Tlenek i dwutlenek węgla w pomieszczeniach

Dwutlenek węgla CO₂

W pomieszczeniu zamkniętym niewentylowanym lub wentylowanym niedostatecznie, w którym przebywają ludzie, wzrasta zawartość dwutlenku węgla. Należy pamiętać, że w takiej sytuacji zwiększają się również stężenia innych niepożądanych związków chemicznych, np. formaldehydu, a także akumuluje się wilgoć sprzyjająca rozwojowi zanieczyszczeń mikrobiologicznych. Ze względu na niekorzystny wpływ na zdrowie człowieka emitowanych i gromadzących się w budynkach związków chemicznych należy zadbać o czystość i właściwy, zbliżony do naturalnego, skład chemiczny powietrza (tab. 1).

Stężenie dwutlenku węgla w pomieszczeniu zamkniętym może być nawet kilkukrotnie wyższe niż w powietrzu zewnętrznym. W powietrzu zewnętrznym wynosi ono ok. 300-350 ppm ¹⁾, w miastach i na obszarach przemysłowych 400 ppm. Z kolei w powietrzu wydychanym przez człowieka CO₂ występuje w stężeniu 4-5,2%.

¹⁾ ppm (parts per milion) – części na milion, czyli liczba części wagowych składnika przypadająca na milion części wagowych roztworu

Szacuje się, że dorosły człowiek podczas nieaktywnego odpoczynku wydziela w ciągu minuty ok. 200 ml dwutlenku węgla na minutę, czyli 12 l na godzinę. Podczas dużego wysiłku fizycznego ilość wydzielanego CO₂ może wzrosnąć nawet 4-6-krotnie. Pośredni wpływ na emitowaną ilość dwutlenku węgla ma temperatura, gdyż w miarę jej wzrostu wzmaga się częstotliwość oddechów (tab. 2).

Interesują Cię wymagania jakości powietrza na 2021? Pobierz bezpłatny e- book »

Dwutlenek węgla może być również emitowany podczas innych procesów zachodzących wewnątrz pomieszczeń, m.in. podczas spalania paliw, np. gazu na potrzeby przygotowywania posiłków i ogrzewania pomieszczeń, lub palenia tytoniu.

Dwutlenek węgla jest nieco cięższy od powietrza, nie ma zapachu i smaku. Jest gazem bezbarwnym, niepalnym i niepodtrzymującym palenia, działa dusząco, ale w niskich stężeniach nie wykazuje właściwości toksycznych. Jednak w stężeniu wyższym niż 5000 ppm następuje jego wyraźne szkodliwe oddziaływanie na organizm. Z uwagi na to przyjmuje się, że w pomieszczeniach stężenie dwutlenku węgla nie powinno być wyższe niż 0,5%.

W wyniku oddziaływania dwutlenku węgla na organizm zwiększa się szybkość oddychania, tzw. efekt hiperwentylacji. Przyjmuje się następujący wpływ stężenia CO₂ na organizm ludzki:

• 0,15% – powietrze odczuwane jest jako nieświeże i duszne;

• 0,2% – u osób osłabionych, z chorobami układu oddechowego pojawia się kasłanie, a niekiedy występują zasłabnięcia lub omdlenia,

• 1% – wzrasta częstotliwość oddechów;

• 1,5% – wdychanie powietrza przez dłuższy czas powoduje łagodny stres metaboliczny, objawiający się przyspieszeniem oddechu i zaburzeniami równowagi kwasowo-zasadowej krwi. Jest to maksymalne tolerowane stężenie w specyficznych warunkach pracy, takich jak np. praca na okrętach podwodnych i statkach kosmicznych. W tym wypadku zalecane jest wykonywanie prac pod stałym nadzorem medycznym;

• 2% – wzrasta jeszcze bardziej częstotliwość oddechów, a zbyt długa ekspozycja powoduje występowanie m.in. bólów głowy. Przebywanie w atmosferze zawierającej 2% CO₂ jest krótkotrwale tolerowane przez organizm;

• 2,5% – występują stany zamroczenia u nurków;

• 3-4% – zwiększają się trudności w oddychaniu, występują efekty podobne do działania narkotyków, np. osłabienie słuchu, bóle głowy, wzrost ciśnienia tętniczego krwi i przyspieszenie akcji serca;

• 5% – występują objawy takie, jak: brak swobody w oddychaniu, dzwonienie w uszach, zaburzenia widzenia, a dwutlenek węgla przybiera ostry zapach podobny do woni wody sodowej;

• 7–10% – w ciągu kilku minut następuje utrata przytomności;

• 10% – szybka utrata przytomności, stężenie to jest uważane za śmiertelne.

