|
Artykuły / artykuły : archiwum
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Skutki wymiany okien w budynkach mieszkalnych20 sierpnia 2008
Źródła zanieczyszczeń i poziom jakości powietrza wewnątrz pomieszczeń.W poprzednich dziesięcioleciach kiepska jakość budownictwa wielkopłytowego, a zwłaszcza stolarki oraz niedokładny montaż sprzyjały nadmiernej i niekontrolowanej wymianie powietrza. Radykalny wzrost szczelności przegród budowlanych i absurdalna tendencja do ograniczania - w celach oszczędnościowych - zorganizowanej wymiany powietrza w pomieszczeniach powoduje wyraźne pogorszenie warunków życia w nowych i remontowanych mieszkaniach i obiektach użyteczności publicznej. Należy zwrócić uwagę na czynniki wpływające na jakość środowiska we współczesnych pomieszczeniach mieszkalnych:
Od czasu wprowadzenia zmian w technologii budowlanej i wyposażenia budynków, jakie miały miejsce w latach siedemdziesiątych i osiemdziesiątych XX w., szczególnego znaczenia nabrał problem jakości powietrza, szczególnie w budynkach mieszkalnych i biuro-wych. Pojawił się tzw. syndrom chorego budynku, objawiający się odczuciem ogólnego zmęczenia, sennością, bólem głowy, podrażnieniami błony śluzowej nosa, gardła i spojówek. Sytuacja stała się paradoksalna. Nowoczesne budynki, wyposażone według najnowszej mody, mające w założeniu chronić człowieka przed wpływem zagrożeń, wynikających z niekorzystnych zmian środowiska zewnętrznego, stały się same zagrożeniem dla zdrowia.
Dlaczego wentylować pomieszczenia?Dlaczego pomieszczenia lub budynki wymagają wentylacji i w jakim stopniu jest to konieczne? Są to fundamentalne pytania, które zadają sobie inżynierowie, architekci i specjaliści zdrowia publicznego. Modele, które legły u podstaw opracowywanych obecnie norm dotyczą m. in. addytywności źródeł zanieczyszczeń odczuwalnych przez zmysły człowieka, weryfikacji materiałów budowlanych, emisji dymu tytoniowego, wpływu skuteczności filtracji, temperatury i wilgotności powietrza na pożądany poziom intensywności wentylacji. W ostatnich latach dokonują się zmiany systemowe w technologii ciepłownictwa, wentylacji i klimatyzacji. Oczekiwać można kolejnej zmiany wzorców, w myśl których, jakość powietrza w danym pomieszczeniu będzie określana nie tylko jako minimalizacja odczuwalnego dyskomfortu związanego z przebywaniem w tym pomieszczeniu, lecz jako maksymalizacja poziomu komfortu użytkowni-ków, którzy mają uczucie przyjemnej, świeżej, stymulującej atmosfery pomieszczenia.
Trochę historiiPrzez niemal 200 ostatnich lat twierdzono, że jedynym źródłem zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach zamkniętych jest człowiek. Jeszcze w końcu lat 80. XIX stulecia wyrażano powszechnie pogląd, że ludzie wydychają wysoce toksyczne substancje, których obecność w powietrzu jest szkodliwa dla zdrowia, i pomieszczenia, w których przebywali ludzie wymagają wentylacji. Początkowo uważano, że substancją toksyczną w wydychanym przez człowieka powietrzu jest dwutlenek węgla. Jednakże Pettenkofer udowodnił, że dwutlenek węgla w niewielkich stężeniach w pomieszczeniach zamkniętych jest nieszkodliwy dla zdrowia. W końcu XIX stulecia doświadczenia, przeprowadzone przez Brown-Sequarda, zdawały się wskazywać na obecność w wydychanym powietrzu pewnej substancji toksycznej, którą nazwano ?antropotoksyną?, a której składu chemicznego nigdy nie zdołano ustalić. Teorię tę zresztą wkrótce obalono. Niemniej jednak przyjęło się uważać, że głównym zadaniem wentylacji było usunięcie lub też zmniejsze-nie stężenia toksyn, wydychanych przez