Wentylacja bytowa w garażach zamkniętych

W trakcie spalania paliw przez silniki samochodowe powstaje kilkaset związków i substancji chemicznych. Wśród nich znajdują się produkty zarówno toksyczne, jak i nietoksyczne. Najbardziej szkodliwe dla ludzi składniki spalin to tlenek węgla oraz związki poliaromatyczne, a wśród nich benzo(a)piren o działaniu rakotwórczym. Natomiast w odniesieniu do środowiska naturalnego szkodliwe są tlenki azotu. Ze względu na niebezpieczeństwa, jakie pojawiają się w przypadku nadmiernego stężenia tlenku węgla w powietrzu w zamkniętych garażach, konieczne jest zapewnienie ich efektywnej wentylacji.

Zagrożenia zdrowotne

Tlenek węgla zaliczany jest do tzw. trucizn krwi. Oznacza to, że jego toksyczność w głównej mierze wynika z oddziaływania na składniki krwi, a konkretnie erytrocyty i zawartą w nich hemoglobinę. Tlenek węgla jest wchłaniany poprzez drogi oddechowe. Po dostaniu się do płuc przechodzi do krwi, gdzie wiąże się z zawartą w erytrocytach hemoglobiną, tworząc tzw. karboksyhemoglobinę (czyli hemoglobinę tlenkowęglową) [1].

Zagrożenia dla zdrowia ludzi wynikające z przebywania w środowisku powietrznym obciążonym obecnością tlenku węgla wynikają z następujących jego właściwości:

• tworząc karboksyhemoglobinę we krwi, blokuje jej funkcję przenoszenia tlenu – zdolność CO do łączenia się z hemoglobiną w czerwonych ciałkach krwi jest około 200–250 razy większa niż tlenu. Skutkiem tego zjawiska może być znaczne ograniczenie zdolności hemoglobiny do transportowania tlenu i w efekcie niedokrwienie tkankowe organizmu [7],
• toksyczne działanie tlenku węgla nie ogranicza się do konkretnych organów – wywiera on negatywny wpływ na cały organizm człowieka. Najgroźniejsze skutki dotyczą jednak tych narządów, które w warunkach fizjologicznych mają najwyższy poziom metabolizmu i zużywają najwięcej tlenu (mózg, serce, wątroba, nerki) [1].

Reakcje organizmu na oddychanie powietrzem zawierającym tlenek węgla przedstawiono poniżej, w powiązaniu ze stężeniem karboksyhemoglobiny we krwi oraz stężeniem CO w powietrzu.

Dane dotyczące występowania wczesnych skutków działania tlenku węgla na układ sercowo-naczyniowy i ośrodkowy układ nerwowy u ludzi wskazują, że mogą się one pojawiać, gdy stężenie karboksyhemoglobiny we krwi jest większe niż 5%. Wydaje się, że utrzymywanie na poziomie poniżej 3,5% stężenia karboksyhemoglobiny u niepalących osób przebywających przez 8 godzin w środowisku powietrznym skażonym tlenkiem węgla o stężeniu ok. 30 mg/m3 może zapobiegać wystąpieniu szkodliwych skutków działania tego gazu.

Dotyczy to szczególnie osób z chorobami układu sercowo-naczyniowego oraz pracujących czy przebywających w niekorzystnych warunkach (wysoka temperatura powietrza, hałas lub duże obciążenie wysiłkiem) [2]. Zgodnie z danymi ACGIH (the American Conference of Governmental Industrial Hygienists) stężenie karboksyhemoglobiny osiąga wartość 3,5 mg/m3 (przy stężeniu CO w powietrzu 30 mg/m3) po 39 minutach umiarkowanego obciążenia pracą [2]. Wzrost jej stężenia do 20% daje objawy zatrucia, a przy stężeniu powyżej 60% następuje utrata świadomości i najczęściej zgon.

