125 TVNP Teorie vnitřního prostředí budov KVALITA VZDUCHU

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra technických zařízení budov 125 TVNP Teorie vnitřního prostředí budov KVALITA VZDUCHU Ing. Pavla Dvořáková, Ph.D. A226 pavla.dvorakova@fsv.cvut.cz

KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU INDOOR AIR QUALITY (IAQ) Tepelněvlhkostní Elmg pole Psychika Vnitřní prostředí budov Vzduch Osvětlení Akustika 2

KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU INDOOR AIR QUALITY (IAQ) IAQ = ukazatel druhů a množství znečišťujících látek v ovzduší, které by mohly způsobit discomfort nebo riziko nepříznivých účinků na zdraví lidí nebo zvířat, nebo poškození vegetace. (ISIAQ) Přijatelná IAQ = ovzduší, v němž nejsou žádné škodlivé koncentrace znečišťujících látek určené odbornými autoritami, a se kterým 80% nebo více exponovaných uživatelů nevyjadřuje nespokojenost (ASHRAE) Rehva GB14 3

KVALITA VNITŘNÍHO VZDUCHU INDOOR AIR QUALITY (IAQ) Mikroby Odéry Toxické plyny Vnitřní vzduch Aerosoly Ionizační záření 4

DÝCHACÍ SOUSTAVA http://www.goldiesroom.org 5

Faktory ovlivňující kvalitu vnitřního vzduchu VNĚJŠÍ VZDUCH V INTERIÉRU VNITŘNÍ 6

Posuzování kvality vnitřního vzduchu Měření měření koncentrace znečišťujících složek (částice, chemické sloučeniny, plísně, bakterie, ) Výpočet vypočtené hodnoty veličin, které posoudí rozptyl/šíření škodlivin procesem větrání (lokální stáří vzduchu, intenzita větrání) Subjektivní hodnocení Rehva GB14 7

ODÉROVÉ MIKROKLIMA ODÉROVÉ MIKROKLIMA Odérové mikroklima je složka prostředí, tvořená odéry v ovzduší, které působí na člověka a spoluvytvářejí tak jeho celkový stav. Odérové látky (odéry) jsou plynné složky v ovzduší vnímané jako pachy (jednak nepříjemné zápachy, jednak příjemné vůně). Jsou to anorganické nebo organické látky, většinou produkované člověkem samotným nebo jeho činností, popř. uvolňované ze stavebních konstrukcí a zařizovacích předmětů. 9

Z VENKU ZEVNITŘ ODÉRY PŘÍJEMNÉ VZDUCH V INTERIÉRU NEPŘÍJEMNÉ 10

ČICHOVÁ KOULE KOST ČICHOVÝ EPITHEL ČICHOVÉ BUŇKY Zdroj:Buck a Axel 1991 http://www.nobelprize.org/ 11

ČICH Příjem potravy - výběr pokrmů, ovlivňuje chuť a první fázi trávení, podmíněné reflexní vyměšování trávicích šťáv Bezpečnost jedince- obranné reakce organismu na dráždění a škodlivé látky v prostředí. Emoce, vzpomínky Výběr partnera Poruchy čichu - anosmie, hyposmie, hyperosmie Dočasná Trvalá 12

Faktory ovlivňující vnímanou kvalitu vzduchu Čichový smysl Vlhkost a teplota Doba expozice Rehva GB14 13

Faktory ovlivňující vnímanou kvalitu vzduchu Čichový smysl Vlhkost a teplota Doba expozice Optimální čich je do 30-60 let, pak se pozvolna zhoršuje. Ženy mají lepší čich než muži. Rehva GB14 14

FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ VNÍMANOU KVALITU VZDUCHU VLHKKOST A TEPLOTA Procento nespokojených s kvalitou vnitřního vzduchu v závislosti na teplotě a relativní vlhkosti 16

Vnímaná koncentrace odérů stoupá jen do okamžiku nasycení sliznice s odérovými receptory, a pak s časem klesá po 5 až 15 min se ustálí na minimální hladině odérová adaptace: Značná - na přírodní odéry Střední - na tabákový kouř Žádná - na stavební materiály 18

ODÉROVÉ MIKROKLIMA Nepříjemné odéry přímo neohrožují zdraví, ale ztrátu soustředění, chuti a výkonnosti, při dlouhodobém působení se mohou dostavit stavy úzkosti, deprese a únavy Příjemné odéry mohou uklidňovat (vůně jasmínu, šeříku, levandule) podporovat výkon (vůně růže, macešky, pomeranče, citronu, rozmarýnu) 19

