Syndrom chorego budynku cz. 2

2007-05-31 12:47

Zapraszamy do lektury drugiej części wykładu dr inż. Błażeja Zgoła. W części tej poruszone są problemy pól elektromagnetycznych, elektryczności statycznej, wentylacji, zagadnienia cieplno-wilgotnościowe oraz problemy budynków nowo wznoszonych.

Syndrom chorego budynku cz. 1 >>

Pole elektromagnetyczne i elektryczność statyczna
Na zdrowie człowieka istotny wpływ wywierają także zjawiska, dotyczące pól elektromagnetycznych, związanych z przepływem prądu. Wpływ ten najbardziej odczuwalny jest w strefach, znajdujących się w pobliżu urządzeń elektroenergetycznych o wysokim napięciu. Pole magnetyczne wytwarzane jest przez prądy w przewodach, a pole elektryczne powstaje w wyniku przyłożenia napięcia do przewodów. Zjawiska te najczęściej dotyczą więc stref w bezpośredniej bliskości linii wysokiego napięcia, oraz stacji transformatorowych.
Częściej na zdrowie i kondycję człowieka wpływ wywierają zjawiska związane z elektrycznością statyczną. Miejscami, w których szczególnie należy dbać o ochronę przed elektrycznością statyczną, są budynki czy tereny z występującymi mediami łatwo zapalnymi i wybuchowymi, oraz takie miejsca, w których znajduje się dużo urządzeń elektronicznych, narażonych na wyładowania elektrostatyczne, np. szpitalne sale operacyjne, sale komputerowe w bankach lub poligrafii itd.
Elektryzacja statyczna materiałów budowlanych (najczęściej, ale nie tylko, z grupy tworzyw sztucznych) następuje na drodze kontaktowo-tarciowej, czyli w sytuacjach, w których materiały poruszają się, trą o siebie, umożliwiając rozdział ładunków. Na zdrowie człowieka bezpośrednio wpływa wytwarzane pole elektryczne, ale i zmiany jonizacji powietrza, powodujące zaburzenia indywidualnych bioprądów organizmu.
Zjonizowane powietrze (o zachwianej dysproporcji jonów dodatnich i ujemnych) może oddziaływać na zdrowie poprzez:

wzrost pobudzania receptorów oskrzelowych i płucnych
zmiany potencjału krwi, kontaktującej się ze zjonizowanym powietrzem w pęcherzykach płucnych, co wpływa w efekcie na funkcjonowanie układu wewnątrzwydzielniczego
zmiany błon śluzowych dróg oddechowych, co wywołuje zmiany w ruchach rzęskowych płuc

Wzrost jonizacji powietrza prowadzi również do wzrostu toksyczności - w takich warunkach gazy i aerozole łatwiej przenikają do dróg oddechowych.
Elektryzujące się tworzywa sztuczne przyciągają na swą powierzchnię także kurz, co pogarsza warunki higieniczne i zdrowotne i może podwyższyć stopień zagrożenia biologicznego.
Według aktualnych norm za materiał antystatyczny uznaje się materiał budowlany, którego rezystywność skrośna jest mniejsza od 1× 10⁸ W m, co oznacza, że ograniczone są mechanizmy generowania ładunków, oraz że istnieje naturalny odpływ ładunków z urządzeń kontaktujących się a takim materiałem.
W warunkach przemysłowych za materiał elektrostatycznie przewodzący (ECF - electrocondutivity flooring) uznaje się materiał, charakteryzujący się rezystywnością mniejszą od 1× 10⁶ W , a rozpraszający ładunki (DIF - diffusion flooring) - rezystancją od 1× 10⁶ W do 1× 10⁹ W . Dotyczy to szczególnie materiałów posadzkowych.
Współczesny człowiek żyje w świecie najeżonym urządzeniami elektronicznymi, emitujących różnego typu promieniowanie. Do takich urządzeń zaliczyć możemy m.in. telefony komórkowe, radiofonię cyfrową, radary lotnicze. Wszystkie te urządzenia wytwarzają fale typu elektromagnetycznego o wysokiej częstotliwości, o działaniu ciągłym i impulsowym. W chwili obecnej skutki oddziaływania tego typu fal nie są naukowo poznane.
Czasami jednak, niejako na wszelki wypadek, stosuje się zabezpieczenia przed tymi zjawiskami, nazywanymi potocznie "smogiem elektromagnetycznym". W niektórych krajach wysoko rozwiniętych, w obszarach szczególnie narażonych na działanie tego rodzaju fal (np. radarowo sterowany korytarz dolotowy do lotniska), podczas docieplania budynków za pomocą bezspoinowego systemu ociepleń - BSO (uprzednio nazywanego metodą lekką - mokrą), stosuje się specjalną siatkę zbrojącą. Siatka taka, z dodatkowo wplecionym włóknem metalowym, staje się elementem przewodzącym ładunki elektryczne do systemu uziomów.
Ten rodzaj ekranowania, wg niektórych danych, redukuje natężenie zmiennych pól o niskiej częstotliwości i tłumi w bardzo dużym stopniu promieniowanie wysokiej częstotliwości.

