125 TVNP Teorie vnitřního prostředí budov KVALITA VZDUCHU

ČVUT v Praze
Fakulta stavební
Katedra technických zařízení budov
125 TVNP
Teorie vnitřního prostředí budov
KVALITA VZDUCHU
Ing. Pavla Dvořáková, Ph.D.
A226
[email protected]
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU
INDOOR AIR QUALITY (IAQ)
Tepelněvlhkostní
Elmg
pole
Vzduch
Vnitřní
prostředí
budov
Psychika
Osvětlení
Akustika
125 TVNP 2015/2016
2
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU
INDOOR AIR QUALITY (IAQ)
IAQ = „…ukazatel druhů a množství znečišťujících látek v
ovzduší, které by mohly způsobit discomfort nebo riziko
nepříznivých účinků na zdraví lidí nebo zvířat, nebo
poškození vegetace.“ (ISIAQ)
Přijatelná IAQ = “ovzduší, v němž nejsou žádné škodlivé
koncentrace znečišťujících látek určené odbornými autoritami,
a se kterým 80% nebo více exponovaných uživatelů
nevyjadřuje nespokojenost“ (ASHRAE)
Rehva GB14
125 TVNP 2015/2016
3
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU
INDOOR AIR QUALITY (IAQ)
Mikroby
Odéry
Toxické
plyny
Vnitřní vzduch
Aerosoly
125 TVNP 2015/2016
Ionizační
záření
4
DÝCHACÍ SOUSTAVA
http://www.goldiesroom.org
125 TVNP 2015/2016
5
Faktory ovlivňující kvalitu vnitřního vzduchu
VNĚJŠÍ
125 TVNP 2015/2016
VZDUCH
V
INTERIÉRU
VNITŘNÍ
6
Posuzování kvality vnitřního vzduchu
• Měření – měření koncentrace
znečišťujících složek (částice, chemické
sloučeniny, plísně, bakterie,…)
• Výpočet – vypočtené hodnoty veličin,
které posoudí rozptyl/šíření škodlivin
procesem větrání (lokální stáří vzduchu,
intenzita větrání)
• Subjektivní hodnocení
Rehva GB14
125 TVNP 2015/2016
7
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU
INDOOR AIR QUALITY (IAQ)
Mikroby
Odéry
Toxické
plyny
Vnitřní vzduch
Aerosoly
125 TVNP 2015/2016
Ionizační
záření
8
ODÉROVÉ MIKROKLIMA
ODÉROVÉ MIKROKLIMA
• Odérové mikroklima je složka prostředí, tvořená odéry
v ovzduší, které působí na člověka a spoluvytvářejí tak
jeho celkový stav.
• Odérové látky (odéry) jsou plynné složky v ovzduší
vnímané jako pachy (jednak nepříjemné – zápachy,
jednak příjemné – vůně). Jsou to anorganické nebo
organické látky, většinou produkované člověkem
samotným nebo jeho činností, popř. uvolňované ze
stavebních konstrukcí a zařizovacích předmětů.
125 TVNP 2015/2016
9
ODÉRY
VZDUCH
V
INTERIÉRU
ZEVNITŘ
Z VENKU
PŘÍJEMNÉ
NEPŘÍJEMNÉ
125 TVNP 2015/2016
10
ČICHOVÁ
KOULE
KOST
ČICHOVÝ
EPITHEL
ČICHOVÉ
BUŇKY
Zdroj:Buck a Axel 1991
http://www.nobelprize.org/
125 TVNP 2015/2016
11
ČICH
– Příjem potravy - výběr pokrmů, ovlivňuje chuť a
první fázi trávení, podmíněné reflexní vyměšování
trávicích šťáv
– Bezpečnost jedince- obranné reakce organismu na
dráždění a škodlivé látky v prostředí.
