Problematika kvality interiérového mikroklimatu

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku, designu a bydlení Problematika kvality interiérového mikroklimatu Bakalářská práce 2012 Lenka Kučerová

2 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Problematika kvality interiérového mikroklimatu zpracovala samostatně a uvedla jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně dne Podpis studenta

3 PODĚKOVÁNÍ Děkuji svému vedoucímu práce Ing. Zdeňkovi Muzikářovi, Ph.D. a svému konzultantovi Ing. Jaroslavu Svobodovi, Ph.D. za odborné vedení, cenné rady a za čas poskytnutý při řešení této bakalářské práce. Dále bych chtěla poděkovat Ing. Petru Čechovi, Ph.D. za ochotu a odbornou pomoc při vyhodnocování měření. Rovněž děkuji své rodině za podporu po celou dobu mého studia.

4 Autor: Lenka Kučerová Název bakalářské práce: Problematika kvality interiérového mikroklimatu Abstrakt: Bakalářská práce se zabývá problematikou vnitřního prostředí. Byly shrnuty poznatky o mikroklimatu interiéru, alergiích, elektroiontovém mikroklimatu a zařízeních pro ionizaci vzduchu. Měřením koncentrace iontů a VOC látek ve zkušebním prostředí bylo zjištěno, že záporné ionty způsobují redukci obsahu VOC látek. Bylo prokázáno, že použití ionizátoru snižuje množství škodlivých látek a tím ovlivňuje kvalitu vnitřního prostředí. Klíčová slova: mikroklima, VOC látky, ionty, ionizace Author: Lenka Kučerová Bachelor thesis: Issues of quality of interior microclimate Abstract: The thesis is dealing with issues of the inner environment. Findings about microclimate of the interior, allergies, electro-ion microclimate and device for ionization of the air were summarized. By measuring the concentration of ions and VOCs in testing environment was found, that the negative ions are causing reduction of the harmful substances and by that, improving the quality of the inner environment. Keywords: microclimate, VOC, ions, ionization

5 Obsah OBSAH 1 ÚVOD CÍL PRÁCE MIKROKLIMATICKÉ PROSTŘEDÍ V INTERIÉRU Toxické plyny vyskytující se v interiéru Těkavé organické látky Emise VOC po aplikaci nátěrových hmot Syndrom nemocných budov ALERGIE SOUVISEJÍCÍ S NEVHODNÝM MIKROKLIMATEM ELEKTROIONTOVÉ MIKROKLIMA A ZAŘÍZENÍ PRO IONIZACI VZDUCHU Zdroje ionizační energie Vliv ionizace vzduchu na lidský organismus Faktory ovlivňující elektroiontové mikroklima Zařízení pro umělou ionizaci vzduchu METODIKA PRÁCE Stanovení postupu měření interiérového mikroklimatu ve zkušebním zařízení Použitý materiál Použité přístroje Ionizátor a čistička vzduchu Bionic YB Iontmetr Zařízení pro odběr vzorků emisí VOC Zařízení pro analyzování odebraných vzorků emisí VOC Ostatní přístroje VÝSLEDKY MĚŘENÍ KONCENTRACE IONTŮ A VOC LÁTEK Koncentrace iontů při různém stavu zkušebního prostředí Koncentrace VOC látek DISKUSE A VYHODNOCENÍ DOSAŽENÝCH VÝSLEDKŮ ZÁVĚR... 43

6 Obsah 10 SUMMARY POUŽITÁ LITERATURA SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK SEZNAM TABULEK SEZNAM OBRÁZKŮ... 51

7 Úvod 1 ÚVOD Problematika kvality bydlení je v poslední době velmi aktuální. Kvalita prostředí budov má rozhodující vliv na pohodu a zdravotní stav člověka. Většinu svého času tráví lidé uvnitř budov, jednu třetinu života spaním a nejméně druhou třetinu volným pobytem, a proto je důležité se zabývat problematikou vnitřního prostředí a jeho vlivem na zdraví. Denně vydýcháme minimálně 20 m 3 čistého vzduchu a největší část tohoto množství je z uzavřených místností. Za posledních několik desítek let přibylo a přibývá nových materiálů a výrobků používaných ve stavebnictví, nátěrových hmotách i ve vybavení bytů. Hledání možností energetických úspor mělo mj. za následek i snížení úrovně větrání. Došlo tak ke kvalitativním i kvantitativním změnám ve složení ovzduší interiérů. Koncentrace některých polutantů v prostředí interiérů je dvakrát až pětkrát vyšší, v některých případech i desetkrát vyšší ve srovnání s venkovním prostředím. Součást ovzduší tvoří záporné ionty, které působí příznivě na zdraví, psychiku a imunitní systém. V případě nedostatku záporných iontů v obytném prostředí dochází k různým onemocněním. Zvýšení koncentrace záporných iontů je jednou z hlavních možností jak negativní faktory eliminovat. Vzhledem k tomu, že přibývá onemocnění, která jsou spojena s kontaminací obytného prostředí cizorodými látkami, kde tyto látky v ovzduší mohou působit dráždivě, je velmi prospěšné studovat problematiku škodlivých látek, které jsou přítomny v interiérovém mikroklimatu, a navrhnout možnosti jejich redukce. 8

8 Cíl práce 2 CÍL PRÁCE Cílem práce je řešení problematiky interiérového mikroklimatu s možností redukce obsahu škodlivých látek v obytném prostředí. V práci je popsáno mikroklimatické prostředí v interiéru, alergie související s nevhodným mikroklimatem, elektroiontové mikroklima a zařízení pro ionizaci vzduchu. V praktické části bylo hlavním cílem řešení metodiky práce při měření vlivu záporných iontů na koncentraci VOC látek z ředidla a nátěrových hmot ve zkušebním zařízení, po vyřešení metodiky proměřit ředidlo a dvě nátěrové hmoty a prokázat vliv záporných iontů na koncentraci VOC látek. 9

9 Mikroklimatické prostředí v interiéru 3 MIKROKLIMATICKÉ PROSTŘEDÍ V INTERIÉRU V současné době se kvalita ovzduší neustále zhoršuje, dochází ke zvyšování koncentrace škodlivých látek. Příčinou současného stavu mikroklimatu je nárůst chemických látek v interiérech, podmíněných novými materiály, technologiemi a větším počtem zařizovacích předmětů. Další příčinou je minimalizování tepelných ztrát dokonalým utěsněním oken a dveří budov, které vede k omezení přirozeného větrání. Nedochází tak k samovolné výměně vzduchu a v interiéru se akumulují toxické látky, které mají negativní dopad na lidské zdraví. Dostatečným větráním lze dosáhnout snížení koncentrací těchto látek a úpravy tepelně vlhkostních podmínek. Interiérové mikroklima vytváří mnoho složek tepelně vlhkostní, toxické, odérové, aerosolové, mikrobiální, elektroiontové, elektrostatické, elektromagnetické, ionizační, akustické a světelné. Z hlediska dopadu na lidské zdraví je nejdůležitějším faktorem kvalita vzduchu. Kvalita vzduchu v interiéru je závislá zejména na kvalitě venkovního ovzduší, objemu vzduchu připadajícího na osobu v místnosti, výměně vzduchu a množství vzdušných škodlivin a kontaminací, jejichž zdrojem jsou obyvatelé a jejich metabolismus, aktivity obyvatel, stavební materiály, zařizovací předměty, úklid a údržba bytu (Provazník et al., 1996). 3.1 Toxické plyny vyskytující se v interiéru Toxické plyny vstupují do interiéru jak z venkovního prostředí, tak vznikají přímo uvnitř budov v důsledku činnosti člověka nebo vlivem použitých stavebních materiálů a předmětů v interiéru. V exteriéru se vyskytují koncentrace těkavých látek pocházejících z automobilové dopravy, průmyslu nebo spalování odpadů. Z venkovního prostředí proniká do interiéru zejména oxid uhelnatý, oxidy dusíku, oxidy síry, ozón a smog. Množství škodlivin výrazně ovlivňuje intenzita větrání a stav venkovního ovzduší. Velké rozdíly jsou mezi ovzduším ve městech a na venkově, což má za následek odlišné hodnoty koncentrací v interiérech. Jedním z nejvýznamnějších zdrojů znečistění ovzduší v interiéru je zařízení obytných a pracovních prostor, které emituje do ovzduší různé organické těkavé látky. 10