Zagadnienia cieplno - wilgotnościowe

Problemy wilgotnościowe pomieszczeń mieszkalnych i biurowych wynikać mogą z następujących czynników:

zawilgocenia materiałów, tworzących przegrody, w wyniku nieskutecznego działania odpowiedniej izolacji p/wodnej i p/wilgociowej (lub ewentualnego jej uszkodzenia), a w obiektach o kilkudziesięcioletnim okresie użytkowania nawet jej braku (izolacje tego typu stosuje się powszechnie dopiero od I Wojny Światowej) czy technicznego zużycia
parametrów technicznych przegrody - współczynnik przenikania ciepła przegrody - "U", rozkładu ciśnień pary wodnej w przegrodzie (wskazującego na ewentualne wystąpienie strefy kondensacji)
zawilgocenia w wyniku działalności codziennej użytkowników budynku (jeden człowiek zużywa ok. 8-10 l wody/dobę)

Zjawiska ewentualnej kondensacji w przegrodzie mają istotny związek z warunkami użytkowania pomieszczeń. Należy utrzymywać w nich na odpowiednim poziomie zarówno temperaturę powietrza - +20^oC, jak i wilgotność względną powietrza - 55%. Parametry termiczne przegrody (jej temperatura) mają wpływ na możliwość wystąpienia, oraz skalę wykroplenia wody z pary wodnej na powierzchni przegrody, oraz na powierzchni przedmiotów wyposażenia (jest to tzw. temperatura punktu rosy). Prowadzone obserwacje wykazały, że często sami użytkownicy obniżają temperaturę wewnętrzną (ze względu na oszczędność), lub nawet "kradną ciepło" od sąsiada.
Zawartość pary wodnej w powietrzu może się zmieniać, przy czym maksymalna wilgotność powietrza zależy od ciśnienia atmosferycznego i temperatury. Przy kontakcie powietrza wilgotnego z chłodnymi powierzchniami, po ochłodzeniu powietrza w warstwie przyściennej, poniżej temperatury punktu rosy, następuje wykroplenie się pary wodnej na ścianach. W typowym mieszkaniu lat 50.-80., w wielu miejscach występowały stosunkowo chłodne powierzchnie ścian i okien (w wyniku wysokiego "U" i mostków termicznych). Nieszczelne okna powodowały stosunkowo intensywną wymianę powietrza, a przez to wyprowadzenie nadmiaru pary wodnej na zewnątrz. Program modernizacji (ociepleń ścian, stropów nadpiwnicznych, stropodachów) spowodował polepszenie termoizolacyjności przegród, podnosząc temperaturę na wewnętrznych powierzchniach przegród.
Przy wymianie stolarki na znacznie bardziej szczelną (co jest ostatnio często praktykowane), zmniejszają się przepływy powietrza, co z kolei zwiększa jego wilgotność. Wprowadzone indywidualne rozliczenie kosztów energii cieplnej ("podzielniki ciepła", termozawory) często skłania użytkowników budynku do oszczędności, a oszczędzać można, obniżając temperaturę powietrza wewnętrznego. To jednak jeszcze bardziej zwiększa wilgotność względną powietrza. Można więc powiedzieć, że w praktyce modernizacja energetyczna mieszkań stworzyła warunki, sprzyjające występowaniu kondensacji wilgoci w miejscach lokalnego zmniejszonego oporu cieplnego, na powierzchniach tzw. "mostków cieplnych".
Mostki cieplne można wykryć dzięki badaniu przegród z użyciem kamer termowizyjnych.
Aktualnie na rynku dostępne są materiały i technologie, potrzebne do wykonania poziomych i pionowych izolacji p/wilgociowych w istniejących przegrodach eksploatowanych obiektów, które można stosować bez konieczności naruszenia przegród (nacinania) i prowadzenia odkopów. Te materiały i technologie zostały już sprawdzone eksploatacyjnie.