– Emoce, vzpomínky
– Výběr partnera
Poruchy čichu - anosmie, hyposmie, hyperosmie
– Dočasná
– Trvalá
125 TVNP 2015/2016
12
Faktory ovlivňující vnímanou kvalitu
vzduchu
• Čichový smysl
• Vlhkost a teplota
• Doba expozice
Rehva GB14
125 TVNP 2015/2016
13
Faktory ovlivňující vnímanou kvalitu
vzduchu
• Čichový smysl
• Vlhkost a teplota
• Doba expozice
Optimální čich je do 30-60 let,
pak se pozvolna zhoršuje.
Ženy mají lepší čich než muži.
Rehva GB14
125 TVNP 2015/2016
14
Faktory ovlivňující vnímanou kvalitu
vzduchu
• Čichový smysl
• Vlhkost a teplota
• Doba expozice
Rehva GB14
125 TVNP 2015/2016
15
FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ VNÍMANOU KVALITU VZDUCHU –
VLHKKOST A TEPLOTA
Procento nespokojených s kvalitou vnitřního vzduchu v závislosti na
teplotě a relativní vlhkosti
125 TVNP 2015/2016
16
Faktory ovlivňující vnímanou kvalitu
vzduchu
• Čichový smysl
• Vlhkost a teplota
• Doba expozice
Rehva GB14
125 TVNP 2015/2016
17
Vnímaná koncentrace odérů stoupá jen do
okamžiku nasycení sliznice s odérovými
receptory, a pak s časem klesá – po 5 až 15
min se ustálí na minimální hladině
odérová adaptace:
Značná - na přírodní odéry
Střední - na tabákový kouř
Žádná - na stavební materiály
125 TVNP 2015/2016
18
ODÉROVÉ MIKROKLIMA
Nepříjemné odéry
přímo neohrožují zdraví, ale ztrátu soustředění, chuti a
výkonnosti, při dlouhodobém působení se mohou
dostavit stavy úzkosti, deprese a únavy
Příjemné odéry
mohou uklidňovat (vůně jasmínu, šeříku, levandule)
podporovat výkon (vůně růže, macešky, pomeranče,
citronu, rozmarýnu)
125 TVNP 2015/2016
19
Hodnocení kvality vzduchu
Vnímaná kvalita vzduchu
• Klasifikace prostor
podle požadavků na
kvalitu vnitřního
vzduchu dle platné
legislativy
• EN CR 1752:1998 … A,
B, C, D
• EN 15251: 2007 … I, II,
III, IV
Kateg.
Kateg. Popis
I
A
Vysoká úroveň
očekávání, pro
prostory obsazené
citlivými osobami
II
B
Běžná úroveň
očekávání
III
C
Přijatelná, střední
úroveň očekávání
IV
D
Hodnoty mimo kritéria
pro výše uvedené
kategorie
Procento nespokojených
125 TVNP 2015/2016
Rehva GB14
20
Vnímaná kvalita vzduchu
Síla zdrojů znečištění
G: jednotka Olf
1 olf = znečištění vzduchu
standardní osobou průměrný dospělý jedinec
při kancelářské práci v
tepelné pohodě
s hygienickým standardem
0,7 koupelí/den
3 standardní osoby (olf)
4 ekvivalentní
standardní osoby (olf)
7 ekvivalentních
standardních osob (olf)
Rehva GB14
125 TVNP 2015/2016
21
Vnímaná kvalita vzduchu
1 pol = vnímaná
kvalita vzduchu v
místnosti se
zatížením 1
standardní osobou,
větrané 1 L/s
Fanger: Indoor air
quality handbook
125 TVNP 2015/2016
Vnímaná kvalita vzduchu,
% nespokojených (PD)
Jednotka pol,
decipol
Vnímaná kvalita vzduchu, decipol
22
Vnímaná kvalita vzduchu
– Kvalita vzduch (Ci)tak, jak je vnímána člověkem
