ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA Nr 3, 2011 ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA 1
2 ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA Nr 3, 2011
ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA Nr 3, 2011 INSTYTUT BADAWCZO-ROZWOJOWY IN YNIERII L DOWEJ I WODNEJ EUROEXBUD ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA Nr 3 Kalisz 2011 3
Zeszyty Naukowe wydawane od trzech lat są kontynuacją publikacji problemowych dotyczących inżynierii wodnej w kształtowaniu środowiska, w przeszłości wydawanych przez Oddział Ziemi Kaliskiej Polskiego Towarzystwa Inżynierii Ekologicznej oraz publikowanych w czasopiśmie Inżynieria Ekologiczna. W Zeszytach zamieszczane są artykuły i komunikaty techniczne podejmujące takie zagadnienia jak: inżynieria lądowa i wodna, kształtowanie środowiska, raporty z konferencji i seminariów, a także materiały reklamowe. ZESPÓŁ REDAKCYJNY Redaktor naczelny prof. nadzw. dr hab. inż. Zdzisław Małecki Instytut Badawczo-Rozwojowy EUROEXBUD w Kaliszu Z-ca redaktora naczelnego ds. tematycznych prof. dr hab. inż. Stanisław Kostrzewa Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Redaktor statystyczny dr inż. Izabela Małecka Instytut Badawczo-Rozwojowy EUROEXBUD w Kaliszu Z-ca Redaktora statystycznego mgr inż. Szymon Chucki Instytut Badawczo-Rozwojowy EUROEXBUD w Kaliszu Redaktorzy językowi mgr polonistyki Alicja Krajewska Gimnazjum w Brzezinach mgr germanistyki Paweł Gołębiak Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Kaliszu Sekretarz redakcji mgr inż. Zbigniew Staszewski Instytut Badawczo-Rozwojowy EUROEXBUD w Kaliszu Streszczenia obcojęzyczne mgr Paweł Gołębiak (niem.) mgr Jarosław Majewski (ang.) Czasopismo recenzowane jest przez dwóch niezależnych recenzentów, samodzielnych pracowników naukowych RADA PROGRAMOWA Przewodniczący prof. dr hab. inż. Julian Paluch Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Wiceprzewodniczący prof. dr hab. inż. Jan Siuta Instytut Ochrony Środowiska w Warszawie Członkowie: prof. dr hab. inż. Sergey Anisimov Politechnika Wrocławska Sankt Petersburg (Rosja) prof. dr hab. Jerzy Mastyński Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu prof. nadzw. dr hab. inż. Krzysztof Pulikowski Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu prof. nadzw. dr hab. inż. Jerzy Wira Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie dr hab. inż. Agata Szymańska-Pulikowska Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu dr hab. inż. Romuald Żmuda Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu płk dr Krystian Bedyński Centralny Ośrodek Szkolenia Służby Więziennej w Kaliszu dr inż. Gabriel Borowski Politechnika Lubelska dr Agnieszka Gołębiak Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu dr inż. Izabela Małecka Instytut Badawczo-Rozwojowy EUROEXBUD w Kaliszu dr n. med. Marek Moga Centrum Diagnostyki Serca Medix w Kaliszu mgr Jarosław Cieślak CEKO Goliszew k/kalisza mgr inż. Bronisław Biś CEKO Goliszew k/kalisza mgr inż. Szymon Chucki Instytut Badawczo-Rozwojowy EUROEXBUD w Kaliszu mgr inż. Stanisław John Firma Budowlana STANEX w Kaliszu mgr inż. Leszek Satanowski Zakład Usług Geologicznych w Kaliszu Adres redakcji Instytut Badawczo-Rozwojowy Inżynierii Lądowej i Wodnej EUROEXBUD 62-800 Kalisz, ul. Łódzka 218, tel. (62) 767 01 79, e-mail: zdzislaw.malecki@euroexbud.com.pl Copyright by Instytut Badawczo-Rozwojowy Inżynierii Lądowej i Wodnej EUROEXBUD Wydawca Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej Zarząd Oddziału Ziemi Kaliskiej 62-800 Kalisz, ul. Łódzka 218, tel. (62) 767 01 80 ISSN 2082-6702 4
ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA Nr 3, 2011 SPIS TREŒCI Zdzis³aw Jan Ma³ecki, Izabela Ma³ecka DACHY ZIELONE JAKO ELEMENT ARCHITEKTURY URBANISTYCZNEJ MIASTA KALISZA GRÜNE DÄCHER ALS TEIL DER URBANEN ARCHITEKTUR IN STADT KALISZ GREEN ROOFS AS AN ELEMENT OF URBAN ARCHITECTURE IN KALISZ... 7 Izabela Ma³ecka, Zbigniew Staszewski WP YW STAWÓW I CIEKÓW W KALISKIM PARKU MIEJSKIM NA ŒRODOWISKO EINFLUSS VON TEICHEN UND WASSERLÄUFEN IM PARK ZU KALISZ AUF DIE UMWELT IMPACT OF PONDS AND WATER-COURSES IN KALISZ MUNICIPAL PARK UPON THE ENVIRONMENT... 17 Izabela Ma³ecka, Gabriel Borowski DEZYNFEKCJA POWIETRZA PROMIENIAMI UV I PROMIENIOW JONIZACJ KATALITYCZN W INSTALACJACH WENTYLACYJNYCH LUFTDESINFEKTION IN LÜFTUNGSANLAGEN DURCH UV-STRAHLEN UND KATALYTISCHE STRAHLUNGSIONISIERUNG DISINFECTING AIR WITH UV AND RADIAL CATALYTIC IONIZATION IN VENTILATION SYSTEMS... 25 Zdzis³aw Jan Ma³ecki, Marek Moga, Izabela Ma³ecka DROBNOUSTROJE CHOROBOTWÓRCZE W POWIETRZU W UK ADACH WENTYLACYJNO-KLIMATYZACYJNYCH KRANKHEITSERREGENDE MIKROORGANISMEN IN LUFT UND LÜFTUNGS- KLIMAANLAGEN PATHOGENIC MICROORGANISMS IN AIR AND VENTILATION & AIR-CONDITIONING SYSTEMS... 31 Zdzis³aw Jan Ma³ecki, Pawe³ Go³êbiak, Zbigniew Staszewski WYBRANE PROBLEMY DOTYCZ CE FUNKCJI STAWU POEKSPLOATACYJ- NEGO WINIARY NA TERENIE ZURBANIZOWANYM KALISZA AUSGEWÄHLTE PROBLEME ZUR FUNKTION DES ZIEGELTEICHS WINIARY AUF DEM URBANEN GEBIET VON KALISZ SELECTED ISSUES WINIARY POST-EXPLOITATION POND FUNCTIONS LOCATED AT URBANIZED KALISZ... 44 Julian Paluch, Zdzis³aw Jan Ma³ecki, Arkadiusz Banaszak WODA A GRODZISKO NA ZAWODZIU W KALISZU WASSER UND BURG ZAWODZIE IN KALISZ WATER VS. OLD CITY IN ZAWODZIE, KALISZ... 52 5
ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA Nr 3, 2011 Zdzis³aw Jan Ma³ecki, Jerzy Wira, Zbigniew Staszewski WYBRANE SPOSOBY ZWIÊKSZENIA MA EJ RETENCJI W ZURBANIZOWANEJ KALISKIEJ ZLEWNI CZ STKOWEJ AUSGEWÄHLTE MASSNAHMEN ZUR ERHÖHUNG DER KLEINEN RETENTION IM URBANEN TEILABFLUSSGEBIET ZU KALISZ SELECTED METHODS OF INCREASING LOW RETENTION IN URBANIZED KALISZ PARTIAL CATCHMENT BASIN... 62 Daniela Wira OCENA WP YWU WYBRANYCH WSKA NIKÓW FIZYCZNYCH I BIOLOGICZNYCH NA JAKOŒÆ WÓD RZEKI WE NY DIE EINFLUSSBEURTEILUNG DER AUSGEWÄHLTEN PHYSISCHEN UND BIOLO- GISCHEN INDIKATOREN AUF DIE WASSERQUALITÄT DES FLUSSES WE NA EVALUATION OF IMPACT OF SELECTED PHYSICAL AND BIOLOGICAL INDICES UPON QUALITY OF WATER IN THE WELNA... 71 LISTA RECENZENTÓW... 77 6
ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA Nr 3, 2011 Zdzis³aw Jan Ma³ecki, Izabela Ma³ecka DACHY ZIELONE JAKO ELEMENT ARCHITEKTURY URBANISTYCZNEJ MIASTA KALISZA Streszczenie Autorzy w opracowaniu opisali korzyœci zwi¹zane z zastosowania zielonych dachów (czêsto nazywanych eko-dachami lub dachami roœlinnymi), a mianowicie: m.in. utworzenie powierzchni biologicznie czynnej, poprawê bioró norodnoœci biologicznej i estetyki architektonicznej terenów zurbanizowanych wraz z popraw¹ mikroklimatu oraz zmniejszeniem natê enia ha³asu. Z powodu niskich opadów atmosferycznych w regionie kaliskim, stosowanie dachów zielonych ze wzglêdu na du e koszty przedsiêwziêcia inwestycyjnego i eksploatacyjnego (nawadnianie i pielêgnacja) ma uzasadnienie tylko od strony estetyki architektonicznej terenów zurbanizowanych. Nie zaleca siê stosowania zielonych dachów ma po³aciach dachowych charakteryzuj¹cych siê podwy szonym standardem sanitarnym (rozwój pleœni, roztoczy itp.). S³owa kluczowe: dachy zielone, warunki klimatyczne, substrat glebowy, ma³a retencja, estetyka architektoniczna. WPROWADZENIE Istotnymi czynnikami sk³aniaj¹cymi do ewentualnej budowy zielonych dachów (ekodachy lub dachy roœlinne) jest odtworzenie powierzchni biologicznie czynnej, a poprzez to poprawa estetyki krajobrazu terenów zurbanizowanych oraz w mniejszym stopniu zwiêkszenie ma³ej retencji. W ostatnim czasie podejmuje siê dzia³ania zwi¹zane z wdra aniem op³at za odprowadzenie wody opadowej. W Polsce w ostatnich latach zauwa a siê podjêcie dzia³añ zmierzaj¹cych do zagospodarowania wód opadowych w aglomeracjach miejskich w oparciu o zjawisko wsi¹kania (infiltracji) wody opadowej wraz z powtórnym jej wykorzystaniem. Koszty zwi¹zane z budow¹ dachów zielonych s¹ obecnie stosunkowo jeszcze zbyt wysokie. Ponadto warunki klimatyczne charakteryzuj¹ce siê niedoborami wód opadowych w Polsce (np. w Wielkopolsce po³udniowo - wschodniej) nie s¹ sprzyjaj¹ce w przypadku eksploatacji dachów zielonych, co skutkowaæ bêdzie znacznymi kosztami zwi¹zanymi z pielêgnacj¹ dachów. Dlatego te niedopuszczalne jest traktowanie w³aœciwoœci retencyjnych dachów zielonych w sposób dalece uogólniaj¹cy, ale wskazane jest analizowanie przedmiotowego przedsiêwziêcia pod k¹tem konkretnego obiektu i zamierzonego celu z uwzglêdnieniem t³a lokalnych warunków klimatycznych i estetycznych krajobrazu. prof. nadzw. dr hab. in. Zdzis³aw Jan MA ECKI Instytut Badawczo-Rozwojowy In ynierii L¹dowej i Wodnej Euroexbud w Kaliszu. dr in. Izabela MA ECKA Instytut Badawczo-Rozwojowy In ynierii L¹dowej i Wodnej Euroexbud w Kaliszu. 7
Ze wzglêdu na technologiê i przeznaczenie dachów zielonych w literaturze naukowej wyró nia siê dwa podstawowe rodzaje dachów: ekstensywne i intensywne. Dachy intensywne, czêsto nazywane ogrodami dachowymi (kwietniki, krzewy, a nawet niektóre gatunki drzew oraz elementy ma³ej architektury œcie ki, oczka wodne itp.). Podstawowym celem stosowana dachów ekstensywnych jest funkcjonalnoœæ i efektywnoœæ urozmaicona ró nymi gatunkami roœlin stosowanych na dachach ekstensywnych, takich jak: mchy, rozchodniki, zio³a, kostrzewa i wiele innych. Fot. 1. Dachy zielone (Niemcy) 8
UWARUNKOWANIA DOTYCZ CE PROJEKTOWANIA DACHÓW ZIELONYCH Substrat glebowy, np. gr. 20 cm, nie ma istotnego wp³ywu na wspó³czynnik przenikania ciep³a przez stropodach, co wynika z poni szych przyk³adowych obliczeñ. Obliczenia wspó³czynnika przenikania ciep³a [U] (bez substratu glebowego) przez docieplany stropodach: 1 U = R + Ri + Re[ W / m 2 K] gdzie: R wspó³czynnik oporu przenikania ciep³a przez materia³y tynk cementowo-wapienny R 1 = 0,015/0,82 = 0,0183 p³yta elbetowa R 2 = 0,15/1,70 = 0,0882 warstwa wyrównuj¹ca betonowa R 3 = 0,05/1,70 = 0,0294 styropian R 4 = 0,20/0,040 = 5,00 papa R 5 = 0,014/0,18 = 0,0778 Razem Σ R 1 R 5 = 5,2137 U = 1/R + Ri + Re Ri = 0,12; Re = 0,04 U = 1/5,2137 + 0,12 + 0,04 = 1/5,3737 = 0,19 < 0,30 Umax [W/m 2 K] Obliczenia wspó³czynnika przenikania ciep³a przez stropodach z uwzglêdnieniem substratu glebowego Substrat glebowy np. gr. 20 cm przez analogiê do gruntu roœlinnego wspó³czynnik przewodzenia ciep³a λ = 0,90 W/(mK) R 6 = 0,20/0,90 = 0,2222 Σ R 1 R 6 = 5,2137 + 0,2222 = 5,4359 U = 1/5,4359 + 0,12 + 0,04 = 1/5,5959 = 0,18 < 0,30 Umax Uwaga: 1. Wspó³czynnik przewodzenia ciep³a przyjêto z PN-EN ISO 6946, paÿdziernik 1999 (stara norma jakoœci ju nie obowi¹zuje, a mianowicie PN 91/B-02020 Ochrona cieplna budynków wymagania i obliczenia). 2. Rozporz¹dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12.04.2002 r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadaæ budynki i ich usytuowanie. Dla stropodachu przy t i >16 0 C (ogrzewane pomieszczenie) wspó³czynnik przenikania ciep³a wynosi U = 0,30 [W/(m 2 K)]. 9
ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA Nr 3, 2011 Istnieje zawsze uzasadniona obawa (pomimo izolacji termicznej) (ekstremalne temperatury oraz du a wilgotnoœæ powietrza) wyst¹pienia punktu rosy w przekroju technologicznym warstw dachu zielonego, co skutkowaæ bêdzie zamarzaniem wody, a tym samym mechaniczne uszkodzenie (rozrywanie warstw przez lód) jego konstrukcji, szczególnie w okresie wczesnowiosennym (zmiennoœæ wystêpowania temperatur powietrza, tj. dodatnich i ujemnych). Przemieszczanie siê wody przez strefê substratu glebowego (S) Przemieszczanie siê wody przez strefê aeracji profilu glebowego w warunkach terenowych (naturalnych) w porównaniu do przemieszczania siê wody przez strefê substratu glebowego (S) z du ym prawdopodobieñstwem bêdzie siê kszta³towa³o nastêpuj¹co: T:S 1,0:2,5 (3,0) [Ma³ecki Z., Rozprawa doktorska, 2004]. Je eli ten sam substrat glebowy jako przeszczep bêdzie wbudowany w warstwê aeracji gleby w warunkach terenowych (naturalnych), to przemieszczanie siê wody bêdzie mniejsze, o czym decydowaæ bêdzie podsi¹k kapilarny i powietrze glebowe. Powietrze glebowe i woda glebowa w profilu aeracji gleby (substratu glebowego) s¹ w stosunku do siebie antagonistami. Wymuszony ruch powietrza glebowego (tak e w substratach glebowych) przez wsi¹kaj¹c¹ wodê np. podczas intensywnego opadu, mo e tak e wp³ywaæ na kszta³towanie siê w³aœciwoœci filtracyjnych (pulsacyjne przep³ywy). Zyski ciep³a przez po³aæ dachow¹ (stropodach) pokryt¹ dachami zielonymi Zyski ciep³a przez stropodach w okresie wysokich temperatur (lato) bêd¹ znacznie mniejsze, co w przypadkach pomieszczeñ wentylowanych z regulacj¹ temperatury znajduj¹cych siê na ostatniej kondygnacji skutkowaæ bêdzie obni eniem kosztów eksploatacji obiektu z tytu³u stabilizacji parametrów temperatury nawiewanego powietrza do pomieszczeñ lub zmniejszeniem krotnoœci wymiany powietrza. Natomiast w okresie wystêpowania niskich temperatur (zima) zmniejszenie strat ciep³a z powodu zielonych dachów (substratu glebowego i innych elementów) bêdzie stosunkowo znikome. Przyk³ad: Zyski ciep³a przez stropodach z uwzglêdnieniem substratu glebowego. Za³o enie: l wspó³czynnik przenikania ciep³a (dane jak wy ej) U = 0,18 W/m 2 K l powierzchnia przegrody (stopodach) A = 1,0 m 2 l ró nica temperatur po obu stronach stropodachu (przegrody) t z = 30 0 C; t w = 21 0 C; Dt = 30 21 = 9 0 C l zyski ciep³a przez przegrody Q = U x A x Dt = 0,18 x 1,0 x 9 = 1,62 W Uwaga: Do obliczeñ uwzglêdniono substrat glebowy (glebê roœlinn¹) o l = 90 W/(mK), ale nale y tak e przeanalizowaæ wp³yw roœlinnoœci na zyski ciep³a zmniejszenie ciep³a mo e skutkowaæ wzrostem (lub spadkiem) zysków ciep³a w pomieszczeniach pod stropodachem Q 2 > < Q 1 = 1,62 W. 10
ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU RODOWISKA Nr 3, 2011 Rys. 1. Technologia wykonania dachu zielonego Rys. 2. Po³¹czenie ciany z po³aci¹ dachow¹ (dachy zielone) 11
Rys. 3. Po³¹czenie ogniomurka z po³aci¹ dachow¹ (dachy zielone) Rys. 4. Wbudowany wpust dachowy w po³aæ dachow¹ (dachy zielone) 12
Przy wykonawstwie zielonych dachów nale y spe³niæ szereg wymagañ, do których nale y zaliczyæ m.in.: konstrukcja dachu musi wytrzymaæ dodatkowe obci¹ enie, spadek po³aci dachowej nie powinien przekroczyæ max 30%, wykonanie zabezpieczeñ hydroizolacyjnych, paroizolacji oraz pow³oki ochronnej zabezpieczaj¹cej przez wrastaniem korzeni roœlin, prawid³owy dobór substratu glebowego (gruboœci) zapewniaj¹cego w³aœciw¹ wegetacjê roœlin, wykonanie drena u nawadniaj¹cego zabezpieczaj¹cego odpowiedni¹ wilgotnoœæ substratu glebowego w okresach bezopadowych. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA KLIMATU W REGIONIE KALISKIM W przedziale klimatycznym Niziny Wielkopolskiej miasto Kalisz nale y do Regionu Po³udniowowielkopolskiego, w którym wyró nia siê dni w roku: z pogod¹ przymrozkow¹ przeciêtnie 78, s³onecznych lub z ma³ym zachmurzeniem œr. 118, z du ym zachmurzeniem prawie 42, bardzo ciep³ych przeciêtnie 88. Ponadto region charakteryzuje siê wzglêdnie du ¹ iloœci¹ dni bez opadów oraz bardzo ma³¹ z opadem. Lato trwa tu 80-90 dni, podobnie jak zima. Œrednia roczna suma opadów atmosferycznych z okresu wielolecia wynosi³a: od 1985 do 1989 r. œrednio 485 mm, od 1989 do 1990 r. œrednio 479 mm, od 1991 do 2000 r. œrednio 505 mm, od 2004 do 2006 r. œrednio 450 mm. Z kolei œrednie roczne temperatury w Kaliszu waha³y siê od 6,9 0 C w 1987 r. do 10 0 C w 2000 r., co da³o œredni¹ roczn¹ temperaturê z okresu wielolecia 8,7 0 C. Najczêœciej w rejonie kaliskim wystêpuje wiatr pó³nocny, natomiast najs³abiej wieje ze wschodu (œrednia prêdkoœæ wiatru wynosi 3,8 m/s) [Delegatura IMGW w Kaliszu]. Powy sze dane maj¹ce istotne znaczenie przy ocenie wp³ywu dachów zielonych na œrodowisko oraz zasadnoœæ ich stosowania w odniesieniu do ró nych obiektów budowlanych w regionie Kalisza wskazuj¹, e eksploatacja dachów zielonych bêdzie zbyt kosztowna, a efekt od strony retencji wód opadowych znikomy. Dachy zielone poprawiaj¹ tylko estetykê krajobrazu obszarów zurbanizowanych. 13
Rys. 5. Po³¹czenie po³aci dachowej ze œwietlikiem dachowym (dachy zielone) Rys. 6. Dylatacje pomiêdzy po³aciami dachowymi (dachy zielone) 14
PODSUMOWANIE 1. Korzyœci z zastosowania zielonych dachów to: zwiêkszenie powierzchni biologicznie czynnej i ma³ej retencji (nieznacznie), ochrona atmosfery, poprawa bioró norodnoœci biologicznej oraz estetyki architektonicznej terenów zurbanizowanych wraz z czêœciow¹ popraw¹ mikroklimatu. 2. W przypadku pomieszczeñ na ostatniej kondygnacji wentylowanych z regulacj¹ temperatury, w wyniku zastosowania dachów zielonych zyski ciep³a w okresie letnim bêd¹ ni sze, co wp³ywa na zmniejszenie kosztów eksploatacji zwi¹zanej ze sch³adzaniem powietrza wewn¹trz pomieszczeñ budynku. 3. Z du ¹ doza prawdopodobieñstwa mo na przyj¹æ, e zielone dachy wp³yn¹ na redukcjê natê enia ha³asu i efektu zwi¹zanego z wyspami ciep³a na terenach zurbanizowanych oraz na wyd³u enie ywotnoœci pokrycia dachowego (ograniczenie promieniowania UV). 4. Ze wzglêdu na wyst¹pienie prawdopodobnie sprzyjaj¹cych warunków dla rozwoju pleœni, roztoczy itp. w warstwach technologicznych substratu glebowego, a tym samym pogorszenie warunków mikrobiologicznych, nie powinno siê stosowaæ dachów zielonych na po³aciach dachowych obiektów charakteryzuj¹cych siê podwy szonym standardem sanitarnym zwi¹zanym z m.in.: przemys³em spo ywczym, laboratoriami mikrobiologicznymi, s³u b¹ zdrowia (kliniki, szpitale, sanatoria) itp. 5. Ze wzglêdu na warunki klimatyczne regionu kaliskiego charakteryzuj¹cego siê niskimi opadami atmosferycznymi i wzglêdnie du ¹ liczb¹ dni bez opadów, stosowanie dachów zielonych ze wzglêdu na cenê przedsiêwziêcia inwestycyjnego i koszty eksploatacyjne (nawadnianie, pielêgnacja) ma uzasadnienie tylko od strony estetyki architektonicznej terenów zurbanizowanych. LITERATURA 1. A, B, C der Bitumem Bahnên Technische Regeln 1991, vdd Industrieverband Bitumem - Dach und Dichtungsbahnen e.v Frankfurt/Main, März 1991 (ISBN 3-9801831-1-4). 2. Dro d al E.: Wykorzystanie Dachu zielonego do retencjonowania wód deszczowych na terenach zurbanizowanych, Politechnika Krakowska, Kraków 2004, s. 2 i 16-20. 3. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Delegatura w Kaliszu. Dane klimatyczne dla regionu kaliskiego, Kalisz 2006. 4. Ma³ecki Z.: Przemieszczanie siê wody w strefie aeracji profilu glebowego. Rozprawa doktorska, Akademia Rolnicza we Wroc³awiu, Wroc³aw 2004. 5. Rozporz¹dzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12.04.2002 r. w sprawie warunków technicznych jakimi powinny odpowiadaæ budynki i ich usytuowanie. 6. Paluch J., Ma³ecki Z., Wardecka L.: Badania roztworu glebowego, Akademia Rolnicza we Wroc³awiu. Wroc³aw 2006. 15
GRÜNE DÄCHER ALS TEIL DER URBANEN ARCHITEKTUR IN STADT KALISZ Zusammenfassung Die Autoren beschrieben in ihrer Bearbeitung die Vorteile der Anwendung der grünen Dächer (oft Öko-Dächer oder Pflanzen-Dächer genannt). Dazu zählen u.a.: Gründung der biologisch aktiven Fläche, Verbesserung der biologischen Vielfalt und der architektonischen Ästhetik der urbanisierten Gebiete, Verbesserung des Mikroklimas, Verringerung der Lautstärke. Wegen der niedrigen Niederfälle in der Region Kalisz ist die Anwendung der grünen Dächer im Bezug auf die hohen Investitions- und Nutzungskosten (Bewässerung, Pflege) nur eine ästhetische Begründung für urbanisierte Gebiete. Es empfiehlt sich nicht, die grünen Dächer auf den Dachflächen zu bauen, für die ein erhöhter Sanitärstandard charakteristisch ist (Schimmelentwicklung, Milben) Schlüsselworte: grüne Dächer, Klimabedingungen, Erdesubstrat, kleine Retention, architektonische Ästhetik. GREEN ROOFS AS AN ELEMENT OF URBAN ARCHITECTURE IN KALISZ Summary The authors depicted benefits related to application of green roofs (frequently called eco-roofs or plant roofs), by increasing biologically active areas, improving biological variety and architectural appearance of urbanized areas as the microclimate improves and the noise level decreases. Due to low rainfall levels in Kalisz region, application of green roofs taking into account high costs on investment and maintenance is justified for fine appearance of urbanized areas only. Green roofs are not recommended on roofs characterized by increased sanitary standard (mould, mites etc.). Key words: green roofs, climate conditions, soil substrate, low retention, architectural appearance. 16
