مراجعة معايير التهوية السكنية الحالية

قد يؤدي السحب الخلفي إلى حدوث مشاكل في الراحة وجودة الهواء الداخلي

يقضي الناس معظم أوقاتهم في المساكن (كليبيس وآخرون، ٢٠٠١)، مما يجعل جودة الهواء الداخلي مصدر قلق متزايد. ومن المسلّم به على نطاق واسع أن العبء الصحي للهواء الداخلي كبير (إدواردز وآخرون، ٢٠٠١؛ دي أوليفيرا وآخرون، ٢٠٠٤؛ ويزل وآخرون، ٢٠٠٥). وُضعت معايير التهوية الحالية لحماية صحة السكان وتوفير الراحة لهم، إلا أن معظمها يعتمد بشكل كبير على التقديرات الهندسية نظرًا لمحدودية وجود التبرير العلمي. سيصف هذا القسم الطرق الحالية والمحتملة لتقدير معدلات التدفق المطلوبة للتهوية، ويقدم لمحة عامة عن المعايير الحالية المهمة.

النفايات البشرية وثاني أكسيد الكربون

قواعد بيتنكوفر زحل لمعايير التهوية

يبدو أن التعرق هو المصدر الرئيسي لرائحة الجسم المُحددة لجودة الهواء الداخلي المُدركة (جيدز ووترز، ٢٠٠٨). تُسبب الروائح إزعاجًا، إذ غالبًا ما يُنظر إلى جودة الهواء الجيدة على أنها غياب الرائحة. في كثير من الحالات، يعتاد شاغلو الغرف على الروائح التي يُمكن إدراكها جيدًا من قِبل أي شخص يدخل الغرفة. يُمكن الاعتماد على تقييم لجنة اختبار زائرة (فانجر وآخرون، ١٩٨٨) لتقييم شدة الرائحة.

لا يُعد ثاني أكسيد الكربون (CO2) مُسببًا رئيسيًا لتأثيرات صحية على التعرض للهواء الداخلي في المساكن. يُعد ثاني أكسيد الكربون مؤشرًا على الملوثات الحيوية للإنسان ويمكن ربطه بإزعاج الروائح. وقد كان ثاني أكسيد الكربون أساسًا لجميع متطلبات التهوية تقريبًا في المباني منذ عمل بيتنكوفر (1858). فقد أدرك أنه على الرغم من أن ثاني أكسيد الكربون غير ضار عند مستوياته الطبيعية في الأماكن المغلقة ولا يمكن للأشخاص اكتشافه، إلا أنه مُلوث قابل للقياس يمكن تصميم معايير التهوية حوله. ومن خلال هذه الدراسة، اقترح ما يسمى "بيتكوفر زال" وهو 1000 جزء في المليون كحد أقصى لمستوى ثاني أكسيد الكربون لمنع الروائح الصادرة عن الملوثات البشرية. وافترض تركيزًا خارجيًا يبلغ حوالي 500 جزء في المليون. ونصح بالحد من الفرق في ثاني أكسيد الكربون بين الداخل والخارج إلى 500 جزء في المليون. وهذا يُعادل معدل تدفق لشخص بالغ يبلغ حوالي 10 ديسيمتر مكعب/ثانية لكل شخص. ولا تزال هذه الكمية هي أساس متطلبات التهوية في العديد من البلدان. وفي وقت لاحق، أجرى ياجلو (1937)، وبومان (1983)، وكين (1983)، وفانغر (1988) أبحاثًا إضافية حول نهج التهوية "المدفوع بإزعاج الروائح" استنادًا إلى ثاني أكسيد الكربون كعلامة.

الجدول: حدود ثاني أكسيد الكربون المستخدمة عمومًا في الأماكن (Gids 2011)

تشير دراسة حديثة إلى أن ثاني أكسيد الكربون نفسه قد يؤثر على الأداء الإدراكي للأفراد (ساتيش وآخرون، ٢٠١٢). إذا كان أداء الأفراد هو المعيار الأهم في الغرف الدراسية، مثل الفصول الدراسية وقاعات المحاضرات، وحتى في بعض الحالات المكاتب، فإن مستويات ثاني أكسيد الكربون ينبغي أن تُحدد مستوى التهوية، وليس الإزعاج أو الراحة. ولوضع معايير للأداء الإدراكي بناءً على ثاني أكسيد الكربون، يجب تحديد مستوى مقبول للتعرض. وبناءً على هذه الدراسة، يبدو أن الحفاظ على مستوى حوالي ١٠٠٠ جزء في المليون لا يُؤثر على الأداء (ساتيش وآخرون، ٢٠١٢).