Hodnocení kvality vzduchu Vnímaná kvalita vzduchu Klasifikace prostor podle požadavků na kvalitu vnitřního vzduchu dle platné legislativy EN CR 1752:1998 A, B, C, D EN 15251: 2007 I, II, III, IV Kateg. Kateg. Popis I A Vysoká úroveň očekávání, pro prostory obsazené citlivými osobami II B Běžná úroveň očekávání III C Přijatelná, střední úroveň očekávání IV D Hodnoty mimo kritéria pro výše uvedené kategorie Procento nespokojených Rehva GB14 20

Vnímaná kvalita vzduchu Síla zdrojů znečištění G: jednotka Olf 1 olf = znečištění vzduchu standardní osobou - průměrný dospělý jedinec při kancelářské práci v tepelné pohodě s hygienickým standardem 0,7 koupelí/den 3 standardní osoby (olf) 4 ekvivalentní standardní osoby (olf) 7 ekvivalentních standardních osob (olf) Rehva GB14 21

Vnímaná kvalita vzduchu, % nespokojených (PD) Jednotka pol, decipol Vnímaná kvalita vzduchu 1 pol = vnímaná kvalita vzduchu v místnosti se zatížením 1 standardní osobou, větrané 1 L/s Fanger: Indoor air quality handbook Vnímaná kvalita vzduchu, decipol 22

Vnímaná kvalita vzduchu Kvalita vzduch (Ci)tak, jak je vnímána člověkem Pol, decipol (dp) závisí na: násobnosti výměny vzduchu resp. intenzitě větrání (Q) kvalitě venkovního vzduchu přiváděného do budovy (C 0 ) čisté ovzduší C 0 0,1dp; znečištěné C 0 > 0,5dp účinnosti větrání (ε v ) podle typu větrání Směšovací 0,9-1,0 Zaplavovací 1,2-1,4 Osobní větrání síle zdrojů znečištění (G) 23

Vnímaná kvalita vzduchu Subjektivní hodnocení skupina porotců Individuální posouzení Ihned po expozici 15 s, neadaptovaný Kontinuální stupnice přijatelnosti (Continuous acceptability scale) Fanger: Indoor air quality handbook Rehva GB14 ČSN EN 15251 24

Vnímaná kvalita vzduchu, % nespokojených (PD) Vnímaná kvalita vzduchu a koncentrace CO 2 Koncentrace CO 2 nad venkovní, ppm Rehva GB14 25

Vnímaná kvalita vzduchu,% nespokojených (PD) Vnímaná kvalita vzduchu Intenzita větrání Množství čerstvého vzduchu, m 3 /os.h 26

Koncentrace CO 2 C 215 únor 2012 27

Koncentrace CO 2 C 215 duben 2013 28

TOXICKÉ MIKROKLIMA Toky plynných toxických látek v ovzduší, kterým je člověk vystaven. Odéry Toxické plyny 30

TOXICKÉ PLYNY Z VENKU ZEVNITŘ VZDUCH V INTERIÉRU 31

PLYN ZDROJ ÚČINKY PROJEVY OXIDY SÍRY SOx spalování fosilních paliv obsahujících síru, cigaretový kouř dráždivé účinky, váže se na pevný aerosol (popílek, saze, prach)+ mlha horší účinek na dýchací cesty Poleptání dýchacích cest, poškození vegetace i anorganických materiálů OXIDY DUSÍKU NOx dieslové motory, hoření plynu, tabákový kouř Dráždí sliznice a dýchací cesty snižují imunitu, toxické pro dýchací ústrojí, podporují vznik rakoviny OZON O 3 výfukové plyny + UV záření Dráždí oči, záněty, bolest na prsou, kašel dráždění v krku imunita, astma, poruchy funkce plic, negativně působí na rostliny POLYCYKLICKÉ AROMATICKÉ UHLOVODÍKY Dieslové motory, nedokonalé spalování, tabákový kouř, hydroizolace Karcinogenní, poruchy plodu, poruchy reprodukce Rakovina 32

PLYN ZDROJ ÚČINKY PROJEVY OXID UHELNATÝ CO OXIDY DUSÍKU NOx OZON O 3 TĚKAVÉ ORGANICKÉ LÁTKY FORMALDEH YD benzínové motory, nedokonalé spalování, cigaretový kouř, lokální topidla hoření plynu, tabákový kouř kopírky, laserové tiskárny, elektrostatické čističky vzduchu nátěry, rozpouštědla, koberce, lepidla, cigaretový kouř, kosmetika, čisticí prostředky nedokonalé spalování, cigaretový kouř, kosmetika, zdravotnictví, izolační pěny, nábytek, koberce, plastické hmoty, laky, barvy Hypoxie, blokuje dýchací fragmenty Dráždí sliznice a dýchací cesty Dráždí oči, záněty, bolest na prsou, kašel dráždění v krku dráždění očí, nosu, krku vysušuje pokožku, snižuje imunitu, karcinogen bolesti hlavy, ztráta koordinace, apatie, bolesti celého těla křeče, ztráta vědomí, smrt snižují imunitu, toxické pro dýchací ústrojí, podporují vznik rakoviny imunita, astma, poruchy funkce plic, negativně působí na rostliny poruchy jater, ledvin a nervové soustavy bolesti hlavy, v krku a únava, nevolnost, závratě a podráždění očí a dýchací soustavy 33

