Jakość powietrza

Dr inż. Jerzy Sowa,
Wykład 8
Realizacja wymaganej jakości powietrza w pomieszczeniach
Założenia teorii „Odczuwalnej jakości powietrza”
•
•
•
Wykład 8
•
•
•
•
Dr inż. Jerzy Sowa
Instytut Ogrzewnictwa i Wentylacji
Politechnika Warszawska
Nowe jednostki wprowadzone przez P.O.Fangera
1 olf to strumień zanieczyszczeń wydzielanych przez jedną
standardową osobę; osobę dorosłą w wieku średnim, o standardzie
higienicznym 0.7 kąpieli na dzień, zmieniającą codziennie bieliznę
pracującą w biurze lub miejscu o podobnym charakterze w pozycji
siedzącej w warunkach komfortu cieplnego.
1 decypol to stężenie zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniu
wywołane obecnością 1 standardowej osoby ( 1 olf) przy przepływie
przez pomieszczenie oraz idealnym mieszaniu się 10 l/s świeżego
powietrza w warunkach ustalonych.
Stężenia zanieczyszczeń powietrza są poniżej progu szkodliwości,
Rozpatrywany jest stan ustalony
Osoby przebywające w pomieszczaniu znajdują się w stanie
komfortu cieplnego,
Postawą oceny jest subiektywna ocena zapachowa powietrza
przez ludzi,
Oceny dokonuje się bezpośrednio po wejściu do pomieszczania
(osoby o nie zaadaptowanym węchu),
Przyjmuje się założenia o addytywnym działaniu zanieczyszczeń,
Jednostki referencyjne emisji i stężenia zanieczyszczania oparte
są na biozanieczyszczeniach emitowanych przez ludzi.
Ilość powietrza wentylacyjnego doprowadzanego
do pomieszczenia ze względów higienicznych
wg. teorii P.O. Fangera
Q = 10
G
1
⋅
Ci − C0 ε v
Q - strumień powietrza wentylacyjnego, l/s
G - ilość zanieczyszczeń wprowadzonych do pomieszczenia, olf
C0- jakość powietrza zewnętrznego, decypol
Ci - założona jakość powietrza w pomieszczeniu w strefie
przebywania ludzi, decypol
εv - efektywność rozdziału powietrza w pomieszczeniu, -
(
)
Ci = 112 ln( PD ) − 5.98
Odczuwana jakość powietrza zewnętrznego dla
różnych rodzajów terenu
Rodzaj terenu
Jakość powietrza podczas smogu
Jakość powietrza w miastach o umiarkowanym
zanieczyszczeniu powietrza
Jakość powietrza w górach lub nad morzem
Odczuwana jakość
powietrza
>1 decypol
0.05-0.3 decypol
0.01 decypol
−4
Intensywność wydzielania zapachów przez
użytkowników pomieszczeń
Źródło zanieczyszczeń
Pozycja siedząca
Aktywność średnia
Aktywność duża
Osoba paląca w czasie palenia
Osoba paląca średnio
Materiały wyposażenia wnętrz w biurach
Intensywność
wydzielania
zapachów
1 olf
5 olf
11 olf
25 olf
6 olf
0-0.5 olf/m2
Dr inż. Jerzy Sowa,
Wykład 8
Efektywność wentylacji
przykładowe wielkości
Efektywność wentylacji
εν =
Ce − C s
Ci − C s
Wentylacja
mieszająca
ts
εν - efektywność wentylacji,
Ce - stężenie zanieczyszczania powietrza w powietrzu usuwanym z
pomieszczenia,
Cs - stężenie zanieczyszczania powietrza w powietrzu doprowadzanym
do pomieszczenia,
Ci - stężenie zanieczyszczania powietrza w strefie przebywania ludzi,
doprowadzanym do zone,
Ce
Wentylacja
mieszająca
Wentylacja
wyporowa
ti Ci
ti Ci
ts
Ce
ti Ci
Ce
ts
Różnica
Efektywność
Różnica
Efektywność
Różnica
temperatury
wentylacji temperatury wentylacji temperatury
ts - ti
ts - ti
ts - ti
°C
°C
°C
<0
0.9 ÷ 1.0
< -5
0.9
<0
0÷2
0.9
0.8
-5 ÷ 0
0.9 ÷ 1.0
0÷2
2÷5
>0
1.0
>2
>5
0.4 ÷ 0.7
Zależność odsetka osób niezadowolonych
od strumienia powietrza wentylacyjnego
przypadającego na 1 osobę (1 olf)
Efektywność
wentylacji
1.2 ÷ 1.4
0.7 ÷ 0.9
0.2 ÷ 0.7
Ocena odczuwalnej jakości powietrza
Odsetek osób negatywnie
odczuwających jakość powietrza, %
70
Zanieczyszczenie powietrza wywołane jest
biozanieczyszczeniami emitowanymi przez 1
standardową osobę
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
Strumień powietrza wentylacyjnego, l/s
Oceny nie dokonują użytkownicy pomieszczenia lecz inne osoby
bezpośrednio po wejściu do pomieszczenia:
z Panel naiwny (osoby nie posiadające wiedzy na temat jakości
powietrza w pomieszczeniach) używa liniowej skali analogowej,
z Panel wytrenowany (osoby o wyuczonej skali zapachowej opartej
na 2 propanonie) oceniają PAQ bezpośrednio w jednostkach
decypol.