Pol, decipol (dp) závisí na:
– násobnosti výměny vzduchu resp. intenzitě větrání (Q)
– kvalitě venkovního vzduchu přiváděného do budovy (C0)
čisté ovzduší C0˂0,1dp; znečištěné C0> 0,5dp
– účinnosti větrání (εv) podle typu větrání
• Směšovací 0,9-1,0
• Zaplavovací 1,2-1,4
• Osobní větrání
– síle zdrojů znečištění (G)
125 TVNP 2015/2016
23
Vnímaná kvalita vzduchu
Subjektivní
hodnocení – skupina
porotců
• Individuální
posouzení
• Ihned po expozici
• 15 s, neadaptovaný
• Kontinuální stupnice
přijatelnosti
(Continuous
acceptability scale)
125 TVNP 2015/2016
Fanger: Indoor air
quality handbook
Rehva GB14
ČSN EN 15251
24
Vnímaná kvalita vzduchu,
% nespokojených (PD)
Vnímaná kvalita vzduchu a koncentrace CO2
Koncentrace CO2 nad venkovní, ppm
125 TVNP 2015/2016
Rehva GB14
25
Vnímaná kvalita vzduchu,% nespokojených (PD)
Vnímaná kvalita vzduchu
Intenzita větrání
125 TVNP 2015/2016
Množství čerstvého vzduchu, m3/os.h
26
Koncentrace CO2
C 215 – únor 2012
125 TVNP 2015/2016
27
Koncentrace CO2
C 215 – duben 2013
125 TVNP 2015/2016
28
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU
INDOOR AIR QUALITY (IAQ)
Mikroby
Odéry
Toxické
plyny
Vnitřní vzduch
Aerosoly
125 TVNP 2015/2016
Ionizační
záření
29
TOXICKÉ MIKROKLIMA
• Toky plynných toxických látek v ovzduší,
kterým je člověk vystaven.
Odéry
125 TVNP 2015/2016
Toxické
plyny
30
TOXICKÉ
PLYNY
ZEVNITŘ
Z VENKU
VZDUCH
V
INTERIÉRU
125 TVNP 2015/2016
31
PLYN
ZDROJ
ÚČINKY
PROJEVY
OXIDY SÍRY SOx
spalování fosilních
paliv obsahujících
síru, cigaretový kouř
dráždivé účinky, váže se
na pevný aerosol
(popílek, saze, prach)+
mlha horší účinek na
dýchací cesty
Poleptání dýchacích
cest, poškození
vegetace i
anorganických
materiálů
OXIDY DUSÍKU
NOx
dieslové motory,
hoření plynu,
tabákový kouř
Dráždí sliznice a
dýchací cesty
snižují imunitu,
toxické pro dýchací
ústrojí, podporují
vznik rakoviny
OZON O3
výfukové plyny + UV
záření
Dráždí oči, záněty,
bolest na prsou, kašel
dráždění v krku
imunita, astma,
poruchy funkce plic,
negativně působí na
rostliny
POLYCYKLICKÉ
AROMATICKÉ
UHLOVODÍKY
Dieslové motory,
nedokonalé
spalování, tabákový
kouř, hydroizolace
Karcinogenní, poruchy
plodu, poruchy
reprodukce
Rakovina
125 TVNP 2015/2016
32
PLYN
ZDROJ
ÚČINKY
PROJEVY
OXID
UHELNATÝ
CO
benzínové motory,
nedokonalé spalování,
cigaretový kouř, lokální
topidla
Hypoxie,
blokuje dýchací
fragmenty
bolesti hlavy, ztráta
koordinace, apatie, bolesti
celého těla  křeče, ztráta
vědomí, smrt
OXIDY
DUSÍKU NOx
hoření plynu, tabákový kouř Dráždí sliznice a
dýchací cesty
snižují imunitu, toxické pro
dýchací ústrojí, podporují
vznik rakoviny
OZON O3
kopírky, laserové tiskárny,
elektrostatické čističky
vzduchu
Dráždí oči,
záněty, bolest
na prsou, kašel
dráždění v krku
