IAQ – unutarnja kvaliteta zraka, ventilacija  – članak 1

Ventilacija je vrlo važan čimbenik u zgradama zbog svojeg utjecaja na grijanje i hlađenje tj. na energetske troškove grijanja i hlađenja objekta, te posebno ima utjecaj na higijenske uvjete i uvjete unutarnje kvalitete zraka (IAQ), što je čini jednim od najvažnijih čimbenikom na zdravlje i ugodnost ljudi. Neadekvatna i neizbalansirana ventilacija izaziva cca 50% svih problema s lošom kvalitetom zraka u komercijalnim zgradama.

Današnje društvo je usmjereno na energetsku učinkovitost i smanjenje globalnih troškova u pogledu grijanja i hlađenja tj. svih energetskih troškova koja uključuju i ventilaciju. Kao rezultat toga je smanjenje broja izmjena zraka uz manje redovite izmjene filtera u HVAC sustavima što rezultira povećanjem prašina i povećanjem kontaminacije prostora zrakom nošenih čestica. Vlasnici objekata kao i facility menadžeri izgubili su ili nikada nisu ni znali činjenicu da je osnovna funkcija ventilacije osigurati kvalitetu zraka te time zdravlje i komfor djelatnicima. Isto tako ne smatra se dobrom kvalitetom zraka ako se izvrši ispitivanje mikroklimatskih parametara (poput mjerenja temperature, relativne vlage i brzine strujanja zraka), koji su kao zakonska osnova propisani u svrhu zaštite na radu s obavezom da se mjere svake dvije godine u radnim prostorima. Ta mjerenja se vrlo često rade samo radi zadovoljavanja zakonske papirologije. Lošu kvalitetu zraka vrlo često nije nimalo lako odrediti samim mjerenjem a pogotovo ne mjerenjem koje je zakonski propisano.

Prihvatljiva kvaliteta unutarnjeg zraka – definicija (Indoor Air Qualitiy)

Zrak u kojem nema poznatih kontaminanata (zagađivača) u štetnim koncentracijama što je potvrđeno od strane nadležnih i ovlaštenih institucija i u odnosu na kojeg značajna većina populacije (80% ili više) koja je izložena tom zraku, ne ispoljava ne zadovoljstvo.

Temperatura sobnog zraka

Bitna je jednakost temperature u prostoriji. Kada se temperatura od 20 do 22°C navodi kao najpovoljnija, onda se smatra da je pri tome srednja temperatura zida ista ili približno ista kao temperatura zraka. Ako je temperatura zida znatno niža od temperature zraka, kao što je zimi slučaj prilikom zagrijavanja prostorija, onda će se sobna temperatura od 20°C smatrati suviše niskom i morat će se povisiti kako bi se osjetila ista ugodnost. Srednja vrijednost temperature zraka i zida naziva se operativna sobna temperatura, mjerenje se vrši pomoću termometra s kuglom tzv. globe termometar. Od velikog značenja za utjecaj temperature zida pri slaboj toplinskoj izolaciji je položaj grijaćih tijela i položaj čovjeka u prostoriji. Ako se npr. grijaće tijelo nalazi na unutarnjem zidu, a čovjek radi neposredno ispred prozora na vanjskom zidu, onda će odzračivanje topline prema van uvijek izazivati osjećaj neugodnosti (propuh zračenjem). Osim toga, hladni zrak s prozora uzrokuje pojavu propuha.

Pri podnom grijanju iskustvo je pokazalo da je površinska temperatura viša od 27°C nepovoljna u prostorijama za trajan boravak. Ponekad se dopušta 29°C, kada je to projektom predviđeno. Površine po kojima se ne hoda (rubne zone) dopuštene su temperature do 35°C. Liječnici smatraju da toplina u predjelu nogu remeti cirkulaciju krvi što dovodi do ošamućenosti.

Pri plafonskom grijanju dozračivanje topline na glavu čovjeka pri temperaturi sobnog zraka od 20°C ne bi trebalo prelaziti 12 W/m², jer se u tom slučaju ne bi postizalo dovoljno hlađenje glave, što izaziva nelagodu. Pri visini prostorije od 3 m, maksimalno 35°C može iznositi temperatura stropa.

Pri zidnom grijanju s grijanim površinama ispod prozora, dopuštene su i više temperature pošto grijano tijelo odzrači istovremeno toplinu kroz prozor van.

Mjerodavno za ugodu je da temperature zraka i srednja temperatura svih obuhvaćenih površina što manje odstupaju jedna od druge i da se što više približe prosječnoj vrijednosti od 20 do 22°C, tada je odavanje topline čovjeka ravnomjernije. Razlika ne bi smjela iznositi više od 3°C. Pri tome su hladni stropovi ili topli zidovi ugodniji od grijanih stropova i hladnih zidova.