Panel wytrenowany wprowadzono aby zmniejszyć liczbę osób
uczestniczących w badaniach. Zakładano, że wyniki obu metod oceny
nie powinny się różnić. Po pewnym czasie okazało się, że występują
duże różnice w wynikach. Przyczyną była błędnie opracowana
zależność PAQ (decypolach) w funkcji stężenia 2 propanonu.
Ocena odczuwalnej jakości powietrza
(panel naiwny)
Zamiana akceptowalności na odsetek
osób niezadowolonych
100
Clearly acceptable
Oceny dokonuje się
bezpośrednio po
wejściu do
pomieszczenia
Just acceptable
Just not acceptable
PD =
90
Odsetek osób niezadowolonych PD [%]
ACCEPTABILITY SCALE
exp( −0.18 − 5.28 ⋅ ACC )
⋅ 100
(1 + exp( −0.18 − 5.28 ⋅ ACC ) )
80
PD =
70
Zależność opracowana na podstawie
oceny średniej 8-15 osób.
Powietrza zanieczyszczone dymem
tytoniowym, biozanieczyszczeniami od
ludzi i zanieczyszczeniami
emitowanymi przez materaiły
budowlane.
Skala akceptowalności ciągła.
(Gunnarsen et.al. 1992)
60
50
40
30
⋅ 100
20
PD = 50.2 − 97.2 ⋅ ACC
Zależność uproszczona podana
poczatkowo przez Gunnarsena et.al..
10
Clearly not acceptable
exp(0.204 − 3.995 ⋅ ACC )
(1 + exp( 0.204 − 3.995 ⋅ ACC ))
Zależność opracowana na podstawie
oceny średniej 40 osób.
Powietrza zanieczyszczone związkami
przez materiały budowlane.
Skala akceptowalności rozdzielona.
(Wargocki et.al. 1996)
0
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0,2
Akceptowalność ACC [-]
0,4
0,6
0,8
1
Dr inż. Jerzy Sowa,
Wykład 8
Ocena odczuwalnej jakości powietrza
(panel wytrenowany)
Porównanie oceny jakości powietrza
przez panel wytrenowany i naiwny
2 propanon
2 dp
5 dp
10 dp
20 dp
⎡
⎤
100
PAQN = 112 ⎢5.98 − ln
−1 ⎥
1 + EXP (− 14.44 + 12.14 ⋅ log(PAQTR + 7.4 )) ⎦
⎣
(
)
Φ140
Krytyka teorii „Odczuwalnej jakości powietrza”
Łączny wpływ temperatury i wilgotności
powietrza na odczuwanie jakości
powietrza
Porównaj założenia !!!
•
•
•
•
•
•
W odniesieniu do wielu związków nie istnieje próg szkodliwości,
Na ogół nie występuje stan ustalony
Często osoby przebywające w pomieszczaniu nie znajdują się w
stanie komfortu cieplnego,
Niektóre szkodliwe związki nie posiadają zapachu,
W trakcie przechodzenia do pomieszczania następuje częściowa
adaptacja do zapachu.
Niektóre zapachy maskują inne
Wg. Lei Fang
Łączny wpływ temperatury i wilgotności powietrza
na odczuwanie jakości powietrza (c.d.)
Wpływ temperatury i wilgotności na
emisję zanieczyszczeń z wyrobów
budowlanych
Wzrost temperatury powoduje przyspieszenie dekompozycji
niektórych żywic np. mocznikowo-formaldehydowej, poliuretanów
oraz wyrobów z PCV (np. wzrost temperatury o 5-7 K powoduje
podwojenie emisji formaldehydu), a ponadto w powietrzu
pomieszczeń mogą pojawić się także trudno lotne związki
organiczne nie wydzielające się przy niższej temperaturze.
Występujące w wełnie mineralnej lub w wacie szklanej żywice
mocznikowo-formaldehydowe w wilgotnych warunkach podlegają
hydrolizie czemu towarzyszy emisja aldehydów i ketonów oraz
silny zapach chemiczny.
