Nowe zadania w projektowaniu i eksploatacji wentylacji

Jak świat nauki patrzy obecnie na koronawirusy, zwłaszcza wywołujące COVID-19?

Przez dziesięciolecia uważano, że wirusy rozprzestrzeniają się drogą kropelkową, czyli są transportowane za pomocą dużych cząsteczek wydychanych lub powstających podczas kaszlu albo kichania, szybko opadających w wyniku grawitacji i osadzających się na powierzchniach, na materiałach ubrań itd. Twierdzono, że dotykając tych powierzchni, gromadzimy krople na dłoniach, a następie zarażamy się, dotykając twarzy. Zakładano także, że skoro wirus przenosi się drogą kropelkową, migruje na maksymalną odległość ok. 2 m.

Dziś wiemy, że wirusy, które powodują groźne zakażenia albo nieżyty dróg oddechowych, rozprzestrzeniają się w większości przypadków drogą powietrzną – w aerozolach powstających w procesie oddychania. Znajdują się one nie tylko w powietrzu wydychanym przez człowieka, w odległości 1–2 m od niego, ale też w powietrzu, które rozprzestrzenia się w całej kubaturze pomieszczenia wraz z mikropyłami, a nawet migruje pomiędzy pomieszczeniami, jeśli ma odpowiednie warunki przepływu. Unosząc się w powietrzu, wirusy zachowują długą żywotność, nawet ponad 2 godziny. Czas ten zależy od wielu czynników, takich jak wilgotność, temperatura czy np. występowanie promieni UV w pomieszczeniach.

Ta wiedza zupełnie zmienia spojrzenie na zjawisko zakażeń wirusowych, wymusza także konieczność zmian w metodach zabezpieczeń przed zakażeniem oraz edukacji lekarzy i inżynierów. Kiedyś po prostu zalecano mycie i dezynfekcję rąk oraz powierzchni, dziś wiemy, jak ważna jest w tym kontekście wentylacja budynków. Badania naukowe wykazały, że oddychając i mówiąc, produkujemy jednocześnie zarówno duże krople, jak i aerozole, czyli bardzo małe cząsteczki (krople, pyły). I to właśnie aerozole mogą przenosić nawet do 80% wszystkich emitowanych wirusów. Rozprzestrzeniają się one w całej kubaturze pomieszczenia, czyli znajdują w pobliżu osoby zakażonej, ale także w dalszej odległości.

Skoro większość zakażeń górnych dróg oddechowych, w tym przeziębienia oraz choroby ogólnoustrojowe, takie jak grypa i COVID, odbywa się drogą powietrzną, a nie kropelkową, powstaje pytanie, jak skutecznie chronić się przed wirusami znajdującymi się w powietrzu wewnętrznym. Wirusy mają różny stopień zakaźności i żywotności, powodują też choroby o odmiennym przebiegu, uciążliwości i szkodliwości. Przykładowo dawka rinowirusa powodująca przeziębienie musi być dużo wyższa niż wirusa grypy, koronawirusa powodującego COVID lub wysoce zaraźliwego wirusa odry. Dawka ma zatem bardzo duże znaczenie dla wymiarowania i określania metod ochrony przed ekspozycją na wirusy, co z kolei przekłada się na wentylację i profilaktykę.

Noszenie masek i zachowywanie dystansu to stosunkowo skuteczne zabezpieczenie przeciwko wirusom przenoszonym drogą powietrzną. Maski dobrze filtrują powietrze wydychane, ale muszą je nosić zarówno osoby zarażone, jak i zdrowe. Tylko solidarne i poprawne noszenie masek przez wszystkich w istotny sposób ogranicza emisję i obniża tym samym ryzyko zakażeń. Wiemy już, że odległość 2 m od osoby zakażonej nie zapewnia bezpieczeństwa, tak samo jak 3, 4 czy nawet 5 m. Wraz ze zwiększaniem odległości od osoby zarażonej dawka wirusów w pochodzącym od niej aerozolu unoszącym się w powietrzu wewnętrznym będzie mniejsza, ale nadal może spowodować zakażenie. Maski znacznie redukują emisję aerozolu z wirusami.

