Małgorzata BASIŃSKA* Michał MICHAŁKIEWICZ* budynek pasywny, mikrobiologia, jakość powietrza MIKROBIOLOGICZNA JAKOŚĆ POWIETRZA W BUDYNKU PASYWNYM W CZASIE JEGO EKSPLOATACJI W referacie podjęto próbę określenia wpływu czasu użytkowania filtrów na jakość powietrza wewnętrznego w budynku pasywnym. W tym celu przeprowadzono badania mikrobiologiczne powietrza nawiewanego do pomieszczeń przed i po wymianie filtra, a także zbadano zanieczyszczenia zatrzymane na filtrach instalacji nawiewno wywiewnej. Oznaczono ogólną liczbę bakterii mezofilnych i psychrofilnych, gronkowców, promieniowców, bakterii Pseudomonas fluorescens oraz grzybów mikroskopowych. Badania przeprowadzono w budynku doświadczalnym Politechniki Poznańskiej, który spełnia wymagania budynku pasywnego. 1. WPROWADZENIE W ostatnich latach coraz częściej poruszany jest temat chorych budynków (SBS - Sick Building Syndrome). Nazwa ta opisuje budynek, w którym więcej niż 3% użytkowników narzeka na dyskomfort, a także na szereg schorzeń, które zanikają po jego opuszczeniu. Dokładne określenie wszystkich dolegliwości dotyczących przebywania w chorym budynku jest trudne do opisania, gdyż istnieje zbyt wiele przyczyn ich występowania (bóle głowy, nienaturalne zmęczenie, słaba koncentracja, przygnębienie, zawroty głowy).w ramach oszczędzania energii cieplnej oraz chłodniczej, budynki są coraz lepiej izolowane, nieszczelności prawie nie występują, a okna (najczęściej w dużych biurowcach) są nieotwieralne. Konsekwencją powyższego jest konieczność stosowania instalacji wentylacji mechanicznej, która źle zaprojektowana lub źle wykonana nie może sprostać wymaganiom utrzymania w budynku odpowiedniej jakości powietrza. Możliwe jest także pojawianie się problemów z jakością powietrza podczas złego jej użytkowania. Budynek pasywny, będący z założenia budynkiem bardzo szczelnymi (n 5 <,6h -1 ), mający za jedyne źródło świeżego powietrza wentylację mechaniczną jest narażony na otrzymanie miana chorego budynku. * Politechnika Poznańska, Instytut Inżynierii Środowiska, Piotrowo 3A, 6-965 Poznań.
2. OCENA JAKOŚCI POWIETRZA W BUDYNKU DOŚWIADCZALNYM W 27 roku został na terenie Politechniki Poznańskiej oddany do użytkowania budynek doświadczalny wykonany w technologii budownictwa pasywnego. Mając na uwadze założenia dotyczące komfortu powietrznego przeprowadzono w doświadczalnym budynku pasywnym Politechniki Poznańskiej kontrolę jakości powietrza pod kątem jego mikrobiologicznego zanieczyszczenia. 2.1. MATERIAŁY I METODY Stopień zanieczyszczenia powietrza w doświadczalnym budynku pasywnym Politechniki Poznańskiej badany jest od października 29 roku. Zakres badań mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza obejmuje pobór próbek powietrza metodą zderzeniową przy użyciu próbnika MAS-1 Eco (firmy Merck), hodowlę mikroorganizmów w cieplarkach oraz ocenę stopnia zanieczyszczenia w oparciu o dane literaturowe i obowiązujące przepisy. Liczbę jednostek tworzących kolonie [jtk ang. CFU colony forming unit], które wyrosły na płytce Petriego korygowano przy pomocy statystycznej tablicy przeliczeniowej Fellera, po czym wynik przeliczano na liczbę drobnoustrojów występujących w 1 m 3 powietrza. Dodatkowo wykorzystywano elektroniczny miernik temperatury, wilgotności, ciśnienia oraz zawartości CO 2 w powietrzu Testo 435 oraz do pomiaru prędkości wiatru na zewnątrz budynku miernik prędkości wiatru Kestrel. W