Wybrane zagadnienia projektowe i eksploatacyjne w kontekście zachowania właściwej jakości powietrza wewnętrznego

Projektowanie systemów wentylacji domów jednorodzinnych wydaje się proste. Strumienie powietrza nie są duże, centrale wentylacyjne, tzw. rekuperatory, są szeroko dostępne, rozprowadzenie kanałów pomiędzy sześcioma czy w większych domach dziesięcioma pomieszczeniami nie jest szczególnie wymagającym zadaniem dla projektanta. Nic bardziej mylnego – jak zawsze „diabeł tkwi w szczegółach”. Uproszczone podejście rzeczywiście nie sprawi problemu ani projektantowi, ani instalatorowi, ani kieszeni inwestora. Kłopoty mogą się pojawić w trakcie eksploatacji, gdy oczekiwania użytkownika zderzą się z rzeczywistym działaniem instalacji.

Szczególnie istotne jest przygotowanie założeń i oczekiwań inwestorów na piśmie. Zbyt często mamy do czynienia ze zleceniem typu „w domu będzie wentylacja” czy „tu mi proszę założyć klimatyzację”. Niesłychanie ważne jest dokładne określenie wymagań użytkownika, który nie musi znać fachowych określeń, takich jak „poziom mocy akustycznej” albo „spręż wentylatora”, ale na pewno spodziewa się jak najcichszej pracy instalacji lub małego zapotrzebowania na energię. Trzeba wyraźnie określić zależność pomiędzy kosztem a jakością. 

Przy dużych realizacjach przeanalizowano koszty projektu w odniesieniu do kosztów inwestycji (rys. 1). Jak widać na rysunku, warto przeznaczyć na projekt więcej środków, żeby później oszczędzić na etapie inwestycji, a na pewno skorzystać w okresie eksploatacji.

Projektując pomieszczenia, należy zwrócić uwagę na spodziewane zanieczyszczenia i sposób ich usuwania. W kwestii materiałów budowlanych do niedawna nie było dużego wyboru, obecnie coraz częściej korzystać można z materiałów niskoemisyjnych. Dobrym przykładem są lakiery do parkietów – dziś tylko na specjalne zamówienie i dysponując odpowiednimi dokumentami, można dostać twarde, trujące lakiery, które do niedawna były niemal standardowo używane w budownictwie mieszkaniowym.

Stosując niskoemisyjne materiały budowlane, które znacząco różnią się od tanich, opartych na starej technologii wyrobów, mamy szansę uniknąć „sprzedaży wiązanej” pokazanej w tabeli 1.

Już parę lat temu powstał raport klasyfikujący materiały pod względem emisyjności. Według raportu [3] rozróżnia się trzy klasy materiałów budowlanych: M1, M2 i M3 (tabela 2):

• kategoria M1 to materiały budowlane bezpieczne ze względu na emisję zanieczyszczeń (cegła, kamień naturalny, marmur, płytki ceramiczne, szkło, powierzchnie metalowe) oraz materiały przebadane pod względem emisji – tynki, płytki ceramiczne, materiały poziomujące, wypełnienia itp. nie powinny zawierać kazeiny;
• kategoria M2 to materiały, np. tynki, płytki ceramiczne, materiały poziomujące, wypełnienia itp. niezawierające kazeiny;
• do kategorii M3 zaliczane są materiały nieprzebadane oraz takie, których emisja przekracza wartości dopuszczalne dla kategorii M2.

W obiektach klasyfikowanych jako budynki o niskiej emisji zanieczyszczeń materiałów budowlanych przeważająca część powierzchni powinna być wykonana z materiałów klasy M1, a określony odsetek powierzchni może być zaliczany do klasy M2 (np. 20% w Finlandii, skąd pochodzi klasyfikacja M1, M2, M3), a powierzchnie wykończone materiałami M3 mogą występować sporadycznie.

Warto zwrócić uwagę, że w tabeli 1 obok związków chemicznych, o których często się mówi, wymieniony został radon, który jako pierwiastek promieniotwórczy jest traktowany w najlepszym razie obojętnie. Co jakiś czas pojawiają się jednak alarmujące artykuły, publikujące wyniki badań mówiące o prawdziwym zagrożeniu, jakie niesie ze sobą radon [4,5,6,7]. W wielu krajach wprowadzono regulacje prawne dotyczące zagrożenia promieniotwórczego, a w Polsce ta kwestia dopiero powoli przedostaje się do świadomości społeczeństwa. Tymczasem niebezpieczeństwa tego nie można lekceważyć (tabela 3).

Warto zwrócić uwagę na mechanizm ruchu radonu w glebie (rys. 2), aby uświadomić sobie, że prace budowlane mogą się przyczynić do uwolnienia tego gazu.

Radon odpowiada za ok. 1/3 łącznej dawki promieniowania jonizującego (i około połowę dawki ze źródeł naturalnych), na którą jesteśmy narażeni w budynkach i miejscach pracy. 