Niewielkie ilości tlenku węgla powstają także fizjologicznie w organizmie człowieka na skutek przemian hemu [1]. Normalna fizjologiczna zawartość karboksyhemoglobiny we krwi wynosi 0,4–0,7%. U osób palących papierosy stężenie karboksyhemoglobiny może dochodzić do 10% [2]. Zatrucie tlenkiem węgla może pojawić się w przypadku wdychania dużej jego ilości w krótkim czasie. Jednak dla organizmu człowieka szkodliwe jest nie tylko wysokie stężenie tlenku węgla. Również stałe (lub trwające wiele godzin) narażenie na nawet małe stężenie CO powoduje kumulację mikrouszkodzeń prowadzących do powstawania trwałych zmian.

Powtarzające się niedotlenienia powodują [7]:

• narastające uszkodzenia tkanki mózgowej,
• utratę czucia w palcach,
• osłabienie pamięci,
• upośledzenie psychiczne.

U osób stale narażonych na małe stężenia tlenku węgla w powietrzu po pewnym czasie występują bóle i zawroty głowy, uczucie zmęczenia, utrata łaknienia, nudności, senność w ciągu dnia i bezsenność w nocy. Stężenie CO w powietrzu o wartości ok. 0,2% wywołuje objawy ostrego zatrucia, które może stać się śmiertelne, jeśli ekspozycja nie zostanie przerwana w ciągu godziny.

Dłuższe przebywanie w pomieszczeniu, w którym stężenie CO wynosi 0,02% (200 ppm), powoduje wzrost poziomu karboksyhemoglobiny do 20–30%, co zazwyczaj prowadzi do pojawienia się objawów lekkiego zatrucia, takich jak niewielki ból głowy przy ekspozycji przez 2–3 godziny. Jeśli CO występuje w powietrzu w stężeniu wynoszącym 1%, doprowadza do gwałtownie przebiegającego zatrucia z szybkim skutkiem śmiertelnym [1].

Dopuszczalne stężenia tlenku węgla

Wymagania krajowe

W Polsce dopuszczalne maksymalne stężenie tlenku węgla w garażach nie jest ustanowione żadnymi aktami prawnymi. Projektantom wentylacji garaży zamkniętych brakuje zatem podstawowej wartości, aby prawidłowo zwymiarować instalację i dobrać urządzenia wentylacyjne. Z tego powodu sięgają po zapisy rozporządzenia [4] dotyczące m.in. najwyższych dopuszczalnych stężeń na stanowiskach pracy, mimo że garaże, jako miejsca do parkowania samochodów, nie są miejscami pracy.

Jeśli natomiast na terenie garaży znajdują się warsztaty, kasy czy miejsca pracy pracowników ochrony, muszą mieć one odrębną instalację wentylacyjną, dostosowaną do warunków i wymagań, które muszą być zapewnione w danym pomieszczeniu czy obszarze przeznaczonym do pracy [8].

Ze względu na stosowanie w praktyce projektowej wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń na stanowiskach pracy w odniesieniu do garaży, zamieszczono je poniżej [4]:

• NDS – 23 mg/m3 (20 ppm, czyli 0,002%),
• NDSCh – 117 mg/m3 (100 ppm),
• NDSP – nieustalone,

gdzie [6]:

• NDS – najwyższe dopuszczalne stężenie – wartość średnia ważona stężenia, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i przeciętnego tygodniowego wymiaru czasu pracy, określonego w kodeksie pracy, przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń,
• NDSCh – najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe – 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,
• NDSP – najwyższe dopuszczalne stężenie pułapowe – wartość stężenia, która ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie może być w środowisku pracy przekroczona w żadnym momencie.

Wymagania niemieckie

W wytycznych niemieckich [8], [9] podane zostały dopuszczalne stężenia tlenku węgla w garażach zamkniętych. Jak stwierdzono w [9], podane wskaźniki emisji CO mogą być stosowane do obliczeń w warunkach europejskich. W poprzedniej wersji wytycznych [9] związane one były z 3-proc. zawartością karboksyhemoglobiny we krwi, osiąganą podczas wykonywania lekkiej pracy w garażu przy następujących warunkach:

• 10 minut oddychania – stężenie 250 ppm CO (293 mg/m3),
• 30 minut oddychania – stężenie 100 ppm CO (117 mg/m3),
• 60 minut oddychania – stężenie 50 ppm CO (58 mg/m3).

