Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék

Átírás

1 Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Komfortterek belső levegőminőség emisszióforrásainak vizsgálata Doktori értekezés Készítette: Témavezető: Hrustinszky Tamás Dr. Kajtár László egyetemi docens Budapest, május

2 NYILATKOZAT Alulírott Hrustinszky Tamás kijelentem, hogy ezt a doktori értekezést magam készítettem és abban csak a megadott forrásokat használtam fel. Minden olyan részt, amelyet szó szerint, vagy azonos tartalomban, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen, a forrás megadásával megjelöltem. Budapest, május KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Szeretném megköszönni mindazoknak a segítségét, akik dolgozatom elkészítésében segítségemre voltak. Mindenekelőtt köszönöm konzulensemnek, Dr. Kajtár László egyetemi docens úrnak, hogy folyamatosan segítette és gondosan irányította munkámat. Szeretnék köszönetet mondani Dr. Ketskeméty László egyetemi docens úrnak, aki mind a matematikai kérdések megválaszolásával, mind pedig szakmai támogatásával segítette doktori munkámat. Továbbá, szeretném megköszönni az Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék tanszékvezetője, oktatói es dolgozói által nyújtott segítséget. Külön köszönet illeti Családomat, amiért a nyugodt háttér megteremtésével támogatták doktori tanulmányaimat.

3 Tartalomjegyzék Jelölések ELŐZMÉNYEK CÉLKITŰZÉSEK, A MŰSZAKI PROBLÉMA FELVETÉSE ÉS MEGOLDÁSÁNAK DEFINIÁLÁSA SZAKIRODALMI ÖSSZEFOGLALÓ Szagérzékelés mechanizmusa A szagérzékelés mechanizmusa, jellemzői Belső terek szennyezőforrásai Szennyezőanyagok A belső levegő szennyezőanyag forrásai A szennyezőanyag emisszió keletkezése Hőmérséklet, légsebesség, idő hatása a belsőépítészeti anyagok emissziójára Belsőépítészeti anyagok osztályozása, jelölési rendszere az Európai Unióban Az érzékelhető levegőminőség elmélete Szagintenzitás meghatározása Az olfaktometria alaptörvénye Az olfaktometria alaptörvényének alkalmazása Összehasonlító vizsgálatok butanollal Szagegység, a szag értékelése Levegőminőség mérése Mintavételezés folyamata Érzékelhető belső levegőminőség vizsgálatok mérőcsoportokkal Kétlépcsős mérési eljárás Német mérési eljárások Gázkromatográfiás mérések Multigáz szenzorok Kombinált mérési eljárások Az érzékelhető levegőminőség hatása a termelékenységre Alacsony emissziójú belsőépítészeti anyagok hatása az épületek energiafogyasztására A PROBLÉMAMEGOLDÁS ELŐKÉSZÍTÉSE A mérés kiértékelésének matematikai statisztikai elméleti alapja Aceton levegőminőségi etalonnal végzett vizsgálatok Belsőépítészeti anyagmintákkal végzett vizsgálatok A mérőcsoport hibájának mérése, elméleti alapok Belsőépítészeti anyagok emisszió vizsgálata EREDMÉNYEK ÉRTÉKELÉSE A mérőcsoportok, laboratórium, mérési menet általános ismertetése Az olf-box megtervezése, felépítése Levegőminőségi etalonok elkészítése, hitelesítése Az aceton etalonokkal végzett mérések eredményei A mérés pontossága a kiértékelési diagram alapján Az emberi szagérzékelés normalitás vizsgálatának eredményei Az egymintás t-próba eredményei A mérőcsoport létszámának hatása a mérés pontosságára

4 A szagintenzitás hatása a mérés pontosságára A belsőépítészeti anyagmintákkal végzett mérések eredményei Az érzékelhető szennyezőanyag emisszió mérés eredményei A Hedonic skála kiértékelése A mérési eredmények homogenitása A minták normalitás vizsgálata A mintapárok homogenitásának elemzése, mintapárok csoportosítása A KEZDETI HIPOTÉZISEK ÉS CÉLKITŰZÉSEK VIZSGÁLATA A MÉRÉSI EREDMÉNYEK ISMERETÉBEN ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK PUBLIKÁCIÓS LISTA Tézisekhez kapcsolódó publikációk Egyéb publikációk IRODALOMJEGYZÉK Melléklet Az olf-box műhely- és összeállítási rajza 2. Melléklet Levegőminőségi etalon rajza, főbb méretei 3. Melléklet Mérési jegyzőkönyv I. A levegőminőségi etalon ventilátorának levegő térfogatáram mérése 4. Melléklet Mérési jegyzőkönyv II. Acetonforrások tömegáram mérése 5. Melléklet A mérőcsoportok levegőminőségi etalonokkal végzett méréseinek eredményei 6. Melléklet A mérőcsoportok egymintás t-próba eredményei az SPSS 15.0 program alapján 7. Melléklet A mérőcsoport létszámának hatása a mérés pontosságára, kiértékelések 8. Melléklet A mérőcsoportok belsőépítészeti anyagokkal végzett méréseinek eredményei 9. Melléklet A belsőépítészeti minták méréseinek normalitás vizsgálata, leíró statisztikák 3

5 Jelölések Jel Megnevezés Egység a Fanger skálára adott szavazatok értéke A felület m 2 A eff vizsgált anyag szabad felülete m 2 A q térfogatáramra vonatkoztatott fajlagos felület 2 m h 3 m A q,0 érzékelési küszöbnél mért térfogatáramra vonatkoztatott fajlagos felület 2 m h 3 m b levegőminőségi etalonok mérőalanyok által becsült értéke dp c b érzékelhető belső levegő minőség a tartozkodási zónában dp c k érzékelhető külső levegő minőség dp d Eu Euklideszi távolság dp d Cs Csebisev távolság dp d CB City-Block (Manhattan) távolság dp e levegőminőségi etalonok értéke dp G érzékelhető szennyezőanyag terhelés olf H A abszolút hiba dp H r relatív hiba % I k ingerintenzitás koncentráció mg m ; 3 m m 3 3 ;ppm k c m M anyagátadási tényező tömegáram móltömeg N mérőcsoport létszáma fő PD adott behatás kedvezőtlen várható százalékos valószínűsége % m s kg s kg kmol 3 m q A felületre vonatkoztatott fajlagos szellőző térfogatáram 2 h m 4

6 Jel Megnevezés Egység R ingererősség q A,0 érzékelési küszöbnél mért felületre vonatkoztatott fajl. szellőző térfogatáram 3 m 2 h m n légcsereszám 1 h V x levegő térfogatáram levegő abszolút nedvességtartalma levegő relatív nedvességtartalma % érzékelhető szagintenzitás pi kg sűrűség 3 m idő s m 3 s kg kg 5

