Menschen in städtischen Umgebungen verbringen zwischen 80 und 90 % ihrer Zeit in Innenräumen, während sie sitzende Tätigkeiten ausüben, sowohl während der Arbeit als auch in der Freizeit. (Siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Stadtbewohner verbringen 80 bis 90 % ihrer Zeit in Innenräumen

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Diese Tatsache führte dazu, dass in diesen Innenräumen Umgebungen geschaffen wurden, die komfortabler und homogener waren als im Freien mit ihren wechselnden klimatischen Bedingungen. Um dies zu ermöglichen, musste die Luft in diesen Räumen konditioniert, in der kalten Jahreszeit erwärmt und in der heißen Jahreszeit gekühlt werden.

Für eine effiziente und kostengünstige Klimatisierung war es notwendig, die von außen in die Gebäude einströmende Luft, die nicht die gewünschten thermischen Eigenschaften aufweisen konnte, zu kontrollieren. Das Ergebnis waren immer dichtere Gebäude und eine strengere Kontrolle der Menge an Umgebungsluft, die verwendet wurde, um stagnierende Raumluft zu erneuern.

Die Energiekrise Anfang der 1970er Jahre – und die daraus resultierenden Notwendigkeiten zum Energiesparen – stellten einen weiteren Umstand dar, der oft für drastische Reduzierungen der Menge an Raumluft sorgte, die für die Erneuerung und Belüftung verwendet wurde. Was damals üblich war, war die mehrfache Wiederverwendung der Luft in einem Gebäude. Dies geschah natürlich mit dem Ziel, die Kosten für die Klimatisierung zu senken. Aber etwas anderes begann zu passieren: Die Zahl der Beschwerden, Beschwerden und/oder Gesundheitsprobleme der Bewohner dieser Gebäude nahm erheblich zu. Dies wiederum erhöhte die sozialen und finanziellen Kosten durch Fehlzeiten und veranlasste Spezialisten, die Ursache von Beschwerden zu untersuchen, die bis dahin als unabhängig von der Verschmutzung galten.

Es ist nicht kompliziert zu erklären, was zum Auftreten von Beschwerden geführt hat: Gebäude werden immer hermetischer gebaut, die Luftzufuhr für die Belüftung wird reduziert, mehr Materialien und Produkte werden verwendet, um Gebäude thermisch zu isolieren, die Anzahl chemischer Produkte und synthetischen Materialien vervielfacht und diversifiziert und die individuelle Kontrolle über die Umwelt geht allmählich verloren. Die Folge ist ein zunehmend kontaminiertes Raumklima.

Die Bewohner von Gebäuden mit degradierter Umgebung reagieren dann meist mit Beschwerden über Aspekte ihrer Umgebung und mit klinischen Symptomen. Die am häufigsten genannten Symptome sind folgende: Reizung der Schleimhäute (Augen, Nase und Rachen), Kopfschmerzen, Atemnot, vermehrtes Auftreten von Erkältungen, Allergien und so weiter.

Wenn es an der Zeit ist, die möglichen Ursachen zu definieren, die diese Beschwerden auslösen, weicht die scheinbare Einfachheit der Aufgabe tatsächlich einer sehr komplexen Situation, wenn man versucht, die Beziehung von Ursache und Wirkung herzustellen. In diesem Fall müssen alle Faktoren (sei es umweltbedingter oder anderer Art) berücksichtigt werden, die möglicherweise mit den Beschwerden oder den aufgetretenen Gesundheitsproblemen in Zusammenhang stehen.

Die Schlussfolgerung – nach vielen Jahren des Studiums dieses Problems – ist, dass diese Probleme mehrere Ursachen haben. Ausnahmen bilden solche Fälle, in denen der Zusammenhang zwischen Ursache und Wirkung eindeutig festgestellt wurde, wie beispielsweise im Fall des Ausbruchs der Legionärskrankheit oder der Probleme der Reizung oder der erhöhten Empfindlichkeit aufgrund einer Exposition gegenüber Formaldehyd.

Das Phänomen trägt den Namen Sick-Building-Syndrom, und ist definiert als jene Symptome, die die Bewohner eines Gebäudes betreffen, bei denen Beschwerden aufgrund von Unwohlsein häufiger auftreten, als vernünftigerweise erwartet werden könnte.

Tabelle 1 zeigt einige Beispiele für Schadstoffe und die häufigsten Emissionsquellen, die mit einer Verschlechterung der Raumluftqualität in Verbindung gebracht werden können.

Neben der durch chemische und biologische Schadstoffe beeinträchtigten Raumluftqualität wird das Sick-Building-Syndrom auf viele weitere Faktoren zurückgeführt. Einige sind physisch, wie Hitze, Lärm und Beleuchtung; Einige sind psychosozial, vor allem die Art und Weise, wie die Arbeit organisiert ist, die Arbeitsbeziehungen, das Arbeitstempo und die Arbeitsbelastung.

Tabelle 1. Die häufigsten Schadstoffe in Innenräumen und ihre Quellen

Site

Emissionsquellen

Schadstoff

Draußen

Feste Quellen

 
 

Industriestandorte, Energieerzeugung

Schwefeldioxid, Stickoxide, Ozon, Feinstaub, Kohlenmonoxid, organische Verbindungen

 

Kraftfahrzeuge

Kohlenmonoxid, Blei, Stickoxide

 

Boden

Radon, Mikroorganismen

Innenaufnahme

Baumaterialien

 
 

Stein, Beton

Radon

 

Holzwerkstoffe, Furnier

Formaldehyd, organische Verbindungen

 

Isolierung

Formaldehyd, Glasfaser

 

Feuerhemmende Mittel

Asbest

 

Lackieren

Organische Verbindungen, Blei

 

Ausrüstung und Installationen

 
 

Heizungsanlagen, Küchen

Kohlenmonoxid und -dioxid, Stickoxide, organische Verbindungen, Feinstaub

 

Fotokopierer

Ozon

 

Lüftungssysteme

Fasern, Mikroorganismen

 

Insassen

 
 

Metabolische Aktivität

Kohlendioxid, Wasserdampf, Gerüche

 

Biologische Aktivität

Mikroorganismen

 

Menschliche Aktivität

 
 

Rauchen

Kohlenmonoxid, andere Verbindungen, Feinstaub

 

Lufterfrischer

Fluorkohlenwasserstoffe, Gerüche

 

Reinigung

Organische Verbindungen, Gerüche

 

Freizeit, künstlerische Aktivitäten

Organische Verbindungen, Gerüche

 

Die Raumluft spielt eine sehr wichtige Rolle beim Sick-Building-Syndrom, und die Kontrolle ihrer Qualität kann daher in den meisten Fällen dazu beitragen, die Bedingungen zu korrigieren oder zu verbessern, die zum Auftreten des Syndroms geführt haben. Es sollte jedoch daran erinnert werden, dass die Luftqualität nicht der einzige Faktor ist, der bei der Bewertung des Raumklimas berücksichtigt werden sollte.

Maßnahmen zur Kontrolle des Innenraumklimas

Die Erfahrung zeigt, dass die meisten Probleme, die in Innenräumen auftreten, das Ergebnis von Entscheidungen sind, die während der Planung und Konstruktion eines Gebäudes getroffen wurden. Obwohl diese Probleme später durch Korrekturmaßnahmen behoben werden können, sollte darauf hingewiesen werden, dass es effektiver und kostengünstiger ist, Mängel während der Planung des Gebäudes zu vermeiden und zu beheben.

Die große Vielfalt möglicher Verschmutzungsquellen bestimmt die Vielfalt der Korrekturmaßnahmen, die ergriffen werden können, um sie unter Kontrolle zu bringen. An der Gestaltung eines Gebäudes können Fachleute aus verschiedenen Bereichen wie Architekten, Ingenieure, Innenarchitekten und andere beteiligt sein. Daher ist es in diesem Stadium wichtig, die verschiedenen Faktoren zu berücksichtigen, die dazu beitragen können, mögliche zukünftige Probleme zu beseitigen oder zu minimieren, die aufgrund schlechter Luftqualität auftreten können. Die zu berücksichtigenden Faktoren sind

  • Auswahl der Website
  • Architekturdesign
  • Auswahl an Materialien
  • Lüftungs- und Klimaanlagen zur Kontrolle der Raumluftqualität.

 

Auswahl einer Baustelle

Die Luftverschmutzung kann von Quellen stammen, die nahe oder weit entfernt vom gewählten Standort liegen. Diese Art der Verschmutzung umfasst zum größten Teil organische und anorganische Gase, die bei der Verbrennung entstehen – sei es aus Kraftfahrzeugen, Industrieanlagen oder elektrischen Anlagen in der Nähe des Standorts – und luftgetragene Feinstaubpartikel unterschiedlicher Herkunft.

Zu den im Boden gefundenen Verschmutzungen gehören gasförmige Verbindungen aus vergrabenen organischen Stoffen und Radon. Diese Schadstoffe können durch erdberührte Risse in den Baustoffen oder durch Migration durch semipermeable Materialien in das Gebäude eindringen.

Wenn der Bau eines Gebäudes in der Planungsphase ist, sollten die verschiedenen möglichen Standorte evaluiert werden. Der beste Standort sollte unter Berücksichtigung dieser Fakten und Informationen ausgewählt werden:

  1. Daten, die das Ausmaß der Umweltverschmutzung in der Umgebung zeigen, um entfernte Verschmutzungsquellen zu vermeiden.
  2. Analyse benachbarter oder nahegelegener Verschmutzungsquellen unter Berücksichtigung von Faktoren wie dem Fahrzeugverkehr und möglichen Quellen industrieller, gewerblicher oder landwirtschaftlicher Verschmutzung.
  3. Die Verschmutzungsgrade in Boden und Wasser, einschließlich flüchtiger oder halbflüchtiger organischer Verbindungen, Radongas und anderer radioaktiver Verbindungen, die aus dem Zerfall von Radon resultieren. Diese Informationen sind hilfreich, wenn eine Entscheidung getroffen werden muss, den Standort zu wechseln oder Maßnahmen zu ergreifen, um das Vorhandensein dieser Schadstoffe im zukünftigen Gebäude zu mindern. Zu den Maßnahmen, die ergriffen werden können, gehören die wirksame Abdichtung der Durchdringungskanäle oder die Gestaltung allgemeiner Belüftungssysteme, die einen Überdruck im zukünftigen Gebäude gewährleisten.
  4. Informationen über das Klima und die vorherrschende Windrichtung in der Umgebung sowie tägliche und saisonale Schwankungen. Diese Bedingungen sind wichtig, um die richtige Ausrichtung des Gebäudes zu bestimmen.

 

Andererseits müssen lokale Verschmutzungsquellen durch verschiedene spezifische Techniken kontrolliert werden, wie z. B. Entwässerung oder Reinigung des Bodens, Druckentlastung des Bodens oder Verwendung von architektonischen oder landschaftlichen Leitblechen.

Architekturdesign

Die Integrität eines Gebäudes ist seit Jahrhunderten eine grundlegende Vorgabe bei der Planung und Gestaltung eines neuen Gebäudes. Zu diesem Zweck wurde heute wie in der Vergangenheit die Fähigkeit von Materialien berücksichtigt, dem Abbau durch Feuchtigkeit, Temperaturänderungen, Luftbewegungen, Strahlung, dem Angriff chemischer und biologischer Mittel oder Naturkatastrophen zu widerstehen.

Die Tatsache, dass die oben genannten Faktoren bei der Durchführung eines Architekturprojekts berücksichtigt werden sollten, spielt im aktuellen Kontext keine Rolle: Darüber hinaus muss das Projekt die richtigen Entscheidungen im Hinblick auf die Integrität und das Wohlbefinden der Bewohner treffen. In dieser Phase des Projekts müssen Entscheidungen über Aspekte wie die Gestaltung von Innenräumen, die Auswahl von Materialien, den Standort von Aktivitäten, die potenzielle Schadstoffquellen sein könnten, die Öffnungen des Gebäudes nach außen, die Fenster und die Belüftungssystem.

Gebäudeöffnungen

Wirksame Kontrollmaßnahmen während der Planung des Gebäudes bestehen in der Planung der Lage und Ausrichtung dieser Öffnungen im Hinblick auf die Minimierung der Kontaminationsmenge, die aus zuvor erkannten Verschmutzungsquellen in das Gebäude gelangen kann. Folgende Überlegungen sollten beachtet werden:

  • Öffnungen sollten weit entfernt von Verschmutzungsquellen und nicht in der vorherrschenden Windrichtung liegen. Wenn sich Öffnungen in der Nähe von Rauch- oder Abgasquellen befinden, sollte das Lüftungssystem so geplant werden, dass es in diesem Bereich einen positiven Luftdruck erzeugt, um den Wiedereintritt von Abluft zu vermeiden, wie in Abbildung 2 gezeigt.
  • Besonderes Augenmerk sollte darauf gelegt werden, die Entwässerung zu gewährleisten und ein Versickern dort zu verhindern, wo das Gebäude mit dem Boden in Kontakt kommt, in das Fundament, in Bereiche, die gefliest sind, wo sich das Entwässerungssystem und die Leitungen befinden, und an anderen Stellen.
  • Zugänge zu Ladedocks und Garagen sollten weit entfernt von den normalen Lufteinlassstellen des Gebäudes sowie von den Haupteingängen gebaut werden.

 

Abbildung 2. Eindringen von Schadstoffen von außen

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Windows

In den letzten Jahren hat sich der Trend der 1970er und 1980er Jahre umgekehrt und es gibt eine Tendenz, Arbeitsfenster in neue Architekturprojekte aufzunehmen. Dies bringt mehrere Vorteile mit sich. Eine davon ist die Möglichkeit, in den (hoffentlich wenigen) Bereichen zusätzliche Belüftung bereitzustellen, vorausgesetzt, dass das Belüftungssystem in diesen Bereichen über Sensoren verfügt, um Ungleichgewichte zu vermeiden. Es sollte beachtet werden, dass die Möglichkeit, ein Fenster zu öffnen, nicht immer garantiert, dass frische Luft in ein Gebäude gelangt; Wenn das Lüftungssystem unter Druck steht, sorgt das Öffnen eines Fensters nicht für zusätzliche Belüftung. Weitere Vorteile sind eindeutig psychosozialer Natur und ermöglichen den Bewohnern ein gewisses Maß an individueller Kontrolle über ihre Umgebung und einen direkten und visuellen Zugang ins Freie.

Schutz vor Feuchtigkeit

Die Hauptkontrollmittel bestehen in der Verringerung der Feuchtigkeit in den Fundamenten des Gebäudes, wo sich Mikroorganismen, insbesondere Pilze, häufig ausbreiten und entwickeln können.

Die Entfeuchtung des Bereichs und die Druckbeaufschlagung des Bodens können das Auftreten biologischer Wirkstoffe verhindern und auch das Eindringen chemischer Schadstoffe verhindern, die möglicherweise im Boden vorhanden sind.

Auch die Abdichtung und Kontrolle der luftfeuchteempfindlichsten umschlossenen Bereiche des Gebäudes ist zu erwägen, da Feuchtigkeit die für die Gebäudeverkleidung verwendeten Materialien beschädigen kann, so dass diese Materialien dann zu einer Quelle mikrobiologischer Kontamination werden können .

Planung von Innenräumen

Während der Planungsphase ist es wichtig zu wissen, für welche Nutzung das Gebäude eingesetzt wird oder welche Aktivitäten darin durchgeführt werden. Wichtig ist vor allem zu wissen, welche Tätigkeiten eine Kontaminationsquelle sein können; Dieses Wissen kann dann verwendet werden, um diese potenziellen Verschmutzungsquellen zu begrenzen und zu kontrollieren. Einige Beispiele für Aktivitäten, die innerhalb eines Gebäudes Kontaminationsquellen sein können, sind die Zubereitung von Speisen, Drucken und Grafik, Rauchen und die Verwendung von Fotokopiergeräten.

Der Ort dieser Aktivitäten an bestimmten Orten, getrennt und isoliert von anderen Aktivitäten, sollte so entschieden werden, dass die Bewohner des Gebäudes so wenig wie möglich beeinträchtigt werden.

Es ist ratsam, diese Prozesse mit einem lokalen Absaugsystem und/oder allgemeinen Belüftungssystemen mit besonderen Eigenschaften auszustatten. Die erste dieser Maßnahmen zielt darauf ab, Schadstoffe an der Emissionsquelle zu kontrollieren. Die zweite, die anwendbar ist, wenn es zahlreiche Quellen gibt, wenn sie innerhalb eines bestimmten Raums verteilt sind oder wenn der Schadstoff extrem gefährlich ist, sollte die folgenden Anforderungen erfüllen: Es sollte in der Lage sein, eine Menge an Frischluft zu liefern, die angesichts der etablierten ausreichend ist Standards für die betreffende Tätigkeit, es sollte keine Luft wiederverwenden, indem sie mit dem allgemeinen Lüftungsstrom im Gebäude gemischt wird, und es sollte erforderlichenfalls eine zusätzliche Zwangsentlüftung enthalten. In solchen Fällen sollte der Luftstrom an diesen Orten sorgfältig geplant werden, um zu vermeiden, dass Schadstoffe zwischen angrenzenden Räumen übertragen werden – indem beispielsweise in einem bestimmten Raum ein Unterdruck erzeugt wird.

Manchmal wird die Kontrolle erreicht, indem das Vorhandensein von Schadstoffen in der Luft durch Filtration oder durch chemische Reinigung der Luft beseitigt oder verringert wird. Bei der Anwendung dieser Kontrolltechniken sollten die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Schadstoffe im Auge behalten werden. Filtersysteme zum Beispiel sind ausreichend, um Feinstaub aus der Luft zu entfernen – solange die Effizienz des Filters auf die Größe der zu filternden Partikel abgestimmt ist –, lassen aber Gase und Dämpfe passieren.

Die Beseitigung der Verschmutzungsquelle ist die wirksamste Methode zur Bekämpfung der Verschmutzung in Innenräumen. Ein gutes Beispiel dafür sind die Beschränkungen und Verbote des Rauchens am Arbeitsplatz. Wo das Rauchen erlaubt ist, ist es im Allgemeinen auf spezielle Bereiche beschränkt, die mit speziellen Lüftungssystemen ausgestattet sind.

Auswahl der Materialien

Bei dem Versuch, möglichen Verschmutzungsproblemen innerhalb eines Gebäudes vorzubeugen, sollte auf die Eigenschaften der für den Bau und die Dekoration verwendeten Materialien, auf die Einrichtung, die normalen Arbeitstätigkeiten, die durchgeführt werden, die Art und Weise, wie das Gebäude gereinigt und desinfiziert wird, geachtet werden wie Insekten und andere Schädlinge bekämpft werden. Es ist auch möglich, den Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) zu reduzieren, indem beispielsweise nur Materialien und Möbel mit bekannten Emissionsraten für diese Verbindungen berücksichtigt und diejenigen mit den niedrigsten Gehalten ausgewählt werden.