10 Mikroklimatické prostředí v interiéru Koncentrace emitovaných látek jsou závislé na množství a stáří těchto zdrojů. S časem se emise pomalu snižují. V obývaném interiéru bývá ovzduší dvakrát až pětkrát více znečištěné než v exteriéru. Jsou případy, kdy je toto znečištění ještě podstatně horší, například vlivem kouření nebo nedostatečným větráním (Ezzati, Lopez, 2003; Svoboda, 2007). 3.2 Těkavé organické látky Těkavé organické látky jsou označovány zkratkou VOC (Volatile Organic Compounds). Dle znění zákona o ochraně ovzduší č. 86/2002 Sb. 2 je těkavá organická látka (VOC) jakákoli organická sloučenina nebo směs organických sloučenin, s výjimkou methanu, která při teplotě 20 o C (293,15 K) má tlak par 0,01 kpa nebo více nebo má odpovídající těkavost za konkrétních podmínek jejího použití, a která může v průběhu své přítomnosti v ovzduší reagovat za spolupůsobení slunečního záření s oxidy dusíku za vzniku fotochemických oxidantů (Zákon č. 86/2002 Sb., zákon o ochraně ovzduší). VOC látky se vyskytují ve vnitřním prostředí prakticky vždy, neboť se uvolňují z mnoha materiálů. Vliv prchavých látek je větší u nových staveb, staveb po rekonstrukcích, po vybavení bytu novým nábytkem apod. Někdy trvá i několik měsíců, než se úroveň uvolňovaných prchavých látek sníží na přijatelnou koncentraci méně než 1 mg m -3 (Provazník, 2000). Zákeřnost VOC látek spočívá v tom, že svou přítomností s prachem likvidují v interiéru záporné ionty, které jsou nutné pro život člověka. Mezi VOC látky patří benzen, toluen, ethylbenzen, n-buthylacetát, m-xylen, p-xylen, styren, tatrachloretylen, trichloretan, aceton, chloroform, metylchloroform a další, jejich zdrojem jsou nejen stavební materiály, nábytek (velkoplošný konstrukční materiál, lepidla a nátěrové hmoty), těsnění u oken a dveří, ale také barvy, laky, nátěry, rozpouštědla, podlahoviny, koberce, čisticí prostředky, kosmetické přípravky, osvěžovače vzduchu, insekticidní a pesticidní prostředky a kouření. Je prokázáno, že VOC mají výrazně negativní vliv na zdraví člověka. Jejich expozice může vyvolat akutní nebo chronické poruchy zdraví. Toluen, xylen, styren a etylbenzen způsobují s ohledem na jejich koncentraci ve vnitřním prostředí bolesti hlavy, poruchy koncentrace, poruchy motoriky, závrať, nevolnost a zvracení. Chronické 11

11 Mikroklimatické prostředí v interiéru působení má vliv na centrální nervový systém, může mít toxické účinky a být karcinogenní. Nejnebezpečnějším bytovým kontaminantem je benzen, jedná se o karcinogen 1. třídy (Provazník, 2000). TVOC (Total Volatile Organic Compounds) je indikátor stavu ovzduší ve vnitřním prostoru. Používá se pro měření vzduchu uvnitř prostoru a udává celkové množství organických komponentů. Hodnotu TVOC je možné stanovit stanovením ekvivalentní hodnoty ze součtu plynových chromatogramů. Problematiku emisí VOC v interiérech řeší z legislativního pohledu ČSN EN ISO Vnitřní ovzduší, dále pak zákon č. 350/2011 Sb., o chemických látkách a chemických směsích a o změně některých zákonů. Hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb stanovuje vyhláška Ministerstva zdravotnictví České republiky č. 6/2003 Sb. (tab. 1). Tab. 1 Limitní hodinové koncentrace chemických ukazatelů ve vnitřním prostředí staveb (vyhláška MZ ČR č. 6/2003 Sb.) Ukazatelé Limit [µg m -3 ] Benzen 7 Toluen 300 Xyleny (suma) 200 Styren 40 Etylbenzen 200 Trichloretylen 150 Tetrachloretylen 150 Pozn.: Limity jsou stanoveny pro koncentrace látek vztažené na standardní podmínky (teplota vzduchu 20 o C a tlak vzduchu 101,32 kpa). 12

12 Mikroklimatické prostředí v interiéru 3.3 Emise VOC po aplikaci nátěrových hmot Nátěrové hmoty na bázi organických rozpouštědel obsahují značné podíly VOC látek. Tyto VOC látky při aplikaci a následně při uvolňování z nátěrového filmu do prostoru negativně ovlivňují zdraví člověka. Rozpouštědla a ředidla tvoří v klasických rozpouštědlových nátěrových hmotách % hmotnosti výrobku. Čím vyšší obsah sušiny má NH, tím méně emituje škodliviny do atmosféry. Cílem výrobců nátěrových hmot je snížit obsah VOC látek v nátěrových hmotách nebo používat ekologicky a zdravotně nezávadná rozpouštědla. Současné trendy v povrchové úpravě nábytku a výrobků ze dřeva jsou: UV tvrditelné NH především 100% sušinové; vodou ředitelné NH; rozpouštědlové NH se sníženým podílem rozpouštědel a vyšší sušinou (Horák, 2008; Zatloukalová, 2008). Emise těkavých organických látek z NH vytvrzovaných UV zářením, nitrocelulózových, polyuretanových a vodou ředitelných porovnával Muzikář (2008) a zjistil, že nejvhodnějším nátěrovým systémem je z ekologického hlediska nátěrová hmota vytvrzovaná UV zářením (emise 1,64 g m -2 ). Nízké byly také emise těkavých organických látek u vodou ředitelného laku (17,50 g m -2 ). Nitrocelulózový lak a polyuretanové laky vykazovaly velké množství VOC látek (2 113,30 a 139,20 g m -2 ). Koncentrace těkavých organických sloučenin je nejvyšší při tvořícím se nátěrovém filmu, kdy se člověk s těmito škodlivinami setká v pozici výrobce nábytku. Dílec s povrchovou úpravou se dostává v podobě nábytkového kusu ke konečnému spotřebiteli. Množství emitovaných VOC z hotové povrchové úpravy bývá již na nižší úrovni (Jergl, 2006; Meloun, Haraslínová, 2008). Při roční spotřebě tun nátěrových hmot unikne do ovzduší až tun organických rozpouštědel (Bednářová, Krejsová, 2008). 3.4 Syndrom nemocných budov Syndrom nemocných budov známý jako SBS (Sick Building Syndrome) popisuje zdravotní obtíže lidí pracujících nebo žijících v budově, které nemají zjevné příčiny. Příznaky se zhoršují tehdy, pokud jsou lidé v budově, a ustupují nebo mizí úplně, když budovu opustí. Nejčastějšími příznaky jsou zrakové potíže, záněty horních cest dýchacích a kožní příznaky. Časté jsou také bolesti hlavy, celková únava, nespavost, 13

