Syndrom Chorego Budynku

Transkrypt

1 Syndrom Chorego Budynku Syndrom chorego budynku (z angielskiego "sick building syndrome", SBS) to termin określający sytuację, w której użytkownicy pomieszczeń odczuwają dyskomfort związany bezpośrednio z przebywania w budynku. Często wiąże się też z negatywnymi skutkami zdrowotnymi. Jednak ciężko jest scharakteryzować konkretne schorzenie towarzyszące temu zjawisku. Także niemożliwe jest określenie podstawowego czynnika sprawczego wywołującego SBS. Przyczyny występowania syndromu są złożone i wielowymiarowe. Należą do nich między innymi hałas, kurz, złe oświetlenie, szkodliwe promieniowanie, zbyt wysoka lub zbyt niska temperatura i wilgotność powietrza, a także obecność w powietrzu lotnych związków organicznych i zanieczyszczeń biologicznych. By jak najskuteczniej zapobiegać powstawaniu zjawiska SBS należy już na etapie projektowania systemu klimatyzacji i wentylacji zapewnić właściwy klimat w pomieszczeniach. Bardzo istotna jest eksploatacja i właściwa konserwacja instalacji, których zapewnienie daje jak najlepszą jakość powietrza wewnętrznego i komfort użytkowników. Komfort cieplny to odczucie organizmu człowieka na zespół parametrów powietrza w pomieszczeniu. Komfort cieplny wynika z równowagi między ilością ciepła wytwarzanego przez organizm w wyniku metabolizmu a stratami ciepła do otaczającego otoczenia. PARAMETRY KOMFORTU CIEPLNEGO Wyróżniamy kilka metod oceny komfortu cieplnego w pomieszczeniu: metoda Missenarda, metoda Bedforda, metoda Van Zullena, metoda Fangera. Metoda Missenarda Metoda posługująca się temperaturą odczuwalną określaną za pomocą dwóch parametrów takich jak temperatura powietrza wewnętrznego pomieszczenia i średnia temperatura promieniowana powierzchnia, dla nieruchomego powietrza i wilgotności względnej w granicach ϕ = 30 do 70%. t F = 0,5 t w + 0,5 t R [ C] gdzie: tf temperatura odczuwalna [ C];

2 t w temperatura powietrza wewnątrz pomieszczenia [ C]; t R - średnia temperatura promieniowana powierzchnia [ C]. Według tej metody w okresie grzewczym należy odpowiednio regulować temperaturę powietrza, proporcjonalnie do wzrostu lub spadku temperatury przegród, by utrzymać stałą temperaturę odczuwalną. Temperatura przegród jest wartością niezależną od nas, wpływ na nią ma temperatura powietrza zewnętrznego i opór cieplny przegrody budowlanej. Metoda Bedforda Podobnie jak metoda Missenarda określa temperaturę odczuwalną, ale dodatkowo charakteryzuje ją prędkością powietrza w pomieszczeniu oraz wilgotnością, która określa ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu. t F =0,43 t w +0,408 t R +1,365 10^(-3) p w -0,328-0,141 (37,8- t w ) (v p ) gdzie: t F temperatura odczuwalna [ C]; t w temperatura powietrza wewnątrz pomieszczenia [ C]; t R - średnia temperatura promieniowana powierzchnia [ C]; p w - ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu [Pa]; v p prędkość powietrza w pomieszczeniu [m/s]. Metoda Van Zullena Metoda opierają się na wskaźniku komfortu, który określa zależność: B'=C+0,25 (t w + t R )+0,1 X-0,1 (37,8- t w ) (v p ) gdzie: B wskaźnik komfortu; t w temperatura powietrza wewnątrz pomieszczenia [ C]; t R - średnia temperatura promieniowana powierzchnia [ C]; v p prędkość powietrza w pomieszczeniu [m/s]; C wskaźnik o wartości: C = -9,2 dla okresu grzewczego, C = -10,6 dla pozostałego okresu roku. X zawartość wilgoci w pomieszczeniu [gw/kgps].