Obwohl einige Laboratorien und Institutionen Studien zu Emissionen dieser Art durchgeführt haben, sind heute nur wenige Informationen über die Emissionsraten von Schadstoffen für Baumaterialien verfügbar; Diese Knappheit wird darüber hinaus durch die große Anzahl verfügbarer Produkte und die Variabilität, die sie im Laufe der Zeit aufweisen, verschärft.

Trotz dieser Schwierigkeit haben einige Hersteller damit begonnen, ihre Produkte zu untersuchen und, normalerweise auf Wunsch des Verbrauchers oder des Baufachmanns, Informationen über die durchgeführten Untersuchungen beizufügen. Produkte werden immer häufiger etikettiert umweltfreundlich, ungiftig und so weiter.

Es gibt jedoch noch viele Probleme zu überwinden. Beispiele für diese Probleme sind die hohen zeitlichen und finanziellen Kosten der erforderlichen Analysen; das Fehlen von Standards für die zur Analyse der Proben verwendeten Methoden; die komplizierte Interpretation der Ergebnisse aufgrund mangelnder Kenntnis der gesundheitlichen Auswirkungen einiger Schadstoffe; und die Uneinigkeit unter den Forschern darüber, ob Materialien mit hohen Emissionen, die für kurze Zeit emittieren, Materialien mit niedrigen Emissionen, die über längere Zeiträume emittieren, vorzuziehen sind.

Tatsache ist jedoch, dass der Markt für Bau- und Dekorationsmaterialien in den kommenden Jahren wettbewerbsintensiver werden und mehr gesetzlichem Druck ausgesetzt sein wird. Dies wird dazu führen, dass einige Produkte eliminiert oder durch andere Produkte mit niedrigeren Emissionsraten ersetzt werden. Maßnahmen dieser Art werden bereits bei den Klebstoffen ergriffen, die bei der Herstellung von Moquette-Stoffen für Polster verwendet werden, und werden durch die Eliminierung gefährlicher Verbindungen wie Quecksilber und Pentachlorphenol bei der Herstellung von Farben weiter veranschaulicht.

Bis mehr bekannt ist und gesetzliche Vorschriften in diesem Bereich ausgereift sind, werden Entscheidungen über die Auswahl der am besten geeigneten Materialien und Produkte zur Verwendung oder Installation in neuen Gebäuden den Fachleuten überlassen. Hier sind einige Überlegungen, die ihnen helfen können, eine Entscheidung zu treffen:

  • Informationen über die chemische Zusammensetzung des Produkts und die Emissionsraten von Schadstoffen sowie alle Informationen über die Gesundheit, Sicherheit und den Komfort der ihnen ausgesetzten Insassen sollten verfügbar sein. Diese Informationen sollten vom Hersteller des Produkts bereitgestellt werden.
  • Es sollten Produkte ausgewählt werden, die die geringstmöglichen Schadstoffemissionen aufweisen, wobei besonderes Augenmerk auf das Vorhandensein von karzinogenen und teratogenen Verbindungen, Reizstoffen, systemischen Toxinen, geruchsbildenden Verbindungen usw. zu legen ist. Klebstoffe oder Materialien, die große Emissions- oder Absorptionsflächen aufweisen, wie poröse Materialien, Textilien, unbeschichtete Fasern und dergleichen, sollten spezifiziert und ihre Verwendung eingeschränkt werden.
  • Für die Handhabung und Installation dieser Materialien und Produkte sollten vorbeugende Verfahren implementiert werden. Während und nach dem Einbau dieser Materialien sollte der Raum gründlich belüftet werden und die Ausbacken Verfahren (siehe unten) sollte verwendet werden, um bestimmte Produkte zu härten. Außerdem sollten die empfohlenen Hygienemaßnahmen eingehalten werden.
  • Eines der empfohlenen Verfahren zur Minimierung der Exposition gegenüber Emissionen neuer Materialien während der Installations- und Fertigstellungsphase sowie während der Erstbezug des Gebäudes besteht darin, das Gebäude 24 Stunden lang mit 100 % Außenluft zu belüften. Die Eliminierung organischer Verbindungen durch die Verwendung dieser Technik verhindert die Retention dieser Verbindungen in porösen Materialien. Diese porösen Materialien können als Reservoire und spätere Verschmutzungsquellen dienen, da sie die gespeicherten Verbindungen in die Umwelt abgeben.
  • Auch die Erhöhung der Belüftung auf das maximal mögliche Niveau vor der Wiederbelegung eines Gebäudes nach einer gewissen Zeit der Schließung – in den ersten Stunden des Tages – sowie nach Wochenenden oder Betriebsferien ist eine praktische Maßnahme, die umgesetzt werden kann.
  • Ein spezielles Verfahren, bekannt als Ausbacken, wurde in einigen Gebäuden verwendet, um neue Materialien zu „härten“. Das Ausbacken Das Verfahren besteht darin, die Temperatur eines Gebäudes für 48 Stunden oder länger zu erhöhen und dabei den Luftstrom auf einem Minimum zu halten. Die hohen Temperaturen begünstigen die Emission flüchtiger organischer Verbindungen. Anschließend wird das Gebäude belüftet und dadurch seine Schadstoffbelastung reduziert. Die bisher erzielten Ergebnisse zeigen, dass dieses Verfahren in einigen Situationen effektiv sein kann.

 

Lüftungssysteme und die Steuerung des Raumklimas

In geschlossenen Räumen ist die Belüftung eine der wichtigsten Methoden zur Kontrolle der Luftqualität. In diesen Räumen gibt es so viele Verschmutzungsquellen und die Eigenschaften dieser Schadstoffe sind so unterschiedlich, dass es fast unmöglich ist, sie in der Entwurfsphase vollständig zu kontrollieren. Die Verschmutzung, die von den Bewohnern des Gebäudes selbst verursacht wird – durch die Aktivitäten, denen sie nachgehen, und die Produkte, die sie für die persönliche Hygiene verwenden – ist ein typisches Beispiel; Im Allgemeinen liegen diese Kontaminationsquellen außerhalb der Kontrolle des Konstrukteurs.

Die Belüftung ist daher die normalerweise verwendete Kontrollmethode, um Schadstoffe aus verschmutzten Innenräumen zu verdünnen und zu beseitigen; sie kann mit sauberer Außenluft oder mit geeignet gereinigter Umluft durchgeführt werden.

Bei der Gestaltung eines Lüftungssystems müssen viele verschiedene Punkte berücksichtigt werden, wenn es als geeignete Methode zur Kontrolle der Umweltverschmutzung dienen soll. Dazu gehören die Qualität der verwendeten Außenluft; die besonderen Anforderungen bestimmter Schadstoffe oder ihrer Erzeugungsquelle; die vorbeugende Wartung des Lüftungssystems selbst, das ebenfalls als mögliche Kontaminationsquelle betrachtet werden sollte; und die Luftverteilung im Gebäude.

Tabelle 2 fasst die wichtigsten Punkte zusammen, die bei der Planung eines Lüftungssystems zur Aufrechterhaltung eines hochwertigen Raumklimas berücksichtigt werden sollten.

In einer typischen Lüftungs-/Klimaanlage wird von außen entnommene und mit einem variablen Anteil an Umluft vermischte Luft durch verschiedene Klimaanlagen geleitet, meist gefiltert, je nach Jahreszeit geheizt oder gekühlt und befeuchtet oder bei Bedarf entfeuchtet.

Tabelle 2. Grundlegende Anforderungen an ein Belüftungssystem durch Verdünnung

Systemkomponente
oder Funktion

Anforderung

Verdünnung durch Außenluft

Eine Mindestluftmenge pro Bewohner pro Stunde sollte gewährleistet sein.

 

Das Ziel sollte sein, das Volumen der Innenluft so oft wie möglich pro Stunde zu erneuern.

 

Je nach Intensität der Schadstoffquellen sollte die Menge der zugeführten Außenluft erhöht werden.

 

Für Räume, in denen schadstofferzeugende Tätigkeiten stattfinden, sollte eine direkte Absaugung nach außen gewährleistet sein.

Orte der Luftansaugung

Es sollte vermieden werden, Lufteinlässe in der Nähe von Schwaden bekannter Verschmutzungsquellen zu platzieren.

 

Man sollte Bereiche in der Nähe von stehenden Gewässern und die von Kühltürmen ausgehenden Aerosole meiden.

 

Das Eindringen von Tieren sollte verhindert werden und Vögel sollten daran gehindert werden, sich in der Nähe von Einlässen niederzulassen oder zu nisten.

Ort der Luftabsaugung
Wind

Abluftöffnungen sollten so weit wie möglich von den Lufteinlassstellen entfernt platziert werden, und die Höhe der Abluftöffnung sollte erhöht werden.

 

Die Ausrichtung der Austrittsöffnungen sollte in entgegengesetzter Richtung zu den Lufteinlasshauben erfolgen.

Filtration und Reinigung

Es sollten mechanische und elektrische Feinstaubfilter verwendet werden.

 

Man sollte ein System zur chemischen Beseitigung von Schadstoffen installieren.

Mikrobiologische Kontrolle

Es sollte vermieden werden, poröse Materialien in direkten Kontakt mit Luftströmen zu bringen, einschließlich derjenigen in den Verteilungsleitungen.

 

Man sollte die Ansammlung von stehendem Wasser dort vermeiden, wo sich in Klimaanlagen Kondenswasser bildet.

 

Es sollte ein vorbeugendes Wartungsprogramm erstellt und die regelmäßige Reinigung von Luftbefeuchtern und Kühltürmen geplant werden.

Luftverteilung

Totzonen (wo keine Belüftung vorhanden ist) und Luftschichtungen sollten beseitigt und verhindert werden.

 

Es ist bevorzugt, die Luft dort zu mischen, wo die Insassen sie atmen.

 

An allen Orten sollte ein angemessener Druck aufrechterhalten werden, basierend auf den Aktivitäten, die dort durchgeführt werden.

 

Luftantriebs- und Absaugsysteme sollten gesteuert werden, um das Gleichgewicht zwischen ihnen aufrechtzuerhalten.

 

Nach der Behandlung wird die Luft durch Leitungen in alle Bereiche des Gebäudes verteilt und durch Dispersionsgitter abgegeben. Es vermischt sich dann in den besetzten Räumen, tauscht Wärme aus und erneuert die Innenraumatmosphäre, bevor es schließlich durch Rückführkanäle von jedem Ort weggezogen wird.

Die Menge an Außenluft, die verwendet werden sollte, um Schadstoffe zu verdünnen und zu beseitigen, ist Gegenstand zahlreicher Untersuchungen und Kontroversen. In den letzten Jahren gab es Änderungen bei den empfohlenen Außenluftwerten und den veröffentlichten Lüftungsnormen, in den meisten Fällen mit einer Erhöhung der verwendeten Außenluftmengen. Trotzdem wurde festgestellt, dass diese Empfehlungen nicht ausreichen, um alle Verschmutzungsquellen wirksam zu kontrollieren. Denn die etablierten Standards orientieren sich an der Belegung und lassen andere wichtige Schadstoffquellen außer Acht, etwa die beim Bau verwendeten Materialien, die Einrichtung und die Qualität der Außenluft.

Daher sollte die erforderliche Belüftungsmenge auf drei grundlegenden Überlegungen basieren: der gewünschten Luftqualität, der Qualität der verfügbaren Außenluft und der Gesamtbelastung der Luftverschmutzung in dem zu belüftenden Raum. Dies ist der Ausgangspunkt der Studien, die von Professor PO Fanger und seinem Team durchgeführt wurden (Fanger 1988, 1989). Diese Studien zielen darauf ab, neue Lüftungsstandards festzulegen, die die Anforderungen an die Luftqualität erfüllen und ein akzeptables Maß an Komfort bieten, wie es von den Bewohnern wahrgenommen wird.

Einer der Faktoren, die die Luftqualität in Innenräumen beeinflussen, ist die Qualität der verfügbaren Außenluft. Die Eigenschaften äußerer Verschmutzungsquellen wie Fahrzeugverkehr und industrielle oder landwirtschaftliche Aktivitäten entziehen sich der Kontrolle der Planer, Eigentümer und Bewohner des Gebäudes. In solchen Fällen müssen die Umweltbehörden die Verantwortung übernehmen, Umweltschutzrichtlinien aufzustellen und für deren Einhaltung zu sorgen. Es gibt jedoch viele Kontrollmaßnahmen, die angewendet werden können und die bei der Verringerung und Beseitigung der Luftverschmutzung nützlich sind.

Wie oben erwähnt, sollte der Anordnung und Ausrichtung der Lufteinlass- und -auslasskanäle besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden, um zu vermeiden, dass Verschmutzungen aus dem Gebäude selbst oder seinen Installationen (Kühltürme, Küchen- und Badezimmerabzüge usw.) , sowie von Gebäuden in unmittelbarer Nähe.

Wenn festgestellt wird, dass Außenluft oder Umluft verschmutzt ist, bestehen die empfohlenen Kontrollmaßnahmen darin, sie zu filtern und zu reinigen. Die effektivste Methode zur Entfernung von Feinstaub sind Elektrofilter und mechanische Rückhaltefilter. Letztere sind umso effektiver, je genauer sie auf die Größe der zu eliminierenden Partikel kalibriert sind.

Die Verwendung von Systemen, die in der Lage sind, Gase und Dämpfe durch chemische Absorption und/oder Adsorption zu beseitigen, ist eine Technik, die in nichtindustriellen Situationen selten verwendet wird; Es ist jedoch üblich, Systeme zu finden, die das Verschmutzungsproblem, insbesondere Gerüche, zum Beispiel durch die Verwendung von Lufterfrischern überdecken.

Andere Techniken zur Reinigung und Verbesserung der Luftqualität bestehen in der Verwendung von Ionisatoren und Ozonisatoren. Besonnenheit wäre die beste Politik bei der Verwendung dieser Systeme, um Verbesserungen der Luftqualität zu erreichen, bis ihre tatsächlichen Eigenschaften und ihre möglichen negativen Auswirkungen auf die Gesundheit eindeutig bekannt sind.

Nachdem die Luft aufbereitet und gekühlt oder erwärmt wurde, wird sie an die Innenräume abgegeben. Ob die Luftverteilung akzeptabel ist oder nicht, hängt in hohem Maße von der Auswahl, der Anzahl und der Anordnung der Diffusionsgitter ab.

Angesichts der Meinungsverschiedenheiten über die Wirksamkeit der verschiedenen Verfahren, die zum Mischen von Luft befolgt werden sollten, haben einige Planer begonnen, in einigen Situationen Luftverteilungssysteme zu verwenden, die Luft auf Bodenhöhe oder an den Wänden als Alternative zu Diffusionsgittern liefern an der Decke. In jedem Fall sollte die Position der Rückführungsregister sorgfältig geplant werden, um einen Kurzschluss beim Ein- und Austritt der Luft zu vermeiden, der eine vollständige Vermischung verhindern würde, wie in Abbildung 3 gezeigt.

Abbildung 3. Beispiel dafür, wie die Luftverteilung in Innenräumen kurzgeschlossen werden kann

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Je nachdem, wie die Arbeitsbereiche unterteilt sind, kann die Luftverteilung eine Vielzahl unterschiedlicher Probleme darstellen. Beispielsweise in offenen Arbeitsbereichen mit Diffusionsgittern an der Decke kann es vorkommen, dass sich die Luft im Raum nicht vollständig vermischt. Dieses Problem verschlimmert sich tendenziell, wenn die Art des verwendeten Lüftungssystems variable Luftmengen liefern kann. Die Verteilerleitungen dieser Systeme sind mit Anschlüssen ausgestattet, die die den Leitungen zugeführte Luftmenge auf der Grundlage der von den Raumthermostaten empfangenen Daten modifizieren.

Eine Schwierigkeit kann entstehen, wenn Luft mit reduzierter Geschwindigkeit durch eine beträchtliche Anzahl dieser Anschlüsse strömt – eine Situation, die entsteht, wenn die Thermostate verschiedener Bereiche die gewünschte Temperatur erreichen – und die Leistung der Lüfter, die die Luft drücken, automatisch reduziert wird. Die Folge ist, dass der Gesamtluftstrom durch das System geringer, in manchen Fällen deutlich geringer ist oder sogar die Zufuhr neuer Außenluft ganz unterbrochen wird. Das Platzieren von Sensoren, die den Außenluftstrom am Einlass des Systems steuern, kann sicherstellen, dass jederzeit ein minimaler Frischluftstrom aufrechterhalten wird.

Ein weiteres Problem, das regelmäßig auftritt, ist, dass der Luftstrom durch die Platzierung von teilweisen oder vollständigen Trennwänden im Arbeitsraum blockiert wird. Es gibt viele Möglichkeiten, diese Situation zu korrigieren. Eine Möglichkeit besteht darin, am unteren Ende der Trennwände, die die Liegeboxen trennen, einen Freiraum zu lassen. Andere Möglichkeiten sind die Installation zusätzlicher Ventilatoren und die Platzierung der Diffusionsgitter auf dem Boden. Die Verwendung von zusätzlichen Induktions-Gebläsekonvektoren hilft beim Mischen der Luft und ermöglicht eine individuelle Steuerung der thermischen Bedingungen des gegebenen Raums. Ohne die Bedeutung der Luftqualität zu schmälern an sich und die Mittel zu seiner Steuerung, sollte man bedenken, dass ein angenehmes Raumklima durch das Gleichgewicht der verschiedenen Elemente, die es beeinflussen, erreicht wird. Jede Aktion – sogar positive Aktion – die sich auf eines der Elemente ohne Rücksicht auf den Rest auswirkt, kann das Gleichgewicht zwischen ihnen beeinträchtigen und zu neuen Beschwerden von den Bewohnern des Gebäudes führen. Die Tabellen 3 und 4 zeigen, wie einige dieser Maßnahmen zur Verbesserung der Qualität der Raumluft zum Versagen anderer Elemente in der Gleichung führen, so dass die Anpassung der Arbeitsumgebung Auswirkungen auf die Qualität der Raumluft haben kann.

