Jakość Powietrza Usuwanego do Atmosfery – Normy i Standardy
- Szczegóły
Powietrze, którym oddychamy w budynkach, ma ogromne znaczenie dla naszego zdrowia, samopoczucia i produktywności. Dlatego dla zdrowego i higienicznego życia niezbędna jest wentylacja - wymiana powietrza zużytego (z podwyższoną zawartością dwutlenku węgla i innych substancji powstających w budynku) na powietrze świeże. W pomieszczeniach niedostatecznie wentylowanych (np. takich z wentylacją naturalną, w której użytkownicy “zapomnieli” otworzyć okno) występuje nadmiar dwutlenku węgla pochodzącego z oddychania, zarodniki grzybów i pleśni oraz inne substancje biologiczne (np. złuszczony naskórek, sierść zwierząt, odchody roztoczy), bakterie i wirusy wydychane przez osoby chore, pyły zawieszone pochodzenia domowego (na przykład niewidoczne gołym okiem produkty smażenia), kurz czy dym papierosowy.
Wiele badań naukowych wskazuje, że nad ranem w sypialni z zamkniętymi drzwiami i oknami, stężenie dwutlenku węgla w powietrzu gwałtownie przyrasta. W związku z tym stężenie CO2 może być nawet 6-8 krotnie większe w stosunku do średniej zawartości w powietrzu atmosferycznym ok. 420 ppm CO2. Szczególnie w dużych skupiskach osób następuje szybki przyrost stężenia CO2. np. w klasach szkolnych z wentylacją grawitacyjną, po 30 minutach lekcji zawartość CO2 wzrasta nawet 10 krotnie, przekraczając wartość 3500-4000 ppm. Wzrost zawartości powyżej 1500 ppm bezsprzecznie powoduje szybki spadek koncentracji czy odczucie senności osób.
Dlatego, aby móc efektywnie prowadzić zajęcia lekcyjne, powinno się po każdej lekcji szeroko otworzyć okna, przynajmniej na parę minut. Podsumowując, stężenie objętościowe CO2 równe 600 ppm jest granicą odczucia świeżego powietrza. W przypadku sali pooperacyjnej wytyczne VDI zalecają nieprzekraczanie wartości 1000 ppm. W czasie snu stężenie CO2 w powietrzu sypialni nad ranem przekracza wartość 2500-3500 ppm CO2 dlatego w konsekwencji powoduje odczucie braku wypoczynku i złe samopoczucie następnego dnia.
Normy Stężenia Dwutlenku Węgla
Normy dotyczące stężenia dwutlenku węgla w pomieszczeniach mogą się różnić w zależności od celu użytkowania danego miejsca. Bezpieczne poziomy stężenia mogą się nieznacznie różnić w zależności od instytucji i kraju. Polskie prawo nie określa granicznego stężenia dwutlenku węgla w obiektach mieszkalnych czy użytkowych. W Rozporządzeniu Ministerstwa Pracy i Polityki Społecznej w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy Dz.U. 2002 nr 212 poz. 1833 możemy znaleźć informację, że najwyższe dopuszczalne stężenie dla dwutlenku węgla to 5000 ppm (0,5%).
Światowa Organizacja Zdrowia (WHO), ASHRAE, a także europejskie normy wskazują wartość 1000 ppm (0,1%) jako maksymalną w przypadku stężenia CO2 w pomieszczeniach, w których przebywają ludzie. Warto jednak zauważyć, że graniczny poziom stężenia dwutlenku węgla, to zawartość, której przekroczeni należy unikać. W przypadku np. klas lekcyjnych, w których występuje wentylacja grawitacyjna (często niewydajna), już po 30 minutach poziom CO2 wzrasta nawet do poziomu 4000 ppm.
Przeczytaj także: Rola Inspekcji w ochronie powietrza
Zbyt wysokim stężeniem dwutlenku węgla zagrożone są nie tylko sale wykładowe, konferencyjne, szkolne czy inne pomieszczenia, w których przebywa jednocześnie wiele osób. Tym niebezpieczeństwem są także objęte wnętrza naszych domów i mieszkań. Przekroczenie dopuszczalnego stężenia o kolejne wartości znacząco wpływa na samopoczucie i zdrowie osób przebywających w danym pomieszczeniu. W pierwszej kolejności możemy zaobserwować obniżoną wydajność i koncentrację. Wysokie stężenie CO2 w pomieszczeniach może negatywnie wpływać na procesy myślowe, koncentrację, wydajność pracy, a także strategiczne i kreatywne myślenie. Ludzie pracujący w takich warunkach mogą odczuwać ospałość, zmniejszoną zdolność koncentracji i pogorszenie wydajności intelektualnej.
