Backdrafting kann zu Komfort- und IAQ-Problemen führen
Menschen verbringen die meiste Zeit in Wohnungen (Klepeis et al. 2001), wodurch die Raumluftqualität zu einem zunehmenden Problem wird. Es ist allgemein anerkannt, dass die gesundheitliche Belastung durch die Raumluft erheblich ist (Edwards et al. 2001; de Oliveira et al. 2004; Weisel et al. 2005). Die aktuellen Lüftungsstandards dienen dem Schutz der Gesundheit und dem Komfort der Bewohner, aber die meisten verlassen sich aufgrund der begrenzten Existenz wissenschaftlicher Begründungen stark auf technisches Urteilsvermögen. In diesem Abschnitt werden aktuelle und potenzielle Methoden zur Abschätzung der erforderlichen Volumenströme für die Lüftung beschrieben und ein Überblick über wichtige bestehende Normen gegeben.
MENSCHLICHE ABFÄLLE UND KOHLENDIOXID
Pettenkofer Zahl stützt sich auf Lüftungsstandards
Schwitzen scheint die wichtigste Körpergeruchsquelle zu sein, die die wahrgenommene Raumluftqualität bestimmt (Gids und Wouters, 2008). Gerüche verursachen Unbehagen, da eine gute Luftqualität oft als Abwesenheit von Geruch wahrgenommen wird. In vielen Fällen gewöhnen sich die Bewohner an Gerüche, die von jemandem gut wahrgenommen werden können, der den Raum betritt. Zur Beurteilung der Geruchsintensität kann das Urteil eines besuchenden Testgremiums (Fanger et al. 1988) herangezogen werden.
Kohlendioxid (CO2) ist kein wichtiger Gesundheitsfaktor für die Belastung der Innenraumluft in Wohngebäuden. CO2 ist ein Marker für die Bioeffluente des Menschen und kann mit der Geruchsbelästigung in Verbindung gebracht werden. CO2 ist seit den Arbeiten von Pettenkofer (1858) die Grundlage für fast alle Lüftungsanforderungen in Gebäuden. Er erkannte, dass CO2 zwar bei normalen Innenraumkonzentrationen harmlos und für Personen nicht wahrnehmbar ist, aber ein messbarer Schadstoff, um den die Lüftungsstandards herum entwickelt werden könnten. Aus dieser Studie schlug er die sogenannte „PettekoferZahl“ von 1000 ppm als maximalen CO2-Gehalt vor, um Gerüche aus menschlichen Abwässern zu vermeiden. Er ging von einer Außenkonzentration von etwa 500 ppm aus. Er riet, die CO2-Differenz zwischen innen und außen auf 500 ppm zu begrenzen. Dies entspricht einer Durchflussmenge für einen Erwachsenen von ca. 10 dm3/s pro Person. Dieser Betrag ist in vielen Ländern noch immer die Grundlage für den Lüftungsbedarf. Später führten Yaglou (1937), Bouwman (1983), Cain (1983) und Fanger (1988) weitere Untersuchungen zu einem „geruchsbelästigungsgetriebenen“ Belüftungsansatz auf der Grundlage von CO2 als Marker durch.
Allgemein verwendete CO2-Grenzwerte in Räumen (Gids 2011)
Tabelle: Allgemein verwendete CO2-Grenzwerte in Räumen (Gids 2011)
Eine aktuelle Studie weist darauf hin, dass CO2 selbst die kognitiven Leistungen von Menschen beeinflussen könnte (Satish et al. 2012). Wenn in Räumen wie Klassenzimmern, Hörsälen und in manchen Fällen sogar Büros die Leistungsfähigkeit des Menschen der wichtigste Parameter ist, sollte der CO2-Gehalt die Lüftungsstufe bestimmen und nicht die Belästigung und/oder Behaglichkeit. Um CO2-basierte Standards für die kognitive Leistungsfähigkeit zu entwickeln, müsste ein akzeptables Expositionsniveau festgelegt werden. Basierend auf dieser Studie scheint die Aufrechterhaltung eines Niveaus von etwa 1000 ppm keine Beeinträchtigung der Leistung zu haben (Satish et al. 2012)
BASIS FÜR ZUKÜNFTIGE LÜFTUNGSSTANDARDS
BELÜFTUNG FÜR DIE GESUNDHEIT
Schadstoffe werden in den Raum emittiert oder gelangen in den Raum, wo die Insassen sie dann einatmen. Die Lüftung bietet eine Möglichkeit, Schadstoffe zu entfernen, um die Exposition zu reduzieren, indem entweder die Schadstoffe an der Quelle entfernt werden, z. Die Beatmung ist nicht die einzige Steuerungsoption zur Reduzierung der Exposition und in vielen Situationen möglicherweise nicht das richtige Werkzeug.