Tabelle 3. Maßnahmen zur Kontrolle der Raumluftqualität und ihre Auswirkungen auf das Raumklima

Action

Bewirken

Thermische Umgebung

Erhöhung des Frischluftvolumens

Zunahme der Entwürfe

Reduzierung der relativen Luftfeuchtigkeit zur Kontrolle mikrobiologischer Agenzien

Unzureichende relative Luftfeuchtigkeit

Akustische Umgebung

Intermittierende Zufuhr von Außenluft zum Sparen
neue Energie

Zeitweilige Lärmbelastung

Visuelle Umgebung

Reduzierung der Verwendung von Leuchtstofflampen zu reduzieren
photochemische Kontamination

Verringerung der Wirksamkeit der Beleuchtung

Psychosoziales Umfeld

Offene Büros

Verlust der Intimität und des definierten Arbeitsplatzes

 

Tabelle 4. Anpassungen der Arbeitsumgebung und ihre Auswirkungen auf die Raumluftqualität

Action

Bewirken

Thermische Umgebung

Basierend auf der Zufuhr von Außenluft auf Thermik
Überlegungen

Unzureichende Frischluftmengen

Die Verwendung von Luftbefeuchtern

Potenzielle mikrobiologische Gefahr

Akustische Umgebung

Erhöhung des Einsatzes von Dämmstoffen

Mögliche Freisetzung von Schadstoffen

Visuelle Umgebung

Systeme, die ausschließlich auf künstlicher Beleuchtung basieren

Unzufriedenheit, Pflanzensterben, Wachstum mikrobiologischer Wirkstoffe

Psychosoziales Umfeld

Verwenden von Geräten im Arbeitsbereich, wie z. B. Fotokopierer und Drucker

Erhöhung des Verschmutzungsgrades

 

Die Sicherung der Qualität der Gesamtumgebung eines Gebäudes in der Planungsphase hängt zu einem großen Teil von seiner Verwaltung ab, vor allem aber von einer positiven Einstellung gegenüber den Bewohnern dieses Gebäudes. Die Bewohner sind die besten Sensoren, auf die sich die Eigentümer des Gebäudes verlassen können, um das ordnungsgemäße Funktionieren der Installationen zu messen, die für ein hochwertiges Raumklima sorgen sollen.

Steuerungssysteme, die auf einem „Big Brother“-Ansatz basieren und alle Entscheidungen treffen, die die Innenumgebung wie Beleuchtung, Temperatur, Belüftung usw. regulieren, wirken sich tendenziell negativ auf das psychologische und soziologische Wohlbefinden der Bewohner aus. Die Bewohner sehen dann ihre Fähigkeit, Umweltbedingungen zu schaffen, die ihren Bedürfnissen entsprechen, verringert oder blockiert. Darüber hinaus sind Steuerungssysteme dieser Art manchmal nicht in der Lage, sich an die unterschiedlichen Umgebungsanforderungen anzupassen, die sich aufgrund von Änderungen der in einem bestimmten Raum durchgeführten Aktivitäten, der Anzahl der darin arbeitenden Personen oder Änderungen der Art und Weise der Raumzuweisung ergeben können.

Die Lösung könnte darin bestehen, ein zentralisiertes Steuerungssystem für das Innenraumklima zu installieren, wobei lokale Steuerungen von den Bewohnern reguliert werden. Diese Idee, die sehr häufig im Bereich der visuellen Umgebung verwendet wird, wo die allgemeine Beleuchtung durch eine stärker lokalisierte Beleuchtung ergänzt wird, sollte auf andere Belange ausgeweitet werden: allgemeine und lokalisierte Heizung und Klimatisierung, allgemeine und lokalisierte Zufuhr von Frischluft und so weiter.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass jeweils ein Teil der Umweltbedingungen durch eine zentrale Steuerung nach Sicherheits-, Gesundheits- und Wirtschaftlichkeitsgesichtspunkten optimiert werden sollte, während die unterschiedlichen lokalen Umweltbedingungen durch die Nutzer des Systems optimiert werden sollten Raum. Unterschiedliche Benutzer haben unterschiedliche Bedürfnisse und reagieren unterschiedlich auf gegebene Bedingungen. Ein solcher Kompromiss zwischen den verschiedenen Teilen wird zweifellos zu mehr Zufriedenheit, Wohlbefinden und Produktivität führen.

 

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Mittwoch, Februar 16 2011 00: 49

Raumluft: Methoden zur Kontrolle und Reinigung

Die Luftqualität in einem Gebäude hängt von einer Reihe von Faktoren ab, darunter die Qualität der Außenluft, die Konstruktion des Lüftungs-/Klimasystems, die Art und Weise, wie das System funktioniert und gewartet wird, und die Quellen der Innenraumverschmutzung. Im Allgemeinen wird die Konzentration von Schadstoffen in einem Innenraum durch das Gleichgewicht zwischen der Entstehung des Schadstoffs und der Geschwindigkeit seiner Beseitigung bestimmt.

Was die Erzeugung von Schadstoffen betrifft, so können die Verschmutzungsquellen auch extern oder intern sein. Zu den externen Quellen gehören Luftverschmutzung durch industrielle Verbrennungsprozesse, Fahrzeugverkehr, Kraftwerke und so weiter; Verschmutzung, die in der Nähe der Ansaugschächte emittiert wird, wo Luft in das Gebäude gesaugt wird, wie z. B. die von Kühltürmen oder den Abluftöffnungen anderer Gebäude; und Emanationen von kontaminiertem Boden wie Radongas, Lecks von Benzintanks oder Pestiziden.

Unter den Quellen der internen Verschmutzung sind diejenigen zu erwähnen, die mit den Lüftungs- und Klimaanlagen selbst (hauptsächlich die mikrobiologische Kontamination aller Segmente solcher Systeme), den Materialien, die zum Bau und zur Dekoration des Gebäudes verwendet werden, und den Bewohnern des Gebäudes zusammenhängen Gebäude. Spezifische Quellen der Luftverschmutzung in Innenräumen sind Tabakrauch, Labore, Fotokopierer, Fotolabore und Druckmaschinen, Fitnessstudios, Schönheitssalons, Küchen und Cafeterias, Badezimmer, Parkgaragen und Heizungsräume. Alle diese Quellen sollten über ein allgemeines Belüftungssystem verfügen, und die aus diesen Bereichen abgezogene Luft sollte nicht durch das Gebäude zurückgeführt werden. Wenn es die Situation erfordert, sollten diese Bereiche auch über ein lokales Belüftungssystem verfügen, das durch Absaugung arbeitet.

Die Bewertung der Raumluftqualität umfasst unter anderem die Messung und Bewertung von Schadstoffen, die im Gebäude vorhanden sein können. Zur Bestimmung der Luftqualität in einem Gebäude werden mehrere Indikatoren verwendet. Dazu gehören die Konzentrationen von Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, die gesamten flüchtigen organischen Verbindungen (TVOC), die gesamten Schwebstoffe (TSP) und die Belüftungsrate. Für die Bewertung einiger in Innenräumen gefundener Stoffe existieren verschiedene Kriterien bzw. empfohlene Zielwerte. Diese sind in verschiedenen Normen oder Richtlinien aufgeführt, wie z. B. den Richtlinien für die Qualität der Innenraumluft der Weltgesundheitsorganisation (WHO) oder den Standards der American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE).

Für viele dieser Stoffe gibt es jedoch keine definierten Standards. Die derzeit empfohlene Vorgehensweise besteht darin, die Werte und Standards für industrielle Umgebungen anzuwenden, die von der American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH 1992) bereitgestellt werden. Sicherheits- oder Korrekturfaktoren werden dann in der Größenordnung von einem halben, einem Zehntel oder einem Hundertstel der angegebenen Werte angewendet.

Die Methoden zur Kontrolle der Innenraumluft können in zwei Hauptgruppen unterteilt werden: Kontrolle der Verschmutzungsquelle oder Kontrolle der Umgebung mit Lüftungs- und Luftreinigungsstrategien.

Kontrolle der Verschmutzungsquelle

Die Verschmutzungsquelle kann mit verschiedenen Mitteln kontrolliert werden, einschließlich der folgenden:

  1. Beseitigung. Die Eliminierung der Verschmutzungsquelle ist die ideale Methode zur Kontrolle der Raumluftqualität. Diese Maßnahme ist dauerhaft und erfordert keine zukünftigen Wartungsarbeiten. Es wird angewendet, wenn die Quelle der Verschmutzung bekannt ist, wie im Fall von Tabakrauch, und es erfordert keinen Ersatz von Schadstoffen.
  2. Substitution. In einigen Fällen ist der Ersatz des Produkts, das die Kontaminationsquelle darstellt, die zu ergreifende Maßnahme. Manchmal ist es möglich, die Art der verwendeten Produkte (für Reinigung, Dekoration usw.) durch andere zu ersetzen, die die gleiche Leistung erbringen, aber weniger giftig sind oder ein geringeres Risiko für die Menschen darstellen, die sie verwenden.
  3. Isolation oder räumliche Beschränkung. Diese Maßnahmen sollen die Exposition verringern, indem sie den Zugang zur Quelle einschränken. Das Verfahren besteht darin, Barrieren (teilweise oder vollständig) oder Eindämmungen um die Verschmutzungsquelle herum anzubringen, um Emissionen in die umgebende Luft zu minimieren und den Zugang von Menschen zu dem Bereich in der Nähe der Verschmutzungsquelle zu begrenzen. Diese Räume sollten mit zusätzlichen Belüftungssystemen ausgestattet sein, die Luft absaugen und bei Bedarf einen gerichteten Luftstrom liefern können. Beispiele für diesen Ansatz sind geschlossene Öfen, Heizräume und Kopierräume.
  4. Versiegelung der Quelle. Diese Methode besteht darin, Materialien zu verwenden, die nur minimale oder gar keine Schadstoffe emittieren. Dieses System wurde vorgeschlagen, um die Ausbreitung loser Asbestfasern aus alter Isolierung sowie die Emission von Formaldehyd aus mit Harzen behandelten Wänden zu verhindern. In mit Radongas kontaminierten Gebäuden werden Schlackensteine ​​und Spalten in Kellerwänden mit dieser Technik abgedichtet: Dabei werden Polymere eingesetzt, die den Eintrag von Radon aus dem Erdreich verhindern. Kellerwände können auch mit Epoxidfarbe und einem polymeren Dichtungsmittel aus Polyethylen oder Polyamid behandelt werden, um Verunreinigungen zu verhindern, die durch Wände oder aus dem Boden eindringen können.
  5. Belüftung durch lokalisierte Absaugung. Lokale Belüftungssysteme basieren auf der Erfassung des Schadstoffs an der Quelle oder so nah wie möglich an der Quelle. Das Einfangen erfolgt durch eine Glocke, die so konstruiert ist, dass sie den Schadstoff in einem Luftstrom einfängt. Die Luft strömt dann durch Leitungen mit Hilfe eines Ventilators, um gereinigt zu werden. Wenn die abgesaugte Luft nicht gereinigt oder gefiltert werden kann, sollte sie nach außen abgeführt und nicht in das Gebäude zurückgeführt werden.

 

Kontrolle der Umwelt

Die Innenumgebungen von nichtindustriellen Gebäuden weisen in der Regel viele Schadstoffquellen auf und sind darüber hinaus tendenziell verstreut. Das am häufigsten verwendete System zur Korrektur oder Verhinderung von Verschmutzungsproblemen in Innenräumen ist daher die Belüftung, entweder allgemein oder durch Verdünnung. Diese Methode besteht darin, den Luftstrom zu bewegen und zu lenken, um Schadstoffe einzufangen, einzudämmen und von ihrer Quelle zum Belüftungssystem zu transportieren. Darüber hinaus ermöglicht die allgemeine Lüftung auch die Steuerung der thermischen Eigenschaften des Raumklimas durch Klimatisierung und Umluft (siehe „Ziele und Prinzipien der allgemeinen und Verdünnungslüftung“ an anderer Stelle in diesem Kapitel).

Um die interne Verschmutzung zu verdünnen, ist eine Erhöhung des Außenluftvolumens nur dann ratsam, wenn das System die richtige Größe hat und nicht zu einem Mangel an Belüftung in anderen Teilen des Systems führt oder wenn das zusätzliche Volumen eine ordnungsgemäße Klimatisierung nicht verhindert . Damit ein Lüftungssystem so effektiv wie möglich ist, sollten lokale Absaugungen an den Verschmutzungsquellen installiert werden; Luft, die mit Schadstoffen vermischt ist, sollte nicht recycelt werden; Insassen sollten in der Nähe von Luftdiffusionsöffnungen und Verschmutzungsquellen in der Nähe von Absaugöffnungen platziert werden; Schadstoffe sollen auf dem kürzest möglichen Weg ausgetrieben werden; und Räume mit lokalisierten Verschmutzungsquellen sollten im Verhältnis zum atmosphärischen Außendruck auf Unterdruck gehalten werden.

Die meisten Lüftungsmängel scheinen mit einer unzureichenden Menge an Außenluft zusammenzuhängen. Eine unsachgemäße Verteilung der Ventilationsluft kann jedoch auch zu Problemen mit schlechter Luftqualität führen. In Räumen mit sehr hohen Decken zum Beispiel, wo warme (weniger dichte) Luft von oben zugeführt wird, kann es zu einer Schichtung der Lufttemperatur kommen und die Belüftung kann dann die im Raum vorhandene Verschmutzung nicht verdünnen. Die Anordnung und Position von Luftdiffusionsöffnungen und Luftrückführungsöffnungen relativ zu den Insassen und den Kontaminationsquellen ist eine Überlegung, die besondere Aufmerksamkeit erfordert, wenn das Belüftungssystem entworfen wird.

Luftreinigungstechniken

Luftreinigungsverfahren sollten genau auf bestimmte, ganz konkrete Schadstoffarten ausgelegt und ausgewählt werden. Nach der Installation verhindert eine regelmäßige Wartung, dass das System zu einer neuen Kontaminationsquelle wird. Das Folgende sind Beschreibungen von sechs Methoden, die verwendet werden, um Schadstoffe aus der Luft zu entfernen.

Filtration von Partikeln

Die Filtration ist eine nützliche Methode zur Entfernung von Flüssigkeiten oder Feststoffen in Suspension, es sollte jedoch beachtet werden, dass sie keine Gase oder Dämpfe entfernt. Filter können Partikel durch Behinderung, Aufprall, Abfangen, Diffusion und elektrostatische Anziehung einfangen. Die Filtration einer Raumklimaanlage ist aus vielen Gründen notwendig. Einer besteht darin, die Ansammlung von Schmutz zu verhindern, der eine Verringerung der Heiz- oder Kühleffizienz verursachen kann. Das System kann auch durch bestimmte Partikel (Schwefelsäure und Chloride) korrodiert werden. Eine Filterung ist auch notwendig, um zu verhindern, dass das Lüftungssystem durch Ablagerungen auf den Lüfterflügeln aus dem Gleichgewicht gerät und aufgrund verstopfter Sensoren falsche Informationen an die Steuerung geliefert werden.

Innenluftfiltersysteme profitieren von der Anordnung von mindestens zwei Filtern in Reihe. Der erste, ein Vorfilter oder Primärfilter, hält nur die größeren Partikel zurück. Dieser Filter sollte häufig gewechselt werden und verlängert die Lebensdauer des nächsten Filters. Der Sekundärfilter ist effizienter als der erste und kann Pilzsporen, Kunstfasern und generell feineren Staub herausfiltern als der Primärfilter. Diese Filter sollten fein genug sein, um Reizstoffe und giftige Partikel zu entfernen.

Ein Filter wird nach seiner Wirksamkeit, seiner Fähigkeit, Staub zu speichern, seinem Ladungsverlust und dem erforderlichen Grad an Luftreinheit ausgewählt. Die Wirksamkeit eines Filters wird gemäß den Standards ASHRAE 52-76 und Eurovent 4/5 (ASHRAE 1992; CEN 1979) gemessen. Ihre Kapazität für Beibehaltung misst die Masse des zurückgehaltenen Staubs multipliziert mit dem Volumen der gefilterten Luft und wird verwendet, um Filter zu charakterisieren, die nur große Partikel zurückhalten (Filter mit niedriger und mittlerer Effizienz). Zur Messung des Rückhaltevermögens wird ein synthetischer Aerosolstaub bekannter Konzentration und Körnung durch einen Filter gepresst. der im Filter zurückgehaltene Anteil wird gravimetrisch berechnet.

Der Effizienz eines Filters wird ausgedrückt, indem die Anzahl der zurückgehaltenen Partikel mit dem gefilterten Luftvolumen multipliziert wird. Mit diesem Wert werden Filter charakterisiert, die auch feinere Partikel zurückhalten. Um die Effizienz eines Filters zu berechnen, wird ein atmosphärischer Aerosolstrom durch ihn geleitet, der ein Aerosol aus Partikeln mit einem Durchmesser zwischen 0.5 und 1 μm enthält. Die Menge der eingefangenen Partikel wird mit einem Opazimeter gemessen, das die durch das Sediment verursachte Opazität misst.

Der DOP ist ein Wert, der verwendet wird, um sehr hocheffiziente Partikelfilter (HEPA) zu charakterisieren. Der DOP eines Filters wird mit einem Aerosol berechnet, das durch Verdampfen und Kondensieren von Dioctylphthalat hergestellt wird und Partikel mit einem Durchmesser von 0.3 μm erzeugt. Diese Methode basiert auf der lichtstreuenden Eigenschaft von Dioctylphthalattropfen: Wenn wir den Filter diesem Test unterziehen, ist die Intensität des gestreuten Lichts proportional zur Oberflächenkonzentration dieses Materials und die Durchdringung des Filters kann anhand der relativen Intensität gemessen werden von Streulicht vor und nach dem Filtern des Aerosols. Damit ein Filter die HEPA-Bezeichnung erhalten kann, muss er auf der Grundlage dieses Tests eine Effizienz von mehr als 99.97 Prozent aufweisen.

Obwohl eine direkte Beziehung zwischen ihnen besteht, sind die Ergebnisse der drei Methoden nicht direkt vergleichbar. Durch die Verstopfung lässt die Effizienz aller Filter nach und sie können zu einer Quelle von Gerüchen und Verunreinigungen werden. Die Nutzungsdauer eines Hochleistungsfilters kann erheblich verlängert werden, indem ein oder mehrere Filter niedrigerer Leistung vor dem Hochleistungsfilter verwendet werden. Tabelle 1 zeigt die Anfangs-, End- und Durchschnittserträge verschiedener Filter gemäß den von ASHRAE 52-76 festgelegten Kriterien für Partikel mit einem Durchmesser von 0.3 μm.

Tabelle 1. Wirksamkeit von Filtern (nach ASHRAE-Standard 52-76) für Partikel mit 3 mm Durchmesser

Filterbeschreibung

ASHRAE 52-76

Effizienz (%)

 

Staubfleck (%)

Verhaftung (%)

Initiale

Ende

Median

Medium

25-30

92

1

25

15

Medium

40-45

96

5

55

34

High

60-65

97

19

70

50

High

80-85

98

50

86

68

High

90-95

99

75

99

87

95 % HEPA

-

-

95

99.5

99.1

99.97 % HEPA

-

-

99.97

99.7

99.97

 

Elektrostatischer Niederschlag

Dieses Verfahren erweist sich zur Kontrolle von Feinstaub als nützlich. Geräte dieser Art arbeiten, indem sie Partikel ionisieren und sie dann aus dem Luftstrom entfernen, wenn sie von einer Sammelelektrode angezogen und eingefangen werden. Ionisierung tritt auf, wenn das kontaminierte Abwasser das elektrische Feld passiert, das durch eine starke Spannung erzeugt wird, die zwischen der Sammel- und der Entladungselektrode angelegt wird. Die Spannung wird von einem Gleichstromgenerator gewonnen. Die Niederschlagselektrode hat eine große Oberfläche und ist normalerweise positiv geladen, während die Entladungselektrode aus einem negativ geladenen Kabel besteht.