Vlažnost sobnog zraka

Pošto se hlađenje tijela vrši i isparavanjem tada i vlažnost zraka ima određen utjecaj na ugodnost. Čovjek i pri višim temperaturama nema osjećaj vlažnosti zraka. U klima tehnici se pretpostavlja 35% kao donja i 70% kao gornja granica vlažnosti zraka dok je preporučena relativna vlaga od strane naših pravilnika definirana u području od 40 do 60%rH.

Pri vlažnosti ispod 35% koja zimi u zagrijanim prostorijama lako može nastati, pokazalo se da se zbog sušenja odjeće, tepiha, namještaja itd, lakše stvara prašina i da tinjanjem ove prašine na grijućim tijelima nastaju amonijak i drugi plinovi koji nadražuju dišne organe. Sve vrste sintetike na suhom zraku se električno pune i skupljaju čestice prašine. Osim toga, nastaje i sušenje sluznice gornjih dišnih puteva koji će time biti ograničeni u svojoj funkciji. Iz tog razloga zimi se preporučuje osjetljivim osobama ovlaženje sobnog zraka na minimalnu vrijednost od 35% ukoliko se donja granica ovog prekorači kada je vrijeme vrlo hladno. Druga ispitivanja su pokazala da povećana vlažnost zraka smanjuje opasnost od prehlade. Pogrešno je mišljenje da je zrak sušiji u prostorijama s centralnim grijanjem nego u prostorijama s kalijevim pećima.

Pri vlažnosti zraka preko 70% odaje se miris stvaranja plijesni, a vlaga oštećuje materijal.

Pri vlažnosti zraka od 60% znojenje počinje na 25°C, a pri vlažnosti od 50% tek na 28°C. Pri normalnoj temperaturi od 20 do 22°C vlažnost treba biti u granicama od 35 do 65%, dok pri višim temperaturama od 26°C vlažnost treba smanjiti.

Kretanje zraka ili strujanje

Kada se čovjek nalazi vani, onda mu umjereno kretanje zraka odgovara, dok je u zatvorenim prostorijama svaka vrsta kretanja zraka ili strujanja neugodna. Najugodnije je strujanje zraka s nižom temperaturom od sobne i kada pretežno puše iz jednog smjera na određeni dio tijela. Glazbenici na primjer osjećaju najmanje strujanje kao neugodno. Stariji ljudi su mnogo osjetljiviji od mlađih ali ipak je potrebno osigurati minimalno strujanje zraka za prijenos topline i materije.

Pri normalnim temperaturama od 20 do 22°C, dopuštena brzina bi iznosila približno od 0.15 do 0,20 m/s. U međuvremenu je poznato da i stupanj turbulencije brzine ima znatan utjecaj na osjećaj ugode čovjeka.

Lako hlapive otopine (Volatile organic compounds – VOC)

U stambenim prostorijama, osim navedenih sastavnih dijelova, mogu se ponekad dokazati i druge primjese u zraku. Iz iverice i karbamdnih izolacijskih pjena izlazi formaldehid. U stanovima se može tolerirati 0.12 mg/m³=0.1 ppm. Pored toga se nalazi i pentaklorfenol (PCP), porijeklom iz boje drveta.

U nekoliko zemalja u kućama su ustanovljene radioaktivne čestice u zraku. Izvori su radioaktivni plemeniti plinovi radon i toron, koji nastaju kao proizvod razlaganja urana/radijuma, odnosno torijuma koji se nalaze svuda u prirodi. Radon i toron nastaju iz zemlje, građevinskog materijala ili vode, a u zraku se pretvaraju u olovo i polonijum, koji se talože na česticama prašine u zraku i inhlacijom dospijevaju u pluća. To može izazvati rak pluća, kao što je dokazano kod rudara na eksponiranim mjestima. Po svom utjecaju radon je na drugom mjestu, poslije pušenja, kao uzročnik raka pluća. Izmjerena srednja vrijednost radona sobnog zraka je 50 Bq/m³, ali sa širokim spektrom. Kritična vrijednost smatra se 500 Bq/m³. Glavni izvor radona je zemlja, pa se provjetravanjem podrumskih i prizemnih prostorija postiže njegovo odstranjivanje.

Prašina

Pod prašinom se smatraju u zraku raspoređene disperzne čvrste čestice materije bilo kakvog oblika, strukture i gustoće, koje se mogu podijeliti prema finoći: gruba, fina i vrlo fina prašina. Fina prašina, pri kretanju zraka ne prati zakone o slobodnom padu (lebdeće tvari), tako da se lagano taloži. Čestice ispod 0.1 μm nazivaju se koloidna prašina; njihovo kretanje je slično kretanju molekula (Braunovo kretanje) i ne podleže zakonu Stoksa. Čovjeku su vidljive samo čestice veličine veće od 20….30 μm.

