Monitoring van de luchtkwaliteit in ruimten

Monitoring van de luchtkwaliteit in ruimten is momenteel een belangrijke onderzoeksrichting die van invloed is op de ontwikkeling van de bouwkunde, met name bij de constructie van "passieve en gezonde gebouwen". Monitoring en controle van temperatuur, luchtvochtigheid en kooldioxideconcentratie in ruimten is beslissend voor het gebruikscomfort en heeft een positieve invloed op onze gezondheid.

Belangrijkste parameters voor de luchtkwaliteit

Ons warmtecomfort is in belangrijke mate afhankelijk van:

• luchttemperatuur, zelfs de kleinste afwijkingen kunnen sterk voelbaar zijn. Het beheersen en in stand houden van de temperaturen op een optimaal niveau (18 – 22 °C) is echter bijzonder kostbaar en afhankelijk van de energie-intensiteit van het gebouw.

• de relatieve luchtvochtigheid, een maat voor het gehalte aan waterdamp in de lucht, dient zich te bevinden binnen het bereik van 40 tot 60%. Dit is geen kritische parameter en hoeft niet zo strak beheerst te worden als de temperatuur. Waarden die sterk afwijken van het optimale bereik zorgen echter voor een groot gebrek aan comfort. Beheersing van de luchtvochtigheid gebeurt meestal door het circulerend drogen van de lucht in klimaatsystemen.

• luchtsamenstelling, wordt bepaald door een mengsel van atmosferische gassen. De grootste biofysische betekenis heeft het procentuele aandeel aan zuurstof en kooldioxide. De concentratie van deze twee gassen kan zich in ruimten bijzonder snel wijzigen, vanwege hun aandeel in metabolische, chemische en biochemische processen. Wijzigingen van de CO2-concentratie in de ingeademde lucht hebben grotere invloed op het menselijk organisme dan vergelijkbare wijzigingen in de zuurstofconcentratie. Daarom is het basiselement voor monitoring van de luchtsamenstelling de beheersing van de kooldioxideconcentratie.

Noodzaak van monitoring van CO2 in de lucht

De noodzaak van monitoring van de luchtkwaliteit, en in het bijzonder de analyse van het kooldioxidegehalte in ruimten, is met name van betekenis voor drie categorieën factoren:

• fysische factoren;
• economische factoren;
• gezondheidsfactoren.

Instandhouding van optimale luchtkwaliteit en reductie van de CO2-concentratie vereist een doorlopende ventilatie van het object. Intensieve ventilatie leidt tot verhoogde warmte-emissie van het gebouw. Tegelijkertijd vereisen de fysische voorwaarden beperking van de energie-intensiteit van gebouwen door verlaging van de warmte-emissie van het gebouw.

De economische aspecten houden direct verband met de ventilatiekosten in verband met handhaving van de CO2-concentratie op een toelaatbaar niveau.

De gezondheidsaspecten betreffen hoofdzakelijk de ongunstige reactie van het menselijk organisme op verhoogde kooldioxideconcentraties in de ingeademde lucht.

Een verhoogde CO2-concentratie veroorzaakt concentratievermindering en slaperigheid. Wanneer de kooldioxideconcentratie een waarde heeft die vergelijkbaar is met de zuurstofconcentratie in de lucht (circa 20%) kan dit levensbedreigend zijn. Instandhouding van optimale kooldioxideconcentraties heeft dus directe invloed op de verhoging van onze arbeidsproductiviteit en vermindert het risico van ziekteverschijnselen die verband houden met blootstelling aan hoge CO2-concentraties.

Wettelijke regelingen betreffende de CO2-concentratie in ruimten

In de hoogontwikkelde landen van Noord-Amerika en Europa wordt veel belang gehecht aan alle drie bovengenoemde categorieën factoren. In deze regio's zijn normen ingevoerd die de luchtkwaliteit regelen en worden aanbevelingen gedaan voor de CO2-concentratie in ruimten.

De geldende normen betreffende ventilatie zijn:

• ASHRAE 62.1-2013 in de Verenigde Staten;
• EN-15251:2012, EN-15241:2011, EN-15242:2009 en EN-13779:2008 in Europa.