Um eine gesundheitsbezogene Lüftungs- oder Schadstoffbegrenzungsstrategie zu entwickeln, muss ein klares Verständnis der zu kontrollierenden Schadstoffe, der Quellen in Innenräumen und der Quellenstärken dieser Schadstoffe sowie der akzeptablen Expositionsniveaus in der Wohnung vorhanden sein. Eine europäische Kooperationsmaßnahme entwickelte eine Methode zur Ermittlung des Lüftungsbedarfs zur Erzielung einer guten Raumluftqualität in Abhängigkeit von diesen Schadstoffen (Bienfait et al. 1992).
Wichtigste Schadstoffe in Innenräumen
Schadstoffe, die die chronischen Gesundheitsrisiken im Zusammenhang mit der Exposition gegenüber Innenraumluft zu erhöhen scheinen, sind:
• Feinstaub (PM2,5)
• Tabakrauch aus zweiter Hand (SHS)
• Radon
• Ozon
• Formaldehyd
• Acrolein
• Schimmel-/feuchtigkeitsbedingte Schadstoffe
Derzeit liegen keine ausreichenden Daten über Quellenstärken und spezifische Quellenbeiträge zur Exposition in Wohnhäusern vor, um einen auf Gesundheit basierenden Lüftungsstandard zu entwerfen. Es gibt erhebliche Unterschiede bei den Quelleneigenschaften von Wohnung zu Wohnung, und die angemessene Belüftungsrate für ein Zuhause muss möglicherweise die Quellen in Innenräumen und das Verhalten der Bewohner berücksichtigen. Dies ist ein fortlaufender Forschungsbereich. Zukünftige Beatmungsstandards können sich auf gesundheitliche Ergebnisse stützen, um ausreichende Beatmungsraten zu erreichen.
BELÜFTUNG FÜR KOMFORT
Wie oben beschrieben, können Gerüche eine wichtige Rolle für Komfort und Wohlbefinden spielen. Ein weiterer Aspekt des Komforts ist der thermische Komfort. Die Belüftung kann die thermische Behaglichkeit beeinflussen, indem sie gekühlte,
erwärmte, befeuchtete oder getrocknete Luft. Die durch die Belüftung verursachten Turbulenzen und Luftgeschwindigkeiten können die empfundene thermische Behaglichkeit beeinflussen. Hohe Infiltrations- oder Luftwechselraten können Beschwerden verursachen (Liddament 1996).
Die Berechnung der erforderlichen Lüftungsraten für Komfort und Gesundheit erfordert unterschiedliche Ansätze. Die Komfortlüftung basiert hauptsächlich auf Geruchsreduzierung und Temperatur-/Feuchtigkeitskontrolle, während die Strategie für die Gesundheit auf der Reduzierung von Expositionen basiert. Ein Vorschlag der Leitlinien für konzertierte Aktionen (CEC 1992) sieht vor, die für Komfort und Gesundheit erforderliche Lüftungsrate getrennt zu berechnen. Für die Auslegung sollte die höchste Belüftungsrate verwendet werden.
BESTEHENDE LÜFTUNGSSTANDARDS
LÜFTUNGSSTANDARDS DER VEREINIGTEN STAATEN: ASHRAE 62.2
Der Standard 62.2 der American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineer (ASHRAE) ist der am weitesten verbreitete Standard für die Wohnraumlüftung in den Vereinigten Staaten. ASHRAE hat den Standard 62.2 „Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality in Low-Rise Residential Buildings“ entwickelt, um Probleme mit der Raumluftqualität (IAQ) anzugehen (ASHRAE 2010). ASHRAE 62.2 ist jetzt in einigen Bauvorschriften, wie dem kalifornischen Titel 24, vorgeschrieben und wird in vielen Energieeffizienzprogrammen und von Organisationen, die Bauunternehmer schulen und zertifizieren, als Standard der Praxis behandelt. Die Norm legt eine Gesamtaußenluftrate auf Wohnebene in Abhängigkeit von der Bodenfläche (ein Ersatz für stoffliche Emissionen) und der Anzahl der Schlafzimmer (ein Ersatz für bewohnerbezogene Emissionen) fest und fordert Abluftventilatoren für Bad und Küche. Als Schwerpunkt der Norm wird allgemein die Gesamtlüftungsleistung angesehen. Diese Betonung basiert auf der Idee, dass die Risiken in Innenräumen durch kontinuierlich emittierte, verteilte Quellen wie Formaldehyd aus Möbeln und Bioabgase (einschließlich Gerüche) des Menschen verursacht werden. Das erforderliche Maß an mechanischer Belüftung des gesamten Wohngebäudes beruhte auf dem besten Urteil von Experten auf diesem Gebiet, jedoch nicht auf der Grundlage einer Analyse der Konzentration chemischer Schadstoffe oder anderer gesundheitsspezifischer Bedenken.