Podczas projektowania wentylacji, ze względu na wysoki koszt zakupu urządzeń oraz ich eksploatacji, zaleca się każdorazowo przeprowadzić dokładne obliczanie ilości powietrza wentylacyjnego.Podstawą do obliczania ilości powietrza wentylacyjnego były: wielkość emisji tlenku węgla oraz dopuszczalne stężenie tlenku węgla w pomieszczeniu, które przyjmowało się następująco:

• w garażach ze stanowiskami do pracy ciągłej jako 50 ppm (58 mg/m3),
• w garażach bez stanowisk pracy, przy czasie przebywania 30 minut: 100 ppm (117 mg/m3).

Do projektowania wentylacji garaży jako podstawową wartość zalecono przyjmować średnie stężenie 30-minutowe wynoszące 100 ppm, zakładając, że maksymalny czas przebywania w garażu nie będzie dłuższy niż 30 minut (jest to czas przeznaczony na zapakowanie lub wypakowanie rzeczy z samochodu), oraz 250 ppm dla czasu przebywania 10 minut.

W nowelizacji wytycznych [8] zdefiniowane zostały nowe dopuszczalne wartości stężenia CO. Jako punkt wyjścia do ich określenia przyjęto informacje z ostatnich publikacji niemieckiego Departamentu Środowiska wskazujących jako średnie stężenie 30-minutowe wartość wynoszącą 50 ppm oraz podawaną w TRGS 900 (regulacje dotyczące substancji niebezpiecznych) wartość maksymalną, która nie może być przekroczona na stanowisku pracy w ciągu 15 minut i wynosi 60 ppm.

Ostatecznie jako podstawę do obliczeń wentylacji w garażach przyjęto stężenie wynoszące 60 ppm określane jako wartość średnia ważona 15-minutowa, traktując tlenek węgla jako gaz odniesienia w stosunku do pozostałych zanieczyszczeń powietrza wewnątrz garażu. Jako powód zmniejszenia dopuszczalnego stężenia tlenku węgla podano m.in. stosowanie katalizatorów spalin [8]. Jeśli stężenie wynosi 60 ppm, powinna się włączyć sygnalizacja ostrzegawcza detektora tlenku węgla w garażu.

Projektując system wentylacji, należy ponadto zapewnić, że dopuszczalna średnia ważona stężenia 15-minutowa nie zostanie dwukrotnie przekroczona, nawet w przypadku wystąpienia niekorzystnych warunków rzeczywistych, które nie powinny się jednak pojawić w normalnych warunkach. Zadania wentylacji garaży Zadania i rozwiązania wentylacji garaży zamkniętych wynikają z funkcji, jakie muszą one pełnić. Jest to system:

• wentylacji bytowej (ogólnej),
• wentylacji oddymiającej.

Celem wentylacji bytowej jest utrzymanie prawidłowych warunków w garażu poprzez rozrzedzenie i usunięcie szkodliwych produktów spalania paliw silników samochodowych. W zamkniętych garażach, poza ryzykiem wystąpienia wysokich stężeń takiego produktu spalania jak tlenek węgla, istnieje ryzyko wystąpienia pożaru pojazdów znajdujących się na parkingu.

Podczas wystąpienia pożaru zastosowany system wentylacji oddymiającej powinien zapewnić przede wszystkim [8]:

• ochronę życia osób przebywających w garażu poprzez zapewnienie bezpiecznej ewakuacji z zagrożonej strefy w wymaganym do tego czasie,
• ograniczenie rozprzestrzeniania się dymu w celu ułatwienia akcji gaśniczo-ratowniczej,
• ochronę mienia poprzez przeciwdziałanie przenikaniu dymu i gorących gazów pożarowych do pomieszczeń zawierających wartościowe przedmioty.

Realizowane jest to poprzez dostarczenie świeżego powietrza do przestrzeni garażu, np. z zewnątrz bądź z pomieszczeń o mniejszym stopniu zanieczyszczenia, i usunięcie powietrza wywiewanego na zewnątrz.

