4. JAKOŚĆ POWIETRZA WEWNĘTRZNEGO
4.5. Pomiar jakości powietrza i obciążeń powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez
Wymagana ilość powietrza wentylacyjnego może zostać określona, gdy znane są obciążenia powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi,, a zależne od ilości osób przebywających w pomieszczeniach i od ich aktywności (rozdział 4.1) oraz od emisji zanieczyszczeń przez elementy konstrukcji i wyposażenia budynku oraz instalacje wentylacji i klimatyzacji (rozdział 4.3 i 4.4). Obciążenie zanieczyszczeniami powietrza pochodzącymi od ludzi może być oszacowane na podstawie ilości ludzi przebywających w budynku.
Określenie emisji zanieczyszczeń pochodzących od elementów konstrukcji i wyposażenia budynku oraz instalacji wentylacji i klimatyzacji jest bardziej złożone, ponieważ trzeba uwzględnić wzajemne oddziaływanie zanieczyszczeń pochodzących od różnych materiałów budowlanych.
W celu uproszczenia tych szacunków budynki można sklasyfikować pod względem ilości zanieczyszczeń, które są przez nie emitowane. Podział taki został zastosowany w CEN1998, gdzie budynki podzielono na niskoemisyjne oraz nie niskoemisyjne. Przypisano im odpowiednio wartości obciążenia powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi, pochodzących od elementów konstrukcji i wyposażenia budynku oraz instalacji wentylacji i klimatyzacji w wysokości 0,1 olf/m2 podłogi i 0,2 olf/m2 podłogi. Wartości te oparto na badaniach jakości powietrza, przeprowadzonych w prawie 100 budynkach w 9 krajach Europy. Pomiary odbywały się w dni robocze w celu określenia obciążenia powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi i pochodzącymi od osób przebywających w budynkach oraz od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków i instalacji wentylacji i klimatyzacji, a także w czasie weekendu, bez pracowników, ale z instalacją wentylacyjną pracującą jak w normalny dzień roboczy, w celu oznaczenia obciążenia powietrza zanieczyszczeniami pochodzącymi tylko od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków oraz instalacji wentylacji i klimatyzacji (tabela 4.10). Pomiarów jakości powietrza w większości z tych badań dokonywała grupa przeszkolonych osób (Bluyssen i in.1989).
Obliczone obciążenia powietrza zanieczyszczeniami powietrza zawierają ponadto w wielu wypadkach zanieczyszczenia pochodzące od dymu tytoniowego.
W celu uaktualnienia danych zaprezentowanych w tabeli 4.10, w szczególności dla pomieszczeń biurowych z zakazem palenia tytoniu, przeprowadzono pomiary jakości powietrza w sześciu budynkach biurowych (tabela 4.11), wyposażonych w systemy wentylacji mechanicznej bez recyrkulacji i nawilżania powietrza. W każdym z budynków wybrano 6 typowych pomieszczeń biurowych o małej lub średniej wielkości i przeznaczonych dla osób niepalących. W każdym z pomieszczeń znajdował się układ wentylacji mieszającej. N ie wybierano otwartych przestrzeni biurowych. Budynki zostały wybrane z grupy 20 budynków biurowych wytypowanych do innego projektu badawczego (Pejtersen i in. °°2). W yboru dokonano spośród 120 budynków biurowych, w których kierownictwo wyraziło zgodę na przeprowadzenie badań.