Radon jako gaz pozostaje w naszych płucach stosunkowo krótko, ale jesteśmy stale narażeni na jego działanie. Szybko się rozpada (czas półrozpadu wynosi 3,8 dnia), a pochodne tego rozpadu łączą się z pyłami obecnymi w powietrzu, wnikają do układu oddechowego i płuc, stanowiąc zagrożenie wystąpieniem chorób nowotworowych układu oddechowego. Pochodne radonu nie deponują się jednolicie w układzie oddechowym – głębokość wnikania cząstki zależy od jej rozmiarów. 

Aerozole znajdujące się we wdychanym powietrzu często zatrzymywane są w górnych częściach układu oddechowego lub nabłonku płucnym, skąd mogą być usunięte w ciągu kilku godzin. Jedynie najmniejsze cząstki (o średnicy poniżej 0,1 μm) trafiają do pęcherzyków płucnych. Mogą tam pozostawać miesiące lub lata, prowadząc do napromieniowania organów wewnętrznych. Płuca są zatem najbardziej narażone na działanie radonu. Dawka otrzymana przez płuca w wyniku wdychania radonu zależy przede wszystkim od jego stężenia we wdychanym powietrzu, stężenia pyłów obecnych w tym powietrzu (szczególnie o najmniejszych średnicach) oraz szybkości oddychania (co ma szczególne znaczenie w przypadku wykonywania pracy fizycznej) [7].

Źródłem radonu w atmosferze jest radon wydostający się z gleby, gdzie jego stężenia sięgają tysięcy bekereli na metr sześcienny. 1 bekerel (Bq) to 1 rozpad promieniotwórczy atomu w ciągu 1 sekundy. Stężenie radonu na zewnątrz wynosi ok. 10 Bq/m³, a w budynkach może osiągać stężenia setek, a nawet kilku tysięcy Bq/m³. 

Głównym źródłem radonu w budynkach jest gleba, a ponadto materiały budowlane, woda i gaz ziemny. Budowa domu wymaga usunięcia wierzchniej warstwy gleby i dotarcia do głębszych warstw, gdzie stężenia radonu są wysokie. Różnica ciśnień występująca między otoczeniem a wnętrzem budynku powoduje „zasysanie” radonu z gruntu (tzw. efekt kominowy) [4].

Im wyższa kondygnacja, tym większy wpływ na stężenie radonu w powietrzu wewnątrz budynku mają materiały, z których wykonane zostały ściany i stropy oraz rodzaj pokrycia ścian. Istotne znaczenie ma technologia budowy domu. Przedostawanie się radonu do wnętrza budynków może ułatwiać powszechnie stosowana wentylacja grawitacyjna i efekt kominowy w sezonie grzewczym. Ogrzane powietrze, wydostając się z budynku poprzez mikrouchył w oknach tam, gdzie kierunek przepływu powietrza wykazuje się tzw. ciągiem wstecznym, oraz przez kratki wentylacyjne (ciąg poprawny) powoduje zmniejszenie ciśnienia w budynku i zasysanie powietrza z jego dolnych partii, w tym z piwnic. Ułatwia to przedostawanie się do piwnic powietrza z gruntu zawierającego radon. W ten sposób stężenie radonu może osiągnąć duże wartości nawet w budynkach położonych na terenach, gdzie stężenie radonu w glebie jest małe, ale występuje np. duża przepuszczalność gruntu albo uskoki tektoniczne [5].

Dobrym i efektywnym sposobem redukcji jego poziomu jest zastosowanie przy budowie fundamentów barier antyradonowych, przeciwpromiennych – np. pap z barierą antyradonową.

Kolejnym sposobem zabezpieczenia domu przed przedostawaniem się do środka i gromadzeniem radonu w pomieszczeniach piwnicznych jest staranne zaprojektowanie instalacji wentylacji w kontekście różnicowania ciśnień w poszczególnych pomieszczeniach lub strefach domu. Zgodnie z zapisami warunków technicznych: „W instalacjach wentylacji i klimatyzacji nie należy łączyć ze sobą przewodów z pomieszczeń o różnych wymaganiach użytkowych i sanitarno-zdrowotnych. Nie dotyczy to budynków jednorodzinnych i rekreacji indywidualnej oraz wydzielonych lokali mieszkalnych lub użytkowych z indywidualną zorganizowaną wentylacją nawiewno-wywiewną”.