imunita, astma, poruchy
funkce plic, negativně
působí na rostliny
TĚKAVÉ
ORGANICKÉ
LÁTKY
nátěry, rozpouštědla,
koberce, lepidla, cigaretový
kouř, kosmetika, čisticí
prostředky
dráždění očí,
nosu, krku
poruchy jater, ledvin a
nervové soustavy
FORMALDEH
YD
nedokonalé spalování,
cigaretový kouř, kosmetika,
zdravotnictví, izolační pěny,
nábytek, koberce, plastické
hmoty, laky, barvy
vysušuje
pokožku, snižuje
imunitu,
karcinogen
bolesti hlavy, v krku a
únava, nevolnost, závratě a
podráždění očí a dýchací
soustavy
125 TVNP 2015/2016
33
PŘÍPUSTNÉ LIMITY TOXICKÝCH PLYNŮ
• Vyhláška č. 6/2003 kterou se stanoví hygienické limity
chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní
prostředí pobytových místností některých staveb
• Nařízení vlády č. 361/2007 Sb. kterým se stanoví podmínky
ochrany zdraví při práci
– PEL přípustný expoziční limit =je celosměnový časově vážený průměr
koncentrací plynů, par nebo aerosolů v pracovním ovzduší, jimž může
být podle současného stavu znalostí vystaven zaměstnanec v
osmihodinové nebo kratší směně týdenní pracovní doby, aniž by u
něho došlo i při celoživotní pracovní expozici k poškození zdraví, k
ohrožení jeho pracovní schopnosti a výkonnosti.
– NPK-P nejvyšší přípustná koncentrace chemických látek v pracovním
ovzduší - je taková koncentrace chemické látky, které nesmí být
zaměstnanec v žádném úseku směny vystaven
125 TVNP 2015/2016
34
Vyhl. 6/2003
125 TVNP 2015/2016
35
125 TVNP 2015/2016
36
Podle Vyhl. 361/2007 (178/2001)
125 TVNP 2015/2016
37
Podle Vyhl. 361/2007 (178/2001)
Koncentrace formaldehydu
v posluchárně C223
125 TVNP 2015/2016
38
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU
INDOOR AIR QUALITY (IAQ)
Mikroby
Odéry
Toxické
plyny
Vnitřní vzduch
Aerosoly
125 TVNP 2015/2016
Ionizační
záření
39
AEROSOLY
PEVNÉ = PRACH
PŘIROZENÉ
ANTROPOGENNÍ
125 TVNP 2015/2016
VZDUCH
V
INTERIÉRU
KAPALNÉ
40
Velikost částic
• Inhalovatelné částice
– Horní cesty dýchací a nosní dutiny < 10 μm
(PM10)
• Jemné částice
– Dolní cesty dýchací a plicní sklípky < 2,5 μm
(PM2,5)
• Ultrajemné částice
– Plicní sklípky, přestup do krve < 1 μm
(PM1)
125 TVNP 2015/2016
41
Velikost částic
LIDSKÝ
VLAS
50 – 70 µm
SPALOVACÍ PROCESY, ORGANICKÉ
SLOUČENINY, KOVY ˂2,5 µm
PRACH, PYL, PLÍSNĚ,… ˂10 µm
ZRNKO PÍSKU
90 µm
125 TVNP 2015/2016
http://www.stateoftheair.org/2012/health-risks/health-risks-particle.html
42
AEROSOLOVÉ MIKROKLIMA
Sedimentace částic – usazování částic
prachu v ovzduší působením zemské
přitažlivosti
100 μm - 3 – 4 sekundy
10 μm - 5 – 6 minut
1 μm - 7 – 8 hodin
0,1 μm - 29 – 34 dnů
Průběh koncentrace prachu
v závislosti na výšce fasády budov
125 TVNP 2015/2016
43
Aerosolové mikroklima
• Mapa koncentrace prachu ČR, Praha
Zdroj: ČHMÚ
http://chmu.
cz/portal/dt?