człowieka. Na przełomie wieków XIX i XX nastąpiła zmiana punktu odniesienia w teorii wentylacji. Zaczął dominować pogląd, że ludzie wydziela-ją ?zarazki? i głównym zadaniem wentylacji jest zmniejszenie koncentracji mikroorganizmów w powietrzu, by zmniejszyć ryzyko przeniesienia choroby. Panował wielki strach przed bakteriami, które uważano za przyczynę wielu chorób. Człowieka nadal uważano za źródło zanieczyszczeń, a wentylację za panaceum chroniące przed chorobami. Ten sposób myślenia stracił na popularności w latach 20 i 30 poprzedniego stulecia, gdy stało się jasne, że inne czynniki odgrywają ważniejszą rolę w przenoszeniu zarazków między ludźmi niż wentylacja. Jednak ostatnio obserwuje się powrót zainteresowania pro-blematyką wentylacji i filtracji powietrza w celu zmniejszenia ryzyka chorób zakaźnych. W połowie lat 30 minionego stulecia nastąpiła kolejna zmiana punktu widzenia, wywołana wnioskami wypływającymi z badań przeprowadzonych przez Yaglou. Urządzenia wentylacyjne zaczęto produkować z myślą o samopoczuciu użytkownika. Rozpowszechniło się przekonanie, że człowiek wchodząc do pomieszczenia powinien akceptować powietrze wewnątrz. Uwaga skupiła się na odpadowych produktach metabolizmu oraz emisji dymu tytoniowego. W wyniku badań określono intensywność wentylacji, przy której stężenie tych zanieczyszczeń pochodzenia ludzkiego jest akceptowane przez użytkowników. Człowiek nadal był uważany za jedyne źródło zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach zamkniętych i intensywność wentylacji wyrażona była jako objętość powietrza świeżego (zewnętrznego) przypadająca na jedną osobę. Amerykańskie Stowarzyszenie Inży-nierów Chłodnictwa, Ciepłownictwa i Klimatyzacji (ASHRAE) ustaliło, jako normę, minimalny strumień objętości powietrza w wentylacji pomieszczeń na wysokim poziomie 50 m3/(h,osobę) zalecając jednocześnie stosowanie strumienia objętości powietrza rzędu 100 m3/(h,osobę). Wyniki najnowszych badań wykazują zadziwiającą zgodność, co do percepcji emisji produktów przemiany materii przez ludzi w różnych częściach świata. Yaglou, a wcześniej Pettenkofer, nie uwzględniali w swoich badaniach wpływu innych źródeł zanieczyszczenia powietrza, niż ludzkie. Być może źródła te w ubiegłym stuleciu nie odgrywały jeszcze istotnej roli, gdy powszechnie stosowano tradycyjne materiały budowlane. Obecnie jednak stosuje się tysiące nowych materiałów budowla-nych, które są istotnym źródłem emisji zanieczyszczeń znacząco wpływających na jakość powietrza w pomieszczeniach zamkniętych. Fakt ten zaczął być stopniowo uwzględniany w ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci w badaniach przeprowadzonych w tysiącach bu-dynków. Okazało się, że w wielu przypadkach zgodność intensywności wentylacji z obowiązującymi normami nie wykluczała licznych skarg na złą jakość powietrza w tych budynkach. W badaniach monitorujących jakość powietrza w 56 budynkach biurowych w 9 krajach europejskich, aż 30% użytkowników uznało powietrze w pomieszczeniach jako nie do przyjęcia, chociaż intensywność wentylacji wynosiła często ok. 90 m3/(h,osobę) tj. powyżej obowiązujących obecnie norm wentylacji. Powodem często wyrażanego niezadowolenia jest fakt, że same budynki (łącznie z zainstalowanym w nich systemem grzewczym, wentylacyjnym i klimatyzacyjnym) są istotnym źródłem zanieczyszczenia powietrza. Zgodnie z zaleceniami Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) budynki, w których ponad 30% użytkowników jest niezadowolonych z warunków mikroklimatu wewnętrznego, uznaje się za ?budynki chore?. Sze-roko