Izabela Ma³ecka, Zbigniew Staszewski WP YW STAWÓW I CIEKÓW W KALISKIM PARKU MIEJSKIM NA ŒRODOWISKO Streszczenie Park kaliski o powierzchni wynosz¹cej dziœ 22.23 ha zosta³ utworzony w 1798 r., jeden z najstarszych publicznych parków (obok parku w êczycy) w Polsce znajduj¹cy siê w s¹siedztwie rzeki Prosny i kana³ów: Bernardyñskiego i Rypinkowskiego. W artykule zaprezentowano wp³yw stawów i cieków zlokalizowanych w kaliskim parku miejskim na œrodowisko, a mianowicie: utrzymanie optymalnych warunków wodno-glebowych dla drzew i roœlin (naturalnych siedlisk), zwiêkszenie ma³ej retencji, poprawê warunków mikroklimatycznych oraz podniesienie walorów ekologicznych i estetycznych, a tak e krajobrazowych. Istnieje uzasadniona obawa prze yÿniania siê wód w stawach, co mo e przyczyniæ siê do wzmo onej produkcji biologicznej w nastêpstwie wzrostu troficznoœci wód. S³owa kluczowe: ma³a retencja, zlewania cz¹stkowa, teren zurbanizowany, powódÿ, mikroklimat, walory krajobrazowe. WPROWADZENIE W ostatnim czasie coraz czêœciej podkreœla siê w dyskusjach znaczenie zwiêkszenia retencji wodnej oraz oddzia³ywania na œrodowisko. Retencja wodna jest to zdolnoœæ gromadzenia i przetrzymywania wody na powierzchni terenu w zbiornikach ró nego typu i ciekach oraz w glebie i gruncie w warstwach wodonoœnych, szacie roœlinnej i lasach (œció³ce). Istotnym elementem tej problematyki jest tzw. ma³a retencja wodna sprowadzaj¹ca siê do dzia³añ zwi¹zanych z magazynowaniem wody w zbiornikach, ciekach, glebie (w tym dziêki zabiegom agromelioracyjnym i fitomelioracyjnym), lasach (zalesieniach i zadrzewieniach). Zarówno retencja jak i ma³a retencja zale ¹ od: wielkoœci opadów, rzeÿby terenu, przepuszczalnoœci gleb (gruntów). Polska nale y do krajów o stosunkowo ma³ych zasobach wód œródl¹dowych. Iloœæ wody przypadaj¹cej na jednego mieszkañca (ok. 1600 m 3 rocznie) stawia Polskê dopiero na 22 miejscu Europie. Obecnie w Polsce ca³kowity pobór wody na jednego mieszkañca wynosi ok. 310 m 3 rocznie (w Unii Europejskiej ok. 500 m 3 GUS 2006). Wielkopolska po³udniowo-wschodnia nale y do obszarów o najmniejszych zasobach wód w kraju, charakteryzuje siê opadami rocznymi œrednio ok. 450 do 650 mm, w latach suchych nawet poni ej 350 mm [Ma³ecki Z. 2008, 2010]. dr in. Izabela MA ECKA Instytut Badawczo-Rozwojowy In ynierii L¹dowej i Wodnej Euroexbud w Kaliszu. mgr in. Zbigniew STASZEWSKI Instytut Badawczo-Rozwojowy In ynierii L¹dowej i Wodnej Euroexbud w Kaliszu. 17
ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA Nr 3, 2011 W Polsce powierzchnia stawów wynosi oko³o 60 000 ha. Stawy jako œródl¹dowe zbiorniki wody stoj¹cej lub wolno p³yn¹cej o g³êbokoœci umo liwiaj¹cej czêsto roœlinom ycie na ich powierzchni, spe³niaj¹ wa n¹ funkcjê w kszta³towaniu stosunków hydrologicznych w przyleg³ej zlewni. Maj¹ te wp³yw na poprawê jakoœci wód powierzchniowych staj¹c siê zarazem czêœciowo biologiczn¹ oczyszczalni¹. W stawach brak charakterystycznego dla jezior uwarstwienia termicznego, co uniemo liwia ci¹g³e mieszanie siê wód. G³ównym Ÿród³em zasilania w wodê stawów parkowych s¹ opady atmosferyczne. CHARAKTERYSTYKA STAWÓW I CIEKÓW ORAZ ICH WP YW NA ŒRODOWISKO W KALISKIM PARKU MIEJSKIM Stawy i cieki parkowe nale ¹ do zlewni rzeki Prosny. Powierzchnie akwenów wynosz¹ oko³o: staw z wysp¹ poœrodku tzw. Kogutek 0,44 ha, staw bêd¹cy zakoñczeniem cieku wodnego 0,15 ha, natomiast d³ugoœæ cieków parkowych wynosi oko³o 440 m. Stawy parkowe stanowi¹ element krajobrazu i reguluj¹ stosunki wodne w parku oraz poprawiaj¹ mikroklimat terenów parkowych [Ma³ecki 2009]. Oddzia³ywanie stawów i cieku parkowego na œrodowisko: l niekorzystne: istnieje uzasadniona obawa prze yÿniania siê wód w stawach, co mo e przyczyniæ siê do wzmo onej produkcji biologicznej wód powoduj¹c szkodliwe zmiany ekologiczne (wzrost troficznoœci wód), w stawach zatrzymuj¹ siê liœcie z drzew oraz biogeny w postaci zwi¹zków rozpuszczalnych, g³ównie na drodze ich biologicznej konwencji w biomasê fitoplanktonu (du a produktywnoœæ); l korzystne: poprawa bilansu wodnego w zlewni bezpoœredniej stawów i cieków, a co za tym idzie, regulacja i kontrola obiegu wody w œrodowisku przyrodniczym, powierzchnie wodne stawów, cieków oraz rzeki Prosny, kana³ów Bernardyñskiego i Rypinkowskiego przyczyniaj¹ siê do wzrostu parowania, w nastêpstwie czego powstaje specyficzny, korzystny mikroklimat nad akwenami i w ich otoczeniu, podnoszenie walorów krajobrazowych i estetycznych HISTORIA PARKU KALISKIEGO Park kaliski zosta³ utworzony w 1798 roku z inicjatywy ówczesnego prezydenta miasta Jana Karola Horninga na terenach ogrodów jezuickich, jeden z najstarszych publicznych parków (obok parku w êczycy) w Polsce. Przed utworzeniem parku by³y to tereny podmok³e, malowniczo rozci¹gaj¹ce siê, po zajêciu Kalisza przez Prusaków w 1793 r. tereny te przekszta³cono w park publiczny nad meandruj¹ca Prosn¹. W latach osiemdziesi¹tych XIX stulecia zielony pejza ukszta³towa³ profesor Edmund Jankowski (1849-1938), warszawski planista kszta³towania krajobrazu i propagator sztuki ogrodowej oraz Franciszek Szanior. Wed³ug ich za³o eñ wzniesiono nowe mostki na rzece i kana³ach oraz oran eriê, 18
Mapa 1. Park Miejski w Kaliszu Fot. 1. Ujœcie rzeki Swêdrni do Kana³u Bernardyñskiego w parku miejskim Kalisza (maj 2011) 19
Fot. 2. Kana³ Bernardyñski poni ej ujœcia rzeki Swêdrni (maj 2011) Fot. 3. Jaz wodny w górnym biegu Kana³u Bernardyñskiego (maj 2011) Fot. 4. Staw parkowy Kogutek w parku miejskim Kalisza (maj 2011) 20
Fot. 5. Rozwidlenie cieków - po prawej stronie rzeka Prosna a po lewej Kana³ Rypinkowski (maj 2011) Fot. 6. Park miejski w Kaliszu (maj 2011) Fot. 7. Teatr im W Bogus³awskiego nad brzegiem rzeki Prosny (maj 2011) 21