Wysokie stężenie CO2 może również być przyczyną problemów zdrowotnych. Warto zauważyć, że długotrwałe przebywanie w pomieszczeniach z nadmiernie wysokim poziomem CO2 może wywoływać uczucie zmęczenia, ogólny dyskomfort oraz prowadzić do obniżenia jakości życia codziennego. Śpiąc w sypialni, w której stężenie CO2 jest zbyt wysokie, nie zapewnimy naszemu organizmowi odpowiedniej jakości odpoczynku, co także ma ogromny wpływ na samopoczucie i wydajność w ciągu dnia. Długotrwała niska jakość snu zmniejsza odporność na stres, a także może doprowadzić do zaburzeń układu immunologicznego.
Wysokie stężenie CO2 może być wskaźnikiem słabej wentylacji w pomieszczeniach, co prowadzi do obniżenia jakości powietrza wewnętrznego i wzrostu ryzyka wystąpienia problemów zdrowotnych. Najprostszym sposobem na poprawę sytuacji, czyli zmniejszenie stężenia dwutlenku węgla jest regularne wietrznie. Jednak jest to rozwiązanie doraźne, mające wiele wad. Skutecznym rozwiązaniem jest wydajna wentylacja.
Rola Wentylacji Mechanicznej
Z doświadczenia wiemy, że wentylacja grawitacyjna nie radzi sobie z wydajną wymianą powietrza - nawet jeżeli jej pracę wspomagamy dodatkowymi kratkami wentylacyjnymi czy stosując rozszczelnianie okien. Ważne jest monitorowanie stężenia CO2 w pomieszczeniach, aby zapewnić zdrowe i bezpieczne warunki dla mieszkańców przebywających wewnątrz. W tym celu niezbędne jest stosowanie czujników CO2, które dokonują na bieżąco pomiaru dwutlenku węgla w powietrzu w pomieszczeniu. Czujniki CO2 nie tylko informują użytkowników o przekroczeniu bezpiecznego poziom dwutlenku węgla, ale także po sparowaniu z rekuperatorem pozwalają na zautomatyzowanie regulacji pracy rekuperacji. Oceniając stan powietrza na podstawie subiektywnych odczuć mieszkańców, możemy doprowadzić do momentu, w którym mimo rekuperacji w domu, poziom dwutlenku węgla będzie wciąż zbyt wysoki.
Myśląc o wentylacji nowego budynku (lub o jego generalnym remoncie uwzględniającym także modernizację wentylacji) należy wziąć pod uwagę, że wentylacja naturalna ma dwie główne wady, dyskwalifikujące ją przy wyborze rozwiązania do nowego budynku. Po pierwsze, wiąże się z wysokimi stratami ciepła w okresie grzewczym. Drugim problemem jest to, że nie można kontrolować powietrza napływającego z zewnątrz - ani jego ilości (co wie każdy, kto próbował latem wietrzyć mieszkanie przy bezwietrznej pogodzie i doświadczył wrażenia “stojącego” powietrza), ani tym bardziej jakości. Do pomieszczeń napływa powietrze z nazwy świeże (zewnętrzne), jednak faktycznie zanieczyszczone np. pyłami zawieszonymi (PM), zanieczyszczeniami chemicznymi (np.
Przeczytaj także: Analiza jakości powietrza w Serocku
Choć instalacja rekuperacyjna to istotny nakład inwestycyjny, przy zaplanowaniu jej na etapie projektu koszt budowy nowego domu z taką wentylacją jest niewiele wyższy niż domu z wentylacją naturalną. Wynika to z tego, że w przypadku budynku z wentylacją naturalną trzeba zaplanować murowane kominy, potrzebne do odprowadzenia (wywiewu) zużytego powietrza. Budując nowy dom bez wentylacji naturalnej, nie trzeba zatem murować kominów wentylacyjnych, co dodatkowo daje większą swobodę w projektowaniu i aranżowaniu dostępnej powierzchni użytkowej, której nie trzeba poświęcać na wykonanie szachtów. Skoro nie ma kominów, nie trzeba także wyprowadzać ich ponad dach ani wykonywać wokół przejścia komina obróbki blacharskiej, czyli uszczelnienia zapobiegającego przenikaniu wody do budynku.
