Једна од главних функција зграде у којој се обављају неиндустријске активности (канцеларије, школе, станови, итд.) је да обезбеди станарима здраво и удобно окружење за рад. Квалитет овог окружења у великој мери зависи од тога да ли су системи вентилације и климатизације зграде адекватно пројектовани и одржавани и правилно функционишу.

Ови системи стога морају да обезбеде прихватљиве термичке услове (температура и влажност) и прихватљив квалитет ваздуха у затвореном простору. Другим речима, требало би да имају за циљ одговарајућу мешавину спољашњег ваздуха са унутрашњим ваздухом и треба да користе системе за филтрирање и чишћење који могу да елиминишу загађиваче који се налазе у унутрашњем окружењу.

Идеја да је чист спољашњи ваздух неопходан за добробит у затвореним просторима изражена је још од осамнаестог века. Бенџамин Френклин је препознао да је ваздух у просторији здравији ако јој се обезбеди природна вентилација отварањем прозора. Идеја да би обезбеђивање великих количина спољашњег ваздуха могло помоћи у смањењу ризика од заразе болестима попут туберкулозе постала је популарна у деветнаестом веку.

Студије спроведене током 1930-их су показале да, да би се људски биолошки ефлувија разблажила до концентрација које не би изазвале неугодност због мириса, количина новог спољашњег ваздуха потребна за просторију је између 17 и 30 кубних метара на сат по кориснику.

У стандарду бр. 62 који је постављен 1973. године, Америчко друштво инжењера за грејање, хлађење и климатизацију (АСХРАЕ) препоручује минимални проток од 34 кубна метра спољашњег ваздуха на сат по кориснику за контролу мириса. Апсолутни минимум 8.5 м³/хр/особљу се препоручује да спречи да угљен-диоксид пређе 2,500 ппм, што је половина границе изложености постављене за индустријска окружења.

Ова иста организација, у стандарду бр. 90, постављеном 1975. – усред енергетске кризе – усвојила је горе поменути апсолутни минимум остављајући по страни, привремено, потребу за већим вентилационим токовима да би се разблажили загађивачи као што су дувански дим, биолошки излив итд. напред.

АСХРАЕ је у свом стандарду бр. 62 (1981) исправио овај пропуст и утврдио своју препоруку као 34 м.³/сат/станара за просторе у којима је пушење дозвољено и 8.5 м³/хр/станара у просторима где је пушење забрањено.

Последњи стандард који је објавио АСХРАЕ, такође бр. 62 (1989), утврдио је минимум од 25.5 м³/хр/станар за заузете унутрашње просторе независно од тога да ли је пушење дозвољено или не. Такође препоручује повећање ове вредности када се ваздух који се доводи у зграду не меша на одговарајући начин у зони дисања или ако у згради постоје необични извори загађења.

Комисија европских заједница је 1992. објавила свој Смернице за захтеве за вентилацију у зградама. За разлику од постојећих препорука за стандарде вентилације, овај водич не наводи запремине вентилационог протока које треба обезбедити за дати простор; уместо тога даје препоруке које су израчунате као функција жељеног квалитета ваздуха у затвореном простору.

Постојећи стандарди за вентилацију прописују одређене количине вентилационог протока које треба обезбедити по кориснику. Тенденције које се виде у новим смерницама показују да само прорачуни запремине не гарантују добар квалитет ваздуха у затвореном простору за сваку поставку. Ово је случај из три основна разлога.

Прво, претпостављају да су станари једини извори контаминације. Најновија истраживања показују да би и друге изворе загађења, поред станара, требало узети у обзир као могуће изворе загађења. Примери укључују намештај, пресвлаке и сам систем вентилације. Други разлог је што ови стандарди препоручују исту количину спољашњег ваздуха без обзира на квалитет ваздуха који се преноси у зграду. И трећи разлог је што нису јасно дефинисани квалитет унутрашњег ваздуха који је потребан за дати простор. Стога се предлаже да се будући стандарди вентилације заснивају на следеће три премисе: одабир дефинисане категорије квалитета ваздуха за простор који ће се проветравати, укупно оптерећење загађујућих материја у заузетом простору и квалитет спољашњег ваздуха који је на располагању. .

Опажени квалитет ваздуха

Квалитет ваздуха у затвореном простору може се дефинисати као степен у коме су испуњени захтеви и захтеви човека. У основи, станари простора захтевају две ствари од ваздуха који удишу: да перципирају ваздух који удишу као свеж, а не прљав, устајао или иритантан; и да знају да су штетни ефекти на здравље који могу бити последица удисања тог ваздуха занемарљиви.