Die wichtigsten Faktoren, die die Ionisierung von Partikeln beeinflussen, sind der Zustand des Abwassers, sein Abfluss und die Eigenschaften der Partikel (Größe, Konzentration, Widerstand usw.). Die Wirksamkeit des Einfangens steigt mit der Feuchtigkeit und der Größe und Dichte der Partikel und nimmt mit zunehmender Viskosität des Abwassers ab.

Der Hauptvorteil dieser Geräte besteht darin, dass sie beim Sammeln von Feststoffen und Flüssigkeiten sehr effektiv sind, selbst wenn die Partikelgröße sehr fein ist. Außerdem können diese Systeme für große Volumina und hohe Temperaturen verwendet werden. Der Druckverlust ist minimal. Die Nachteile dieser Systeme sind ihre hohen Anschaffungskosten, ihr großer Platzbedarf und die Sicherheitsrisiken, die sie aufgrund der sehr hohen Spannungen darstellen, insbesondere wenn sie für industrielle Anwendungen verwendet werden.

Elektrofilter werden in einem breiten Spektrum eingesetzt, von industriellen Umgebungen zur Reduzierung der Partikelemission bis hin zu häuslichen Umgebungen zur Verbesserung der Qualität der Raumluft. Letztere sind kleinere Geräte, die mit Spannungen im Bereich von 10,000 bis 15,000 Volt arbeiten. Sie haben normalerweise Systeme mit automatischen Spannungsreglern, die sicherstellen, dass immer genug Spannung angelegt wird, um eine Ionisation zu erzeugen, ohne eine Entladung zwischen beiden Elektroden zu verursachen.

Erzeugung negativer Ionen

Diese Methode wird verwendet, um in der Luft schwebende Partikel zu beseitigen und nach Meinung einiger Autoren gesündere Umgebungen zu schaffen. Die Wirksamkeit dieser Methode zur Verringerung von Beschwerden oder Krankheiten wird noch untersucht.

Gasadsorption

Dieses Verfahren wird verwendet, um umweltbelastende Gase und Dämpfe wie Formaldehyd, Schwefeldioxid, Ozon, Stickoxide und organische Dämpfe zu beseitigen. Adsorption ist ein physikalisches Phänomen, bei dem Gasmoleküle von einem adsorbierenden Feststoff eingefangen werden. Das Adsorbens besteht aus einem porösen Feststoff mit sehr großer Oberfläche. Um solche Schadstoffe aus der Luft zu entfernen, lässt man sie durch eine mit dem Adsorptionsmittel gefüllte Kartusche strömen. Aktivkohle ist die am weitesten verbreitete; es fängt ein breites Spektrum an anorganischen Gasen und organischen Verbindungen ab. Beispiele sind aliphatische, chlorierte und aromatische Kohlenwasserstoffe, Ketone, Alkohole und Ester.

Kieselgel ist auch ein anorganisches Adsorptionsmittel und wird verwendet, um polarere Verbindungen wie Amine und Wasser einzufangen. Es gibt auch andere, organische Adsorptionsmittel, die aus porösen Polymeren aufgebaut sind. Es ist wichtig zu beachten, dass alle adsorbierenden Feststoffe nur eine bestimmte Menge an Schadstoffen einfangen und dann, sobald sie gesättigt sind, regeneriert oder ersetzt werden müssen. Ein weiteres Verfahren zum Einfangen durch adsorbierende Feststoffe besteht darin, eine Mischung aus aktivem Aluminiumoxid und Kohlenstoff zu verwenden, die mit spezifischen Reaktanten imprägniert ist. Einige Metalloxide binden beispielsweise Quecksilberdämpfe, Schwefelwasserstoff und Ethylen. Es ist zu beachten, dass Kohlendioxid nicht durch Adsorption zurückgehalten wird.

Gasabsorption

Die Beseitigung von Gasen und Dämpfen durch Absorption beinhaltet ein System, das Moleküle fixiert, indem es sie durch eine absorbierende Lösung leitet, mit der sie chemisch reagieren. Dies ist eine sehr selektive Methode, bei der Reagenzien verwendet werden, die für den Schadstoff spezifisch sind, der eingefangen werden muss.

Das Reagenz wird im Allgemeinen in Wasser gelöst. Es muss auch ersetzt oder regeneriert werden, bevor es aufgebraucht ist. Da dieses System darauf basiert, den Schadstoff aus der Gasphase in die flüssige Phase zu überführen, sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Reagens sehr wichtig. Seine Löslichkeit und Reaktivität sind besonders wichtig; Weitere Aspekte, die bei diesem Übergang von der gasförmigen in die flüssige Phase eine wichtige Rolle spielen, sind pH-Wert, Temperatur und die Kontaktfläche zwischen Gas und Flüssigkeit. Wenn der Schadstoff hochlöslich ist, reicht es aus, ihn durch die Lösung zu blasen, um ihn an dem Reagenz zu fixieren. Wenn der Schadstoff nicht so leicht löslich ist, muss das einzusetzende System eine größere Kontaktfläche zwischen Gas und Flüssigkeit sicherstellen. Einige Beispiele für Absorptionsmittel und die Schadstoffe, für die sie besonders geeignet sind, sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Tabelle 2. Als Absorptionsmittel für verschiedene Verunreinigungen verwendete Reagenzien


Saugfähige

Schadstoff-

Diethylhydroxamin

Schwefelwasserstoff

Kaliumpermangenat

Geruchsgase

Salz- und Schwefelsäure

Amine

Natriumsulfid

Aldehyde

Natriumhydroxid

Formaldehyd


Ozonisierung

Diese Methode zur Verbesserung der Raumluftqualität basiert auf der Verwendung von Ozongas. Ozon wird aus Sauerstoffgas durch ultraviolette Strahlung oder elektrische Entladung erzeugt und verwendet, um in der Luft dispergierte Verunreinigungen zu beseitigen. Die große Oxidationskraft dieses Gases macht es zur Verwendung als antimikrobielles Mittel, Deodorant und Desinfektionsmittel geeignet und kann helfen, schädliche Gase und Dämpfe zu beseitigen. Es wird auch verwendet, um Räume mit hohen Konzentrationen von Kohlenmonoxid zu reinigen. In der Industrie wird es zur Luftbehandlung in Küchen, Kantinen, Lebensmittel- und Fischverarbeitungsbetrieben, Chemiefabriken, Restkläranlagen, Gummifabriken, Kühlanlagen usw. verwendet. In Büroräumen wird es bei Klimaanlagen zur Verbesserung der Raumluftqualität eingesetzt.

Ozon ist ein bläuliches Gas mit einem charakteristischen durchdringenden Geruch. In hohen Konzentrationen ist es für den Menschen giftig und sogar tödlich. Ozon entsteht durch die Einwirkung von ultravioletter Strahlung oder einer elektrischen Entladung auf Sauerstoff. Es sollte zwischen beabsichtigter, unfallbedingter und natürlicher Ozonerzeugung unterschieden werden. Ozon ist ein äußerst giftiges und reizendes Gas, sowohl bei Kurzzeit- als auch bei Langzeitbelastung. Aufgrund seiner Reaktion im Körper sind keine Werte bekannt, für die es keine biologischen Wirkungen gibt. Diese Daten werden ausführlicher im Chemikalienabschnitt dieses Artikels diskutiert Enzyklopädie.

Prozesse, die Ozon verwenden, sollten in geschlossenen Räumen durchgeführt werden oder über ein lokalisiertes Absaugsystem verfügen, um jegliche Freisetzung von Gas an der Quelle aufzufangen. Ozonflaschen sollten in gekühlten Bereichen gelagert werden, fern von Reduktionsmitteln, brennbaren Materialien oder Produkten, die ihren Abbau beschleunigen können. Es sollte beachtet werden, dass, wenn Ozonisatoren bei Unterdruck arbeiten und automatische Abschaltvorrichtungen im Falle eines Ausfalls haben, die Möglichkeit von Lecks minimiert wird.

Elektrische Geräte für Prozesse, die Ozon verwenden, sollten perfekt isoliert sein und ihre Wartung sollte von erfahrenem Personal durchgeführt werden. Bei der Verwendung von Ozonisatoren sollten Leitungen und Zubehörgeräte über Vorrichtungen verfügen, die Ozonisatoren sofort abschalten, wenn ein Leck festgestellt wird; bei Leistungsverlust der Lüftungs-, Entfeuchtungs- oder Kühlfunktion; bei Über- oder Unterdruck (je nach System); oder wenn die Ausgabe des Systems entweder übermäßig oder unzureichend ist.

Wenn Ozonisatoren installiert werden, sollten sie mit ozonspezifischen Detektoren versehen werden. Dem Geruchssinn ist nicht zu trauen, da er gesättigt werden kann. Ozonlecks können mit reaktiven Kaliumjodidstreifen nachgewiesen werden, die sich blau färben, aber dies ist keine spezifische Methode, da der Test für die meisten Oxidationsmittel positiv ist. Es ist besser, kontinuierlich auf Lecks mit elektrochemischen Zellen, UV-Photometrie oder Chemilumineszenz zu überwachen, wobei das gewählte Detektionsgerät direkt mit einem Alarmsystem verbunden ist, das bei Erreichen bestimmter Konzentrationen aktiviert wird.

 

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Wenn auf einer Baustelle erzeugte Schadstoffe kontrolliert werden sollen, indem der gesamte Ort, von dem wir sprechen, belüftet wird allgemeine Belüftung. Die Verwendung einer allgemeinen Belüftung impliziert die Akzeptanz der Tatsache, dass der Schadstoff bis zu einem gewissen Grad über den gesamten Raum der Baustelle verteilt wird und daher Arbeitnehmer betreffen könnte, die weit von der Kontaminationsquelle entfernt sind. Allgemeine Belüftung ist daher eine Strategie, die das Gegenteil von ist lokalisierte Extraktion. Lokale Absaugung versucht, den Schadstoff zu eliminieren, indem er so nah wie möglich an der Quelle abgefangen wird (siehe „Raumluft: Methoden zur Kontrolle und Reinigung“ an anderer Stelle in diesem Kapitel).

Eines der grundlegenden Ziele eines jeden allgemeinen Belüftungssystems ist die Kontrolle von Körpergerüchen. Dies kann erreicht werden, indem nicht weniger als 0.45 Kubikmeter pro Minute zugeführt werden, m3/min, Frischluft pro Insasse. Wenn häufig geraucht wird oder die Arbeit körperlich anstrengend ist, ist die erforderliche Belüftungsrate höher und kann 0.9 m überschreiten3/min pro Person.

Wenn die einzigen Umweltprobleme, die das Lüftungssystem überwinden muss, die gerade beschriebenen sind, ist es eine gute Idee, daran zu denken, dass jeder Raum ein gewisses Maß an „natürlicher“ Lufterneuerung durch sogenannte „Infiltration“ aufweist, die tritt durch Türen und Fenster auf, selbst wenn diese geschlossen sind, und durch andere Wanddurchdringungsstellen. Klimaanlagen-Handbücher geben in der Regel umfangreiche Informationen in dieser Hinsicht, aber es kann gesagt werden, dass das Belüftungsniveau aufgrund von Infiltration mindestens zwischen 0.25 und 0.5 Erneuerungen pro Stunde liegt. Ein Industriestandort erfährt üblicherweise zwischen 0.5 und 3 Lufterneuerungen pro Stunde.

Bei der Bekämpfung chemischer Schadstoffe darf die allgemeine Belüftung nur auf Situationen beschränkt werden, in denen die erzeugten Mengen an Schadstoffen nicht sehr hoch sind, ihre Toxizität relativ mäßig ist und Arbeitnehmer ihre Arbeit nicht in unmittelbarer Nähe der Quelle der Schadstoffe verrichten Kontamination. Wenn diese Anordnungen nicht respektiert werden, wird es schwierig sein, Akzeptanz für eine angemessene Kontrolle der Arbeitsumgebung zu erlangen, da so hohe Erneuerungsraten verwendet werden müssen, dass die hohen Luftgeschwindigkeiten wahrscheinlich Unbehagen verursachen werden, und weil hohe Erneuerungsraten teuer zu halten sind. Es ist daher ungewöhnlich, die Verwendung einer allgemeinen Belüftung zur Kontrolle chemischer Substanzen zu empfehlen, außer im Fall von Lösungsmitteln mit zulässigen Konzentrationen von mehr als 100 Teilen pro Million.

Wenn es hingegen das Ziel der allgemeinen Belüftung ist, die thermischen Eigenschaften der Arbeitsumgebung im Hinblick auf gesetzlich zulässige Grenzwerte oder technische Empfehlungen wie die Richtlinien der Internationalen Organisation für Normung (ISO) aufrechtzuerhalten, sind dieser Methode weniger Grenzen gesetzt. Die allgemeine Belüftung wird daher häufiger zur Kontrolle der thermischen Umgebung als zur Begrenzung der chemischen Kontamination eingesetzt, aber ihre Nützlichkeit als Ergänzung lokaler Absaugtechniken sollte klar anerkannt werden.

Während seit vielen Jahren die Phrasen allgemeine Belüftung und Belüftung durch Verdünnung als synonym galten, ist das heute wegen einer neuen allgemeinen Lüftungsstrategie nicht mehr der Fall: Belüftung durch Verdrängung. Obwohl die Belüftung durch Verdünnung und die Belüftung durch Verdrängung in die oben skizzierte Definition der allgemeinen Belüftung passen, unterscheiden sich beide stark in der Strategie, die sie anwenden, um die Kontamination zu kontrollieren.

Belüftung durch Verdünnung hat das Ziel, die mechanisch eingebrachte Luft möglichst vollständig mit der gesamten bereits im Raum befindlichen Luft zu vermischen, so dass die Konzentration eines bestimmten Schadstoffs überall möglichst gleichmäßig ist (bzw gleichmäßig wie möglich, wenn thermische Kontrolle das gewünschte Ziel ist). Um diese gleichmäßige Mischung zu erreichen, wird Luft von der Decke als Ströme mit relativ hoher Geschwindigkeit eingeblasen, und diese Ströme erzeugen eine starke Luftzirkulation. Das Ergebnis ist eine starke Vermischung der neuen Luft mit der bereits im Raum vorhandenen Luft.

Belüftung durch Verdrängung, besteht in seiner idealen Konzeption darin, Luft so in einen Raum einzublasen, dass neue Luft die vorher dort befindliche Luft verdrängt, ohne sich mit ihr zu vermischen. Die Verdrängungslüftung wird erreicht, indem neue Luft mit niedriger Geschwindigkeit und in Bodennähe in einen Raum eingeblasen und Luft in der Nähe der Decke abgesaugt wird. Die Nutzung der Verdrängungslüftung zur Steuerung der thermischen Umgebung hat den Vorteil, dass sie von der natürlichen Luftbewegung profitiert, die durch Dichteschwankungen erzeugt wird, die ihrerseits auf Temperaturunterschiede zurückzuführen sind. Obwohl die Belüftung durch Verdrängung in industriellen Situationen bereits weit verbreitet ist, ist die wissenschaftliche Literatur zu diesem Thema noch recht begrenzt, und die Bewertung ihrer Wirksamkeit ist daher immer noch schwierig.

Belüftung durch Verdünnung

Der Entwurf eines Verdünnungssystems basiert auf der Hypothese, dass die Schadstoffkonzentration im gesamten betreffenden Raum gleich ist. Dies ist das Modell, das Chemieingenieure oft als Rührkessel bezeichnen.

Wenn Sie davon ausgehen, dass die Luft, die in den Raum eingeblasen wird, frei von Schadstoffen ist und dass die Konzentration im Raum zu Beginn Null ist, müssen Sie zwei Fakten kennen, um die erforderliche Belüftungsrate zu berechnen: die Menge des im Raum erzeugten Schadstoffs und der angestrebten Umweltkonzentration (die hypothetisch überall gleich wäre).

Unter diesen Bedingungen ergeben die entsprechenden Berechnungen folgende Gleichung:

woher

c (t) = die Konzentration des Schadstoffs im Raum zu der Zeit t

a = die Menge des erzeugten Schadstoffs (Masse pro Zeiteinheit)

Q = die Rate, mit der neue Luft zugeführt wird (Volumen pro Zeiteinheit)

V = das Volumen des betreffenden Raums.

Die obige Gleichung zeigt, dass die Konzentration bei dem Wert zu einem stationären Zustand tendiert ein/Q, und zwar umso schneller, je kleiner der Wert von ist F/V, häufig als „Anzahl der Verlängerungen pro Zeiteinheit“ bezeichnet. Obwohl der Index der Lüftungsqualität gelegentlich als praktisch äquivalent zu diesem Wert angesehen wird, zeigt die obige Gleichung deutlich, dass sich sein Einfluss auf die Kontrolle der Lufttemperatur beschränkt Geschwindigkeit der Stabilisierung von den Umgebungsbedingungen, nicht aber von der Konzentration, bei der ein solcher stationärer Zustand eintritt. Das wird abhängen einzige von der Menge des erzeugten Schadstoffs (a) und von der Ventilationsrate (Q).

Wenn die Luft eines bestimmten Raums kontaminiert ist, aber keine neuen Mengen des Schadstoffs erzeugt werden, wird die Geschwindigkeit der Abnahme der Konzentration über einen bestimmten Zeitraum durch den folgenden Ausdruck angegeben:

woher Q und V die oben beschriebene Bedeutung haben, t1 und t2 sind jeweils die Anfangs- und Endzeiten und c1 und c2 sind die Anfangs- und Endkonzentrationen.

Ausdrücke können für Berechnungen in Fällen gefunden werden, in denen die Anfangskonzentration nicht Null ist (Konstanz 1983; ACGIH 1992), in denen die in den Raum eingeblasene Luft nicht vollständig schadstofffrei ist (weil zur Reduzierung der Heizkosten im Winter Teil der Luft ist). recycelt wird) oder wo die Menge des erzeugten Schadstoffs als Funktion der Zeit variiert.

Wenn wir die Übergangsphase außer Acht lassen und davon ausgehen, dass der stationäre Zustand erreicht wurde, zeigt die Gleichung an, dass die Ventilationsrate äquivalent zu ist a / clim, Wobei clim ist der Wert der Konzentration, die in dem gegebenen Raum aufrechterhalten werden muss. Dieser Wert wird durch Vorschriften oder als ergänzende Norm durch technische Empfehlungen wie die Schwellenwerte (TLV) der American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) festgelegt, die empfiehlt, die Belüftungsrate nach der Formel zu berechnen

woher a und clim haben die bereits beschriebene Bedeutung und K ist ein Sicherheitsfaktor. Ein Wert von K zwischen 1 und 10 gewählt werden in Abhängigkeit von der Wirksamkeit des Luftgemisches im gegebenen Raum, der Toxizität des Lösungsmittels (je kleiner clim ist, desto größer ist der Wert von K sein wird) und alle anderen Umstände, die der Arbeitshygieniker für relevant hält. Die ACGIH nennt unter anderem die Dauer des Prozesses, den Betriebszyklus und den üblichen Standort der Arbeiter in Bezug auf die Emissionsquellen des Schadstoffs, die Anzahl dieser Quellen und ihren Standort im gegebenen Raum, die Jahreszeit Änderungen der natürlichen Belüftung und die zu erwartende Verringerung der Funktionstüchtigkeit der Belüftungseinrichtungen als weitere Bestimmungskriterien.