7 1. ELŐZMÉNYEK Az emberiség napjainkban az élete közel 90%-át belső terekben, épületekben tölti. Az épületek az egyre magasabb színvonalú hőszigetelésnek és légzárásnak köszönhetően elszigetelődtek a külső tértől. A természetes légcsere jelentősen lecsökkent, a belső levegő ennek következtében áporodottá, szennyezetté válik. A bent tartózkodók számára a rossz levegőminőség egészségügyi problémákat, szellemi fáradságot, rossz közérzetet eredményezhet. Az épületek belső levegőminősége ezért nemzetközi szinten egyre nagyobb jelentőséggel bír. A definíció értelmében a belső levegőminőség magába foglalja a komforttér levegőjének minden olyan nem termikus jellemzőjét, mely az ember közérzetét befolyásolja. A témakör kutatásával már a XIX. században foglalkoztak. A belső levegőminőség témakörét Max von Pettenkofer vizsgálta [58] először a XIX. század közepén. A "Münchner medizinische Wochenschrift" orvosi folyóirat elődjében ban publikálta kutatásainak eredményeit. Vizsgálatai során megállapította, hogy a lakások, iskolák, előadótermek és más komfortterek levegőjének összetétele eltér az atmoszférikus levegő összetételétől. "Idegen" anyagok keverednek a levegőbe, illetve egyes alkotók aránya megváltozik. Mérései alapján megállapította, hogy a szén-dioxid aránya jelentősen növekszik. Ő állapította meg, hogy a jó levegőminőség feltétele, hogy a szén-dioxid koncentráció ne legyen nagyobb 1000 ppm-nél, melyet ma is Pettenkofer-számként tart nyilván a nemzetközi szakirodalom. A belső levegőminőség értékeléséhez Yaglou [71] dolgozott ki először szubjektív módszert. A levegőminőséget emberek segítségével értékelte ben. Az értékeléshez felhasznált emberek a komforttérbe történő belépés után azonnal - azaz "nem adaptált" állapotban - minősítették a levegő minőségét. Az értékeléshez hatfokozatú (0-5) skálát használt és értékelte a levegőminőséggel elégedetlenek arányát. A 80-as években az energiatakarékossági megfontolások miatt foglalkoztak az épületek légcseréjének csökkentésével. Ugyanakkor a helyiségek károsanyag terhelése nem csökkent, sőt újabb burkoló- és építőanyagok alkalmazása miatt (pl. formaldehid) növekedett. A komfortterekben megszaporodtak a levegőminőség miatti panaszok: fejfájás, kábultság, fáradtság, koncentrációs zavarok, a szem és a felső légúti nyálkahártya izgalmi panaszai. A tünetek együttesen "Sick Building Syndrome" néven ismertek. A felsorolt tünetekből is következik, hogy a problémakör vizsgálata orvosi, orvoshigiéniai, épületgépészeti stb. szakterületet érint. Az elmúlt évek során sok kutató foglalkozott ezzel a témakörrel. A vizsgálatok tartalmaztak szubjektív és objektív mérési és vizsgálati módszereket. A témakör széles nemzetközi szakirodalommal rendelkezik. Ennek ellenére még nem állítható, hogy a probléma teljeskörűen megoldott. Az okok között gyakran szerepel a nem megfelelő hőérzet, levegőminőség. A hőérzeten belül elsősorban a nagy üvegfelületek miatti aszimmetrikus sugárzást, a levegőminőség témakörén belül a nem megfelelő frisslevegőellátást kell említenünk. A panaszok okaként szintén gyakori a magas turbulenciafok, mely alacsony levegő átlagsebesség esetén is előállhat. A zajhatások a klímatechnikai rendszer nem megfelelő tervezésére vagy kivitelezésére vezethetők vissza. Megfelelő zajcsillapítás esetén - amikor a db(a) határértéket betartjuk - az alacsony frekvenciás zajok ( 100 Hz) okozhatnak irodahelyiségekben fejfájást, fáradtságérzetet. A klímaberendezéssel kapcsolatban a mikrobiológiai okok sokszor a nem megfelelő levegőnedvesítésre vezethetők vissza. Az adiabatikus nedvesítőkamrák helyett javasolt gőz levegőnedvesítőt alkalmazni. Ott, ahol ez nem megoldható, a nedvesítő kamra tisztán tartása szükséges. Mikrobiológiai szennyezőanyag források lehetnek a szűrők, a légcsatornák. 6

8 A Dán Műszaki Egyetemen dolgozó Fanger professzor kutatásainak központjában a belső levegőminőség vizsgálata állt és 1983-ban megdöntötte Yaglou téziseit. A kutatásai eredményei alapján vezette be Fanger [37] az érzékelhető belső levegő minőség meghatározását és a számszerűsítésére szolgáló két új mértékegységet az olfot és a decipolt. A 90-es évek elején Bluyssen [29] foglalkozott az érzékelhető levegőminőség emberek által szubjektív módon történő meghatározásával. A vizsgálatokhoz levegőminőségi etalonokat (decipolméter) fejlesztett ki. A 90-es és a 2000-es években Bluyssen, Wargoczki és társaik a Dán Műszaki Egyetemen több kutatás keretében vizsgálták belsőépítészeti anyagok emisszióját mérőműszerekkel szelektív módon és mérőalanyokkal. A 2000-es évek elején a berlini Hermann Rietschel Intézetben Böttcher az érzékelhető levegőminőség meghatározását az emberi szagérzékelés két lépcsőjéhez hasonlította és ez alapján próbálta számszerűsíteni [32]. Első lépcsőben az orr érzékeli a szaganyagokat és értékeli az intenzitásukat. Az érzékelhető szagintenzitásra ( ) új mértékegységet a pi -t vezetett be, mértékét aceton koncentráció alapján határozta meg. A szagérzékelés második lépcsőjében az agy értékeli az orrból érkező ingereket. Az intenzitás mellett az agy meghatározza azt is, hogy az adott szaghatás kellemes vagy kellemetlen, ezt az érzetet egy Hedonic skála segítségével lehet számszerűsíteni. A számítási eljárás alkalmas arra, hogy a különböző szennyezőforrások szagintenzitását összegezni lehessen. A módszer gyakorlati alkalmazásához szükséges adatbázis nem áll rendelkezésre, jelenleg is több kutatás zajlik e témakörben. Hazánkban először Bánhidi professzor foglakozott a belső levegőminőség témakörével. A 90-es években Kajtár [50] végzett elméleti kutatásokat a BME Épületgépészeti Tanszéken. A tanszéken levegőminőség laboratórium épült, ahol hallgatók bevonásával megkezdődtek a gyakorlati mérések es évek elején Herczeg [43] vizsgálta a szén-dioxid emberi teljesítőképességre gyakorolt hatását. Kutatási területemnek az érzékelhető belső levegőminőség vizsgálatát választottam, mely témakör alapjait Fanger dolgozta ki. Célul tűztem ki a hazai gyakorlatban alkalmazható mérési és értékelési módszerek kidolgozását, az élőalanyos mérés pontosságának és a szubjektív érzékelésnek az elemzését. Irodalomkutatás alapján Magyarországon még nem foglalkoztak ilyen kérdésekkel. A szakirodalomban megismert módszereket és eljárásokat figyelembe véve dolgoztam ki a kutatási tervemet. 7

