Ποιότητα αέρα εσωτερικού χώρου (indoor air quality)

Αν και ο περισσότερος κόσμος με τον όρο «κλιματισμός» εννοεί την ρύθμιση της θερμοκρασίας του εσωτερικού χώρου, στην πραγματικότητα κλιματισμός σημαίνει πολύ περισσότερα από αυτό.

Τα κλασικά διαιρούμενα κλιματιστικά μηχανήματα που όλοι μας χρησιμοποιούμε και γνωρίζουμε, στην πραγματικότητα δεν κάνουν «air conditioning», αλλά «temperature conditioning”, ρυθμίζουν δηλαδή απλώς την θερμοκρασία του αέρα του εσωτερικού χώρου, χωρίς να επηρεάζουν σκόπιμα καμία άλλη παράμετρο.

Ο όρος «κλιματισμός» (air conditioning), στην πραγματικότητα περιλαμβάνει τις ενέργειες που απαιτούνται για την ρύθμιση όλων των παραμέτρων του εσωτερικού αέρα (θερμοκρασία, υγρασία, καθαρότητα, κίνηση) με τέτοιον τρόπο ώστε το εσωτερικό κλίμα στον κλιματιζόμενο χώρο να είναι  κατά το δυνατό «ιδανικό», να είναι δηλαδή τέτοιο ώστε οι περισσότεροι άνθρωποι που βρίσκονται και κινούνται στον χώρο να αισθάνονται άνετα.

Συνθήκες άνεσης

Με τον όρο «άνεση» στον κλιματισμό, χαρακτηρίζουμε την αίσθηση της απόλυτης σωματικής και πνευματικής ευημερίας των ατόμων που βρίσκονται σε έναν εσωτερικό χώρο και με τον όρο «συνθήκες άνεσης» χαρακτηρίζουμε τις παραμέτρους του εσωτερικού κλίματος (θερμοκρασία, υγρασία, καθαρότητα κ.λ.π.) που δημιουργούν τις προϋποθέσεις για να αισθάνονται τα άτομα που βρίσκονται μέσα στον χώρο «άνετα».

Η αντίληψη της άνεσης είναι υποκειμενική και διαφέρει από άτομο σε άτομο ανάλογα με τα βιολογικά και ψυχολογικά χαρακτηριστικά του, ενώ ακόμη και για το ίδιο άτομο, διαφέρει ανάλογα με την στιγμιαία διάθεση του.

Οι μηχανολόγοι μηχανικοί που μελετούν τις εγκαταστάσεις κλιματισμού, είναι υποχρεωμένοι να σχεδιάσουν τις εγκαταστάσεις τους με τέτοιον τρόπο ώστε όλη η ομάδα των ατόμων που βρίσκονται και χρησιμοποιούν τον υπό μελέτη χώρο να νιώθουν κατά το δυνατό περισσότερο άνετα.

H δημιουργία συνθηκών άνεσης καθορίζεται από μεγάλο αριθμό παραμέτρων που πρέπει να εξασφαλίζονται ταυτόχρονα.  Οι παράμετροι αυτές είναι η ύπαρξη επαρκούς φωτισμού, η απομόνωση των θορύβων που προέρχονται από το περιβάλλον, (δεν θα συζητηθούν στο άρθρο αυτό), η ρύθμιση της θερμοκρασίας και της υγρασίας του χώρου, καθώς και η παροχή φρέσκου αέρα από το περιβάλλον για την ανανέωση του αέρα του χώρου.  Ο παρακάτω πίνακας απεικονίζει σχηματικά τις περιοχές όπου ο συνδυασμός θερμοκρασίας - υγρασίας δημιουργεί αίσθημα άνεσης στην πλειοψηφία των ανθρώπων.

Ποιότητα αέρα και υγεία

Θα πρέπει να ξακαθαριστεί ότι η δημιουργία συνθηκών άνεσης δεν αποτελεί μια «περιττή πολυτέλεια» όπως θα μπορούσε κάποιος να πει, αλλά απαραίτητη ενέργεια για να διασφαλιστεί η σωματική και ψυχική υγεία των χρηστών του κτιρίου.

Ειδικά για την ποιότητα του αέρα, η αστοχία στην δημιουργία των κατάλληλων συνθηκών, μπορεί να δημιουργήσει μια σειρά προβλημάτων υγείας όπως πονοκέφαλο, ζαλάδες, ναυτία, συνεχές αίσθημα κόπωσης, δυσκολία στην αναπνοή, ρινική συμφόρηση, βήχα, ερεθισμό των ματιών και του δέρματος, ενώ σε ακραίες περιπτώσεις μπορεί να δημιουργήσει εστίες μόλυνσης από βακτηρίδια όπως η λεγεωνέλλα, που μπορεί να έχουν ως αποτέλεσμα μέχρι και τον θάνατο.