13 Mikroklimatické prostředí v interiéru zažívací potíže, podrážděnost, poruchy koncentrace. Prevalence potíží může dosáhnout až 25 % a jako vážný problém je může pociťovat až 10 % pracovníků (Lajčíková, 2010). Budovy způsobující syndrom mají společné charakteristické znaky: jsou klimatizovány, osvětlení je blikající, ostré a oslňující, je zde nevhodná celková úroveň větrání, nastavení teploty a relativní vlhkosti vzduchu, velké množství čalouněného nábytku, nový nábytek, koberce, nové malby a nátěry, špatná údržba budovy, nedostatečný úklid, vysoká teplota, kolísání teploty během dne, příliš nízká či vysoká vlhkost vzduchu, ovzduší je znečištěno prachem, tabákovým kouřem, ozónem, VOC a odéry a vyznačují se rovněž velkým množstvím výpočetní a komunikační techniky. Tyto rysy má většina budov postavených od 60. let. Michalík et al. (2010) udávají, že více než 30 % nově postavených a rekonstruovaných budov má příznaky SBS. 14

14 Alergie související s nevhodným mikroklimatem 4 ALERGIE SOUVISEJÍCÍ S NEVHODNÝM MIKROKLIMATEM Znečištěným prostředím bytů a domů jsou ohroženi alergici a astmatici, lidé trpící chorobami dýchacích cest, ale také lidé s oslabenou imunitou. Ke zhoršení kvality ovzduší v bytových prostorách vede snížení obměny vzduchu v interiéru. Během posledních let dochází k významnému zvyšování počtu alergiků. Havlásková (2008) uvádí, že celkový výskyt v populaci dosahuje %. Mezi nejčastější původce alergií patří alergeny inhalační, které se dostávají do organismu dýchacími cestami, a alergeny kontaktní, to jsou alergeny obsažené např. v nátěrových hmotách, čisticích prostředcích a kosmetických přípravcích. Člověk tráví v interiéru většinu svého života, především několik hodin během spánku inhaluje jemné částečky prachu usazeného v lůžku. Domácí prach je směs nejrůznějších anorganických a organických látek. Je bohatým zdrojem bytových alergenů. Skládá se z roztočů a jejich exkrementů, lidských a zvířecích šupinek kůže, z úlomků vlasů, hmyzu, z moče a slin domácích zvířat, z textilních vláken, bakterií, plísní, peří a pylových zrn. Pevné částice prachu se usazují na povrchu věcí, nábytku, podlahách a malé jemné částice, které označujeme jako respirabilní prašný aerosol, se vznáší v ovzduší. Podle velikosti částic prašného aerosolu rozlišujeme frakce do 10 µg a frakce do 2,5 µg. Pro člověka jsou nebezpečné, protože na rozdíl od hrubých částic se nezachytí v horních cestách dýchacích a nejsou vykašlány nebo spolknuty, ale pronikají hluboko do dolních cest dýchacích až do plicních sklípků. K jejich rozvíření dochází při jakékoli činnosti v bytě (Špičák, 2003). Po izolaci jednotlivých alergenů se rozsáhlými studiemi alergenů bytového prachu dospělo k názoru, že nejvíce alergizující v domácím prostředí jsou alergeny roztočů domácího prachu (Platts-Mills et al., 1997). Až 90 % roztočů v bytě se nachází v matracích, kde se může vyskytovat až několik milionů roztočů. V jednom gramu prachu může být jedinců (Holcátová, 2008). Těla roztočů mohou v domácím prachu tvořit až 60 % celkové hmotnosti prachu (Havlásková, 2007). Dalším významným alergenem ve vnitřním prostředí jsou alergeny domácích zvířat a alergeny hmyzu, především švába. Rovněž se vyskytují alergeny mikroorganismů a alergeny pylové. 15

15 Elektroiontové mikroklima a zařízení pro ionizaci vzduchu 5 ELEKTROIONTOVÉ MIKROKLIMA A ZAŘÍZENÍ PRO IONIZACI VZDUCHU Elektroiontové mikroklima je složka prostředí vytvářená negativními a pozitivními ionty v ovzduší, které působí na člověka a ovlivňují jeho celkový stav. Ionty jsou atomy, které působením ionizační energie získaly nebo ztratily elektron a díky tomu jsou nabity energií. Podle polarity se dělí na kladné a záporné, hlavním představitelem kladných iontů v přírodě je iont dusíku a hlavním představitelem záporných iontů je iont kyslíku nebo vodní páry. Podle hmotnosti se dělí na lehké, střední a těžké. Lehké ionty jsou z hlediska zdraví nejdůležitější, neboť příznivě působí na člověka. Se znečištěním ovzduší počet středních a těžkých iontů stoupá, koncentrace lehkých iontů je tedy ukazatelem čistoty ovzduší. Za normálního stavu jsou molekuly plynu elektricky neutrální a vykazují stabilní charakter. Působením ionizační energie na neutrální molekuly plynů dochází k neelastickým srážkám. V důsledku srážek dochází k odtržení jednoho nebo více elektronů z orbitální sféry atomu. Vznikají tak dvojice elektricky nabitých částic tvořené odtrženými elektrony nesoucími negativní náboj a zbývající částí atomu s pozitivním nábojem. Tyto částice nejsou stabilní a spojují se dále s neutrálními atomy, či molekulami do komplexů molekul, které jsou již stabilnější a nazývají se lehkými ionty (tzv. aeroionty). Do interiéru vstupují aeroionty jednak z exteriéru, jednak mohou být vytvářeny i v interiéru budovy (Jokl, 2002). Ve zdravém, čistém ovzduší, například v lese, nacházíme koncentraci až lehkých iontů v 1 cm 3. Se znečištěním vzduchu stoupá koncentrace těžkých iontů a klesá koncentrace pro člověka potřebných lehkých iontů (tab. 2). Dostatečná koncentrace lehkých záporných iontů má pozitivní vliv na celkový stav člověka. Koncentrace záporných iontů je stále menší. Příčinou je stále větší podíl znečišťujících látek, které tyto ionty vychytávají. Často je úbytek iontů takový, že dochází k ionopenii zdravotním potížím vyvolaným nedostatkem záporných iontů. Hlavními lapači iontů jsou kouř, smog, prach, aerosoly včetně mlhy a znečištění ovzduší všeho druhu. Krátkodobá ionopenie se může projevit migrénami, sníženou duševní a fyzickou výkonností a celkovou únavou. Dlouhodobý nedostatek záporných iontů může vést k trvalým neurózám, hypertenzi, dýchacím potížím a vývoji chorob 16

16 Elektroiontové mikroklima a zařízení pro ionizaci vzduchu dýchacích orgánů (Brunecký, 1998). Jokl (1993) uvádí, že biologický účinek negativních iontů na člověka lze charakterizovat vzrůstem ph krve, poklesem krevního tlaku, poklesem spotřeby kyslíku. Pozitivní ionty naopak působí na pokles ph krve, vzrůst tlaku, vzrůst spotřeby kyslíku, pokles hladiny cholesterolu v krvi, vysoušení sliznic a další. Vzdušné záporné ionty jsou velmi účinným dezinfekčním prostředkem a díky tomu ničí nebo alespoň deaktivují viry a bakterie. Podle studií z USA je dezinfekční účinnost vzdušných iontů až 98% a snižuje pravděpodobnost nákazy vzdušnou cestou až o 80 %. Vyšší koncentrace záporných atmosférických iontů činí vzduch svěžejší, dýchatelnější, lehčí a objektivně čistější. Kladné ionty mají účinek právě opačný (Svoboda, 2006). Vzduch chudý na jakékoliv ionty je označován vnímavými osobami jako "těžký", vzduch s převahou pozitivních iontů jako "dusno", s převahou negativních iontů jako "řídký a chladný" a s optimálním poměrem pozitivních a negativních iontů jako "lehký" a "čistý". Tab. 2 Průměrná koncentrace iontů v prostředí (Jokl, 1993) Prostředí Koncentrace iontů [iont cm -3 ] Zakouřený interiér 0 Ovzduší města 50 Ovzduší bytu 200 Les nížiny 500 Les hor Kamenný sklep Okolí vodopádů Ovzduší jeskyní