Oprócz masek mamy też już do dyspozycji szczepionki.

Nauka wyraźnie opowiada się za ich stosowaniem. Chronią nas one przed ciężkim przebiegiem choroby, ale nie zapobiegają zakażeniu. Osoby zaszczepione mogą przechodzić zakażenie bezobjawowo lub podobnie jak zwykłe przeziębienie i zarażać innych. Oprócz zakażeń mamy też do czynienia z tzw. długim COVID-em. Wiele wskazuje, że występuje on u chorych zakażonych dużą dawką wirusa, u których choroba ma gwałtowny przebieg, ale także wśród tych, u których doszło wcześniej do wielokrotnego zakażenia, nawet bezobjawowego. Pomimo wdrożenia odpowiedniego leczenia chorzy ci przez wiele miesięcy odczuwają silne zmęczenie, mają problemy z pamięcią czy funkcjonowaniem niektórych narządów, np. nerek albo żołądka. I o ile szczepionki są wysoce skuteczne przeciw ciężkim symptomom COVID, nie chronią w 100% przed długim COVID-em. Ryzyko jego wystąpienia zwiększa się, kiedy przechodzimy chorobę bardzo gwałtownie, rośnie też wraz z kolejnymi zakażeniami, nawet bezobjawowymi. Długi COVID dotyczy ok. 10–12% osób mających objawy choroby, zarówno dzieci i młodzieży, jak i osób w wieku średnim czy starszych. Wypływa z tego bardzo ważny wniosek: za pomocą samych szczepionek i masek nie jesteśmy w stanie skutecznie ochronić się przed wirusami. Musimy zatem stosować także rozwiązania techniczne.

To bardzo ważne informacje w kontekście rewizji zasad projektowania wentylacji pomieszczeń oraz jakości powietrza wewnętrznego.

Tak, wiemy dzięki temu, jakie systemy, urządzenia i rozwiązania stosować, żeby ograniczać stężenie wirusa w powietrzu wewnętrznym. Powinniśmy wykorzystywać urządzenia filtrujące lub tak projektować pomieszczenia i wentylację, żeby możliwe było obniżenie zanieczyszczenia poprzez odpowiednią wymianę powietrza.

Przeczytaj także: Systemy wentylacji budynków muszą być znacznie lepsze | RynekInstalacyjny.pl

Jak tę wiedzę przełożyć na praktykę projektowania i eksploatacji instalacji?

Oczywiście najprostszą metodą jest skuteczna wentylacja. Jeżeli w pomieszczeniu wzrasta ilość powietrza wentylacyjnego, maleje stężenie wirusa, gdyż usuwamy go z pomieszczenia. Uściślijmy, że wentylacja, a ściślej nawiewanie czystego, niezawierającego wirusa powietrza nie oznacza tylko powietrza zewnętrznego. Ono może mieć śladowe ilości wirusa, ale zapewnia oczekiwaną wymianę i bardzo duże rozcieńczenie. Możemy mieć też do czynienia z mieszaniem się w instalacji powietrza wywiewanego z nawiewanym. W takich przypadkach na powietrzu nawiewanym do wnętrza po jego zmieszaniu powinien zostać zastosowany filtr, który wychwyci wirusy. Bardzo ważne są zagadnienia dotyczące poprawnego rozdziału powietrza w pomieszczeniu i związanej z tym efektywności jego wymiany. Tym kwestiom poświęcono bardzo dużo uwagi w wielu publikacjach naukowych.

