Το backdrafting μπορεί να προκαλέσει προβλήματα άνεσης και IAQ
Οι άνθρωποι περνούν το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου τους σε κατοικίες (Klepeis et al. 2001), καθιστώντας την ποιότητα του εσωτερικού αέρα μια αυξανόμενη ανησυχία. Έχει αναγνωριστεί ευρέως ότι η επιβάρυνση της υγείας του εσωτερικού αέρα είναι σημαντική (Edwards et al. 2001; de Oliveira et al.2004; Weisel et al. 2005). Τα τρέχοντα πρότυπα αερισμού έχουν τεθεί για να προστατεύουν την υγεία και να παρέχουν άνεση στους κατοίκους, αλλά η πλειοψηφία βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην κρίση των μηχανικών λόγω της περιορισμένης ύπαρξης επιστημονικής αιτιολόγησης. Αυτή η ενότητα θα περιγράψει τις τρέχουσες και τις πιθανές μεθόδους για την εκτίμηση των απαιτούμενων ρυθμών ροής για αερισμό και θα παρέχει μια επισκόπηση σημαντικών υφιστάμενων προτύπων.
ΑΝΘΡΩΠΙΝΑ ΕΚΛΥΜΑΤΑ ΚΑΙ ΔΙΟΞΕΙΔΙΟ ΤΟΥ ΑΝΘΡΑΚΑ
Βάσεις Pettenkofer Zahl για πρότυπα αερισμού
Η εφίδρωση φαίνεται να είναι η κύρια πηγή οσμής του σώματος που καθορίζει την αντιληπτή ποιότητα του εσωτερικού αέρα (Gids and Wouters, 2008). Οι οσμές δημιουργούν δυσφορία, καθώς η καλή ποιότητα του αέρα συχνά θεωρείται ως η απουσία οσμής. Σε πολλές περιπτώσεις οι ένοικοι συνηθίζουν σε μυρωδιές που μπορούν να γίνουν αντιληπτές από κάποιον που μπαίνει στο δωμάτιο. Η κρίση μιας επισκέπτριας δοκιμαστικής ομάδας (Fanger et al. 1988) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της έντασης της οσμής.
Το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) δεν αποτελεί σημαντικό παράγοντα υγείας για την έκθεση στον αέρα εσωτερικών χώρων στις κατοικίες. Το CO2 είναι δείκτης για τα βιορεύματα των ανθρώπων και μπορεί να σχετίζεται με την ενόχληση της οσμής. Το CO2 ήταν η βάση για όλες σχεδόν τις απαιτήσεις αερισμού στα κτίρια από το έργο του Pettenkofer (1858). Αναγνώρισε ότι ενώ το CO2 ήταν αβλαβές σε κανονικά επίπεδα εσωτερικού χώρου και δεν ανιχνεύτηκε από άτομα, ήταν ένας μετρήσιμος ρύπος για τον οποίο θα μπορούσαν να σχεδιαστούν τα πρότυπα αερισμού. Από αυτή τη μελέτη, πρότεινε το λεγόμενο «PettekoferZahl» των 1000 ppm ως μέγιστο επίπεδο CO2 για την πρόληψη των οσμών από τα ανθρώπινα λύματα. Υπέθεσε μια εξωτερική συγκέντρωση περίπου 500 ppm. Συνέστησε να περιοριστεί η διαφορά CO2 μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού στα 500 ppm. Αυτό ισοδυναμεί με ρυθμό ροής για έναν ενήλικα περίπου 10 dm3/s ανά άτομο. Αυτή η ποσότητα εξακολουθεί να είναι η βάση των απαιτήσεων αερισμού σε πολλές χώρες. Αργότερα οι Yaglou (1937), Bouwman (1983), Cain (1983) και Fanger (1988) διεξήγαγαν περαιτέρω έρευνα σχετικά με μια προσέγγιση εξαερισμού «οδηγούμενη από την οσμή» βασισμένη στο CO2 ως δείκτη.