Aby zapewnić utrzymanie w pomieszczeniu stężenia CO₂ na poziomie 0,5%, niezbędne jest doprowadzenie wymaganych ilości strumienia powietrza zewnętrznego (tab. 3).

Zaleca się, by w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi, także w budynkach użyteczności publicznej, strumień powietrza był nie mniejszy niż 20 m³/h w przypadku osoby dorosłej, 15 m³/h dla dziecka i 30 m³/h dla osoby palącej papierosy. W pomieszczeniach wentylowanych mechanicznie, w których nie otwiera się okien, strumień powietrza wentylacyjnego powinien być zwiększony do 30 m³/h dla każdej osoby, a do 50 m³/h w przypadku, gdy w pomieszczeniu dozwolone jest palenie tytoniu.

W budynkach mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego strumień objętości powietrza powinien wynosić: w kuchni z oknem zewnętrznym:

• wyposażonej w kuchnię elektryczną w mieszkaniu 3-osobowym – 30 m³/h,

• w mieszkaniu o liczbie mieszkańców większej niż troje – 50 m³/h, a w kuchni wyposażonej w kuchnię gazową lub węglową – 70 m³/h;

• w kuchni bez okna zewnętrznego wyposażonej w kuchnię elektryczną: 50 m³/h, a w kuchnię gazową (z wentylacją mechaniczną) – 70 m³/h;

• w pomieszczeniach kuchni w trakcie ich użytkowania zaleca się okresowe zwiększanie strumienia powietrza do 120 m³/h;

• w łazience z WC lub bez niego – 50 m³/h, a w oddzielnym WC – 30 m³/h;

• w pokojach mieszkalnych – 20 m³/h na osobę, jednak krotność wymiany powietrza w pomieszczeniu nie powinna być mniejsza niż 1/h, a w pokojach z nieotwieranymi oknami wyposażonymi w instalację wentylacji mechanicznej – 30 m³/h;

• w pokoju mieszkalnym oddzielonym od pomieszczeń kuchni, łazienki i toalety więcej niż dwojgiem drzwi lub w pokoju znajdującym się na wyższym poziomie w wielopoziomowym domu jednorodzinnym lub mieszkaniu w budynku wielorodzinnym – 30 m³/h;

• w pomieszczeniach pomocniczych bez okien – 15 m³/h.

Jeśli w pomieszczeniach zachodzą procesy technologiczne będące przyczyną pogarszania się jakości powietrza, należy niezbędną ilość dostarczanego strumienia rozpatrzyć indywidualnie dla każdego z tych pomieszczeń.

W polskich aktach prawnych nie określa się dopuszczalnych stężeń dwutlenku węgla w powietrzu atmosferycznym i w pomieszczeniach przeznaczonych do stałego przebywania ludzi, tj. mieszkania i budynki użyteczności publicznej. Z tego względu w celu ustalenia dopuszczalnych stężeń dla tych obiektów korzysta się najczęściej z norm i zaleceń innych krajów europejskich oraz Stanów Zjednoczonych (ASHRAE) i Światowej Organizacji Zdrowia.

Istnieje jednak rozporządzenie dotyczące dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych w środowisku pracy [7], które określa następujące pojęcia:

• najwyższe dopuszczalne stężenie NDS – wartość średnia ważona stężenia, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia i w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń;

• najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe NDSCh – wartość średnia stężenia, które nie powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, jeżeli występuje w środowisku pracy nie dłużej niż 15 minut i nie częściej niż 2 razy w czasie zmiany roboczej, w odstępie czasu nie krótszym niż 1 godzina.

Zgodnie z tym rozporządzeniem NDS di tlenku węgla wynosi 9000 mg/m³, a NDSCh – 27 000 mg/m³ (jednak parametry te nie dotyczą środowiska pracy w podziemnych wyrobiskach zakładów górniczych).