zakrojone badania nad ?syndromem chorych budynków? (SBS ? Sick Buildings Syndrome) pozwoliły zidentyfikować sze-reg czynników, mogących mieć negatywny wpływ na samopoczucie ludzi. Są to, poza tak oczywistymi jak temperatura i wilgotność powietrza, podwyższone stężenie zanieczyszczeń gazowych, pyłowych i mikrobiologicznych, podwyższony poziom hałasu również pozycja w hierarchii przedsiębiorstwa, stosunki międzyludzkie w miejscu pracy czy rodzaj zajęcia a nawet kolor ścian w pomieszcze-niu. W naszym kraju najbardziej rozpowszechnione są systemy wentylacji naturalnej, z których najczęstszym są systemy wentylacji grawi-tacyjnej. W tych systemach siłą napędową, wywołującą przepływ powietrza przez pomieszczenie jest różnica ciśnień wywołana różni-cą temperatury powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz (a ściślej różnicą gęstości powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz). Taka wentylacja może działać tylko wtedy, gdy występują jednocześnie:
Odpowiednie przepisy budowlane nakazują wykonanie w pomieszczeniach węzłów sanitarnych i w kuchniach kanałów wentylacyjnych wyciągowych z otworami (kratkami) wywiewnymi, umieszczonymi pod sufitem. Jest to droga odpływu powietrza z pomieszczenia. Jeśli, w wyniku nieświadomości użytkownika lub błędu projektanta, odcięty zostanie dopływ powietrza do pomieszczenia, w wyniku zamontowania okien i drzwi o wysokiej szczelności, to nawet w bardzo sprzyjających warunkach meteorologicznych, wentylacja nie będzie działała.
Mikroklimat pomieszczeńNajistotniejsze parametry mikroklimatu są od siebie wzajemnie zależne i ściśle powiązane z bilansem energetycznym pomieszczenia czy budynku. Utrzymanie odpowiednich warunków mikroklimatu w pomieszczeniach wpływa bezpośrednio lub pośrednio na koszty eksploatacyjne obiektu. Ocena warunków cieplno-wilgotnościowych w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi podporządkowana jest przede wszystkim kryterium komfortu cieplnego, oznaczającego stan zadowolenia organizmu z warunków otoczenia. Stan taki jest z natury rzeczy odczuciem indywidualnym i subiektywnym, uwarunkowanym wieloma czynnikami fizjologicznymi i psychosomatycznymi. Badania przeprowadzone na różnych populacjach ludzi pozwalają określić ?główne? parametry fizyczne powietrza, wpływające na odczucie komfortu pomieszczenia. Są to:
Dla różnych rodzajów pomieszczeń (biurowe, przemysłowe, szkolne, i td.) istnieją zalecenia lub normy, podające wartości poszcze-gólnych parametrów. Jako temperaturę komfortu dla ludzi w pozycji siedzącej, normalnie ubranych, przyjmuje się zazwy-czaj 22oC w zimie i 22...24oC w lecie. Wilgotność powietrza określa się przy użyciu parametru zwanego wilgotnością względną. Jeżeli temperatura powietrza w pomieszczeniu mieści się w granicach komfortu, to człowiek nie odczuwa zmian wilgotności względnej w zakresie 30...70%. Występu-ją tu jednak inne problemy:
Te zjawiska najsilniej występują w okresie zimnym. Związane to jest z niską zawartością wilgoci w powietrzu atmosferycznym. Np. powietrze zewnętrzne całkowicie nasycone (o wilgotności względnej 100%), o temperaturze +5oC ogrzane do tempera-tury +22oC będzie miało wilgotność względną 23%, a o temperaturze początkowej -12oC, ogrzane do temperatury +22oC zaledwie 8%. Wynika stąd konieczność nawilżania zimą powietrza w pomieszczeniach. W pomiesz-czeniach mieszkalnych jest to mniejszy problem, ponieważ istotnym źródłem wilgoci są ludzie, rośliny doniczkowe i kuchnia. W bu-dynkach użyteczności publicznej, zwłaszcza duże pomieszczenia biurowe wymagają klimatyzacji.