Уобичајено је мислити да степен квалитета ваздуха у простору више зависи од компоненти тог ваздуха него од утицаја тог ваздуха на станаре. Стога може изгледати лако проценити квалитет ваздуха, под претпоставком да се познавањем његовог састава може утврдити његов квалитет. Овај метод процене квалитета ваздуха добро функционише у индустријским окружењима, где налазимо хемијска једињења која су укључена у производни процес или су изведена из процеса и где постоје мерни уређаји и референтни критеријуми за процену концентрација. Ова метода, међутим, не функционише у неиндустријским окружењима. Неиндустријска окружења су места где се могу наћи хиљаде хемијских супстанци, али у веома ниским концентрацијама, понекад хиљаду пута нижим од препоручених граница излагања; процењивање ових супстанци једне по једне резултирало би погрешном проценом квалитета тог ваздуха и вероватно би се проценило да је ваздух високог квалитета. Али постоји један аспект који остаје да се размотри, а то је недостатак знања које постоји о комбинованом дејству тих хиљада супстанци на људска бића, и то може бити разлог зашто се тај ваздух перципира као прљав, устајао или иритантан.

Закључак до којег се дошло је да традиционалне методе које се користе за индустријску хигијену нису добро прилагођене да дефинишу степен квалитета који ће перципирати људска бића која удишу ваздух који се оцењује. Алтернатива хемијској анализи је коришћење људи као мерних уређаја за квантификацију загађења ваздуха, коришћење панела судија за процену.

Људска бића перципирају квалитет ваздуха помоћу два чула: мирисног, који се налази у носној дупљи и осетљивог на стотине хиљада мирисних супстанци, и хемијског, који се налази у слузокожи носа и очију, осетљив на сличан број иритирајућих материја присутних у ваздуху. Комбиновани одговор ова два чула одређује како се ваздух перципира и омогућава субјекту да процени да ли је његов квалитет прихватљив.

Олф јединица

Један олф (од латинског = олфацтус) је стопа емисије загађивача ваздуха (биоефлуента) од стандардне особе. Једна стандардна особа је просечна одрасла особа која ради у канцеларији или на сличном неиндустријском радном месту, седећи иу топлотном комфору са стандардном хигијенском опремом до 0.7 купатила/дан. Загађење од људског бића је одабрано да дефинише појам олф из два разлога: први је тај што је биолошки излив који човек емитује добро познат, а други је што је било много података о незадовољству изазваном таквим биолошким изливом.

Било који други извор контаминације може се изразити као број стандардних особа (олфс) који су потребни да изазову исту количину незадовољства као извор контаминације који се процењује.

Слика 1 приказује криву која дефинише олф. Ова крива показује како се контаминација коју производи стандардна особа (1 олф) перципира при различитим брзинама вентилације и омогућава израчунавање стопе незадовољних појединаца — другим речима, оних који ће приметити да је квалитет ваздуха неприхватљив одмах након ушли су у собу. Крива је заснована на различитим европским студијама у којима је 168 људи проценило квалитет ваздуха који је загадило преко хиљаду људи, мушкараца и жена, који се сматра стандардним. Сличне студије спроведене у Северној Америци и Јапану показују висок степен корелације са европским подацима.

Слика 1. Крива Олф дефиниције

Јединица деципол

Концентрација загађења у ваздуху зависи од извора контаминације и његовог разблажења услед вентилације. Уочено загађење ваздуха се дефинише као концентрација људског биолошког ефлувије која би изазвала исту нелагодност или незадовољство као и концентрација загађеног ваздуха која се процењује. Једно деципол (од латинског поллутио) је контаминација коју изазива стандардна особа (1 олф) када је брзина вентилације 10 литара у секунди неконтаминираног ваздуха, тако да можемо написати

1 деципол = 0.1 олф/(литар/секунда)

Слика 2, изведена из истих података као и претходна слика, приказује однос између перципираног квалитета ваздуха, израженог у процентима незадовољних појединаца и у дециполима.

Слика 2. Однос између перципираног квалитета ваздуха израженог као проценат незадовољних појединаца и деципола

Да би се одредила потребна вентилација са становишта удобности, неопходно је одабрати степен жељеног квалитета ваздуха у датом простору. Три категорије или нивоа квалитета су предложене у табели 1, а изведене су из слика 1 и 2. Сваки ниво одговара одређеном проценту незадовољних људи. Избор једног или другог нивоа зависиће пре свега од тога за шта ће се простор користити и од економских разлога.