Zwyczajowo w celu wentylowania większości pomieszczeń włącza się w instalację wyciągową pomieszczenia piwnicy, pralni, warsztatów, co grozi tylko nieznacznym rozprzestrzenieniem się zapachów, jeśli wymiennik do odzysku ciepła będzie nieszczelny. Zapominając o radonie, wytwarzamy w pomieszczeniach piwnicznych podciśnienie sprzyjające podciąganiu gazu przez nieszczelny fundament. Można tak zrobić pod warunkiem zastosowania szczelnych powłok. Piwnice będą wtedy wentylowane powietrzem zasysanym z innych stref. Poza tym pamiętajmy o właściwym bilansowaniu nawiewu i wywiewu, np. nawiew do jadalni i gabinetu, wywiew przez kuchnię i łazienkę (rys. 3). Szczególną uwagę poświęca się zachowaniu nadciśnienia w pomieszczeniach mających połączenie z piwnicą i stosuje nawiew do korytarza (rys. 4).

Skuteczną ochronę domu przed promieniowaniem radonowym zapewniają:   

• system wentylacji gwarantujący skuteczne usuwanie powietrza skażonego i napływ powietrza atmosferycznego z zewnątrz rozcieńczającego stężenie radonu wewnątrz pomieszczeń, z właściwym bilansowaniem poszczególnych stref i pomieszczeń budynku;   
• dodatkowa bariera mechaniczna w postaci gazoszczelnej izolacji całej części podziemnej budynku oraz uszczelnienie wszelkich otworów, kanałów, szczelin, pęknięć itp.;   
• obniżenie ciśnienia w gruncie pod budynkiem i w jego otoczeniu, uzyskane poprzez wprowadzenie przewodu ssącego pod posadzkę i przy użyciu wentylatorów usuwanie spod niej części powietrza z gazami gruntowymi do atmosfery;   
• podwyższanie ciśnienia w pomieszczeniach wewnętrznych przylegających do gruntu i piwnicy;   
• odpowiednie systemy instalacyjne (rury wodne, kanalizacyjne, przewody elektryczne, gazowe).

Oddziaływanie radonu na organizm ludzki:   

• efekcie rozpadu zamienia się w metale promieniotwórcze równie groźne jak radon, przedostające się wraz z powietrzem do płuc, gdzie jako ciała stałe emitują zabójcze promieniowanie jonizujące i są trudne do wydalenia z organizmu człowieka;   
• radon oraz metale promieniotwórcze są 20 razy bardziej szkodliwe niż promieniowanie rentgenowskie;   
• radon dostaje się do organizmu człowieka wraz ze wdychanym powietrzem atmosferycznym;   
• odkłada się w naszych płucach w postaci aerozoli (ciekłych i stałych cząstek zawieszonych w powietrzu), przedostaje się również do układu krwionośnego (dobrze rozpuszcza się w wodzie i substancjach organicznych), emitując promieniowanie jonizujące w organizmie.

Właściwości radonu:   

• radioaktywny gaz 222Rn, pochodzący głównie z rozpadu uranu zawartego w rudach uranowych znajdujących się w skorupie ziemskiej;    
• bezbarwny, bezwonny, niepalny, pozbawiony smaku;   
• zawartość w skorupie ziemskiej: 6×1016%; 
• najcięższy pierwiastek gazowy (9,73 g/dm³);   
• rozpuszcza się w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych;   
• wydostaje się z wnętrza Ziemi na jej powierzchnię, migruje w powietrzu;
• jest około 7,5 razy cięższy od powietrza, w związku z tym gromadzi się w piwnicach i na niższych piętrach budynków mieszkalnych

Źródła radonu w budynkach:  

• 80% przedostaje się do budynku poprzez źle zabezpieczony fundament, pozostałe 20% pochodzi z wody używanej w domu;   
• z gazu ziemnego stosowanego do opału, gotowania;   
• z materiałów budowlanych użytych przy budowie domu;   
• radon kumuluje się w budynkach, gdzie jego stężenie wzrasta na skutek braku wentylacji i przewiewu;   
• ma to miejsce szczególnie nocą i nad ranem, na dolnych piętrach budynków.

Literatura

1. Kuźma D., Magiera J., Wierzowiecki P., BIM w praktyce, PWN, Warszawa 2017.
2. Charkowska A., Zanieczyszczenia w instalacjach klimatyzacyjnych i metody ich usuwania, IPPU Masta, 2003.
3. CEN, CR 1752:1998: Ventilation for Buildings. Design Criteria for the Indoor Environment.
4. Śmiałek A., Kozak K., Bezpieczny dom: czy radon stanowi realne zagrożenie dla zdrowia?, muratordom.pl (dostęp 24.01.2019).
5. Radon – cicha śmierć, www.fundament.icopal.pl (dostęp 24.01.2019).
6. Radon – naturalny czynnik rakotwórczy na stanowiskach pracy, „Atest” nr 6/2018.
7. Kozak K., Izotopy promieniotwórcze w różnych komponentach środowiska, Seminarium IFJ PAN, 21.06.2012.
8. http://meteo.geo.uni.lodz.pl/oldmeteo/stronki/radon/pajtemp.html (dostęp 24.01.2019).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!