’ aut. Wargocki P Krupicz P Szczeciński A Fänger P O Clausen G tłum. Specjał A red. Wargocki P Gierczycka E
Tab. 4.10 Średnie obciążenie powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi w różnych typach budynków użyteczności publicznej w 9 krajach Europy
Źródło danych Typ budynku
obciążenia dla niektórych budynków zaw ierają zanieczyszczenia pochodzące od dymu tytoniowego
Tab. 4.11 Ogólna charakterystyka budynków, w których przeprowadzono pom iary
Dane Num er budynku
1 t 2 | 3 4 1 5 | 6
Lokalizacja przedmieścia centrum miasta
Firma prywatna państwowa prywatna państwowa
Wiek budynku, w latach 32 40 30 100 11 41
Czas od ostatniego remontu, w latach 2 40 5 5 11 41
System wentylacyjny CAV* CAV* CAV* CAV* VAVł ł CAV*
Czas od ostatniej wymiany filtrów, w
miesiącach 6 4 12 9 12 8
Średnia powierzchnia 6 badanych biur, m2 23,2 40,4 38,1 17,6 28 18
Wysokość biura, m 2,6 2,8 2,6 3,7 2,7 2,7
Całkowita liczba pracowników w badanych
biurach 7 16 10 8 11 7
Wykładziny z m ateriałów włóknistych +/- +/- - +/- +/-
+/-'CAV - ze stałym strumieniem powietrza wentylacyjnego
**VAV - ze zmiennym strumieniem powietrza wentylacyjnego
Oceny jakości powietrza w wybranych pomieszczeniach dokonywano dwukrotnie:
w dzień roboczy, gdy w budynku znajdowali się jego użytkownicy oraz podczas weekendu, bez użytkowników budynku. W obu przypadkach instalacja wentylacyjna pracowała jak w CI3gu normalnego dnia roboczego. Pomierzone zostały również: temperatura powietrza, wilgotność względna, liczba wymian powietrza wentylacyjnego, stężenie CO2 oraz liczba ultra drobnych cząstek pyłu. Krotność wymian powietrza wentylacyjnego mierzono poprzez
116 ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE
pomiar szybkości spadku stężenia gazu znacznikowego. Dla uzyskania dobrego wymieszania powietrza w pomieszczeniach ustawiono wiatraczki, które działały w trakcie pomiarów.
W celu sprawdzenia, czy powietrze w pomieszczeniach było dobrze wymieszane, pomiarów gazem znacznikowym dokonywano w dwóch punktach pomieszczenia.
Jakość powietrza oceniały 43 osoby (studenci w wieku 19+33 lat, średnia wieku 22,7 ± 3,0 lat), wśród których było 12 kobiet i 14 osób palących, wypalających średnio 5,4 papierosów dziennie. Ocen dokonywano zgodnie z norm ą ASHRAE 62 - załącznikiem B (ASHRAE 2001), a zatem jakość powietrza nie była mierzona przez przeszkolona grupę ludzi, jak to było w przypadku większości poprzednich pomiarów (tabela 4.10). Do oceny jakości powietrza używano ciągłej skali akceptowalności (rozdział 4.1). Przed pomiarami osoby oceniające jakość powietrza poddane zostały testom zapachowym sprawdzającym ich zmyst węchu.
Pomiary przeprowadzono w ciągu 6 dni, każdego dnia równolegle w dwóch budynkach.
Ocenę jakości powietrza dokonywano zawsze po południu pomiędzy 1330 a 1530. Wydatek wentylacji, temperatura powietrza, wilgotność względna i stężenie CO2 były mierzone w sposób ciągły przez cały dzień. Pomiary liczby ultra drobnych cząstek pyłu wykonywano wyrywkowo. Osoby oceniające jakość powietrza były dowożone klimatyzowanymi autobusami do budynków w których wykonywano pomiary. Po przyj eździe na miejsce pomiaru oceniano jakość powietrza na zewnątrz budynku, a następnie w 2+3 osobowych grupach dokonywano oceny jakości powietrza w 6 wybranych biurach. Oceny dokonywano natychmiast po wejściu do pomieszczeń. Podczas pomiarów drzwi i okna w pomieszczeniach, w których oceniano jakość powietrza, były zamknięte. Pomiędzy ocenami w poszczególnych pomieszczeniach, osoby dokonujące ocen przebywały co najmniej 1,5 minuty w dobrze wentylowanym pomieszczeniu, znajdującym się w pobliżu pomieszczeń biurowych wybranych do pomiarów. Miało to na celu zminimalizowanie czasu potrzebnego na dojście do pomieszczenia, w którym dokonywano oceny jakości powietrza. Czas ten mógł mieć wpływ na ocenę. Podczas pomiarów w budynku przebywało jednocześnie co najwyżej 20 osób dokonujących oceny jakości powietrza.
Wykorzystując oceny akceptowalności jakości powietrza, obliczono odsetek niezadowolonych oraz jakość powietrza wyrażoną w decypolach (rozdział 4.1) (Fanger , Gunnarsen i Fanger1992). Obciążenie powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi i pochodzącymi od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków oraz instalacji wentylacji i klimatyzacji obliczono w oparciu o równanie komfortu (rozdział 4.1), wykorzystując pomierzoną liczbę wymian powietrza zewnętrznego oraz ocenę jakości powietrza w pomieszczeniach, gdy w budynku nie było jego użytkowników. Obciążenie powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi i pochodzącymi od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków, instalacji wentylacji i klimatyzacji oraz osób przebywających w budynku obliczono w oparciu o równanie komfortu (rozdział 4.1), wykorzystując pomierzoną liczbę wymian powietrza zewnętrznego oraz ocenę jakości powietrza w pomieszczeniach, gdy w budynku znajdowali się jego użytkownicy.