Wentylacja

Niezwykle istotna w świetle przedstawionych problemów cieplnych i wilgotnościowych jest poprawna wentylacja poszczególnych pomieszczeń. Skuteczność działania wentylacji zależy od tego, ile świeżego powietrza napływa do pomieszczenia i ile zużytego powietrza jest z niego wyprowadzane.
Powietrze napływa przez okna (kiedyś działo się to dzięki ich nieszczelności) oraz przez specjalne otwory napływu świeżego powietrza, znajdujące się zarówno w przekrojach okiennych, jak i w ścianach. Przyjmuje się, że w ciągu godziny każda osoba potrzebuje 20 metrów sześciennych świeżego powietrza, tyle też zużytego powietrza powinno być z pomieszczenia wyprowadzone.|
W związku z częstą wymianą okien na nowoczesne, bardzo szczelne, istotnego znaczenia nabiera wielkość współczynnika infiltracji przez okna - minimalny poziom tego współczynnika wynosi 0,5 m³/h× m daPa2/3. Pożądany poziom infiltracji osiąga się przez rozszczelnienie szczelnego okna - początkowo robiono to przez wycięcie odcinka uszczelki w górnej części okna (długości ok. 10 - 20 cm), aktualnie montuje się specjalne uszczelki płaskie, karbowane lub czasami perforowane. W ostatnich latach za granicą powszechne stało się rozszczelnianie, wykonywane w okuciach okien, z funkcją przepływu powietrza przy dużych różnicach ciśnień, przystosowaną do montażu w oknach z profili z PVC.

Elementem, zapewniającym stały napływ powietrza są różnego typu nawiewniki:

o stałym przekroju otworu wlotowego
o ręcznie regulowanym przesłonięciu tegoż otworu
o automatycznie regulowanym przesłonięciu otworu wlotowego (sterowane zmienną różnicą ciśnień, wilgotnością względną powietrza wewnętrznego).

Niektóre z nawiewników powietrza dodatkowo są wyposażone w elementy, tłumiące hałas.
Drugą częścią skutecznie działającej wentylacji są elementy wyprowadzenia powietrza z pomieszczeń, występujące w postaci kanałów wentylacyjnych (dla działania wentylacji grawitacyjnej czy wspomaganej mechanicznie). Odpowiednia wielkość przekrojów kanałów, ich ilość i wysokość - różnica poziomów, niezasłanianie - zmniejszenie powierzchni otworów wlotowych, nieprzyłączanie do nich indywidualnych wentylatorów, to niezbędne warunki skutecznego działania wentylacji.
Szczególnie ważna jest wentylacja w tych pomieszczeniach, w których występują procesy spalania. Są to oczywiście przede wszystkim kuchnie, ale także łazienki z gazowymi grzejnikami przepływowymi wody, z kominkami. Jest to istotne ze względu na obecność CO₂, dwutlenku węgla, powstającego w wyniku spalania. W ostatnich latach w Polsce notowano nawet 300 zatruć śmiertelnych tlenkiem węgla rocznie, a zatruć, które na szczęście nie doprowadziły do zgonu, odnotowano kilkakrotnie więcej. Sam proces spalenia 1m³ gazu ziemnego wymaga 10m³ powietrza, które musi dopłynąć do pomieszczenia z zewnątrz. Badania wykazały, że szczególnie szkodliwe są dymy, powstające w wyniku spalania drewna. Wolne rodniki, pojawiające się w wyniku takiego spalania, są aktywne chemicznie nawet do czterdziestu razy dłużej od tych, powstających w wyniku palenia tytoniu. W świetle tych danych słusznym wydaje się więc być stwierdzenie: "... wygrywamy bitwę o energię - przegrywamy wojnę o jakość powietrza".
W praktyce podstawową zasadą wentylacji pomieszczeń powinno być po prostu ich wietrzenie - poprzez otwieranie okien.

