Cofanie się powietrza może powodować problemy z komfortem i jakością powietrza wewnątrz pomieszczeń
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 powietrze w pomieszczeniach stanowi poważne obciążenie dla zdrowia (Edwards i in. 2001; de Oliveira i in. 2004; Weisel i in. 2005). Obecne standardy wentylacji mają na celu ochronę zdrowia i zapewnienie komfortu mieszkańcom, ale większość z nich opiera się w dużej mierze na ocenie inżynierskiej ze względu na ograniczone uzasadnienie naukowe. W tej sekcji opisano obecne i potencjalne metody szacowania wymaganego przepływu powietrza dla wentylacji oraz przedstawiono przegląd ważnych obowiązujących 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). Nieprzyjemne 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 odczuwalne przez osobę wchodzącą do pomieszczenia. Do oceny intensywności zapachu można wykorzystać ocenę panelu testowego (Fanger i in., 1988).
Dwutlenek węgla (CO2) nie jest głównym czynnikiem wpływającym na zdrowie w przypadku narażenia na powietrze wewnętrzne w domach. CO2 jest markerem bioodpadów ludzkich i może być powiązany z uciążliwością zapachów. CO2 stanowi podstawę niemal wszystkich wymagań dotyczących wentylacji w budynkach od czasu prac Pettenkofera (1858). Uznał on, że chociaż CO2 jest nieszkodliwy w normalnych warunkach wewnętrznych i niewykrywalny przez ludzi, jest mierzalnym zanieczyszczeniem, które można uwzględnić przy ustalaniu standardów wentylacji. Na podstawie tego badania zaproponował tzw. „PettekoferZahl” na poziomie 1000 ppm jako maksymalny poziom CO2, aby zapobiec powstawaniu zapachów z ludzkich odchodów. Przyjął on stężenie zewnętrzne na poziomie około 500 ppm. Zalecił ograniczenie różnicy w stężeniu CO2 między wnętrzem a otoczeniem do 500 ppm. Odpowiada to przepływowi powietrza dla osoby dorosłej wynoszącemu około 10 dm3/s na osobę. Wartość ta 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 sam CO2 może wpływać na sprawność poznawczą ludzi (Satish i in. 2012). W przypadku gdy sprawność ludzi jest najważniejszym parametrem w pomieszczeniach takich jak sale lekcyjne, wykładowe, a nawet w niektórych przypadkach biura, poziom CO2 powinien determinować 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 negatywnego wpływu na sprawność (Satish i in. 2012).
PODSTAWA PRZYSZŁYCH STANDARDÓW WENTYLACJI
WENTYLACJA DLA ZDROWIA
Zanieczyszczenia są emitowane lub przedostają się do przestrzeni, w której przebywają, a następnie są wdychane przez mieszkańców. Wentylacja stanowi jedną z opcji usuwania zanieczyszczeń w celu zmniejszenia narażenia, albo poprzez usuwanie zanieczyszczeń u źródła, na przykład za pomocą okapów kuchennych, albo poprzez rozcieńczanie powietrza w domu poprzez wentylację 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 uwzględniającą zdrowie, konieczne jest jasne zrozumienie zanieczyszczeń, które należy kontrolować, źródeł wewnętrznych i ich stężenia, a także akceptowalnych poziomów narażenia w domu. W ramach Europejskiego Programu Współpracy opracowano metodę określania zapotrzebowania na wentylację w celu osiągnięcia dobrej jakości powietrza w pomieszczeniach w zależności od rodzaju zanieczyszczeń (Bienfait i in. 1992).
Najważniejsze zanieczyszczenia w pomieszczeniach
Zanieczyszczenia, które wydają się być przyczyną przewlekłych zagrożeń dla zdrowia związanych z narażeniem na powietrze w pomieszczeniach zamkniętych, to:
• Cząstki drobne (PM2,5)
• Bierne palenie tytoniu (SHS)
• Radon
• Ozon
• Formaldehyd
• Akroleina
• Zanieczyszczenia związane z pleśnią/wilgocią
Obecnie brak wystarczających danych na temat siły źródeł i ich wpływu na ekspozycję w domach, aby opracować standard wentylacji uwzględniający stan zdrowia. Charakterystyka źródeł w poszczególnych domach różni się znacząco, a odpowiedni poziom wentylacji dla danego domu może wymagać uwzględnienia źródeł wewnętrznych i zachowań mieszkańców. Jest to obszar ciągłych badań. Przyszłe standardy wentylacji mogą opierać się na wynikach zdrowotnych, aby ustalić odpowiedni poziom wentylacji.
WENTYLACJA DLA KOMFORTU
Jak opisano powyżej, zapachy mogą odgrywać ważną rolę w komforcie i samopoczuciu. Kolejnym 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. Wysoka infiltracja lub szybkość wymiany powietrza może powodować dyskomfort (Liddament 1996).