Podczas pomiarów temperatura powietrza zewnętrznego wahała się w granicach 5+13°C, a wilgotność względna 50+100%. Średnia wartość stężenia CO2 w powietrza zewnętrznym wynosiła 370 ppm. Ilość ultra drobnych pyłków w powietrzu zewnętrznym byk uzależniona od położenia budynku i wynosiła średnio 14500 cząstek/cm3 w centrum miasta i 6700 cząstek/cm3 na przedmieściach. Odsetek niezadowolonych z jakości powietrza zewnętrznego wynosił 1%.
Tabela 4.12 podsumowuje wyniki pomiarów. Z powodu niepewności pomiarowych
i kłopotów proceduralnych dane uzyskane w budynkach nr 3 i 4 w okresie weekendu, bez użytkowników budynku, nie mogiy być wykorzystane. W budynku nr 6, w związku z wymaganiami dotyczącymi ochrony budynku, pomiary można było przeprowadzić tylko wciągu dnia roboczego, gdy użytkownicy znajdowali się w budynku. Z tabeli 4.12 wynika, źe temperatura, wilgotność względna i liczba wymian powietrza nie różniły się znacząco w czasie pomiarów dokonywanych w budynkach biurowych, w których użytkownicy byli obecni lub byli nie obecni. W budynku nr 5, który posiadał system wentylacji ze zmiennym strumieniem powietrza wentylacyjnego, liczba wymian powietrza była nieco niższa w ciągu dnia roboczego, gdy użytkownicy budynku byli w nim obecni.
Odsetek osób niezadowolonych z jakości powietrza był niższy oraz jakość powietrza była wyższa w budynkach z wysokim wydatkiem wentylacji (rys.4.26). Na rysunku 4.27 porównano poziom obciążeń powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi, które pochodziły od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków oraz instalacji wentylacji
¡klimatyzacji (pomiary dokonywane w weekendy), a także pochodzące od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków, instalacji wentylacji i klimatyzacji oraz osób znajdujących się w budynku (pomiary dokonywane w dni robocze).
Tab.4.12 Wartości średnie pom iarów dokonanych w 6 budynkach biurowych
Budynek
-1 bez użytkowników 20,8 54 367 1921 3,71 0,62
z użytkownikami 21,6 46 446 936 3,94 0,46
2 bez użytkowników 22,8 46 388 2995 1,42 0,17
z użytkownikami 23,9 41 633 5432 2,19 0,15
3 bez użytkowników - - - . . .
z użytkownikami 21,9 31 572 5844 2,01 0,40
4 bez użytkowników - - . - . .
z użytkownikami 23,0 28 522 3020 2,41 0,38
5 bez użytkowników 20,9 27 363 2551 5,29 0,58
z użytkownikami 22,7 25 421 3900 4,18 0,58
6 bez użytkowników . - . . . .
z użytkownikami 23,3 26 475 8100 2,99 0,35
Obciążenia powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi są nieco niższe niż te określone w poprzednich pomiarach (rys. 4.27 oraz tabela 4.26). Związane jest to z tym, że w obecnych pomiarach wybrano tylko biura, w których obowiązywał zakaz palenia tytoniu, podczas gdy poprzednio pomierzone obciążenia zawierały zanieczyszczenia pochodzące od dymu tytoniowego. Różnica ta może być również spowodowana tym, że w poprzednich pomiarach oceny jakości powietrza dokonywały osoby przeszkolone zgodnie z metoda opracowana przez Bluyssena i in 1989, których oceny różnią się od ocen osób dokonujących pomiarów iakości powietrza zgodnie z m etodą zalecaną przez załącznik B normy ASHRAE2 1 (Wargocki i Fangera l999, rozdział 6.1).
118 ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE
SO) 5
•o<n O O
P-strumień powietrza zewnętrznego, l/(s-m podłogi)
E 0 1 2 3 4
strumień powietrza zewnętrznego, l/(s-m podłogi)
Rys.4.26 Jakość powietrza w funkcji krotności wymian powietrza w budynkach biurowych
a>
8N
(/>
• - c o U) ro ę:
N o EO CN '§ CL ^?