In jedem Fall erfordert die Verwendung der obigen Formel eine einigermaßen genaue Kenntnis der Werte von a und K die verwendet werden sollten, und wir geben daher einige Vorschläge in dieser Hinsicht.

Die erzeugte Schadstoffmenge kann recht häufig anhand der Menge bestimmter Materialien abgeschätzt werden, die bei dem Verfahren verbraucht werden, das die Schadstoffe erzeugt. Im Falle eines Lösungsmittels ist die verwendete Menge also ein guter Hinweis auf die maximale Menge, die in der Umwelt gefunden werden kann.

Wie oben angegeben, ist der Wert von K sollte in Abhängigkeit von der Wirksamkeit des Luftgemisches im gegebenen Raum bestimmt werden. Dieser Wert wird daher kleiner sein in direktem Verhältnis dazu, wie gut die Schätzung ist, an jedem Punkt innerhalb des gegebenen Raums dieselbe Konzentration des Schadstoffs zu finden. Dies wiederum hängt davon ab, wie die Luft im zu belüftenden Raum verteilt ist.

Nach diesen Kriterien sind Mindestwerte von K sollte verwendet werden, wenn Luft verteilt in den Raum eingeblasen wird (z. B. durch Verwendung eines Plenums) und wenn die Ein- und Ausblasluft an gegenüberliegenden Enden des gegebenen Raums erfolgen. Andererseits sind höhere Werte für K sollte verwendet werden, wenn Luft intermittierend zugeführt wird und Luft an Stellen in der Nähe des Einlasses neuer Luft abgesaugt wird (Abbildung 1).

Abbildung 1. Schema der Luftzirkulation in einem Raum mit zwei Zuluftöffnungen

IEN030F1

Es ist zu beachten, dass beim Einblasen von Luft in einen bestimmten Raum – insbesondere wenn dies mit hoher Geschwindigkeit erfolgt – der erzeugte Luftstrom eine beträchtliche Zugkraft auf die ihn umgebende Luft ausübt. Diese Luft vermischt sich dann mit dem Strom und verlangsamt ihn, wodurch ebenfalls messbare Turbulenzen entstehen. Infolgedessen führt dieser Prozess zu einer intensiven Vermischung der bereits im Raum befindlichen Luft mit der neu eingespritzten Luft, wodurch interne Luftströmungen erzeugt werden. Die Vorhersage dieser Strömungen, auch im Allgemeinen, erfordert viel Erfahrung (Abbildung 2).

Abbildung 2. Vorgeschlagene K-Faktoren für Einlass- und Auslassstellen

IEN030F2

Um Probleme zu vermeiden, die sich daraus ergeben, dass Arbeiter Luftströmen mit relativ hohen Geschwindigkeiten ausgesetzt sind, wird Luft üblicherweise über Verteilergitter eingeblasen, die so konstruiert sind, dass sie das schnelle Mischen neuer Luft mit der bereits vorhandenen Luft erleichtern der Raum. Auf diese Weise werden die Bereiche, in denen sich Luft mit hoher Geschwindigkeit bewegt, so klein wie möglich gehalten.

Der gerade beschriebene Strahleffekt wird nicht in der Nähe von Stellen erzeugt, an denen Luft entweicht oder durch Türen, Fenster, Abluftöffnungen oder andere Öffnungen abgesaugt wird. Luft gelangt aus allen Richtungen zu den Abzugsgittern, so dass selbst in relativ geringem Abstand Luftbewegungen nicht ohne Weiteres als Luftstrom wahrgenommen werden.

In jedem Fall ist es bei der Luftverteilung wichtig, den Komfort zu berücksichtigen, Arbeitsplätze möglichst so zu platzieren, dass neue Luft die Arbeiter erreicht, bevor sie die Kontaminationsquellen erreicht.

Wenn in dem gegebenen Raum wichtige Wärmequellen vorhanden sind, wird die Luftbewegung weitgehend durch Konvektionsströmungen bedingt, die auf Dichteunterschiede zwischen dichterer, kalter Luft und leichterer, warmer Luft zurückzuführen sind. In Räumen dieser Art muss der Konstrukteur der Luftverteilung das Vorhandensein dieser Wärmequellen berücksichtigen, da sich sonst die Luftbewegung als ganz anders als vorhergesagt herausstellen kann.

Andererseits verändert das Vorhandensein einer chemischen Verunreinigung die Dichte der Luft nicht messbar. Während die Schadstoffe im reinen Zustand eine von der Luft stark abweichende (meist viel höhere) Dichte aufweisen können, weist das Luft-Schadstoff-Gemisch bei den real vorhandenen Konzentrationen am Arbeitsplatz keine wesentlich andere Dichte als die auf Dichte reiner Luft.

Darüber hinaus sollte darauf hingewiesen werden, dass einer der häufigsten Fehler bei der Anwendung dieser Art der Belüftung darin besteht, den Raum nur mit Luftabzügen zu versorgen, ohne an eine ausreichende Luftzufuhr zu denken. In diesen Fällen wird die Effektivität der Absaugventilatoren verringert und daher sind die tatsächlichen Luftabsaugraten viel geringer als geplant. Das Ergebnis sind höhere Umgebungskonzentrationen des Schadstoffs in dem gegebenen Raum als ursprünglich berechnet.

Um dieses Problem zu vermeiden, sollte darüber nachgedacht werden, wie Luft in den Raum eingeführt wird. Die empfohlene Vorgehensweise ist der Einsatz von Immissionsventilatoren sowie Absaugventilatoren. Normalerweise sollte die Entnahmerate größer sein als die Immissionsrate, um eine Infiltration durch Fenster und andere Öffnungen zu ermöglichen. Außerdem ist es ratsam, den Raum unter leichtem Unterdruck zu halten, um zu verhindern, dass die erzeugte Kontamination in nicht kontaminierte Bereiche abdriftet.

Belüftung durch Verdrängung

Wie oben erwähnt, versucht man bei der Belüftung durch Verdrängung, die Vermischung von neuer Luft und der zuvor in dem gegebenen Raum befindlichen Luft zu minimieren, und versucht, das System an das als Pfropfenströmung bekannte Modell anzupassen. Dies wird normalerweise erreicht, indem Luft mit langsamen Geschwindigkeiten und in geringer Höhe in den gegebenen Raum eingeführt und in der Nähe der Decke abgezogen wird; dies hat zwei Vorteile gegenüber der Belüftung durch Verdünnung.

Erstens ermöglicht es geringere Lufterneuerungsraten, da sich die Verschmutzung in der Nähe der Decke des Raums konzentriert, wo es keine Arbeiter gibt, die sie einatmen könnten. Das durchschnittlich Die Konzentration im gegebenen Raum wird dann höher sein als die clim Wert, auf den wir zuvor Bezug genommen haben, aber das impliziert kein höheres Risiko für die Arbeiter, da die Konzentration des Schadstoffs in der Aufenthaltszone des gegebenen Raums gleich oder niedriger als a sein wird clim.

Wenn das Ziel der Belüftung die Kontrolle der thermischen Umgebung ist, ermöglicht es die Belüftung durch Verdrängung außerdem, wärmere Luft in den gegebenen Raum einzuführen, als dies bei einem Belüftungssystem durch Verdünnung erforderlich wäre. Denn die abgesaugte Warmluft hat eine Temperatur, die um mehrere Grad höher ist als die Temperatur im Aufenthaltsbereich des Raums.

Die Grundprinzipien der Verdrängungslüftung wurden von Sandberg entwickelt, der Anfang der 1980er Jahre eine allgemeine Theorie zur Analyse von Situationen mit ungleichmäßigen Schadstoffkonzentrationen in geschlossenen Räumen entwickelte. Dies ermöglichte es uns, die theoretischen Grenzen der Belüftung durch Verdünnung (die eine gleichmäßige Konzentration im gesamten gegebenen Raum voraussetzt) ​​zu überwinden und öffnete den Weg für praktische Anwendungen (Sandberg 1981).

Obwohl die Verdrängungslüftung in einigen Ländern, insbesondere in Skandinavien, weit verbreitet ist, wurden nur sehr wenige Studien veröffentlicht, in denen die Wirksamkeit verschiedener Methoden in tatsächlichen Installationen verglichen wird. Dies liegt zweifellos an den praktischen Schwierigkeiten bei der Installation von zwei verschiedenen Lüftungssystemen in einer realen Fabrik und daran, dass die experimentelle Analyse dieser Systemtypen die Verwendung von Tracern erfordert. Die Verfolgung erfolgt durch Zugabe eines Prüfgases zum Belüftungsstrom und anschließende Messung der Gaskonzentrationen an verschiedenen Stellen im Raum und in der abgesaugten Luft. Durch eine solche Untersuchung ist es möglich, Rückschlüsse auf die Luftverteilung im Raum zu ziehen und dann die Wirksamkeit verschiedener Lüftungssysteme zu vergleichen.

Die wenigen verfügbaren Studien, die in tatsächlich bestehenden Installationen durchgeführt wurden, sind nicht schlüssig, außer in Bezug auf die Tatsache, dass Systeme mit Verdrängungslüftung eine bessere Lufterneuerung bieten. In diesen Studien werden jedoch häufig Vorbehalte gegenüber den Ergebnissen geäußert, insofern sie nicht durch Messungen der Immissionsbelastung auf den Baustellen bestätigt wurden.

 

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Eine der Hauptfunktionen eines Gebäudes, in dem nichtindustrielle Tätigkeiten ausgeführt werden (Büros, Schulen, Wohnungen usw.), besteht darin, den Bewohnern ein gesundes und komfortables Arbeitsumfeld zu bieten. Die Qualität dieser Umgebung hängt in hohem Maße davon ab, ob die Lüftungs- und Klimatisierungssysteme des Gebäudes angemessen ausgelegt und gewartet sind und ordnungsgemäß funktionieren.

Diese Systeme müssen daher akzeptable thermische Bedingungen (Temperatur und Feuchtigkeit) und eine akzeptable Raumluftqualität bieten. Mit anderen Worten, sie sollten eine geeignete Mischung von Außenluft und Innenluft anstreben und Filter- und Reinigungssysteme einsetzen, die in der Lage sind, in der Innenumgebung vorhandene Schadstoffe zu beseitigen.

Die Vorstellung, dass saubere Außenluft für das Wohlbefinden in Innenräumen notwendig ist, wird seit dem XNUMX. Jahrhundert geäußert. Benjamin Franklin erkannte, dass die Raumluft gesünder ist, wenn sie durch Öffnen der Fenster natürlich belüftet wird. Die Idee, dass die Bereitstellung großer Mengen an Außenluft dazu beitragen könnte, das Ansteckungsrisiko für Krankheiten wie Tuberkulose zu verringern, setzte sich im XNUMX. Jahrhundert durch.

Untersuchungen aus den 1930er Jahren zeigten, dass zur Verdünnung der biologischen Abwässer des Menschen auf geruchsneutrale Konzentrationen zwischen 17 und 30 Kubikmeter Frischluft für einen Raum pro Person und Stunde benötigt werden.

In Standard Nr. 62 aus dem Jahr 1973 empfiehlt die American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) einen Mindeststrom von 34 Kubikmetern Außenluft pro Stunde und Bewohner, um Gerüche zu kontrollieren. Ein absolutes Minimum von 8.5 m3/h/Insasse wird empfohlen, um zu verhindern, dass Kohlendioxid 2,500 ppm überschreitet, was die Hälfte des für industrielle Umgebungen festgelegten Expositionsgrenzwerts ist.

Dieselbe Organisation hat 90 – mitten in einer Energiekrise – in der Norm Nr. 1975 das oben erwähnte absolute Minimum eingeführt und vorübergehend die Notwendigkeit größerer Belüftungsströme außer Acht gelassen, um Schadstoffe wie Tabakrauch, biologische Abwässer usw. zu verdünnen her.

In seinem Standard Nr. 62 (1981) berichtigte ASHRAE dieses Versäumnis und legte seine Empfehlung auf 34 m fest3/Std./Bewohner für Raucherbereiche und 8.5 m3/Std./Bewohner in Bereichen, in denen das Rauchen verboten ist.

Der letzte von ASHRAE veröffentlichte Standard, ebenfalls Nr. 62 (1989), legte ein Minimum von 25.5 m fest3/Std./Bewohner für belegte Innenräume, unabhängig davon, ob das Rauchen erlaubt ist oder nicht. Er empfiehlt auch, diesen Wert zu erhöhen, wenn die in das Gebäude eingebrachte Luft in der Atmungszone nicht ausreichend gemischt wird oder wenn ungewöhnliche Schadstoffquellen im Gebäude vorhanden sind.

1992 veröffentlichte die Kommission der Europäischen Gemeinschaften ihre Richtlinien für Lüftungsanforderungen in Gebäuden. Im Gegensatz zu bestehenden Empfehlungen für Lüftungsstandards legt dieser Leitfaden keine Volumen des Lüftungsstroms fest, die für einen bestimmten Raum bereitgestellt werden sollten; Stattdessen gibt es Empfehlungen, die in Abhängigkeit von der gewünschten Raumluftqualität berechnet werden.

Bestehende Belüftungsnormen schreiben festgelegte Volumen des Belüftungsstroms vor, die pro Insasse bereitgestellt werden sollten. Die in den neuen Richtlinien erkennbaren Tendenzen zeigen, dass Volumenberechnungen allein nicht für jede Umgebung eine gute Raumluftqualität garantieren. Dies ist aus drei wesentlichen Gründen der Fall.

Erstens gehen sie davon aus, dass die Insassen die einzigen Kontaminationsquellen sind. Neuere Studien zeigen, dass neben den Insassen auch andere Schadstoffquellen als mögliche Schadstoffquellen in Betracht gezogen werden sollten. Beispiele sind Möbel, Polster und das Lüftungssystem selbst. Der zweite Grund ist, dass diese Standards die gleiche Menge an Außenluft empfehlen, unabhängig von der Luftqualität, die in das Gebäude geleitet wird. Und der dritte Grund ist, dass sie die Qualität der Raumluft, die für den gegebenen Raum benötigt wird, nicht klar definieren. Daher wird vorgeschlagen, dass künftige Lüftungsnormen auf den folgenden drei Prämissen basieren sollten: der Auswahl einer definierten Luftqualitätskategorie für den zu belüftenden Raum, der Gesamtbelastung an Schadstoffen im belegten Raum und der Qualität der verfügbaren Außenluft .

Die wahrgenommene Luftqualität

Die Qualität der Raumluft lässt sich als der Grad definieren, in dem die Ansprüche und Bedürfnisse des Menschen erfüllt werden. Grundsätzlich verlangen die Bewohner eines Raums zwei Dinge von der Luft, die sie atmen: die Luft, die sie atmen, als frisch und nicht als faulig, abgestanden oder irritierend wahrzunehmen; und zu wissen, dass die nachteiligen Auswirkungen auf die Gesundheit, die durch das Einatmen dieser Luft entstehen können, vernachlässigbar sind.

Es ist üblich zu glauben, dass der Grad der Luftqualität in einem Raum mehr von den Bestandteilen dieser Luft als von der Wirkung dieser Luft auf die Insassen abhängt. Es mag daher einfach erscheinen, die Qualität der Luft zu beurteilen, vorausgesetzt, dass durch die Kenntnis ihrer Zusammensetzung ihre Qualität festgestellt werden kann. Diese Methode zur Bewertung der Luftqualität funktioniert gut in industriellen Umgebungen, wo wir chemische Verbindungen finden, die in den Produktionsprozess verwickelt oder daraus stammen, und wo Messgeräte und Referenzkriterien zur Bewertung der Konzentrationen existieren. Diese Methode funktioniert jedoch nicht in nichtindustriellen Umgebungen. Nichtindustrielle Umgebungen sind Orte, an denen Tausende von chemischen Substanzen gefunden werden können, jedoch in sehr geringen Konzentrationen, die manchmal tausendmal niedriger sind als die empfohlenen Expositionsgrenzwerte; Eine Bewertung dieser Substanzen nacheinander würde zu einer falschen Beurteilung der Luftqualität führen, und die Luft würde wahrscheinlich als von hoher Qualität beurteilt werden. Aber es gibt einen fehlenden Aspekt, der berücksichtigt werden muss, und das ist der Mangel an Wissen über die kombinierte Wirkung dieser Tausenden von Substanzen auf den Menschen, und das kann der Grund sein, warum diese Luft als faulig und abgestanden empfunden wird oder irritierend.

Die Schlussfolgerung ist, dass traditionelle Methoden der industriellen Hygiene nicht gut geeignet sind, um den Qualitätsgrad zu definieren, der von den Menschen wahrgenommen wird, die die zu bewertende Luft atmen. Die Alternative zur chemischen Analyse besteht darin, Menschen als Messgeräte zu verwenden, um die Luftverschmutzung zu quantifizieren, wobei Jurys eingesetzt werden, um die Bewertungen vorzunehmen.

Der Mensch nimmt die Luftqualität mit zwei Sinnen wahr: dem Geruchssinn, der sich in der Nasenhöhle befindet und auf Hunderttausende von Geruchsstoffen reagiert, und dem chemischen Sinn, der sich in den Schleimhäuten von Nase und Augen befindet und auf a ähnlich viele Reizstoffe in der Luft vorhanden. Es ist die kombinierte Reaktion dieser beiden Sinne, die bestimmt, wie Luft wahrgenommen wird, und die es der Testperson ermöglicht, zu beurteilen, ob ihre Qualität akzeptabel ist.

Die alte Einheit

Eins Olf (von lat. = Olfaktus) ist die Emissionsrate von Luftschadstoffen (Bioabwässer) einer Standardperson. Eine Standardperson ist ein durchschnittlicher Erwachsener, der in einem Büro oder an einem ähnlichen nicht-industriellen Arbeitsplatz, sitzend und in thermischer Behaglichkeit mit einer hygienischen Standardausstattung bis 0.7 Bäder/Tag arbeitet. Die Verschmutzung durch einen Menschen wurde gewählt, um den Begriff zu definieren Olf aus zwei Gründen: Erstens sind die von einer Person abgegebenen biologischen Ausscheidungen bekannt, und zweitens gab es viele Daten über die Unzufriedenheit, die durch solche biologischen Ausscheidungen verursacht wird.

