Cofanie się powietrza może powodować problemy z komfortem i jakością powietrza w pomieszczeniach
Ludzie spędzają większość czasu w domach (Klepeis i in. 2001), co sprawia, że jakość powietrza w pomieszczeniach staje się coraz większym problemem. Powszechnie wiadomo, że obciążenie zdrowotne powietrza w pomieszczeniach jest znaczące (Edwards i in. 2001; de Oliveira i in. 2004; Weisel i in. 2005). Obecne normy wentylacji mają na celu ochronę zdrowia i zapewnienie komfortu mieszkańcom, ale większość z nich opiera się w dużej mierze na osądzie inżynierskim ze względu na ograniczone istnienie uzasadnienia naukowego. W tej sekcji opisano obecne i potencjalne metody szacowania wymaganych przepływów dla wentylacji i przedstawiono przegląd ważnych istniejących norm.
ŚCIEKI LUDZKIE I DWUTLENEK WĘGLA
Podstawy Pettenkofer Zahl do standardów wentylacji
Pocenie się wydaje się być głównym źródłem zapachu ciała, który decyduje o odczuwanej jakości powietrza w pomieszczeniu (Gids i Wouters, 2008). Zapachy powodują dyskomfort, ponieważ dobra jakość powietrza jest często postrzegana jako brak zapachu. W wielu przypadkach mieszkańcy przyzwyczajają się do zapachów, które mogą być dobrze odczuwane przez osobę wchodzącą do pomieszczenia. Osąd panelu testowego wizytującego (Fanger i in. 1988) może być wykorzystany do oceny intensywności zapachu.
Dwutlenek węgla (CO2) nie jest głównym czynnikiem wpływającym na zdrowie w przypadku narażenia na powietrze w pomieszczeniach mieszkalnych. CO2 jest wskaźnikiem bioodpadów ludzi i może być powiązany z uciążliwością zapachu. CO2 stanowi podstawę niemal wszystkich wymagań dotyczących wentylacji w budynkach od czasu prac Pettenkofera (1858). Uznał on, że podczas gdy CO2 jest nieszkodliwe przy normalnym poziomie wewnątrz i niewykrywalne przez ludzi, jest mierzalnym zanieczyszczeniem, wokół którego można zaprojektować normy dotyczące wentylacji. Na podstawie tego badania zaproponował tzw. „PettekoferZahl” wynoszący 1000 ppm jako maksymalny poziom CO2 w celu zapobiegania powstawaniu zapachów z ludzkich odchodów. Przyjął, że stężenie na zewnątrz wynosi około 500 ppm. Zalecił ograniczenie różnicy w CO2 między wnętrzem a zewnętrzem do 500 ppm. Odpowiada to przepływowi dla osoby dorosłej wynoszącemu około 10 dm3/s na osobę. Ta ilość nadal stanowi podstawę wymagań dotyczących wentylacji w wielu krajach. Później Yaglou (1937), Bouwman (1983), Cain (1983) i Fanger (1988) przeprowadzili dalsze badania nad podejściem do wentylacji „wywołującej uciążliwości zapachowe” w oparciu o CO2 jako marker.
Tabela: Ogólnie stosowane limity CO2 w przestrzeniach (Gids 2011)
Niedawne badanie wskazuje, że samo CO2 może wpływać na sprawność poznawczą ludzi (Satish i in. 2012). W przypadku gdy sprawność ludzi jest najważniejszym parametrem w pomieszczeniach takich jak klasy, sale wykładowe, a nawet w niektórych przypadkach biura, poziom CO2 powinien określać poziom wentylacji, a nie uciążliwość i/lub komfort. Aby opracować standardy oparte na CO2 dla sprawności poznawczej, konieczne byłoby ustalenie akceptowalnego poziomu narażenia. Na podstawie tego badania utrzymanie poziomu około 1000 ppm wydaje się nie mieć wpływu na sprawność (Satish i in. 2012)
PODSTAWA DLA PRZYSZŁYCH STANDARDÓW WENTYLACJI
WENTYLACJA DLA ZDROWIA
Zanieczyszczenia są emitowane lub przedostają się do przestrzeni, w której mieszkańcy je wdychają. Wentylacja zapewnia jedną z opcji usuwania zanieczyszczeń w celu zmniejszenia narażenia, albo poprzez usuwanie zanieczyszczeń u źródła, np. za pomocą okapów kuchennych, albo poprzez rozcieńczanie powietrza w domu za pomocą wentylacji całego domu. Wentylacja nie jest jedyną opcją kontroli w celu zmniejszenia narażenia i może nie być właściwym narzędziem w wielu sytuacjach.