Τα παραπάνω συμπτώματα είναι πιθανό να σχετίζονται με το λεγόμενο «σύνδρομο του άρρωστου κτηρίου» (Sick Building Syndrome) που δημιουργεί ασθένειες σχετιζόμενες με το κτήριο (Building Related Illnesses) στις περιπτώσεις όπου εμφανίζονται τα ίδια συμπτώματα στους εργαζόμενους που εργάζονται στο ίδιο κτίριο.

Τα προβλήματα υγείας που σχετίζονται με τις συνθήκες άνεσης, συνήθως είναι αποτέλεσμα μιας ή περισσοτέρων από τις ακόλουθες καταστάσεις:

• Ανεπαρκής έλεγχος της θερμοκρασίας και υγρασίας του αέρα του εσωτερικού χώρου.
• Ανεπαρκής παροχή φρέσκου αέρα στο εσωτερικό των χώρων.
• Κακός σχεδιασμός και λειτουργία της εγκατάστασης κλιματισμού
• Ανεπαρκής συντήρηση εγκατάστασης κλιματισμού
• Ρύποι στον αέρα από το εξωτερικό περιβάλλον.
• Εκπομπές επικίνδυνων ουσιών από πηγές στο εσωτερικό του κτιρίου (δομικά υλικά, έπιπλα κ.λ.π.)

Αποστολή λοιπόν της εγκατάστασης κλιματισμού, είναι η ρύθμιση της θερμοκρασίας και υγρασίας του εσωτερικού χώρου και η παροχή καθαρού αέρα στο εσωτερικό του κτιρίου, και όχι απλά η ρύθμιση της θερμοκρασίας.

Ρύποι στον αέρα των εσωτερικών χώρων.

Οι ρυπογόνοι παράγοντες που συναντώνται στο εσωτερικό των κτιρίων, είναι συνήθως:

• Διοξείδιο του άνθρακα CO2
• Χημικές ουσίες από τα καυσαέρια της πόλης.
• Καπνός
• Μύκητες και μούχλα που δημιουργούνται από αυξημένη υγρασία.
• Βακτηρίδια που αναπτύσσονται στο εσωτερικό πλημμελώς συντηρημένων εγκαταστάσεων κλιοματισμού.
• Τοξικές ουσίες εκλυόμενες από φωτοτυπικά μηχανήματα
• Τοξικές ουσίες από απορρυπαντικά, αρωματικά χώρου και άλλες κυκλικές οργανικές ενώσεις
• Τοξικές ουσίες που βρίσκονται στα λούστρα των επίπλων
• Επικίνδυνα αέρια (CO, NOx  κ.α.) από εγκαταστάσεις σε διπλανά κτίρια.
• Επικίνδυνες τοξικές ουσίες από το εξωτερικό περιβάλλον (φυτοφάρμακα κ.λ.π.)
• Όζον (Ο3) που δημιουργείται από ηλεκτροστατικούς καθαριστές αέρα (ιονιστές)
• Μονοξείδιο του άνθρακα που δημιουργείται κατά την καύση βιομάζας σε τζάκια, λέβητες ξύλου κ.λ.π.
• Σκόνη

Σύμφωνα με μελέτες που έγιναν στις αναπτυσσόμενες και στις βιομηχανικά ανεπτυγμένες χώρες, οι άνθρωποι περνούν το 80 με 90% του χρόνου τους στο εσωτερικό κτιρίων, είτε πρόκειται για το σπίτι τους είτε για τον χώρο εργασίας.

Είναι λοιπόν πολύ σημαντικό να ελέγχεται και να ρυθμίζεται η ποιότητα του αέρα των εσωτερικών χώρων για να διαφυλάσσεται η υγεία μας.

Ενδείξεις ελλειπούς εξαερισμού

Οι παρακάτω είναι ενδείξεις ότι ο εξαερισμός του χώρου μας είναι ανεπαρκής.

• Υψηλή ή χαμηλή θερμοκρασία αέρα
• Αίσθημα πνιγμού
• Συσσώρευση μεγάλων ποσοτήτων σκόνης
• Υπερβολική υγροποίηση σε παράθυρα ή τοίχους.

