– W przebadanych szkołach w Polsce poziom stężenia CO2 2500 ppm osiągamy w klasach już po 15 minutach od przewietrzenia klasy podczas przerwy by pod koniec lekcji osiągnąć wartość stężenia CO2 nawet aż 4000 ppm – pisze Ludomir Duda, audytor rynku energetycznego. – Inspekcja weterynaryjna interweniuje, gdy stężenia CO2 w chlewni przekracza 3000 ppm, a hodowcom świń zaleca się utrzymywanie stężenia CO2 poniżej 2000 ppm – dodaje.
Obecny rząd jest pierwszym od zmiany ustroju, który dostrzegł wagę problemu jakości powietrza w szkołach. Deklaracja o przystąpieniu do realizacji programu tysiąca zeroemisyjnych szkół jest pierwszym krokiem na długiej drodze do poprawy jakości powietrza w szkołach. We wrześniu 2020 roku obchodziliśmy pierwszą rocznicę złożenia tej deklaracji i cały czas czekamy na podjęcie działań tym bardziej, że w dobie pandemii poprawa jakości powietrza w szkołach jest kluczem do przywrócenia stacjonarnej nauki. W moim przekonaniu jakość powietrza w szkołach jest jednym z najważniejszych wyzwań dla Polski.
Ale zacznijmy od początku…
Polski idiom, że „potrzebujemy czegoś jak powietrza” oznacza coś niezbędnego do życia. Każdy z nas wie, że do życia potrzebujemy powietrza, ale już nie każdy wie dlaczego. Nie wchodząc w zawiłości fizjologii, zwróćmy uwagę na rolę tlenu, tego składnika powietrza, który jest nam niezbędny do wszystkich procesów energetycznych zachodzących w organizmie. W mechanistycznym przybliżeniu jesteśmy napędzani paliwem w postaci węglowodanów, które w reakcji z tlenem dają energię naszym organizmom. Złożony cykl reakcji chemicznych dających energię naszym organizmom opisał Hans Krebs i odtąd zwany jest cyklem Krebsa. W tym cyklu, jak w silniku spalinowym, paliwo – glukoza + tlen = energia + H2O+CO2. Wiemy, że jeśli zatkamy rurę wydechową w samochodzie, to straci on moc, podobnie jeśli krew i znajdująca się w niej hemoglobina nie usunie CO2 z komórek, źródło energii wyschnie. Oddychając produkujemy CO2, więc jeśli nie będziemy go usuwać z pomieszczeń w których oddychamy, wzrośnie jego stężenie w krwi i hemoglobina nie usunie z komórek CO2, czyli rura wydechowa się zatka. Wszyscy znamy uczucie przemożnej senności ogarniające nas w niewentylowanych pomieszczeniach, szczególnie gdy przebywa w nich wiele osób.
Jak pokazały liczne badania naukowe, gdy stężenie CO2 w powietrzu przekracza 1000 ppm (cząsteczek na milion) spada nasza sprawność umysłowa, a przy 2500 ppm przechodzimy w stan „zombie”. W przebadanych szkołach w Polsce poziom stężenia CO2 2500 ppm osiągamy w klasach już po 15 minutach od przewietrzenia klasy podczas przerwy by pod koniec lekcji osiągnąć wartość stężenia CO2 nawet aż 4000 ppm. Inspekcja weterynaryjna interweniuje, gdy stężenia CO2 w chlewni przekracza 3000 ppm, a hodowcom świń zaleca się utrzymywanie stężenia CO2 poniżej 2000 ppm. Przekroczenie tego poziomu prowadzi do zakwaszenia organizmów zwierząt i wiąże się ze stratami w postaci niskiego przyrostu wagi, chorób i padnięć. Na szczęście dla świń, na straży ich dobrostanu stoi chciwość hodowców. Polskie dzieci są wystawione na powietrze gorszej jakości niż świnie.
Za stan taki odpowiada sposób wentylacji naszych szkół, która w ponad 99 procent szkół jest wentylacją grawitacyjną. Zgodnie z polskimi przepisami w klasach powinno się zapewnić dwie wymiany powietrza na godzinę. Zgodnie z tą wytyczną każda klasa powinna mieć kanały wentylacji grawitacyjnej i nieszczelne okno lub okna z nawiewnikami, co powinno zapewnić jedną wymianę powietrza w ciągu godziny. Drugą wymianę ma zapewnić otwarcie okien na przerwie. Takie zalecenie ignoruje liczbę uczniów w klasie, a przy średnim zagęszczeniu klas na poziomie 2m2/ucznia prowadzi do sytuacji opisanej powyżej. Z faktu że przeciętne stężenie CO2 w klasie wynosi 2500 ppm można wyliczyć rzeczywisty strumień powietrza wentylacyjnego i jest to przy podanym powyżej zagęszczeniu uczniów w klasie wielkość 6 [m3/m2/ h]. Daje to strumień powietrza wentylacyjnego 12 m3/h/ucznia, podczas gdy do zaleconego przez WHO poziomu koncentracji CO2<1000 ppm potrzeba co najmniej 30m3/h/ucznia.
Mimo dramatycznie niedostatecznego poziomu wentylacji i tak generuje ona wysokie koszty. Koszt ogrzania powietrza wentylacyjnego w III strefie klimatycznej przy tym sposobie wentylacji przy założeniu ceny ciepła 0,25 zł/kWh, wyniesie 31,5 zł/m2/rok.
Co gorsza, taki sposób wentylacji szkół, prowadzący do wysokich rachunków za ogrzewania i wysokiego stężenie CO2 w klasach generuje także inne straty.