Fot. 8. Ciek w parku miejskim Kalisza (maj 2011) Fot. 9. Staw w parku miejskim w Kaliszu w pobli u Sanktuarium œw. Józefa (maj 2011) za³o ono staw Kogutek, zbudowano domek zwany Szwajcarskim, ustawiono liczne figury parkowe, pobudowano œluzê, postawiono sztuczne, romantyczne ruiny, nasadzono wiele drzew i krzewów, pobudowano bramy wejœciowe do parku. Po pierwszej wojnie œwiatowej park powiêkszono o tzw. Borek-lasek za teatrem, który nazwany zosta³ Parkiem Paderewskiego. Podczas II wojny œwiatowej du o zniszczeñ w parku dokonali Niemcy zasypuj¹c jeden z kana³ów Prosny p³yn¹cy wœród parkowej zieleni i wycinaj¹c rzadkie gatunki drzew, rozebrali tak e sztuczne ruiny i wywieÿli parkowe rzeÿby. W 1947 r. na terenie Parku Paderewskiego powsta³ cmentarz-mauzoleum o³nierzy rosyjskich i ukraiñskich poleg³ych w czasie wyzwalania Ziemi Kaliskiej w 1945 r. Tereny parkowe obejmuj¹ dziœ 22.23 ha (bez cmentarza). W parku roœnie oko³o 160 gatunków drzew i krzewów [Koœcielniak W³. 2008]. 22
ZESZYTY NAUKOWE IN YNIERIA L DOWA I WODNA W KSZTA TOWANIU ŒRODOWISKA Nr 3, 2011 Z powodu ograniczenia odp³ywu wody (sterowanie) z tych akwenów parkowych zwiêkszeniu uleg³y zasoby ma³ej retencji wód powierzchniowych oraz glebowej terenów przyleg³ych. WNIOSKI 1. Akweny w parku kaliskim przyczyniaj¹ siê do istotnych zmian w re imie wód gruntowych w nastêpstwie oddzia³ywañ wód spiêtrzonych: l bezpoœrednich poprzez infiltracjê wód na tereny przyleg³e, l poœrednich przez zahamowanie odp³ywu wód gruntowych. 2. Retencjonowanie wód w stawach i ciekach opóÿnia sp³yw powierzchniowy co powoduje zwiêkszenie ma³ej retencji oraz stanowi istotny element œrodowiska kszta³tuj¹c krajobraz, jednoczeœnie zapewniaj¹c miejsce dla wypoczynku. 3. Zahamowanie odp³ywu wody gruntowej i powierzchniowej z terenów parkowych poprzez stosowanie korygowanego piêtrzenia wody (wbudowane urz¹dzenia piêtrz¹ce melioracji szczegó³owych) przyczynia siê do podwy szenia poziomu wód gruntowych niezbêdnej w okresach bezopadowych z zachowaniem warstwy aeracji profilu glebowego (opt. oko³o 10% powietrza glebowego). 4. Skumulowanie substancji biogennych toksycznych w osadach dennych akwenów stanowi szczególnie niebezpieczne Ÿród³o wtórnego zanieczyszczenia wód w stawach i ciekach w przypadku wyst¹pienia falowania hydrodynamicznego zwierciad³a wody. 5. Poprawê jakoœci wód mo na uzyskaæ poprzez usuniêcie odpadów z akwenów (okresowe czyszczenie akwenów z liœci) i przynajmniej czêœci osadów dennych w nich zgromadzonych oraz w przypadku znacznej zawartoœci biogenów (szczególnie fosforu), zastosowanie rekultywacji z wykorzystaniem metody zwanej inaktywacj¹ fosforu. 6. W nastêpstwie mo liwoœci regulowania wysokoœci piêtrzenia wody w stawach i ciekach parkowych zapewnione jest utrzymanie stabilnego zwierciad³a wody, a dziêki temu zachowanie optymalnych warunków wodno-gruntowych dla: drzew i roœlin (naturalnych siedlisk) objêtych ochron¹ konserwatorsk¹. LITERATURA 1. GUS (2005): Ochrona œrodowiska, Warszawa 2. Koœcielniak W³.: Leksykon kaliski, Wyd. EDYTOR, Kalisz 2008. 3. Ma³ecki Z.: Wp³yw stawów w Go³uchowie na œrodowisko, AURA nr 8/08, Kraków 2008, s. 16-19. 4. Ma³ecki Z.: Wp³yw zbiornika zaporowego Pokrzywnica na mikroklimat w zlewni Pokrzywnicy, prawobrze nym dop³ywie Prosny, Ochrona Œrodowiska i Zasobów Naturalnych nr 39. Instytut Ochrony Œrodowiska, Warszawa 2009, s. 103-115. 5. Ma³ecki Z.: Powodzie w rejonie ujœcia rzeki Swêdrni do Prosny, Zeszyty Naukowe In ynieria L¹dowa i Wodna w Kszta³towaniu Œrodowiska, s. 55-67, Oœrodek Badawczo- Rozwojowy In ynierii L¹dowej i Wodnej EUROEXBUD, Kalisz 2010. 6. Paluch J., Pulikowski K., Tryba³a M.: Ochrona wód i gleb. Wydawnictwo Akademii Rolniczej we Wroc³awiu, Wroc³aw 2001. 23
EINFLUSS VON TEICHEN UND WASSERLÄUFEN IM PARK ZU KALISZ AUF DIE UMWELT Zusammenfassung Der Stadtpark in Kalisz mit der Gesamtfläche von 22.23 ha wurde 1798 gegründet und gehört damit zu den ältesten öffentlichen Parken (neben dem Park in êczyca) in ganz Polen. Er wurde angelegt direkt am Fluss Prosna und Bernhardiner- sowie Rypinkowski-Kanal. Im Artikel wurde der Einfluss der im Kaliszer Stadtpark gelegenen Teiche und Wasserläufe auf die Umwelt, nämlich auf die Erhaltung der optimalen Wasser-Boden-Bedingungen für Bäume und Pflanzen (natürliche Stellen), Erhöhung der kleinen Retention, Verbesserung der Mikroklimabedingungen und Erhöhung der ökologischen, ästhetischen und wie auch landschaftlichen Werte. Es entstehen berechtigte Befürchtungen wegen der Eutrophierung des Teichwassers, was zur intensiven biologischen Anreicherung und folglich zur Erhöhung der Wassertrophierung führt Schlüsselworte: kleine Retention, Teilabflussgebiet, urbanes Gebiet, Hochwasser, Mikroklima, landschaftliche Werte. IMPACT OF PONDS AND WATER-COURSES IN KALISZ MUNICIPAL PARK UPON THE ENVIRONMENT Summary The Kalisz park covering today 22.23 ha was created in 1798 one of the oldest public parks (besides the one in êczyca) in Poland situated next to the Prosna river and Bernardyñski and Rypinkowski canals. The article presents an impact of ponds and water-courses located in the Kalisz municipal park upon the environment that is by maintaining optimal water and soil conditions for trees and plants (natural habitat), increasing low retention, improving microclimate conditions and raising ecological, appearance and scenery virtues. There is a justified concern that water in ponds becomes too fertile, which may intensify biological production as a result of increased water trophicity. Key words: low retention, partial catchment basin, urbanized area, flood, microclimate, scenery virtues. 24
Izabela Ma³ecka, Gabriel Borowski DEZYNFEKCJA POWIETRZA PROMIENIAMI UV I PROMIENIOW JONIZACJ KATALITYCZN W INSTALACJACH WENTYLACYJNYCH Streszczenie Stê enia mikrobiologiczne urz¹dzeñ technologicznych i instalacyjnych m.in. wentylacyjno-klimatyzacyjnych maj¹ wp³yw na rozwój bakterii chorobotwórczych. Dezynfekcja mikrobiologiczna uk³adów instalacji wentylacyjnej wykonywana poprzez u ycie œrodków chemicznych, pary wodnej jest mo liwa tylko w przypadku przerwy w realizacji produkcji. W sytuacji gdy wzglêdy technologiczne wymagaj¹ ci¹g³ej dezynfekcji powietrza wentylacyjnego, to nale y stosowaæ dezynfekcjê powietrza w instalacjach wentylacyjnych promieniami UV i z wykorzystaniem promieniowej jonizacji katalitycznej. W artykule zaprezentowano tak e uwarunkowania oraz wady i zalety dezynfekcji powietrza promieniami UV i promieniowej jonizacji katalitycznej. S³owa kluczowe: instalacja wentylacyjna, dezynfekcja, promienie UV, promieniowa jonizacja katalityczna. WPROWADZENIE Rozwój cywilizacyjny ci¹gle zmienia nasze ycie. Z jednej strony przyjemnie jest przebywaæ w nowoczesnych, klimatyzowanych pomieszczeniach (hale produkcyjne) o podwy - szonym standardzie mikrobiologicznym, a z drugiej strony mog¹ one stanowiæ poœrednio œmierteln¹ pu³apkê dla cz³owieka w