Ogrzewanie budynków sakralnych – część III

W poprzednich artykułach poruszono kilka aspektów rzutujących na wybór ogrzewania kościołów i wpływ przyjętego rozwiązania na mikroklimat panujący we wnętrzu świątyni. Wspomniano również, że parametry powietrza mogą (i powinny) się różnić w zależności od strefy kościoła (prezbiterium, nawa, itp.). Warto podkreślić także, że wpływ na stan mikroklimatu poszczególnych stref funkcjonalnych posiada specyfika świątyni, związana ze stylem architektonicznym, w którym została wzniesiona.

Wpływ stylu architektonicznego kościoła na warunki klimatu wewnętrznego

• Charakterystyka małych kościołów kamiennych

Tego typu obiekty, o masywnej konstrukcji i dużej bezwładności cieplnej, posiadają dużą zdolność do niwelowania wpływu zmieniającego się klimatu zewnętrznego na parametry powietrza wewnątrz. Niestety są bardzo podatne na destabilizację warunków mikroklimatu wywołaną przez użytkowanie kościoła (nabożeństwa, liczba wiernych). W tego typu obiektach obserwowane są skoki temperatury, zwłaszcza w niedziele i święta, a także wilgotności względnej co może doprowadzać do kondensacji pary wodnej po ostatnich nabożeństwach. To może sprzyjać rozwojowi pleśni i grzybów, a także niszczeniu wyposażenia świątyni.

• Charakterystyka kościołów gotyckich

Ogromne kościoły gotyckie, zwłaszcza te wzniesione z cegły, cechują się bardzo stabilnym mikroklimatem. Nie wpływają na nie ani zbytnie wahania klimatu zewnętrznego, ani użytkowanie przez ludzi. Przez około 70-75% dni w roku dobowe amplitudy temperatury w tych obiektach nie przekraczają 1 stopnia, natomiast wahania wilgotności względnej powietrza mieszczą się w przedziale 5%. Tego typu obiekty w niewielkim więc stopniu zagrożone są zjawiskiem kondensacji pary wodnej, a często ogrzewanie może doprowadzić do pogorszenia istniejących warunków termicznych i wilgotnościowych.

• Charakterystyka kościołów barokowych

Obiekty te na ogół charakteryzują się znacznym stopniem przeszklenia w stosunku do powierzchni murów. Zaobserwować w nich można duże dobowe wahania temperatury wewnętrznej – okna, jako przeźroczyste w ciągu dnia „wpuszczają” dużo ciepła do środka, a nocą ciepło oddają do otoczenia. Także wahania wilgotności względnej w tego typu obiektach są duże, a projektowane ogrzewanie musi powyższe problemy uwzględniać.

Strefy funkcjonalne świątyń

Z punktu widzenia istotnego przy projektowaniu systemów grzewczych należy wyodrębnić i w pewnym stopniu rozpatrywać indywidualnie następujące strefy:

• nawa główna i ewentualne nawy boczne – jest to dominująca przestrzeń obiektu w której gromadzą się wierni
• prezbiterium – miejsce sprawowania liturgii przez celebransa w otoczeniu asysty
• chór – przeznaczenie wiadome, na ogół miejsce montażu organów, w niektórych obiektach (kościoły poewangelickie) dodatkowo rozbudowany o tzw. empory stanowiące dodatkową kondygnację otwartą do nawy głównej. Okres użytkowania w porównaniu do pozostałej przestrzeni świątyni znacznie krótszy.
• kruchta – wydzielona przestrzeń pomiędzy otoczeniem zewnętrznym a wnętrzem świątyni. Często przypisywana jest jej funkcja buforowa.

Ten podział na strefy sprawia wiele problemów z punktu widzenia działania ogrzewania – wysokość poszczególnych przestrzeni, zmienna ilość osób w nich przebywających, a także aktywność i ubiór uczestników nabożeństw. Praktycznie każda ze stref jest użytkowana przez ludzi w odmienny sposób, co powoduje, iż temperatura dająca poczucie zadowolenia także nie jest wszędzie identyczna. Duże znaczenie może mieć też tzw. ogrzewanie strefowe uwzględniające różną liczbę wiernych podczas nabożeństw w dni świąteczne i robocze.

Pomieszczenia takie jak: zakrystia, kancelaria czy sale katechetyczne nie różnią się znacząco od standardowych pomieszczeń, dlatego nie stwarzają większych problemów przy zapewnieniu komfortu cieplnego.

Parametry powietrza w kościołach w przepisach polskich

Zgodnie z polskim prawodawstwem budynki sakralne są budynkami użyteczności publicznej i obowiązują tutaj warunki opublikowane w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury (Dz. U. Nr 75, poz. 690 z dnia 15 czerwca 2002 r., z późniejszymi zmianami). Ponieważ uzależnia ono wymagania od czasu spędzanego w obiekcie (a ten rzadko przekracza 2 godziny) kościoły można zaliczyć do tej samej grupy co np. sale widowiskowe bez szatni (ludzie pozostają w okryciach zewnętrznych, a ich aktywność fizyczna jest umiarkowana). Dla tego typu obiektów temperaturą projektowaną dla ogrzewania powinno być +16°C.

Jednocześnie, zgodnie z adnotacją zawartą w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury, można przyjmować inne temperatury obliczeniowe (projektowe), jeżeli wynika to z wymagań technologicznych. Aktem prawnym uwzględniającym między innymi warunki technologiczne na podstawie, którego powinno przyjmować się temperaturę obliczeniową w obiektach użyteczności publicznej jest PN-EN 12831 Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego. W normie tej kościoły zakwalifikowano do grupy o temperaturze obliczeniowej +12°C.

Jak widać z powyższego można przyjmować temperaturę obliczeniową na poziomie +16°C lub +12°C, a polskie przepisy nie różnicują wymagań odnośnie stref funkcjonalnych świątyni. W specjalistycznej literaturze można też znaleźć zalecenia co do wymaganej wartości wilgotności względnej (60÷70%) i czasu nagrzewania kościoła do temperatury wymaganej (3 godz.). W przypadku ciągłego ogrzewania obiektu zaleca się utrzymanie tzw. temperatury dyżurnej na poziomie 5÷8°C.

Niemieckie zalecenia dla projektantów

Norma niemiecka DIN 4701 podaje wartość obliczeniową na poziomie +15°C, a zalecenia dla projektantów różnicują obiekty ze względu na sposób ogrzewania.

• przy ciągłym ogrzewaniu kościoła zalecaną temperaturą projektową jest +18°C, a wilgotność względna powinna mieścić się z zakresie 50÷60%
• przy ogrzewaniu okresowym wartość temperatury wewnętrznej powinna mieścić się w granicach 12÷15°C podczas nabożeństw, a w pozostałym okresie 6÷8°C, przy czym czas osiągnięcia temperatury wymaganej podczas nabożeństw określono na 6÷8°C (maksymalne tempo zmian 1,5°C/godz.)

Przepisy niemieckie podają też zalecaną ilość wymian powietrza (stopień wentylacji pomieszczenia) na poziomie 0,5÷1,0 wymiany powietrza w ciągu godziny. Powyższe dane zostały zweryfikowane pomiarami na konkretnych obiektach na terenie Niemiec.

Henryk Foit

Piotr Lubina

Marta Foit

W artykule wykorzystano m.in. następujące opracowania:

• Maludzinski B, Ogrzewanie kościołów, Politechnika Krakowska
• Laskowski L., Wprowadzenie do zagadnień ogrzewania i wentylacji kościołów, Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, 1/1997