Centrala wentylacyjna odpowiada nie tylko za automatycznie kontrolowaną i odbywającą się bez ingerencji użytkownika wymianę powietrza, ale też za odzysk ciepła z ogrzanego powietrza wywiewanego z pomieszczeń. Podczas przepływu powietrza przez rekuperator energia zawarta w tym powietrzu, zamiast bezpowrotnie uciekać na zewnątrz, jest wykorzystywana do wstępnego podgrzania powietrza napływającego z zewnątrz. Zatem oszczędności osiągane dzięki wentylacji mechanicznej z rekuperacją wynikają z dwóch mechanizmów - ograniczenia strat ciepła dzięki kontrolowanej wymianie powietrza i odzysku energii z powietrza wywiewanego.
Łączne koszty wentylacji (zapewnienia świeżego powietrza w domu) i ogrzewania w budynku z wentylacją mechaniczną mogą zatem - nawet przy uwzględnieniu kosztów eksploatacji centrali, czyli energii potrzebnej do napędu wentylatorów w centrali i wymiany filtrów - być wyraźnie niższe niż w przypadku wentylacji naturalnej. Co więcej, wentylacja mechaniczna z odzyskiem ciepła, dzięki wciąż rozwijanym technologiom, może w jeszcze większym stopniu poprawiać mikroklimat w pomieszczeniach, określany także jako “jakość powietrza wewnętrznego”. Rekuperacja, dzięki odpowiedniemu wyposażeniu centrali, może także zapewnić odpowiedni poziom wilgotności i zadbać o czystość powietrza.
Na codzienne funkcjonowanie, zdrowie i samopoczucie człowieka oraz stan budynku istotnie wpływa wilgotność względna, o czym badania naukowe różnych specjalności, systematycznie prowadzone już od lat 80. Wysuszanie błon śluzowych dróg oddechowych ma także negatywny wpływ na odporność. Dodatkowo, przy zbyt niskiej wilgotności względnej w powietrzu dłużej utrzymuje się aerozol złożony z drobnych kropel, wydychany do otoczenia podczas kaszlu, kichania i mówienia. W aerozolu wydychanym przez osobę zainfekowaną wirusami przenoszonymi drogą powietrzną we wnętrzu kropli znajdują się zjadliwe wirusy (stąd określenie “rozprzestrzenianie drogą kropelkową”).
W technice wentylacyjnej istnieją wymienniki o specjalnej konstrukcji, które noszą nazwę wymienników entalpicznych. Nazwa ta odwołuje się do tego, że odzyskuje się energię całkowitą, której miarą w fizyce jest właśnie entalpia - nie tylko ciepło (jak w klasycznym wymienniku ciepła), ale też ciepło utajone zawarte w parze wodnej. W wymienniku entalpicznym między strumieniami powietrza nawiewanego i wywiewanego następuje nie tylko wymiana ciepła, ale też przenoszenie pary wodnej z powietrza wywiewanego do powietrza nawiewanego. Największe korzyści z odzysku całej energii (ciepła i wilgoci) są zimą.
Przeczytaj także: Pomiary zanieczyszczeń w Stacji Czernica
Powietrze wywiewane (z kuchni, łazienek, pralni) ma wysoką temperaturę i wilgotność, czyli znaczną entalpię. Powietrze zewnętrzne, suche i zimne, ma z kolei niską entalpię. Z kolei jednak zbyt wysoka wilgotność względna (powyżej 60%) zwiększa ryzyko chorób reumatycznych, przyczynia się do rozwoju roztoczy kurzu domowego (np. wilgotność krytyczna dla roztocza Dermatophagoides pteronyssinus wynosi 60-65%), sprzyja rozwojowi grzybów i pleśni (szczególnie przy niższej temperaturze, np. w przypadku niedostatecznego ogrzania pomieszczenia zimą). Badania wskazują także na to, że wysoka wilgotność względna (np. powyżej 70-80%) sprzyja przetrwaniu i rozprzestrzenianiu wirusów, w tym wirusa grypy i koronawirusa.
Wymiana ciepła w rekuperatorze wiąże się z obniżeniem wilgotności względnej powietrza nawiewanego do pomieszczeń, co zimą jest wyjątkowo niekorzystne. Jednocześnie z pomieszczeń wilgotnych (łazienki, toalety, kuchnie) usuwane jest powietrze o wysokiej wilgotności względnej, które - ze względu na wysokie ciepło właściwe wody wynoszące 1970 J/(kg∙K) - jest też nośnikiem energii (tzw. ciepła utajonego).