nastêpstwie stworzenia warunków do rozwoju niepo ¹danych bakterii [Malicki M. 1980]. Zgodnie z zaleceniami Œwiatowej organizacji Zdrowia (WHO) obiekty budowlane, w których ponad 30% u ytkowników jest niezadowolonych z warunków mikroklimatu wewnêtrznego uznaje siê za budynki chore. Badania nad syndromem chorych budynków (SBS - Sick Buildings Syndrome) pozwoli³y zidentyfikowaæ czynniki maj¹ce negatywny wp³yw na samopoczucie ludzi, czystoœæ i œwie oœæ powietrza, trwa³oœæ konstrukcji i instalacji budowlanych. W ostatnim czasie zauwa a siê d¹ enie do poprawy jakoœci uk³adów wentylacyjnych na etapie projektowania oraz konserwacji instalacji wentylacyjnych (zmniejszenie zagro enia mikrobiologicznego) [Pe³ech A 2009, Ma³ecki Z. 2010]. Ska enie mikrobiologiczne urz¹dzeñ technologicznych oraz urz¹dzeñ i instalacji m.in. wentylacyjno-klimatyzacyjnych maj¹ wp³yw na rozwój bakterii chorobotwórczych. Urz¹dzenia wentylacyjne (klimatyzatory) mog¹ przenosiæ ró ne bakterie chorobotwórcze dr in. Izabela MA ECKA Instytut Badawczo-Rozwojowy Inzynierii L¹dowej i Wodnej Euroexbud w Kaliszu. dr in. Gabriel BOROWSKI Katedra Podstaw Techniki, Politechnika Lubelska. 25
np. powoduj¹ce zapalenie p³uc (choroba legionistów). Bakterie (legionelli) rozwijaj¹ siê najlepiej w temperaturze 32 do 42 0 C, natomiast w temperaturze 65 0 C staj¹ siê nieszkodliwe. Zapobieganie rozwojowi tych bakterii opiera siê na starannym doborze miejsca pozyskiwania (zasysania) powietrza zewnêtrznego i jego oczyszczenie (filtrowanie) przy zastosowaniu wysokosprawnych filtrów [Recknagel H i in. 1994]. Dezynfekcjê mikrobiologiczn¹ uk³adów instalacji wentylacyjnej wykonuje siê œrodkami chemicznymi, par¹ wodn¹ w okresach kiedy nie jest kontynuowana produkcja, czy nie s¹ wykorzystywane pomieszczenia wentylowane zgodnie ze swoim przeznaczeniem (funkcj¹). Natomiast podczas produkcji czy wykorzystywaniu pomieszczeñ wentylowanych zgodnie z ich przeznaczeniem mo liwa jest tylko ci¹g³a dezynfekcja powietrza wentylowanego, szczególnie w przypadku zastosowania dezynfekcji promieniowej jonizacji katalitycznej oraz w ograniczonym zakresie w przypadku dezynfekcji promieniowej UV. OPIS WYBRANYCH SPOSOBÓW DEZYNFEKCJI Dezynfekcja promieniami UV W celu wyeliminowania zagro eñ mikrobiologicznych w uk³adach instalacji wentylacyjnej nale y poddaæ powietrze skutecznej dezynfekcji. Podstawowym (g³ównym) zadaniem dezynfekcji instalacji wentylacyjnych i urz¹dzeñ wentylacyjnych (centrali) jest d³ugotrwa³e oczyszczenie (odka enie) powietrza w taki sposób, aby nie stanowi³o groÿnego noœnika wirusów, bakterii oraz grzybów. Tradycyjne (konwencjonalne) metody oczyszczania powietrza nie s¹ wystarczaj¹co skuteczne. Mo liwoœæ tak¹ daje naœwietlanie promieniami UV jako forma procesu fizycznego prowadzonego bez udzia³u œrodków chemicznych. Promieniowanie UV jest promieniowaniem elektromagnetycznym o znacznej energii, wystêpuj¹cym w naturalnym widmie promieniowania s³onecznego. ród³em skutecznego promieniowania UV s¹ lampy o niskociœnieniowych, rtêciowych wy³adowaniach, które emituj¹ promieniowanie o d³ugoœci fali 253,7 nm, przyczyniaj¹c siê do trwa³ej inaktywacji bakterii, wirusów, pleœni i wszelkiego rodzaju zarodników. Funkcjonowanie takiego uk³adu polega na absorpcji promieniowania UV-C przez struktury genetyczne DNA drobnoustrojów powoduj¹ce znaczne zniekszta³cenia w DNA, a poprzez to uniemo liwienie procesu jego ponownego odtworzenia. W praktyce stosowane spektrum UV zosta³o podzielone na trzy obszary: UV-A d³ugofalowe (315 400 nm), które wystêpuje w promieniowaniu s³onecznym, UV-B œredniofalowe (280 315 nm) zastosowane szczególnie w terapii poprzez tworzenie prowitaminy D, UV-C krótkofalowe (100 280 nm) charakteryzuje siê silnym oddzia³ywaniem bakteriobójczym, przy czym najwiêksz¹ skutecznoœci¹ wykazuje siê promieniowanie o d³ugoœci fali 254 nm. 26
Dezynfekcja promieniow¹ jonizacj¹ katalityczn¹ Dezynfekcja promieniow¹ jonizacj¹ katalityczn¹ stosowana jest szczególnie tam, gdzie dba³oœæ o najwy sz¹ jakoœæ powietrza stanowi kwestiê priorytetow¹ oraz w miejscach, gdzie uzyskanie tej jakoœci napotyka na problemy techniczne. Promieniowa jonizacja katalityczna polega na wytworzeniu jonów ponadtlenkowych i wodorotlenkowych poprzez wykorzystanie katalitycznego dzia³ania promieniowania UV na procesy fotojonizacyjne metali rzadkich oraz szlachetnych zawartych w hydrofilowym pokryciu komory RC. Technologia jonizacji oparta jest na naturalnym procesie produkcji jonów do usuwania z powietrza nieczystoœci poprzez wytr¹cenie elektrostatyczne. W wyniku jonizacji powietrza cz¹stki przyci¹gaj¹ siê tworz¹c wiêksze grupy, które s¹ nastêpnie wytr¹cane z powietrza po osi¹gniêciu odpowiedniej wielkoœci lub masy krytycznej (dezynfekcja grzybów, wirusów, alergenów). Jest to technologia ekologiczna polegaj¹ca na wykorzystaniu œwiat³a lub elektrycznoœci niezbêdnej do wytworzenia z cz¹stek tlenu kontrolowanej iloœci ozonu. Urz¹dzenie do promieniowej jonizacji katalitycznej jest przeznaczone do instalowania w istniej¹cych systemach ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji oraz stosowane jako praktycznie bezobs³ugowy zestaw sprzêtowy (rys. 1). Ponadto promieniowa jonizacja katalityczna zmniejsza poziom zapachu, dymu i szerokiego spektrum zanieczyszczeñ znajduj¹cych siê w powietrzu. Urz¹dzenie do tego przeznaczone daje siê ³atwo montowaæ w kana³ach wentylacyjnych, klimatyzacyjnych za central¹ wentylacyjn¹ (fot. 1, 2, 3). Rys. 1. Dezynfekcja promieniowa jonizacja katalityczna 27
Fot. 1. Zdemontowany filtr powietrza Fot. 2. Wymiana filtrów powietrza i dezynfekcja chemiczna centrali wentylacyjnej Fot. 3. Dezynfekcja komory filtracji promieniami 28
