Poprawa skuteczności wentylacji grawitacyjnej w typowym przedszkolu

Transkrypt

1 Poprawa skuteczności wentylacji grawitacyjnej w typowym przedszkolu Wentylacja grawitacyjna, wszechobecna i najpopularniejsza, jest także podstawową i najczęściej jedyną stosowaną wentylacją w przedszkolach. W typowym polskim przedszkolu przeprowadzono badania skuteczności wentylacji, w trakcie których analizowano poprawę skuteczności wentylacji grawitacyjnej poprzez wspomaganie wentylacji przez rozszczelnienie okien. Przedstawiono wyniki badań jakości zewnętrznego i oraz skuteczności wentylacji grawitacyjnej w pomieszczeniach przedszkolnych. Przedstawiono także wzrost skuteczności wentylacji w zależności od tego, czy okna są rozszczelnione, czy zamknięte. Rozszczelnienie okien zwiększyło krotność wymiany nawet o 30%. Dzieci spędzają w przedszkolu od pięciu nawet do dziesięciu godzin dziennie. Stąd ważna jest jakość, a tym samym poprawne działanie wentylacji. Wentylacja grawitacyjna Prawidłowe działanie wentylacji grawitacyjnej opiera się na doprowadzaniu do pomieszczenia zewnętrznego. W pomieszczeniach przedszkolnych odbywa sie ono najczęściej poprzez otwarte lub rozszczelnione okna. Otwarte lub rozszczelnione okna są nie tylko wspomaganiem wentylacji grawitacyjnej - kanałowej, ale także jej uzupełnieniem. Jest to wentylacja naturalna - wietrzenie, poza dostarczaniem do pomieszczeń, często jej zadaniem jest również wymiana. Jakość W budynkach dydaktycznych często mierzony jest poziom CO 2, jako wyznacznik jakości [4], [10], [18]. Badania jakości zewnętrznego i przedstawili także autorzy [9], [11], [16]. Jednak zainteresowania tych badaczy skupiły się na mikroorganizmach. Nie zwrócili oni uwagi na parametry takie jak wilgotność, temperatura czy stężenie CO 2. Parametry te mają istotny wpływ chociażby na tempo rozwoju mikroorganizmów. Warunki jakie powinny panować w pomieszczeniach przedszkolnych precyzuje Rozporządzenie Ministra Edukacji Narodowej w sprawie rodzajów innych form wychowania przedszkolnego, warunków tworzenia i organizowania tych form oraz sposobu ich działania [14]. Ogólniejsze wytyczne dotyczące jakości w pomieszczeniach przedszkolnych zawiera norma PN-EN 13779:2007 [17], opracowana na podstawie dyrektywy UE, obowiązuje więc w całej Europie. Klasyfikację jakości wykonaną na jej podstawie prezentuje tabela 1. Tab. 1. Klasyfikacja jakości.

2 Kategoria IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 Opis Wysoka jakość Średnia jakość Umiarkowana jakość Niska jakość Przyrost stężenia CO 2 w stosunku do stężenia CO 2 w powietrzu zewnętrznym ppm Strumień objętości zewnętrznego na jedną osobę m 3 /h na 1 osobę poniżej 400 powyżej powyżej 1000 poniżej 22 Dopuszczalne stężenie dwutlenku węgla w pomieszczeniach zamkniętych wynosi 1000 ppm. Jest to wymóg minimum higienicznego zalecanego przez europejski oddział Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) [1] oraz ASHRAE [2]. Minimum higieniczne w pomieszczeniach to minimalna ilość wentylacyjnego przypadająca na jedną osobę w ciągu godziny, zapewniająca odpowiednie warunki do przebywania w pomieszczeniu, w różnych krajach i w różnych normach przestrzegane są inaczej. Wymóg minimum higienicznego w Niemczech wg [3] to 50 m 3 /h osobę, wg WHO [1] oraz CR EU 1752 dla budynków Klasy A strumień doprowadzanego to 36 m 3 /h osobę, wg ASHRAE [2] to 35 m 3 /h osobę, wg nadal obowiązującej Polskiej normy z 1983 roku [12] minimalny strumień powinien wynosić 20 m 3 /h osobę, ale już Polska norma [17] z 2007 roku zaleca m 3 /h osobę, szwedzkie normy nadal zalecają tylko 9 m 3 /h osobę, a angielskie 25 m 3 /h osobę [13]. Opis badanego przedszkola Jest to budynek wolnostojący, zbudowany w latach 70. XX wieku. Termomodernizacja została zakończona w 2007 roku. Nie zmodernizowano instalacji centralnego ogrzewania. W przedszkolu skupiono się tylko na izolacji ścian i wymianie stolarki na szczelniejszą. Nie wykonano modernizacji układu wentylacyjnego. Przedszkole jest dość duże, mieści 180 dzieci. Przebadane pomieszczenia: korytarz dół, Grupa I i WC maluchy, Grupa II i WC maluchy, Grupa III i WC średniaki nieśpiące, Grupa IV starszaki, Grupa V i WC średniaki śpiące, Grupa VI i WC starszaki, Grupa VII zerówka, korytarz góra.