17 Elektroiontové mikroklima a zařízení pro ionizaci vzduchu 5.1 Zdroje ionizační energie K tvorbě iontů dochází nejčastěji působením zemského elektrického pole, kosmického záření, ultrafialové složky slunečního záření a Lenardovým efektem. Působení zemského elektrického pole Ionty v elektrostatickém poli vznikají mezi ionosférou a povrchem Země. Zeměkoule je jako obrovský kulový kondenzátor, jehož vnitřní elektrodou je vodivý povrch Země nabitý záporně a druhou elektrodou je vrstva ionizovaného, dobře vodivého ovzduší, tzv. ionosféra, která je nabitá kladně. Dielektrikem je pak vrstva špatně vodivého vzduchu. Tyto procesy probíhají ve zlomku sekundy (Svoboda, 2007). Působení kosmického, ionizujícího a ultrafialového záření V přirozených podmínkách se na tvorbě vzdušných iontů podílí ionizující záření z přirozených radioaktivních látek obsažených v zemské kůře a ve vzduchu, dále kosmické záření, záření těžkých částic, přicházejících do vyšších vrstev atmosféry ze slunečního záření, a ultrafialové záření. Kinetická energie dopadajících částeček těchto záření nebo energetické kvantum dává energii potřebnou k uvolnění elektronu z vnějšího elektronového obalu molekul vzdušných plynů. Lenardův efekt Při rozprašování vody do vzduchu, při prudkém nárazu vodní kapky na překážku nebo při unikání a praskání bublinek plynu z vody dochází k tvorbě iontů oddělováním malých částic z povrchu vody. Větší kapky nebo celá hmota vody se stává pozitivní, zatímco malé oddělené částice mají negativní náboj. Negativní ionty se tvoří nejvíce při rozprašování destilované vody, zatímco u vodovodní vody jejich tvorba klesá na jednu pětinu a minerální voda nedává již téměř žádný Lenardův efekt. Vydatným zdrojem negativních aeroiontů způsobených Lenardovým efektem jsou vodopády. Na čistých horských řekách bylo naměřeno až negativních iontů v cm 3 (Jokl, 2002). 18

18 Elektroiontové mikroklima a zařízení pro ionizaci vzduchu 5.2 Vliv ionizace vzduchu na lidský organismus Působení ionizace se děje asi z 10 % povrchem kůže a z 90 % plícemi, což je dáno tím, že povrch lidského těla má plochu asi 1,5 m 2, zatímco povrch plicních sklípků má plochu asi 150 m 2. Vlivem ionizace se zlepšuje průchodnost vzduchu v plicích a posiluje samočisticí schopnost plic. Urychluje se pohyb a regenerace řasinek výstelky dýchacích cest, zvyšuje produkce sekretu pohárkovými buňkami a hormonů, které ovlivňují pružnost stěn dýchacích trubic. Vysoká ionizace ovzduší se spolu s vysokou vlhkostí a stálou teplotou vzduchu využívá např. při speleoterapii dětí s chorobami dýchacích cest, zejména astmatiků. Ionizace má příznivý vliv na hojení zánětů dýchacích cest, na neurotiky a lidi trpící nespavostí, pokles krevního tlaku u hypertoniků (Lajčíková, 1998). Doporučené hodnoty v interiéru V České republice není norma ani jiný předpis, který by určoval, jaká koncentrace lehkých iontů v ovzduší interiéru je optimální. Doporučené hodnoty vycházejí ze znalosti ionizace vzduchu v čisté přírodě. Takové koncentrace se považují za ideální. Koncentrace lehkých záporných iontů v interiéru by se měla pohybovat kolem v cm 3 vzduchu a neměla by dlouhodobě překročit v cm 3 vzduchu (Lajčíková, 2007). 5.3 Faktory ovlivňující elektroiontové mikroklima Na koncentraci vzdušných iontů ve vnitřním prostředí mají vliv stavební materiály, zařízení, nábytek, bytové doplňky, vzduchotechnická zařízení a chování člověka. Vliv stavebních materiálů Uvnitř staveb je elektrické pole ovlivňováno konstrukcí obvodového pláště. Minimálně je deformují dřevěné a tradiční konstrukce z cihlového zdiva, zatímco železobetonové konstrukce a konstrukce s ocelovým skeletem je odstiňují. Železobetonový skelet brání dlouhodobé existenci lehkých iontů, vytváří Faradayovu klec, v níž se elektricky nabité částice nemohou udržet. Pro udržení nezbytné 19

19 Elektroiontové mikroklima a zařízení pro ionizaci vzduchu koncentrace iontů je důležité větrat. Nejmenší vliv na celkovou koncentraci lehkých iontů mají objekty z přírodních materiálů. Schleger et al. (2008) uvádějí, že v obytných budovách v centru Brna se koncentrace záporných iontů pohybuje kolem iontů cm -3. Minimální přípustné parametry pro obytné budovy jsou iontů a optimální hodnoty iontů cm -3. Vliv umělých materiálů Umělé materiály, jako jsou podlahové krytiny z PVC a PE, čalounění a koberce ze syntetických materiálů nebo syntetické nátěry, mají malou elektrickou vodivost a nízkou relativní permitivitu. Při jejich použití v interiéru se vytvoří povrch, který není schopen převzít záporný náboj. Malá vodivost a špatná schopnost polarizovat se pak vede k tomu, že se tyto materiály nabíjejí a vytváří se na nich silná elektrostatická pole. To se násobí pohybem a třením prachových částic nebo chůzí člověka. Pokud vstoupí záporný iont do takového prostředí, je jeho životnost velmi krátká. V takovém prostředí není možné udržet iontové mikroklima na požadované úrovni. Vliv vzduchotechnických zařízení Činnost vzduchotechnických zařízení negativním způsobem ovlivňuje elektroiontové mikroklima snižováním lehkých záporných iontů. Meixner (2009) uvádí, že koncentrace záporných iontů v prostředí se vzduchotechnickou technologií se pohybuje od 30 do 165 a kladných iontů od 39 do 280. Ve venkovním prostředí byly naměřeny koncentrace kladných iontů od 420 do 650 a záporných iontů od 185 do 350. V objektech, kde byla koncentrace vzdušných iontů nízká, si lidé stěžují na únavu, bolesti hlavy, pálení a slzení očí a snížení pracovní pohody. Klimatizace zajistí vzduch bez fyzikální, chemické a mikrobiální kontaminace, ale rovněž jej zbaví vzdušných iontů. Gebauer et al. (2007) rovněž potvrzují, že úbytek iontů je znatelný při dopravě vzduchu potrubím, což bylo prokázáno měřením v klimatizovaných budovách, kde byla koncentrace iontů výrazně menší než ve venkovním prostředí. Vliv lidských činností Největším nepřítelem přirozené ionizace vzduchu je kouření. Cigaretový dým je aerosol množství chemických látek, jeho hlavní složkou je dehet. Mikroskopické kapičky dehtu mají mimořádnou schopnost vázat na sebe lehké záporné ionty 20