Problemy budynków nowo wzniesionych

Zupełnie oddzielnym zagadnieniem jest problem doboru materiałów i technologii na etapie projektowania i realizacji budynku, szczególnie przy szybkim tempie robót, które często prowadzone są w ciągu jednego roku, jednego sezonu klimatycznego. Na dzień dzisiejszy standardem podczas budowania są liczne tzw. "procesy mokre" - z użyciem materiałów i technologii wykorzystujących duże ilości wody. Wykończenie tynkowe ścian, samopoziomujące podkłady podłogowe to typowe przykłady "procesów" budowlanych, wymagających dużych ilości wody. Dla chemicznego związania spoiw potrzeba do 20% wody, dodawanej w procesach przygotowania produktów.
Według różnych szacunków, w zależności od zastosowanych materiałów, można oceniać, że w 1m³ kubatury budynku znajduje się od 80 do 200 l wody. Ta woda musi w jakiś sposób odparować.
Stąd szczególnego znaczenia nabiera pierwszy okres użytkowania pomieszczeń, po zakończeniu budowy, w którym to okresie odparowuje zbędna wilgoć technologiczna. Na tym etapie wentylacja pomieszczeń poprzez otwieranie okien, możliwie na przestrzał (w celu intensyfikacji procesów wymiany powietrza), jest absolutnie konieczna.
Czasami pojawiają się nagle na ścianach, sufitach, wyłącznikach, gniazdkach, powierzchniach z tworzyw sztucznych, szaro-czarne plamy podobne do sadzy. Dotyczy to często obiektów nowych, lub też niedawno remontowanych, w pierwszym lub drugim sezonie grzewczym.
Zjawiska te noszą nazwę "magic dust" lub efekt foggingu (magiczny kurz lub efekt mgły).
W świetle najnowszej wiedzy możemy sądzić, że ich powstawanie wiąże się z mostkami cieplnymi, wilgotnością powietrza, jonizacją powietrza, wydzielaniem się gazów z półlotnych związków organicznych, znanych jako plastyfikatory i ciecze wysokowrzące. Substancje te znajdują się w powszechnie stosowanych materiałach: farbach, lakierach, tapetach winylowych, klejach, wykładzinach (szczególnie na gąbce), piankach, laminatach ... oraz w świecach czy lampkach oliwnych.
Zjawiska te na dzień dzisiejszy nie zostały do końca poznane. W związku z tym nie jest też znana skuteczna ochrona przed ich wystąpieniem.

Podsumowanie

W związku z przedstawionymi wcześniej zagadnieniami dotyczącymi problemów "Sick Building Syndrom", coraz częściej mówi się o konieczności tworzenia obiektów budowlanych o harmonijnym połączeniu funkcji, o trwałości, o stosowaniu dobrych, nie zagrażających zdrowiu człowieka, podlegających recyclingowi materiałów budowlanych i technologii, które nie wywierają negatywnego wpływu na środowisko, a przy tym wspomina się o potrzebie niskich "globalnych" kosztów (inwestycja, eksploatacje, unicestwienie). W tym kontekście pojawia się nazwa "green building" GB (zielony budynek).
O domy użytkowane od lat dbamy ze względów technicznych i ekonomicznych, a oprócz tego "... wiele z domów jest nasiąkniętych emocjami ludzi, którzy w nich żyli ...". A to stanowi często wartość niewymierną. Dlatego właśnie prowadzi się stosowne prace renowacyjno-remontowe przy pomocy specjalnie dobranych, wysoce specjalistycznych materiałów budowlanych i technologii.

Bibliografia
1. "Atest - ochrona pracy". Rocznik 2002.
2. "Budownictwo energooszczędne - problemy projektowania, realizacji i eksploatacji budynków o niskim zapotrzebowaniu na energię". Energodom 2002, Kraków - Zakopane.
3. "Materiały budowlane". Roczniki 1997-2002.
4. "Pola elektrostatyczne i elektromagnetyczne". Centralny Instytut ochrony Pracy, Warszawa 1996-2000.
5. "Problemy jakości powietrza wewnętrznego w Polsce". Roczniki 1995-2001. Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska.
6. "Technologie, procesy i urządzenia elektrostatyczne oraz jonowe". Białystok 1999-2001.
7. "Wpływ pól elektromagnetycznych na organizmy żywe i elementy techniczne". EKO-TECH, Kiekrz - Poznań.
8. "Zastosowania ergonomii" - roczniki 1996-99. Polskie Towarzystwo Ergonomiczne, Zielona Góra.

Dr inż. Błażej Zgoła