Zakres stosowania wytycznych VDI 2053:2004

Wytyczne dotyczą zamkniętych garaży podziemnych i nadziemnych w budynkach. W zależności od powierzchni podłogi dzieli się je na:

• garaże średnie o powierzchni 100–1000 m2,
• garaże duże o powierzchni większej niż 1000 m2.
• Wytyczne nie dotyczą otwartych i automatycznych garaży oraz stanowisk pracy w garażach.

Metodyka obliczeniowa

Emisja tlenku węgla

W celu obliczenia strumienia powietrza zewnętrznego należy najpierw starannie wyznaczyć wielkość emisji CO w garażu. Emisja tlenku węgla wewnątrz garażu zależy przede wszystkim od następujących parametrów:

• drogi przejazdu przez garaż,
• długości przejechanej trasy w garażu,
• rodzaju samochodu,
• stopnia nachylenia pasa ruchu.

W obliczeniach dla dużych garaży o długich trasach przejazdu i częstych wjazdach i wyjazdach pojazdów analizuje się zarówno ich wjazd, jak i wyjazd z garażu. Ważnym czynnikiem wpływającym na wielkość emisji zanieczyszczeń przy wyjeździe jest odległość, którą pojazd musiał przebyć do momentu, gdy katalizator spalin osiągnął odpowiednią temperaturę roboczą i uzyskał optymalny efekt pracy.

W tabeli 1 zamieszczono zalecane ilości tlenku węgla (podane w gramach) dla pojazdów wjeżdżających do garażu (odniesione do temperatury roboczej) – „ciepła emisja” i dla samochodów opuszczających garaż – „zimna emisja” z uwzględnieniem uruchomienia pojazdu, w zależności od przebytego dystansu.

„Zimna emisja” w przypadku trasy przejazdu nieprzekraczającej 80 m jest określana za pomocą wielkości minimalnej, niezależnej od przebytego dystansu. Takie założenie nie spowoduje istotnych błędów obliczeniowych, gdyż emisja tlenku węgla jest spowodowana podczas tej raczej krótkiej trasy w garażu przede wszystkim uruchamianiem zimnego silnika.

W poprzedniej wersji wytycznych [9] wielkość emisji zależna była od typu pojazdu (samochody osobowe z silnikiem benzynowym lub wysokoprężnym, samochody ciężarowe z silnikiem wysokoprężnym), ich ciężaru, sposobu uruchamiania, szybkości oraz sposobu przejazdu pojazdu (na zimnym silniku, bieg jałowy na rozgrzanym silniku, jazda z postojami z prędkością 10 km/h, swobodna jazda po równym terenie), pochylenia jezdni, warunków eksploatacji (czas biegu jałowego, czas jazdy) oraz liczby pojazdów.

W tabeli zamieszczona była jednostkowa (odniesiona do 1 pojazdu) emisja CO podawana w jednostkach (m3/h na 1 pojazd). Całkowitą wartość emisji CO uzyskiwało się na podstawie jednostkowej emisji po uwzględnieniu w odpowiednim wzorze emisji tlenku węgla przez pojazd na biegu jałowym oraz przez pojazd przejeżdżający przez garaż. Obecnie proponowana metoda [8] jest zdecydowanie prostsza, zarówno ze względu na prostszy układ tabeli, jak i łatwiejsze obliczenia wymagające mniej szczegółowych założeń.

Strumień powietrza zewnętrznego

Strumień zewnętrznego powietrza wentylacyjnego musi być tak obliczony, aby stężenie tlenku węgla zostało zredukowane do wartości bliskiej wartości dopuszczalnej określonej w wytycznych [8] (60 ppm – wartość średnia ważona 15-minutowa), nawet w sytuacji, gdy w garażu wystąpi największy prawdopodobny ruch pojazdów.

Obliczenia strumienia powietrza wentylacyjnego dla instalacji wentylacji mechanicznej należy tak przeprowadzić, aby możliwa była ich wiarygodna weryfikacja, z uwzględnieniem wszystkich warunków środowiskowych i eksploatacyjnych.

Jeśli nie są dostępne dane wystarczające do wykonania tych obliczeń, można skorzystać z informacji podanych w tab. 1, zawierającej dane szacunkowe. W razie potrzeby w wytycznych zaleca się wykorzystanie dokładniejszych danych dotyczących emisji tlenku węgla zamieszczonych w publikacjach [10], [3].