Εξαερισμός κτιρίων

Ο εξαερισμός ενός κτιρίου με σκοπό την ανανέωση του αέρα των εσωτερικών χώρων, μπορεί να γίνει είτε με φυσικό τρόπο (ανοίγοντας τα παράθυρα του κτιρίου), είτε με μηχανικό τρόπο (με συστήματα εξαερισμού με ανεμιστήρες).

Ο φυσικός εξαερισμός έχει το πλεονέκτημα ότι γίνεται χωρίς μηχανικά μέσα και χωρίς κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας, παρουσιάζει όμως μια σειρά από μειονεκτήματα αφού η ποσότητα του αέρα που ανανεώνεται δεν είναι ελεγχόμενη, αλλά διαφέρει ανάλογα με την εσωτερική και εξωτερική θερμοκρασία, την ταχύτητα του ανέμου, την ανθρώπινη συμπεριφορά κ.λ.π.  που οδηγούν είτε σε αδυναμία επαρκούς ανανέωσης, είτε σε μεγάλη σπατάλη ενέργειας.

Ο μηχανικός εξαερισμός λύνει το πρόβλημα, αφού με την βοήθεια ανεμιστήρων ελεγχόμενης παροχής, όχι μόνο ελέγχουμε απόλυτα τον όγκο του αέρα που ανανεώνεται, αλλά μπορούμε με μια σειρά διατάξεων όπως οι εναλλάκτες εξοικονόμησης ενέργειας αέρα / αέρα και τα κιβώτια μίξης να ανακτούμε ενέργεια από τον απορριπτόμενο αέρα κάνοντας έτσι μεγάλη οικονομία.

Στον παρακάτω πίνακα προτείνονται παροχές νωπού αέρα σε κτίρια συνήθους χρήσης.

Φίλτρα εισερχόμενου αέρα στις εγκαταστάσεις εξαερισμού.

Το ζήτημα της επιλογής των φίλτρων που θα τοποθετηθούν σε μια εγκατάσταση εξαερισμού είναι αρκετά πολύπλοκο και δεν μπορεί να εξαντληθεί σε ένα γενικότερο άρθρο όπως αυτό εδώ. Παρ’ όλα αυτά, αξίζει να αναφερθούν κάποια σημαντικά πράγματα για να αποκτήσουμε μια γενική εικόνα του θέματος.

Τα φίλτρα που χρησιμοποιούνται στις εγκαταστάσεις εξαερισμού, είναι:

• Τα πρόφιλτρα, που χρησιμοποιούνται για την συγκράτηση των μεγαλύτερων σωματιδίων που εισέρχονται στο σύστημα εξαερισμού.  Είναι τα πρώτα φίλτρα που εγκαθιστώνται κατά τη φορά του εισερχόμενου αέρα και σκοπός τους είναι κυρίως η προστασία των κυρίως φίλτρων (που είναι ακριβότερα, καθαρίζονται δυσκολότερα και η συντήρηση τους απαιτεί αντικατάσταση.  Τα πρόφιλτρα εξασφαλίζουν ότι τα μεγάλα στερεά σωματίδια που εισέρχονται στο σύστημα δεν θα βουλώσουν τα κυρίως φίλτρα. Ο καθαρισμός των πρόφιλτρων είναι πολύ εύκολος, γίνεται με πλύσιμο στην βρύση και η αντικατάσταση τους έχει πολύ μικρό κόστος.
• Τα σακκόφιλτρα, αποστολή των οποίων είναι να συγκρατήσουν τα στερεά σωματίδια μικρότερης κοκκομετρίας που δεν μπορούν να συγκρατηθούν από τα κυρίως φίλτρα.
• Τα απόλυτα φίλτρα που συγκρατούν σωματίδια πολύ μικρής κοκκομετρίας όπως η γύρη των φυτών και οι μικρό-οργανισμοί.
• Τα φίλτρα ενεργού άνθρακα όπου γίνεται η εξουδετέρωση μικρό-οργανισμών και βακτηριδίων καθώς και απόσμηση (απομάκρυνση μυρωδιών).

Πέραν των παραπάνω, υπάρχουν και άλλοι τύποι εξειδικευμένων φίλτρων, που καλύπτουν τις ανάγκες πιο εξειδικευμένων εφαρμογών.

Τα φίλτρα είναι διαβαθμισμένα ανάλογα με την ικανότητα συγκράτησης σωματιδίων σύμφωνα με τον ακόλουθο πίνακα:

Η επιλογή του συνδυασμού φίλτρων είναι εργασία που απαιτεί εξειδίκευση και εμπειρία.