9 2. CÉLKITŰZÉSEK, A MŰSZAKI PROBLÉMA FELVETÉSE ÉS MEGOLDÁSÁNAK DEFINIÁLÁSA A zárt terek komfortja alatt általában a hőérzeti, levegőminőségi, akusztikai és világítástechnikai, valamint rezgési komfortot értjük. A megfelelő komfort biztosításában kiemelt szerepet kap az iroda, mert a dolgozók huzamosabb ideig tartózkodnak zárt térben és szellemi munkát végeznek. Komfortterek klimatizálása során elsődleges feladat a helyiségben tartózkodó személyek számára a kellemes belső mikroklíma biztosítása. Ez elsősorban az ember hőkomfortjának a teljesítését jelenti. Kellemes hőkomfortról akkor beszélhetünk, ha az ember a környezetében a levegő hőmérsékletét, nedvességtartalmát és sebességét, valamint az eredő sugárzási hőmérsékletet optimálisnak találja. Ekkor a bent tartózkodó személy a környezetében lévő levegőnél sem melegebbet, sem hidegebbet, sem nedvesebbet, sem szárazabbat nem kíván. Külföldi előírások és szabványok a hőérzeti komfort biztosítása mellett a levegő szükséges minőségét is rögzítik. A tartózkodási zónában a levegő minőségének a biztosítása alatt elegendő mennyiségű és elegendő tisztaságú frisslevegő bevezetését értjük a benttartózkodó személyek számára. A magyarországi műszaki előírások ezen szempontokra még nem teljeskörűek. Ezzel függnek össze a klimatizált terekben dolgozóktól hallott gyakori panaszok: a levegő szagát kellemetlennek tartják, levegőhiányuk van, esetleg fejfájással küszködnek. Kutatási területemnek az érzékelhető belső levegőminőséget (Perceived Indoor Air Quality) választottam, mely a komfortterek levegőjének szaglással, mint érzékszervvel megkülönböztethető alkotóira terjed ki. A kutatási terület alapjait Fanger dolgozta ki, ő definiálta a szennyezőforrás erősségének mértékegységét az olfot és az érzékelhető levegőminőség mértékegységét a decipolt. A belső levegő minőség hazai terminológia rendszerét Kajtár (2000) dolgozta ki. [23] A levegőben számtalan olyan gáz tálalható, mely szagtalan, az emberi érzékszervvel (orr) nem érzékelhető. Ilyenek például a CO 2, CO, 1,2- Propandiol. A felsorolásból látszik, hogy köztük vannak az emberi egészséget károsító, az emberre veszélyes gázok is. A kutatómunkám során ezekkel nem foglalkoztam, ez a témakör azon kívül esik. Az egészségre veszélyes gáznemű levegőszennyező anyagok a munkahelyi egészségvédelem témakörébe tartoznak, emiatt külön ezekre nem térek ki. A belső terek szennyezőanyagai a különböző szerves vagy szervetlen gázok, gőzök, kémiai porok, radioaktív gázok, biológiai lebegő porok. A szennyezőanyagok kültéri forrásokból, irodai eszközökből, fogyasztási cikkekből, építőanyagokból, bútorokból és a szellőzőrendszer elemeiből kerülhetnek a komfortterek levegőjébe. Az európai uniós épületenergetikai direktívák egyre alacsonyabb energiafogyasztást írnak elő, az épületek szigetelése, légzárása egyre javul. A létesítmények fűtési igényében - a transzmisszió csökkenésével - egyre nagyobb részt képez a frisslevegő felmelegítése. Az energiafogyasztás mérséklésének egyik módja lehetne a frisslevegő mennyiség csökkentése, de ez nem megfelelő megoldás, hiszen így a szigorú belső levegőminőségi előírásoknak nem lehet megfelelni. Ez alapján nagyon fontos, hogy a belső terekbe bevezetett frisslevegőt optimálisan méretezzük. A szennyezőforrások csökkentésével (pl.: alacsony emissziójú belsőépítészeti anyagok alkalmazása), megszüntetésével a levegőkezelés energiaigénye is csökkenthető. Kutatási témámban a belsőépítészeti anyagok érzékelhető belső levegőminőségi emisszióforrás vizsgálatát tűztem ki. Jó lenne már az épület tervezésekor ismerni az egyes anyagok emisszió kibocsátását, így a belsőépítészetet a szellőzés energiaigénye alapján optimálisan lehetne megválasztani. Jelenleg a belsőépítészeti anyagokat gyártó cégek a termékeik adatlapján a szennyezőanyag 8

10 kibocsátásukat és érzékelhető belső levegőminőségi emisszióforrás- erősségűket nem adják meg. A jelenleg érvényes uniós előírások nem teljeskörűek, nem egységesek. Az érzékelhető belső levegőminőség mérése napjainkban az egész világon csak szubjektív érzékeléssel közvetlenül emberi orral, mérőalanyokkal történik. A levegő egyes alkotóelemeinek imissziója szelektív módon megfelelő műszerek segítségével meghatározható. Olyan berendezés, mely a belső levegő szennyezőanyagainak szubjektív emberre gyakorolt együttes hatását teljeskörűen mérné, még nem áll rendelkezésre. Kísérleteztek kombinációs eljárásokkal (ODP) is, ahol gázkromatográf és emberi orr együtt vett részt a mérésekben. A kutatások során a gázkromatográf mérése és a szubjektív emberi szagérzékelés közötti kapcsolatot nem sikerült megtalálni. Érzékelhető belső levegőminőségi kutatások kezdetén tréningelt személyekkel (olf tester) végezték a méréseket. Egy csoport jellemzően 6 főből állt. Az olf-teszterek kiképzése, tréningje költséges és hosszadalmas, a mérőalanyok folyamatos rendelkezésre állását nehezen lehetett megoldani. Ennek következtében egyre gyakrabban nem tréningelt személyekkel (naiv panel) végezték el a levegőminőségi szubjektív méréseket. A mérőcsoportok létszáma fő. A belső levegőminőségi kutatásokban egyetértés van abban, hogy a levegőminőség mértékét acetongőz etalonokhoz rendelik, ezért én is ezt választottam. Az acetongőz koncentrációja és a levegőminőség decipol mértékegysége közötti kapcsolatot Bluyssen határozta meg [29]. A levegőminőségi etalonok előállítására jelenleg nincs egységes, nemzetközileg elfogadott eljárás, így a mérések elvégzéséhez szükségesé vált az etalonokat magába foglaló olf-box elkészítése. A kutató munkám célkitűzései: - mérési és értékelési módszer kidolgozása a hazai adottságokhoz illeszkedően a belső levegőminőség mérésére, ill. a belsőépítészeti anyagok hatásának vizsgálatára szubjektív nem tréningelt mérőcsoportok segítségével, - szubjektív érzékelés mérési eredmények matematikai eloszlásának vizsgálata, - mérőcsoport létszámának hatása a mérés pontosságára, optimális létszám meghatározásának lehetőségei, - szaganyagkoncentráció hatásának vizsgálata az érzékelésre. Célkitűzésben szerepel olyan mérési metodika kidolgozása, amely alkalmas a hazai gyakorlatban alkalmazott belsőépítészeti anyagok esetében a szagemisszió méretezési alapadatok meghatározására. A mérési adatok alapján célként fogalmaztam meg általános következtetések meghatározását a mérőcsoport létszámára, illetve a mérés várható hibájára vonatkozóan. A vizsgálatokat öt független mérőcsoporttal végeztem el a 2005., években. Korábban 6 mérőcsoporttal előméréseket végeztem ( ). Az előzetes mérések célja a mérési metodika és kiértékelési módok tesztelése és tökéletesítése volt. A mérési eredmények közvetlenül alkalmazhatók a belső levegőminőség tervezéséhez az épületgépészeti gyakorlatban. Így a belsőépítészeti anyagok megválasztásával, a belső levegőminőség méretezésével, a szükséges frisslevegő mennyiségének optimális megválasztásával jó levegő minőséget tudunk biztosítani zárt terekben. A megfelelő levegőminőség különösen fontos irodai környezetben, mert a rossz levegő a szellemi munkavégzés hatásosságát is csökkenti. Ezen kívül az optimálisan megválasztott frisslevegő mennyiség lehetővé teszi a levegőkezelő központok energiaigényének csökkentését. A kutatási munkát OTKA (T , T , T 49598, témavezető: Dr. Kajtár László) pályázatok keretében végeztem. 9

