NÁŘADÍ S DIGITÁLNÍ DUŠÍ
Monitorování kvality vzduchu v místnostech
Monitorování kvality vzduchu v místnostech je nyní jedním z důležitých směrů výzkumu, který má význam pro rozvoj stavitelství a zvláště pro projektování “pasivních a zdravých budov“. Monitorování a řízení teploty, vlhkosti a koncentrace oxidu uhličitého v místnostech rozhoduje o komfortu jejich užívání a má pozitivní vliv na naše zdraví.
Nejdůležitější parametry rozhodující o kvalitě vzduchu
Naše tepelná pohoda je ve značném stupni závislá na:
-
teplotě vzduchu, i jí pouhé malé změny mohou být velmi silně pociťovány. Přitom je ovládání a udržování teploty na optimální úrovni (18 – 22 °C) velmi nákladné a určené energetickou spotřebou budovy.
-
relativní vlhkosti, určující objem vodní páry ve vzduchu, která má být v rozmezí od 40 do 60%. Není to kritický parametr a tak striktně kontrolovaný jak teplota. Hodnoty, které se značně odlišují od optimálního rozmezí, přesto způsobují významné nepohodlí. Regulace vlhkosti se nejčastěji provádí vysušováním cirkulujícího vzduchu v klimatizačních zařízeních.
- složení vzduchu, které je určeno směsí atmosférických plynů. Největší biofyzikální význam má procentuální podíl kyslíku a oxidu uhličitého. Koncentrace těchto dvou plynů se může v místnostech měnit velmi rychle z důvodu jejich účasti na metabolických, chemických a biochemických procesech. Změny koncentrace CO2 ve vdechovaném vzduchu mají větší vliv na organizmus člověka než srovnatelné změny obsahu kyslíku. Proto je také základním prvkem monitorování složení vzduchu kontrola koncentrace oxidu uhličitého.
Nutnost monitorování CO2 ve vzduchu
Potřeba monitorování kvality vzduchu, a zvláště analýza obsahu oxidu uhličitého v místnostech má zvláštní význam v kontextu tří kategorií faktorů:
- fyzikálních,
- ekonomických,
- zdravotních.
Udržení optimální kvality vzduchu a redukce koncentrace CO2 vyžaduje stálé větrání objektu. Intenzivní větrání vede ke zvýšené emisi tepla mimo budovu. Zatím se fyzikální podmínky váží na omezování energetické náročnosti budov zmenšováním emise tepla mimo budovu.
Ekonomické aspekty jsou bezprostředně spojené s náklady na větrání pro udržení koncentrace CO2 na přípustné úrovni.
Zdravotní aspekty se týkají hlavně nepříznivé reakce lidského organismu na zvýšenou koncentraci oxidu uhličitého ve vdechovaném vzduchu.
Zvýšená koncentrace CO2 způsobuje snížení soustředění a ospalost. Když koncentrace oxidu uhličitého dosáhne hodnoty srovnatelné s koncentrací kyslíku ve vzduchu (kolem 20%), může způsobit ohrožení života. Udržení optimálních hodnot koncentrace oxidu uhličitého tedy přímo přispívá ke zvýšení efektivity naší práce i snižuje riziko vzniku příznaků nemocí vyvolaných vystavením se velké koncentraci CO2 .
Právní regulace týkající se koncentrace CO2 v místnostech
Ve velmi rozvinutých zemích Severní Ameriky a Evropy se velká váha přikládá všem třem kategoriím výše uvedených faktorů. V těchto oblastech světa jsou zavedeny normy regulující kvalitu vzduchu a doporučení týkající se koncentrace CO2 v místnostech.
Závazné normy týkající se větrání jsou:
- ASHRAE 62.1-2013 ve Spojených státech
- EN-15251:2012, EN-15241:2011, EN-15242:2009 a EN-13779:2008 v Evropě.
Jejich cílem je dosažení akceptovatelné kvality vzduchu v místnostech.
V Polsku byly do roku 2015 závazné normy PN-83/B-03430 a PN-83/B-03430/Az3:2000, které byly nahrazeny výše uvedenými evropskými nařízeními.