Mówimy zatem o powietrzu czystym, które nie zawiera wirusów, a nie o powietrzu zewnętrznym. Nowa norma ASHRAE 241 Kontrola zakaźnych aerozoli definiuje to czyste powietrze. Długo dyskutowaliśmy, jaką nazwą powinniśmy się posługiwać, jedną z propozycji było Non-infectious Air Delivery Rate, stanęło jednak na Equivalent Clean Airflow for infection control (ECAi), czyli ekwiwalencie czystego powietrza nawiewanego do pomieszczenia, określanym na podstawie poziomu zawartości wirusów.

Jak można ten ekwiwalent czystego powietrza uzyskać?

Dysponujemy metodami i urządzeniami, których działanie przynosi efekt porównywalny z nawiewaniem powietrza zewnętrznego niezawierającego wirusów. Są to np. oczyszczacze powietrza i wysokoefektywne filtry. Wielkość aerozoli wymaga zastosowania filtrów HEPA, ASHRAE rekomendowała również stosowanie filtrów EU 7–8, które też mają wysoką skuteczność, zwłaszcza kiedy powietrze przepływa przez nie wielokrotnie. Wysoko skuteczne filtry wywołują dodatkowo duże opory powietrza i niepożądane przepływy, wewnętrzne by-passy w instalacji, dlatego nie można ich wykorzystywać wszędzie. Powietrze można oczyszczać z wirusów także za pomocą promieniowania UV. Podczas pandemii w sprzedaży pojawiło się dużo oczyszczaczy, w których wykorzystywane było ozonowanie lub działanie związków aktywnych. Ale nie każda technologia zastosowana w oczyszczaczach jest korzystna zarówno dla oczyszczania powietrza z wirusów, jak i użytkowników. Filtry wysokoefektywne nie usuwają wprawdzie 100% wirusów, jednak 99,9% to nadal dobry wynik, osiągany bez ryzyka, jakie wiążą się z innymi technologiami stosowanymi w systemach oczyszczania powietrza.

Wirus SARS-CoV-2 zaczyna ginąć w 40–50°C i to dopiero po dłuższym czasie, zatem temperaturą go w budynkach nie pokonamy. Jeśli chodzi o wilgotność, jedne wirusy przeżywają dobrze przy wysokiej wartości tego parametru, inne lepiej mają się w niskiej. Wirus SARS-CoV-2 jest podobny do wirusa grypy i przeżywa najlepiej w powietrzu o niskiej wilgotności, a dezaktywuje się przy ok. 40–60%, konieczne są jednak dalsze badania tego parametru. W procesie ograniczania ryzyka zakażania bardzo ważne jest porównywanie metod pod względem ich efektywności i zmieniających się warunków oraz wybieranie najskuteczniejszych dla danego obiektu. Na przykład zwiększanie wilgotności powietrza będzie zasadne przy niskiej wymianie powietrza, ale gdy możliwa będzie duża wymiana, podnoszenie wilgotności już nie będzie miało tak dużego efektu.

Jak więc należy organizować rozdział powietrza w pomieszczeniach?

Oczywiście możemy uchylić okno, dzięki czemu trochę powietrza wpłynie do pomieszczenia, ale często nie osiągniemy w ten sposób jego wymiany w całej kubaturze, a nawet możemy mieć do czynienia z sytuacją, że powietrze będzie wypływać przez okno i napływać z innych pomieszczeń. Zatem uchylanie okien nie zapewni nam kontroli nad mieszaniem się i wymianą powietrza. Możemy również w pomieszczeniu postawić oczyszczacz, ale będzie on głównie cyrkulował powietrze znajdujące się w jego pobliżu. Problemy rozdziału powietrza w pomieszczeniu zostały dokładnie omówione w normie ASHRAE 241. Punktem wyjścia było spełnienie minimalnych wymagań dotyczących wentylacji zgodnie z normami ASHRAE 62.1 i 62.2 oraz 170.