11 A kutatómunkámat a következő főbb részekre osztottam: - célkitűzések megfogalmazása, - irodalomkutatás, - mérési sorozatok elvégzése, - mérési eredmények elméleti kutatása, - új tudományos eredmények kidolgozása. A célkitűzések megvalósítása érdekében végzett kutatásaimat bemutató dolgozatot az alábbiak szerint építettem fel: Dolgozatom első felében (3. fejezet) a szakirodalom áttekintése található, melyben bemutatom: - az emberi szagérzékelés mechanizmusát, biológiai alapjait; - a belső terek levegőjében található szennyezőforrásokat, szennyezőanyagokat és keletkezésük mechanizmusát; - az ember által érzékelhető levegőminőség elméleti alapjait; - olfaktometria alaptörvényeit; - a levegőminőség objektív és szubjektív mérési lehetőségeit; - a levegőminőség hatását a termelékenységre; - levegőminőség hatását az épületek energiafogyasztására. A következő, 4. fejezetben a mérések elméleti alapjait ismertetem: - a mérések kiértékelésénél használt matematikai statisztikai számítások elméletét; - levegőminőségi elméleti alapokat; - nem tréningelt csoporttal végzett vizsgálatok alapjait, - belsőépítészeti anyagok emissziójának alapjait. Az 5. fejezet a nem tréningelt személyekkel végzett mérések és a belsőépítészeti anyagok emisszió vizsgálatának eredményeit és kiértékelését tartalmazza. A következő fejezet bemutatja a kutatómunka eredményeit a célkitűzések alapján, az eredmények gyakorlati hasznosíthatóságát és a további kutatási lehetőségeket. A 7. fejezetben a kutatási munka alapján kapott új tudományos eredményeket, téziseket foglalom össze. A dolgozatot a felhasznált irodalom és a kutatási munka eredményeit tartalmazó publikációk jegyzékével zárom le. 10

12 3. SZAKIRODALMI ÖSSZEFOGLALÓ 3.1. Szagérzékelés mechanizmusa Az ember a környezeti hatásokat érzékszerveivel érzékeli, ezek egyike a szagok felismerése és minősítése. Az érzékelhető belső levegőminőség, a különböző levegőszennyező anyagok, elsősorban a szagló érzékszerven keresztül hatnak az emberre, de további hatás a szemben (pl. könnyezés) és a bőrön keresztül is jelentkezhet. A szagérzet vizsgálatával és mérésével foglalkozó tudományterület az olfaktometria A szagérzékelés mechanizmusa, jellemzői Az orr szerkezetét a 3.1/1. ábra szemlélteti. A szagérzékelés a felső orrkagylóban elhelyezkedő kb. 2,5 cm 2 felületű szaglóhámon történik, felületét a szagmirigyek terméke borítja. szagló hagyma 3.1./1. ábra Az orr szerkezete [25] A szaglóhám két sejttípusból áll: a támasztósejtek között helyezkednek el a szagló sejtek (receptor - sejtek). A szaglósejtek számát az embernél millióra becsülik. A szagló sejtekből pamacsszerű szálacskák nyúlnak ki a szaglóhám felületén, az inger itt keletkezik. Az inger a szagló sejtektől a szagló hagymábaba jut, mely ezer idegcellából áll. Az inger erősítés után idegpályán jut a szaglás agyi központjába. 11

13 A szagérzékelés nem spontán folyamat. Csak intenzív levegővételnél jut a levegő a felső orrüregbe, a szaglóhámhoz. Átlagos levegővételnél nincs szagérzékelés. Az intenzív levegővételnél a levegősebesség 2-4-szeresére növekszik az orrüregben. A szagérzékelés physiológiai alapja a szagló sejt membránjának polarizációja. A kritikus membrán küszöbpotenciál elérésekor a szaglócella izgalmi állapotba kerül, inger indul a szaglóidegen keresztül az agyi központba. A szagérzékelés további előfeltétele a szaglóhám váladékfedettsége és a szaganyagnak elegendően illékonynak kell lennie. A szaghordozó gáz akkor tud a nyálkarétegen áthatolni, ha vízben oldódik. További feltétel a kismértékű zsírban oldódás. Ugyanis csak ekkor jut a szaganyag a szagló sejtekhez. Egyes szagokkal szemben a szagérzékelés ingerküszöbe nagyon alacsony. Például az ember a pézsmaszagot 0, mg/l, a merkaptán szagát 0, mg/l koncentrációban már érzékeli. A szaglószerv jellemzője a gyors adaptáció. Bizonyos idő eltelte után az ember a folyamatos érzékelés következtében az adott szagot (kellemes vagy kellemetlen) már nem érzékeli. Kutatók vizsgálták a szagérző receptorok elektrofiziológiai tulajdonságait. Ehhez megfelelő nagyságú elektródát kell helyezni a szaglóhámra és a másik elektródát pedig semleges felületre (pl. nyakizom). A szaginger hatására potenciálkülönbség keletkezik (a szaglóhám a negatív pólus) és jellegzetes feszültséghullám jön létre, amit elektroolfaktogramnak nevezünk (3.1/2. ábra). A hullám amplitúdója a szaganyagok koncentrációjának logaritmusával arányos. 3.1/2. ábra Elektro-olfaktogram [23] A szaglóérzékelő receptorok tulajdonsága, hogy az állandó szagintenzitáshoz alkalmazkodnak. Hosszabb érzékelési időtartam után az érzetintenzitás lecsökken. Gunnarson vizsgálati eredményeit szemlélteti a 3.1/3. ábra. Egy állandó ingererősség (szagkoncentráció) mellett, meghatározott idő után beáll egy állandó érzetintenzitás. Ezt a folyamatot adaptációnak nevezzük. 12

14 3.1/3. ábra Az érzetintenzitás csökkenése az adaptáció miatt különböző anyagoknál [23] A szagérzékelésnél megkülönböztetjük az érzékelési és a felismerési küszöböt. Egy gáz érzékelési küszöbe alatt azt a koncentrációt értjük, mely mellett a jelenlévők 50%-a érzékeli a szagot. A felismerési küszöbe ennél magasabb koncentráció. Hosszú ideig tartó belégzés esetén az érzékelési küszöb növekszik, az érzeterősség csökken. Cain vizsgálati eredményeit szemlélteti a 3.1/4. ábra. A vizsgálati személyek különböző propanol-koncentrációjú levegő mintákat értékeltek. Ezt követően hosszabb ideig propanol gőzzel megtörtént az adaptáció. Ezt követően újra megtörtént a propanol vizsgálat. Az adaptáció miatt jelentősen lecsökkent az érzetintenzitás. 3.1/4. ábra Propanol szagérzékelése adaptáció során [23] Különböző levegőszennyező anyagok érzékelési küszöbértékeit a 3.1/1. táblázat tartalmazza. Összehasonlításként megtalálható az egészségügyi határérték és az érzékelési küszöb aránya is. Az ASHRAE publikáció értelmezése alapján az egészségügyi határérték egészséges ember esetében 8 órán át megengedhető. A szagtalan gázok érzékelési 13