Aby zaprojektować strategię wentylacji lub kontroli zanieczyszczeń opartą na zdrowiu, konieczne jest jasne zrozumienie zanieczyszczeń, które należy kontrolować, źródeł wewnętrznych i mocy źródeł tych zanieczyszczeń oraz akceptowalnych poziomów narażenia w domu. Europejska akcja współpracy opracowała metodę określania wymogu wentylacji w celu osiągnięcia dobrej jakości powietrza w pomieszczeniach jako funkcji tych zanieczyszczeń (Bienfait i in. 1992).
Najważniejsze zanieczyszczenia w pomieszczeniach
Zanieczyszczenia, które wydają się być przyczyną przewlekłych zagrożeń dla zdrowia związanych z narażeniem na działanie powietrza w pomieszczeniach, to:
• Cząstki drobne (PM2.5)
• Dym tytoniowy z drugiej ręki (SHS)
• Radon
• Ozon
• Formaldehyd
• Akroleina
• Zanieczyszczenia związane z pleśnią/wilgocią
Obecnie nie ma wystarczających danych na temat mocy źródeł i konkretnych wkładów źródeł w narażenie w domach, aby zaprojektować standard wentylacji oparty na zdrowiu. Istnieje znaczna zmienność charakterystyki źródeł w zależności od domu, a odpowiednia szybkość wentylacji dla domu może wymagać uwzględnienia źródeł wewnętrznych i zachowań mieszkańców. Jest to trwający obszar badań. Przyszłe standardy wentylacji mogą opierać się na wynikach zdrowotnych w celu ustalenia wystarczających szybkości wentylacji.
WENTYLACJA DLA KOMFORTU
Jak opisano powyżej, zapachy mogą odgrywać ważną rolę w komforcie i samopoczuciu. Innym aspektem komfortu jest komfort termiczny. Wentylacja może wpływać na komfort termiczny poprzez transport schłodzonego,
ogrzane, nawilżone lub osuszone powietrze. Turbulencje i prędkość powietrza spowodowane wentylacją mogą wpływać na odczuwany komfort cieplny. Wysokie wskaźniki infiltracji lub wymiany powietrza mogą powodować dyskomfort (Liddament 1996).
Obliczanie wymaganych wskaźników wentylacji dla komfortu i zdrowia wymaga różnych podejść. Wentylacja dla komfortu opiera się głównie na redukcji zapachów i kontroli temperatury/wilgotności, podczas gdy dla zdrowia strategia opiera się na redukcji narażenia. Propozycja wytycznych dotyczących działań skoordynowanych (CEC 1992) polega na oddzielnym obliczeniu wskaźnika wentylacji potrzebnego dla komfortu i zdrowia. Do projektu należy użyć najwyższego wskaźnika wentylacji.
ISTNIEJĄCE NORMY WENTYLACYJNE
STANY ZJEDNOCZONE STANDARDY WENTYLACJI: ASHRAE 62.2
Norma 62.2 Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Ogrzewania, Chłodnictwa i Klimatyzacji (ASHRAE) jest najszerzej akceptowaną normą wentylacji mieszkaniowej w Stanach Zjednoczonych. ASHRAE opracowało normę 62.2 „Wentylacja i akceptowalna jakość powietrza w pomieszczeniach w niskich budynkach mieszkalnych”, aby zająć się kwestiami jakości powietrza w pomieszczeniach (IAQ) (ASHRAE 2010). Norma 62.2 ASHRAE jest obecnie wymagana w niektórych kodeksach budowlanych, takich jak California's Title 24, i jest traktowana jako standard praktyki w wielu programach efektywności energetycznej oraz przez organizacje, które szkolą i certyfikują wykonawców wydajności domów. Norma określa ogólny wskaźnik wentylacji powietrza zewnętrznego na poziomie rezydencji jako funkcję powierzchni podłogi (substytut emisji materiałowych) i liczby sypialni (substytut emisji związanych z mieszkańcami) i wymaga wentylatorów wyciągowych w łazienkach i kuchniach. Głównym celem normy jest ogólnie rzecz biorąc ogólny wskaźnik wentylacji. Nacisk ten opiera się na idei, że zagrożenia wewnątrz pomieszczeń są spowodowane przez stale emitowane, rozproszone źródła, takie jak formaldehyd z mebli i biościeki (w tym zapachy) pochodzące od ludzi. Wymagany poziom wentylacji mechanicznej całego domu został ustalony na podstawie najlepszej oceny ekspertów w tej dziedzinie, ale nie na podstawie żadnej analizy stężeń zanieczyszczeń chemicznych lub innych problemów zdrowotnych.