ASHRAE 241 wprowadza pojęcie dostarczenia do pomieszczenia „ekwiwalentu czystego powietrza” w celu zmniejszenia ryzyka infekcji. Taka koncepcja standardu powietrza umożliwia użytkownikowi wybór najlepszego rozwiązania dla danych warunków i obiektu. Ekwiwalent czystego powietrza można uzyskać poprzez nawiewanie do pomieszczeń powietrza zewnętrznego w ilości wymaganej przez normy dotyczące wentylacji oraz dodatkowe działania, które pozwolą obniżyć stężenie wirusów. Należą do nich np.: zwiększenie napływu powietrza zewnętrznego, poprawa dystrybucji, zwiększenie efektywności wentylacji, zastosowanie filtrów czy oczyszczaczy powietrza, a nawet zmniejszenie liczby osób przebywających w pomieszczeniach i obiektach. Norma stawia także wysokie wymagania dotyczące wydajności oczyszczania oraz bezpieczeństwa stosowania oczyszczaczy powietrza ze względu na potencjalnie szkodliwe produkty uboczne. Część normy traktuje również o rozdziale powietrza w pomieszczeniu. Każde rozwiązanie powinno zapewniać wymieszanie powietrza oraz ograniczać te obszary, w których wentylacji nie ma lub jej efektywność jest na tyle niska, że wymiana powietrza nie następuje.

Czyli można recyrkulować powietrze?

Można, ale trzeba je oczyszczać na filtrach ­HEPA i dopiero wtedy z powrotem wprowadzać do pomieszczenia poprzez system wentylacji mechanicznej z centralą. Uważam, że to rozwiązanie jest dużo bardziej skuteczne niż stosowanie w pomieszczeniach oczyszczaczy powietrza. Nie generuje ponadto dodatkowego hałasu (jedynie w centrali), nie występuje dyskomfort z powodu nadmiernej prędkości strumieni powietrza, łatwiej też można kontrolować rozdział powietrza – zapanować nad całym procesem. Użytkownicy mogą wszak zmienić wydajność oczyszczacza, przesunąć go tak, że nie obejmie całej kubatury pomieszczenia, a nawet całkowicie wyłączyć, a jeżeli technologia oczyszczania jest wbudowana w system wentylacyjny, możliwe jest planowanie, kontrolowanie wpływu systemu na rozdział powietrza w pomieszczeniu i odpowiednie reagowanie. Nie jest to trudne pod względem technicznym – potrzebny jest wentylator, filtr HEPA oraz kanały, nawet elastyczne. System uruchamiany jest wtedy, gdy zachodzi taka potrzeba, nie musi działać non stop. Takich rozwiązań recyrkulacyjnych jeszcze się nie stosuje, ale jeśli przyjrzymy się np. wentylacji w samolocie, mamy tam do czynienia z 20–40 wymianami na godzinę i większość powietrza przypadająca na jedną osobę jest właśnie recyrkulowana.

A jaka metoda wymiany będzie skuteczniejsza?

Trwa dyskusja, czy lepsza jest wentylacja wyporowa, czy mieszająca. Obie są w stanie skutecznie obniżać ryzyko. Jeśli zapewnimy wysoką wydajność – 1,2–1,4 wymiany w przypadku wentylacji wyporowej oraz 1 wymianę (lub trochę mniej) dla wentylacji mieszającej – to po prostu więcej czystego powietrza dostarczymy do naszej strefy oddychania. Mówi się też o systemach indywidualnych, personalnych. Musimy się zastanowić również, w jaki sposób stosować wentylację w okresach pandemicznych czy podwyższonego ryzyka zanieczyszczeń.

Czy norma ASHRAE 241 obejmuje wszystkie rodzaje budynków?