20 Elektroiontové mikroklima a zařízení pro ionizaci vzduchu a ve velkých kvantech způsobují jejich zánik. Úbytek iontů dále způsobují výpary v kuchyni, používání kosmetických sprejů, deodorantů, laků, dlouhodobý pobyt více lidí v nevětrané místnosti. Okamžitou ionizaci vzduchu nepříznivě ovlivňuje provoz televizních a počítačových obrazových displejů, které se podílí na rychlejším zániku lehkých iontů. Vysoké kladné anodové napětí u obrazovek působí jako silná potenciálová nora právě pro lehké negativní ionty z ovzduší. Pokud před zapnutím počítačů a jejich monitorů v místnosti naměříme koncentraci 250 iontů cm -3, po zapnutí poklesne až na úroveň nižší než 100 iontů cm -3 (Jokl, 2007). Zvýšení koncentrace záporných iontů lze dosáhnout použitím vhodných stavebních materiálů, správným stavebním řešením a zařízením interiéru z přírodních materiálů, zabezpečením dostatečného přirozeného větrání místností, instalací ionizátorů a omezením aktivit, které záporné ionty likvidují. 5.4 Zařízení pro umělou ionizaci vzduchu Ionizátory jsou generátory iontů, které do prostředí šíří záporné ionty. Přístroje pracují na různých principech. Rozlišujeme ionizátory elektrofluviální, ionizátory s koronovým výbojem, radioaktivní a hydrodynamické. Pro použití v interiérech se využívají ionizátory, které fungují na principu koronového výboje. Ionizátory jsou často zabudovány přímo do čističek vzduchu. Zde působí nejen přímo samy, ale navíc ještě účinek čističů vzduchu zvyšují. Záporné ionty produkované ionizátorem k sobě přitahují opačně nabité nečistoty. Tím, že je přitahují, urychlují jejich shlukování do větších částic, tzv. clusterů, které jsou zachyceny na filtr rychleji než drobné nečistoty. Dále se ionizátory podílejí na čistění vzduchu tak, že urychlují sedimentaci prachu a jeho částice se elektrickými silami odpuzují směrem k pevným povrchům. Nečistoty ze vzduchu se více usazují na podlaze, stěnách a zařízení. Výsledkem je výrazné snížení koncentrace respirabilního prachu. Výhodou ionizátorů je naprosto bezhlučný provoz, protože filtrují vzduch bez použití ventilátoru a jsou založeny na principu iontového větru. Ionizátor by měl být umístěn minimálně půl metru od nejbližší stěny nebo nábytku a směrován do prostoru. Lze jej doporučit do každého interiéru, neboť dokáže 21

21 Elektroiontové mikroklima a zařízení pro ionizaci vzduchu ozdravit téměř jakékoliv prostředí. Ideální je stálý provoz, neboť vzduch se čistí a obohacuje lehkými zápornými ionty pouze po dobu jeho provozu. Ionizátory s koronovým výbojem Principem je koronový výboj mezi dvěma elektrodami o rozdílných rozměrech. Výbojové napětí je nízké, proto klesá tvorba ozónu a oxidů dusíku na stopové koncentrace. Vyzařovač iontů je buď kovový, nebo s uhlíkovým vláknem. Kovová jehla je umístěna tak, aby se vytvořené lehké záporné ionty snadno šířily do vzdušného prostoru. Jehla vyžaduje občasné ostření, neboť se na jejím hrotu natavují nečistoty z ovzduší, hrot se tupí a tím se snižuje produkce iontů. Nevýhodou těchto ionizátorů je produkce ozónu a směsi oxidů dusíku. Koncentrace těchto toxických plynů závisí na napětí na emitoru iontů. U kvalitních přístrojů se ovšem jedná pouze o stopové množství splňující limity. Nejmodernější jsou ionizátory s uhlíkovým vláknem, které produkují záporné ionty na vlákně z čistého uhlíku. Jejich předností je, že nejsou zdrojem nežádoucích toxických plynů (Lajčíková, 1998, Lajčíková 2007). Ionizátory elektrofluviální Patří mezi první ionizátory. Pracovaly na principu vytvoření vysokého napětí mezi dvěma póly statického elektrického pole představovaného sítí z vodivého materiálu opatřenou hroty. První, kdo tento ionizátor zkonstruoval a v praxi použil, byl v roce 1925 A. P. Sokolov. Dokonalejší, ventilátorem opatřený elektrofluviální lustr vyrobil již v roce 1928 A. N. Čiževskij. Nedostatkem byl vysoký obsah oxidů dusíku a ozónu v ovzduší. Závažným nedostatkem byl rovněž vznik elektromagnetického pulsního pole (Zelené úřadování, 2007). Ionizátory s radioaktivním zářičem Využívají jako zdroje ionizační energie β záření tritia 3 1H, které má poměrně nízkou energetickou úroveň. Používají se pouze k experimentální práci. Hydrodynamické ionizátory Využívají Lenardova efektu, při kterém dochází k ionizaci vzduchu následkem tříštění kapek při prudkém nárazu vody na tvrdý podklad. Tyto přístroje slouží i jako zvlhčovače vzduchu a uplatňují se především v lázeňství. 22

22 Metodika práce 6 METODIKA PRÁCE 6.1 Stanovení postupu měření interiérového mikroklimatu ve zkušebním zařízení Pro vlastní měření interiérového mikroklimatu bylo nejdříve zkonstruováno zkušební zařízení na měření koncentrace iontů a VOC látek. Následně bylo nutno vyřešit metodiku měření. Prováděly se pokusy měření, ve kterých se zkoušelo různé množství znečišťující látky, doba znečišťování zkušebního prostředí, doba ionizace, rychlost proudění vzduchu a umístění zařízení. Po mnoha měřeních byla vyřešena metodika a postup práce ve zkušebním zařízení a zkušebně bylo provedeno měření ředidla a dvou nátěrových hmot. Metodika a postup práce objem zkušebního zařízení 0,25 m 3 zkušební prostor znečištěn definovaným množstvím ředidla nebo nátěrové hmoty znečišťování zkušebního prostředí 30 min. odstranění Petriho misky se znečišťující látkou doba homogenizace zkušebního prostředí 60 min. (3 ventilátory) odběr vzorku ovzduší ze zkušebního prostoru před ionizací (doba odběru 10 min.) ionizace prostředí zkušebního prostoru (doba ionizace 180 min.) odběr vzorku ovzduší ze zkušebního prostoru po ionizaci (doba odběru 10 min.) každé měření bylo prováděno 3 měření koncentrace záporných iontů za následujících zkušebních podmínek: celková koncentrace záporných iontů produkovaná přístrojem bez vlivu prostředí měření koncentrace záporných iontů v pozadí bez zapnutého ionizátoru měření konečné koncentrace záporných iontů po ionizaci analýza odebraných vzorků v plynovém chromatografu vyhodnocení dosažených výsledků 23