Podstawowym równaniem służącym do obliczenia wymaganego strumienia objętości powietrza zewnętrznego jest poniższa zależność uwzględniająca wielkość emisji  tlenku węgla oraz dopuszczalne stężenie CO w garażu:

gdzie:

V_CO – emisja CO przez manewrujący i przejeżdżający przez garaż pojazd [m3/h],
CO_dop – dopuszczalne stężenie tlenku węgla [m3 CO/m3 powietrza],
CO_zew – stężenia tlenku węgla w powietrzu zewnętrznym (wartość tła) [m3 CO/m3 powietrza],
f_G – współczynnik uwzględniający odchylenia od idealnego, jednolitego wymieszania powietrza.

W rzeczywistych warunkach nie można zapewnić wszędzie idealnej cyrkulacji powietrza, czyli idealnego wymieszania powietrza zewnętrznego z powietrzem wewnętrznym w garażu. Wykonane w przykładowym garażu z wentylacją wywiewną kanałową (oraz z systemem wentylacji nawiewnej, jeżeli jest potrzebny) pomiary stężenia tlenku węgla wykazały różnice pomiędzy stanem rzeczywistym a wymianą powietrza obliczoną na podstawie wielkości strumienia powietrza w przypadku idealnego mieszania [8].

Odstępstwa od idealnej cyrkulacji mogą być uwzględniane przez określenie wpływu tego zjawiska na wielkość strumienia powietrza. W opisywanej metodyce zastosowano w tym celu współczynnik f_G, który zazwyczaj przyjmuje wartości z zakresu 1,25–1,5. Jako odniesienie do warunków zewnętrznych, czyli wartości stężenia tlenku węgla w powietrzu atmosferycznym dla rozważanej lokalizacji garażu, do obliczeń można przyjąć następujące wartości CO_zew [8]:

• 5×10–6 m3 CO/m3 powietrza (= 5 ppm) – w obszarze o dużym ruchu samochodowym,
• 0 m3 CO/m3 powietrza – w dzielnicy mieszkaniowej o niewielkim ruchu samochodowym.

Wielkość emisji tlenku węgla oblicza się, stosując wzór:

gdzie:

q_CO – emisja CO w ciągu 1 godziny w odniesieniu do 1 miejsca postojowego = pojazdu [m3 CO/h],
SP – liczba miejsc postojowych w jednym sektorze parkingu. Zastosowaną we wzorze (2) wartość q_CO oblicza się z zależności:

gdzie:

v – częstotliwość (stosunek przejeżdżających w ciągu 1 godziny samochodów do miejsc parkingowych) [h–1],
Emi_CO – emisja CO [g/pojazd] (obliczona na podstawie danych z tab. 1),
ρ_CO – gęstość CO [g/m3], która w temperaturze 20°C wynosi: 1,16×103 g/m3.W przypadku gdy przewiduje się znaczące różnice w częstotliwości przejazdu pojazdów przez poszczególne strefy garażu, obliczenia wymaganego strumienia powietrza zewnętrznego muszą być przeprowadzone oddzielnie dla każdej strefy.

W zaleceniach [8] częstotliwość v oraz zasady obliczania emisji tlenku węgla przyjęto w następujący sposób, zależnie od typu i wielkości garażu oraz sposobu (godzin) jego wykorzystania:

• garaż o małej liczbie wjeżdżających i wyjeżdżających samochodów w budynku mieszkalnym lub biurowym, przy założeniu, że 60% samochodów, które mogłyby zaparkować (= miejsca postojowe), przemieszcza się w ciągu 1 godziny przez garaż: v = 0,6 h–1. Jeżeli nie przewiduje się wykonania dokładnych obliczeń wielkości strumienia powietrza zewnętrznego, na podstawie większości wytycznych stosowanych w poszczególnych landach w Niemczech można przyjąć wartość wskaźnikową wynoszącą 6 m3/(h×1 m2 powierzchni użytkowej). Przez całkowitą powierzchnię użytkową garażu rozumie się sumę powierzchni wszystkich miejsc postojowych oraz tras przejazdu przez garaż. Dla budynku mieszkalnego obliczenia wykonuje się, zakładając, że największy ruch pojazdów występuje rano (gdy mieszkańcy wyjeżdżają do pracy). Przyjmuje się, że w tym czasie żaden samochód nie wjeżdża do garażu. Obliczenia wykonywane są zatem dla „zimnej emisji”;
• duży garaż publiczny: przyjmuje się, że od 80 do 150% samochodów, które mogłyby zaparkować (= miejsca postojowe), przemieszcza się w ciągu 1 godziny przez garaż, v = 0,8–1,5 h–1 (zakłada się, że czas parkowania wynosi 40–75 minut, w czasie gdy parking jest zapełniony). W trakcie obliczeń należy uwzględnić zarówno drogę przejazdu pojazdu wjeżdżającego do garażu, jak i wyjeżdżającego z niego. Obliczenia emisji tlenku węgla dla pojazdu wjeżdżającego należy wykonać jak dla przypadku „ciepłej emisji”. Obliczenie wykonane zgodnie z zasadami odniesionymi do „zimnej emisji” dotyczy wyjeżdżającego pojazdu. Metodę tę stosuje się także w przypadku krótkotrwałego parkowania;
• garaż w centrum handlowym: v = 1 h–1, co oznacza, że pojazdy wjeżdżają i wyjeżdżają z garażu średnio co 13 sekund, przy założeniach, że parkowanie i wyjeżdżanie ze stanowiska postojowego odbywa się bez czekania w kolejce oraz że opłaty parkingowe uiszczane są przed dojazdem do wyjazdu z garażu i urządzenia kontrolujące wyjazdy pojazdów (np. szlabany) otwierają się automatycznie z niewielkim opóźnieniem.

W przypadku garaży o dużej liczbie wjeżdżających i wyjeżdżających pojazdów, zgodnie z większością regulacji dotyczących garaży zamkniętych, wymagany jest strumień powietrza zewnętrznego wynoszący co najmniej 12 m3/(h×1 m2 powierzchni użytkowej), jeżeli żadna inna metoda weryfikacji wymaganej ilości powietrza zewnętrznego nie jest wymagana.

Przyjmuje się do obliczenia strumienia powietrza zewnętrznego dodatkowe upraszczające założenie, stanowiące, że żadne zwolnione miejsce postojowe nie jest zajęte przez nowy samochód, który w analizowanym czasie wjechał do garażu. Dla wszystkich wymienionych rodzajów garaży jako wartość dopuszczalną stężenia tlenku węgla należy przyjmować 60 ppm.

Wskaźnikowe wielkości strumienia powietrza zewnętrznego

Na podstawie aktualnej wersji wytycznych [8] podano powyżej wskaźniki służące do szybkiego i przybliżonego obliczania wymaganego strumienia powietrza zewnętrznego: 6 m3/(h×1 m2 powierzchni użytkowej) dla zamkniętych garaży w budynkach mieszkalnych i 12 m3/(h×1 m2 powierzchni użytkowej) dla garaży w centrach handlowych.

We wcześniejszej wersji wytycznych [9], przy założeniu, że mechaniczna wentylacja musi być tak zaprojektowana i eksploatowana, aby podczas maksymalnego natężenia ruchu stężenie tlenku węgla nie przekroczyło 100 ppm, podano analogiczne wartości wskaźników, uznając, że wymaganie to uważa się za spełnione, gdy na 1 m2 powierzchni użytkowej system doprowadza 6 m3/h w przypadku parkingów o małym natężeniu ruchu, a w pozostałych przypadkach 12 m3/h powietrza.

W poprzedniej wersji wytycznych zamieszczone były też inne wskaźniki ilości powietrza zewnętrznego podawane w odniesieniu do jednego pojazdu, powierzchni stanowiska postojowego i rodzaju garażu. Zakładając średnio 25 m2 powierzchni podłogi na jeden pojazd, wynosiły one:

• garaże przydomowe, mały ruch pojazdów – 150 m3/(h×pojazd),
• garaże inne, średni ruch pojazdów – 150–250 m3/(h×pojazd),
• garaże inne, duży ruch pojazdów – 300 m3/(h×pojazd).