Jak określić intensywność wentylacji?W powietrzu znajdującym się w pomieszczeniach zamkniętych można wykryć nierzadko ponad sto kilkadziesiąt różnych związków chemicznych. Stężenie większości z nich jest tak małe, że pojedynczo nie wpływają na poziom komfortu, odczuwanego przez użyt-kowników. Ponieważ jednak stwierdzono, że ocena stanu mikroklimatu w tych przypadkach, jest negatywna dla znacznej części użyt-kowników, rozpoczęto badania łącznego oddziaływania rozmaitych mieszanin związków chemicznych na samopoczucie ludzi. W początku lat 90. ubiegłego stulecia zaproponowano zastosowanie, jako wskaźnika jakości powietrza w pomieszczeniach, całkowitej ilości lotnych związków organicznych (TVOC ? Total Volatile Organic Compounds). Takie podejście pozwalało na oszacowanie, przy wykonaniu jednego pomiaru, poziomu komfortu w pomieszczeniu. Jednak metoda pomiaru TVOC i jej interpretacja spotkały się z licznymi zastrzeżeniami dotyczącymi głównie interpretacji wyników. Tabela 1. Jakość powietrza w pomieszczeniach wg wymagań szwedzkich
W wieli krajach obowiązują mniej lub bardziej szczegółowe przepisy dotyczące jakości powietrza w pomieszczeniach przeznaczonych dla stałego przebywania ludzi. Poniżej podano, dla przykładu, wymagania ?Swedish Indoor Climate Institute?.masa molowa: dwutlenek węgla 44, tlenek węgla 28, dwutlenek siarki 64, dwutlenek azotu 44, tlenek azotu 30, formaldehyd 30.
**zawartość kurzu w mg/m3 można w przybliżeniu przeliczyć na liczbę cząstek wg zależności: stężenie w mg/m3 × 5000. Zależność ważna dla cząstek względnie dużych, >10 mm. *** 1 cfu ? 1 colony forming unit (jednostka formująca kolonię) Inny sposób określania jakości powietrza w pomieszczeniach zaproponował Fanger, wprowadzając dwie nowe jednostki:
Strumień powietrza wentylacyjnego, obliczony ze względów higienicznych, wynosi:
Według Fangera, wskaźnik jakości powietrza zewnętrznego wynosi:
Intensywność wydzielania zanieczyszczeń zapachowych z wykończeniowych materiałów budowlanych i systemów wentylacyjnych, wynikająca z raportu CEN CR 1752, przedstawiona jest w tabeli 2. Tabela 2. Intensywność wydzielania zanieczyszczeń z wykończeniowych materiałów budowlanych i systemów wentylacyjnych (wg raportu CEN CR 1752)
Efektywność wentylacji ea zależy od wielu czynników, z których podstawowymi są sposób organizacji wymiany powietrza oraz różnica temperatur powietrza nawiewanego i w strefie przebywania ludzi. Wartość tego współczynnika, pomijając systemy błędnie zaprojektowane i wykonane, w większości przypadków można przyjmować w zakresie ea = 0,8...1,0.Jeżeli przyjąć kryteria kwalifiku-jące jakość środowiska pomieszczeń, w których przebywają ludzie, podane w Raporcie CEN, 1998, przedstawione w tabeli 3, można obliczyć niezbędny strumień powietrza zewnętrznego, zapewniający żądany poziom jakości powietrza w pomieszczeniach wentylowanych. Tabela 3. Kryteria jakości środowiska wewnętrznego [wg CEN ]
Przykład. Ile wyniesie strumień powietrza zewnętrznego, niezbędny dla spełnienia wymagań higienicznych, dla sali konferencyjnej o wymia-rach axbxh = 15x15x4,4 m, w istniejącym budynku, przewidzianej dla 75 osób (zakaz palenia tytoniu). Załóżmy, że