أساس معايير التهوية المستقبلية

التهوية من أجل الصحة

تنبعث الملوثات أو تدخل إلى المساحة حيث يستنشقها السكان. تُوفر التهوية خيارًا واحدًا لإزالة الملوثات وتقليل التعرض، إما بإزالة الملوثات من المصدر، كما هو الحال مع شفاطات المطبخ، أو بتخفيف هواء المنزل عبر تهوية المنزل بالكامل. التهوية ليست الخيار الوحيد للتحكم في التعرض، وقد لا تكون الأداة المناسبة في كثير من الحالات.
لتصميم استراتيجية للتحكم في التهوية أو الملوثات بناءً على معايير الصحة، يجب أن يكون هناك فهم واضح للملوثات التي يجب التحكم فيها، ومصادرها الداخلية ومستويات قوتها، ومستويات التعرض المقبولة في المنزل. وقد طورت مبادرة العمل التعاوني الأوروبي منهجية لتحديد متطلبات التهوية اللازمة لتحقيق جودة هواء داخلي جيدة بناءً على هذه الملوثات (بينفيت وآخرون، ١٩٩٢).

أهم الملوثات الداخلية

يبدو أن الملوثات التي تؤدي إلى المخاطر الصحية المزمنة المرتبطة بالتعرض للهواء الداخلي هي:
• الجسيمات الدقيقة (PM2.5)
• دخان التبغ غير المباشر (SHS)
• الرادون
• الأوزون
• الفورمالديهايد
• الأكرولين
• الملوثات المرتبطة بالعفن/الرطوبة

لا تتوفر حاليًا بيانات كافية حول قوة مصادر التلوث ومساهماتها المحددة في التعرض في المنازل، مما يُتيح تصميم معيار تهوية قائم على الصحة. هناك تباين كبير في خصائص المصادر من منزل لآخر، وقد يتطلب تحديد معدل التهوية المناسب للمنزل مراعاة المصادر الداخلية وسلوك السكان. هذا مجال بحثي مستمر. قد تعتمد معايير التهوية المستقبلية على النتائج الصحية لتحديد معدلات تهوية كافية.

تهوية للراحة

كما ذُكر سابقًا، تلعب الروائح دورًا هامًا في الراحة والرفاهية. ومن جوانب الراحة الأخرى الراحة الحرارية. إذ تؤثر التهوية على الراحة الحرارية من خلال نقل الهواء البارد.
هواء ساخن أو رطب أو جاف. يمكن أن تؤثر اضطرابات وسرعة الهواء الناتجة عن التهوية على الشعور بالراحة الحرارية. كما أن ارتفاع معدلات التسرب أو تغير الهواء قد يسبب عدم راحة (ليدامنت، ١٩٩٦).

يتطلب حساب معدلات التهوية اللازمة للراحة والصحة اتباع مناهج مختلفة. تعتمد التهوية اللازمة للراحة في الغالب على تقليل الروائح والتحكم في درجة الحرارة والرطوبة، بينما تعتمد استراتيجية الصحة على تقليل التعرض. ومن مقترحات إرشادات العمل المتضافر (CEC 1992) حساب معدل التهوية اللازم للراحة والصحة بشكل منفصل. وينبغي استخدام أعلى معدل تهوية في التصميم.

معايير التهوية الحالية

معايير التهوية في الولايات المتحدة: ASHRAE 62.2

يُعد معيار الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE) رقم 62.2 معيار التهوية السكنية الأكثر قبولاً في الولايات المتحدة. وقد طورت ASHRAE معيارها رقم 62.2 "التهوية وجودة الهواء الداخلي المقبولة في المباني السكنية منخفضة الارتفاع" لمعالجة مشكلات جودة الهواء الداخلي (ASHRAE 2010). ويُعدّ معيار ASHRAE رقم 62.2 الآن إلزامياً في بعض قوانين البناء، مثل قانون كاليفورنيا رقم 24، ويُعامل كمعيار ممارسة في العديد من برامج كفاءة الطاقة، ومن قِبل المنظمات التي تُدرّب وتُصدّق على مقاولي أداء المنازل. يُحدد المعيار معدل تهوية الهواء الخارجي الإجمالي على مستوى المنزل كدالة لمساحة الأرضية (كبديل لانبعاثات المواد) وعدد غرف النوم (كبديل لانبعاثات شاغليها)، ويشترط وجود مراوح شفط للحمامات والطهي. ويُعتبر التركيز الأساسي للمعيار بشكل عام على معدل التهوية الإجمالي. استند هذا التركيز إلى فكرة أن المخاطر في الأماكن المغلقة ناجمة عن مصادر انبعاث مستمرة وموزعة، مثل الفورمالديهايد من الأثاث، والنفايات الحيوية (بما في ذلك الروائح) الصادرة عن البشر. وقد استند تحديد المستوى المطلوب للتهوية الميكانيكية لكامل المنزل إلى أفضل تقديرات الخبراء في هذا المجال، دون أي تحليل لتركيزات الملوثات الكيميائية أو غيرها من المخاوف الصحية.