•oa O
0,6 - 0, 5 -
0, 4 -
0, 3 0,2 0,1 -
0
□ bez pracowników
□ z pracownikami
TT
Sf
:f :1 2 3 4 5 6
Numer budynku
Rys.4.27 Obliczone obciążenia powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi z zaznaczonymi błędami pomiarowymi
Po przeliczeniu ocen jakości powietrza osób przeszkolonych, uzyskanych
¡powal dym tytoniowy tj.
), na oceny dokonywane w poprzednich pomiarach w pomieszczeniach, w których nie występował dym tytoniowy t). j w szkołach (Thorstensen i in. " ° ) i przedszkolach (Pejtersen i in.199 ' "o v Hr*lrnnV\V3Itf j
zgodnie z metoda ASHRAE, przy pomocy modelu przeliczeniowego opisanego w rozdziale 6.1, obliczono obciążenia powietrza zanieczyszczeniami pochodzącymi od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków oraz instalacji wentylacji i klimatyzacji i stwierdzono, że wynoszą one odpowiednio: 0,06 o lf/m 2podłogi dla szkół i 0,13 o lf/m 2podłogi dla przedszkoli. Są one zatem zbliżone do wielkości obciążeń uzyskanych w obecnych pomiarach.
W budynkach nr 1, 2 i 5 pomiary prowadzono zarówno podczas, gdy użytkownicy znajdowali się w budynku, jak i bez nich. Gdy użytkownicy budynku byli obecni, średnie obciążenie powietrza zanieczyszczeniami pochodzącymi od elementów konstrukcji
¡wyposażenia budynków, instalacji wentylacji i klimatyzacji oraz użytkowników budynku wynosiło 0,22 o lf/m 2podłogi. Gdy użytkownicy byli nieobecni, średnie obciążenie powietrza zanieczyszczeniami pochodzącymi od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków oraz instalacji wentylacji i klimatyzacji wynosiło 0,13 olf/m2 podłogi. Zakładając sumowanie obciążeń (rozdział 4.1), zsumowano średnie obciążenie powietrza zanieczyszczeniami pochodzącymi od ludzi (użytkowników budynku) oszacowane na podstawie pomiarów stężenia CO2 (0,06 o lf/m 2podlogi) oraz średnie pomierzone obciążenie powietrza zanieczyszczeniami pochodzącymi od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków oraz instalacji wentylacji i klimatyzacji (0,13 o lf /m 2podłogi) i otrzymano całkowite obciążenie w wysokości 0,19 o lf/m 2podłogi. Wartość ta jest tylko nieco mniejsza od całkowitego obciążenia powietrza zanieczyszczeniami pochodzącymi od elementów konstrukcji
¡wyposażenia budynków, instalacji wentylacji i klimatyzacji oraz użytkowników budynku, uzyskanego w trakcie pomiarów (0,22 o lf /m2podłogi). Różnica ta może być spowodowana nieuwzględnieniem obciążeń pochodzących od innych źródeł zanieczyszczenia powietrza, hkich jak np. komputery osobiste (rozdział 4.3).
W budynkach 3, 4 i 6 całkowite obciążenie powietrza zanieczyszczeniami pochodzącymi od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków, instalacji wentylacji
1 klimatyzacji oraz użytkowników budynku wynosiło średnio 0,13 o lf/m 2podłogi, a średnie obciążenie powietrza zanieczyszczeniami pochodzącymi od ludzi (użytkowników budynku), określone na podstawie pomiarów stężenia CO2, wynosiło 0,05 o lf/(m 2podłogi. A zatem zakładając sumowanie obciążeń (rozdział 4.1), średnie obciążenie powietrza zanieczyszczeniami pochodzącymi od elementów konstrukcji i wyposażenia budynków oraz instalacji wentylacji i klimatyzacji wynosiło 0,08 o lf /m2podłogi.
Podsumowanie:
• Wyniki pomiarów wykazały, że jakość powietrza w pomieszczeniach biurowych odczuwana przez ludzi jest ściśle związana z krotnością wymian powietrza dostarczanego do pomieszczeń.
• Uzyskane wyniki badań m ogą być używane przy wyborze kategorii jakości powietrza (zgodnie z CEN 1998) i szacowaniu obciążeń powietrza zanieczyszczeniami odczuwanymi przez ludzi.
120 ŚRODOWISKO WEWNĘTRZNE
4.6 Obciążenie zanieczyszczeniami powietrza i wentylacja, a warunki zdrowotne,