15 küszöbértéke végtelen. Látható, hogy az egyes gázok és gőzök esetében az egészségügyi határérték és az érzékelési küszöb aránya nagyon eltérő. A formaldehid esetében a két érték közel azonos. Az egészség védelme szempontjából előnyösebb, ha az arány értéke nagyobb egynél. Ellenkező esetben, amikor már a levegőszennyező anyag jelenlétét érzékeljük a levegőben, a koncentráció már nagyobb, mint az egészségügyi határérték. 3.1/1. táblázat Vegyületek érzékelési küszöbértékei [23] Vegyület Érzékelési küszöb Arány* mg/m 3 Acetaldehid 1,2 150 Aceton Ammónia 33 0,5 Benzol 15 2 Etilén-oxid 196 0,01 Fenol 0, Formaldehid 1,2 1,3 Foszgén 4 0,1 Hidrogén-cianid 1 10 Hidrogén-fluorid 2,7 0,9 Hidrogén -klorid 12 0,6 Hidrogén-szulfid 0, Kéndioxid 1,2 4 Klór 0, Kloroform 1,5 33 Nitrogén-dioxid 51 0,1 Ózon 0,2 1 Szén-dioxid végtelen 0 Szén-monoxid végtelen 0 Szén-tetraklorid 130 0,2 1,1,1-Trikolór-etán 1, Toluol 8 47 Megjegyzés: * arány = egészségügyi határérték/érzékelési küszöb 14

16 3.2. Belső terek szennyezőforrásai Szennyezőanyagok A belső terek levegőjében lévő szennyezőanyagok két fő csoportra oszthatók: kémiai, biológiai (lásd 3.2/1. táblázat). A kémiai csoport tovább osztható gázokra, gőzökre és porokra. A biológiai csoport mikrobiológiai lebegő porokból áll, melyek vírusokból, baktériumokból, protozoákból, penészből, atkákból, rovarokból, madarakból, emlősökből és pollenekből keletkezik. Csoport Alcsoport 3.2/1. táblázat Belső levegő szennyezőanyagok főbb csoportjai [30] Kémiai Biológiai Gázok, gőzök Szervetlen: CO, CO 2, NO x, SO x, O 3 Szerves: szerves illékony vegyületek (VOC-k), formaldehid Szálas anyagok: azbeszt, üveggyapot (szintetikus), kerámia por (üveg és Porok: kristály szerkezetű) Belélegezhető lebegő porok Szerves porok (POM): biocidok és összetett aromás szénhidrogének Radioaktív gázok Mikroorganizmusok, penész, gombák, mikotoxinok, pollenek, atkák, spórák, allergének, baktériumok, légúti fertőzések, sejtmagok, házi por. Szervetlen gázok, mint a nitrogén dioxid (NO 2 ), kéndioxid (SO 2 ) és az ózon (O 3 ) minden épületben jelen vannak. Ózon lézerprinterek és másoló gépek működése közben képződhet. Nitrogén-oxidok és kéndioxid égési folyamatok során keletkeznek. Fontos szerves gázok a szénmonoxid (CO) a tökéletlen égésből-, a széndioxid (CO 2 ) az emberek és állatok légzéséből- és az illékony szerves vegyületek (VOC-k). A WHO az illékony szerves belső levegőminőségi szennyező anyagokat négy kategóriába (WHO, 1989) sorolja (lásd 4.2/2. táblázat): 1. nagyon illékony szerves vegyületek (VVOC-k: Very Volatile Organic Compounds), 2. illékony szerves vegyületek (VOC-k: Volatile Organic Compounds), 3. részben illékony szerves vegyületek (SVOC-k: Semi-Volatile Organic Compounds), 4. szerves porok (POM: Particulate Organic Matter). 3.2/2. táblázat Szerves belső levegőminőségi szennyezőanyagok négy kategóriája [30] Forrás pont tartomány ( C) Példák VVOC-k < Formaldehid és más karbonil vegyületek VOC-k Illékony szerves oldószerek SVOC-k Rovarirtók és lágyító szerek POM >380 Biocidok és összetett aromás szénhidrogének 15

17 A belső levegő szennyezőanyag forrásai Szennyező források, melyek anyagokat juttatnak közvetett vagy közvetlen módon a belső terek levegőjébe, a következő kategóriákba sorolhatók: - kültéri források (pl. forgalom, ipar); - bent tartózkodókkal összefüggő tevékenységek és termékek (pl. dohányfüst, berendezések: lézernyomtató és más irodai eszközök; fogyasztási cikkek: tisztító, higiéniás, szépségápolási termékek); - építőanyagok és bútorok: szigetelések, rétegelt lemez, festék, bútorlap, fal és padlóburkoló anyagok, stb.; - szellőzőrendszer elemei A szennyezőanyag emisszió keletkezése Az építőanyag, bútor anyagokat bocsát ki (szilárd részecskéket és/ vagy gázokat) a belső térben, ami magából a termékből keletkezik, és ami létrejöhet az által is, hogy más termékekkel kerül kapcsolatba vagy a használatuk során keletkezik valamilyen külső hatásra. Magából a termékből keletkező emisszió (elsődleges emisszió): - Szerves vegyületek: VVOC-k, VOC-k és SVOC-k pl.: ftalát a PVC termékekből, pentachlorophenol az impregnált padlóburkolókból; formaldehid forgácslapokból (hosszú idejű párolgás a száraz anyagból); VOC-k a nem víz bázisú festékekből (rövid idejű, gyors kipárolgás a nedves anyagból); összetett aromás szénhidrátok a bevonatokból és bitumenes termékekből. - lebegő szilárd részecskék: azbeszt és ásványgyapot szilárd részecskék a szigetelőanyagokból. Valamilyen külső hatásra keletkező emisszió: - Az építőanyag, termék valamilyen más anyaggal kerül kölcsönhatásba, melynek eredményeképpen szennyezőanyag emisszió keletkezik, pl: ózon vagy víz. A termék használata során keletkező emisszió (másodlagos emisszió): - Külső anyagok elnyelődhetnek a termékek felületén, melyek később kipárologhatnak (pl. bizonyos tisztítószerek). A mosogató is egy ilyen emisszióforrás, mely elnyeli, majd kibocsátja a szennyezőanyagokat. A termékek felületén vagy a termékekben növekedő gombák és mikotoxinok is szennyezőforrásként működhetnek. Szennyező anyag emisszió az épületgépészeti rendszerben: A légtechnikai rendszer számos eleme, melyek nem közvetlenül a belső terekben találhatók, szennyezik a szellőztetett belső tereket. A főbb szennyezőforrások: - Légszűrő: Az új és a használt szűrő is szennyezi a levegőt. Az alapanyaguknak köszönhetően az új szűrők VOC-kat bocsátanak ki. - Légcsatornák: Az új légcsatornák fő szennyezőforrása a gyártásból visszamaradt olaj. A gyártási folyamat során a spiko csövek, flexibilis csatornák és egyéb idomok felülete általában kis mennyiségű olajt tartalmazhat. Az olajréteg nagyon vékony és szinte észrevétlen. Szerelés közben mikroorganizmusok telepedhetnek meg, por 16