معايير التهوية الأوروبية

توجد معايير تهوية متنوعة في مختلف الدول الأوروبية. يقدم ديميترولوبولو (2012) لمحة عامة عن المعايير الحالية في شكل جدول لأربع عشرة دولة (بلجيكا، جمهورية التشيك، الدنمارك، فنلندا، فرنسا، ألمانيا، اليونان، إيطاليا، هولندا، النرويج، البرتغال، السويد، سويسرا، المملكة المتحدة)، بالإضافة إلى وصف لدراسات النمذجة والقياس التي أُجريت في كل دولة. حددت جميع الدول معدلات تدفق الهواء للمنزل بأكمله أو لغرف محددة فيه. تم تحديد تدفق الهواء في معيار واحد على الأقل للغرف التالية: غرفة المعيشة، غرفة النوم، المطبخ، الحمام، المرحاض. حددت معظم المعايير تدفق الهواء لمجموعة فرعية من الغرف فقط.

تختلف متطلبات التهوية من بلد لآخر، حيث تعتمد على عدد الأشخاص، ومساحة الأرضية، وعدد الغرف، ونوع الغرفة، ونوع الوحدة، أو مزيج من هذه العوامل. جمع بريليه وأولي (2011) معايير تهوية مجمعة لستة عشر دولة أوروبية (بلغاريا، وجمهورية التشيك، وألمانيا، وفنلندا، وفرنسا، واليونان، والمجر، وإيطاليا، وليتوانيا، وهولندا، والنرويج، وبولندا، والبرتغال، ورومانيا، وسلوفينيا، والمملكة المتحدة). استخدما مجموعة من المنازل القياسية لمقارنة معدلات تبادل الهواء الناتجة (AERs) المحسوبة من هذه المعايير. قارنا معدلات تدفق الهواء المطلوبة للمنزل بأكمله وتهوية المهام. تراوحت معدلات تهوية المنزل بأكمله المطلوبة بين 0.23 و1.21 ACH، حيث سُجلت أعلى القيم في هولندا وأدنى القيم في بلغاريا.
تتراوح معدلات العادم الدنيا لغطاء المدخنة من 5.6 إلى 41.7 ديسيمتر مكعب/ثانية.
تراوحت معدلات العادم الدنيا من المراحيض من 4.2 إلى 15 ديسيمتر مكعب/ثانية.
تراوحت معدلات العادم الدنيا من الحمامات من 4.2 إلى 21.7 ديسيمتر مكعب/ثانية.

يبدو أن هناك إجماعًا قياسيًا بين معظم المعايير على ضرورة تطبيق معدل تهوية للمنزل بأكمله مع مستويات أعلى إضافية من التهوية للغرف التي قد تحدث فيها أنشطة إصدار الملوثات، مثل المطابخ والحمامات، أو حيث يقضي الأشخاص معظم وقتهم، مثل غرف المعيشة وغرف النوم.

المعايير في الممارسة

يُبنى بناء المنازل الجديدة ظاهريًا لتلبية المتطلبات المحددة في البلد الذي يُبنى فيه المنزل. يتم اختيار أجهزة التهوية التي تلبي معدلات التدفق المطلوبة. يمكن أن تتأثر معدلات التدفق بأكثر من مجرد الجهاز المحدد. يمكن أن يؤدي الضغط الخلفي من فتحة التهوية المتصلة بمروحة معينة والتركيب غير الصحيح والمرشحات المسدودة إلى انخفاض في أداء المروحة. لا يوجد حاليًا أي متطلب تشغيل في المعايير الأمريكية أو الأوروبية. التشغيل إلزامي في السويد منذ عام 1991. التشغيل هو عملية قياس الأداء الفعلي للمبنى لتحديد ما إذا كان يلبي المتطلبات (ستراتون وراي 2013). يتطلب التشغيل موارد إضافية وقد يُعتبر باهظ التكلفة. بسبب عدم التشغيل، قد لا تفي التدفقات الفعلية بالقيم الموصوفة أو المصممة. قام ستراتون وآخرون (2012) بقياس معدلات التدفق في 15 منزلًا في كاليفورنيا بالولايات المتحدة ووجدوا أن منزلًا واحدًا فقط استوفى معيار ASHRAE 62.2 تمامًا. أشارت القياسات في جميع أنحاء أوروبا أيضًا إلى أن العديد من المنازل لا تستوفي المعايير المحددة (ديميترولوبولو ٢٠١٢). يُحتمل إضافة التشغيل إلى المعايير الحالية لضمان الامتثال في المنازل.

المقال الأصلي