Όρια CO2 που χρησιμοποιούνται γενικά σε χώρους (Gids 2011)
Πίνακας: Όρια CO2 που χρησιμοποιούνται γενικά σε χώρους (Gids 2011)
Μια πρόσφατη μελέτη δείχνει ότι το ίδιο το CO2 μπορεί να επηρεάσει τις γνωστικές επιδόσεις των ανθρώπων (Satish et al. 2012). Σε περίπτωση που η απόδοση των ανθρώπων είναι η πιο σημαντική παράμετρος σε δωμάτια όπως αίθουσες διδασκαλίας, αίθουσες διαλέξεων και ακόμη και σε ορισμένες περιπτώσεις γραφεία, τα επίπεδα CO2 θα πρέπει να καθορίζουν το επίπεδο αερισμού και όχι την ενόχληση ή/και την άνεση. Προκειμένου να αναπτυχθούν πρότυπα με βάση το CO2 για τις γνωστικές επιδόσεις, θα πρέπει να καθοριστεί ένα αποδεκτό επίπεδο έκθεσης. Με βάση αυτή τη μελέτη, η διατήρηση ενός επιπέδου περίπου 1000 ppm δεν φαίνεται να έχει καμία έκπτωση στην απόδοση (Satish et al. 2012)
ΒΑΣΗ ΓΙΑ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΑΕΡΙΣΜΟΥ
ΑΕΡΙΣΜΟΣ ΓΙΑ ΥΓΕΙΑ
Οι ρύποι εκπέμπονται ή εισέρχονται στον χώρο όπου οι ένοικοι τους εισπνέουν. Ο εξαερισμός παρέχει μια επιλογή για την απομάκρυνση των ρύπων για τη μείωση της έκθεσης είτε αφαιρώντας τους ρύπους στην πηγή, όπως με απορροφητήρες κουζίνας, είτε αραιώνοντας τον αέρα στο σπίτι μέσω εξαερισμού ολόκληρου του σπιτιού. Ο εξαερισμός δεν είναι η μόνη επιλογή ελέγχου για τη μείωση των εκθέσεων και μπορεί να μην είναι το σωστό εργαλείο σε πολλές περιπτώσεις.
Προκειμένου να σχεδιαστεί μια στρατηγική εξαερισμού ή ελέγχου ρύπων με βάση την υγεία, πρέπει να υπάρχει σαφής κατανόηση των προς έλεγχο ρύπων, των εσωτερικών πηγών και της ισχύος των πηγών αυτών των ρύπων και των αποδεκτών επιπέδων έκθεσης στο σπίτι. Μια Ευρωπαϊκή Συνεργατική Δράση ανέπτυξε μια μέθοδο για τον προσδιορισμό της απαίτησης αερισμού για την επίτευξη καλής ποιότητας αέρα σε εσωτερικούς χώρους ως συνάρτηση αυτών των ρύπων (Bienfait et al. 1992).
Οι πιο σημαντικοί ρύποι σε εσωτερικούς χώρους
Οι ρύποι που φαίνεται να οδηγούν τους χρόνιους κινδύνους για την υγεία που συνδέονται με την έκθεση στον αέρα των εσωτερικών χώρων είναι:
• Λεπτά σωματίδια (PM2,5)
• Παθητικό καπνό τσιγάρου (SHS)
• Ραδόνιο
• Όζον
• Φορμαλδεΰδη
• Ακρολεΐνη
• Ρύποι που σχετίζονται με τη μούχλα/την υγρασία
Επί του παρόντος, δεν υπάρχουν επαρκή δεδομένα σχετικά με τα πλεονεκτήματα της πηγής και τη συμβολή της συγκεκριμένης πηγής στην έκθεση στα σπίτια για να σχεδιαστεί ένα πρότυπο αερισμού με βάση την υγεία. Υπάρχει σημαντική διακύμανση στα χαρακτηριστικά της πηγής από σπίτι σε σπίτι και ο κατάλληλος ρυθμός αερισμού για ένα σπίτι μπορεί να χρειαστεί να ληφθούν υπόψη οι εσωτερικές πηγές και η συμπεριφορά των ενοίκων. Αυτός είναι ένας συνεχής τομέας έρευνας. Τα μελλοντικά πρότυπα αερισμού μπορεί να βασίζονται στα αποτελέσματα υγείας για να καθορίσουν επαρκείς ρυθμούς αερισμού.
ΑΕΡΙΣΜΟΣ ΓΙΑ ΑΝΕΣΗ
Όπως περιγράφηκε παραπάνω, οι οσμές μπορούν να παίξουν σημαντικό ρόλο στην άνεση και την ευεξία. Μια άλλη πτυχή της άνεσης είναι η θερμική άνεση. Ο εξαερισμός μπορεί να επηρεάσει τη θερμική άνεση μεταφέροντας ψυχρά,
θερμαινόμενο, υγροποιημένο ή αποξηραμένο αέρα. Οι αναταράξεις και η ταχύτητα του αέρα που προκαλούνται από τον αερισμό μπορούν να επηρεάσουν την αντιληπτή θερμική άνεση. Οι υψηλοί ρυθμοί διείσδυσης ή αλλαγής αέρα μπορεί να δημιουργήσουν δυσφορία (Liddament 1996).