18 rakódhat le a légcsatornákban. A csatornákban megjelenő kondenzációban penészedés jelentkezhet. - Nedvesítő: A nedvesítőben elszaporodó mikroorganizmusok a levegő egyik fő szennyezőforrása, ha a berendezés nem működik megfelelően és/ vagy nincs megfelelően karbantartva. - Forgó hővisszanyerő: Általában a forgó hővisszanyerő önmagában nem szennyezőforrás, kivéve, ha a dob piszkos. A hővisszanyerő három módon adhat át szennyeződést a befújt és az elszívott levegőáram között: a dob által magával ragadott levegővel; a nem megfelelő tömítésen átszivárgó levegőn keresztül és a dob felület abszopciójával. - Fűtő-, hűtő kalorifer: A kondenz és pangó víz nélküli kalorifereknek csak csekély hatásuk van az érzékelhető levegőminőségre. Viszont ha a hűtő kaloriferben kondenzvíz van, akkor baktérium tenyészetként működhet, és a szellőző levegő egyik fő szennyezőforrása lehet. Az építőipari anyagokból és termékekből felszabaduló szennyezők, különösen az illékony szerves anyagok, háromféleképpen kerülhetnek a levegőbe: 1. diffúzió, 2. az abszorbeált és adszorbeált szennyezők felszabadulása, 3. az anyagok felületéből kipárolgó szennyezőanyagok. Ezen kívül két egyéb folyamat is emissziót okozhat: - kémiai reakciók, - mikrobiológiai szennyezők megtelepedése. Attól függően, hogy milyen anyagok szabadulnak fel, az emisszió időben is változik. Különböző tipikus emisszió időbeli lefutását mutatja a 3.2/1. ábra. A részben illékony szerves vegyületek (SVOC-k) majdnem ellenkező lefutást mutatnak, mint a nagyon illékony szerves vegyületek (VVOC-k), az emissziójuk később kezdődik, de általában újra csökken (pl. tömítőszerek). k k idő idő k k idő idő 3.2/1. ábra Különböző tipikus szennyezőanyag kibocsátás időbeli lefutása [30] 17

19 Az építőipari termékek és anyagok, melyek több rétegből épülnek fel (pl. a rétegek között oldószert tartalmazó ragasztóval), anyagokat bocsáthatnak ki egy kis késleltetéssel, ami a lassú diffúziós folyamat következménye. Ez a folyamat nem látható a 3.2/1 ábrán, de hasonló a jellege, mint az SVOC-k görbéjének. A szennyeződés elsődlegesen az anyagban keletkezik, ami keresztüldiffundál az anyag szerkezetén, eléri a lamináris zónát, ami a tömegátadási tényezőtől függ. Ezután a kibocsátott szennyezőanyag eléri az átmeneti zónát, amit a turbulencia (Reynolds szám) határoz meg. Innen a turbulens zónába kerül a kibocsátott anyag, ahonnan a levegő mozgásának segítségével a belső térbe jut. A 3.2/2. ábra szemlélteti ezt a folyamatot. k j - koncentráció a levegőben, k l - koncentráció a lamináris zónában, k i - koncentráció a határfelületen, k max - maximális koncentráció az anyagban, l l : távolság az átmeneti zóna és a határfelület között, l m : távolság a maximum és a határfelület között. 3.2/2. ábra Építőanyagból kipárolgó szennyező koncentráció szintje [35] Az emissziós folyamat a következő egyenletekkel írható le [64]: m ij k c,ij A k j k i ; [kg/s]; (3.2.1.) ahol: - m ij =tömegáram i és j pont között (kg/s); - A = felület nagysága (m 2 ); - k i = szennyezőanyag koncentráció az i pontban (kg/m 3 ); - k j = szennyezőanyag koncentráció a j pontban (kg/m 3 ); k = anyagátadási tényező az i és j pont között (m/s). - c, ij 18

20 Minden szennyezőanyag kibocsátó mechanizmusnak más és más az anyagátadási tényezője. A fontos paraméterek még: a szennyező típusa (polaritás, illékonyság, gőznyomás), az építőipari termékek és anyagok típusa (porózusság, érdesség, fajlagos felület) és a környezeti tényezők (hőmérséklet, páratartalom, légsebesség). Tekintettel arra, hogy a levegőben lévő sok szennyező számos különböző anyagból keletkezik, nehéz meghatározni az anyagátadási tényezőt minden termék és szennyező kombinációra. Ha a szennyezők a termékek felületén keletkeznek (másodlagos emisszió pl. festékek, lakkok), akkor valószínűleg csak párolgási folyamat játszódik le Hőmérséklet, légsebesség, idő hatása a belsőépítészeti anyagok emissziójára Az olyan tényezők, mint a hőmérséklet és a páratartalom, előzetes szennyező elnyelődés és a termék vastagsága szignifikáns hatással vannak az emisszióra. A 3.2/3. ábra egy exszikkátorban és egy 15 m 3 -es kamrában elvégzett TVOC koncentráció mérés eredményeit mutatja (Bluyssen és társai, 1996). Egy szőnyeg emisszióját vizsgálták különböző hőmérsékleteken. Az ábrán világosan látható, hogy a hőmérsékletnek szignifikáns hatása lehet az emisszióra. 3.2/3. ábra A hőmérséklet hatása egy szőnyeg totális illékony szerves anyag kibocsátására az idő függvényében [35] Knudsen és társai [50] 50 napig vizsgálták öt fajta belsőépítészeti anyag emisszióját. A szagintenzitást úgy határozták meg, hogy különböző illékony szerves anyagok (VOC) koncentrációját mérték, valamint nem tréningelt személyekkel, naiv panelekkel vizsgálták a szag intenzitását szubjektív módon. A vizsgált anyagok: - PVC padló, 1,5 mm vastag, egy réteg; - lakkozott bükkfa parketta (12 mm vastag); - padlószőnyeg latex hátlappal (8 mm vastag); - akril tömítő anyag alumínium U- profilba öntve; - gipszkarton lap (13 mm vastag), vízbázisú festékkel lefestve. 19

21 Vizsgálták az anyagok felületén a légsebesség hatását a VOC emisszióra. A kibocsátást egy építőanyagnál különböző felületnagyságok esetén és két vagy három különböző szellőző légmennyiségnél mérték. Ez azt jelenti, hogy változtatták a mérőállásban elhelyezett anyagok felületeinek nagyságát, illetve a vizsgálati kamrában különböző légmennyiséget vezettek be. A minták felületén a légsebességet 0,1 és 0,3 m/s között változtatták. A vizsgálatok alatt a mérőállások hőmérsékletét (23,0±0,2 C) és páratartalmát (50±3%) állandó értéken tartották. A mérőállás felépítése a 3.2/4. ábrán látható. A mérőkamrába helyezték a vizsgált anyagokat. A tölcsérből kiáramló levegőt értékelték a mérőalanyok. A tölcsérből kivezetett levegőben mérték az egyes VOC komponensek koncentrációját is. 3.2/4. ábra CLIMPAQ mérőállás felépítése [50] A naiv panelek jellemzően egyetemi hallgatók voltak. A mérőállás tölcséréből kiáramló levegőt értékelték a 3.2/5. ábrán látható skála (Yaglou, 1936) segítségével. 3.2/5 ábra A levegőminőségére használt kérdőív. (Az alanyok számok nélküli kérdőívet használtak az értékeléshez.) [50] 20

22 Az öt belsőépítészeti anyagnál 50 nap alatt mért átlagos szagintenzitás értékeit a 3.2/6. ábra mutatja. 3.2/6. ábra Az átlagos szagintenzitás a vizsgálati idő függvényében, különböző szellőző légmennyiségeknél, öt belsőépítészeti anyagnál [50] Általánosságban elmondható, hogy az első két hét után az intenzitás a maradék időben szinte állandó maradt. A lakkozott és a festett felületek kezdeti intenzitás csökkenése nagyobb volt, mint a többi anyagé. A szőnyeg szagintenzitása szinte nem is változott a vizsgált idő alatt. 21