Wg. Lei Fang
−4
Dr inż. Jerzy Sowa,
Wykład 8
Raport CEN CR 1752
qtot = n ⋅ q p + A ⋅ qB
Praktyczne konsekwencje opracowania teorii PAQ
qtot
n
qP
A
qB
,
- całkowity strumień powietrza wentylacyjnego
dostarczanego do pomieszczania, l/s
- liczba osób w pomieszczaniu w warunkach
obliczeniowych,- wymagany strumień powierza wentylacyjnego dla 1 osoby
l/(s·osobę)
- powierzchnia podłogi pomieszczania, m2
- wymagany strumień powierza wentylacyjnego ze względu
na emisję z materiałów budowlanych, l/(s·m2)
Raport CEN CR 1752
CEN EN 15251
Kategoria
Przeznaczenie
pomieszczenia
Klasa wymagań
wg CR 1752
Strumień
powietrza
zewnętrznego
na 1 osobę
[l/(s·os)]
Biura, sale konferencyjne,
audytoria, sale lekcyjne,
restauracje
Przedszkola
A
B
C
A
B
C
A
B
C
10
7
4
12
8,4
4,8
14
10
6
Sklepy
Dodatkowy strumień powietrza
zewnętrznego w celu rozcieńczenia
zanieczyszczeń emitowanych przez
2
źródła zwiane z budynkiem [l/(s·m )]
Budynki
Pozostałe
niskoemisyjne
budynki
1,0
2,0
0,7
1,4
0,4
0,8
1,0
2,0
0,7
1,4
0,4
0,8
2,0
3,0
1,4
2,1
0,8
1,2
Przykład wymagań dla materiałów
wykończeniowych wg EN 15251
Budynek jest uważany za nisko emisyjny gdy większość materiałów
budowlanych jest nisko emisyjna. Materiały niskoemisyjne to materiały
tradycyjne takie jak kamień, szkło, metale które uważane są za
bezpieczne ze względu na emisje zanieczyszczeń oraz materiały
budowlane spełniające następujące kryteria:
- całkowita
emisja
lotnych
związków
organicznych
(TVOC) < 0,2 mg/m2h, przy czym należy zidentyfikować związki
chemiczne odpowiedzialne za co najmniej 70 % emisji,
- emisja formaldehydu < 0,05 mg/m2h,
- emisja amoniaku < 0,03 mg/m2h,
- emisja związków kancerogennych zaliczanych do 1 kategorii wg
klasyfikacji IARC < 0, 005 mg/m2h.
- materiał nie wydziela zapachu (odsetek niezadowolonych z zapachu
w warunkach testowych powinien być mniejszy od 15%).
wymagany wymagany strumień powierza wentylacyjnego ze
względu na emisje z materiałów budowlanych, qB
strumień
powierza
Budynki
Budynki
Budynki
wentylacyjn
wykonane z
wykonane z
wykonane z
ego dla 1
wykorzystaniem
wykorzystaniem
materiałów
osoby, qP
materiałów o
materiałów o
innych niż
niskiej emisji
niskoemisyjne
bardzo niskiej
emisji
Kategoria I:
10 l/(s
osobę)
0,5 l/(s·m2)
1,0 l/(s·m2)
2,0 l/(s·m2)
Kategoria II:
7 l/(s osobę)
0,35 l/(s·m2)
0,7 l/(s·m2)
1,4 l/(s·m2)
Kategoria III:
4 l/(s osobę)
0,3 l/(s·m2)
0,4 l/(s·m2)
0,8 l/(s·m2)
Przykład wymagań dla materiałów
wykończeniowych wg EN 15251
Budynek jest uważany za bardzo nisko emisyjny gdy wszystkie materiały
budowlane są bardzo nisko emisyjne i palenie tytoniu nigdy nie miało
miejsca i jest prawnie niedozwolone. Materiały bardzo niskoemisyjne to
materiały tradycyjne takie jak kamień, szkło, metale które uważane są za
bezpieczne ze względu na emisje zanieczyszczeń oraz
materiały
budowlane spełniające następujące kryteria:
- całkowita
emisja
lotnych
związków
organicznych
(TVOC) < 0,1 mg/m2h, przy czym należy zidentyfikować związki
chemiczne odpowiedzialne za co najmniej 70 % emisji,
- emisja formaldehydu < 0,02 mg/m2h,
- emisja amoniaku < 0,01 mg/m2h,
- emisja związków kancerogennych zaliczanych do 1 kategorii wg
klasyfikacji IARC < 0,002 mg/m2h.
- materiał wydziela zapach w stopniu nieznacznym (odsetek
niezadowolonych z zapachu w warunkach testowych powinien być
mniejszy od 10%).