Jede andere Kontaminationsquelle kann als die Anzahl der Standardpersonen (Olfs) ausgedrückt werden, die erforderlich sind, um das gleiche Maß an Unzufriedenheit wie die zu bewertende Kontaminationsquelle zu verursachen.

Abbildung 1 zeigt eine Kurve, die einen olf definiert. Diese Kurve zeigt, wie die von einer Standardperson (1 olf) verursachte Kontamination bei unterschiedlichen Lüftungsraten wahrgenommen wird, und ermöglicht die Berechnung der Rate unzufriedener Personen – mit anderen Worten, derjenigen, die die Luftqualität unmittelbar danach als inakzeptabel empfinden Sie haben den Raum betreten. Die Kurve basiert auf verschiedenen europäischen Studien, in denen 168 Personen die Qualität der von über tausend Menschen, sowohl Männern als auch Frauen, verschmutzten Luft als Standard beurteilten. Ähnliche Studien, die in Nordamerika und Japan durchgeführt wurden, zeigen einen hohen Korrelationsgrad mit den europäischen Daten.

Abbildung 1. Olf-Definitionskurve

IEN040F1

Die Dezipoleinheit

Die Schadstoffkonzentration in der Luft hängt von der Schadstoffquelle und ihrer Verdünnung durch Belüftung ab. Die wahrgenommene Luftverschmutzung ist definiert als die Konzentration menschlicher biologischer Abwässer, die dasselbe Unbehagen oder dieselbe Unzufriedenheit hervorrufen würde wie die Konzentration verschmutzter Luft, die bewertet wird. Ein Dezipol (aus dem Lateinischen pollutio) ist die Kontamination, die von einer Standardperson (1 olf) verursacht wird, wenn die Belüftungsrate 10 Liter pro Sekunde nicht kontaminierter Luft beträgt, so dass wir schreiben können

1 Dezipol = 0.1 olf/(Liter/Sekunde)

Abbildung 2, abgeleitet aus den gleichen Daten wie die vorherige Abbildung, zeigt die Beziehung zwischen der wahrgenommenen Luftqualität, ausgedrückt als Prozentsatz unzufriedener Personen und in Dezipolen.

Abbildung 2. Verhältnis zwischen der empfundenen Luftqualität, ausgedrückt als Prozentsatz unzufriedener Personen und in Dezipolen

IEN040F2

Um die unter Komfortgesichtspunkten erforderliche Lüftungsrate zu bestimmen, ist die Auswahl der gewünschten Luftqualität im gegebenen Raum von wesentlicher Bedeutung. In Tabelle 1 werden drei Kategorien oder Qualitätsstufen vorgeschlagen, die aus den Abbildungen 1 und 2 abgeleitet sind. Jede Stufe entspricht einem bestimmten Prozentsatz unzufriedener Personen. Die Wahl der einen oder anderen Ebene hängt vor allem von der Nutzung des Raumes und von wirtschaftlichen Erwägungen ab.

Tabelle 1. Qualitätsstufen der Raumluft

Wahrgenommene Luftqualität

Kategorie
(Qualitätslevel)

Prozentsatz der Unzufriedenen
Einzelpersonen

Dezipol

Erforderliche Belüftungsrate1
Liter/Sekunde × olf

A

10

0.6

16

B

20

1.4

7

C

30

2.5

4

1 Vorausgesetzt, die Außenluft ist sauber und die Effizienz der Lüftungsanlage gleich eins.

Quelle: CEC 1992.

 

Wie oben erwähnt, sind die Daten das Ergebnis von Experimenten, die mit Jurys durchgeführt wurden, aber es ist wichtig zu bedenken, dass einige der in der Luft gefundenen Substanzen, die gefährlich sein können (krebserzeugende Verbindungen, Mikroorganismen und radioaktive Substanzen, z B.) von den Sinnen nicht wahrgenommen werden und dass die sensorischen Wirkungen anderer Schadstoffe in keinem quantitativen Zusammenhang mit ihrer Toxizität stehen.

Kontaminationsquellen

Wie bereits erwähnt, besteht einer der Mängel der heutigen Lüftungsnormen darin, dass sie nur die Insassen als Verunreinigungsquellen berücksichtigen, wohingegen zukünftige Normen anerkanntermaßen alle möglichen Verunreinigungsquellen berücksichtigen sollten. Abgesehen von den Bewohnern und ihren Aktivitäten, einschließlich der Möglichkeit, dass sie rauchen, gibt es andere Verschmutzungsquellen, die erheblich zur Luftverschmutzung beitragen. Beispiele sind Möbel, Polster und Teppiche, Baumaterialien, Dekorationsprodukte, Reinigungsmittel und das Lüftungssystem selbst.

Was die Luftverschmutzungsbelastung in einem bestimmten Raum bestimmt, ist die Kombination all dieser Verschmutzungsquellen. Diese Belastung kann als chemische Kontamination oder als sensorische Kontamination ausgedrückt in Olfen ausgedrückt werden. Letztere integriert die Wirkung mehrerer chemischer Substanzen, wie sie vom Menschen wahrgenommen werden.

Die chemische Belastung

Die Kontamination, die von einem bestimmten Material ausgeht, kann als Emissionsrate jeder chemischen Substanz ausgedrückt werden. Die Gesamtbelastung der chemischen Verschmutzung wird durch Addition aller Quellen berechnet und in Mikrogramm pro Sekunde (μg/s) ausgedrückt.

In der Realität kann es schwierig sein, die Schadstoffbelastung zu berechnen, da oft nur wenige Daten über die Emissionsraten für viele häufig verwendete Materialien verfügbar sind.

Sensorische Belastung

Die sinnlich wahrnehmbare Schadstoffbelastung wird durch jene Schadstoffquellen verursacht, die einen Einfluss auf die wahrgenommene Luftqualität haben. Der gegebene Wert dieser sensorischen Belastung kann berechnet werden, indem alle Olfe verschiedener Kontaminationsquellen, die in einem gegebenen Raum vorhanden sind, addiert werden. Wie im vorherigen Fall gibt es immer noch nicht viele Informationen über die Olfs pro Quadratmeter (olfs/m2) aus vielen Materialien. Aus diesem Grund erweist es sich als praktikabler, die sensorische Belastung des gesamten Gebäudes einschließlich der Bewohner, der Einrichtung und der Lüftungsanlage abzuschätzen.

Tabelle 2 zeigt die Schadstoffbelastung der Gebäude durch die Gebäudenutzer bei unterschiedlichen Tätigkeiten, als Anteil der Raucher und Nichtraucher sowie die Produktion verschiedener Verbindungen wie Kohlendioxid (CO2), Kohlenmonoxid (CO) und Wasserdampf. Tabelle 3 zeigt einige Beispiele der typischen Belegungsraten in verschiedenen Arten von Räumen. Und zuletzt, tfähige 4 spiegelt die Ergebnisse der sensorischen Belastung – gemessen in Olfs pro Quadratmeter – wider, die in verschiedenen Gebäuden gefunden wurde.

Tabelle 2. Kontamination durch die Bewohner eines Gebäudes

 

Sensorische Belastung des/des Bewohners

CO2  
(l/(h × Insasse))

CO3   
(l/(Std × Bewohner))

Wasserdampf4
(g/(h × Insasse))

Sitzend, 1-1.2 erfüllt1

0 % Raucher

2

19

 

50

20 % Raucher2

2

19

11x10-3

50

40 % Raucher2

3

19

21x10-3

50

100 % Raucher2

6

19

53x10-3

50

Körperliche Anstrengung

Niedrig, 3 erfüllt

4

50

 

200

Mittel, 6 erfüllt

10

100

 

430

hoch (sportlich),
10 mit

20

170

 

750

weltweit

Kindertagesstätte
(3–6 Jahre),
2.7 mit

1.2

18

 

90

Schule
(14–16 Jahre),
1.2 mit

1.3

19

 

50

1 1 Met ist die Stoffwechselrate einer sitzenden Person im Ruhezustand (1 Met = 58 W/m2 der Hautoberfläche).
2 Durchschnittlicher Konsum von 1.2 Zigaretten/Stunde pro Raucher. Durchschnittliche Emissionsrate, 44 ml CO pro Zigarette.
3 Vom Tabakrauch.
4 Anwendbar für Personen nahe der thermischen Neutralität.

Quelle: CEC 1992.

 

Tabelle 3. Beispiele für den Belegungsgrad verschiedener Gebäude

Building

Bewohner/m2

Niederlassungen

0.07

Konferenzräume

0.5

Theater, andere große Versammlungsorte

1.5

Schulen (Klassenzimmer)

0.5

Kindertagesstätten

0.5

Wohnungen

0.05

Quelle: CEC 1992.

 

Tabelle 4. Kontamination durch das Gebäude

 

Sensorische Belastung – olf/m2

 

Durchschnittlich

Intervall

Niederlassungen1

0.3

0.02-0.95

Schulen (Klassenzimmer)2

0.3

0.12-0.54

Kinderbetreuungseinrichtungen3

0.4

0.20-0.74

Theater4

0.5

0.13-1.32

Schadstoffarme Gebäude5

 

0.05-0.1

1 Die Daten wurden in 24 mechanisch belüfteten Büros erhoben.
2 Daten aus 6 mechanisch belüfteten Schulen.
3 Daten aus 9 mechanisch belüfteten Kindertagesstätten.
4 Die Daten wurden in 5 mechanisch belüfteten Sälen erhoben.
5 Ziel, das durch Neubauten erreicht werden soll.

Quelle: CEC 1992.

 

Qualität der Außenluft

Eine weitere Prämisse, die die für die Schaffung zukünftiger Lüftungsstandards erforderlichen Inputs abrundet, ist die Qualität der verfügbaren Außenluft. In der Veröffentlichung sind empfohlene Expositionswerte für bestimmte Stoffe sowohl von Innen- als auch von Außenräumen enthalten Luftqualitätsrichtlinien für Europa von der WHO (1987).

Tabelle 5 zeigt die Werte der wahrgenommenen Außenluftqualität sowie die Konzentrationen mehrerer typischer chemischer Schadstoffe, die im Freien gefunden werden.

Tabelle 5. Qualitätsstufen der Außenluft

 

Wahrgenommen
Luftqualität
1

Umweltschadstoffe2

 

Dezipol

CO2 (Mg / m3)

CO (mg/m3)

NEIN2 (Mg / m3)

SO2 (Mg / m3)

Am Meer, in den Bergen

0

680

0-0.2

2

1

Stadt, hohe Qualität

0.1

700

1-2

5-20

5-20

Stadt, niedrige Qualität

> 0.5

700-800

4-6

50-80

50-100

1 Die Werte der empfundenen Luftqualität sind Tagesmittelwerte.
2 Die Schadstoffwerte entsprechen den durchschnittlichen Jahreskonzentrationen.

Quelle: CEC 1992.

 

Es sollte beachtet werden, dass die Qualität der Außenluft in vielen Fällen schlechter sein kann als die in der Tabelle oder in den Richtlinien der WHO angegebenen Werte. In solchen Fällen muss die Luft gereinigt werden, bevor sie in Aufenthaltsräume geleitet wird.

Effizienz von Lüftungssystemen

Ein weiterer wichtiger Faktor, der die Berechnung der Belüftungsanforderungen für einen bestimmten Raum beeinflusst, ist die Effizienz der Belüftung (Ev), definiert als das Verhältnis zwischen der Schadstoffkonzentration in der Abluft (Ce) und die Konzentration im Atembereich (Cb).

Ev = Ce/Cb

Die Effizienz der Belüftung hängt von der Luftverteilung und der Lage der Verschmutzungsquellen im gegebenen Raum ab. Wenn Luft und Schadstoffe vollständig vermischt sind, ist die Lüftungseffizienz gleich eins; wenn die Luftqualität in der Atemzone besser ist als die der abgesaugten Luft, dann ist der Wirkungsgrad größer als eins und die gewünschte Luftqualität kann mit geringeren Ventilationsraten erreicht werden. Andererseits werden höhere Ventilationsraten benötigt, wenn die Effizienz der Ventilation kleiner als eins ist, oder anders ausgedrückt, wenn die Luftqualität in der Atmungszone schlechter als die Qualität der abgesaugten Luft ist.

Bei der Berechnung der Lüftungseffizienz ist es sinnvoll, Räume in zwei Zonen zu unterteilen, von denen eine die Luft bläst und die andere den Rest des Raums umfasst. Bei Belüftungssystemen, die nach dem Mischprinzip arbeiten, befindet sich die Luftzufuhrzone im Allgemeinen oberhalb der Atemzone, und die besten Bedingungen werden erreicht, wenn die Mischung so gründlich ist, dass beide Zonen zu einer Einheit werden. Bei Lüftungsanlagen, die nach dem Verdrängungsprinzip arbeiten, wird die Luft im Aufenthaltsbereich zugeführt und der Absaugbereich befindet sich meist über Kopf; hier werden die besten Bedingungen erreicht, wenn die Vermischung zwischen beiden Zonen minimal ist.

Die Effizienz der Belüftung ist daher eine Funktion der Lage und Eigenschaften der Elemente, die Luft zu- und abführen, sowie der Lage und Eigenschaften der Kontaminationsquellen. Außerdem ist sie auch eine Funktion der Temperatur und der zugeführten Luftmengen. Die Effizienz einer Lüftungsanlage lässt sich durch numerische Simulation oder durch Messungen berechnen. Wenn keine Daten verfügbar sind, können die Werte in Abbildung 3 für verschiedene Lüftungssysteme verwendet werden. Diese Referenzwerte berücksichtigen die Auswirkungen der Luftverteilung, aber nicht die Lage der Verschmutzungsquellen, sondern unter der Annahme, dass sie gleichmäßig über den belüfteten Raum verteilt sind.

Abbildung 3. Wirksamkeit der Beatmung im Atembereich nach verschiedenen Beatmungsprinzipien

IEN040F3

Berechnung des Lüftungsbedarfs

Abbildung 4 zeigt die Gleichungen zur Berechnung des Lüftungsbedarfs unter Behaglichkeits- und Gesundheitsschutzgesichtspunkten.

Abbildung 4. Gleichungen zur Berechnung des Lüftungsbedarfs

IEN040F4

Belüftungsanforderungen für Komfort

Die ersten Schritte bei der Berechnung der Komfortanforderungen bestehen darin, das Qualitätsniveau der Innenluft zu bestimmen, das man für den belüfteten Raum erhalten möchte (siehe Tabelle 1), und die Qualität der verfügbaren Außenluft abzuschätzen (siehe Tabelle 5).

Der nächste Schritt besteht in der Abschätzung der sensorischen Belastung, wobei anhand der Tabellen 8, 9 und 10 die Belastungen nach den Bewohnern und deren Aktivitäten, dem Gebäudetyp und der Belegungsdichte pro Quadratmeter Fläche ausgewählt werden. Der Gesamtwert ergibt sich aus der Addition aller Daten.

Je nach Funktionsprinzip der Lüftungsanlage und anhand von Abbildung 9 lässt sich die Effizienz der Lüftung abschätzen. Die Anwendung von Gleichung (1) in Abbildung 9 ergibt einen Wert für die erforderliche Belüftungsmenge.

Lüftungsanforderungen für den Gesundheitsschutz

Ein ähnliches Verfahren wie das oben beschriebene, jedoch unter Verwendung von Gleichung (2) in Fig. 3, liefert einen Wert für den Belüftungsstrom, der erforderlich ist, um Gesundheitsproblemen vorzubeugen. Um diesen Wert zu berechnen, ist es notwendig, einen Stoff oder eine Gruppe kritischer chemischer Stoffe zu identifizieren, die man kontrollieren möchte, und ihre Konzentrationen in der Luft abzuschätzen; außerdem müssen unterschiedliche Bewertungskriterien berücksichtigt werden, die die Auswirkungen des Schadstoffs und die Empfindlichkeit der Insassen berücksichtigen, die Sie schützen möchten – zum Beispiel Kinder oder ältere Menschen.

Leider ist es immer noch schwierig, den Lüftungsbedarf für den Gesundheitsschutz abzuschätzen, da Informationen über einige der in die Berechnungen einfließenden Variablen fehlen, wie z. B. die Emissionsraten der Schadstoffe (G), die Bewertungskriterien für Innenräume (Cv) und andere.

In der Praxis durchgeführte Studien zeigen, dass in Räumen, in denen eine Belüftung erforderlich ist, um angenehme Bedingungen zu erreichen, die Konzentrationen chemischer Substanzen gering sind. Dennoch können diese Räume gefährliche Verschmutzungsquellen enthalten. In diesen Fällen ist es am besten, die Verschmutzungsquellen zu beseitigen, zu ersetzen oder zu kontrollieren, anstatt die Schadstoffe durch allgemeine Belüftung zu verdünnen.

 

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Mittwoch, Februar 16 2011 01: 06

Heizungs- und Klimaanlagen

In Bezug auf die Heizung hängt der Bedarf einer bestimmten Person von vielen Faktoren ab. Sie können in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden, diejenigen, die sich auf die Umgebung beziehen, und diejenigen, die sich auf menschliche Faktoren beziehen. Zu den Faktoren, die sich auf die Umgebung beziehen, zählen die Geografie (Breite und Höhe), das Klima, die Art der Exposition des Raums, in dem sich die Person befindet, oder die Barrieren, die den Raum vor der äußeren Umgebung schützen, usw. Zu den menschlichen Faktoren gehören die der Energieverbrauch des Arbeiters, das Arbeitstempo oder die für die Arbeit erforderliche Anstrengung, die Kleidung oder Kleidungsstücke, die gegen die Kälte verwendet werden, und persönliche Vorlieben oder Geschmäcker.

Der Heizbedarf ist in vielen Regionen saisonal bedingt, was jedoch nicht bedeutet, dass das Heizen in der kalten Jahreszeit entbehrlich ist. Kalte Umgebungsbedingungen beeinträchtigen die Gesundheit, geistige und körperliche Leistungsfähigkeit, Präzision und können gelegentlich das Unfallrisiko erhöhen. Das Ziel eines Heizsystems ist es, angenehme thermische Bedingungen aufrechtzuerhalten, die gesundheitliche Beeinträchtigungen verhindern oder minimieren.

Die physiologischen Eigenschaften des menschlichen Körpers erlauben es ihm, großen Schwankungen der thermischen Bedingungen standzuhalten. Menschen halten ihr thermisches Gleichgewicht durch den Hypothalamus mittels thermischer Rezeptoren in der Haut aufrecht; Die Körpertemperatur wird zwischen 36 und 38 °C gehalten, wie in Abbildung 1 gezeigt.