trakcie badań, w zależności od spodziewanego stopnia mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza, pobierano przy użyciu próbnika MAS-1 Eco od 25 do 1 dm 3 powietrza. Oznaczono następujące mikroorganizmy: ogólną liczbę bakterii mezofilnych i psychrofilnych, gronkowce (Staphylococcus) mannitolododatnie i mannitoloujemne, bakterie Pseudomonas fluorescens, promieniowce (Actinomycetales), grzyby mikroskopowe. Tabela 1 Stopień zanieczyszczenia powietrza w zależności od ilości grzybów mikroskopowych [2] Table 1 Evaluation of the degree of the air pollution in relation to the total number of fungi in 1 m 3 of air [2] Ogólna liczba grzybów mikroskopowych Stopień zanieczyszczenia powietrza 3-5 przeciętnie zanieczyszczone powietrze atmosferyczne, zwłaszcza w okresie późnowiosennym i wczesnojesiennym 5-1 zanieczyszczenie mogące negatywnie oddziaływać na środowisko naturalne człowieka > 1 zanieczyszczenie zagrażające środowisku naturalnemu człowieka Istnieje grupa drobnoustrojów wskaźnikowych, których oznaczenie pozwala na ocenę jakości powietrza pod względem czynników mikrobiologicznych. W tabelach (Tab.1)
oraz (Tab.2) podano liczebność drobnoustrojów w przeliczeniu na 1m 3 dla odpowiedniego stopnia zanieczyszczenia powietrza. Tabela 2 Stopień zanieczyszczenia powietrza w zależności od ilości bakterii wskaźnikowych [1] Table 2 Evaluation of the degree of the air pollution in relation to the number of bacteria in 1 m 3 of air [1] Rodzaj drobnoustrojów Stopień zanieczyszczenia powietrza średnio silnie niezanieczyszczone zanieczyszczone zanieczyszczone Ogólna liczba bakterii psychrofilnych < 1 1-3 > 3 Ogólna liczba bakterii mezofilnych < 1 1-3 > 3 Promieniowce < 1 1-1 > 1 Pseudomonas fluorescens brak 5 > 5 Gronkowce mannitolododatnie brak 25 > 25 Gronkowce mannitoloujemne brak 5 > 5 2.2. POMIARY PUNKTY POMIAROWE W marcu 211 roku przeprowadzono następujące badania mikrobiologiczne: badanie 1. ocena jakości powietrza w pomieszczeniu reprezentatywnym przed wymianą filtrów instalacji wentylacji mechanicznej, badanie 2. ocena jakości powietrza nawiewanego do pomieszczenia reprezentatywnego przed wymianą filtrów, badanie 3. ocena jakości powietrza w pomieszczeniu reprezentatywnym po wymianie filtrów instalacji wentylacji mechanicznej, badanie 4. ocena jakości powietrza nawiewanego do pomieszczenia reprezentatywnego po wymianie filtrów, badanie 5. ocena stopnia zanieczyszczenia filtrów. Badanie 1 oraz Badanie 3 prowadzone było w domu pasywnym znajdującym się na terenie Politechniki Poznańskiej. Próbki powietrza pobierano metoda zderzeniową w trzech punktach pomiarowych: jeden znajdował się na zewnątrz budynku, a dwa wewnątrz, na parterze oraz w piwnicy budynku. W pomieszczeniach tych zainstalowana jest instalacja wentylacji mechanicznej. Badanie 2 oraz Badanie 4 powietrze z nawiewników pobierano bezpośrednio w punkcie wylotowym powietrza z kanału wentylacyjnego, co uniemożliwiło dostanie się drobnoustrojów, pochodzących z innych źródeł. Badanie 5 przebadano pod kątem zanieczyszczenia mikrobiologicznego filtry powietrza znajdujące się w centrali firmy Swegon typu COMPACT/GOLD i Vitotres343 oraz na czerpni wieżowej przed powietrznym gruntowym wymiennikiem ciepła (P-GWC). Centrala Swegon dostarcza powietrze wentylacyjne do pomieszczeń na parterze, natomiast centrala Vitotres343 przygotowuje powietrze w piwnicy budynku doświadczalnego.