Ο υπολογισμός των απαιτούμενων ρυθμών αερισμού για άνεση και υγεία απαιτεί διαφορετικές προσεγγίσεις. Ο αερισμός για άνεση βασίζεται κυρίως στη μείωση της οσμής και στον έλεγχο θερμοκρασίας/υγρασίας, ενώ για την υγεία η στρατηγική βασίζεται στη μείωση των εκθέσεων. Μια πρόταση των κατευθυντήριων γραμμών συντονισμένης δράσης (CEC 1992) είναι να υπολογιστεί χωριστά ο ρυθμός αερισμού που απαιτείται για άνεση και υγεία. Ο υψηλότερος ρυθμός αερισμού θα πρέπει να χρησιμοποιείται για το σχεδιασμό.
ΥΦΙΣΤΑΜΕΝΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΑΕΡΙΣΜΟΥ
ΠΡΟΤΥΠΑ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΗΝΩΜΕΝΩΝ ΠΟΛΙΤΕΙΩΝ: ASHRAE 62.2
Το Πρότυπο 62.2 της Αμερικανικής Εταιρείας Μηχανικών Θέρμανσης, Ψύξης και Κλιματισμού (ASHRAE's) είναι το πιο ευρέως αποδεκτό πρότυπο εξαερισμού κατοικιών στις Ηνωμένες Πολιτείες. Η ASHRAE ανέπτυξε το Πρότυπο 62.2 «Αερισμός και αποδεκτή ποιότητα αέρα εσωτερικών χώρων σε πολυώροφα κτίρια κατοικιών» για την αντιμετώπιση ζητημάτων ποιότητας αέρα εσωτερικών χώρων (IAQ) (ASHRAE 2010). Το ASHRAE 62.2 απαιτείται πλέον σε ορισμένους οικοδομικούς κώδικες, όπως ο Τίτλος 24 της Καλιφόρνια, και αντιμετωπίζεται ως πρότυπο πρακτικής σε πολλά προγράμματα ενεργειακής απόδοσης και από οργανισμούς που εκπαιδεύουν και πιστοποιούν εργολάβους απόδοσης σπιτιού. Το πρότυπο καθορίζει έναν συνολικό ρυθμό εξαερισμού εξωτερικού αέρα σε επίπεδο κατοικίας ως συνάρτηση της περιοχής του δαπέδου (υποκατάστατο για τις εκπομπές υλικών) και του αριθμού των υπνοδωματίων (υποκατάστατο για τις εκπομπές που σχετίζονται με τους ενοίκους) και απαιτεί ανεμιστήρες εξάτμισης μπάνιου και μαγειρέματος. Το επίκεντρο του προτύπου γενικά θεωρείται ότι είναι ο συνολικός ρυθμός αερισμού. Αυτή η έμφαση έχει βασιστεί στην ιδέα ότι οι κίνδυνοι σε εσωτερικούς χώρους οφείλονται σε συνεχώς εκπεμπόμενες, κατανεμημένες πηγές όπως η φορμαλδεΰδη από τα έπιπλα και τα βιορεύματα (συμπεριλαμβανομένων των οσμών) από τον άνθρωπο. Το απαιτούμενο επίπεδο μηχανικού αερισμού ολόκληρης της κατοικίας βασίστηκε στην καλύτερη κρίση των ειδικών στον τομέα, αλλά δεν βασίστηκε σε καμία ανάλυση των συγκεντρώσεων χημικών ρύπων ή άλλων ειδικών ανησυχιών για την υγεία.
ΕΥΡΩΠΑΪΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ ΑΕΡΙΣΜΟΥ
Υπάρχουν διάφορα πρότυπα αερισμού σε διάφορες ευρωπαϊκές χώρες. Η Δημητρουλοπούλου (2012) παρέχει μια επισκόπηση των υφιστάμενων προτύπων σε μορφή πίνακα για 14 χώρες (Βέλγιο, Τσεχία, Δανία, Φινλανδία, Γαλλία, Γερμανία, Ελλάδα, Ιταλία, Κάτω Χώρες, Νορβηγία, Πορτογαλία, Σουηδία, Ελβετία, Ηνωμένο Βασίλειο) μαζί με περιγραφή των μελετών μοντελοποίησης και μέτρησης που έγιναν σε κάθε χώρα. Όλες οι χώρες καθόρισαν ρυθμούς ροής για ολόκληρο το σπίτι ή συγκεκριμένα δωμάτια του σπιτιού. Η ροή αέρα προσδιορίστηκε σε τουλάχιστον ένα πρότυπο για τα ακόλουθα δωμάτια: σαλόνι, κρεβατοκάμαρα, κουζίνα, μπάνιο, τουαλέτα Τα περισσότερα πρότυπα καθόρισαν τη ροή αέρα μόνο για ένα υποσύνολο δωματίων.