Табела 1. Нивои квалитета ваздуха у затвореном простору

¹ Под претпоставком да је спољашњи ваздух чист и ефикасност вентилационог система једнака један.

Извор: ЦИК 1992.

Као што је већ наведено, подаци су резултат експеримената спроведених са судским већем, али је важно имати на уму да неке од супстанци које се налазе у ваздуху могу бити опасне (канцерогена једињења, микроорганизми и радиоактивне супстанце, за на пример) чула не препознају и да сензорни ефекти других загађивача немају квантитативни однос са њиховом токсичношћу.

Извори контаминације

Као што је раније наглашено, један од недостатака данашњих стандарда вентилације је што узимају у обзир само станаре као изворе контаминације, док је познато да будући стандарди треба да узму у обзир све могуће изворе загађења. Поред станара и њихових активности, укључујући могућност да пуше, постоје и други извори загађења који значајно доприносе загађењу ваздуха. Примери укључују намештај, пресвлаке и тепихе, грађевински материјал, производе који се користе за декорацију, производе за чишћење и сам систем вентилације.

Оно што одређује оптерећење загађења ваздуха у датом простору је комбинација свих ових извора контаминације. Ово оптерећење се може изразити као хемијска контаминација или као сензорна контаминација изражена у олфовима. Ово последње интегрише дејство неколико хемијских супстанци онако како их људска бића перципирају.

Хемијско оптерећење

Контаминација која потиче из датог материјала може се изразити као брзина емисије сваке хемијске супстанце. Укупно оптерећење хемијским загађењем израчунава се сабирањем свих извора, и изражава се у микрограмима у секунди (μг/с).

У стварности, може бити тешко израчунати оптерећење загађења јер је често доступно мало података о стопама емисије за многе најчешће коришћене материјале.

Сензорно оптерећење

Оптерећење загађења које опажају чула изазивају они извори контаминације који утичу на перципирани квалитет ваздуха. Задата вредност овог сензорног оптерећења може се израчунати сабирањем свих олфа различитих извора контаминације који постоје у датом простору. Као иу претходном случају, још увек нема много информација о олфовима по квадратном метру (олфс/м²) од многих материјала. Из тог разлога се испоставило да је практичније проценити сензорно оптерећење целе зграде, укључујући станаре, намештај и вентилациони систем.

У табели 2 приказано је оптерећење загађивањем у олфовима од стране станара зграде док обављају различите врсте активности, као удео оних који пуше и не пуше, као и производњу различитих једињења попут угљен-диоксида (ЦО₂), угљен моноксид (ЦО) и водена пара. Табела 3 показује неке примере типичних стопа попуњености у различитим врстама простора. И на крају, тспособан 4 одражава резултате сензорног оптерећења – мерено у олфс по квадратном метру – које се налази у различитим зградама.

Табела 2. Контаминација услед корисника зграде

¹ 1 мет је брзина метаболизма седентарне особе у мировању (1 мет = 58 В/м² површине коже).
² Просечна потрошња од 1.2 цигарете/сат по пушачу. Просечна емисија, 44 мл ЦО по цигарети.
³ Од дуванског дима.
⁴ Применљиво на људе блиске термалној неутралности.

Извор: ЦИК 1992.

Табела 3. Примери степена заузетости различитих објеката

Извор: ЦИК 1992.

Табела 4. Контаминација због зграде

¹ Подаци добијени у 24 канцеларије са механички вентилацијом.
² Подаци добијени у 6 школа са механичком вентилацијом.
³ Подаци добијени у 9 центара за бригу о деци са механичком вентилацијом.
⁴ Подаци добијени у 5 сала са механичком вентилацијом.
⁵ Циљ који треба да се постигне новим зградама.

Извор: ЦИК 1992.

Квалитет спољашњег ваздуха

Још једна премиса, она која заокружује инпуте потребне за креирање вентилационих стандарда за будућност, је квалитет расположивог спољашњег ваздуха. Препоручене вредности изложености одређеним супстанцама, како из унутрашњег тако и спољашњег простора, налазе се у публикацији Смернице за квалитет ваздуха за Европу од стране СЗО (1987).

Табела 5 показује нивое запаженог квалитета спољашњег ваздуха, као и концентрације неколико типичних хемијских загађивача пронађених напољу.

Табела 5. Нивои квалитета спољашњег ваздуха

¹ Вредности перципираног квалитета ваздуха су дневне просечне вредности.
² Вредности загађујућих материја одговарају просечним годишњим концентрацијама.