Zakłada się lokalizację budynku: 1o - w centrum dużego miasta, 2o - w małym mieście, 3o - poza miastem Łączna emisja zanieczyszczeń: G = 75 + 225 . 0,3 = 75 + 67,5 = 142,5 olf Jakość powietrza w pomieszczeniu ci obliczamy z zależności (2), przyjmując różne wartości przewidywanego odsetka niezadowo-lonych a strumień powietrza zewnętrznego zależności (1) Strumień powietrza zewnętrznego podano przy użyciu trzech wielkości: strumienia powietrza wentylującego V [mo/s], strumienia powietrza przypadającego na jedną osobę w ciągu godziny v [m3/h.os.] oraz krot-ności wymian powietrzem zewnętrznym y [h-1]. Pole zacienione oznacza obszar możliwych do uzyskania strumieni powietrza wentylującego przy sprawnie działającej wentylacji naturalnej Wnioski:
Wyniki zamieszczono w tabeli powyżej
Potrzeba wentylacji w świetle obowiązujących przepisówPodstawowym aktem prawnym jest ?Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dn. 12. 04. 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie." Dz.U. Nr 75 poz. 690). Bardziej szczegółowo wymagania dotyczące wentylacji pomieszczeń przedstawione są w Polskich Normach - PN-83/B-03430/Az3:2000 Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczno-ści publicznej. Wymagania i PN-73/B-03431 Wentylacja mechaniczna w budownictwie. Wymagania. Zagadnienia związane z wentylacją pomieszczeń, podane są w rozdziale 6 cytowanego ?Rozporządzenia...? ?§ 147. 1. Wentylacja i klimatyzacja powinny zapewniać odpowiednią jakość środowiska wewnętrznego, w tym wielkość wymiany powietrza, jego czystość, temperaturę, wilgotność względną, prędkość ruchu w po-mieszczeniu, przy zachowaniu przepisów odrębnych i wymagań Polskich Norm dotyczących wentylacji, a także warunków bezpieczeństwa pożarowego i wymagań akustycznych określonych w rozporządzeniu. 2. Wentylację mechaniczną lub grawitacyjną należy zapewnić w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi, w pomieszczeniach bez otwieranych okien, a także w innych pomieszczeniach, w których ze względów zdrowotnych, technologicznych lub bezpieczeństwa, konieczne jest zapewnienie wymiany powietrza....? ...§ 148. 1. Wentylację mechaniczną wywiewną lub nawiewno-wywiewną należy stosować w budynkach wysokich i wysokościowych oraz w innych budynkach, w których zapewnienie odpowiedniej jakości środowiska wewnętrznego nie jest możliwe za pomocą wentylacji grawitacyjnej. W pozostałych budynkach może być stosowana wentylacja grawitacyjna.... ...§ 149. 1. Strumień powietrza zewnętrznego doprowadzanego do pomieszczeń, nie będących pomieszczeniami pracy, powinien odpowiadać wymaganiom Polskiej Normy dotyczącej wentylacji, przy czym w mieszkaniach strumień ten powinien wynikać z wielkości strumienia powietrza wywiewanego, lecz być nie mniejszy niż 20 m3/h na osobę przewidywaną na pobyt stały w projekcie budowlanym.... ...§ 150. 1. W przypadku zastosowania w budynku przepływu powietrza wentylacyjnego między pomieszcze-niami lub strefami wentylacyjnymi, w pomieszczeniu należy zapewnić kierunek przepływu od pomieszczenia o mniejszym do pomieszczenia o większym stopniu zanieczyszczenia powietrza. 2. Przepływ powietrza wentylacyjnego w mieszkaniach powinien odbywać się z pokoi do pomieszczenia ku-chennego lub wnęki kuchennej oraz do pomieszczeń higieniczno-sanitarnych. 3. W instalacjach wentylacji i klimatyzacji nie należy łączyć ze sobą przewodów z pomieszczeń o różnych wymaganiach użytkowych i sanitarno-zdrowotnych. Nie dotyczy to budynków jednorodzinnych i rekreacji in-dywidualnej.? Polska Norma PN-83/B-03430/Az3:2000 Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania podaje szczegółowo niezbędne strumienie powietrza wentylującego dla niektórych rodzajów pomieszczeń. p.2.1.2. ?Strumienie te, niezależnie od rodzaju wentylacji, powinny wynosić co najmniej:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
lista pozostałych artykułów w dziale Artykuły archiwum
|