Współczesny człowiek większość czasu spędza w pomieszczeniach zamkniętych: w domu, samochodzie, pociągu, biurze czy zakładzie pracy, gdzie narażony jest na działanie zapachów i zanieczyszczeń powietrza. Od dawna znane są źródła tych zanieczyszczeń – część z nich wytwarzają osoby przebywające w pomieszczeniach, inne są emitowane przez elementy wyposażenia, takie jak meble, materiały podłogowe, farby, kleje itp. Zdarza się też, że to sama instalacja wentylacyjna jest źródłem zanieczyszczeń lub doprowadza je do pomieszczeń, czerpiąc zanieczyszczone powietrze z zewnątrz.

Jakość powietrza – główne parametry oceny
W związku z koniecznością obniżania zużycia energii budynków na cele grzewcze, a także klimatyzacyjne i wentylacyjne, monitorowanie parametrów wewnętrznych powietrza (jakości środowiska wewnętrznego) zyskuje na znaczeniu. Monitorowanie jest wręcz konieczne, dla poprawnej pracy zastosowanego rozwiązania HVAC.
Monitorowanych i kontrolowanych może być wiele parametrów, wśród nich przede wszystkim te decydujące o jakości powietrza:

• temperatura – nawet niewielkie zmiany temperatury powietrza są przez ludzi wyraźnie odczuwane. Tymczasem kontrolowanie i utrzymanie temperatury na optymalnym poziomie (18÷22°C) jest bardzo kosztowne i determinowane przez energochłonność budynku;
• wilgotność – parametr wilgotności względnej, określa zawartość pary wodnej w powietrzu i mieścić się powinien w przedziale 40÷60%. Nie jest to parametr krytyczny dla odczucia komfortu, choć jego skrajne wartości są dla użytkowników uciążliwe;
• stężenie dwutlenku węgla lub VOC – zawartość zanieczyszczeń w powietrzu jest istotna dla odczuwalnej jakości powietrza. Największe znaczenie biofizyczne ma procentowy udział dwutlenku węgla oraz lotnych związków organicznych VOC. Do dziś dwutlenek węgla pełni funkcję praktycznego i łatwo mierzalnego współczynnika jakości powietrza, choć coraz popularniejsze stają się również czujniki odczuwalnej jakości powietrza VOC.

Dwutlenek węgla jako indykator jakości powietrza
Głównym źródłem CO₂ w pomieszczeniach są ludzie, a dokładniej – wydychane przez nich powietrze. Dorosły człowiek wydycha przeciętnie około 20 l/h CO², a ilość ta wzrasta wraz ze zwiększaniem wysiłku (podczas wzmożonego wysiłku może wzrosnąć nawet kilkakrotnie).
Dwutlenek węgla może pochodzić również z emisji wewnątrz pomieszczeń, takich jak na przykład spalanie paliw na potrzeby przygotowywania posiłków czy ogrzewania. W nowych budynkach dwutlenek węgla wydzielany jest podczas procesów krzepnięcia materiałów budowlanych (np. tynków). Proces ten nazywany jest „dojrzewaniem materiałów budowlanych".
Utrzymanie optymalnej jakości powietrza i redukcja stężenia CO₂ wymaga odpowiedniej/dopasowanej wentylacji. Intensywna wentylacja prowadzi do zwiększonej emisji ciepła poza budynek. Aspekty ekonomiczne są więc bezpośrednio związane z kosztami wentylacji, w celu utrzymywania stężenia CO2 na dopuszczalnym poziomie.
Dwutlenek węgla pełni funkcję praktycznego i łatwo mierzalnego współczynnika jakości powietrza. Wynika to z szeregu zalet CO₂ jako indykatora:

• wartość stężenia CO₂ w atmosferze jest relatywnie stabilna (około 0,03÷0,04%; w niektórych miejscach, np. w miastach, wartości te mogą być wyższe);
• obecność ludzi i ich aktywność w pomieszczeniu w naturalny sposób powoduje wzrost stężenia wydychanego CO₂. Dynamika tego wzrostu zależna jest od liczby osób, czasu ich przebywania, aktywności oraz wymiany powietrza w pomieszczeniu (wentylacji);
• stężenie CO₂ przekraczające około 0,1% pogarsza stan zdrowia użytkowników (np. Myhrvold, 1996; Seppänen, 1999). Jednak nie wszystkie skutki zdrowotne, obserwowane przy podwyższonym stężeniu dwutlenku węgla, są bezpośrednim wynikiem jego działania.

Z tego powodu stężenie CO₂ jest w głównej mierze wskaźnikiem jakości powietrza w pomieszczeniu. Sam dwutlenek węgla jest dla ludzi mało toksyczny (człowiek produkuje go dziennie około 350 l, w powietrzu wydychanym – 4,0%). Przy podwyższonym stężeniu CO₂, skutkującym niedoborem tlenu, organizm ludzki szybko reaguje i może się bronić przed bezpośrednimi skutkami chorobowymi (tab. 1.). Dodatkową zaletą CO₂, jako wskaźnika jakości powietrza, jest fakt, że jest on gazem łatwo mierzalnym. Na rynku dostępnych jest wiele systemów pomiarowych, łatwych w obsłudze, o wystarczającej dokładności i przystępnej cenie.


Pomiar stężenia dwutlenku węgla

(...)

Pomiar stężenia VOC

(...)

CO₂ czy VOC?

(...)


Podsumowanie
Zagadnienie monitorowania i kontrolowania mikroklimatu w pomieszczeniach zamkniętych powinno być rozpatrywane w ścisłym powiązaniu z kwestią poprawy funkcjonalności budynków i zmniejszenia ich energochłonności. Z jednej strony bowiem wchodzą w grę uwarunkowania ekonomiczne eksploatacji obiektów, z drugiej zaś aspekty zdrowotne. Na jakość środowiska wewnętrznego składa się nie tylko komfort termiczny, ale również czystość powietrza. Z tego powodu w instalacji wentylacyjnej, obok mierników znanych parametrów termodynamicznych powietrza, jakimi są temperatura i wilgotność, stosowane są czujniki stężenia CO₂ i VOC. Każdy człowiek interpretuje jakość powietrza trochę inaczej, dlatego określana jest ona w oparciu o badania statystyczne. Ważną własnością energooszczędnej instalacji wentylacyjnej jest jej dbałość o zdrowe i komfortowe warunki wewnątrz pomieszczenia.

Jeśli chcesz przeczytać pełną treść artykułu zamów prenumeratę lub e-wydanie.