2.3. POMIARY WYNIKI Poniższe rysunki przedstawiają liczebność kolonii drobnoustrojów (ctu/m 3 ) wykrytych w analizowanych punktach pomiarowych w zależności od rodzaju badania. Wartości zostały odniesione do dopuszczalnych wartości, które zawarte są w tablicach (Tab.1) oraz (Tab.2). Badanie 1 oraz Badanie 3 Grupa dwóch pierwszych słupków na każdym rysunku (Badanie 1) dotyczy jakości powietrza w pomieszczeniu reprezentatywnym parteru przed wymianą filtrów instalacji nawiewno wywiewnej oraz w powietrzu zewnętrznym, pozostałe (Badanie 3) po ich wymianie. Ogólna liczba bakterii mezofilnych Ogólna liczba bakterii psychrofilnych wyhodowanych na pożywce Waksmana 12 12 12 1 1 1 8 8 8 6 6 6 4 4 4 2 2 2 Badanie 1 Badanie 3 Badanie 1 Badanie 3 Badanie 1 Badanie 3 parter powietrze zewnętrzne parter powietrze zewnętrzne parter powietrze zewnętrzne Rys.1. Wyniki pomiarów jakości powietrza w pomieszczeniach budynku doświadczalnego przed i po wymianie filtrów instalacji wentylacji mechanicznej Fig.1. Measurement results on indoor air quality in the experimental building before and after change the filters of mechanical ventilation Pomiary nie wykazały przekroczenia dopuszczalnych wartości kolonii analizowanych drobnoustrojów. Zauważalny jest spadek liczebności badanych drobnoustrojów po wymianie filtrów. Oprócz grzybów mikroskopowych hodowanych na pożywce Waksmana można było zauważyć spadek liczby kolonii drobnoustrojów przed i po wymianie filtrów od 25 do 64% w zależności od badanej grupy mikroorganizmów. Badanie 3 wykonano po 5 godzinach od wymiany filtrów. Badanie 2 i Badanie 4 18 Ogólna liczba bakterii mezofilnych 25 Ogólna liczba bakterii psychrofilnych 12 wyhodowanych na pożywce Waksmana 18 wyhodowanych na pożywce Czapek - Doxa 16 14 2 1 16 14 12 1 8 15 1 8 6 12 1 8 6 4 6 4 2 5 2 4 2 Rys.2. Wyniki pomiarów jakości powietrza nawiewanego do pomieszczenia reprezentatywnego budynku doświadczalnego przed i po wymianie filtrów instalacji wentylacji mechanicznej Fig.2. The results of measurements of quality of supply air to the room to the experimental building before and after an exchange of mechanical ventilation systems filters
Grupa trzech pierwszych słupków na każdym rysunku (Badanie 2) dotyczy jakości powietrza nawiewanego anemostatem do pomieszczenia reprezentatywnego na parterze i w piwnicy budynku doświadczalnego przed wymianą filtrów instalacji nawiewno wywiewnej z informacją o czystości powietrza zewnętrznego, druga grupa trzech słupków (Badanie 4) po wymianie filtrów. Badanie 5. Na przedstawionych wykresach zastosowano następujące oznaczenie badanych filtrów: 1 filtr w centrali SWEGON, 2 filtr na czerpni wieżowej przed GWC, 3 filtr na centrali wentylacyjnej Vitotres343. 