Sastav prašine

Neorganski sastavni dijelovi: pijesak, čađa, ugljen, pepeo, kreč, metali, kamena prašina,

cement.

Organski sastavni elementi: djelići biljaka, sjeme, pelud, tekstilna vlakna, brašno i dr.

Prašina, koju normalno sadrži zrak, osim izvjesnog utjecaja na disanje, ne šteti zdravlju, jer organizam stvara zaštitna sredstva u dišnim putevima (sluznice). Industrijska prašina, ipak može pod izvjesnim okolnostima, da bude štetna i opasna npr. silikoza u rudnicima, bisinoza pri preradi pamuka u tekstilnim industrijama, azbestoza pri preradi azbesta. U tekstilnoj industriji u SAD je za prašinu od pamuka, u cilju zdravstvene zaštite, strogo ograničen sadržaj prašine na radnim mjestima od 0.2 mg/m³.

Bakterije

Bakterije su jednostanični organizmi, razmnožavaju se dijeljenjem vrlo brzo. Ispitivanjem vanjskog zraka na selu u prosjeku je nađeno 100 do 300, a na gradskim ulicama 1000 do 5000 bakterija/m³.

Preko klima-uređaja mogu se prenositi bakterije koje su uzročnici bolesti legionara. Optimalni rast ovih uzročnika (legionela) je između 32…42°C, a aktiviraju se na 65°C.

Borba protiv bakterija u prašini je moguća:

1. ultraljubičastim zračenjem npr. u ventilacijskim sustavima
2. zamagljivanjem ili isparivanjem kemikalija, kao što je trietilenglikol
3. čestičnim fliterima s velikim stupnjem djelovanja pri dovođenju zraka, eventualno u vezi s elektrofilterima (operacijske sale, laboratoriji).

Mjerila ugodnosti, termička ugodnost

Ekvivalentna temperatura – za razliku od operativne temperature, pored utjecaja temperature zraka i obuhvatnih površina na toplinsku bilancu zagrijanog tijela (čovjeka), uzima se u obzir i utjecaj kretanja zraka.

Efektivna temperatura – Uveli su je Amerikanci 1923. godine i predstavlja značajan pokušaj da se ugodnost čovjeka izrazi jednim jedinim brojem. Efektivna ili djelotvorna temperatura je fiktivna, suštinski nepostojeća temperatura kojoj odgovaraju one kombinacije temperature zraka, vlažnosti i kretanja zraka (strujanja zraka) koje izazivaju osjećaj ugode. Krivulje istih efektivnih temperatura dobivene su na osnovu mnogobrojnih ispitivanja na ljudima i prikazane su dijagramima.

Kvaliteta sobnog zraka

Za korisnike prostorija važne su dvije stvari u vezi sa sobnim zrakom:

1. zrak treba biti svjež i ugodan, a ne ustajao i zagušljiv
2. zrak ne smije predstavljati rizik za zdravlje

Mjera za CO₂ prema Patenkoferu

Izveo je zaključak da je najupotrebljiviji kriterij za dobar sobni zrak 0.1 vol.CO₂. Ova vrijednost od 0.1 vol.% ili 1000 ppm CO₂ poznata je kao „Petenkoferov broj“.

Količina zraka od 30 m³/h po osobi koristi se praktično u raznim vrstama prostorija i zgrada a kod nas je kod projektiranja propisani higijenski minimum od 30 m³/h po osobi. (ne vrijedi za prostore posebne namijene kao što su bolnički prostori i sl.)

Sick-Building-Syndrom (SBS)

Poteškoće koje se javljaju u suvremenim administrativnim i upravnim zgradama.

Simptomi centralnog živčanog sustava:

• umor
• slaba koncentracija
• ošamućenost
• glavobolja

iritirana sluznica:

• svrab ili peckanje očiju
• nadražaj očiju
• začepljen ili slinav nos
• suho grlo, promuklost, nadražaj na kašljanje

Tight Building Syndrom (TBS)

U suvremenoj izgradnji bez postrojenja za obradu zraka (HVAC – GViK sustavi), tj. problematika u zgradama s previše slabim provjetravanjem se formalno naziva TBS.

