Backdrafting może powodować problemy z komfortem i jakością powietrza
Ludzie spędzają większość czasu w domach (Klepeis et al. 2001), co sprawia, że jakość powietrza w pomieszczeniach staje się coraz większym problemem. Powszechnie wiadomo, że obciążenie zdrowotne powietrza w pomieszczeniach jest znaczące (Edwards i wsp. 2001; de Oliveira i wsp. 2004; Weisel i wsp. 2005). Obecne standardy wentylacji mają na celu ochronę zdrowia i zapewnienie komfortu mieszkańcom, ale większość opiera się w dużej mierze na osądzie inżynierskim ze względu na ograniczone istnienie uzasadnienia naukowego. W tej sekcji opisano obecne i potencjalne metody szacowania wymaganych szybkości przepływu dla wentylacji oraz przedstawiono przegląd ważnych istniejących norm.
CIEKI LUDZKIE I DWUTLENEK WĘGLA
Podstawy Pettenkofer Zahl do standardów wentylacji
Pocenie się wydaje się być głównym źródłem zapachu ciała determinującym postrzeganą jakość powietrza w pomieszczeniach (Gids i Wouters, 2008). 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 wyczuwalne przez osobę wchodzącą do pomieszczenia. Do oceny intensywności zapachu można wykorzystać ocenę odwiedzającego panelu testowego (Fanger i wsp. 1988).
Dwutlenek węgla (CO2) nie jest głównym czynnikiem wpływającym na zdrowie w pomieszczeniach mieszkalnych. CO2 jest markerem bioodcieków ludzi i może być związany z uciążliwym zapachem. Od czasu pracy Pettenkofera (1858) CO2 jest podstawą prawie wszystkich wymagań dotyczących wentylacji w budynkach. Zdał sobie sprawę, że chociaż CO2 jest nieszkodliwy na normalnych poziomach w pomieszczeniach i niewykrywalny przez ludzi, jest to mierzalne zanieczyszczenie, wokół którego można zaprojektować standardy wentylacji. Na podstawie tego badania zaproponował tak zwany „PettekoferZahl” wynoszący 1000 ppm jako maksymalny poziom CO2, aby zapobiec nieprzyjemnym zapachom z ludzkich ścieków. Przyjął stężenie zewnętrzne około 500 ppm. Polecił ograniczyć różnicę w CO2 między wnętrzem a zewnętrzem do 500 ppm. Odpowiada to wydatkowi dla osoby dorosłej około 10 dm3/s na osobę. Ta ilość jest nadal podstawą wymagań dotyczących wentylacji w wielu krajach. Później Yaglou (1937), Bouwman (1983), Cain (1983) i Fanger (1988) przeprowadzili dalsze badania nad podejściem wentylacyjnym „zorientowanym na uciążliwy zapach”, opartym na CO2 jako markerze.
Ogólnie stosowane limity CO2 w przestrzeniach (Gids 2011)
Tabela: Ogólnie stosowane limity CO2 w przestrzeniach (Gids 2011)
Niedawne badanie wskazuje, że sam CO2 może wpływać na zdolności poznawcze ludzi (Satish et al. 2012). W przypadku, gdy wydajność ludzi jest najważniejszym parametrem w pomieszczeniach takich jak sale lekcyjne, sale wykładowe, a nawet w niektórych przypadkach biura, poziom CO2 powinien określać poziom wentylacji, a nie uciążliwość i/lub komfort. W celu opracowania standardów opartych na CO2 dla zdolności poznawczych, należałoby ustalić akceptowalny poziom narażenia. Na podstawie tego badania wydaje się, że utrzymanie poziomu około 1000 ppm nie wpływa negatywnie na wydajność (Satish et al. 2012)
PODSTAWA PRZYSZŁYCH STANDARDÓW WENTYLACJI
WENTYLACJA DLA ZDROWIA
Zanieczyszczenia są emitowane lub przedostają się do przestrzeni, w której mieszkańcy następnie je wdychają. Wentylacja zapewnia jedną z opcji usuwania zanieczyszczeń w celu zmniejszenia narażenia poprzez usuwanie zanieczyszczeń u źródła, na przykład za pomocą okapów kuchennych, lub przez rozcieńczanie powietrza w domu poprzez wentylację całego domu. Wentylacja nie jest jedyną opcją kontroli w celu zmniejszenia ekspozycji i może nie być właściwym narzędziem w wielu sytuacjach.