3 Charakterystyka komfortu cieplnego według metody Van Zullena: B = -3 bardzo zimno, B = -2 zimno, B = -1 chłodno (w pobliżu komfortu), B = 0 komfort, B = +1 ciepło (w pobliżu komfortu), B = +2 ciepło, B = +3 bardzo ciepło. Metoda Fangera Charakteryzuje się zależnością od bilansu cieplnego organizmu człowieka. Polega na uwzględnieniu jednocześnie sześciu parametrów, które określają wymianę ciepła pomiędzy organizmem człowieka a otoczeniem. Do parametrów zaliczamy: temperaturę powietrza, wilgotność względną, względną prędkość powietrza, średnią temperaturę promieniowana powierzchni otaczających, opór cieplny odzieży, poziom intensywności działania organizmu człowieka. Na podstawie metody Fangera odczucia użytkownika opisuje się jako wskaźnik PMV (od angielskiego skrótu predicted mean vote), który określa ocenę środowiska wewnętrznego. Otrzymane wyniki wskaźnika PMV w metodzie Fangera mieszczą się w zakresie wartości temperatur komfortu, jaki został przedstawiony w pozostałych metodach. Na podstawie wskaźnika PMV można obliczyć przewidywany odsetek ludzi niezadowolonych z panujących warunków mikroklimatycznych PPD (od angielskiego skrótu predicted percentage of dissatisfied). Parametr PMV jest stosowany w przypadku spełnienia następujących warunków: temperatura powietrza w pomieszczeniu: C; prędkość powietrza w pomieszczeniu: 0 1 m/s; ciśnienie cząstkowe pary wodnej w pomieszczeniu: Pa; średnia temperatura promieniowania przegród budowlanych w pomieszczeniu: C; wydatek energetyczny osób przebywających w pomieszczeniu: 0,8 4,0 met (46,6 232,8 W/m2); izolacyjność cieplna odzieży: 0 2 clo. Umiarkowane środowisko komfortowe charakteryzuje się dla wskaźnika PMV w przedziale -0,5 < PMV < +0,5. Zależność PMV od PPD Minimalna wartość wskaźnika PPD wynosi 5%, więc nie jest możliwe dopasowanie parametrów cieplnych pomieszczenia w taki sposób, aby każdy przebywający w pomieszczeniu odczuwał komfort

4 cieplny. Rys. 1. Zależność wskaźnika PMV od wskaźnika PPD. (Źródło: Warunki komfortu cieplnego świetle obowiązujących norm, Anna Chojnacka, Chłodnictwo&Klimatyzacja, Warszawa, nr 11, 2006). Tabela 1. Kategoryzacja pomieszczeń według PN-EN Kategoria I II III IV Opis Wysokie wymagania zalecane przede wszystkim w pomieszczeniach użytkowanych przez wrażliwe, słabe osoby o specjalnych potrzebach, np. osoby starsze, małe dzieci, osoby chore, osoby upośledzone. Standardowe wymagania stawiane dla nowobudowanych obiektów oraz podlegających modernizacji. Umiarkowane, zadowalające wymagania zalecane do stosowania dla budynków istniejących. Warunki nie spełniające wymagań powyższych kategorii, możliwe do przyjęcia jedynie przez pewna część roku. Tabela 2. Zalecane wartości PPD i PMV w zależności od kategorii pomieszczenia w obiektach z instalacją chłodzenia i ogrzewania według PN-EN