EUROPÄISCHE BELÜFTUNGSSTANDARDS
In verschiedenen europäischen Ländern gibt es eine Vielzahl von Lüftungsstandards. Dimitroulopoulou (2012) gibt einen tabellarischen Überblick über bestehende Standards für 14 Länder (Belgien, Tschechien, Dänemark, Finnland, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Italien, Niederlande, Norwegen, Portugal, Schweden, Schweiz, Vereinigtes Königreich) sowie a Beschreibung der in jedem Land durchgeführten Modellierungs- und Messstudien. Alle Länder haben Durchflussraten für das ganze Haus oder bestimmte Räume des Hauses angegeben. Der Luftstrom wurde in mindestens einer Norm für die folgenden Räume festgelegt: Wohnzimmer, Schlafzimmer, Küche, Bad, Toilette Die meisten Normen spezifizierten den Luftstrom nur für eine Teilmenge von Räumen.
Die Grundlage für die Lüftungsanforderungen variiert von Land zu Land, wobei die Anforderungen auf der Anzahl der Personen, der Bodenfläche, der Anzahl der Räume, des Raumtyps, des Gerätetyps oder einer Kombination dieser Eingaben basieren. Brelih und Olli (2011) aggregierten Lüftungsstandards für 16 Länder in Europa (Bulgarien, Tschechische Republik, Deutschland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Ungarn, Italien, Litauen, Niederlande, Norwegen, Polen, Portugal, Rumänien, Slowenien, Vereinigtes Königreich). Sie verwendeten eine Reihe von Standardhäusern, um die aus diesen Standards berechneten resultierenden Luftwechselraten (AERs) zu vergleichen. Sie verglichen die erforderlichen Luftstromraten für das gesamte Haus und die Aufgabenlüftung. Die erforderlichen Lüftungsraten für das gesamte Haus lagen im Bereich von 0,23-1,21 ACH mit den höchsten Werten in den Niederlanden und den niedrigsten in Bulgarien.
Die minimalen Abzugsraten der Dunstabzugshaube reichten von 5,6 bis 41,7 dm3/s.
Die Mindestabgasraten aus Toiletten lagen im Bereich von 4,2-15 dm3/s.
Die Mindestabgasraten aus Badezimmern reichten von 4,2 bis 21,7 dm3/s.
Es scheint einen einheitlichen Konsens zwischen den meisten Standards zu geben, dass für Räume, in denen schadstoffausstoßende Aktivitäten auftreten können, wie Küchen und Badezimmer, oder in denen sich Menschen die meiste Zeit verbringen, eine Belüftungsrate für das ganze Haus mit zusätzlich höheren Belüftungsstufen erforderlich ist, wie z als Wohn- und Schlafzimmer.
STANDARDS IN DER PRAXIS
Der Neubau von Eigenheimen wird vorgeblich nach den Anforderungen des Landes gebaut, in dem das Eigenheim gebaut wird. Es werden Lüftungsgeräte ausgewählt, die die erforderlichen Durchflussraten erfüllen. Die Flussraten können nicht nur durch das ausgewählte Gerät beeinflusst werden. Gegendruck von der an einem bestimmten Lüfter angebrachten Entlüftung, unsachgemäße Installation und verstopfte Filter können zu einem Abfall der Lüfterleistung führen. Derzeit gibt es weder in den US- noch in den europäischen Normen eine Inbetriebnahmeanforderung. Die Inbetriebnahme ist in Schweden seit 1991 obligatorisch. Die Inbetriebnahme ist der Prozess der Messung der tatsächlichen Gebäudeleistung, um festzustellen, ob sie die Anforderungen erfüllen (Stratton und Wray 2013). Die Inbetriebnahme erfordert zusätzliche Ressourcen und kann als unerschwinglich angesehen werden. Aufgrund der fehlenden Inbetriebnahme können die tatsächlichen Durchflüsse nicht den vorgeschriebenen oder ausgelegten Werten entsprechen. Stratton et al. (2012) maßen die Durchflussraten in 15 kalifornischen, US-amerikanischen Haushalten und stellten fest, dass nur 1 den ASHRAE 62.2-Standard vollständig erfüllte. Messungen in ganz Europa haben auch gezeigt, dass viele Haushalte die vorgeschriebenen Standards nicht erfüllen (Dimitroulopoulou 2012). Die Inbetriebnahme sollte möglicherweise zu bestehenden Standards hinzugefügt werden, um die Einhaltung in Häusern sicherzustellen.
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