Na ogół jednak w wentylacji pomieszczeń, w których przebywają ludzie, dla zachowania prawidłowych warunków środowiskowych stosuje się wymaganie tzw. spełnienia minimum higienicznego, określające górną granicę stężenia dwutlenku węgla na poziomie 1000 ppm (0,1%). Stężenie to określane jest również mianem liczby Pettenkoffera. Aby utrzymać stężenie CO² na poziomie niższym, niezbędne jest doprowadzanie odpowiedniej ilości świeżego powietrza w miejsce powietrza zużytego. Uproszczony sposób doboru wydajności wentylacji opiera się na założeniu, że zapotrzebowanie na świeże powietrze dla osoby dorosłej wynosi ok. 32 m³/h, a dla dziecka – 15 m³/h. Według ASHRAE ilość powietrza niezbędna do utrzymania nieprzekraczalnej wartości 1000 ppm CO² w pomieszczeniu, w którym przebywają osoby niepalące, wynosi 25 m³/h na osobę.

Ilość niezbędnego świeżego powietrza wentylacyjnego w przypadku wentylacji mechanicznej o wydajności uzależnionej od stężenia dwutlenku węgla oblicza się za pomocą wzoru:

gdzie:
V – ilość powietrza wentylacyjnego [l/h],
m – emisja dwutlenku węgla [l/h],
S – stężenie objętościowe dwutlenku węgla w pomieszczeniu [ppm],
S_n – stężenie objętościowe dwutlenku węgla w powietrzu nawiewanym [ppm].

Niezbędną ilość powietrza wentylacyjnego można określić również z zależności (2), zakładając, że w stanie ustalonym stężenie nie będzie przekraczało wartości dopuszczalnej Sm. Przy założeniu ilości doprowadzanego powietrza równej powietrzu wyprowadzanemu, otrzymujemy znany z literatury zagadnienia wzór:

gdzie:
V_n – ilość powietrza doprowadzanego [m³/h],
E – emisja zanieczyszczeń [mg/h],
S_m – najwyższe dopuszczalne stężenie NDS zanieczyszczeń w pomieszczeniu [mg/m³],
S_n – stężenie zanieczyszczeń w powietrzu doprowadzanym do pomieszczenia [mg/m³].

Chcąc oszacować stężenie dwutlenku węgla w pomieszczeniu, w którym przebywają ludzie, można skorzystać ze wzoru (3). Stężenie w stanie ustalonym dla t→∞:

gdzie:
S_(t→∞) – stężenie dwutlenku węgla po ustaleniu się stanu równowagi [ppm],
S_n – naturalne stężenie dwutlenku węgla w środowisku [ppm],
V_p – kubatura pomieszczenia [m³],
m – wielkość emisji dwutlenku węgla w pomieszczeniu [m³/h],
m₀ – wielkość emisji dwutlenku węgla od jednego człowieka [m³/h],
n – liczba osób,
k – krotność wymian [1/h].

Czynnik (m₀/k)powyższego równania przedstawiono na rys. 1.

Ilość doprowadzanego powietrza powinna uwzględniać również skuteczność instalacji wentylacyjnej i toksyczność danego czynnika zanieczyszczającego oraz ewentualny wzrost niekorzystnego oddziaływania jednego czynnika w powiązaniu z innym. Skuteczność wentylacji zależy m.in. od sposobu rozdziału powietrza w pomieszczeniu.

Ilość świeżego powietrza doprowadzanego do pomieszczenia może być regulowana płynnie, w zależności od zużycia powietrza w pomieszczeniu. Rozwiązania z płynną regulacją wydajności wentylacji w zależności od stężenia dwutlenku węgla w pomieszczeniach mają zastosowanie wszędzie tam, gdzie zanieczyszczeniem dominującym i najbardziej niepożądanym jest CO₂. Są to instalacje wentylacyjne takich obiektów, jak np.: kościoły, sale konferencyjne i wykładowe, kina i teatry, restauracje, sale zabaw i gimnastyczne oraz schrony. W schronach stężenie tlenu nie powinno być niższe niż 19%, maksymalne stężenie dwutlenku węgla powinno wynieść 2%. Jednak ze względów bezpieczeństwa osób przebywających przez dłuższy czas w tego rodzaju obiektach należy zapewnić równowagę składu chemicznego powietrza wewnętrznego odpowiadającą powietrzu atmosferycznemu. Prostszym, ale bardziej energochłonnym rozwiązaniem mającym na celu utrzymanie właściwej jakości powietrza w pomieszczeniu jest utrzymywanie stałej, wymaganej krotności wymian powietrza. Jest ona zazwyczaj określona w odpowiednich przepisach prawnych, normach i zaleceniach branżowych.