Uwzględniając także pyły ze źródeł wewnętrznych (głównie codziennej aktywności), w pomieszczeniach nie odpowiednio wentylowanych ludzie narażeni są nawet na większe stężenia zanieczyszczeń niż na zewnątrz. Z usuwaniem zanieczyszczeń wewnętrznych radzi sobie dobrze zaprojektowana wentylacja mechaniczna, usuwając w sposób ciągły powietrze z cząsteczkami zanieczyszczeń.
Norma PN-EN ISO 16890-1:2017-01E określa filtr do wentylacji ogólnej jako “skuteczny”, jeśli zatrzymuje co najmniej 50% pyłów o określonej wielkości znajdujących się w powietrzu przed przejściem przez filtr. Takie podejście oznacza, że dany filtr usuwa 70% lub 80% najdrobniejszych pyłów.
Zimą powietrze zewnętrzne jest chłodne i suche (wilgotność względna często jest niższa niż 20%) - powietrze w pomieszczeniach wymaga ogrzewania, a przydałoby się także nawilżanie. Powietrze napływające do naszych domów z zewnątrz jest silnie zanieczyszczone pyłami zawieszonymi (PM 10, PM 2,5 i PM 1) i innymi produktami spalania pochodzącymi z “kopciuchów” opalanych paliwami o kiepskiej jakości. Zima jest okresem łagodniejszym dla alergików uczulonych na pyłki roślinne, ale wciąż występuje narażenie na alergeny związane z kurzem domowym oraz infekcje - z jednej strony obniża się odporność, z drugiej - panują sprzyjające warunki dla wirusów i bakterii.
Wiosną robi się cieplej - z jednej strony trzeba mniej wydać na ogrzewanie, z drugiej temperatura na zewnątrz szybko się zmienia i trudno zachować w domu stałe, optymalne dla zdrowia i samopoczucia warunki. Dzięki różnym czynnikom - m.in. wyższej niż zimą wilgotności względnej powietrza i większemu oddziaływaniu promieni UV - maleje zarówno liczba mikroorganizmów, jak i nasza podatność na infekcje.
Latem doświadczamy upałów, za sprawą których w domach i mieszkaniach potrzebne jest chłodzenie pomieszczeń. Zwykle jest to także okres wysokiej wilgotności powietrza. Poziom zanieczyszczeń wynikających np. ze spalania spada, a także maleje aktywność wirusów i bakterii, ale z kolei najwyższe je narażenie na alergeny (pyłki traw i roślin dwuliściennych).
Poziom zanieczyszczeń wynikających np. ze spalania spada, a także maleje aktywność wirusów i bakterii, ale z kolei najwyższe je narażenie na alergeny (pyłki traw i roślin dwuliściennych). W tym czasie rola rekuperacji powinna się odwrócić, zapewniając w domu ekonomiczne chłodzenie.
Jesienią powracają problemy typowe dla okresu przejściowego - jest więcej dni chłodnych (a więc pojawia się konieczność ogrzewania), ale też, szczególnie w początkowych miesiącach, doświadczamy wahań temperatury. Średnia wilgotność względna powietrza i malejące narażenie alergików na pyłki roślinne zwiększają komfort, ale jednocześnie rozpoczyna się okres większego narażenia na infekcje wirusowe i bakteryjne oraz rosnącego stężenia pyłów zawieszonych. Najkrócej mówiąc - rekuperacja idealna do tego celu to rekuperacja odpowiadająca na konkretne potrzeby i uwzględniająca specyfikę danej porty roku i lokalizacji, która przekłada się m.in.
Możliwości regulacji i sterowania - regulacja ilości powietrza potrzebnego w konkretnych pomieszczeniach, możliwość zwiększenia intensywności wentylacji (np. w przypadku infekcji, by skutecznie usuwać powietrza z aerozolem zawierającym wirusy), możliwość obejścia wymiennika ciepła latem, współpraca z pompą ciepła, możliwość okresowej (podczas okresu grzewczego) regulacji wilgotności na poziomie centrali wentylacyjnej. Ponieważ współczesne centrale wentylacyjne mają bardzo szerokie możliwości w zakresie zarówno zapewnienia zdrowia i komfortu w domu, jak i oszczędnego zużycia energii, można dobrać rozwiązanie do każdych potrzeb.
Przepisy Prawne Dotyczące Wentylacji
§ 147. Wentylacja i klimatyzacja powinny zapewniać odpowiednią jakość środowiska wewnętrznego, w tym wielkość wymiany powietrza, jego czystość, temperaturę, wilgotność względną, prędkość ruchu w pomieszczeniu, przy zachowaniu przepisów odrębnych i wymagań Polskich Norm dotyczących wentylacji, a także warunków bezpieczeństwa pożarowego i wymagań akustycznych określonych w rozporządzeniu. 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. 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. W pomieszczeniu, w którym jest zastosowana wentylacja mechaniczna lub klimatyzacja, nie można stosować wentylacji grawitacyjnej.