23 Metodika práce Podmínky měření ve zkušebním zařízení teplota 20,5 o C relativní vlhkost vzduchu 33 % řízené proudění vzduchu (pomocí ventilátorů) 1,2 m s -1 Zkušební zařízení bylo zkonstruováno na Mendelově univerzitě v Brně, Ústavu nábytku, designu a bydlení (obr. 1, 2). V zařízení byl umístěn ionizátor, iontmetr, digitální teploměr s vlhkoměrem, tři ventilátory. Do Petriho misky byla odebrána znečišťující látka v množství 0,5 g a ihned po odběru byla miska vložena do prostoru zkušebního zařízení. Znečišťující látka se nechala 30 min. odpařovat, následně byla vyjmuta z prostoru a vzduch ve zkušebním prostředí se 60 min. homogenizoval. Ventilátory byly zapnuty po celou dobu měření z důvodu cirkulace vzduchu. Po ukončené homogenizaci se pomocí odběrové trubičky po dobu 10 min. odebíral vzorek vzduchu obsahující emise VOC látek. Po odběru vzorku byl zapnut ionizátor na vysokou intenzitu a prostředí se nechalo 180 min. ionizovat. Po ukončené ionizaci prostředí byl proveden druhý odběr vzorku vzduchu, opět po dobu 10 min. V jednotlivých fázích se provádělo měření koncentrace iontů. Odběrové trubičky se vzorky ovzduší a s obsahem emisí VOC byly analyzovány na plynovém chromatografu s hmotnostním spektrometrem. Následně se vyhodnotily získané výsledky měření. Obr. 1 Zkušební zařízení 24

24 Metodika práce Obr. 2 Zkušební zařízení s použitými přístroji 6.2 Použitý materiál K měření koncentrace iontů a VOC látek bylo použito: ředidlo C 6000, základní lak C 1036 a lak C 1037 CELOLESK. Ředidlo C 6000 Ředidlo C 6000 je směs organických rozpouštědel aromatických uhlovodíků, alkoholů a esterů. Je to čirá, nízkoviskózní kapalina s charakteristickým zápachem. Používá se k ředění nitrocelulózových nátěrových hmot nebo k čištění aplikačních zařízení. Ředidlo může působit narkoticky a dráždivě, při překročení limitů může způsobit nevolnost, možnost poškození centrálního nervového systému, jater a ledvin. Je hořlavinou I. třídy nebezpečnosti. 25

25 Metodika práce Základní lak C 1036 Nitrocelulózový základní lak na dřevěný nábytek rychleschnoucí, k broušení je roztok nitrocelulózy v organických rozpouštědlech s přísadou syntetických pryskyřic, aditiv a zvláčňovadel. Je určen k vyplnění pórů dřeva pod nitrocelulózové, akrylátové a akryluretanové vrchní laky a vrchní barvy a pro použití k nátěrům dřevěného nábytku a drobných předmětů v interiéru, vhodný též na úpravu dětského nábytku a hraček. Výpary rozpouštědla dráždí kůži, oči a sliznice, při vyšších koncentracích mají narkotické účinky. Při dlouhodobém a opakovaném styku může lak vyvolat alergické reakce. Jedná se o hořlavou kapalinu I. třídy nebezpečnosti. Lak C 1037 CELOLESK Nitrocelulózový lesklý lak na nábytek je roztok nitrocelulózy v organických rozpouštědlech s přísadou syntetických pryskyřic, aditiv a zvláčňovadel. Je určen k interiérové bezbarvé lesklé povrchové úpravě dřevěného a proutěného nábytku a předmětů. Nesmí být použit k povrchové úpravě výrobků, které přichází do přímého styku s potravinami, pitnou vodou, ani k nátěrům dětského nábytku a hraček. Výpary rozpouštědla dráždí kůži, oči a dýchací cesty, při vyšších koncentracích mají narkotické účinky. Při dlouhodobém a opakovaném styku může lak vyvolat alergické reakce. Jedná se o hořlavou kapalinu I. třídy nebezpečnosti. 6.3 Použité přístroje Ionizátor a čistička vzduchu Bionic YB 737 Ionizátor (obr. 3) čistí vzduch dvěma způsoby, a to přímou filtrací přes elektrostatický filtr a nepřímou filtrací pomocí iontových clusterů. Pohyb vzduchu přístrojem zajišťuje tzv. elektronový vítr, což je bezkontaktní proudění elektronů mezi elektrodami. Přístroj je nehlučný, vzduch se filtruje bez použití ventilátoru. K emitování záporně nabitých iontů je použit mikroprocesor řízený koronovým výbojem na sedmi legovaných elektrodách v pulsním režimu, což zajišťuje vysoké hodnoty generovaných záporně nabitých iontů, přičemž nevznikají jiné škodlivé ionty ani ozón. Ionizace vzduchu probíhá přerušovaně. 26

26 Metodika práce Při přímé filtraci se nečistoty zachycují na elektrostatickém filtru se speciálně zušlechtěným povrchem plochy (1 100 cm 2 ). Částice aerosolu, chemických látek, cigaretového kouře, virů, bakterií, plísní, srsti apod. dostávají ionizací vzduchu elektrický náboj a jsou přitahovány a zachytávány na opačně nabitý kolektor. Účinnost filtrace je až 92 %. Filtr se čistí opláchnutím vodou nebo otřením navlhčeným hadříkem, má neomezenou životnost. U nepřímé filtrace záporně nabité ionty přitahují všechny nečistoty, prachové částice, viry a bakterie mající kladný náboj do shluků, tzv. clusterů, které jsou těžší než jednotlivé polétavé částice, a proto klesají k zemi, ze které je uklízíme při běžném úklidu. Výsledkem je výrazné snížení koncentrace respirabilního prachu. Clustery mají větší náboj, a proto jsou silněji přitahovány elektrostatickým filtrem. Přístroj má tři úrovně nastavení chodu dle velkosti prostoru (Ionic-CARE, 2012). Parametry přístroje Bionic YB 737 jsou uvedeny v tab. 3. Tab. 3 Parametry přístroje Bionic YB 737 (Bionic, 2010) Parametr Bionic YB 737 Napájení V/50 Hz Příkon 20 W Maximální plocha místnosti při výšce stropu 60 m 2 cca 250 cm Rozměry 69, cm Váha 3,2 kg Hlučnost max. 8 db Možnosti pracovního režimu 3 high, medium, low Vzduchový výkon až 65 m 3 /hod Protiprašná účinnost 92% Životnost kolektorů (filtru) doživotní Produkce ozónu 0,04 ppm nebo méně (přípustný limit = 0,05 ppm) 27

27 Metodika práce Obr. 3 Ionizátor Bionic YB Iontmetr Iontmetr (obr. 4) je přístroj na měření koncentrace vzdušných i generovaných iontů. Zařízení se skládá z aspiračního kondenzátoru s obslužnou elektronikou a z napájecího zdroje. Iontmetr funguje na principu aspirační metody, kde vzduch obsahující ionty prochází válcovým kondenzátorem s elektrickým polem dané intenzity. Ionty vstupující do kondenzátoru jsou vystaveny dvěma navzájem kolmým silám. Jedna je způsobena proudem vzduchu souběžným s elektrodou kondenzátoru a druhá vzniká působením elektrického pole. Dráhu iontů lze vypočítat. Měřením proudu kondenzátorem lze získat dostatečně přesná data vodivostních a ionizačních konstant v závislosti na podmínkách experimentu. Pro měření proudu kondenzátorem je použit elektroměr. Naměřená data jsou zpracována počítačem. Technické parametry iontmetru jsou uvedeny v tab

28 Metodika práce Tab. 4 Technické parametry přístroje Iontmetr (Szabó et al., 2009) Parametr Rozměry Skladovací a přepravní teplota Iontmetr 44 20,2 12 cm -40 až 85 o C Provozní teplota okolí -25 až 35 o C Doba provozu nepřetržitě Napájení 14,4 VDC ± 10 % Spotřeba max. 5 VA max iontů/cm 3 Rozsahy měření max iontů/cm 3 max. 1, iontů/cm 3 max iontů/cm 3 Obr. 4 Aspirační kondenzátor s obslužnou elektronikou Zařízení pro odběr vzorků emisí VOC Odběrová desorpční trubička K odběru vzorků emisí VOC látek byla použita ocelová odběrová desorpční trubička se specifickou náplní, jejíž složení je přímo závislé na typu látek, které je třeba následně detekovat a určit jejich přesnou koncentraci. Náplní sorbentem je dle sledovaných látek použit Tenax TA, který je pro stanovení emisí VOC látek předepsán. 29