Przykładowo w garażu w domu towarowym na 100 samochodów, o średnim ruchu pojazdów (200 m3/h pojazd), wymagana będzie wentylacja mechaniczna o strumieniu powietrza świeżego 20 000 m3/h (pow. przekroju przewodu wentylacyjnego – ok. 1,1 m2). Przy dużym ruchu pojazdów – 30 000 m3/h (1,7 m2).

W polskiej praktyce projektowej zazwyczaj jako wartości wskaźnikowe strumienia powietrza zewnętrznego przyjmuje się, w zależności od wielkości garażu i długości trasy przejazdu, wartości z zakresu 150–300 m3/h, np. 150 m3/h (garaż mały), 200 m3/h (garaż średni) i 300 m3/h (garaż duży) powietrza odniesionego do 1 stanowiska postojowego.

Podstawowe założenia projektu wentylacji nawiewnej

Zgodnie z informacjami podanymi w [8] garaż nie jest miejscem pracy (poza wydzielonymi stanowiskami pracy lub pomieszczeniami o wymaganej indywidualnej wentylacji odpowiadającej warunkom pracy ludzi) i w związku z tym nawiewane powietrze nie musi być tak starannie uzdatniane, jak w przypadku miejsc pracy. Niezależnie od typu i wielkości garażu nie wymaga się dokładnej filtracji tego powietrza, ogrzewania i rozprowadzenia bez powstawania przeciągów.

Natomiast według polskich wymagań zamieszczonych w rozporządzeniu [5] temperatura obliczeniowa powietrza w ogrzewanych garażach indywidualnych nieprzeznaczonych na stały pobyt ludzi powinna wynosić 5°C (jest to wartość będąca podstawą do obliczenia szczytowej mocy cieplnej instalacji grzewczej).

Dopuszcza się przypadki wentylacji garażu za pomocą powietrza usuwanego z wentylowanych lub klimatyzowanych pomieszczeń w danym obiekcie, przy założeniu, że powietrze to nie jest obarczone szkodliwymi i nieprzyjemnymi zanieczyszczeniami, analogiczne wymagania zamieszczone są w rozporządzeniu [5] w § 150.5.

Przykład obliczeniowy

Na podstawie metody obliczeniowej przedstawionej w niniejszym artykule, cytowanej za [8], poniżej zamieszczono obliczenia wymaganego strumienia powietrza zewnętrznego na potrzeby wentylacji bytowej garażu zamkniętego znajdującego się w galerii handlowej. Schemat garażu przedstawiony został na rysunku 1.

Garaż podzielony jest na dwie strefy parkowania, A i B, o różnej powierzchni oraz liczbie miejsc parkingowych, a także innej założonej długości trasy przejazdu (tabela 2). Pozostałe wartości przyjęte do obliczeń [8]:

• długość trasy wjazdu do garażu S_in = 42 m,
• długość trasy wyjazdu z garażu S_out = 40 m,
• całkowita powierzchnia użytkowa – 6700 m2,
• odległość przebyta podczas manewrów w trakcie parkowania lub wyjeżdżania z miejsca postojowego – 10 m,
• dopuszczalne stężenie tlenku węgla w garażu CO_dop = 60 ppm,
• stężenie tlenku węgla w powietrzu nawiewanym (zewnętrznym) CO_zew = 5 ppm,
• współczynnik f_G = 1,25, częstotliwość v = 1,0 h–1.

W celu dokładnego obliczenia strumienia powietrza wentylacyjnego należy uwzględnić wjazd („ciepła emisja”) oraz wyjazd („zimna emisja”) pojazdu do i z garażu, rozpatrując przejazd zarówno przez strefę A, jak i strefę B (rozdzielone architektonicznie), z uwzględnieniem przewidywanej drogi pokonanej w trakcie manewrów podczas parkowania na stanowisku parkingowym. Dla prawidłowego obliczenia ilości powietrza niezwykle istotne jest staranne przeanalizowanie tras wjazdu/wyjazdu pojazdu i określenie ich długości.