Tak. Uzgodniliśmy w toku prac, że należy nią objąć także budynki szpitalne, w których prowadzona jest opieka albo pomoc medyczna – sale operacyjne mają własną wysoko skuteczną wentylację. Padały również propozycje odniesienia się do budynków wszelkiego rodzaju i zaproponowania dla każdego z nich ilości powietrza czystego, jaka powinna być nawiewana w celu ograniczenia ryzyka infekcji. Ale źródło infekcji, czyli osoba zakażona, znajduje się w pomieszczeniu i to jej emisję trzeba neutralizować. Musielibyśmy mieć do dyspozycji wentylację o wydajności pozwalającej bardzo skutecznie usuwać wirusy emitowane cały czas przez osoby przebywające w pomieszczeniu. A wtedy wszyscy musieliby nosić takie maski, jakich używa się w przemyśle, albo stosować przemysłową wentylację wyciągową, która usuwa zanieczyszczenia lokalnie, podobnie jak np. okapy kuchenne czy przemysłowe.

Jak policzono ten ekwiwalent czystego powietrza konieczny dla skutecznej wentylacji?

W toku prac nad normą był to największy problem. Nawet jeśli założymy, że dysponujemy modelem, który pozwoli to policzyć, do rozwiązania pozostaje wiele innych problemów. Po pierwsze, musimy założyć, jakie ilości wirusa są generowane w danym pomieszczeniu. A nie wiemy, czy znajduje się w nim przynajmniej jedna osoba zainfekowana, czy też jest ich wiele. Badania wskazują na bardzo duże różnice w emisji wirusa – czasem nawet pięć zainfekowanych osób może emitować go mniej niż jedna, zatem wyznaczenie mediany jest w praktyce niemożliwe.

Kolejną kwestią, którą należałoby uwzględnić, jest aktywność użytkowników analizowanego pomieszczenia – czy będą oni w nim oddychali, mówili albo śpiewali, czy też wykonywali prace biurowe lub fizyczne. Badania wykazały, że pomiędzy tymi czynnościami występują wręcz kolosalne różnice pod względem wielkości emisji wirusów. Wiele wskazuje, że koronawirus jest generowany w krtani i mówienie lub śpiew powoduje powstawanie dużej ilości aerozoli, wraz z którymi jest on dalej rozprzestrzeniany.

Model Wellsa–Rileya określa dawkę sprawiającą, że 63% osób przebywających w pomieszczeniu ulegnie zakażeniu. Informuje, jaką użytkownicy mają aktywność oddechową, zakłada ilość wydychanego przez nich powietrza i jej zmianę w zależności od tego, czy w pomieszczeniu odbywa się praca fizyczna, czy np. śpiew. Pozwala określić ilość powietrza niezawierającego wirusa, czyli pozwalającą obniżać ryzyko zakażenia. Ale ponieważ nie wiemy, ile wirusa użytkownicy emitują, ani nie znamy tak naprawdę wielu innych zmiennych, musimy poczynić pewne założenia. Był to największy problem w pracach nad ASHRAE 241 – decyzja, czy używać bezpośrednio modelu Wellsa–Rileya i wyznaczyć ryzyko na pewnym poziomie, stosując mediany emisji, czy też uwzględnić całą dystrybucję wirusa.

Finalnie przyjęto, że w przypadku wszystkich rodzajów budynków należy przyjmować podobne ryzyko zakażenia. Jest to moim zdaniem jedno z najważniejszych założeń tego standardu. Czyli niezależnie od tego, czy znajdujemy się w mieszkaniu, biurze, szpitalu, czy innym budynku, ryzyko przebywania w pomieszczeniu będzie takie samo.