5 Kategoria Odczucia cieplne dla całego ciała PPD [%] I < 6 II < 10 III < 15 IV > 15 PMV [-] -0,2 < PMV < +0,2-0,5 < PMV < +0,5-0,7 < PMV < +0,7 PMV < -0,7 lub PMV > +0,7 pionową różnicą temperatur Lokalny dyskomfort PD [%] powodowane: ciepłą lub zimną podłogą asymetrią promieniowania < 3 < 10 < 5 < 5 < 10 < 5 < 10 < 15 < 10 Poza kategorią DR [%] < 10 < 20 < 30 PD odsetek niezadowoleni, powodowany pionową różnicą temperatur pomiędzy głową i stopami; DR wskaźnik ryzyka przeciągu, zależny od stopnia turbulencji powietrza i jego prędkości dla temperatury powietrza równej 23 C. Metoda Fangera należy do najbardziej wszechstronnej metody opisującej zjawisko odczuwania komfortu cieplnego. WARUNKI JAKOŚCIOWE, JAKIE POWINNY PANOWAĆ W BUDYNKU Analizując powyższe metody oceny komfortu cieplnego możemy wywnioskować, że powietrze w pomieszczeniu powinno spełniać określone warunki jakościowe: temperatura powietrza, prędkość powietrza w pomieszczeniu, wilgotność względna powietrza, średnia temperatura promieniowania powierzchni, asymetria rozkładu temperatury w pomieszczeniu, metabolizm, aklimatyzacja, przewodność cieplna odzieży, wielkość i rodzaj jonizacji, głośność pomieszczenia, stężenie zanieczyszczeń w powietrzu.

6 Temperatura powietrza parametr, którego wartość powinna zapewnić organizmowi człowieka równowagę cieplną w otaczającym środowisku. Optymalna wartość temperatury zależy od aktywności fizycznej, pory roku oraz izolacyjności odzieży. W zimie wartości optymalne to około C Latem wartości optymalne to około C Zmiana temperatury powietrza otaczającego jest odczuwalna przez człowieka w granicach ±1K. W związku z tym optymalny układ klimatyzacji powinien utrzymywać wartość temperatury powietrza w tych granicach. Ograniczona zdolność ludzkiego organizmu do szybkiej aklimatyzacji w okresach letnich powoduje, że różnica temperatury pomiędzy powietrzem zewnętrznym a wewnętrznym nie powinna przekraczać 6-7K. W przeciwnym przypadku lekko ubrany człowiek po wejściu do pomieszczenia będzie odczuwał chłód. Z tego powodu wskazane jest, by w pomieszczeniach klimatyzowanych, przy temperaturze powietrza zewnętrznego powyżej 27 C, utrzymanie temperatury wewnętrznej jest zalecane w granicach o 3 5 C niższej niż powietrza zewnętrznego. Wilgotność względna powietrza parametr wpływający na intensywność parowania potu, a tym samym wymianę ciepła pomiędzy człowiekiem a otoczeniem. Wpływ wilgotności względnej powietrza na odczucie cieplne jest większe w warunkach wysokiej temperatury. Wartość wilgotności względnej w granicach 30-60% ma niewielki wpływ na odczucia cieplne. Wyższe wartości w granicy około 70% utrudniają odparowanie potu i sprzyjają rozwojowi bakterii i pleśni. Wilgotność poniżej 30% może powodować wysuszenie śluzówki nosa i skóry, unoszenie kurzu oraz innych zanieczyszczeń, powodując podrażnienie dróg oddechowych. Prędkość powietrza w pomieszczeniu parametr wpływający na proces wymiany ciepła na powierzchni ciała człowieka, a tym samym na strumień ciepła oddawany do otoczenia. Przy zbyt małej prędkości powietrza może się ona okazać niewystarczająca do odebrania odpowiedniej ilości ciepła do wytwarzanego przez człowieka. Może to spowodować odczucie duszności i przegrzania. Podczas wzrostu prędkości powietrza ilość ciepła oddawanego do otoczenia zwiększa się, co może powodować wzrost uczucia chłodu. Optymalne wartości prędkości powietrza w bezpośrednim otoczeniu organizmu człowieka zależą od temperatury i aktywności fizycznej ludzi. Tabela 3. Zakres prędkości komfortowych w zależności od wartości temperatury powietrza.