Všechny uvedené normativní dokumenty definují podobným způsobem intenzitu větrání v závislosti na počtu osob, typu a objemu místnosti. V současné době doporučovaná intenzita větrání, která vynucuje výměnu vzduchu, je od 15 do téměř 40 m3/h na osobu. Právní nařízení se vztahují také na limity koncentrace CO2, které jsou nepříznivé nebo ohrožující pro zdraví.
Vliv koncentrace CO2 na naše zdraví
Je třeba pamatovat na to, že při velké koncentraci oxidu uhličitého ve vzduchu, dosahující hodnoty přes 20%, může v kritickém případě dojít k úmrtí. V oblasti patřící do středních koncentrací se nejčastěji objevuje ospalost a omezení soustředění. Zvýšení koncentrace CO2 nad 1000 ppm ve vdechovaném vzduchu vyvolává nejen ztrátu soustředění a ospalost, ale i zvýšenou frekvenci dýchání, dušnost a bušení srdce.
V tabulce jsou uvedeny hodnoty koncentrace oxidu uhličitého ve vdechovaném vzduchu a jejich vliv na lidský organismus.
Charakteristické úrovně koncentrace CO2 a jejich vliv na lidský organismus
| Koncentrace oxidu uhličitého ve vzduchu | Podmínky |
|---|---|
| 350-450 ppm | typická koncentrace CO2 v atmosférickém vzduchu se vzrůstající tendencí vyvolanou činností člověka |
| 600-800 ppm | přípustná dlouhodobá úroveň koncentrace, která nemá vedlejší účinky |
| 1000 ppm | mezní úroveň dlouhodobé koncentrace v místnostech |
| 5000 ppm* | přípustná úroveň při 8hodinové expozici |
| 6000-30000 ppm | přípustná úroveň při krátkodobé expozici |
| 3-8% | rozsah koncentrace CO2 vyvolávající změny biofyzikálních parametrů |
| >10% | úroveň CO2, při které se objevují znaky otravy |
| >20% | úroveň koncentrace CO2, při které nastává riziko ohrožení života |
*typická hodnota koncentrace CO2 ve vydechovaném vzduchu
Rychlost změn koncentrace CO2
Zvýšená koncentrace CO2 se může velmi rychle objevit ve veřejných prostorách, ve kterých přebývá současně mnoho osob. Vychází to ze skutečnosti, že při nevelké fyzické námaze objem oxidu uhličitého ve vydechovaném vzduchu dosahuje 5000 ppm.
Teoreticky je jeden člověk v uzavřené místnosti bez větrání o objemu 20 m3 schopen během 8hodinového spánku změnit úroveň koncentrace oxidu uhličitého z 350 ppm na asi 6000 ppm.
Může se tedy koncentrace oxidu uhličitého změnit velmi rychle a proto je měření parametrů vzduchu tak důležité, se zvláštním důrazem na otázku koncentrace CO2.
Zlepšení kvality vzduchu obyčejným větráním je v rozporu s neméně důležitými zásadami pro zvyšování tepelné izolace budov a omezování energetické náročnosti. V souvislosti s tím je otázka monitorování hladiny CO2, vlhkosti a teploty vzduchu nyní základem procesu optimalizace topných a větracích a klimatizačních systémů v objektech.
Spojení ovládání větrání s monitorováním vzduchu
Zohledníme-li hladinu CO2, můžeme značně efektivněji spravovat tepelnou bilanci místností a budov a zároveň udržet vhodný komfort jejich užívání. Na pomoc přichází řešení určené pro monitorování kvality vzduchu a ovládání větrání, jako je AXIOMET AX-CO2-1. Jedná se o číslicový monitorovací a záznamníkový systém s funkcí měření teploty, relativní vlhkosti a koncentrace CO2.
Přístroj je vybaven dvoustavovým výstupem, jehož stav se aktivuje podle úrovní alarmu, které naprogramuje uživatel. Tím umožňuje použití jednoduchého regulačního obvodu typu zapni / vypni v obvodu vynuceného větrání.
Shrnutí
Otázky monitorování a kontrolování mikroklimatu v uzavřených místnostech by měly být zvažovány v úzké souvislosti s otázkou zlepšení funkčnosti budov a zmenšování jejich energetické náročnosti. Z jedné strany totiž vstupují do hry ekonomické podmínky využívání objektů a z druhé strany zdravotní aspekty.