Ekwiwalent czystego powietrza policzono, biorąc pod uwagę wiele czynników, w tym te, które ulegają zmianom. Zmienna była też dawka wirusów i dobierana losowo. Brano przy tym pod uwagę m.in. fakt, że kolejne generacje wirusa mogą ulegać zmianie wpływającej na liczebność zakażeń – od bardzo małej do bardzo dużej itd. W tym zakresie nie opierano się na założeniach większości wcześniejszych rekomendacji dotyczących ilości powietrza wentylacyjnego, np. REHVA, zakładającej, że w każdym pomieszczeniu znajduje się jedna osoba, która generuje zanieczyszczenie. W pracach nad ASHRAE 241 przyjęto, że liczba osób zakażonych jest nieznana, ale występuje pewien rozkład emisji wirusów. Przeprowadzono 10 tys. symulacji metodą Monte Carlo z rozkładami parametrów, które definiują ilość powietrza wentylacyjnego w celu określenia ekwiwalentu czystego powietrza, i po utworzeniu rozkładu gęstości prawdopodobieństwa wybrano ekwiwalent odpowiadający 95. percentylowi. Celem było bowiem ograniczanie ryzyka, a nie jego całkowita eliminacja. Ta wymagałaby bardzo daleko idących działań, wręcz niezasadnych i trudnych do realizacji w praktyce. M.in. z tych powodów nie wzięto pod uwagę ryzyka dla odległości mniejszych niż 2 m od źródła, czyli osoby zarażonej emitującej wirusy. Nie ma bowiem rozwiązań technicznych w wentylacji na tyle skutecznie obniżających ryzyko zakażania na tak krótkim dystansie, aby to było do przyjęcia.

W efekcie mamy ECAi, czyli ekwiwalent czystego powietrza w normie 241 zapewniający, że ryzyko zakażenia będzie utrzymywane na poziomie maks. 0,1% w czasie ekspozycji przez 1 godzinę, niezależnie od tego, w jakim budynku będziemy przebywać i w odległości co najmniej 1,5–2 m od osoby zakażonej, zakładając pełne wymieszanie; wartości ekwiwalentu podano w tabeli. Oczywiście wraz z wydłużaniem się czasu przebywania w pomieszczeniu będzie ono rosło. Innymi słowy, jeśli pójdziemy do szkoły odebrać dziecko, do supermarketu na zakupy, a następnie do domu, to w każdym z tych budynków, o ile zapewniona została zalecana przez normę ekwiwalentna ilość powietrza wentylacyjnego, ryzyko zakażenia będzie takie samo.

Czy norma wyraźnie informuje, jak redukować ryzyko zakażenia, stosując wentylację?

Zawiera takie informacje, ale mówi też, jak powinna wyglądać eksploatacja budynku, jak te zalecenia stosować w praktyce itd. Znalazły się w niej zagadnienia, nad którymi pracowały inne zespoły, nasz koncentrował się na moim zdaniem najważniejszym elemencie – jakości powietrza wewnętrznego w kontekście ryzyka zakażeń wirusami drogą powietrzną oraz określeniu ilości powietrza czystego, które powinno zostać doprowadzane do pomieszczenia, aby to ryzyko minimalizować. Praktyka pokaże, czy to się nam udało, czy też nie.

Jakie jest zatem najważniejsze przesłanie nowej normy dla projektantów i eksploatatorów budynków? Czy projektując budynek i system wentylacji, należy uwzględniać tylko większą wydajność na czas epidemii? Jak obniżać ryzyko złej jakości powietrza zewnętrznego?

Norma wskazuje, jaki ekwiwalent powietrza czystego – zewnętrznego i/lub wewnętrznego – jest potrzebny w pomieszczeniu. Pokazuje, jaki powinien być wydatek i efektywność wentylacji, żeby ograniczyć ryzyko infekcji. Jest to bardzo ważne zalecenie w przypadku nowych budynków – projektanci mogą z tych wytycznych skorzystać i zastanowić się, jak je zastosować. Norma wymienia wiele rozwiązań, np. zwiększenie ilości zewnętrznego powietrza wentylacyjnego, filtrację i dezynfekcję powietrza wewnętrznego czy poprawę rozdziału powietrza, a nawet zmniejszenie liczby osób w pomieszczeniu. Mamy np. wentylację dostosowaną do 20 osób przebywających w pomieszczeniu i możemy osiągnąć ekwiwalent czystego powietrza przy niezmiennym wydatku wentylacji, odpowiednio zmniejszając tę liczbę. Projektanci mają tu wolną rękę i mogą skorzystać z każdej z tych koncepcji. Kiedy norma zacznie być stosowana także jako element Prawa budowlanego, konieczne będzie podejmowanie takich działań również w przypadku budynków modernizowanych.