7 Temperatura powietrza t z [ C] Prędkość przepływu powietrza [m/s] 20 0,04 0, ,04 0, ,05 0, ,07 0, ,09 0, ,12 0, ,16 0,40 Temperatura promieniowania przegród parametr wpływający na wymianę ciepła pomiędzy człowiekiem a otoczeniem na drodze promieniowania. Na drodze promieniowania człowiek w warunkach komfortu cieplnego oddaje 55% ciepła. Różnica pomiędzy temperaturą przegród a powietrzem nie może przekraczać wartości 3K. Jeżeli temperatura powierzchni przegród będzie zbyt niska, to nawet przy utrzymywaniu temperatury powietrza w zakresie komfortu cieplnego człowiek będzie odczuwał zimno. Aklimatyzacja parametr opisujący zdolność organizmu do adaptacji w określonych warunkach cieplnych środowiska, który zmniejsza ryzyko występowania szkodliwych skutków zdrowotnych. Asymetria rozkładu temperatur w pomieszczeniu pionowy gradient temperatury. Parametr określa zmiany wartości temperatury powietrza wraz z wysokością i szerokością pomieszczenia, które mogą powodować lokalne uczucia chłodu stóp bądź głowy. Stopień asymetrii nie powinien być większy niż 10K. Izolacyjność cieplna odzieży parametr zależny od powierzchni odzieży, rodzaju materiału, wartości współczynnika przewodności cieplnej danego materiału ubrania oraz gradientu temperatury pomiędzy skórą a zewnętrzną powierzchnią materiału. Stanowi istotny element wymiany ciepła człowieka z otoczeniem. Stan zanieczyszczenia powietrza parametr wpływający na nieprawidłowe działanie instalacji wentylacyjnej. Niepoprawnie dobrana, zamontowana, eksploatowana bądź działająca wentylacja powoduje niewłaściwy dobór tlenu, który może działać negatywnie na samopoczucie osób przebywających w pomieszczeniu oraz pracę urządzeń grzewczych. Wolna wymiana powietrza wiąże się ze wzrostem stężenia zarodków grzybów i pleśni, kurzu, dymu, bakterii i wirusów. Niedostatecznie wentylowane pomieszczenie staje się zalążkiem chorób takich jak alergie i przeziębienia. Skutki źle wentylowanego budynku mogą być widoczne dopiero po paru latach

8 użytkowania. Wpływ na stan zanieczyszczenia powietrza ma także powietrze zewnętrzne. O ile na jakość powietrza wewnętrznego mamy wpływ i możliwość oddziaływania, tak na parametry i jakość powietrza zewnętrznego już nie. CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA ZJAWISKO SYNDROMU CHOREGO BUDYNKU Objawy syndromu chorego budynku występują w wyniku złej jakości powietrza wewnętrznego, a także ograniczenie strumienia powietrza wentylacyjnego oraz niewłaściwej eksploatacji przewodów wentylacyjnych. Wpływ ma także jakość powietrza zewnętrznego, zanieczyszczenia chemiczne i biologiczne. Przyczyny SBS: Zanieczyszczenia chemiczne wewnętrzne - emitowane przez materiały budowlane, wyposażenie, urządzenia biurowe, środki czyszczące. Zanieczyszczenia chemiczne zewnętrzne zanieczyszczenia, które przedostają się wraz z powietrzem zewnętrznym. Należą do nich spaliny, odpowietrzenie kanalizacji, odpowietrzenie kanałów wentylacyjnych łazienek, toalet i kuchni, dymy z sąsiednich kominów. Zanieczyszczenia biologiczne - pyłki roślin, bakterie wirusy i pleśnie. Zanieczyszczenia, które mogą się rozwijać w stojącej wodzie. Niewłaściwa wentylacja - dążenie do ograniczenia energii spowodowało znaczne uszczelnienie nowych budynków, a więc zmniejszenie dopływu świeżego powietrza. Źle zaprojektowana lub niewłaściwie użytkowana wentylacja może się okazać niewystarczająca. Syndrom chorego budynku jest związany z parametrami takimi jak temperatura i wilgotność. Średnie wartości tych parametrów optymalne dla osób przebywających w pomieszczeniu to temperatura powietrza wynosząca około 20 C oraz wilgotność na poziomie około 55 60%. Natomiast w budynku, gdzie występuje zjawisko SBS parametry powyższe są podwyższone i tak: temperatura wynosi przeważnie około 24 C, a wilgotność względna ponad 75%. Powodem podwyższonych wartości temperatury powietrza i wilgotności względnej jest zła wentylacja pomieszczenia, która jest spowodowana zjawiskami, takimi jak: brak naturalnej mikrowentylacji, spowodowana zbytnią szczelnością nowoczesnych okien. W budynku naturalna mikrowentylacja ma ogromne znaczenie ze względu na powodowanie ciągłej wymiany powietrza między budynkiem a środowiskiem zewnętrznym; niesprawny lub niewydajny system instalacji wentylacyjnej. Podczas projektowania systemu wentylacji budynku należy odpowiednio dobrać ilości wymiany powietrza, które określają odpowiednie normy; nieprawidłowa inspekcja instalacji wentylacyjnej. Brak konserwacji przewodów i urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych powoduje, że system przestaje spełniać swoją rolę i staje się zagrożeniem dla zdrowia osób przebywających w budynku. Należy pamiętać, że źle dobrana wentylacja powoduje wzrost temperatury i wilgotności, a co za tym idzie zły mikroklimat, który stwarza warunki rozwoju organizmów stanowiących zagrożenie dla