PŘÍPUSTNÉ LIMITY TOXICKÝCH PLYNŮ Vyhláška č. 6/2003 kterou se stanoví hygienické limity chemických, fyzikálních a biologických ukazatelů pro vnitřní prostředí pobytových místností některých staveb Nařízení vlády č. 361/2007 Sb. kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci PEL přípustný expoziční limit =je celosměnový časově vážený průměr koncentrací plynů, par nebo aerosolů v pracovním ovzduší, jimž může být podle současného stavu znalostí vystaven zaměstnanec v osmihodinové nebo kratší směně týdenní pracovní doby, aniž by u něho došlo i při celoživotní pracovní expozici k poškození zdraví, k ohrožení jeho pracovní schopnosti a výkonnosti. NPK-P nejvyšší přípustná koncentrace chemických látek v pracovním ovzduší - je taková koncentrace chemické látky, které nesmí být zaměstnanec v žádném úseku směny vystaven 34

Vyhl. 6/2003 35

36 Podle Vyhl. 361/2007 (178/2001)

37 Podle Vyhl. 361/2007 (178/2001)

Koncentrace formaldehydu v posluchárně C223 38

AEROSOLY PEVNÉ = PRACH PŘIROZENÉ ANTROPOGENNÍ VZDUCH V INTERIÉRU KAPALNÉ 40

Velikost částic Inhalovatelné částice Horní cesty dýchací a nosní dutiny < 10 μm (PM 10 ) Jemné částice Dolní cesty dýchací a plicní sklípky < 2,5 μm (PM 2,5 ) Ultrajemné částice Plicní sklípky, přestup do krve < 1 μm (PM 1 ) 41

Velikost částic LIDSKÝ VLAS 50 70 µm SPALOVACÍ PROCESY, ORGANICKÉ SLOUČENINY, KOVY 2,5 µm PRACH, PYL, PLÍSNĚ, 10 µm ZRNKO PÍSKU 90 µm http://www.stateoftheair.org/2012/health-risks/health-risks-particle.html 42

AEROSOLOVÉ MIKROKLIMA Sedimentace částic usazování částic prachu v ovzduší působením zemské přitažlivosti 100 μm - 3 4 sekundy 10 μm - 5 6 minut 1 μm - 7 8 hodin 0,1 μm - 29 34 dnů Průběh koncentrace prachu v závislosti na výšce fasády budov 43

Aerosolové mikroklima Mapa koncentrace prachu ČR, Praha Zdroj: ČHMÚ http://chmu. cz/portal/dt? portal_lang =cs&menu= JSPTabCon tainer/p1_0 _Home 44

Znečištění ultrajemným prachem Lokalita počet částic/cm3 Brno - ulice před mateřskou školkou 102 750 Brno - Křižovatka ulic Úvoz a Údolní (u stanice ČHMÚ) Praha - autobusová zastávka Horoměřická (Evropská ulice) Praha - autobusové nádraží Florenc (odjezdy Student Agency) 55 300 68 600 110 500 Kodaň v centru města 30 400 Berlín - frekventovaná silnice u hlavního vlakového nádraží 27 950 Milán - silniční okruh v centru Viale Bianca Maria 35 151 Zdroj: Dánské velvyslanectví v ČR 45

AEROSOLOVÉ MIKROKLIMA Počet částic dodávaných do ovzduší při různé činnosti člověka Druh činnosti Počet částic za minutu Klid 100 000 Lehké pohyby rukou ve stoje nebo v sedě Pohyby rukou, hlavou, tělem ve stoje nebo v sedě Usednutí na židli nebo podobná činnost Pomalá chůze (asi 3,5 km/h) 500 000 1 000 000 2 500 000 5 000 000 Rychlá chůze (asi 6 km/h) 7 500 000 Chůze po schodech 10 000 000 Cvičení nebo hry 15 000 000 30 000 000 46

Koncentrace prachových částic v 1 m 3 ovzduší v interiéru budov Obchody 8 mg/m 3 Školy, školky 10 mg/m 3 Kuchyně při přípravě jídel 5 mg/m 3 Kanceláře, čekárny 5 mg/m 3 47

Koncentrace prachových částic v 1 m 3 ovzduší Města 1 až 3 mg/m 3 Hory, venkov 0,02 až 0,5 mg/m 3 48