3 W każdym pomieszczeniu znajduje się wentylacja grawitacyjna kanałowa. Liczba kratek w każdym pomieszczeniu jest inna. Maksymalna liczba kratek w pomieszczeniu wynosi 8 sztuk. W niektórych pomieszczeniach jest sześć kratek, lecz wszystkie zasłonięte. Opis badań i wyniki Badania stanu w salach szkolnych wykonywane były w Polsce [6], [7], [15] i na świecie [8], [18]. Natomiast badania parametrów w przedszkolach dopiero są rozpoczynane. Rozpoczynane są również badania skuteczności wentylacji naturalnej będącej podstawową wentylacją w obiektach przedszkolnych w Polsce i na świecie. Badane są również możliwości poprawy jej działania. Pomiary skuteczności wentylacji grawitacyjnej wykonano w badanym przedszkolu po serii badań jakości w kilku Białostockich przedszkolach [7]. Wykonano pomiary parametrów w godzinach (tab. 3) oraz zewnętrznego przed rozpoczęciem badań i po jego zakończeniu (tab. 2). Tab. 2. Parametry zewnętrznego. Parametr Jedn. Czerwiec Grudzień Godzina Temperatura C 11,5 12,5 2,9 3,6 Wilgotność % 89,8 85,6 86,8 81,2 Ciśnienie atmosferyczne Pa 994,5 994, Stężenia CO 2 ppm Tab. 3. Parametry podczas eksperymentu. Pomieszczenie Czerwiec Grudzień Temp. Wilg. St.CO 2 Temp. Wilg. St.CO 2 C % ppm C % ppm Korytarz dół 19,69 58, ,85 35, Grupa I 21,21 53, ,25 34, Grupa I WC 21,07 52, ,48 37, Grupa II 20,10 58, ,90 35, Grupa II WC 20,63 57, ,80 36, Grupa III 20,45 54, ,17 32, Grupa III WC 21,16 55, ,67 34, Grupa IV 21,00 53, ,40 33, Grupa V 21,31 55, ,10 36, Grupa V WC 21,60 53, ,19 35, Grupa VI 21,38 52, ,80 36, Grupa VI WC 21,46 52, ,10 37,47 543

4 Grupa VII 21,79 52, ,72 41, Grupa VII WC 21,81 52, ,23 39, Korytarz góra 21,00 53, ,09 35, Badania wykonano w czerwcu oraz w grudniu. Aby zaobserwować zmiany strumienia wentylacyjnego w zależności od doprowadzonego do pomieszczenia strumienia wykonano pomiary w dwóch wariantach. Okna rozszczelnione oraz okna zamknięte. Porównanie krotności wymian przedstawiają rys. 1 (czerwiec) i rys. 2 (grudzień). Rys. 1. Wzrost krotności wymian w czerwcu - okna zamknięte i rozszczelnione (otwarte). Rys. 2. Wzrost krotności wymian w grudniu - okna zamknięte i rozszczelnione (otwarte).

5 Pomiary jakości zostały wykonane we wszystkich salach na wysokości głowy dziecka (około 1,00 1,10 m od powierzchni podłogi). Pomiary prowadzono miernikiem testo oraz miernikiem do pomiaru jakości z dokładnościami poszczególnych parametrów: temperatura w zakresie 0 do +50 C ±0.3 C; wilgotność względna w zakresie +2 do +98 %RH ±2 %RH; stężenie dwutlenku węgla w zakresie +0 do ppm CO2 ±100 ppm CO2 ±3%; ciśnienie atmosferyczne w zakresie +600 do hpa ±5 hpa oraz pomiary strumienia na kratkach kończących kanały wentylacji grawitacyjnej anemometrem skrzydełkowym o dokładności: +0,25 do +20,0 m/s ± (0,1 m/s +1,5% mierzonej wartości). Omówienie wyników pomiarów Analizując tabelę 2 parametry zewnętrznego, należy zauważyć, że ze spadkiem temperatury wzrasta stężenie dwutlenku węgla w powietrzu atmosferycznym. Przypuszczalnie na zaobserwowane zjawisko ma wpływ ogrzewanie budynków, a co za tym idzie emisja dwutlenku węgla do atmosfery. Nie ma znaczenia, czy ogrzewanie jest indywidualne, czy z elektrociepłowni. W badanym przedszkolu temperatura w pomieszczeniach znajduje się w granicach normy [12] (tab. 3). Wilgotność w pomieszczeniach w czerwcu jest zgodna z obowiązującą normą, a w grudniu jest poniżej zalecanych wartości. Powietrze w pomieszczeniach jest suche (tab. 3). Stężenie dwutlenku węgla nie przekracza dopuszczalnych norm (tab. 3). Jakość ma kategorię IDA1 IDA2 (tab. 1), do przyjścia personelu i dzieci jakość ta, nie ulegnie pogorszeniu. Ponieważ okna w salach są cały czas rozszczelnione, a podczas badań w pomieszczeniach nie było źródeł zanieczyszczenia dwutlenkiem węgla, jego stężenie było na poziomie stężenia w powietrzu zewnętrznym. Podczas badań wentylacji grawitacyjnej kanałowej temperatura zewnętrznego wahała się w granicach 11,5 12,5 o C w czerwcu i 2,9 3,6 o C w grudniu (tab. 2), a temperatura w granicach 19,69 21,79 o C w czerwcu 18,1 21,2 o C w grudniu (tab. 3). Wzrost krotności wymian przy rozszczelnionych oknach wahał się w zakresie 11,4 % 30,1% (rys. 4 i 5). Mniejszy wzrost zaobserwowano w czerwcu (rys. 4) do 20 %. Ogólnie (analizując pomiary z czerwca i grudnia) najmniejszy wzrost krotności wymian był przy małej ilości kratek maksymalnie do 12,35 %. Niemniej, przy rozszczelnionych oknach zawsze wzrasta strumień w kanałach wentylacji grawitacyjnej, a tym samym wzrasta jakość. Rozszczelnienie okien nie miało znaczącego wpływu na straty ciepła w obiekcie.

