżnienia między salami dla uczniów, pomieszczeniami specjalistycznymi, administracyjnymi, pomieszczeniami podległymi

Źródło: Tabela 11 Wybór wymagań dla okien w budynkach szkolnych na podstawie EN 14351-1

Wykonanie projektu i rozpisanie przetargu zgodnie z normą produktu EN 14351-1
Wymagania odnośnie okien można znaleźć w normach, specjalnych przepisach budowlanych, ogólnych przepisach prawnych, wytycznych dotyczących warunków w miejscu pracy i ustawie dotyczącej ochrony przed wypadkami (Gesetzlichen Unfallversicherung GUV).

Okna w szkołach i żłobkach powinny zapewnić możliwość wentylacji, optymalny dopływu światła dziennego, w tym ochronę przed oślepianiem i przegrzewaniem, ochronę przed hałasem oraz wytrzymałość na duże obciążenia mechaniczne podczas użytkowania. Dlatego należy określić najwyższe klasy naprężeń mechanicznych dla okuć, ram okiennych i oszklenia, zwłaszcza dla okien zamontowanych w salach lekcyjnych.

Poniższe zasady pomagają w projektowaniu okien i organizacji przetargów:
- proste elementy o „solidnej” konstrukcji (okucia, profile itp.) i odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej i długotrwałej funkcjonalności zgodnie z wytycznymi ift FE-16/02;
- ograniczenie maksymalnych rozmiarów skrzydeł okiennych w celu zmniejszenia naprężeń mechanicznych;
- zabezpieczenie przed nieprawidłową obsługą (np. ogranicznik otwarcia);
- odpowiednie rodzaje otwierania okien z łatwą do sterowania, wydajną wentylacją dzięki uchylnym skrzydłom na górnych lub dolnych naświetlach oraz łatwą obsługą - dostępną nawet dla dzieci;
- zastosowanie bezpiecznego szkła laminowanego i oszklenia zabezpieczającego przed upadkiem;

 Jürgen Benitz-Wildenburg

ift Rosenheim

Przedstawicielem Instytutu ift Rosenheim w Polsce jest Andrzej Wicha: Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć.  

Bibliografia

[1] Wytyczne ift FE-16/2 – Zalecenia dotyczące stosowania okien w budynkach szkolnych (Einsatzempfehlung für Fenster in Schulbauten), ift Rosenheim, grudzień 2019

[2] Komentarz do normy EN 14351-1 Okna i drzwi – norma produktu, właściwości użytkowe, Ulrich Sieberath. Christian Niemöller, 3. wydanie, ift Rosenheim listopad 2013

[3] Ustawa GUV 81, niemieckie przepisy dotyczące zapobiegania wypadkom w szkołach (Unfallverhütungsvorschrift Schulen)

[4] DIN 58125 Budynek szkolny – Wymagania konstrukcyjne w zakresie zapobiegania wypadkom (Schulbau – Bautechnische Anforderungen zur Verhütung von Unfällen)

[5] Wytyczne do montażu okien i drzwi zewnętrznych” ift Rosenheim, marzec 2020 r.

[6] Przewodnik dotyczący higieny w pomieszczeniach w budynkach szkolnych. Komisja ds. Higieny powietrza w pomieszczeniach Federalnej Agencji Środowiska Dessau-Roßlau, Berlin 2008

[7] EN 13779 Wentylacja budynków niemieszkalnych – Wymagania dotyczące właściwości instalacji wentylacji i klimatyzacji

(kliknij na zdjecie aby je powiększyć)

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 01/2021