Aby zaprojektować wentylację lub strategię kontroli zanieczyszczeń w oparciu o zdrowie, należy jasno zrozumieć zanieczyszczenia, które należy kontrolować, źródła w pomieszczeniach i mocne źródła tych zanieczyszczeń oraz dopuszczalne poziomy narażenia w domu. European Collaborative Action opracował metodę określania zapotrzebowania na wentylację w celu uzyskania dobrej jakości powietrza w pomieszczeniach w zależności od tych zanieczyszczeń (Bienfait et al. 1992).
Najważniejsze zanieczyszczenia w pomieszczeniach
Zanieczyszczenia, które wydają się powodować chroniczne zagrożenia dla zdrowia związane z narażeniem na powietrze w pomieszczeniach to:
• Drobne cząsteczki (PM2,5)
• Wtórny dym tytoniowy (SHS)
• Radon
• Ozon
• Formaldehyd
• akroleina
• Zanieczyszczenia związane z pleśnią/wilgocią
Obecnie nie ma wystarczających danych na temat mocnych stron źródeł i konkretnego wkładu źródła w narażenie w domach, aby zaprojektować standard wentylacji oparty na zdrowiu. Istnieje znaczna zmienność w charakterystyce źródeł w zależności od domu, a odpowiedni współczynnik wentylacji dla domu może wymagać uwzględnienia źródeł wewnętrznych i zachowania mieszkańców. Jest to obszar ciągłych badań. Przyszłe standardy wentylacji mogą opierać się na wynikach zdrowotnych w celu ustalenia wystarczających szybkości wentylacji.
WENTYLACJA DLA KOMFORTU
Jak opisano powyżej, zapachy mogą odgrywać ważną rolę w komforcie i dobrym samopoczuciu. Kolejnym aspektem komfortu jest komfort termiczny. Wentylacja może wpływać na komfort cieplny transportując schłodzone,
ogrzane, nawilżone lub wysuszone powietrze. Turbulencje i prędkość powietrza spowodowane wentylacją mogą wpływać na odczuwany komfort cieplny. Wysoki stopień infiltracji lub wymiany powietrza może powodować dyskomfort (Liddament 1996).
Obliczenie wymaganych współczynników wentylacji dla komfortu i zdrowia wymaga różnych podejść. Wentylacja dla komfortu opiera się głównie na redukcji zapachów i kontroli temperatury/wilgotności, podczas gdy dla zdrowia strategia opiera się na redukcji narażenia. Propozycja wytycznych działań uzgodnionych (CEC 1992) polega na oddzielnym obliczeniu szybkości wentylacji potrzebnej dla komfortu i zdrowia. W projekcie należy zastosować najwyższy współczynnik wentylacji.
ISTNIEJĄCE STANDARDY WENTYLACJI
STANDARDY WENTYLACJI STANÓW ZJEDNOCZONYCH: ASHRAE 62,2
Standard 62.2 Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Ogrzewnictwa, Chłodnictwa i Klimatyzacji (ASHRAE) jest najszerzej akceptowanym standardem wentylacji budynków mieszkalnych w Stanach Zjednoczonych. ASHRAE opracowało Standard 62.2 „Wentylacja i akceptowalna jakość powietrza wewnętrznego w niskich budynkach mieszkalnych” w celu rozwiązania problemów z jakością powietrza w pomieszczeniach (IAQ) (ASHRAE 2010). ASHRAE 62.2 jest obecnie wymagany w niektórych przepisach budowlanych, takich jak California's Title 24, i jest traktowany jako standard praktyki w wielu programach efektywności energetycznej oraz przez organizacje, które szkolą i certyfikują wykonawców prac domowych. Norma określa ogólny współczynnik wentylacji powietrza zewnętrznego na poziomie rezydencji jako funkcję powierzchni podłogi (zamiennik emisji materiałów) i liczby sypialni (zamiennik emisji związanych z mieszkańcami) i wymaga wentylatorów wyciągowych łazienkowych i kuchennych. Ogólnie uważa się, że celem normy jest ogólna szybkość wentylacji. Nacisk ten opiera się na założeniu, że zagrożenia w pomieszczeniach są napędzane przez stale emitowane, rozproszone źródła, takie jak formaldehyd z mebli i bioodcieki (w tym zapachy) pochodzące od ludzi. Wymagany poziom wentylacji mechanicznej w całym mieszkaniu oparto na najlepszej ocenie ekspertów w tej dziedzinie, ale nie na żadnej analizie stężeń zanieczyszczeń chemicznych lub innych problemów zdrowotnych.