EUROPEJSKIE NORMY WENTYLACYJNE
W różnych krajach europejskich obowiązuje wiele norm dotyczących wentylacji. Dimitroulopoulou (2012) przedstawia przegląd istniejących norm w formie tabeli dla 14 krajów (Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Niemcy, Grecja, Włochy, Holandia, Norwegia, Portugalia, Szwecja, Szwajcaria, Wielka Brytania) wraz z opisem badań modelowania i pomiarów przeprowadzonych w każdym kraju. Wszystkie kraje określiły natężenia przepływu dla całego domu lub określonych pomieszczeń w domu. Przepływ powietrza został określony w co najmniej jednej normie dla następujących pomieszczeń: salon, sypialnia, kuchnia, łazienka, toaleta Większość norm określa przepływ powietrza tylko dla podzbioru pomieszczeń.
Podstawa wymagań dotyczących wentylacji różni się w zależności od kraju, a wymagania opierają się na liczbie osób, powierzchni użytkowej, liczbie pomieszczeń, typie pomieszczenia, typie jednostki lub pewnej kombinacji tych danych wejściowych. Brelih i Olli (2011) zagregowali standardy wentylacji dla 16 krajów w Europie (Bułgaria, Czechy, Niemcy, Finlandia, Francja, Grecja, Węgry, Włochy, Litwa, Holandia, Norwegia, Polska, Portugalia, Rumunia, Słowenia, Wielka Brytania). Wykorzystali zestaw standardowych domów, aby porównać uzyskane współczynniki wymiany powietrza (AER) obliczone na podstawie tych standardów. Porównali wymagane współczynniki przepływu powietrza dla wentylacji całego domu i wentylacji zadaniowej. Wymagane współczynniki wentylacji całego domu wahały się od 0,23 do 1,21 ACH, przy czym najwyższe wartości odnotowano w Holandii, a najniższe w Bułgarii.
Minimalna wydajność wyciągu okapu wynosiła od 5,6 do 41,7 dm3/s.
Minimalne ilości spalin z toalet mieściły się w granicach 4,2–15 dm3/s.
Minimalne ilości spalin w łazienkach mieściły się w przedziale 4,2–21,7 dm3/s.
Wydaje się, że w większości norm panuje powszechna zgoda co do tego, że wymagana jest wentylacja całego domu, a w pomieszczeniach, w których mogą odbywać się czynności emitujące zanieczyszczenia, takich jak kuchnie i łazienki, lub w których ludzie spędzają większość czasu, takich jak salony i sypialnie, wymagany jest wyższy poziom wentylacji.
STANDARDY W PRAKTYCE
Nowe domy są rzekomo budowane tak, aby spełniały wymagania określone w kraju, w którym dom jest budowany. Wybiera się urządzenia wentylacyjne, które spełniają wymagane natężenia przepływu. Na natężenia przepływu może mieć wpływ więcej niż tylko wybrane urządzenie. Przeciwciśnienie z otworu wentylacyjnego podłączonego do danego wentylatora, nieprawidłowa instalacja i zatkane filtry mogą skutkować spadkiem wydajności wentylatora. Obecnie nie ma wymogu uruchomienia ani w normach amerykańskich, ani europejskich. Uruchomienie jest obowiązkowe w Szwecji od 1991 r. Uruchomienie to proces pomiaru rzeczywistej wydajności budynku w celu ustalenia, czy spełnia on wymagania (Stratton i Wray 2013). Uruchomienie wymaga dodatkowych zasobów i może być uważane za zbyt kosztowne. Z powodu braku uruchomienia rzeczywiste przepływy mogą nie spełniać przepisanych lub zaprojektowanych wartości. Stratton i in. (2012) zmierzyli natężenia przepływu w 15 domach w Kalifornii w USA i stwierdzili, że tylko 1 w pełni spełniał normę ASHRAE 62.2. Pomiary w całej Europie wykazały również, że wiele domów nie spełnia przepisanych norm (Dimitroulopoulou 2012). Uruchomienie powinno potencjalnie zostać dodane do istniejących norm, aby zapewnić zgodność domów.
Czas publikacji: 15-paź-2021