HIGIJENSKI FAKTORI

Aerogene infekcije

Ahilova peta centralne klimatizacije je ovlaživanje zraka, koje bez odgovarajuće mjere ima kao posljedicu kontaminaciju mikroorganizmima iz GViK sekcija (parnih ovlaživača, recirkulacije zraka, izmjenjivači topline, itd). Tako je npr. u vodi za ovlaživanje utvrđeno postojanje bakterija od 10⁵ do 10⁶ CFU/ml. Zbog postojanja bakterija mogu posebno u bolnicama se javiti higijenski problemi od aerogenih infekcija, dok u ostalim uvjetima problem infekcije se često precjenjuje. Sekundarno se prije svega opaža povećani rizik od infekcije uslijed pojave propuha; uzrok za to je vjerojatno refleksno smanjenje prokrvljenosti sluznice što pospješuje rast patogenih bakterija nastanjenih u dišnim putovima i dovodi do prehlade

Mikrobni alergeni

Alergije koje nastaju uslijed bakterija iz GViK sustava imaju poseban alergološki značaj. Sastojci (spore) plijesni i bakterija nalik na plijesni – koji ne moraju biti izazivači infekcija – uglavnom su uzročnici kroničnog bronhitisa, astme, sinusitisa, kao i nadraženosti sluznice očiju i dišnih putova. Poslije kratkotrajnog pogona nastanjuju se gljivice iz plijesni u vlažnim filterima (sekcija filtracije u GViK sustavima), s kojih kontinuirano alergeni prelaze u zrak koji kroz njih struji. Kada alergeni prodru u sobni zrak i kada se duže vrijeme udišu, onda kod 10 do 30% osoba dolazi do navedenih alergijskih reakcija, a javljaju se još i slabost i glavobolje.

Mikrobne štetne tvari

Pri izumiranju bakterija, ne nastaju samo slobodni alergeni, već i mnogo drugih štetnih supstanci. Najpoznatiji su endotoksini. Oni se skupljaju na stijenkama stanica gram negativnih bakterija i sastoje se lipolisaharida rastvorljivih u vodi koji se nagomilavaju u kontaminiranoj vodi za vlaženje u zaprljanim filterima. Endotoksini nisu otrovne tvari u klasičnom smislu, na što navodi njihov naziv, no oni mogu izazvati prehladu, a u kasnijoj varijanti i gripu, dok efikasno napada imunološki sustav kod osoba sklonih alergijama, kao i kod zdravih osoba.

Mirisi  – Odoranti

Interno je zrak izložen nizu mirisa, iako bi zrak pripremljen i pročišćen GViK uređajima trebao biti kvalitetniji od običnog. Mirisi se javljaju zbog lošeg održavanja; mehanički filteri koji dugo stoje zaprljani prašinom i plijesnima, postrojenja za ovlaživanje kontaminirano bakterijama, ventilacijski kanali zaprljani uljem, prigušivači zvuka i indukcioni uređaji, kao i dezinfekcijska, antikorozivna i sredstva za čišćenje kamenca. Kao daljnji uzrok loše kvalitete zraka je to što se prirodni udio ozona u svježem zraku (oko 0.01 do 0.03 ppm) već na početku pripreme u filterima inaktivira, pa se tako za neutralizaciju mirisa gubi potreban ozon, i vrlo je vjerojatno da je prirodna koncentracija ozona zaslužna što se osjeća svjež zrak. Korištenjem elektro filtera se ne uništava udio ozona u zraku, već se blago povećava s time da već i malo povećana koncentracija ozona može biti također štetna za zdravlje.

Mjere za saniranje

Posljednjih godina se čine znatni napori da se dođe do alternativa u razvoju klasičnih sustava. Alternativa koja mnogo obećava je sustav s prirodnim zrakom koji omogućava provjetravanje bez propuha, laminarnu slojevitost dovodnog zraka iznad poda, čime se postiže gotovo idealno provjetravanje isto kao prozorsko provjetravanje. Zbog obilaženja većih toplinskih opterećenja sustavi se mogu kombinirati s elementima na stropu kroz koje se vodi voda ili zrak, radi hlađenja zračenjem (rashladni strop) tako da se dovod zraka uglavnom ograničava na pokrivanje potrebe za svježim zrakom. U skandinavskim zemljama, Švicarskoj i Njemačkoj ova kombinacija se potvrdila u velikom broju zgrada. Uvjet za higijensku čistoću zraka je da sve komponente koje dolaze u dodir sa zrakom imaju:

• dobar pristup za kontrolu
• redovna kontrola od strane stručnjaka
• čišćenje od strane specijalizirane firme u slučaju potrebe

Tablica: Preporuke za saniranje „Sick Buildings“ i za preventivu od SBS pri koncepciji i pogonu GViK s medicinskog stajališta

Buka

Jedinica za jačinu zvuka je dB(A), tj. nivo zvuka s krivuljom vrednovanja A. U kućanstvu se mjeri tzv. ekvivaleni nivo buke L_Aeq (dB(A). Vidi pravilnik NN 145/04 i 143/22.

Intenzitet rasvjete

Zahtjevi koji se postavljaju u pogledu osvijetljenosti više se ne povećavaju zbog troškova energije. Ranije je bilo od 1000 do 2000 lx, danas je npr. za velike prostorije 750 lx. Smetnja od toplinskog zračenja s gornje strane počinje već oko 30 do 35 W/m².