WNIOSKI 1. Dezynfekcja promieniami UV i promieniow¹ jonizacj¹ katalityczn¹ charakteryzuje siê nastêpuj¹cymi w³aœciwoœciami: skutecznie usuwa w sposób ci¹g³y bakterie, wirusy, drobnoustroje, roztocza (promieniowanie UV), usuwa dodatkowo dym nikotynowy oraz szereg innych szkodliwych dla zdrowia zanieczyszczeñ (promieniowa jonizacja katalityczna), w znacznym stopniu spowalnia powstawanie zanieczyszczeñ mechanicznych w kana³ach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych, zdecydowanie obni a zainfekowanie ludzi, podnosi komfort pracy i przyczynia siê do wzrostu wydajnoœci pracy, skutecznie eliminuje syndrom chorych budynków. 2. Promieniowanie UV o d³ugoœci fali 253,7 nm poprzez zastosowanie tradycyjnych lamp jest: skuteczne, ale w niedu ej odleg³oœci od samej lampy, sterylizacj¹ pasywn¹ stosowan¹ dopiero po opuszczeniu pomieszczenia, niebezpieczne ze wzglêdu na ryzyko rozbicia lampy i przedostania siê rtêci (oparów) do procesu technologicznego. 3. Promieniowa jonizacja katalityczna: chroni przed zagro eniami mikrobiologicznymi nawet w trudno dostêpnych miejscach, mo e byæ stosowana podczas obecnoœci ludzi, a poprzez to mo e byæ wykonywana sterylizacja ci¹g³a, jest bezpieczna i charakteryzuje siê ³atw¹ eksploatacj¹ urz¹dzeñ. LITERATURA 1. Malicki Z.: Wentylacja i klimatyzacja. PWN, Warszawa 1980. 2. Ma³ecki Z., Ma³ecka I.: Poprawa stanu mikrobiologicznego powietrza w przemyœle spo ywczym, Zeszyty Naukowe In ynieria L¹dowa i Wodna w Kszta³towaniu Œrodowiska, nr 2, 2010: 24-32. 3. Pe³ech A.: Wentylacja i klimatyzacja. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroc³awskiej, Wroc³aw 2009. 4. Recknagel H. i in.: Ogrzewanie i klimatyzacja. Poradnik EWFE, Gdañsk 1994. LUFTDESINFEKTION IN LÜFTUNGSANLAGEN DURCH UV-STRAHLEN UND KATALYTISCHE STRAHLUNGSIONISIERUNG Zusammenfassung Mikrobiologische Konzentration hat bei den technologischen Anlagen u.a. Lüftungs- und Klimaanlagen einen Einfluss auf die Entwicklung der krankheitserregenden Bakterien. Die mikrobiologische Desinfektion der Lüftungsanlagen mit chemischen Mitteln ist nur dann möglich, wenn die Produktion unterbrochen 29
wird. Wenn die technologischen Gründe der ständigen Lüftdesinfektion bedürfen, soll man sie in solchen Anlagen diesen Prozess mit UV-Strahlen und katalytischer Strahlungsionisierung durchführen. Schlüsselworte: Lüftungsanlage, Desinfektion, UV-Strahlen, katalytische Strahlungsionisierung. DISINFECTING AIR WITH UV AND RADIAL CATALYTIC IONIZATION IN VENTILATION SYSTEMS Summary Microbiological concentration in process and installation systems including ventilation and air-conditioning systems contributes to growth of pathogenic bacteria. Microbiological disinfection of ventilation systems using chemical agents and steam is possible only when manufacturing is stopped. When process considerations require continuous disinfection of ventilation air, UV radiation and catalytic radial ionization should be employed to disinfect air. The articles also presents conditions, advantages and disadvantages of disinfecting air with UV radiation and catalytic radial ionization. Key words: ventilation system, disinfection, UV radiation, catalytic radial ionization. 30
Zdzis³aw Jan Ma³ecki, Marek Moga, Izabela Ma³ecka DROBNOUSTROJE CHOROBOTWÓRCZE W POWIETRZU W UK ADACH WENTYLACYJNO-KLIMATYZACYJNYCH Streszczenie Do drobnoustrojów chorobotwórczych zaliczamy mikroorganizmy, a mianowicie: drobnoustroje, mikroby, bakterie o kszta³tach kulistych, cylindrycznych, spiralnych, nitkowatych lub innych pochodzenia roœlinnego lub zwierzêcego. Ska enia mikrobiologiczne urz¹dzeñ technologicznych oraz urz¹dzeñ i instalacji miêdzy innymi wentylacyjno klimatyzacyjnych, maj¹ wp³yw na rozwój bakterii chorobotwórczych. Zarazki przyczepiaj¹ siê do cz¹stek py³u znajduj¹cego siê w powietrzu, dlatego obserwuje siê wzrost liczby zarazków wraz ze wzrostem zapylenia. Urz¹dzenia wentylacyjne (klimatyzacyjne) mog¹ przenosiæ ró ne bakterie chorobotwórcze np.: powoduj¹ce zapalenie p³uc (choroba legionistów). Powstawanie punktu rosy ( zamglone powietrze) mo e przyczyniæ siê z du ym prawdopodobieñstwem do pogorszenia siê warunków mikrobiologicznych (mog¹ wyst¹piæ tzw. zarodki kondensacji). Niezale nie od poprawy rozwi¹zañ technologicznych nale y likwidowaæ pierwotne i wtórne ska enie mikrobiologiczne w pomieszczeniach o podwy szonym standardzie (wymaganiach) mikrobiologicznym, nie wolno stosowaæ recyrkulacji powietrza. S³owa kluczowe: drobnoustroje chorobotwórcze, mikrobiologia, recyrkulacja powietrza, punkt rosy, py³, wentylacja. WPROWADZENIE Wokó³ kuli ziemskiej, doln¹ warstwê pow³oki przylegaj¹cej do powierzchni Ziemi, okreœla siê mianem troposfery, która w naszych szerokoœciach geograficznych siêga do ok. 11 km. Nad troposfer¹ rozci¹ga siê stratosfera, a powy ej na wysokoœci od 75 do 600 km jonosfera. Œrednie ciœnienie spowodowane mas¹ powietrza na jednostkê powierzchni Ziemi wynosi p = 1,013 bar przy za³o eniu równomiernej gêstoœci powietrza odpowiadaj¹cej obliczeniowej gruboœci warstwy atmosfery wynosz¹cej 7990 m ( h = = ). 5 p 1,013 10 δ xg 1,293 9,81 W rzeczywistoœci jednak gêstoœæ i temperatura powietrza malej¹ ze wzrostem wysokoœci. Pod wzglêdem sk³adu chemicznego powietrze stanowi mieszaninê ró nych, trwa³ych w normalnym zakresie temperatury gazów, wœród których przewa aj¹ iloœciowo azot (N 2 udzia³: masowy 75.51%; objêtoœciowy 78.10%), tlen (O 2 udzia³: masowy 23.01%; prof. nadzw. dr hab. in. Zdzis³aw Jan MA ECKI Instytut Badawczo-Rozwojowy In ynierii L¹dowej i Wodnej Euroexbud w Kaliszu. dr n. med. Marek MOGA Centrum Diagnostyki Serca Medix w Kaliszu. dr in. Izabela MA ECKA Instytut Badawczo-Rozwojowy In ynierii L¹dowej i Wodnej Euroexbud w Kaliszu 31
objêtoœciowy 20,93%), argon (Ar udzia³: masowy 1,286%, objêtoœciowy 0,9325%) i dwutlenek wêgla (CO 2 udzia³: masowy 0,04%; objêtoœciowy 0,03%), co stanowi sumê ich udzia³ów masowych oko³o 99,99 masy powietrza [11]. W powietrzu atmosferycznym wystêpuj¹ w okreœlonych iloœciach, zale nie od miejsca, klimatu, pory roku, pogody i wielu innych czynników jeszcze inne gazy i pary (Ÿród³o emisji: przemys³, elektrownie, gospodarstwa domowe, transport itp.) [11]. Do najwa niejszych nale ¹: ozon (O 3 ) powstaj¹cy przy wy³adowaniach elektrycznych w procesach utleniania i parowania dyfuzyjnego (zawartoœæ w atmosferze wynosz¹ca oko³o 0,02 do 0,1 mg/m 3 ), nadtlenek wodoru (H 2 O 2 ) powstaje w podobnych warunkach co ozon, ale w znacznie wiêkszych iloœciach (w opadach atmosferycznych zauwa alny jest w stê eniach ok. 200 mg/m 3 ), tlenek wêgla (CO) jako bardzo truj¹cy powstaje w wyniku procesów nieca³kowitego spalania w paleniskach oraz w nastêpstwie innych procesów spalania, dwutlenek wêgla (CO 2 ) jego zawartoœæ w powietrzu powiêksza siê w wyniku spalania paliw kopalnych. Szacuje siê obecnie zawartoœæ tego gazu w atmosferze na wielkoœæ oko³o 340 ppm. Naukowcy z zakresu meteorologii i klimatologii twierdz¹, e stê enie dwutlenku wêgla w atmosferze wp³ywa na wzrost temperatury powietrza (tzw. efekt cieplarniany) poprzez zmniejszenie wypromieniowania ciep³a z powierzchni ziemi (zwiêkszona absorpcja promieniowania cieplnego), dwutlenek siarki (SO 2 ) szkodliwy dla zdrowia, powstaje podczas spalania wêgla i oleju opa³owego, zw³aszcza na obszarach przemys³owych. W powietrzu wystêpuje w stê- eniu oko³o 0.1 do 1 mg SO 2 /m 3 (0,04 0,4 ppm), przy czym wartoœci te ulegaj¹ znacznym wahaniom (w zimie s¹ znacznie wiêksze ni w lecie), amoniak (NH 3 ) powstaje w procesach gnilnych i rozk³adu. Stê enie w powietrzu atmosferycznym wynosi oko³o 0,02 do 0,05 mg/m 3, tlenki azotu (N 2 O, NO, NO 2 ) s¹ truj¹ce i powstaj¹ podczas eksploatacji pojazdów mechanicznych i instalacji z paleniskami o temperaturze spalania powy ej 1300 0 C. W powietrzu atmosferycznym wystêpuj¹ w stê eniach 0,1-0,5 mg/m 3 (NO 2 ), o³ów jako aerozol jest bardzo truj¹cy, w atmosferze pochodzi przede wszystkim ze spalin samochodowych. Œrednie stê enie w powietrzu jest stosunkowo wysokie: 1 3 µg/m. W nawi¹zaniu do ostatnich doniesieñ naukowych pochodz¹cych ze Stanów Zjednoczonych, w oparciu o uzyskane wyniki badañ, które dowodz¹, e wystêpuje znaczny stopieñ zagro enia radonem, znacznie wiêkszy ni s¹dzono wczeœniej, czego konsekwencj¹ mo e byæ rak p³uc (za wartoœæ krytyczn¹ przyjmuje siê 500 Bq/m 3 ) [11]. Py³ jako rozproszone w powietrzu substancje sta³e o dowolnej postaci, strukturze i gêstoœci, które dzielimy zale nie od stopnia rozdrobnienia, a mianowicie: py³ gruboziarnisty > 10 µm, py³ drobnoziarnisty 1-10 µm, py³ o najwiêkszym stopniu rozdrobnienia < 1 µm. Sk³ad chemiczny py³u: sk³adniki nieorganiczne: piasek, sadza (prawie czysty wêgiel elementarny), wêgiel, popió³, wapno, metale, py³y kamienne, cement oraz inne, sk³adniki organiczne: cz¹stki roœlin, nasiona, py³ki, zarodniki, cz¹stki w³osów, w³ókienka tekstylne, m¹ka oraz inne. 32
Py³ powstaje w naturalny sposób przez wietrzenie i rozpad, z meteorów, w nastêpstwie oddzia³ywania wiatru i burz, po arów, erupcji wulkanów, procesów gnilnych itd. Powstaje tak e w wyniku dzia³alnoœci ludzkiej, takiej jak: ogrzewnictwo, procesy spalania, mechaniczne i chemiczne procesy technologiczne, komunikacja drogowa i kolejowa, procesy œcierania odzie y i sprzêtu itp. Zawartoœæ cz¹stek py³u w wolnym powietrzu atmosferycznym jest bardzo zró nicowana i w du ym stopniu zale y od pogody, g³ównie wiatru i deszczu oraz od pory dnia i roku (œrednio w ci¹gu roku wynosi 0 0,2 mg/m 3 ). Zawartoœæ py³u w okresie zimowym przewa - nie jest wiêksza ni w lecie w nastêpstwie ogrzewania i stosunkowo niskiej wilgotnoœci wzglêdnej powietrza atmosferycznego. W lecie przewa a kurz komunikacyjny (œcieranie nawierzchni dróg). Opady atmosferyczne wp³ywaj¹ oczyszczaj¹co na powietrze (po opadach deszczu powietrze charakteryzuje siê podwy szon¹ czystoœci¹) [11]. W normalnych warunkach py³ zawarty w powietrzu nie powoduje szkodliwych konsekwencji dla zdrowia, poza wp³ywem negatywnym na proces oddychania. Natomiast py³y przemys³owe (drobnoziarniste) z regu³y oddzia³ywaj¹ na zdrowie bardzo niekorzystnie i niebezpiecznie (pylica p³uc). Rys. 1. Podatnoœæ p³uc na osadzanie siê py³ów[11] DROBNOUSTROJE CHOROBOTWÓRCZE Do drobnoustrojów chorobotwórczych zaliczamy mikroorganizmy, a mianowicie: drobnoustroje, mikroby, bakterie o kszta³tach kulistych, cylindrycznych, spiralnych, nitkowatych lub innych pochodzenia roœlinnego lub zwierzêcego. Mikroorganizmy rozmna aj¹ siê niezwykle szybko i najczêœciej drog¹ podzia³u (grzybki rozczepowe), natomiast rozmiary tych mikroorganizmów wynosz¹ od 0,5-1 µm o d³ugoœci 1-5 µm. Zarazki przyczepiaj¹ siê do ziaren kurzu o wielkoœci > 2 µm, a liczba tych zarazków zawartych w powietrzu jest bardzo zmienna (na ogó³ ze wzrostem zawartoœci py³u w powietrzu zauwa a siê równie wzrost liczby zarazków). W zamkniêtych pomieszczeniach liczba drobnoustrojów jest czêsto jeszcze wiêksza [17]. 33
Chorobotwórcze oddzia³ywanie ma tylko niewielka czêœæ drobnoustrojów. Znaczna ich czêœæ ginie stosunkowo szybko w nastêpstwie wysychania i dlatego te powietrze jest stosunkowo rzadkim czynnikiem przenoszenia chorób. Du e niebezpieczeñstwo stwarzaj¹ jednak kropelki wody powstaj¹ce w nastêpstwie punktu rosy (tzw. zamglone powietrze). We wszelkiego rodzaju filtrach powietrza przy zwiêkszonej wilgotnoœci powietrza uwalniaj¹ siê pleœnie, które wp³ywaj¹ na pogorszenie warunków mikrobiologicznych. ywotnoœæ filtrów powietrza zale y przede wszystkim od obci¹ enia py³em. Równie wewn¹trz pomieszczeñ mog¹ powstawaæ pleœnie i roztocza. Bakterie zwi¹zane z chorob¹ legionistów (zapalenie p³uc) zosta³y wprowadzone do powietrza poprzez urz¹dzenia wentylacyjno-klimatyzacyjne. Choroba legionistów mo e doprowadziæ do œmierci. Zarazki (Legionella) s¹ przenoszone z aerozolami z komór zraszania powietrza i wie ch³odniczych do pomieszczeñ u ytkowych (niedostateczna kontrola i nie zachowanie warunków higienicznych). Bakterie te rozmna aj¹ siê równie w instalacjach wody u ytkowej w niskich temperaturach [6, 15, 16, 18, 20]. agodniejsz¹ form¹ przebiegu choroby legionistów jest Gor¹czka Pontiac (dolegliwoœæ podobna do grypowych). Optymalne warunki do wzrostu zarazków (Legionella) powoduj¹cych chorobê legionistów zawieraj¹ siê w przedziale temperatury od 32 do 42 0 C. Natomiast w temperaturze 65 0 C ulegaj¹ one inaktywacji [11]. W miarê skutecznymi œrodkami zaradczymi (ochronnymi) przed rozmna aniem siê bakterii m.in. choroby legionistów w uk³adach wentylacyjno-klimatyzacyjnych s¹ wykonywane n/w czynnoœci (sposoby): staranny dobór miejsca czerpania powietrza œwie ego z otoczenia [3], czyszczenie i dezynfekcja sekcji central wentylacyjno-klimatyzacyjnych i instalacji sanitarnych (w tym kana³ów wentylacyjnych), eliminowanie do minimum powstawania w uk³adach wentylacyjnych punktu rosy ( zamglenie powietrza) [2, 5, 6, 8], stosowanie nawil ania parowego powietrza kondycjonowanego [4, 6, 7, 8], stosowanie promienników wbudowanych w urz¹dzenia wentylacyjne (np. katalityczna jonizacja powietrza) w zakresie nadfioletu o d³ugoœci fali 253,7 nm skutecznie zabijaj¹cej zarazki, rozpylanie na mg³ê lub odparowywanie odpowiednich chemikaliów, stosowanie wysoko skutecznych filtrów powietrza (np. typu HEPA) ewentualnie w po- ³¹czeniu z filtrami elektrostatycznymi (sterylne laboratoria i inne) [6, 7, 8], poprzez odpowiednie kierowanie strumieniami powietrza nie dopuœciæ by mikroorganizmy gromadzi³y siê w miejscach niepo ¹danych (dynamiczne zapobieganie zanieczyszczeniom), znaczne obni anie stê eñ zwi¹zków fizyko-chemicznych (sk³adników) i bakterii w nastêpstwie nawiewania powietrza œwie ego (zewnêtrznego), w kana³ach nawiewowym i wywiewnym przechodz¹cych przez pomieszczenia o ró - nych wymaganiach mikrobiologicznych (sanitarnych) powinny byæ zamontowane szczelne przepustnice zamykane w momencie wy³¹czenia centrali wentylacyjnej (klimatyzacyjnej) [11], stosowanie wentylacji nadciœnieniowej w pomieszczeniach, w których wzglêdy technologiczne wymagaj¹ utrzymania szczegó³owej czystoœci powietrza (warunków mikrobiologicznych) [11], 34