Aerosolové mikroklima Působení aerosolů na lidský organizmus Fyzikální mechanické: pokožka, spojivkový vak, sliznice, blokování lymfatických cest v plicích Chemické toxické: např. intoxikace olovem po inhalaci olověného prachu Fyzikálně chemické - fibrogenní : vede k novotvoření vaziva charakteristické pro vláknitý prach (azbest, křemičitany) Biologické karcinogenní: vyvolávají zhoubné bujení na kůži nebo v dýchacích cestách - alergizující: vznik přecitlivělosti kůže, spojivek, dýchacích cest ( kopřivka, senná rýma, průduškové astma) 49

PŘÍPUSTNÉ LIMITY AEROSOLŮ Vyhl. 6/2003 50

MIKROBY VZDUCH V INTERIÉRU Bakterie, viry, plísně a jejich spóry, endotoxiny, mykotoxiny 52

MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA; Z venkovního ovzduší přímo na aerosolu Místo Počet mikrobů v 1 m 3 ovzduší Volná krajina 150-300 Vesnice 250 Malé město 400 Velkoměsto 1000-1500 Interiér budovy 200-900 Kapalný aerosol z chladicích věží legionella Pevný aerosol suchý ptačí trus roztoči (holubi, hrdličky), spóry hub - 5% evropských ptáků 53

Ze VZT MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA 54

MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA Produkované člověkem Přímo respirabilní viry S aerosolovými částicemi na kůži, oděvu Hovor, kašel, kýchání, pohyb vzdálenost do 2-3 m kritická Větší koncentrace mikrobů u podlahy foto:čtk-epa PETER J JORDAN 55

MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA Ze stavebních konstrukcí Plísně trámy, dřevo, zdivo, spodní strana podlahových krytin, vnitřní omítka, tapety, laminátové rohože v koupelnách, plastové rámy oken, Spóry se uvolňují do ovzduší organizmus člověka Typická koncentrace plísňových spór 100 500 na m 3 V místnostech, kde se objevily plísně 500 2000 na m 3 Až 75 různých druhů plísní 56

MIKROBIÁLNÍ MIKROKLIMA Optimální požadavky na mikrobiální mikroklima Nesmí docházet ke kondenzaci vodní páry na povrchu stavebních konstrukcí Únosná koncentrace mikrobů Bakterie max. 500 KTJ na m 3 Spóry plísní max. 500 KTJ na m 3 (pro operační sály 35 70 na m 3 ) Je úplné odstranění mikrobů z interiéru žádoucí? 57

IONIZAČNÍ MIKROKLIMA Radon, radioaktivní materiály, rentgenové záření Záření alfa, beta, gama, neutronové záření = ionizující záření Zdroje : Venkovní prostředí: stopová množství uranu v zemské kůře, spalování uhlí v elektrárnách, čerpání spodní vody Vnitřní prostředí: cigaretový kouř, RTG přístroje, radioaktivní látky v laboratořích, kce- hlavně silikátové - beton 58

IONIZAČNÍ MIKROKLIMA Roční ekvivalentní dávky obyvatelstva [msv] umělé Zdroje radiace přírodní Jaderné elektrárny 0,00001 vzduch 0,05 Barevná televize 0,01 půda 0,11 Radioaktivní spad z jaderných pokusů Přelet dopravním letadlem přes kontinent Lékařské vyšetření rentgenem 0,02 potraviny 0,25 0,04 budovy 0,34 0,035 Kosmické paprsky 0,38 59

IONIZAČNÍ MIKROKLIMA Působení na lidský organizmus Není vnímáno člověkem Dýchací cesty, trávicí ústrojí, kůže, sliznice rakovina plic - Trvalé účinky - somatické (projeví se přímo na exponovaném subjektu) - genetické (postihují potomky) Přípustné hodnoty Ekvivalentní objemová aktivita radonu (EEC) Stávající byty 200 Bq/m 3 Nová výstavba 100 Bq/m 3 61

Literatura Jokl, M. : Zdravé obytné a pracovní prostředí, Academia, 2002 Bluyssen Philomena M.: The Indoor Environment Handbook How to Make Buildings Healthy and Comfortable, Earthscan ltd (United Kingdom), 2009, ISBN-13: 9781844077878 CORGNATI, S.P., GAMIERO da SILVA: Indoor climate quality assessment, Rehva Guidebook 14, REHVA 2011 P. Ole Fanger : Indoor air quality handbook, Ch 22 : Perceived air qualityand ventilation requirements, McGraw-Hill (www.digitalengineeringlibrary.com) http://www.home-air-purifier-expert.com/sick-building-syndrome.html CIBSE GUIDES A-L Energy and Climate in the Urban Built Environment Ed. M. Santamouris Heating, Cooling, Lighting Design Methods for Architects, Third Edition - Norbert Lechner Thermal Analysis and Design of Passive Solar Buildings A.K. Athienitis, M. Santamouris 62