I. Obliczenie emisji tlenku węgla

1. Wjazd pojazdu do garażu

Obliczenie średniej drogi wjazdu do strefy A:

Obliczenie średniej drogi wjazdu do strefy B:

Obliczenie emisji tlenku węgla spowodowanej przez 1 wjeżdżający pojazd (ciepły silnik) i parkujący w strefie A (tab. 1):

Obliczenie emisji tlenku węgla spowodowanej przez 1 wjeżdżający pojazd (ciepły silnik) i parkujący w strefie B (tab. 1):

Emisja CO w strefie A w ciągu 1 godziny wywołana wjazdem 1 pojazdu (wzór 3):

Emisja CO w strefie B w ciągu 1 godziny wywołana wjazdem 1 pojazdu (wzór 3):

2. Wyjazd pojazdu z garażu (zimny silnik) Obliczenie średniej drogi wyjazdu ze strefy A:

Obliczenie średniej drogi wyjazdu ze strefy B:

Ponieważ w obu przypadkach długość trasy jest większa niż 80 m, emisję CO określa się ze wzoru podanego w tab. 1 dla wyjeżdżającego pojazdu.
Obliczenie emisji tlenku węgla spowodowanej przez 1 wyjeżdżający pojazd (zimny silnik) ze strefy A (tab. 1):

Obliczenie emisji tlenku węgla spowodowanej przez 1 wyjeżdżający pojazd (zimny silnik) ze strefy B (tab. 1):

Emisja CO w strefie A w ciągu 1 godziny wywołana wyjazdem 1 pojazdu (wzór 3):

Emisja CO w strefie B w ciągu 1 godziny wywołana wyjazdem 1 pojazdu (wzór 3):

II. Obliczenie strumienia powietrza zewnętrznego nawiewanego do strefy A i B (wzór 2):

Odnosząc otrzymany wynik obliczeń do przyjmowanych w Polsce wskaźnikowych wartości strumienia powietrza zewnętrznego określonego dla 1 miejsca postojowego, otrzymuje się następujący strumień powietrza zewnętrznego:

Otrzymana wielkość strumienia powietrza zewnętrznego określona w odniesieniu do 1 stanowiska postojowego zawiera się w zakresie wielkości stosowanych na podstawie wskaźników w Polsce. Trzeba jednak zwrócić uwagę na fakt, że obliczenie oparte na metodyce niemieckiej przeprowadzono przy założeniu najlepszego z możliwych do uzyskania mieszania strumieni powietrza w garażu (najniższa wartość fG z zalecanego zakresu).

Przy największej wartości tego współczynnika całkowity strumień powietrza zewnętrznego wyniósłby 80 300 m3/h, co dałoby wartość jednostkowego strumienia wynoszącą ok. 285 m3/h. Byłby to wynik bliski górnej granicy wskaźnika przyjmowanego dla garaży dużych. Porównanie to wskazuje, jak niezbędne dla zaprojektowania dobrej, ale niekoniecznie największej instalacji jest zjawisko wymieszania powietrza nawiewanego z powietrzem wewnętrznym w garażu.

Literatura

1. Durlak W., Zatrucie tlenkiem węgla, „Encyklopedia zdrowia”, www.medme.pl.
2. Jakubowski M., Tlenek węgla. Dokumentacja dopuszczalnych wielkości narażenia zawodowego, „Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy” nr 4 (50)/2006,www.ciop.pl/14642.html#rs6.
3. Keller M., Handbuch für Emissionsfaktoren, Version 1.2 (1999) in: Auftrag des Umweltbundesamtes, Berlin 1999.
4. Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 10 października 2005 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (DzU nr 212/2005, poz. 1769).
5. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz U nr 75/2002, poz. 690, ze zm.).
6. 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 217/2002, poz. 1833, ze zm.).
7. Seńczuk W., Toksykologia, PZWL, 1990.
8. VDI 2053, Air Treatment Systems for Car Parcs, 2004.
9. VDI 2053, part 1, Ventilation plants for garages and tunnels. Garages, 1998.
10. Zenger A., Luftqualität in und um Tiefgaragen. Immissionsschutz, Heft 4 (1998), Heft 1 (1999).