§ 149. Strumień powietrza zewnętrznego doprowadzanego do pomieszczeń, niebędących 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. Powietrze zewnętrzne doprowadzone do pomieszczeń za pomocą wentylacji mechanicznej lub klimatyzacji, zanieczyszczone w stopniu przekraczającym wymagania określone dla powietrza wewnętrznego w przepisach odrębnych w sprawie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia, powinno być oczyszczone przed wprowadzeniem do wentylowanych pomieszczeń, z uwzględnieniem zanieczyszczeń występujących w pomieszczeniu.
§ 152. Czerpnie powietrza w instalacjach wentylacji i klimatyzacji powinny być zabezpieczone przed opadami atmosferycznymi i działaniem wiatru oraz być zlokalizowane w sposób umożliwiający pobieranie w danych warunkach jak najczystszego i, w okresie letnim, najchłodniejszego powietrza. Powietrze wywiewane z budynków lub pomieszczeń, zanieczyszczone w stopniu przekraczającym wymagania określone w przepisach odrębnych, dotyczących dopuszczalnych rodzajów i ilości substancji zanieczyszczających powietrze zewnętrzne, powinno być oczyszczone przed wprowadzeniem do atmosfery.
§ 153. Przewody i urządzenia wentylacji mechanicznej i klimatyzacji powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby zminimalizować odkładanie się zanieczyszczeń na ich powierzchniach wewnętrznych kontaktujących się z powietrzem wentylacyjnym.
§ 154. Urządzenia i elementy wentylacji mechanicznej i klimatyzacji powinny być stosowane w sposób umożliwiający uzyskanie zakładanej jakości środowiska w pomieszczeniu przy racjonalnym zużyciu energii do ogrzewania i chłodzenia oraz energii elektrycznej.
Lokalizacja Wyrzutni Powietrza
Instalacja wyrzutni powietrza w budynkach, zgodnie z najnowszymi regulacjami prawnymi zawartymi w Dz.U.2022.1225, jest niezbędna do zapewnienia zdrowego i bezpiecznego środowiska wewnątrz budynków. Przepisy te szczegółowo określają warunki, które muszą być spełnione, aby system wentylacyjny działał efektywnie i zgodnie z obowiązującymi normami bezpieczeństwa.
Każda instalacja wentylacyjna powinna być zaprojektowana z myślą o minimalizacji wpływu na środowisko. Zgodnie z rozporządzeniem, istotne jest, aby powietrze wywiewane z budynków, szczególnie to zanieczyszczone powyżej norm określonych w przepisach, było odpowiednio oczyszczane przed emisją do atmosfery. Normy dotyczące maksymalnych stężeń substancji zanieczyszczających powietrze, takie jak PM10, dwutlenek siarki, czy tlenki azotu, są szczegółowo określone w Rozporządzeniu Ministra Środowiska w sprawie standardów jakości powietrza.
Wyrzutnia na dachu
Wyrzutnia z poziomym wylotem powietrza powinna być umieszczona co najmniej 0,4 metra powyżej powierzchni dachu. Dodatkowo, dolna krawędź wyrzutni musi znajdować się co najmniej 0,4 metra powyżej najwyższych punktów konstrukcji dachu znajdujących się w promieniu 10 metrów. Te wytyczne mają na celu zapobieganie zassaniu zanieczyszczonego powietrza z powrotem do systemu oraz minimalizację wpływu wyrzucanego powietrza na otoczenie i sam budynek.
Przepisy wymagają również, aby wyrzutnie znajdowały się co najmniej 3 metry od:
- krawędzi dachu poniżej okien
- najbliższej krawędzi okna w połaci dachu
- najbliższej krawędzi okna w ścianie ponad dachem.
Jeśli odległość między wyrzutnią a tymi elementami wynosi od 3 do 10 metrów, dolna krawędź wyrzutni musi być umieszczona co najmniej 1 metr powyżej najwyższej krawędzi okna. W przypadku, gdy powietrze wywiewane zawiera zanieczyszczenia szkodliwe dla zdrowia lub uciążliwe zapachy, odległości te powinny być podwojone, co zapewnia dodatkową ochronę przed ewentualnym wpływem zanieczyszczonych oparów na otoczenie budynku.
tags: #jakość #powietrza #usuwanego #do #atmosfery #normy