Obliczenie wymaganego wskaźnika wentylacji dla komfortu i zdrowia wymaga różnych podejść. Wentylacja dla komfortu opiera się głównie na redukcji zapachów oraz kontroli temperatury i wilgotności, natomiast w przypadku zdrowia strategia opiera się na redukcji narażenia. Propozycja wytycznych dotyczących działań skoordynowanych (CEC 1992) zakłada oddzielne obliczenie wskaźnika wentylacji potrzebnego dla komfortu i zdrowia. W projekcie należy zastosować najwyższy wskaźnik wentylacji.
ISTNIEJĄCE STANDARDY WENTYLACJI
STANOWE NORMY WENTYLACYJNE: ASHRAE 62.2
Norma 62.2 Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Ogrzewania, Chłodnictwa i Klimatyzacji (ASHRAE) jest najszerzej akceptowaną normą dotyczącą wentylacji w budynkach mieszkalnych w Stanach Zjednoczonych. ASHRAE opracowało normę 62.2 „Wentylacja i akceptowalna jakość powietrza wewnętrznego w niskich budynkach mieszkalnych”, aby rozwiązać problemy związane z jakością powietrza wewnętrznego (IAQ) (ASHRAE 2010). Norma 62.2 ASHRAE jest obecnie wymagana w niektórych przepisach budowlanych, takich jak kalifornijski Title 24, i jest traktowana jako standard postępowania w wielu programach efektywności energetycznej oraz przez organizacje szkolące i certyfikujące wykonawców usług związanych z efektywnością energetyczną domów. Norma określa ogólny wskaźnik wentylacji powietrza zewnętrznego na poziomie budynku mieszkalnego jako funkcję powierzchni użytkowej (substytut emisji materiałowych) i liczby sypialni (substytut emisji związanych z użytkownikami) oraz wymaga wentylatorów wyciągowych w łazienkach i kuchniach. Norma koncentruje się zazwyczaj na ogólnym wskaźniku wentylacji. Nacisk ten opiera się na założeniu, że zagrożenia wewnątrz budynków wynikają z ciągłych emisji rozproszonych źródeł, takich jak formaldehyd z mebli i ścieki biologiczne (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 analizy stężeń zanieczyszczeń chemicznych ani innych kwestii związanych ze zdrowiem.
EUROPEJSKIE NORMY WENTYLACYJNE
W różnych krajach europejskich obowiązują różne normy dotyczące 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 poszczególnych pomieszczeń. Przepływ powietrza został określony w co najmniej jednej normie dla następujących pomieszczeń: salonu, sypialni, kuchni, łazienki, toalety. Większość norm określa przepływ powietrza tylko dla podzbioru pomieszczeń.
Podstawa wymagań dotyczących wentylacji różni się w zależności od kraju, a wymagania zależą od liczby osób, powierzchni użytkowej, liczby pomieszczeń, typu pomieszczenia, typu jednostki lub kombinacji tych czynników. Brelih i Olli (2011) zebrali 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 do porównania otrzymanych współczynników wymiany powietrza (AER) obliczonych 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 kuchennego mieściła się w przedziale 5,6–41,7 dm3/s.
Minimalna ilość spalin z toalet mieściła się w przedziale 4,2–15 dm3/s.
Minimalne wskaźniki emisji spalin z łazienek wahały się w granicach 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 powodujące emisję zanieczyszczeń, 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 buduje się rzekomo tak, aby spełniały wymagania określone w kraju, w którym dom jest budowany. Dobiera się urządzenia wentylacyjne, które spełniają wymagane natężenia przepływu. Na natężenia przepływu może wpływać więcej niż tylko wybrane urządzenie. Przeciwciśnienie z otworu wentylacyjnego podłączonego do danego wentylatora, nieprawidłowa instalacja i zatkane filtry mogą powodować spadek wydajności wentylatora. Obecnie nie ma wymogu uruchomienia ani w normach amerykańskich, ani europejskich. Uruchomienie jest obowiązkowe w Szwecji od 1991 roku. 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 uznane za zbyt kosztowne. Z powodu braku uruchomienia, rzeczywiste natężenia przepływu mogą nie spełniać zalecanych lub projektowanych wartości. Stratton i in. (2012) zmierzyli natężenia przepływu w 15 domach w Kalifornii w USA i stwierdzili, że tylko jeden z nich w pełni spełniał normę ASHRAE 62.2. Pomiary w całej Europie wskazują również, że wiele domów nie spełnia obowiązujących norm (Dimitroulopoulou 2012). W celu zapewnienia zgodności domów z normami, do istniejących norm należałoby potencjalnie dodać procedurę odbioru technicznego.
Czas publikacji: 15.10.2021