23 Az illékony szerves anyagok mérése során az egyes belsőépítészeti anyagoknál különböző VOC-kat analizáltak 3.2/7-8. ábrák. A 3.2/3. táblázat tartalmazza a vizsgált vegyületeket, az érzékelési és a légúti irritációs küszöbüket. Szőnyeg PVC Tömítőanyag Lakkozott parketta Festett gipszkarton 3.2/3. táblázat A vizsgált illékony szerves vegyületek[50] Érzékelési Légúti irritációs Illékony szerves vegyület küszöb küszöb (VOC) g/m 3 g/m 3 2-Ethyl-1-hexanol Phenylcyclohexene 2 magas Nonanal 14 Decanal 6 2-Butoxyethoxyethanol 9 magas 2-Ethyl-1-hexanol Phenol Hexane magas Dimethyloctanols (isomers) 120 <1000 Butyl acetate Butoxyethanol Ethoxyethoxyethanol <100 magas 2-Butoxyethoxyethanol 9 magas N-Methylpyrrolidone Butoxyethoxyethanol 9 magas Decanal 6 magas 1,2-Propandiol szagtalan magas Texanol < /7. ábra A különböző VOC-k koncentráció változása a vizsgálati idő függvényében különböző belsőépítészeti anyagok esetén [50] 22

24 3.2/8. ábra A különböző VOC-k koncentráció változása a vizsgálati idő függvényében különböző belsőépítészeti anyagok esetén [50] A naiv paneles és az illékony szerves vegyületek mérésével végzett vizsgálatokat összehasonlítva megállapították, hogy a belsőépítészeti anyagok befolyásolják a belső levegőminőséget. Ez még akkor is bekövetkezik, ha az anyagok felületéből kipárolgó vegyületek koncentrációja külön-külön érzékelési küszöbök alatt van. A sok felszabaduló vegyület együttes hatását objektív eszközökkel nem tudták megmérni, ezért javasolt a belsőépítészeti anyagok vizsgálatánál a személyekkel végzett szubjektív mérés. 23

25 Belsőépítészeti anyagok osztályozása, jelölési rendszere az Európai Unióban A belső levegőminőség és a belsőépítészeti anyagok emissziójának kapcsolata az elmúlt évtized egyik fontos kihívása a kutatók, az ipar és a felhasználók számára. Több európai országban a felhasználók védelmére több osztályozási, jelölési (label) rendszert dolgoztak ki az anyagok emissziójának meghatározására. A fő cél a fogyasztók védelme volt a vegyi szennyező anyagoktól és káros hatásaikkal szemben (pl.: rákkeltő hatás, fejlődési rendellenesség, irritáció) vagy a kipárolgott vegyületek által okozott kellemetlen szaghatás ellen. A védelem teljesíthető, ha a piac az alacsony emissziójú anyagokat támogatja. A jelölési rendszer kifejlesztése önkéntes volt a gyártók számára. Európai harmonizációval ellentétben a legtöbb osztályozási rendszer jellemzően a hazai piacokra fókuszál és gyakran speciális, egyedi vizsgálatokat igényel. A közös piac ellenére nincs egy harmonizált rendszer a belsőépítészeti anyagok emissziójának meghatározására az Európai Unióban. A meglévő jelölési rendszereket különböző célból hozták létre. Általában egy speciális termékcsoportra koncentrálnak, mint például ragasztószerek, szőnyegek vagy festékek. Más rendszerek, mint a német Blue Angel system, a dán Indoor Climate Label és a finn M1 különböző termékcsoportok emisszió osztályait tartalmazza. A különböző osztályozási rendszerek alkalmazásával, megalkotásával kapcsolatban a következő főbb kérdések merülhetnek fel: - Jogi állapot: Önkéntes a jelölési rendszer használata? A hatóság támogatja, esetleg törvényhez köti a használatát? - Termék kapcsolat: Az osztályozás csak egy meghatározott termékcsoportra érvényes, pl. ragasztóanyagok, faanyagok vagy szőnyegek esetleg különböző termékcsoportokra is alkalmazható? - Mérési eljárás: Vannak olyan előírások, melyek vizsgálják az egyes alkotóelemeket és tiltják például egy bizonyos összetevő használatát vagy meghatározzák a maximális értékét? Hogyan kell elvégezni a vizsgálatot, rövid vagy hosszú idejű teszt, vagy a kettő kombinációja? Vannak az emberek számára szubjektív hatásai a vizsgált anyagnak? Az emisszió vizsgálaton kívül van valami egyéb gyakorlati szempont, melyet tesztelni kell? - Minőség garancia: A jelölés és a teszt laboratórium akkreditált-e? Van részletes előírás a mintadarab elkészítésére és a mintavételezésre? Van-e a vizsgálati tesztnek leírása, mely tartalmazza az eredmény mennyiségét? Végeztek már ilyen teszteket és az eredmények mindenki számára hozzáférhetőek-e? - Költségek: Létezik egy nyilvános, egységes árlista vagy minden szervezet egyedileg határozza meg a tanúsítás díját? Európában a következő főbb belsőépítészeti anyagokat tanúsító, jelölő rendszereket, ajánlásokat használják: - ECA report no. 18. (Egy globális tervezet a belső építészeti anyagok VOC emissziójának meghatározására, melyet egy európai munkacsoport készített), - AgBB rendszer (Németország), - CESAT- A belsőépítészeti anyagok környezeti és egészségvédelmi tulajdonságainak meghatározása (Franciaország), - M1- Belsőépítészeti anyagok emisszió osztályai (Finnország), - Indoor Climate Label (ICL) (Dánia), - LQAI rendszer (Portugália), - Natureplus (Németország és Európa), 24

26 - The Blue Angel (Németország), - Ecolabel rendszer (Ausztria), - GUT szőnyegekre (Németország és Európa), - GEV Emicode rendszere (Németország és Európa), - Belgiumban, Angliában és a skandináv országokban különböző kereskedelmi előírásokat alkalmaznak. A legtöbb osztályozó, jelölő rendszer EN és ISO szabványokon (EN és ISO ,6,9,10,100) vagy valamilyen hasonló vizsgálati módszeren alapul. A legtöbb rendszer tartalmaz egy rövid időtartamú emisszió vizsgálatot (1-3 nap) és egy 28 nap után kezdődő hosszabb vizsgálatot, ha a vizsgált anyag kezdeti emissziója gyorsan csökken. Csak pár tanúsító rendszer alkalmaz szaghatás vizsgálatot, de ezeknek a teszteknek a megbízható dokumentálása és reprodukálhatósága még hiányzik. Az emberi tesztalanyokkal végzett vizsgálatok Bluyssen (2000), Nordtest Standard (1998), és az ECA report no. 20. (1999) kutatásaira épülnek. Magyarországon a következő érvényben lévő szabványok foglalkoznak a belsőépítészeti anyagokból felszabaduló illékony vegyületek egyes összetevőinek objektív, mérőműszeres vizsgálatával: - MSZ EN ISO :2006 Beltéri levegőminőség. 10. rész: Építési termékek és bútorok illékonyszervesanyag-kibocsátásának meghatározása. A kibocsátás vizsgálata cellás módszerrel, - MSZ EN ISO :2006 Beltéri levegőminőség. 11. rész: Építési termékek és bútorok illékonyszervesanyag-kibocsátásának meghatározása Mintavétel, mintatárolás és a vizsgálati mintadarabok előkészítése, - MSZ EN ISO :2006 Beltéri levegőminőség. 9. rész: Építési termékek és bútorok illékonyszervesanyag-kibocsátásának meghatározása. A kibocsátás vizsgálata kamrás módszerrel. Magyarországon az egyes építőanyagokra nem található egységes emissziós osztályozási, jelölési rendszer. A forgalomba lévő építőanyagok kiválasztásánál nem tudjuk figyelembe venni az egyes anyagok szennyezőanyag kibocsátását. Egy gazdaságosan üzemelő belső komforttér kialakításánál ez egy fontos dolog lenne, hiszen a belső levegőminőség alapján méretezett frisslevegő igény jelentősen megnőhet magas emissziójú anyagok alkalmazása esetén. Magasabb szellőzési igény növeli a beruházási és üzemeltetési költségeket. A nem megfelelő szellőzés közérzeti, egészségügyi problémákat is okozhat. 25