portal_lang
=cs&menu=
JSPTabCon
tainer/P1_0
_Home
125 TVNP 2015/2016
44
Znečištění ultrajemným prachem
Lokalita
počet částic/cm3
Brno - ulice před mateřskou školkou
102 750
Brno - Křižovatka ulic Úvoz a Údolní (u stanice
ČHMÚ)
55 300
Praha - autobusová zastávka Horoměřická
(Evropská ulice)
68 600
Praha - autobusové nádraží Florenc (odjezdy
Student Agency)
110 500
Kodaň v centru města
30 400
Berlín - frekventovaná silnice u hlavního vlakového
nádraží
27 950
Milán - silniční okruh v centru Viale Bianca Maria
35 151
Zdroj: Dánské velvyslanectví v ČR
125 TVNP 2015/2016
45
AEROSOLOVÉ MIKROKLIMA
• Počet částic dodávaných do ovzduší při různé činnosti
člověka
Druh činnosti
Klid
100 000
Lehké pohyby rukou ve
stoje nebo v sedě
500 000
Pohyby rukou, hlavou,
tělem ve stoje nebo v
sedě
1 000 000
Usednutí na židli nebo
podobná činnost
2 500 000
Pomalá chůze (asi 3,5
km/h)
5 000 000
Rychlá chůze (asi 6 km/h)
7 500 000
Chůze po schodech
10 000 000
Cvičení nebo hry
125 TVNP 2015/2016
Počet částic za minutu
15 000 000 – 30 000 000
46
Koncentrace prachových částic v 1 m3 ovzduší v interiéru
budov
Obchody
Školy, školky
10 mg/m3
Kanceláře, čekárny
Kuchyně při přípravě jídel
125 TVNP 2015/2016
8 mg/m3
5 mg/m3
5 mg/m3
47
Koncentrace prachových částic v 1 m3 ovzduší
Města
Hory, venkov
125 TVNP 2015/2016
1 až 3 mg/m3
0,02 až 0,5 mg/m3
48
Aerosolové mikroklima
Působení aerosolů na lidský organizmus
• Fyzikální – mechanické: pokožka, spojivkový vak, sliznice,
blokování lymfatických cest v plicích
• Chemické – toxické: např. intoxikace olovem po inhalaci
olověného prachu
• Fyzikálně chemické - fibrogenní : vede k novotvoření vaziva –
charakteristické pro vláknitý prach (azbest, křemičitany)
• Biologické – karcinogenní: vyvolávají zhoubné bujení na kůži
nebo v dýchacích cestách
- alergizující: vznik přecitlivělosti kůže, spojivek,
dýchacích cest ( kopřivka, senná rýma, průduškové astma)
125 TVNP 2015/2016
49
PŘÍPUSTNÉ LIMITY AEROSOLŮ
Vyhl. 6/2003
125 TVNP 2015/2016
50
KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU
INDOOR AIR QUALITY (IAQ)
Mikroby
Odéry
Toxické
plyny
Vnitřní vzduch
Aerosoly
125 TVNP 2015/2016
Ionizační
záření
51
MIKROBY
VZDUCH
V
INTERIÉRU
125 TVNP 2015/2016
Bakterie, viry,
plísně a jejich
spóry, endotoxiny,
mykotoxiny
52
MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA;
Z venkovního ovzduší
– přímo
– na aerosolu
Místo
Volná krajina
Počet mikrobů v 1
m3 ovzduší
150 - 300
Vesnice
250
Malé město
400
Velkoměsto
1000 - 1500
Interiér budovy
200 - 900
Kapalný aerosol z chladicích věží – legionella
Pevný aerosol – suchý ptačí trus
– roztoči (holubi, hrdličky),
– spóry hub - 5% evropských ptáků
125 TVNP 2015/2016
53
MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA
Ze VZT
125 TVNP 2015/2016
54
MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA
Produkované člověkem
– Přímo – respirabilní viry
– S aerosolovými
částicemi na kůži, oděvu
• Hovor, kašel, kýchání,
pohyb – vzdálenost
do 2-3 m kritická
• Větší koncentrace
mikrobů u podlahy
foto:ČTK-EPA PETER J JORDAN
125 TVNP 2015/2016
55
MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA
Ze stavebních konstrukcí
• Plísně – trámy, dřevo, zdivo, spodní strana podlahových krytin,
vnitřní omítka, tapety, laminátové rohože v koupelnách,
plastové rámy oken, …
• Spóry se uvolňují do ovzduší organizmus člověka
– Typická koncentrace plísňových spór
100 – 500 na m3
– V místnostech, kde se objevily plísně
500 – 2000 na m3
• Až 75 různých druhů plísní
125 TVNP 2015/2016
56
MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA
Optimální požadavky na mikrobiální mikroklima
– Nesmí docházet ke kondenzaci vodní páry na povrchu
stavebních konstrukcí
– Únosná koncentrace mikrobů
• Bakterie max. 500 KTJ na m3
• Spóry plísní max. 500 KTJ na m3
(pro operační sály 35 – 70 na m3)
Je úplné odstranění mikrobů z interiéru žádoucí?