EUROPEJSKIE NORMY WENTYLACJI
W różnych krajach europejskich istnieje wiele standardów wentylacji. Dimitroulopoulou (2012) zawiera 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 opis modelowania i badań pomiarowych wykonanych w każdym kraju. Wszystkie kraje określiły stawki przepływu dla całego domu lub określonych pomieszczeń w domu. Przepływ powietrza został określony w co najmniej jednym standardzie dla następujących pomieszczeń: pokój dzienny, sypialnia, kuchnia, łazienka, toaleta Większość standardów określała przepływ powietrza tylko dla podzbioru pomieszczeń.
Podstawa wymagań dotyczących wentylacji różni się w zależności od kraju, z wymaganiami opartymi na liczbie osób, powierzchni podłogi, liczbie pokoi, typie pomieszczenia, typie jednostki lub kombinacji tych danych wejściowych. Brelih i Olli (2011) zagregowali 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, aby porównać wynikowe kursy wymiany powietrza (AER) obliczone na podstawie tych standardów. Porównali wymagane szybkości przepływu powietrza dla całego domu i wentylacji zadaniowej. Wymagane wskaźniki wentylacji całego domu wahały się od 0,23 do 1,21 ACH, przy czym najwyższe wartości w Holandii, a najniższe w Bułgarii.
Minimalne wartości wydmuchu przez okap wahały się od 5,6-41,7 dm3/s.
Minimalne wartości spalin z toalet wahały się od 4,2-15 dm3/s.
Minimalne wartości spalin z łazienek wahały się od 4,2-21,7 dm3/s.
Wydaje się, że istnieje standardowa zgoda między większością norm, że wymagany jest współczynnik wentylacji całego domu z dodatkowym wyższym poziomem wentylacji w pomieszczeniach, w których mogą wystąpić czynności emitujące zanieczyszczenia, takich jak kuchnie i łazienki, lub w których ludzie spędzają większość czasu, np. jako salony i sypialnie.
STANDARDY W PRAKTYCE
Budowa nowego domu jest rzekomo budowana w celu spełnienia wymagań określonych w kraju, w którym dom jest budowany. Dobierane są urządzenia wentylacyjne, które spełniają wymagane natężenia przepływu. Na natężenie przepływu może mieć wpływ nie tylko wybrane urządzenie. Przeciwciśnienie z odpowietrznika dołączonego do danego wentylatora, niewłaściwa instalacja i zatkane filtry mogą skutkować spadkiem wydajności wentylatora. Obecnie nie ma wymogu uruchomienia ani w normach amerykańskich ani europejskich. Oddanie do eksploatacji jest obowiązkowe w Szwecji od 1991 roku. Oddanie do użytku to proces pomiaru rzeczywistych parametrów budynku w celu określenia, czy spełnia on wymagania (Stratton i Wray 2013). Rozruch wymaga dodatkowych zasobów i może zostać uznany za kosztowny. Ze względu na brak uruchomienia rzeczywiste przepływy mogą nie odpowiadać zalecanym lub projektowanym wartościom. Stratton i wsp. (2012) zmierzyli przepływy w 15 domach w Kalifornii w USA i stwierdzili, że tylko 1 spełniał całkowicie standard ASHRAE 62.2. Pomiary w całej Europie wykazały również, że wiele domów nie spełnia określonych norm (Dimitroulopoulou 2012). Uruchomienie powinno potencjalnie zostać dodane do istniejących standardów, aby zapewnić zgodność w domach.
Oryginalny artykuł