Tlenek węgla CO

Tlenek węgla to substancja bardzo niebezpieczna, silnie trująca, powstająca w wyniku niecałkowitego spalania węgla, czyli przy niedostatecznym dopływie powietrza. Szacuje się, że podczas prawidłowego spalania węgla z ok. 1% powstaje tlenek węgla, a resztą stanowi CO₂. Normalny poziom tlenku węgla w powietrzu atmosferycznym wynosi 0,01–0,2 ppm, a w miastach może osiągać kilka ppm. W spalinach samochodowych bez katalizatora ilość tlenku węgla może sięgać nawet 4–9%, a wypalenie jednego papierosa wytwarza średnio 70 mg CO. W pomieszczeniach zamkniętych stężenie tlenku węgla zależy nie tylko od intensywności jego źródła, ale również od szybkości wymiany powietrza. Jego gęstość jest zbliżona do gęstości powietrza.

Tlenek węgla, pospolicie nazywany „czadem”, to tzw. cichy zabójca. Nazwę tą zawdzięcza licznym przypadkom zgonów występujących podczas snu, które były następstwem uwalniania się tego gazu z palenisk domowych. Co gorsza, tlenek węgla jest bezbarwny i bezwonny, co uniemożliwia wykrycie jego uwalniania się za pomocą zmysłów. Łączy się z hemoglobiną ok. 200–250 razy szybciej niż tlen, w wyniku tego powstaje karboksyhemoglobina utrudniająca łączenie się hemoglobiny z tlenem. Do poszczególnych komórek organizmu przestaje być doprowadzana niezbędna do życia ilość tlenu, co w konsekwencji może prowadzić do zgonu. Objawy zatrucia tlenkiem węgla zależą od stężenia objętościowego tego gazu w powietrzu.

Przyjmuje się, że:

• stężenie 100–200 ppm powoduje lekki ból głowy przy ekspozycji przez 2–3 godziny,

• 400 ppm – powoduje silny ból głowy występujący po ok. 1 godz.,

• 800 ppm – prowadzi do trwałej śpiączki po ok. 2 godz.,

• 1600 ppm – prowadzi do zgonu po 2 godzinach,

• 6400 ppm – powoduje zgon w niecałe 20 minut,

• 12 800 ppm – powoduje utratę przytomności po 2–3 wdechach, a śmierć po ok. 3 minutach.

Utrata możliwości działania następuje po 5 mi nutach przy stężeniu tlenku węgla wynoszącym 6000-8000 ppm. Intensywność objawów zatrucia tlenkiem węgla zależy od stężenia karboksyhemoglobiny we krwi, powodującej w organizmie niedobór tlenu. Najczęstszymi objawami zatrucia są: obniżona koncentracja i obniżenie sprawności manualnej, bóle głowy, nudności i wymioty, uczucie tętnienia w skroniach, złe widzenie, rozszerzenie naczyń krwionośnych, ogólne osłabienie, rozdrażnienie i nadpobudliwość, przyspieszona akcja serca, upośledzenie oddychania i drgawki.

Charakterystyczne dla ostrego zatrucia tlenkiem węgla jest różowe zabarwienie skóry. Do objawów zatrucia przewlekłego zalicza się m.in.: szaroziemiste zabarwienie skóry i maskowaty wyraz twarzy, osłabienie pamięci, upośledzenie psychiczne i utratę czucia w palcach, zaburzenia rytmu dobowego, krążenia lub łaknienia, zmiany morfologiczne we krwi czy ostrożne poruszanie się z szeroko rozstawionymi nogami (tzw. chód pingwina).

Zgodnie z rozporządzeniem [7] NDS tlenku węgla w środowisku pracy wynosi 23 mg/m³, a NDSCh – 117 mg/m³. Ponadto w Polsce dopuszczalny poziom tlenku węgla w powietrzu zewnętrznym wynosi 10 000 µg/m³ [8] (okres uśredniania wyników pomiarów – 8 godz.), a w powietrzu wewnętrznym pomieszczeń służby zdrowia jego ilość nie powinna przekraczać 30 mg/m³ w ciągu 24 godzin i 100 mg/m³ w ciągu 30 minut [9].