27 3.3. Az érzékelhető levegőminőség elmélete A belső levegő minősége megítélhető a levegőben lévő szennyezőanyagok szelektív értékelése és együttes hatásuk alapján. A szelektív minősítés során adott gáz koncentrációját az egészségügyi követelménnyel (határértékkel) kell összevetni. A komforttér levegőjében lévő szennyezőanyagok hatásának együttes értékeléséhez Fanger professzor (1988) dolgozott ki új módszert, mely segítségével megítélhető az érzékelhető belső levegőminőség az olf-decipol rendszerben. Fanger új jelölési rendszert, új mértékegységeket dolgozott ki. Az alkalmazott jelölések: c b ; dp: az érzékelhető belső levegőminőség a tartózkodási zónában, c sz ; dp : az érzékelhető szellőző levegőminőség, c t ; dp: az érzékelhető távozó levegőminőség, G; olf: az érzékelhető szennyezőanyag terhelés Fanger professzor a Technical University of Denmark két előadótermében vizsgálta a belső levegőminőség változását a szellőző levegő térfogatáram függvényében. A vizsgálatokat az előadótermek rendeltetésszerű üzeme mellett végezték, a szellőző levegő bevezetése a mennyezeten, az elszívás a padlón keresztül történt. Az első vizsgálatoknál fiú hallgató tartózkodott a teremben. A kiértékelést 48 fiú és 41 lány hallgató végezte. A második vizsgálatsorozatnál a teremben 106 lány hallgató tartózkodott és a kiértékelést 40 lány és 39 fiú hallgató végezte, akik tíz fős csoportokba voltak beosztva. A levegő minőségét igen/nem válasszal és Yaglou hatpontos skálája szerint értékelték. A levegőminőséggel elégedetlenek arányát a matematikai statisztika módszerével értékelték, és a vizsgálatokat különböző levegőtérfogatáram mellett elvégezték. A két vizsgálatsorozat eredményeit tartalmazza a 3.3/1. ábra. A levegőminőséget vizsgáló személyektől teljesen eltérően minősítették a teremben ülő hallgatók a levegő minőségét az "adaptáció" miatt. 3.3/1. ábra Az elégedetlenek aránya Fanger vizsgálatai szerint [37] 26

28 Fanger professzor kutatásai alapján kidolgozta a belső levegőminőség értékelésének módját, és új egységeket vezetett be a levegőminőség értékelésére és a szennyezőanyag forráserősségének meghatározására. A viszonyítás alapjául az embert választotta. A szennyezőanyag forráserősségének a mértékegysége: 1 olf. Definíció értelmében 1 olf (olfacio = szagol, szagot áraszt) a szennyezőanyag forráserőssége egy átlagos embernek (standard személy) ülő helyzetben nyugalmi fizikai állapotban, kellemes termikus hőegyensúlyt biztosító környezetben, átlagos tisztálkodási feltételek (0,7 fürdés naponta) esetén. Az érzékelhető levegőminőség mértékegysége: 1 decipol. Definíció értelmében 1 decipol (polluo = beszennyez) a levegő minősége tökéletes keveredés esetén a komforttérben, ha 1 olf a szennyezőanyag forráserőssége és a szellőző levegő térfogatárama 10 l/sec, azaz 36 m 3 /h. (3.3/2. ábra) 3.3/2. ábra A belső levegőminőség minősítése[37] 3.4. Szagintenzitás meghatározása Az olfaktometria alaptörvénye Az olfaktometria az ember esetében a szaghordozó gázok vagy gőzök által kiváltott érzékszervi hatások vizsgálatával és mérésével foglalkozik. A szagérzékelő receptorok alakítják át a szagingert idegrendszeri érzetté. A szaginger és az idegrendszerben keletkező érzet között nem lineáris a kapcsolat. A XIX. század közepén Weber vizsgálataival meghatározta, hogy éppen R értékkel kell megváltoztatni (növelni vagy csökkenteni) az R erősségű ingert ahhoz, hogy az érzékelést végző személyek előre rögzített hányada (tipikusan 50% vagy 75%-a) érzékelni tudja ezt a változást: R C (3.4.1.) R A "C" hányados (Weber hányados) értéke 0,07 és 0,12 között van. Ez annyit jelent, hogy minimálisan 7-12% ingernövekedés szükséges ahhoz, hogy érzékelhető ingererősség 27

29 jöjjön létre. A Weber törvény csak a közepes ingerintenzitás tartományában érvényes, nem alkalmazható a nagyon gyenge ingertartományban, az érzékelési küszöb közelében. Az ingererősség (Ω) és az érzetintenzitás (I) közötti kapcsolatot Fechner (1860) határozta meg, felhasználva a Weber-törvényt. Definiált egy abszolút küszöböt, mely felett az inger érzékelhető. Az érzetintenzitás és az ingererősség közötti kapcsolat meghatározásához Fechner integrálta a Weber-hányadost. A Weber-Fechner törvény értelmében: R I k log ; (3.4.2.) R o ahol: k : Weber-Fechner konstans. Stevens kutatásai alapján arra a következtetésre jutott, hogy az ingererősség és az érzetintenzitás közti kapcsolatot a hatványfüggvény jobban leírja: I = k Rn ; (3.4.3.) ahol: n ingerspecifikus kitevő, a belső levegőminőség témakörben szereplő anyagok esetében n 1. A 3.4/1. ábra a Stevens törvényt szemlélteti. 3.4/1. ábra Az érzetintenzitás az ingererősség függvényében Stevens szerint [23] Az olfaktometria alaptörvényének alkalmazása Stevens törvény alapján különböző "szagos" gázok esetében az olfaktometrikus érzetintenzitás kifejezhető a gázkoncentrációval: I = k. cn. (3.4.4.) A hatványkitevő értéke kisebb egynél. Cain és Miskowitz kutatásai alapján (1974) a kitevő értéke különböző gázok esetében 0,2 és 0,7 között változik. Ez annyit jelent, hogy adott százalékos koncentrációváltozás annál kisebb mértékű százalékos szagintenzitás (érzet) változást eredményez. Ha a kitevő értéke n = 0,2, akkor 3000-szeres koncentrációváltozás eredményez közel 5-szörös intenzitásváltozást. Amennyiben n = 0,7 esetében vizsgálódunk, akkor azt tapasztaljuk, hogy a közel 5-szörös intenzitásváltozás már elérhető a 10-szeres koncentrációváltozással. 28