Hun doel is het bereiken van acceptabele luchtkwaliteit in ruimten.

In Polen golden tot 2015 de normen: PN-83/B-03430 en PN-83/B-03430/Az3:2000, die later zijn vervangen door de eerdergenoemde Europese regelingen.

Alle genoemde normeringsdocumenten geven op vergelijkbare wijze de ventilatie-intensiteit aan, afhankelijk van het aantal personen en het type en de omvang van de ruimte. De op dit moment aanbevolen**ventilatie-intensiteit** verplicht tot een luchtuitwisseling van 15 tot bijna 40 m3/h per persoon. De wettelijke regelingen verwijzen ook naar limieten voor CO2-concentraties die ongunstig of gevaarlijk zijn voor de gezondheid.

Invloed van CO2-gehaltes op onze gezondheid

Een hoge kooldioxideconcentratie in de lucht die een waarde aanneemt van meer dan 20%, kan in kritieke gevallen leiden tot de dood. Bij iets lagere concentraties treden in de meeste gevallen slaperigheid en concentratieproblemen op. Verhoging van de CO2-concentratie in de ingeademde lucht boven 1000 ppm, veroorzaakt niet alleen slaperigheid, maar ook versnelde ademhaling, benauwdheid en hartkloppingen.

In de tabel staan de waarden van de kooldioxideconcentraties in de ingeademde lucht en hun invloed op het menselijk organisme weergegeven.

Karakteristieke CO2-concentratieniveaus en hun invloed op het menselijk organisme

*typische CO2-concentratie in uitgeademde lucht

Snelheid van veranderingen in CO2-concentratie

Een verhoogde CO2-concentratie kan zich bijzonder snel ontwikkelen in openbare ruimten waarin tegelijkertijd veel personen verblijven. Dit is het gevolg van het feit dat zelfs bij kleine fysieke inspanning de kooldioxideconcentratie in de uitgeademde lucht 5000 ppm bedraagt.

In theorie is één mens in een gesloten en niet geventileerde ruimte met een inhoud van 20 m3 gedurende 8 uur slaap in staat om de kooldioxideconcentratie te verhogen van 350 ppm tot circa 6000 ppm.

De kooldioxideconcentratie kan dus bijzonder snel veranderen, daarom is het zo belangrijk om de luchtparameters te meten, met bijzondere aandacht voor de CO2-concentratie.

Verbetering van de luchtkwaliteit door gewone ventilatie is in tegenspraak met de belangrijke richtlijnen betreffende de verhoging van de warmte-isolatie van gebouwen en de beperking van de energie-intensiteit. In verband hiermee is de monitoring van het CO2-niveau, de luchtvochtigheid en de luchttemperatuur momenteel de basis voor optimalisering van verwarmingssystemen en ventilatie-klimaatbeheersingssystemen in objecten.

Koppeling van besturing van de ventilatie met de luchtmonitoring

Gelet op het CO2-niveau kan de warmtebalans van ruimten en gebouwen aanzienlijk effectiever worden beheerd, terwijl tegelijkertijd het gebruikscomfort in stand wordt gehouden. Speciale oplossingen voor monitoring van de luchtkwaliteit en besturing van de ventilatie, zoals AXIOMET AX-CO2-1 schieten u hierbij te hulp. Dit is een digitaal monitoring-en registratiesysteem met meting van temperatuur, relatieve luchtvochtigheid en CO2-concentratie.

Het instrument is uitgerust met een uitgang met twee toestanden, die worden geactiveerd als de door de gebruiker geprogrammeerde alarmniveaus worden bereikt. Hiermee is de toepassing van een eenvoudig regelsysteem van het type aan / uit in het ventilatiesysteem mogelijk.

Samenvatting

Monitoring en beheersing van het microklimaat in gesloten ruimten moet worden beschouwd in nauwe relatie met de verbetering van de functionaliteit van gebouwen en de vermindering van het energieverbruik. Aan de ene kant spelen de voorwaarden voor economische exploitatie van objecten een rol, aan de andere kant gezondheidsaspecten.