29 Metodika práce Odběrové čerpadlo vzduchu Vzduch obsahující emise VOC je prosáván přes odběrovou trubičku odběrovým membránovým čerpadlem (obr. 5). Bylo použito čerpadlo Gilian LFS 113 SENSIDINE s průtokem vzduchu 6 l/h a dobou odběru 360 min nebo s průtokem vzduchu 12 l/h a dobou odběru 180 min. Obr. 5 Odběrové čerpadlo a odběrová desorpční trubička Zařízení pro analyzování odebraných vzorků emisí VOC Desorpční trubičky se vzorkem odebraného vzduchu s emisemi VOC byly analyzovány na plynovém chromatografu (6890N HPST) s hmotnostním spektrometrem (5973 Network), a to podle metodiky předepsané normou ČSN EN ISO Vnitřní ovzduší část 5: Postup odběru vzorků těkavých organických látek (Svoboda et al., 2010). U plynové chromatografie s hmotnostní spektrometrií se analyzují těkavé páry vzorků. Analýza stanovuje relativní četnost iontů v závislosti na množství prošlé látky. Výsledkem detekce je záznam celkového iontového proudu v retenčním čase [m/s]. Plynová chromatografie s hmotnostní spektrometrií vyjadřuje relativní četnost iontů jako abundanci, tj. závislost na poměru náboje k iontu [m/z]. Abundance odráží kvantitativně i kvalitativně zastoupení jednotlivých organických těkavých látek ve směsi testovaných plynů (Brunecký, Tesařová 2005). 30

30 Metodika práce Ostatní přístroje Ventilátor Byl použit ventilátor Arctic Breeze Pro (obr. 6). Ventilátor je napájený z USB portu, průměr větráčku je 92 mm. Rychlost otáčení lze nastavit v rozmezí od 800 do 1800 otáček za minutu. Ventilátor má flexibilní krk pro snadné nastavení do libovolného směru. Ve zkušebním zařízení byly umístěny tři ventilátory. Digitální teploměr a vlhkoměr Teplota a vlhkost byly ve zkušebním zařízení měřeny pomocí digitálního teploměru a vlhkoměru (obr. 7). Obr. 6 Ventilátor Obr. 7 Digitální teploměr a vlhkoměr 31

31 Výsledky měření koncentrace iontů a VOC látek 7 VÝSLEDKY MĚŘENÍ KONCENTRACE IONTŮ A VOC LÁTEK 7.1 Koncentrace iontů při různém stavu zkušebního prostředí Na následujících obrázcích jsou uvedeny různé stavy zkušebního prostředí. Obr. 8 zobrazuje naměřenou koncentraci záporných a kladných iontů v pozadí bez zapnutého ionizátoru, obr. 9 celkovou koncentraci záporných iontů produkovaných ionizátorem ve zkušebním prostředí, které není znečištěno žádnou látkou. Zkušební prostředí znečištěné nátěrovou hmotou C 1036 je zobrazeno na obr. 10. Na obr. 11 je znázorněn vliv záporných iontů na VOC látky emitované z ředidla C Před začátkem měření, tzn. bez znečišťující látky a zapnutého ionizátoru, se koncentrace záporných a kladných iontů ve zkušebním prostředí blížila nule (obr. 8). kladné ionty záporné ionty [iont.cm -3 ] čas [s] koncentrace průměr (z 5 hodnot) průměr (z 10 hodnot) Obr. 8 Počet záporných a kladných iontů při výchozím stavu zkušebního prostředí Zapnutím ionizátoru se ve zkušebním prostředí významně zvýšila koncentrace záporných iontů (obr. 9). Celkový počet záporných iontů produkovaných přístrojem bez vlivu znečišťujících látek se u vypočteného průměru z deseti hodnot pohyboval v rozmezí až iontů cm

32 Výsledky měření koncentrace iontů a VOC látek záporné ionty [iont.cm -3 ] čas [s] koncentrace průměr (z 5 hodnot) průměr (z 10 hodnot) Obr. 9 Počet záporných iontů ve zkušebním prostředí při zapnutém ionizátoru Znečištěním prostředí nátěrovou hmotou došlo k postupnému nárůstu kladných iontů. Zvyšovalo se množství škodlivých látek v prostředí, a tedy i počet kladných iontů (obr. 10). V průměru bylo naměřeno iontů cm kladné ionty [iont.cm -3 ] čas [s] koncentrace průměr (z 5 hodnot) průměr (z 10 hodnot) Obr. 10 Počet kladných iontů ve zkušebním prostředí znečištěném nátěrovou hmotou C

33 Výsledky měření koncentrace iontů a VOC látek Po zapnutí ionizátoru ve znečištěném prostředí došlo k okamžitému poklesu kladných iontů a postupnému nárůstu iontů záporných (obr. 11). Během ionizace se koncentrace záporných iontů u vypočteného průměru z deseti hodnot zvýšila na průměrnou hodnotu iontů cm kladné ionty záporné ionty [iont.cm -3 ] čas [s] koncentrace průměr (z 5 hodnot) průměr (z 10 hodnot) Obr. 11 Počet záporných a kladných iontů znečištěného zkušebního prostředí během ionizace 7.2 Koncentrace VOC látek Výsledky měření koncentrace VOC látek před ionizací a po ionizaci z ředidla a dvou nátěrových hmot jsou uvedeny v následujících tabulkách (tab. 5, 6, 7). Jsou v nich uvedeny všechny naměřené VOC látky. Každé měření bylo provedeno třikrát a jednotlivé hodnoty jsou průměrem z těchto měření. 34

34 Výsledky měření koncentrace iontů a VOC látek Tab. 5 Emise VOC látek z ředidla C 6000 Znečišťující látka C 6000 C 6000 Měření před ionizací po ionizaci VOC [µg.m -3 ] [µg.m -3 ] Ethylacetát , ,1 Benzen 111,0 79,1 1-Methoxy-2-Propanol 4,4 1,9 Pentanal 0,0 0,0 Trichlorethylen 0,1 0,1 Toluen 5 856, ,5 Hexanal 8,4 5,8 Tetrachlorethylen 0,2 0,2 n-butylacetát 28,2 23,3 Ethylbenzen 20,9 7,2 m, p-xylen 49,2 19,6 Styren 0,7 0,9 o-xylen 5,1 2,5 Butoxy-Ethanol 3,1 3,0 α-pinen 1,1 1,4 Camphen 0,0 0,0 3-Ethyl-Toluen 1,8 2,0 4-Ethyl-Toluen 0,4 2,1 1,3,5-Trimethyl-Benzen 0,1 0,1 β-pinen 1,1 1,1 2-Ethyl Toluen 0,3 0,3 Myrcen 1,1 1,2 1,2,4-Trimethyl-Benzen 1,4 1,4 α-phellandren 0,3 0,3 3-δ-Caren 0,3 0,3 1,2,3-Trimethyl-Benzen 0,3 0,3 Limonen 43,1 54,0 γ-terpinen 1,4 1,6 Bornyl Acetát 0,0 0,0 VOC , ,0 TVOC

35 Výsledky měření koncentrace iontů a VOC látek Graficky jsou znázorněny vybrané VOC látky z ředidla C 6000, které jsou nejnebezpečnějšími bytovými kontaminanty. Obr. 12 zobrazuje emise benzenu, ethylbenzenu, m, p-xylenu a o-xylenu a obr. 13 samostatně emise toluenu koncentrace [µg.m -3 ] Benzen Ethylbenzen m,p-xylen o-xylen VOC před ionizací po ionizaci Obr. 12 Emise benzenu, ethylbenzenu, m, p-xylenu a o-xylenu z C koncentrace [µg.m -3 ] Obr. 13 Emise toluenu z C 6000 Toluen VOC před ionizací po ionizaci 36