Jeśli ogromny wysiłek finansowy Państwa i obywateli dla sfinansowania edukacji w szkołach mierzyć nakładami na edukację, to spadek efektywności procesu dydaktycznego pod wpływem nadmiernego stężenia CO2 w klasach będzie stratą równą nakładom pomnożonym przez procent tego spadku. Zakładając konserwatywnie, że spadek ten, wyższy w sezonie grzewczym i niższy w lecie, wynosi średnio w ciągu roku szkolnego 20%, przy 4,5 mln uczniów i rocznym koszcie kształcenia przypadającym na ucznia w wysokości 17 tys. zł/rok, stratę z tytułu obniżenia sprawności intelektualnej uczniów i nauczycieli na skutek niedostatecznej wentylacji w szkołach można oszacować na 4,5 mln *17 tys. zł/rok *20% = 15,3 mld zł/rok.
Niestety niedostateczna wentylacja klas nie chroni dzieci przed katastrofalną jakością powietrza w sezonie grzewczym w Polsce. Powszechnie wiadomo, że mamy najgorsze powietrze w Europie, a poziom stężenia pyłów PM 2,5 i PM10 przekracza wielokrotnie normy WHO. Szczególnie groźna jest ponad 6-krotne średnioroczne przekroczenie normy silnie kancerogennego benzo-a-pirenu. Sposób wentylowania klas polegający na otwieraniu okien podczas przerw nie zapewnia właściwego stężenia CO2, ale za to powoduje, że stężenie zanieczyszczeń powietrza w klasie jest większe niż na zewnątrz. Dzieje się tak, ponieważ otwierając okna wymieniamy powietrze na zewnętrzne. Następnie po zamknięciu okien część pyłów osiada na wszystkich powierzchniach i ubraniach, a także zatrzymywana jest w pęcherzykach płucnych uczniów. Przy kolejnym wietrzeniu częściowo oczyszczone z pyłów powietrze jest usuwane, a do klasy wprowadzana jest kolejna porcja smogu. Przy intensywniejszym ruchu uczniów osadzone na powierzchniach pyły unoszą się i – jak pokazują pomiary – zapylenie wewnętrzne może chwilowo nawet kilkukrotnie przewyższyć zapylenie zewnętrzne. Dzieci są z wielu względów bardziej niż dorośli narażone na choroby wywoływane przez składniki smogu. Tym samym uczęszczanie do szkoły naraża je na choroby układów oddechowego, naczyniowego, nerwowego, astmę, zmiany w mózgu i liczne rodzaje raka. Zwiększone zapylenie wpływa także na poziom inteligencji, a dzieci narażone na smog w klasie są w przyszłości szczególnie podatne na POChP, czyli przewlekłą obturacyjną chorobę płuc.
Straty z tego tytułu stanowią istotną część 111 mld zł/rok strat ponoszonych przez Polskę w wyniku zanieczyszczonego powietrza. Sytuacja taka kładzie się cieniem na przyszłości naszego narodu, bo kolejne pokolenia będą wchodziły w życie obciążone bagażem przewlekłych chorób i braków w wykształceniu.
Jak widać, trudno przecenić pierwszą w historii III RP inicjatywę Rządu dla zmiany tej sytuacji. Patrząc na skalę strat finansowych i cierpienia będącego udziałem najmłodszych w wyniku chorób wywołanych wielogodzinnym przebywaniem w trującej atmosferze szkolnych klas warto inaczej spojrzeć na obowiązek szkolny, który poza misją przygotowania do dorosłego życia to, gdy realizowany jest w miejscach o silnym zanieczyszczeniu powietrza, niesie ryzyko kalectwa na całe życie.
Osobną sprawą jest skażenie mikrobiologiczne niedostatecznie wentylowanych klas. Wydychane przez chore dzieci powietrze zawierające aerozol mikrobów i wirusów nie jest szybko usuwane przez system wentylacyjny, lecz trafia do płuc dzieci zdrowych i skutecznie je zaraża. Mogło by temu zapobiegać częstsze wietrzenie, zalecane w wielu krajach, które niestety w Polsce w czasie smogu nie jest wskazane.
Pozostaje pytanie, czy jest jakieś rozwiązanie tej kwadratury koła. Co może zaskakujące: jest, i to patrząc na skalę strat, jakie ponosimy w wyniku wadliwego systemu wentylacji szkól, bardzo opłacalne. Tym rozwiązaniem jest wprowadzenie w szkołach wentylacji mechanicznej z rekuperacją. Nowoczesne centrale wentylacyjne, dzięki bardzo cichej pracy, mogą być instalowane w klasach zapewniając kontrolę stężenia CO2 na optymalnym poziomie < 1000 ppm. Dzięki wysokiej sprawności odzysku ciepła i energooszczędnym wentylatorom oszczędności energii w stosunku do obecnego systemu wentylacji mogą być wyższe niż 80%. Ponadto taki system wentylacji umożliwia efektywne usuwanie powietrza wydychanego poza strefę przebywania ludzi, co zapobiega wzajemnemu zarażaniu się uczniów.
Mimo że taki rodzaj wentylacji to duża inwestycja, którą szacuję na 350÷400 zł/m2 klasy, to już tylko z tytułu oszczędności energii zwraca się w krócej niż 15 lat. Jest to przy obecnych stopach procentowych znakomita inwestycją. Natomiast jeśli dodatkowo uwzględnić wspomniane wyżej straty społeczne i gospodarcze, to inwestycja Państwa Polskiego w poprawę jakości powietrza w szkołach jest wręcz doskonała, zarówno biorąc pod uwagę stopę zwrotu nakładów jak i dalekosiężne skutki dla przyszłości naszego Narodu. Nie ma bowiem lepszej inwestycji niż ta w wykształcenie i zdrowie młodego pokolenia.