18 Ogólna liczba bakterii mezofilnych wyhodowanych na pożywce Waksmana 45 Gronkowce mannitoloujemne 16 4 16 14 35 14 12 3 12 [cfu/g] 1 8 [cfu/g] 25 2 [cfu/g] 1 8 6 15 6 4 1 4 2 5 2 1 2 3 1 2 3 1 2 3 Rys.3. Wyniki pomiarów zanieczyszczenia filtrów instalacji wentylacji mechanicznej Fig.3. The results of measurements of pollution filters of mechanical ventilation systems W celu porównania stopnia zanieczyszczenia poszczególnych filtrów, które różniły się masą własną, wyhodowaną liczbę mikroorganizmów przeliczono na 1 g masy materiału filtracyjnego. Analizując różne grupy badanych mikroorganizmów można stwierdzić, że filtr zewnętrzny na GWC, był najbardziej skażony pod względem mikrobiologicznym. 3. PODSUMOWANIE Badania powietrza wewnętrznego i zewnętrznego nie wykazały przekroczenia dopuszczalnych wartości drobnoustrojów w odniesieniu do danych literaturowych i obowiązujących przepisów. W żadnym z przeprowadzonych badań nie odnotowano bakterii Pseudomonas fluorescens oraz promieniowców (Actinomycetales). Po wymianie filtrów instalacji wentylacji mechanicznej zauważono poprawę jakości powietrza w budynku doświadczalnym. Wpowietrzu nawiewanym do pomieszczeń po 5 godzinach od wymiany filtrów odnotowano pojawienie się nieznacznych, większych ilości grzybów
mikroskopowych co może być przyczyną oderwania zanieczyszczeń spowodowanych wymianą filtrów. W powietrzu nawiewanym bezpośrednio do pomieszczeń nie stwierdzono gronkowców, pomimo odnotowania ich w powietrzu zewnętrznym. Można zatem wnioskować, że są one zatrzymywane na filtrach. Z filtrów znajdujacych się w instalacji wentylacji mechanicznej najbardziej zanieczyszczonym okazał się filtr wieżowy przed P-GWC. Analiza mikrobiologiczna materiału filtracyjnego wykazała, że na filtrach zatrzymywane są ogromne ilości drobnoustrojów (bakterii i grzybów mikroskopowych). Na podstawie badań stwierdzono, że jakość powietrza wewnętrznego zależy od stopnia zanieczyszczenia materiału filtracyjnego. Bardzo duża liczebność różnych grup bakterii i grzybów mikroskopowych zatrzymywana jest na filtrach. W celu poprawy jakości powietrza wewnętrznego należy okresowo wymieniać wkłady do filtrów, a także należy rozważyć konieczność czyszczenia i dezynfekcji przewodów doprowadzających powietrze. LITERATURA [1] PN-89/Z-4111/2 Badania mikrobiologiczne. Oznaczanie liczby baterii w powietrzu atmosferycznym (imisja) przy pobieraniu próbek metodą aspiracyjną i sedymentacyjną [2] PN-89/Z-4111/3 Badania mikrobiologiczne. Oznaczanie liczby grzybów mikroskopowych w powietrzu atmosferycznym (imisja) przy pobieraniu próbek metodą aspiracyjną i sedymentacyjną MICROBIOLOGICAL AIR QUALITY IN THE PASSIVE HOUSE DURING ITS EXPLOITATION The paper attempts to determine the effect of time of use of filters on indoor air quality in the passive house. To this end, a microbiological study of the supply air before and after change of filter, and also study the installation of pollution on the filters in the mechanical ventilation systems were made.the research concerns microbiological contamination of air inside the building. The identified mesophilic and psychrophilic bacteria, Staphylococcus, Actinomycetales, Pseudomonas fluorescens and microscopic fungi have been compared to the statutory standards. The study was conducted in the building of an experimental building of Poznan University of Technology, which meets the requirements of a passive house.