36 Výsledky měření koncentrace iontů a VOC látek Tab. 6 Emise VOC látek z nátěrové hmoty C 1036 Znečišťující látka C 1036 C 1036 Měření před ionizací po ionizaci VOC [µg.m -3 ] [µg.m -3 ] Ethylacetát 86,6 39,8 Benzen 2,2 2,0 1-Methoxy-2-Propanol 0,6 0,4 Pentanal 0,5 0,5 Trichlorethylen 0,0 0,0 Toluen 1 808,5 947,0 Hexanal 6,2 2,9 Tetrachlorethylen 0,5 0,4 n-butylacetát 106,6 69,5 Ethylbenzen 2,8 1,4 m, p-xylen 9,4 4,6 Styren 2,0 1,2 o-xylen 1,6 0,9 Butoxy-Ethanol 1,0 0,7 α-pinen 0,9 0,6 Camphen 0,0 0,0 3-Ethyl-Toluen 1,1 0,8 4-Ethyl-Toluen 0,2 0,2 1,3,5-Trimethyl-Benzen 0,0 0,0 β-pinen 1,1 1,1 2-Ethyl Toluen 0,2 0,2 Myrcen 0,0 0,0 1,2,4-Trimethyl-Benzen 0,7 0,6 α-phellandren 0,0 0,0 3-δ-Caren 0,3 0,2 1,2,3-Trimethyl-Benzen 0,2 0,1 Limonen 8,9 9,6 γ-terpinen 0,4 0,5 Bornyl Acetát 0,0 0,0 VOC 2 043, ,7 TVOC

37 Výsledky měření koncentrace iontů a VOC látek Na obrázcích jsou zobrazeny vybrané VOC látky z nátěrové hmoty C 1036, které mají největší vliv na prostředí interiéru. Na obr. 14 jsou znázorněny emise benzenu, ethylbenzenu, m, p-xylenu a o-xylenu a na obr. 15 samostatně emise toluenu koncentrace [µg.m -3 ] Benzen Ethylbenzen m,p-xylen o-xylen VOC před ionizací po ionizaci Obr. 14 Emise benzenu, ethylbenzenu, m, p-xylenu a o-xylenu z C koncentrace [µg.m -3 ] Toluen VOC před ionizací po ionizaci Obr. 15 Emise toluenu z C

38 Výsledky měření koncentrace iontů a VOC látek Tab. 7 Emise VOC látek z nátěrové hmoty C 1037 Znečišťující látka C 1037 C 1037 Měření před ionizací po ionizaci VOC [µg.m -3 ] [µg.m -3 ] Ethylacetát 819,1 496,4 Benzen 0,8 3,3 1-Methoxy-2-Propanol 0,5 0,4 Pentanal 1,7 1,1 Trichlorethylen 0,0 0,0 Toluen 733,9 685,0 Hexanal 4,3 7,7 Tetrachlorethylen 0,1 0,1 n-butylacetát 5 196, ,6 Ethylbenzen 2 057, ,9 m, p-xylen 2 121, ,7 Styren 33,8 25,6 o-xylen 982,6 703,7 Butoxy-Ethanol 1,4 1,1 α-pinen 0,5 0,3 Camphen 0,0 0,0 3-Ethyl-Toluen 2,4 1,9 4-Ethyl-Toluen 0,7 0,6 1,3,5-Trimethyl-Benzen 0,1 0,2 β-pinen 3,9 3,4 2-Ethyl Toluen 0,6 0,5 Myrcen 0,0 0,0 1,2,4-Trimethyl-Benzen 2,0 1,6 α-phellandren 0,0 0,0 3-δ-Caren 0,3 0,2 1,2,3-Trimethyl-Benzen 0,4 0,3 Limonen 4,0 3,2 γ-terpinen 0,0 0,0 Bornyl Acetát 0,0 0,0 VOC , ,3 TVOC

39 Výsledky měření koncentrace iontů a VOC látek Na obr. 16 jsou znázorněny emise ethylbenzenu, toluenu, m, p-xylenu a o-xylenu před a po ionizaci z nátěrové hmoty C Koncentrace [µg.m -3 ] Ethylbenzen Toluen m,p-xylen o-xylen VOC před ionizací po ionizaci Obr. 16 Emise ethylbenzenu, toluenu, m, p-xylenu a o-xylenu z C 1037 na obr. 17. Komplex těkavých organických látek (TVOC) ze znečišťujících látek je porovnán TVOC [µg.m -3 ] C 6000 C 1036 C 1037 Znečišťující látka před ionizací po ionizaci Obr. 17 TVOC emitované ze znečišťujících látek 40

40 Diskuse a vyhodnocení dosažených výsledků 8 DISKUSE A VYHODNOCENÍ DOSAŽENÝCH VÝSLEDKŮ Naměřené koncentrace iontů v jednotlivých fázích jejich měření ve zkušebním zařízení jsou znázorněny na obr V neznečištěném prostředí bez ionizace byla naměřena koncentrace v průměru 0 iontů cm -3 (obr. 8) a v neznečištěném prostředí s ionizací (obr. 9) bylo naměřeno v průměru záporných iontů cm -3. Jednalo se o celkovou koncentraci záporných iontů produkovaných přístrojem bez vlivu znečišťujících látek. Vysoká hodnota záporných iontů má pozitivní vliv na kvalitu prostředí. Ve znečištěném prostředí VOC látkami bez ionizace byla naměřena koncentrace kladných iontů v průměru iontů cm -3 (obr. 10). Během ionizace se množství záporných iontů postupně zvyšovalo a po ukončené ionizaci bylo množství záporných iontů v průměru iontů cm -3 (obr. 11). Z dosažených výsledků měření emisí VOC látek ve zkušebním prostředí lze konstatovat, že u ředidla C 6000 byla naměřena nejvyšší koncentrace VOC látek u toluenu, a to 5 856,5 µg.m -3. Ionizací se hodnota snížila na 2 849,5 µg.m -3. Významný pokles VOC látek byl zaznamenán také u ethylacetátu, benzenu, toluenu, n-butylacetátu, ethylbenzenu, m, p-xylenu, o-xylenu. TVOC bylo před ionizací µg.m -3 a po ionizaci se komplex organických látek snížil na hodnotu µg.m -3. U nátěrové hmoty C 1036 došlo k největšímu poklesu koncentrace VOC látek u ethylacetátu, benzenu, n-butylacetátu, ethylbenzenu, m, p-xylenu, o-xylenu. Nejvyšší pokles byl zaznamenán u toluenu z 1 808,5 na 947 µg.m -3. Před ionizací bylo zjištěno µg.m -3 TVOC a po ionizaci se množství látek zredukovalo na hodnotu µg.m -3. U nátěrové hmoty C 1037 byl zjištěn největší pokles u ethylacetátu, toluenu, n-butylacetátu, ethylbenzenu, m, p-xylenu, o-xylenu. Celkové množství těkavých organických sloučenin (TVOC) bylo před ionizací µg.m -3 a po ionizaci se snížilo na hodnotu µg.m -3. Z naměřených výsledků emisí VOC látek z ředidla a nátěrových hmot vyplývá, že nejvíce VOC látek emituje z ředidla C 6000, potom z nátěrových hmot. Nátěrová hmota C 1036 je vyráběna ekologičtěji a z toho důvodu bylo naměřeno méně TVOC 41