6 Wnioski 1. Doprowadzenie zewnętrznego poprzez infiltrację przez niewielkie szczeliny poprawia skuteczność wentylacji grawitacyjnej, a to prowadzi do poprawy jakości. 2. Wraz z termomodernizacją należy modernizować układ wentylacyjny. Praca naukowa finansowana ze środków na naukę w latach , jako projekt badawczy nr NN Literatura: 1. Air Quality Guidelines for Europe, Second Edition 2000, WHO Regional Office for Europe Copenhagen, European Series, No ASHRAE Standard , Ventilation for acceptable Indoor Air Quality, DIN Ventilation and air conditioning; technical health requirements 4. Fromme H., Twardella D., Dietrich S., Heitmann D., Schierl R., Liebl B., Rüden H. Particulate matter in the indoor air of classrooms-exploratory results from Munich and surrounding area Atmospheric Environment, Volume 41, Issue 4, February 2007, Pages Gładyszewska K. Wentylacja grawitacyjna w budynkach mieszkalnych VI Ogólnopolska Konferencja Problemy jakości w Polsce Warszawa 2002, s Gładyszewska-Fiedoruk K. Badania stężenia dwutlenku węgla w sali dydaktycznej, COW 5/2009, s Gładyszewska-Fiedoruk K. Analiza stanu środowiska w wybranych przedszkolach ze szczególnym uwzględnieniem dwutlenku węgla, COW 2/2010, s IAQ Tools for Schools Kit (Second Edition December 2000 Environmental Protection Agency (EPA), 9. Karwowska E., Microbiological Air Contamination in Some Educational Settings, Polish Journal of Environmental Studies Vol. 12, No. 2 (2003), Lee S. C., Chang M. Indoor and outdoor air quality investigation at schools in Hong Kong Chemosphere, Volume 41, Issues 1-2, July 2000, Pages Małecka-Adamowicz M., Konderski W., Okoniewska A. Evaluation of Microbial Air Quality in a Forest Recreation Park, Polish Journal of Environmental Studies Vol. 19, No. 1 (2010), PN-83/B (wraz ze zmianą A3:2000) Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania 13. Recknagel H., Sprenger E., Honmann W., Schramek E. R., "Taschenbuch fur Heizung und Klimatechnik 07/08", OMNI SCALA, Munchen Rozporządzenia Ministra Edukacji Narodowej w sprawie rodzajów innych form wychowania przedszkolnego, warunków tworzenia i organizowania tych form oraz sposobu ich działania (Dz. U. Nr 104, poz. 667, 2008) 15. Sowa J. Wentylacja klas szkolnych efektywność stosowanych rozwiązań oraz możliwość poprawy skuteczności ich działania Problemy jakości w Polsce 2001, Warszawa 2002, s Stryjakowska-Sekulska M., Piotraszewska-Pająk A., Szyszka A., Nowicki M., Filipiak M. Microbiological Quality of Indoor Air in University Rooms, Polish Journal of Environmental Studies Vol. 16, No. 4 (2007), PN-EN 13779:2007 Wentylacja budynków niemieszkalnych Wymagane właściwości systemów

7 wentylacji i klimatyzacji. 18. Wargocki P. Effect of indoor climate conditions in classrooms on the progress in science, Problemy jakości w Polsce, Warszawa 2009 Opracowanie redakcja na podstawie artykułu autorstwa dr inż. Katarzyny Gładyszewskiej-Fiedoruk. Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji. Pierwotne źródło: (03/2011). Foto: KONTAKT Energia i Budynek