Извор: ЦИК 1992.

Треба имати на уму да у многим случајевима квалитет спољашњег ваздуха може бити лошији од нивоа наведених у табели или у смерницама СЗО. У таквим случајевима ваздух треба да се очисти пре него што се пренесе у заузете просторе.

Ефикасност вентилационих система

Други важан фактор који ће утицати на прорачун вентилационих захтева за дати простор је ефикасност вентилације (E_v), који се дефинише као однос између концентрације загађујућих материја у извученом ваздуху (C_e) и концентрација у зони дисања (C_b).

E_v = Ц_e/C_b

Ефикасност вентилације зависи од дистрибуције ваздуха и локације извора загађења у датом простору. Ако су ваздух и загађивачи потпуно помешани, ефикасност вентилације је једнака један; ако је квалитет ваздуха у зони за дисање бољи од квалитета извађеног ваздуха, онда је ефикасност већа од један и жељени квалитет ваздуха се може постићи нижим брзинама вентилације. С друге стране, веће стопе вентилације ће бити потребне ако је ефикасност вентилације мања од један, или другачије речено, ако је квалитет ваздуха у зони дисања инфериорнији у односу на квалитет извађеног ваздуха.

У прорачуну ефикасности вентилације корисно је просторе поделити на две зоне, једну у коју се доводи ваздух, а другу остатак просторије. За вентилационе системе који раде по принципу мешања, зона у коју се доводи ваздух се углавном налази изнад зоне дисања, а најбољи услови се постижу када је мешање толико темељно да обе зоне постају једна. За вентилационе системе који раде по принципу померања, ваздух се доводи у зону у којој живе људи, а зона екстракције се обично налази изнад главе; овде се најбољи услови постижу када је мешање између обе зоне минимално.

Ефикасност вентилације је, дакле, функција локације и карактеристика елемената који доводе и одводе ваздух и локације и карактеристика извора контаминације. Поред тога, то је такође функција температуре и запремине ваздуха. Ефикасност вентилационог система могуће је израчунати нумеричком симулацијом или мерењем. Када подаци нису доступни, вредности на слици 3 могу се користити за различите вентилационе системе. Ове референтне вредности узимају у обзир утицај дистрибуције ваздуха, али не и локацију извора загађења, под претпоставком да су они равномерно распоређени по вентилираном простору.

Слика 3. Ефикасност вентилације у зони дисања према различитим принципима вентилације

Израчунавање захтева за вентилацију

На слици 4 приказане су једначине које се користе за израчунавање вентилационих захтева са становишта удобности, као и са становишта заштите здравља.

Слика 4. Једначине за прорачун захтева за вентилацију

Захтеви за вентилацију за удобност

Први кораци у прорачуну захтева за комфором је да се одреди ниво квалитета унутрашњег ваздуха који се жели да добије за вентилисани простор (видети табелу 1), и да се процени квалитет спољашњег ваздуха на располагању (видети табелу 5).

Следећи корак се састоји у процени сензорног оптерећења, коришћењем табела 8, 9 и 10 за одабир оптерећења према станарима и њиховим активностима, типу зграде и степену заузетости по квадратном метру површине. Укупна вредност се добија сабирањем свих података.

У зависности од принципа рада вентилационог система и коришћењем слике 9, могуће је проценити ефикасност вентилације. Примена једначине (1) на слици 9 ће дати вредност за потребну количину вентилације.

Захтеви за вентилацију ради заштите здравља

Процедура слична горе описаној, али коришћењем једначине (2) на слици 3, обезбедиће вредност протока вентилације неопходну за спречавање здравствених проблема. За израчунавање ове вредности потребно је идентификовати супстанцу или групу критичних хемијских супстанци које се предлаже за контролу и проценити њихове концентрације у ваздуху; такође је неопходно омогућити различите критеријуме за процену, узимајући у обзир ефекте загађивача и осетљивост станара које желите да заштитите—деце или старијих, на пример.

Нажалост, још увек је тешко проценити потребе вентилације за здравствену заштиту због недостатка информација о неким варијаблама које улазе у прорачуне, као што су стопе емисије загађивача (G), критеријуме за оцењивање затворених простора (C_v) и други.

Студије спроведене на терену показују да је у просторима где је потребна вентилација за постизање угодних услова концентрације хемијских супстанци ниске. Ипак, ти простори могу да садрже изворе загађења који су опасни. Најбоља политика у овим случајевима је елиминисање, замена или контрола извора загађења уместо разблаживања загађивача општом вентилацијом.

Назад