Εξοικονόμηση ενέργειας στον εξαερισμό

O περιορισμός της απώλειας ενέργειας από τον εξαερισμό μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους:

• Σφράγιση των ανοιγμάτων των θυρών και παραθύρων με ειδικές ταινίες στεγάνωσης
• Αντικατάσταση παλαιών κουφωμάτων με στεγανά κουφώματα.
• Με περιορισμό του αερισμού κατά τις ώρες που είτε δεν βρισκόμαστε στον χώρο, είτε δεν υπάρχουν πολλά άτομα σε αυτόν.
• Με μείωση της θερμοκρασίας χώρου το χειμώνα.
• Με αύξηση της θερμοκρασίας χώρου το καλοκαίρι.
• Με εγκατάσταση διάταξης εξοικονόμησης ενέργειας (εναλλάκτης αέρα/αέρα, κιβώτιο μίξης)
• Με εγκατάσταση συστήματος μέτρησης της ποιότητας αέρα που να ρυθμίζει την ποσότητα του αέρα που ανακυκλώνεται ώστε να διατηρείται σε υψηλά επίπεδα η ποιότητα του αέρα στον εσωτερικό χώρο χωρίς άσκοπη σπατάλη.
• Με εγκατάσταση συστήματος free cooling που ανανεώνει τον αέρα του χώρου με ταχύ ρυθμό τις ώρες που η εξωτερική θερμοκρασία είναι καλύτερη από την εσωτερική (π.χ. τα καλοκαιρινά βράδια που ο αέρας είναι πιο δροσερός από τον αέρα στον χώρο)

Τρόποι βελτίωσης της ποιότητας αέρα στους εσωτερικούς χώρους.

Για να βελτιώσουμε τον αέρα που αναπνέουμε στον χώρο που ζούμε και εργαζόμαστε, μπορούμε να προχωρήσουμε σε μια σειρά από ενέργειες, σημαντικότερες από τις οποίες είναι:

• Η εγκατάσταση συστήματος μηχανικού εξαερισμού όπου δεν υπάρχει.  Το σύστημα εξαερισμού θα πρέπει να διαθέτει εναλλάκτη εξοικονόμησης ενέργειας για την αποφυγή υπερβολικής αύξησης του κόστους θέρμανσης / ψύξης, καθώς και σύστημα φίλτρων για την φίλτρανση του εισερχόμενου αέρα.
• Βελτίωση του συστήματος εξαερισμού όπου αυτό υπάρχει, με προσθήκη εναλλάκτη και φίλτρων κατάλληλων για τους ρύπους της περιοχής που βρίσκεται το κτίριο.
• Συχνή και επιμμελής συντήρηση του συστήματος αερισμού και κλιματισμού.  Η συντήρηση θα πρέπει να περιλαμβάνει τακτικό καθαρισμό και αντικατάσταση των φίλτρων εισερχόμενου αέρα, καθώς και έλεγχο της κατάστασης των αεραγωγών και καθαρισμό τους όποτε αυτό κρίνεται απαραίτητο.

Συμπεράσματα.

Από τα παραπάνω ελπίζουμε ότι έγινε φανερή η μεγάλη σημασία του ελέγχου της ποιότητας του αέρα στους χώρους στους οποίους ζούμε και εργαζόμαστε.

Ειδικά στους χώρους εργασίας, η συνεχής έκθεση των εργαζομένων σε κακής ποιότητας αέρα δημιουργεί σοβαρά προβλήματα υγείας και μειώνει την αποδοτικότητα τους.

Είναι λοιπόν σημαντικό να απευθυνθούμε σε εξειδικευμένες εταιρίες κλιματισμού και να προχωρήσουμε στις απαραίτητες ενέργειες για την βελτίωση της ποιότητας αέρα.

Επίσης πολύ σημαντικό είναι να συντηρούμε σωστά και συχνά την εγκατάσταση κλιματισμού, ακόμη και όταν πρόκειται για ένα απλό κλιματιστικό ώστε να είμαστε σίγουροι ότι ο αέρας που αναπνέουμε δεν βλάπτει την υγεία μας.

Γρηγόρης Μοναχός

Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός Α.Π.Θ.

Βιβλιογραφία

- ASHRAE Standard 62.1-2010 «Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality»

- Β. Η. Σελλούντος :  «Θέρμανση – κλιματισμός» Εκδόσεις Δορυφόρος.

- J. Spengler, J. Samet and J. McCarthy. “Indoor Air Quality Handbook”, McGrawHill. 2000

- Indoor Air Facts No. 4 (revised): Sick Building Syndrome (SBS)

- http://www.epa.gov/iaq/pubs/sbs.html