125 TVNP 2015/2016
57
IONIZAČNÍ MIKROKLIMA
• Radon, radioaktivní materiály, rentgenové
záření
• Záření alfa, beta, gama, neutronové záření =
ionizující záření
• Zdroje :
– Venkovní prostředí: stopová množství uranu v
zemské kůře, spalování uhlí v elektrárnách,
čerpání spodní vody
– Vnitřní prostředí: cigaretový kouř, RTG přístroje,
radioaktivní látky v laboratořích, kce- hlavně
silikátové - beton
125 TVNP 2015/2016
58
IONIZAČNÍ MIKROKLIMA
• Roční ekvivalentní dávky obyvatelstva [mSv]
Zdroje radiace
umělé
Jaderné elektrárny
Barevná televize
Radioaktivní spad z
jaderných pokusů
Přelet dopravním
letadlem přes
kontinent
Lékařské vyšetření
rentgenem
125 TVNP 2015/2016
přírodní
0,00001 vzduch
0,01
půda
0,05
0,11
0,02
potraviny
0,25
0,04
budovy
0,34
0,035
Kosmické
paprsky
0,38
59
125 TVNP 2015/2016
60
IONIZAČNÍ MIKROKLIMA
• Působení na lidský organizmus
– Není vnímáno člověkem
– Dýchací cesty, trávicí ústrojí, kůže, sliznice
 rakovina plic
- Trvalé účinky
- somatické (projeví se přímo na exponovaném subjektu)
- genetické (postihují potomky)
• Přípustné hodnoty
Ekvivalentní objemová aktivita radonu (EEC)
– Stávající byty 200 Bq/m3
– Nová výstavba 100 Bq/m3
125 TVNP 2015/2016
61
Literatura
• Jokl, M. : Zdravé obytné a pracovní prostředí, Academia, 2002
• Bluyssen Philomena M.: The Indoor Environment Handbook How to
Make Buildings Healthy and Comfortable, Earthscan ltd (United
Kingdom), 2009, ISBN-13: 9781844077878
• CORGNATI, S.P., GAMIERO da SILVA: Indoor climate quality
assessment, Rehva Guidebook 14, REHVA 2011
• P. Ole Fanger : Indoor air quality handbook, Ch 22 : Perceived air
qualityand ventilation requirements, McGraw-Hill
(www.digitalengineeringlibrary.com)
• http://www.home-air-purifier-expert.com/sick-building-syndrome.html
• CIBSE GUIDES A-L
• Energy and Climate in the Urban Built Environment – Ed. M.
Santamouris
• Heating, Cooling, Lighting Design Methods for Architects, Third Edition Norbert Lechner
• Thermal Analysis and Design of Passive Solar Buildings – A.K.
Athienitis, M. Santamouris
125 TVNP 2015/2016
62