Abbildung 1. Thermoregulationsmechanismen beim Menschen

IEN050F1

Heizsysteme müssen über sehr präzise Steuerungsmechanismen verfügen, insbesondere wenn Arbeiter ihre Arbeit in einer sitzenden oder festen Position ausführen, die die Durchblutung der Extremitäten nicht anregt. Wo die geleistete Arbeit eine gewisse Mobilität zulässt, kann die Steuerung des Systems etwas ungenauer sein. Schließlich können, wenn die ausgeführten Arbeiten unter außergewöhnlich widrigen Bedingungen stattfinden, wie in Kühlkammern oder unter sehr kalten klimatischen Bedingungen, unterstützende Maßnahmen ergriffen werden, um spezielle Gewebe zu schützen, die unter diesen Bedingungen verbrachte Zeit zu regulieren oder Wärme durch eingebaute elektrische Systeme zu liefern in die Arbeiterkleidung.

Definition und Beschreibung der thermischen Umgebung

Eine Anforderung, die von jedem ordnungsgemäß funktionierenden Heizungs- oder Klimaanlagensystem verlangt werden kann, besteht darin, dass es die Steuerung der Variablen, die die thermische Umgebung definieren, innerhalb festgelegter Grenzen für jede Jahreszeit ermöglichen sollte. Diese Variablen sind

    1. Lufttemperatur
    2. Durchschnittstemperatur der Innenflächen, die den Raum definieren
    3. Luftfeuchtigkeit
    4. Geschwindigkeiten und Gleichmäßigkeit der Geschwindigkeiten des Luftstroms innerhalb des Raums

           

          Es hat sich gezeigt, dass es eine sehr einfache Beziehung zwischen der Temperatur der Luft und der Wandoberflächen eines bestimmten Raums und den Temperaturen gibt, die in einem anderen Raum das gleiche wahrgenommene thermische Gefühl vermitteln. Diese Beziehung kann ausgedrückt werden als

          woher

          Tessen = äquivalente Lufttemperatur für eine gegebene thermische Empfindung

          Tdbt = Lufttemperatur gemessen mit einem Trockenkugelthermometer

          Tast = gemessene mittlere Oberflächentemperatur der Wände.

          Wenn beispielsweise in einem bestimmten Raum die Luft und die Wände 20 °C haben, beträgt die entsprechende Temperatur 20 °C, und das wahrgenommene Wärmegefühl ist das gleiche wie in einem Raum, in dem die durchschnittliche Temperatur der Wände liegt 15°C und die Lufttemperatur 25°C, weil dieser Raum die gleiche äquivalente Temperatur hätte. Vom Standpunkt der Temperatur aus wäre das wahrgenommene Gefühl des thermischen Komforts das gleiche.

          Eigenschaften feuchter Luft

          Bei der Umsetzung eines Klimatisierungsplans müssen drei Dinge berücksichtigt werden: der thermodynamische Zustand der Luft im gegebenen Raum, der Außenluft und der Luft, die dem Raum zugeführt wird. Die Auswahl eines Systems, das in der Lage ist, die thermodynamischen Eigenschaften der dem Raum zugeführten Luft umzuwandeln, basiert dann auf den vorhandenen thermischen Belastungen jeder Komponente. Dazu müssen wir die thermodynamischen Eigenschaften feuchter Luft kennen. Sie sind wie folgt:

          Tdbt = Trockenkugeltemperatur, gemessen mit einem vor Strahlungswärme isolierten Thermometer

          Tdpt = der Messwert der Taupunkttemperatur. Dies ist die Temperatur, bei der ungesättigte trockene Luft den Sättigungspunkt erreicht

          W = ein Feuchtigkeitsverhältnis, das von Null für trockene Luft bis W reichts für gesättigte Luft. Sie wird ausgedrückt als kg Wasserdampf pro kg trockener Luft

          RH = relative Luftfeuchtigkeit

          t* = thermodynamische Temperatur bei feuchter Kugel

          v = spezifisches Luft- und Wasserdampfvolumen (ausgedrückt in Einheiten von m3/kg). Es ist die Umkehrung der Dichte

          H = Enthalpie, kcal/kg trockene Luft und zugehöriger Wasserdampf.

          Von den oben genannten Variablen sind nur drei direkt messbar. Dies sind die Trockenkugeltemperatur, die Taupunkttemperatur und die relative Luftfeuchtigkeit. Es gibt eine vierte experimentell messbare Variable, die als Feuchtkugeltemperatur definiert ist. Die Feuchtkugeltemperatur wird mit einem Thermometer gemessen, dessen Kugel angefeuchtet wurde und das typischerweise mit Hilfe einer Schlinge mit mäßiger Geschwindigkeit durch ungesättigte feuchte Luft bewegt wird. Diese Größe weicht nur unwesentlich von der thermodynamischen Temperatur bei einer Trockenkugel (3 Prozent) ab, sodass beide für Berechnungen ohne große Fehler verwendet werden können.

          Psychrometrisches Diagramm

          Die im vorigen Abschnitt definierten Eigenschaften stehen in einem funktionalen Zusammenhang und können grafisch dargestellt werden. Diese grafische Darstellung wird als psychrometrisches Diagramm bezeichnet. Es handelt sich um ein vereinfachtes Diagramm, das aus Tabellen der American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) abgeleitet wurde. An den Koordinaten des Diagramms sind Enthalpie und Feuchtegrad dargestellt; die eingezeichneten Linien zeigen trockene und feuchte Temperaturen, relative Luftfeuchtigkeit und spezifisches Volumen. Mit dem psychrometrischen Diagramm können Sie alle Eigenschaften feuchter Luft ableiten, wenn Sie zwei der oben genannten Variablen kennen.

          Bedingungen für thermischen Komfort

          Thermischer Komfort ist definiert als ein Geisteszustand, der Zufriedenheit mit der thermischen Umgebung ausdrückt. Sie wird von physikalischen und physiologischen Faktoren beeinflusst.

          Es ist schwierig, allgemeine Bedingungen vorzuschreiben, die für den thermischen Komfort erfüllt werden sollten, da die Bedingungen in verschiedenen Arbeitssituationen unterschiedlich sind; Es könnten sogar unterschiedliche Bedingungen für denselben Arbeitsplatz erforderlich sein, wenn er von verschiedenen Personen besetzt ist. Aufgrund der unterschiedlichen klimatischen Bedingungen und der unterschiedlichen Kleidungssitten kann eine technische Norm für die für den Komfort erforderlichen thermischen Bedingungen nicht auf alle Länder angewendet werden.

          Es wurden Studien mit Arbeitern durchgeführt, die leichte Handarbeit verrichten, wobei eine Reihe von Kriterien für Temperatur, Geschwindigkeit und Feuchtigkeit aufgestellt wurden, die in Tabelle 1 aufgeführt sind (Bedford und Chrenko 1974).

          Tabelle 1. Vorgeschlagene Normen für Umweltfaktoren

          Umweltfaktor

          Vorgeschlagene Norm

          Lufttemperatur

          21 ° C

          Durchschnittliche Strahlungstemperatur

          ≥ 21 °C

          Relative Luftfeuchte

          30-70%

          Geschwindigkeit des Luftstroms

          0.05–0.1 Meter/Sekunde

          Temperaturgradient (von Kopf bis Fuß)

          ≤ 2.5 ° C

           

          Die oben genannten Faktoren sind miteinander verknüpft und erfordern eine niedrigere Lufttemperatur in Fällen, in denen eine hohe Wärmestrahlung vorhanden ist, und eine höhere Lufttemperatur, wenn die Geschwindigkeit des Luftstroms ebenfalls höher ist.

          Im Allgemeinen sollten folgende Korrekturen durchgeführt werden:

          Die Lufttemperatur sollte erhöht werden:

          • wenn die Geschwindigkeit des Luftstroms hoch ist
          • für sitzende Arbeitssituationen
          • wenn leichte Kleidung verwendet wird
          • wenn Menschen an hohe Innentemperaturen gewöhnt werden müssen.

           

          Die Lufttemperatur sollte gesenkt werden:

          • wenn die Arbeit mit schwerer körperlicher Arbeit verbunden ist
          • wenn warme Kleidung verwendet wird.

           

          Für ein gutes Gefühl thermischer Behaglichkeit ist die wünschenswerteste Situation eine Situation, in der die Umgebungstemperatur etwas höher ist als die Temperatur der Luft, und in der der Strom der abgestrahlten Wärmeenergie in alle Richtungen gleich ist und nicht übermäßig hoch ist. Der Temperaturanstieg durch die Höhe sollte minimiert werden, um die Füße warm zu halten, ohne eine zu große thermische Belastung über Kopf zu erzeugen. Ein wichtiger Faktor, der das thermische Komfortempfinden beeinflusst, ist die Geschwindigkeit des Luftstroms. Es gibt Diagramme, die empfohlene Luftgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von der ausgeübten Tätigkeit und der Art der verwendeten Kleidung angeben (Abbildung 2).

          Abbildung 2. Komfortzonen basierend auf Messwerten der Gesamttemperatur und der Geschwindigkeit der Luftströmungen

          IEN050F3

          In einigen Ländern gibt es Normen für minimale Umgebungstemperaturen, aber optimale Werte wurden noch nicht festgelegt. Typischerweise wird der Maximalwert für die Lufttemperatur mit 20°C angegeben. Mit den jüngsten technischen Verbesserungen hat die Komplexität der Messung des thermischen Komforts zugenommen. Viele Indizes sind erschienen, darunter der Index der effektiven Temperatur (ET) und der Index der effektiven Temperatur, korrigiert (CET); der Index der Kalorienüberladung; der Hitzestressindex (HSI); die Feuchtkugeltemperatur (WBGT); und unter anderem der Fanger-Index der Medianwerte (IMV). Der WBGT-Index ermöglicht es uns, die erforderlichen Ruhepausen in Abhängigkeit von der Intensität der geleisteten Arbeit zu bestimmen, um thermische Belastungen unter Arbeitsbedingungen auszuschließen. Dies wird ausführlicher in dem Kapitel besprochen Hitze und Kälte.

          Thermische Komfortzone in einem psychrometrischen Diagramm

          Der Bereich des psychrometrischen Diagramms, der den Bedingungen entspricht, unter denen ein Erwachsener thermischen Komfort wahrnimmt, wurde sorgfältig untersucht und in der ASHRAE-Norm basierend auf der effektiven Temperatur definiert, die als die mit einem Trockenkugelthermometer in einem einheitlichen Raum mit 50 gemessene Temperatur definiert ist Prozent relative Luftfeuchtigkeit, wo Menschen den gleichen Wärmeaustausch durch Strahlungsenergie, Konvektion und Verdunstung hätten wie bei der Luftfeuchtigkeit in der gegebenen lokalen Umgebung. Die Skala der effektiven Temperatur wird von ASHRAE für ein Bekleidungsniveau von 0.6 clo definiert – clo ist eine Isolationseinheit; 1 clo entspricht der Isolierung eines normalen Kleidungsstücks – das setzt eine Wärmeisolierung von 0.155 K m voraus2W-1, wobei K der Wärmeaustausch durch Leitung ist, gemessen in Watt pro Quadratmeter (W m-2) für eine Luftbewegung von 0.2 ms-1 (in Ruhe), für eine Exposition von einer Stunde bei einer gewählten sitzenden Aktivität von 1 Met (Einheit der Stoffwechselrate = 50 Kcal/m2h). Diese Komfortzone ist in Abbildung 2 zu sehen und kann für thermische Umgebungen verwendet werden, in denen die durch Strahlungswärme gemessene Temperatur ungefähr der von einem Trockenkugelthermometer gemessenen Temperatur entspricht und in der die Geschwindigkeit des Luftstroms unter 0.2 ms liegt-1 für leicht bekleidete Personen mit sitzender Tätigkeit.

          Komfort-Formel: Die Fanger-Methode

          Das von PO Fanger entwickelte Verfahren basiert auf einer Formel, die die Variablen Umgebungstemperatur, durchschnittliche Strahlungstemperatur, relative Geschwindigkeit des Luftstroms, Wasserdampfdruck in der Umgebungsluft, Aktivitätsgrad und Wärmewiderstand der getragenen Kleidung in Beziehung setzt. Ein von der Komfortformel abgeleitetes Beispiel ist in Tabelle 2 dargestellt, das in Abhängigkeit von der getragenen Kleidung, der Stoffwechselrate der ausgeübten Aktivität und der Geschwindigkeit des Luftstroms in praktischen Anwendungen zum Erreichen einer angenehmen Temperatur verwendet werden kann.

          Tabelle 2. Thermische Behaglichkeitstemperaturen (°C), bei 50 % relativer Luftfeuchtigkeit (basierend auf der Formel von PO Fanger)

          Stoffwechsel (Watt)

          105

          Strahlungstemperatur

          clo

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Kleidung (clo)
          0.5 Va /(Nachricht-1)


          0.2


          30.7


          27.5


          24.3

           

          0.5

          30.5

          29.0

          27.0

           

          1.5

          30.6

          29.5

          28.3

          Kleidung (clo)
          0.5 Va /(Nachricht-1)


          0.2


          26.0


          23.0


          20.0

           

          0.5

          26.7

          24.3

          22.7

           

          1.5

          27.0

          25.7

          24.5

          Stoffwechsel (Watt)

          157

          Strahlungstemperatur

          clo

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Kleidung (clo)
          0.5 Va /(Nachricht-1)


          0.2


          21.0


          17.1


          14.0

           

          0.5

          23.0

          20.7

          18.3

           

          1.5

          23.5

          23.3

          22.0

          Kleidung (clo)
          0.5 Va /(Nachricht-1)


          0.2


          13.3


          10.0


          6.5

           

          0.5

          16.0

          14.0

          11.5

           

          1.5

          18.3

          17.0

          15.7

          Stoffwechsel (Watt)

          210

          Strahlungstemperatur

          clo

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Kleidung (clo)
          0.5 Va /(Nachricht-1)


          0.2


          11.0


          8.0


          4.0

           

          0.5

          15.0

          13.0

          7.4

           

          1.5

          18.3

          17.0

          16.0

          Kleidung (clo)
          0.5 Va /(Nachricht-1)


          0.2


          -7.0


          /


          /

           

          0.5

          -1.5

          -3.0

          /

           

          1.5

          -5.0

          2.0

          1.0

           

          Heizsysteme

          Das Design eines Heizsystems sollte in direktem Zusammenhang mit den auszuführenden Arbeiten und den Eigenschaften des Gebäudes stehen, in dem es installiert wird. Bei Industriegebäuden ist es schwierig, Projekte zu finden, bei denen der Wärmebedarf der Arbeiter berücksichtigt wird, oft weil die Prozesse und Arbeitsplätze noch definiert werden müssen. Normalerweise werden Systeme mit sehr freier Reichweite ausgelegt, wobei nur die Wärmelasten berücksichtigt werden, die im Gebäude vorhanden sein werden, und die Wärmemenge, die zugeführt werden muss, um eine bestimmte Temperatur im Gebäude aufrechtzuerhalten, ohne Rücksicht auf die Wärmeverteilung, die Situation der Arbeitsplätze und andere ähnlich weniger allgemeine Faktoren. Dies führt zu Mängeln in der Konstruktion bestimmter Gebäude, die sich in Mängeln wie kalten Stellen, Zugluft, einer unzureichenden Anzahl von Heizelementen und anderen Problemen niederschlagen.

          Um am Ende bei der Planung eines Gebäudes auf ein gutes Heizsystem zu kommen, sollten unter anderem folgende Überlegungen angestellt werden:

          • Berücksichtigen Sie die richtige Platzierung der Isolierung, um Energie zu sparen und Temperaturgradienten innerhalb des Gebäudes zu minimieren.
          • Reduzieren Sie das Eindringen kalter Luft in das Gebäude so weit wie möglich, um Temperaturschwankungen in den Arbeitsbereichen zu minimieren.
          • Kontrollieren Sie die Luftverschmutzung durch lokalisierte Luftabsaugung und Belüftung durch Verdrängung oder Diffusion.
          • Kontrollieren Sie die Wärmeemissionen aufgrund der im Gebäude verwendeten Prozesse und deren Verteilung in den Aufenthaltsbereichen des Gebäudes.

           

          Bei Beheizung mit Brennern ohne Abgaskamine ist besonders auf das Einatmen der Verbrennungsprodukte zu achten. Wenn die brennbaren Materialien Heizöl, Gas oder Koks sind, erzeugen sie normalerweise Schwefeldioxid, Stickoxide, Kohlenmonoxid und andere Verbrennungsprodukte. Es gibt Grenzwerte für die Exposition des Menschen für diese Verbindungen, und sie sollten kontrolliert werden, insbesondere in geschlossenen Räumen, in denen die Konzentration dieser Gase schnell ansteigen und die Effizienz der Verbrennungsreaktion abnehmen kann.

          Bei der Planung einer Heizungsanlage müssen immer verschiedene Überlegungen wie niedrige Anschaffungskosten, Flexibilität der Dienstleistung, Energieeffizienz und Anwendbarkeit gegeneinander abgewogen werden. Daher könnte beispielsweise die Nutzung von Strom außerhalb der Spitzenzeiten, wenn er möglicherweise billiger ist, elektrische Heizungen rentabel machen. Eine weitere Option ist der Einsatz chemischer Systeme zur Wärmespeicherung, die dann bei Bedarfsspitzen zum Einsatz kommen können (z. B. mit Natriumsulfid). Es ist auch möglich, die Platzierung mehrerer verschiedener Systeme zusammen zu untersuchen, damit sie so funktionieren, dass die Kosten optimiert werden können.

          Besonders interessant ist der Einbau von Heizungen, die mit Gas oder Heizöl betrieben werden können. Die direkte Nutzung von Strom bedeutet den Verbrauch erstklassiger Energie, die sich in vielen Fällen als kostspielig erweisen kann, aber unter Umständen die erforderliche Flexibilität ermöglicht. Wärmepumpen und andere KWK-Anlagen, die Restwärme nutzen, können wirtschaftlich sehr vorteilhafte Lösungen bieten. Das Problem bei diesen Systemen sind ihre hohen Anschaffungskosten.

          Heizungs- und Klimaanlagen zielen heute tendenziell auf optimale Funktion und Energieeinsparung ab. Neue Systeme umfassen daher Sensoren und Steuerungen, die in den zu beheizenden Räumen verteilt sind und nur während der Zeiten Wärme liefern, die zur Erzielung eines thermischen Komforts erforderlich sind. Diese Systeme können bis zu 30 % der Heizenergiekosten einsparen. Abbildung 3 zeigt einige der verfügbaren Heizsysteme mit ihren positiven Eigenschaften und ihren Nachteilen.

          Abbildung 3. Eigenschaften der am häufigsten auf Baustellen eingesetzten Heizsysteme

          IEN050F7

          Klimaanlagen

          Die Erfahrung zeigt, dass Industrieumgebungen, die während der Sommermonate nahe an der Komfortzone liegen, die Produktivität steigern, tendenziell weniger Unfälle verzeichnen, weniger Fehlzeiten aufweisen und im Allgemeinen zu besseren zwischenmenschlichen Beziehungen beitragen. Bei Einzelhandelsgeschäften, Krankenhäusern und Gebäuden mit großen Flächen muss die Klimaanlage normalerweise so eingestellt werden, dass sie thermischen Komfort bieten kann, wenn die Außenbedingungen dies erfordern.