Η βάση για τις απαιτήσεις εξαερισμού διαφέρει από χώρα σε χώρα με απαιτήσεις που βασίζονται στον αριθμό των ατόμων, την επιφάνεια του ορόφου, τον αριθμό των δωματίων, τον τύπο δωματίου, τον τύπο μονάδας ή κάποιο συνδυασμό αυτών των εισόδων. Οι Brelih και Olli (2011) συγκέντρωσαν τα πρότυπα αερισμού για 16 χώρες στην Ευρώπη (Βουλγαρία, Τσεχία, Γερμανία, Φινλανδία, Γαλλία, Ελλάδα, Ουγγαρία, Ιταλία, Λιθουανία, Κάτω Χώρες, Νορβηγία, Πολωνία, Πορτογαλία, Ρουμανία, Σλοβενία, Ηνωμένο Βασίλειο). Χρησιμοποίησαν ένα σύνολο τυπικών κατοικιών για να συγκρίνουν τις προκύπτουσες ισοτιμίες ανταλλαγής αέρα (AER) που υπολογίστηκαν από αυτά τα πρότυπα. Συνέκριναν τους απαιτούμενους ρυθμούς ροής αέρα για ολόκληρο το σπίτι και τον εξαερισμό της εργασίας. Οι απαιτούμενοι ρυθμοί εξαερισμού ολόκληρου του σπιτιού κυμαίνονταν από 0,23-1,21 ACH με τις υψηλότερες τιμές στην Ολλανδία και τις χαμηλότερες στη Βουλγαρία.
Η ελάχιστη συχνότητα εξάτμισης του απορροφητήρα κυμαινόταν από 5,6-41,7 dm3/s.
Οι ελάχιστοι ρυθμοί καυσαερίων από τουαλέτες κυμαίνονταν από 4,2-15 dm3/s.
Οι ελάχιστοι ρυθμοί καυσαερίων από τα μπάνια κυμαίνονταν από 4,2-21,7 dm3/s.
Φαίνεται ότι υπάρχει μια τυπική συναίνεση μεταξύ των περισσότερων προτύπων ότι απαιτείται ρυθμός εξαερισμού ολόκληρου του σπιτιού με επιπλέον υψηλότερα επίπεδα αερισμού για δωμάτια όπου ενδέχεται να υπάρχουν δραστηριότητες εκπομπής ρύπων, όπως κουζίνες και μπάνια ή όπου οι άνθρωποι περνούν τον περισσότερο χρόνο τους, π. ως σαλόνια και υπνοδωμάτια.
ΠΡΟΤΥΠΑ ΣΤΗΝ ΠΡΑΞΗ
Η κατασκευή νέας κατοικίας φαινομενικά κατασκευάζεται για να πληροί τις απαιτήσεις που καθορίζονται στη χώρα στην οποία κατασκευάζεται το σπίτι. Επιλέγονται συσκευές αερισμού που πληρούν τους απαιτούμενους ρυθμούς ροής. Οι ρυθμοί ροής μπορούν να επηρεαστούν από περισσότερα από την επιλεγμένη συσκευή. Η αντίθλιψη από τον εξαερισμό που είναι συνδεδεμένος σε έναν συγκεκριμένο ανεμιστήρα, η ακατάλληλη εγκατάσταση και τα βουλωμένα φίλτρα μπορεί να οδηγήσουν σε πτώση της απόδοσης του ανεμιστήρα. Επί του παρόντος δεν υπάρχει απαίτηση θέσης σε λειτουργία ούτε στα πρότυπα των ΗΠΑ ούτε στα ευρωπαϊκά πρότυπα. Η θέση σε λειτουργία είναι υποχρεωτική στη Σουηδία από το 1991. Η θέση σε λειτουργία είναι η διαδικασία μέτρησης της πραγματικής απόδοσης του κτιρίου για να καθοριστεί εάν πληρούν τις απαιτήσεις (Stratton και Wray 2013). Η θέση σε λειτουργία απαιτεί πρόσθετους πόρους και μπορεί να θεωρηθεί απαγορευτικό κόστος. Λόγω της έλλειψης θέσης σε λειτουργία, οι πραγματικές ροές ενδέχεται να μην πληρούν τις προδιαγεγραμμένες ή σχεδιασμένες τιμές. Οι Stratton et al (2012) μέτρησαν τους ρυθμούς ροής σε 15 σπίτια στην Καλιφόρνια των ΗΠΑ και διαπίστωσαν ότι μόνο 1 πληρούσε πλήρως το Πρότυπο ASHRAE 62.2. Οι μετρήσεις σε όλη την Ευρώπη έχουν επίσης δείξει ότι πολλά σπίτια δεν πληρούν τα προβλεπόμενα πρότυπα (Dimitroulopoulou 2012). Η θέση σε λειτουργία θα πρέπει ενδεχομένως να προστεθεί στα υπάρχοντα πρότυπα για να διασφαλιστεί η συμμόρφωση στα σπίτια.
Πρωτότυπο άρθρο