Jednym z priorytetów poprawy bezpieczeństwa ludzi jest konieczność zapewnienia prawidłowej wentylacji w pomieszczeniach zamkniętych, takich jak np.:

• pomieszczenia wyposażone w piece, kominki, kotły, kuchenki gazowe i węglowe,

• garaże i parkingi w budynkach,

• stacje diagnostyczne pojazdów i warsztaty mechaniki pojazdowej,

• pomieszczenia technologiczne, w których w wyniku zachodzących tam procesów uwalniać się może tlenek węgla, np. pomieszczenia w przemyśle chemicznym, metalurgicznym; CO jest składnikiem m.in. gazu generatorowego, wodnego i świetlnego.

Niebezpieczeństwo powstawania tlenku węgla związane jest głównie z niewłaściwie prowadzonym procesem spalania i dotyczy wszystkich rodzajów palenisk. Z tego względu wymagane jest dostarczanie odpowiedniego nadmiaru powietrza do paleniska oraz jednoczesne wprowadzanie takiej ilości świeżego powietrza do pomieszczenia, która zapewni właściwą jego jakość w obiektach wyposażonych w urządzenia do spalania paliw.
W ostatnich latach bardzo modne stało się instalowanie w budynkach kominków. Niestety niektórzy ich użytkownicy zapominają, że zastosowanie niewłaściwych rozwiązań i nieprawidłowa eksploatacja powodują wzrost ryzyka zaczadzenia.

Zgodnie z [6] kominki opalane drewnem z otwartym paleniskiem lub zamkniętym wkładem kominkowym mogą być instalowane wyłącznie w budynkach jednorodzinnych, mieszkalnych w zabudowie zagrodowej i rekreacji indywidualnej oraz niskich budynkach wielorodzinnych, w pomieszczeniach:

• spełniających wymagania dotyczące wentylacji – stosowanie w pomieszczeniu mechanicznej wentylacji wyciągowej jest zabronione tam, gdzie powietrze do spalania jest pobierane z pomieszczenia oraz spaliny usuwane są przewodem grawitacyjnym; w pomieszczeniach, w których zastosowano wentylację nawiewno-wywiewną zrównoważoną lub nadciśnieniową, nie ma obowiązku spełnienia tego wymagania;

• w których możliwy jest dopływ powietrza do paleniska kominka w ilości:

1. 1. min. 10 m³/h na 1 kW nominalnej mocy cieplnej kominka – dla kominków o obudowie zamkniętej,

   2. zapewniającej nie mniejszą prędkość przepływu powietrza w otworze komory spalania niż 0,2 m/s – dla kominków o obudowie otwartej.

W mieszkaniach wyposażonych w kuchnie elektryczne i ogrzewanie centralne dwutlenek węgla emitowany jest przez człowieka w wydychanym powietrzu, a źródłem tlenku węgla jest dym papierosowy. W mieszkaniach z ogrzewaniem indywidualnym oraz kuchniami na paliwa gazowe, ciekłe i stałe w wyniku procesów spalania emitowany jest dwutlenek węgla, istnieje w nich również ryzyko zwiększonej emisji tlenku węgla. Bardzo często w budynkach zamieszkania zbiorowego, m.in. w blokach mieszkalnych, na wspólnym pionie wentylacyjnym instaluje się okapy kuchenne. Wentylatory zaburzają przepływ grawitacyjny i niejednokrotnie powodują przetłaczanie zużytego powietrza do mieszkań zlokalizowanych na innej kondygnacji tego samego pionu (rys. 2). Jest to sytuacja bardzo niekorzystna z uwagi na możliwość gromadzenia się wilgoci i zanieczyszczeń powietrza w pomieszczeniach, ale także bardzo niebezpieczna dla zdrowia i życia mieszkańców, gdy w kuchniach zachodzą procesy spalania, np. wykorzystywane są kuchenki gazowe. Istotne jest także zapewnienie właściwej ilości świeżego powietrza w tych pomieszczeniach.