9 zdrowia, wywołują lub bardziej wzmacniają reakcje alergiczne. Rozwiązania zapobiegania zjawisku SBS: Zwiększenie wydajność wentylacji oraz skuteczności dystrybucji powietrza w pomieszczeniach. W przypadku zastosowania systemu klimatyzacji, dopilnowanie właściwego działania instalacji. Właściwe zaprojektowanie instalacji wentylacyjnej i grzewczej pod kątem rzeczywistych i normatywnych wymagań. Właściwa eksploatacja i konserwacja instalacji, co pozwoli utrzymać warunki zaprojektowane oraz korzystne dla komfortu cieplnego pomieszczeń w budynku. Częste wietrzenie mieszkania. Usuwanie źródeł i przyczyn zanieczyszczeń poprzez czyszczenie miejsc, w których może zbierać się kurz i wilgoć, w szczególności elementów systemu wentylacyjnego lub klimatyzacyjnego. W związku z przedstawionymi w materiale przyczynami zjawiska syndromu chorego budynku, coraz częściej mówi się o konieczności tworzenia obiektów budowlanych, które w sposób harmonijny łączą funkcjonalność, trwałość, dobro i zdrowie człowieka, zastosowanie materiałów budowlanych podlegających recyklingowi i technologii, która nie wpływa negatywnie na środowisko. Dlatego też pojawia się w branży nazwa "green building" (zielony budynek) oraz zastosowanie energooszczędnego i przyjaznego środowisku budownictwa. Literatura: 1. Recknagel, Sprenger, Hönmann, Schramek, Ogrzewanie i klimatyzacja poradnik, EWFE, Gdańsk, Fanger P.O., Komfort cieplny, Arkady, Katowice, Norma PN-EN ISO 7730:2006(U): Ergonomia. Środowisko termicznie umiarkowane. Analityczne wyznaczanie i interpretacja komfortu termicznego z zastosowaniem obliczania wskaźników PMV i PPD oraz kryteriów lokalnego komfortu termicznego. 4. Norma PN-83/B-03430: Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej Wymagania. 5. Gaziński B., Zdrowy dom, Systherm, Poznań, Hendiger J., Ziętek P., Chludzińska M., Wentylacja i klimatyzacja. Materiały pomocnicze do projektowania, Venture Industries, Warszawa, Krygier K., Klinke T., Sewerynik J., Ogrzewnictwo, wentylacja, klimatyzacja, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa, Opracowanie redakcja, [AJ] Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą autora. Foto: aereco