          In bestimmten industriellen Umgebungen, in denen die äußeren Bedingungen sehr streng sind, ist das Ziel von Heizsystemen eher darauf ausgerichtet, genügend Wärme bereitzustellen, um mögliche schädliche Auswirkungen auf die Gesundheit zu verhindern, als genügend Wärme für eine angenehme thermische Umgebung bereitzustellen. Faktoren, die sorgfältig überwacht werden sollten, sind die Wartung und die ordnungsgemäße Verwendung der Klimaanlagen, insbesondere wenn sie mit Luftbefeuchtern ausgestattet sind, da sie zu Quellen mikrobieller Kontamination mit den Risiken werden können, die diese Verunreinigungen für die menschliche Gesundheit darstellen können.

          Heutzutage decken Lüftungs- und Klimatisierungssysteme in der Regel gemeinsam und oft mit derselben Installation den Bedarf zum Heizen, Kühlen und Konditionieren der Luft eines Gebäudes. Für Kühlsysteme können mehrere Klassifizierungen verwendet werden.

          Abhängig von der Konfiguration des Systems können sie wie folgt klassifiziert werden:

          • Hermetisch verschlossene Einheiten mit werkseitig installierter Kühlflüssigkeit, die in einer Reparaturwerkstatt geöffnet und nachgefüllt werden können. Dies sind Klimaanlagen, die normalerweise in Büros, Wohnungen und dergleichen verwendet werden.
          • Halbhermetische Einheiten mittlerer Größe, werkseitig hergestellt, die größer sind als Wohneinheiten und die durch dafür vorgesehene Öffnungen repariert werden können.
          • Segmentierte Systeme für Lager und große Flächen, die aus klar voneinander abgegrenzten und räumlich getrennten Teilen und Komponenten bestehen (Verdichter und Verflüssiger sind räumlich getrennt von Verdampfer und Expansionsventil). Sie werden für große Bürogebäude, Hotels, Krankenhäuser, große Fabriken und Industriegebäude verwendet.

           

          Abhängig von der Deckung, die sie bieten, können sie wie folgt klassifiziert werden:

          • Systeme für eine einzelne Zone: Eine Luftaufbereitungsanlage versorgt mehrere Räume im selben Gebäude und gleichzeitig. Die versorgten Räume haben ähnliche Heiz-, Kühl- und Lüftungsanforderungen und werden durch eine gemeinsame Steuerung (ein Thermostat oder ein ähnliches Gerät) geregelt. Systeme dieser Art können am Ende nicht in der Lage sein, jedem Raum ein angemessenes Maß an Komfort zu bieten, wenn der Entwurfsplan nicht die unterschiedlichen Wärmelasten zwischen Räumen in derselben Zone berücksichtigt. Dies kann passieren, wenn die Belegung eines Raums zunimmt oder wenn Beleuchtung oder andere Wärmequellen wie Computer oder Kopiergeräte hinzugefügt werden, die während des ursprünglichen Entwurfs des Systems nicht vorgesehen waren. Unbehagen kann auch aufgrund von jahreszeitlichen Schwankungen in der Menge an Sonneneinstrahlung, die ein Raum erhält, oder sogar aufgrund von Änderungen von einem Raum zum nächsten während des Tages auftreten.
          • Systeme für mehrere Zonen: Systeme dieses Typs können verschiedene Zonen mit Luft unterschiedlicher Temperatur und Feuchtigkeit versorgen, indem sie die Luft in jeder Zone erhitzen, kühlen, befeuchten oder entfeuchten und den Luftstrom variieren. Diese Systeme sind, auch wenn sie im Allgemeinen über eine gemeinsame und zentrale Luftkühleinheit (Kompressor, Verdampfer usw.) verfügen, mit einer Vielzahl von Elementen ausgestattet, wie z. B. Geräten zur Steuerung des Luftstroms, Heizschlangen und Befeuchtern. Diese Systeme sind in der Lage, die Bedingungen eines Raums anhand bestimmter thermischer Lasten anzupassen, die sie über Sensoren erfassen, die in den Räumen im gesamten Bereich, den sie bedienen, verteilt sind.
          • Abhängig vom Luftstrom, den diese Systeme in das Gebäude pumpen, werden sie wie folgt klassifiziert:
          • Constant Volume (CV): Diese Systeme pumpen einen konstanten Luftstrom in jeden Raum. Temperaturänderungen werden durch Erwärmung oder Abkühlung der Luft bewirkt. Diese Systeme mischen häufig einen Prozentsatz der Außenluft mit recycelter Innenluft.
          • Variables Volumen (VAV): Diese Systeme halten den thermischen Komfort aufrecht, indem sie die Menge an erwärmter oder gekühlter Luft variieren, die jedem Raum zugeführt wird. Auch wenn sie primär nach diesem Mischprinzip funktionieren, können sie auch mit Systemen kombiniert werden, die die Temperatur der in den Raum eingebrachten Luft verändern.

           

          Die Probleme, die diese Art von Systemen am häufigsten plagen, sind übermäßiges Heizen oder Kühlen, wenn das System nicht angepasst ist, um auf Schwankungen der thermischen Belastung zu reagieren, oder mangelnde Belüftung, wenn das System nicht eine minimale Menge Außenluft einführt, um die Zirkulation zu erneuern Innenluft. Dadurch entsteht ein abgestandenes Innenraumklima, in dem sich die Luftqualität verschlechtert.

          Die Grundelemente aller Klimaanlagen sind (siehe auch Abbildung 4):

          • Aggregate zum Rückhalten von Feststoffen, meist Schlauchfilter oder Elektrofilter.
          • Luftheiz- oder Kühleinheiten: Wärme wird in diesen Einheiten durch Wärmeaustausch mit kaltem Wasser oder Kühlflüssigkeiten, durch Zwangsbelüftung im Sommer und durch Heizen mit elektrischen Registern oder durch Verbrennung im Winter ausgetauscht.
          • Einheiten zur Feuchtigkeitsregulierung: Im Winter kann Feuchtigkeit durch direktes Einblasen von Wasserdampf oder durch direkte Wasserverdunstung zugeführt werden; im Sommer kann es durch Kühlschlangen entfernt werden, die überschüssige Feuchtigkeit in der Luft kondensieren, oder durch ein Kühlwassersystem, in dem feuchte Luft durch einen Vorhang aus Wassertropfen strömt, der kälter als der Taupunkt der feuchten Luft ist.

           

          Abbildung 4. Vereinfachtes Schema der Klimaanlage

          IEN050F8

           

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          Mittwoch, Februar 16 2011 01: 25

          Raumluft: Ionisierung

          Die Ionisierung ist eine der Techniken, die verwendet wird, um Partikel aus der Luft zu entfernen. Ionen wirken als Kondensationskerne für kleine Partikel, die beim Zusammenkleben wachsen und ausfallen.

          Die Ionenkonzentration in geschlossenen Innenräumen ist in der Regel und wenn keine zusätzlichen Ionenquellen vorhanden sind, geringer als in offenen Räumen. Daher die Überzeugung, dass eine Erhöhung der Konzentration negativer Ionen in der Raumluft die Luftqualität verbessert.

          Einige Studien, die auf epidemiologischen Daten und geplanter experimenteller Forschung basieren, behaupten, dass eine Erhöhung der Konzentration negativer Ionen in Arbeitsumgebungen zu einer verbesserten Arbeitseffizienz führt und die Stimmung der Mitarbeiter verbessert, während positive Ionen eine negative Wirkung haben. Parallele Studien zeigen jedoch, dass die vorhandenen Daten zu den Auswirkungen negativer Ionisierung auf die Produktivität der Arbeitnehmer inkonsistent und widersprüchlich sind. Daher scheint es immer noch nicht möglich zu sein, eindeutig zu behaupten, dass die Erzeugung negativer Ionen wirklich vorteilhaft ist.

          Natürliche Ionisierung

          Einzelne Gasmoleküle in der Atmosphäre können durch Aufnahme eines Elektrons negativ oder durch Abgabe eines Elektrons positiv ionisiert werden. Damit dies geschehen kann, muss ein bestimmtes Molekül zunächst genügend Energie gewinnen – normalerweise als Energie bezeichnet Ionisationsenergie dieses bestimmten Moleküls. In der Natur kommen viele Energiequellen sowohl kosmischen als auch terrestrischen Ursprungs vor, die dieses Phänomen hervorrufen können: Hintergrundstrahlung in der Atmosphäre; elektromagnetische Sonnenwellen (insbesondere ultraviolette), kosmische Strahlung, Zerstäubung von Flüssigkeiten wie der Sprühnebel von Wasserfällen, die Bewegung großer Luftmassen über der Erdoberfläche, elektrische Phänomene wie Blitze und Stürme, Verbrennungsprozesse und radioaktive Substanzen .

          Die elektrischen Konfigurationen der auf diese Weise gebildeten Ionen scheinen, obwohl sie noch nicht vollständig bekannt sind, die Ionen der Karbonisierung und des H einzuschließen+, H3O+, The+, N+, OH-, H2O- und O2-. Diese ionisierten Moleküle können sich durch Adsorption an schwebenden Partikeln (Nebel, Kieselsäure und andere Verunreinigungen) ansammeln. Ionen werden nach ihrer Größe und ihrer Mobilität klassifiziert. Letzteres ist definiert als eine Geschwindigkeit in einem elektrischen Feld, ausgedrückt als Einheit wie Zentimeter pro Sekunde mal Spannung pro Zentimeter (cm/s/V/cm), oder, kompakter,

          Atmosphärische Ionen neigen dazu, durch Rekombination zu verschwinden. Ihre Halbwertszeit hängt von ihrer Größe ab und ist umgekehrt proportional zu ihrer Mobilität. Negative Ionen sind statistisch kleiner und haben eine Halbwertszeit von mehreren Minuten, während positive Ionen größer sind und ihre Halbwertszeit etwa eine halbe Stunde beträgt. Das räumliche Ladung ist der Quotient aus der Konzentration positiver Ionen und der Konzentration negativer Ionen. Der Wert dieser Beziehung ist größer als eins und hängt von Faktoren wie Klima, Standort und Jahreszeit ab. In Wohnräumen kann dieser Koeffizient Werte kleiner eins annehmen. Die Eigenschaften sind in Tabelle 1 angegeben.

          Tabelle 1. Eigenschaften von Ionen mit bestimmten Mobilitäten und Durchmessern

          Mobilität (cm2/Vs)

          Durchmesser (mm)

          Eigenschaften

          3.0-0.1

          0.001-0.003

          Klein, hohe Mobilität, kurze Lebensdauer

          0.1-0.005

          0.003-0.03

          Mittelstufe, langsamer als kleine Ionen

          0.005-0.002

          > 0.03

          Langsame Ionen, Aggregate auf Partikeln
          (Ionen von Langevin)

           

          Künstliche Ionisation

          Menschliche Aktivitäten verändern die natürliche Ionisierung der Luft. Künstliche Ionisierung kann durch industrielle und nukleare Prozesse und Brände verursacht werden. In der Luft schwebender Feinstaub begünstigt die Bildung von Langevin-Ionen (auf Feinstaub aggregierte Ionen). Elektrische Strahler erhöhen die Konzentration positiver Ionen erheblich. Auch Klimaanlagen erhöhen die räumliche Aufladung der Raumluft.

          An Arbeitsplätzen gibt es Maschinen, die gleichzeitig positive und negative Ionen produzieren, wie im Fall von Maschinen, die wichtige lokale Quellen mechanischer Energie (Pressen, Spinn- und Webmaschinen), elektrischer Energie (Motoren, elektronische Drucker, Kopierer, Hochspannungsleitungen und -installationen) sind ), elektromagnetische Energie (Kathodenstrahlbildschirme, Fernseher, Computermonitore) oder radioaktive Energie (Kobalt-42-Therapie). Diese Art von Ausrüstung schafft Umgebungen mit höheren Konzentrationen an positiven Ionen aufgrund der höheren Halbwertszeit der letzteren im Vergleich zu negativen Ionen.

          Umweltkonzentrationen von Ionen

          Konzentrationen von Ionen variieren mit Umgebungs- und meteorologischen Bedingungen. In Gebieten mit geringer Verschmutzung, wie in Wäldern und Bergen oder in großen Höhen, wächst die Konzentration kleiner Ionen; In Gebieten in der Nähe von radioaktiven Quellen, Wasserfällen oder Stromschnellen können die Konzentrationen Tausende kleiner Ionen pro Kubikzentimeter erreichen. In Meeresnähe und bei hoher Luftfeuchtigkeit kommt es hingegen zu einem Überschuss an großen Ionen. Im Allgemeinen beträgt die durchschnittliche Konzentration negativer und positiver Ionen in sauberer Luft 500 bzw. 600 Ionen pro Kubikzentimeter.

          Einige Winde können große Konzentrationen positiver Ionen transportieren – der Föhn in der Schweiz, der Santa Ana in den Vereinigten Staaten, der Sirocco in Nordafrika, der Chinook in den Rocky Mountains und der Sharav im Nahen Osten.

          An Arbeitsplätzen, an denen keine nennenswerten ionisierenden Faktoren vorhanden sind, kommt es häufig zu einer Ansammlung großer Ionen. Dies gilt zum Beispiel besonders an hermetisch abgeriegelten Orten und in Bergwerken. Die Konzentration negativer Ionen nimmt in Innenräumen und in kontaminierten oder staubigen Bereichen deutlich ab. Es gibt viele Gründe, warum die Konzentration negativer Ionen auch in Innenräumen mit Klimaanlagen abnimmt. Ein Grund dafür ist, dass negative Ionen in Luftkanälen und Luftfiltern eingeschlossen bleiben oder von positiv geladenen Oberflächen angezogen werden. Kathodenstrahlbildschirme und Computermonitore beispielsweise sind positiv geladen und erzeugen in ihrer unmittelbaren Umgebung ein Mikroklima ohne negative Ionen. Luftfiltersysteme, die für „Reinräume“ entwickelt wurden, die erfordern, dass die Kontamination mit Partikeln auf einem sehr niedrigen Minimum gehalten wird, scheinen auch negative Ionen zu eliminieren.

          Andererseits kondensiert ein Überschuss an Feuchtigkeit Ionen, während ein Mangel an Feuchtigkeit trockene Umgebungen mit großen Mengen elektrostatischer Aufladung schafft. Diese elektrostatischen Aufladungen reichern sich in Kunststoffen und Kunstfasern an, sowohl im Raum als auch am Menschen.

          Ionengeneratoren

          Generatoren ionisieren Luft, indem sie eine große Energiemenge liefern. Diese Energie kann von einer Alphastrahlungsquelle (wie Tritium) oder von einer Elektrizitätsquelle durch Anlegen einer Hochspannung an eine spitz zulaufende Elektrode stammen. Radioaktive Quellen sind in den meisten Ländern wegen der sekundären Probleme der Radioaktivität verboten.

          Elektrische Generatoren bestehen aus einer spitzen Elektrode, die von einer Krone umgeben ist; Die Elektrode wird mit einer negativen Spannung von Tausenden Volt versorgt und die Krone ist geerdet. Negative Ionen werden ausgestoßen, während positive Ionen vom Generator angezogen werden. Die Menge der erzeugten negativen Ionen steigt proportional zur angelegten Spannung und zur Anzahl der enthaltenen Elektroden. Generatoren mit einer größeren Anzahl von Elektroden und einer niedrigeren Spannung sind sicherer, da der Generator bei einer Spannung von mehr als 8,000 bis 10,000 Volt nicht nur Ionen, sondern auch Ozon und einige Stickoxide erzeugt. Die Verbreitung von Ionen wird durch elektrostatische Abstoßung erreicht.

          Die Wanderung von Ionen hängt von der Ausrichtung des Magnetfelds ab, das zwischen dem Emissionspunkt und den Objekten, die ihn umgeben, erzeugt wird. Die Konzentration von Ionen, die die Generatoren umgeben, ist nicht homogen und nimmt mit zunehmendem Abstand von ihnen deutlich ab. In diesem Gerät installierte Ventilatoren vergrößern die Ionenverteilungszone. Es ist wichtig, daran zu denken, dass die aktiven Elemente der Generatoren regelmäßig gereinigt werden müssen, um eine ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen.

          Die Generatoren können auch auf der Zerstäubung von Wasser, auf thermoelektrischen Effekten oder auf ultravioletten Strahlen basieren. Es gibt viele verschiedene Arten und Größen von Generatoren. Sie können an Decken und Wänden installiert werden oder können überall platziert werden, wenn sie vom kleinen, tragbaren Typ sind.

          Ionen messen

          Ionenmessgeräte werden hergestellt, indem zwei leitfähige Platten im Abstand von 0.75 cm angeordnet und eine variable Spannung angelegt werden. Gesammelte Ionen werden mit einem Picoamperemeter gemessen und die Stromstärke registriert. Variable Spannungen erlauben die Messung von Konzentrationen von Ionen mit unterschiedlichen Mobilitäten. Die Ionenkonzentration (N) errechnet sich aus der Stärke des erzeugten elektrischen Stroms nach folgender Formel:

          woher I ist der Strom in Ampere, V ist die Geschwindigkeit des Luftstroms, q ist die Ladung eines einwertigen Ions (1.6x10-19) in Coulomb und A ist die effektive Fläche der Kollektorplatten. Es wird angenommen, dass alle Ionen eine einzige Ladung haben und alle im Kollektor zurückgehalten werden. Es sollte beachtet werden, dass diese Methode aufgrund von Hintergrundstrom und dem Einfluss anderer Faktoren wie Feuchtigkeit und statischer Elektrizitätsfelder ihre Grenzen hat.

          Die Auswirkungen von Ionen auf den Körper

          Kleine negative Ionen sind diejenigen, die aufgrund ihrer größeren Mobilität die größte biologische Wirkung haben sollen. Hohe Konzentrationen negativer Ionen können mikroskopisch kleine Krankheitserreger abtöten oder deren Wachstum blockieren, es wurden jedoch keine nachteiligen Auswirkungen auf den Menschen beschrieben.

          Einige Studien deuten darauf hin, dass die Exposition gegenüber hohen Konzentrationen negativer Ionen bei manchen Menschen biochemische und physiologische Veränderungen hervorruft, die eine entspannende Wirkung haben, Anspannung und Kopfschmerzen reduzieren, die Wachsamkeit verbessern und die Reaktionszeit verkürzen. Diese Effekte könnten auf die Unterdrückung des neuralen Hormons Serotonin (5-HT) und von Histamin in mit negativen Ionen belasteten Umgebungen zurückzuführen sein; diese Faktoren könnten einen überempfindlichen Teil der Bevölkerung betreffen. Andere Studien kommen jedoch zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen bezüglich der Auswirkungen negativer Ionen auf den Körper. Daher sind die Vorteile der negativen Ionisierung immer noch offen für Diskussionen und weitere Studien sind erforderlich, bevor die Angelegenheit entschieden wird.

           

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