Niestety, szczelne okna uniemożliwiają spełnienie tego warunku. Brak właściwej wymiany powietrza w pomieszczeniach powoduje wzrost wilgotności oraz zanieczyszczeń powietrza, co wpływa na pogorszenie się stanu higienicznego powietrza w mieszkaniu.

Wentylacja mechaniczna garaży i parkingów zlokalizowanych w budynkach z uwagi na wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne powinna być dokładnie zaprojektowana. Wydajność wentylacji garaży powinna uwzględniać emisję zanieczyszczeń ze spalania paliw, liczbę zaparkowanych samochodów, czas rozruchu i przejazdu aut przez garaż oraz natężenie ruchu, np. w garażach podziemnych wielostanowiskowych. Do obliczania niezbędnej ilości powietrza korzysta się najczęściej z poniższego wzoru:

gdzie:
n – liczba miejsc parkingowych,
E – emisja tlenku węgla z jednego pojazdu [kg/h],
C_dop – dopuszczalne stężenie tlenku węgla w garażu [kg/m³],
C_z – stężenie tlenku węgla w powietrzu doprowadzanym do pomieszczenia [kg/m³].

Emisja tlenku węgla z pojazdu:

gdzie:
e₁ – emisja tlenku węgla na biegu jałowym [m³/h/pojazd],
t – czas rozruchu pojazdu [s],
e₂ – emisja tlenku węgla podczas przejazdu samochodu przez garaż [m³/h/pojazd], przy prędkości pojazdu 10 km/h,
s – długość drogi przejazdu przez garaż [m],
α – współczynnik jednoczesności ruchu pojazdów (garaże o niewielkim ruchu – 0,6, garaże użyteczności publicznej – 0,8-1,5 wg [1]).

Z uwagi na możliwość przekroczenia dopuszczalnego stężenia CO publiczne garaże i parkingi zlokalizowane w budynkach powinny być wyposażone w system detekcji stężenia tlenku węgla, a wydajność wentylacji należy dostosować do aktualnych potrzeb. Płynna regulacja wydajności wentylacji umożliwia zminimalizowanie zużycia energii. Zaleca się rozmieszczanie otworów nawiewnych proporcjonalnie do miejsc postojowych.

Zgodnie z rozporządzeniem [6] w garażu zamkniętym należy stosować wentylację:

1. co najmniej naturalną, przez przewietrzanie otworami wentylacyjnymi umieszczonymi w ścianach przeciwległych lub bocznych bądź we wrotach garażowych, o łącznej powierzchni netto otworów wentylacyjnych nie mniejszej niż 0,04 m² na każde wydzielone przegrodami budowlanymi stanowisko postojowe – w nieogrzewanych garażach nadziemnych wolno stojących, przybudowanych lub wbudowanych w inne budynki,

2. co najmniej grawitacyjną, zapewniającą 1,5-krotną wymianę powietrza na godzinę – w ogrzewanych garażach nadziemnych lub częściowo zagłębionych, mających nie więcej niż 10 stanowisk postojowych,

3. mechaniczną, sterowaną czujkami niedopuszczalnego poziomu stężenia tlenku węgla – w innych garażach niewymienionych w pkt. 1 i 2 oraz w kanałach rewizyjnych służących profesjonalnej obsłudze i naprawie samochodów bądź znajdujących się w garażach wielostanowiskowych, z zastrzeżeniem § 150 ust. 5.

W garażu otwartym należy zapewnić naturalne przewietrzanie kondygnacji spełniające następujące wymagania [6]:

1. łączna wielkość niezamykanych otworów w ścianach zewnętrznych na każdej kondygnacji nie powinna być mniejsza niż 35% powierzchni ścian, z dopuszczeniem zastosowania w nich stałych przesłon żaluzjowych nieograniczających wolnej powierzchni otworu,

2. odległość między parą przeciwległych ścian z niezamykanymi otworami nie powinna być większa niż 100 m,

3. zagłębienie najniższego poziomu posadzki nie powinno być większe niż 0,6 m poniżej poziomu terenu bezpośrednio przylegającego do ściany zewnętrznej garażu, a w wypadku większego zagłębienia należy zastosować fosę o nachyleniu zboczy nie większym niż 1:1.

Na rys. 3 przedstawiono przykład skojarzenia wentylacji garażu z wentylacją budynku, co pozwala obniżyć koszty ich funkcjonowania. Należy zauważyć, że dopuszczalne stężenia tlenku węgla (tab. 4) w garażach w różnych krajach mają inne wartości, a wydajność wentylacji jest często określana na podstawie liczby parkujących samochodów, powierzchni garażu lub jego kubatury.

Na stanowiskach diagnostycznych i stanowiskach naprawy pojazdów powinno się instalować odciągi miejscowe umożliwiające odprowadzanie spalin na zewnątrz budynku bezpośrednio z układu wydechowego pojazdu. Ponadto w warsztatach samochodowych wyposażonych w kanał, w którym przebywają pracownicy podczas prac diagnostycznych i remontowych, należy zadbać o właściwą jego wentylację. Konstrukcja i wyposażenie kanału powinny uniemożliwiać gromadzenie się w nim substancji niebezpiecznych. Na stanowiskach diagnostycznych, w kanałach remontowych i innych miejscach przeprowadzania remontu pojazdów, których silniki pracują przez dłuższy czas, zaleca się zastosowanie odciągów miejscowych o wydajności większej niż 400 m³/h na samochód [3].

Ilość spalin i zawartość w nich CO są bardzo różne i zależą od rodzaju pojazdu, wielkości i stanu technicznego, prędkości, zastosowanego paliwa, rozgrzania silnika i zastosowanych środków technicznych ograniczających emisję. Tam, gdzie dopuszczalna jest wentylacja naturalna, ale nie jest ona wystarczająca, należy zastosować wentylację mechaniczną.

Niebezpieczeństwo przekroczenia dopuszczalnego poziomu tlenku i dwutlenku węgla istnieje również w drogowych tunelach komunikacyjnych, dlatego podczas projektowania tych obiektów należy szczególnie pamiętać o konieczności zapewnienia w nich właściwej wentylacji. Stężenie tlenku węgla zależy w tym przypadku głównie od natężenia ruchu, prędkości poruszania się pojazdów w tunelu oraz stanu technicznego pojazdów. Niezbędną ilość powietrza na potrzeby wentylacji tunelu ze względu na występowanie CO można wyrazić wzorem:

gdzie:
V_CO – emisja tlenku węgla przez samochód [kg/km],
n – liczba pojazdów przejeżdżających przez tunel w ciągu godziny [h–1],
L – długość tunelu [km],
CO_dop – dopuszczalne stężenie tlenku węgla [kg/m³].

Poza naturalnymi zjawiskami powodującymi ruch powietrza w tunelach, jak np. występowanie efektu kominowego i dyfuzja zanieczyszczeń, przepływ powietrza jest również powodowany ruchem pojazdów mechanicznych i związanym z tym tłoczeniem powietrza przed pojazdem, np. pociągiem w metrze. Wentylacja naturalna tuneli jest najtańszym sposobem usuwania zanieczyszczeń, ale nie zawsze może być stosowana. Tam, gdzie wentylacja naturalna może okazać się niewystarczająca, należy zastosować wentylację mechaniczną. Wentylacja mechaniczna w tunelach może być wykonana jako wzdłużna, półpoprzeczna lub poprzeczna.

Podsumowanie

Dwutlenek węgla jest niezbędnym składnikiem procesu fotosyntezy. Niestety człowiek nie posiada takich zdolności, jakie mają rośliny, zatem wysokie stężenie CO2 w naszym środowisku jest niepożądane. Zbyt wysoki poziom tego gazu we wdychanym powietrzu może powodować zaburzenia koncentracji, senność, kłopoty z oddychaniem. Z uwagi na to, że gęstość dwutlenku węgla (ρ ≈ 1,98 kg/m³ w 0°C) jest większa od gęstości powietrza (ρ ≈ 1,29 kg/m³ w 0°C dla powietrza suchego), istnieje ryzyko, iż będzie się on koncentrować przy podłodze, w kanałach i zagłębieniach terenu. Tym samym możliwość gromadzenia się dwutlenku węgla w łóżeczkach typu zamkniętego jest szczególnie niebezpieczna dla noworodków i niemowląt, gdyż może prowadzić do wystąpienia problemów oddechowych, a w skrajnych przypadkach do śmierci.

Powszechnie uważa się, że dwutlenek węgla jest odpowiedzialny za tzw. efekt cieplarniany. Chęć ograniczania emisji CO2 do atmosfery przez niektóre kraje oraz podawane do publicznej wiadomości informacje o zmniejszających się zasobach naturalnych i rosnących cenach paliw wymusiły, również w budownictwie, stosowanie rozwiązań energooszczędnych. Niestety, w pogoni za oszczędnościami energetycznymi zbyt mało uwagi poświęcono wentylacji pomieszczeń, np. w niektórych szkołach walka z zimnem spowodowała, że w klasach lekcyjnych stężenie dwutlenku węgla już po 15 minutach nauki przekracza 1500 ppm. Na podstawie badań [4] krotność wymian powietrza w większości badanych sal szkolnych wynosi 1 h–1, co powoduje, że ilość dostarczanego świeżego powietrza na jednego ucznia w ciągu godziny wynosiła 1,2–9,6 m³. W wyniku braku odpowiedniej wentylacji stężenie dwutlenku węgla wzrastało w skrajnych przypadkach nawet do 4200 ppm.

Należy bardzo rozważnie podchodzić do prac termomodernizacyjnych starych budynków, tak aby nie zakłócić w nich niezbędnej wymiany powietrza. Projektowana ilość powietrza wentylacyjnego powinna być określona obliczeniowo, a nie wskaźnikowo. Obliczenia należy oprzeć na wartościach dopuszczalnych oraz ilości emitowanych zanieczyszczeń. Określanie ilości powietrza wyłącznie na podstawie założonej krotności wymian może okazać się błędne, gdyż np. znaczna emisja zanieczyszczeń w małych pomieszczeniach pomimo zastosowania określonej krotności wymian może być przyczyną przekroczenia dopuszczalnych stężeń substancji, w tym tlenku i dwutlenku węgla. Szczególnie niebezpieczne są miejsca występowania tzw. martwych stref. Należy prowadzić szczegółowe i dokładne obliczenia dla takich pomieszczeń, jak schrony czy budynki użyteczności publicznej o dużym zagęszczeniu ludźmi, np. teatry, kina, sale koncertowe, konferencyjne itp.

Wentylację mechaniczną wywiewną lub nawiewno-wywiewną należy stosować w budynkach wysokich i wysokościowych oraz w innych, w których nie jest możliwe zapewnienie odpowiedniej jakości środowiska wewnętrznego za pomocą wentylacji grawitacyjnej. W przypadku stosowania recyrkulacji powietrza należy dostarczyć taką ilość powietrza świeżego, która zapewni właściwe warunki higieniczne w pomieszczeniu, a strumień świeżego powietrza nie powinien być mniejszy niż 10% mieszaniny. Powierzchnia przekroju przewodów kominowych do wentylacji grawitacyjnej powinna wynosić co najmniej 0,016 m², a najmniejszy wymiar przekroju – min. 0,1 m [6].

¹⁾ ppm (parts per milion) – części na milion, czyli liczba części wagowych składnika przypadająca na milion części wagowych roztworu

Literatura

1. Hendiger J., Ziętek P., Chludzińska M., Wentylacja i klimatyzacja. Materiały pomocnicze do projektowania, Venture Industries Sp. z o.o., Warszawa 2009.

2. Krarti M., Ayari A., Ventilation for Enclosed Parking Garages, ASHRAE Journal, February 2001.

3. Recknagel H., Sprenger E., Hönmann W., Schramek E.R., Ogrzewanie + klimatyzacja. Poradnik, Wyd. 1, EWFE, Gdańsk 1994.

4. Sowa J., Wentylacja hybrydowa – energooszczędny sposób poprawy jakości powietrza w budynkach szkolnych, „Instal” nr 12/2007.

5. Śliwowski L., Lis A., Wybrane problemy mikroklimatu wnętrz, „Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja” nr 3/2002.

6. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75, poz. 690 ze zm.).

7. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (DzU nr 217, poz. 1833 ze zm.).

8. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 czerwca 2002 r. w sprawie dopuszczalnych poziomów niektórych substancji w powietrzu, alarmowych poziomów niektórych substancji w powietrzu oraz marginesów tolerancji dla dopuszczalnych poziomów niektórych substancji (DzU nr 87, poz. 796).

9. Zarządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 12 marca 1996 r. w sprawie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia wydzielanych przez materiały budowlane, urządzenia i elementy wyposażenia w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi („Monitor Polski” nr 19, poz. 231).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!