Projektant musi zadbać także o to, by działania te były niskoenergetyczne. Jak długo zatem system wentylacyjny powinien działać w trybie obniżania ryzyka zakażeń? Jeżeli nie pojawią się odgórne wskazania odpowiednich instytucji, że mamy do czynienia z okresem pandemicznym, wentylacja może działać normalnie. Norma zaleca okresowe sprawdzanie prawidłowości działania systemu wentylacji – tak jak w przypadku instalacji przeciwpożarowych, tryb epidemiczny powinien być w stałej gotowości.

W budynkach istniejących z wentylacją naturalną, np. w szkołach, ograniczenie ryzyka infekcji w razie pandemii nie będzie proste. Najlepiej sprawdzi się w nich zastosowanie oczyszczaczy powietrza, które można trzymać w magazynie i uruchamiać tylko wtedy, gdy są potrzebne. I nie leży to już w kompetencji projektantów, ale administracji budynków, która może być zobowiązana np. zarządzeniem ministra edukacji albo kuratora do wprowadzenia w określonym terminie dodatkowej ochrony przed infekcjami. Możliwa jest też oczywiście modernizacja systemu wentylacji, wiążąca się jednak z większymi wydatkami i problemami organizacyjnymi, bo w przypadku szkół remonty przeprowadzane są zwykle tylko w wakacje.

Z kolei prosta modernizacja systemu wentylacji mechanicznej obarczona jest ryzykiem wystąpienia negatywnych zjawisk, takich jak zbyt duże prędkości powietrza i w efekcie jego niepoprawny rozdział, hałas, niewydolność kratek wentylacyjnych czy nieprawidłowa praca wentylatorów.

Dużą zaletą nowej normy jest fakt, że jest ona otwarta na rozwiązania, które pojawią się w przyszłości. Definiuje bowiem ekwiwalent czystego powietrza wentylacyjnego. Ekwiwalentem może być np. dezynfekcja powietrza dla danej objętości – jeśli jej zastosowanie da taki sam efekt, jak wymiana na czyste powietrze w ilości np. 50 m³. Norma wyraźnie podkreśla problem rozdziału powietrza, poświęcając mu całą sekcję. Pozbycie się wirusów z pomieszczenia wymaga pewności, że zastosowano prawidłowy rozdział powietrza. Wydatki powietrza, które zostały podane w tabeli zamieszczonej w normie, dotyczą systemu z poprawnym pełnym wymieszaniem powietrza. Jeśli w pomieszczeniu nie dochodzi do pełnego wymieszania albo zastosowano oczyszczacz, należy się zastanowić, jak zapewnić prawidłowy rozdział powietrza. Zadanie to stawiane jest projektantom i wymaga obliczeń, które można przeprowadzić za pomocą większości dostępnych na rynku narzędzi projektowych.

Czy możemy powiedzieć o nowej normie, że choć odnosi się do zagrożeń epidemiologicznych, współgra także z jakością powietrza wewnętrznego oraz kwestiami energochłonności i szczelności budynków?

Zalecanie wielokrotnych wymian bez odzysku ciepła i uwzględnienia potrzeb higienicznych kłóci się z zasadami efektywności energetycznej – koszty energii mogłyby być ogromne. Problem polega na tym, czy projektować instalacje, które są w stanie od razu zapewnić wymaganą ilość czystego powietrza, czy raczej dwa układy – wentylację uwzględniającą standardowe parametry higieniczne oraz specjalną na okres zagrożenia epidemicznego. Czy może w ogóle stosować cały czas podwyższone ilości powietrza sugerowane przez ASHRAE 241? Spójrzmy na to szerzej. Spośród korzyści wynikających ze wzrostu jakości powietrza wewnętrznego możemy wymienić zwiększenie wydajności pracy oraz efektów uczenia się, a także lepsze zdrowie i sen. W wielu regionach mamy do czynienia z problemem występowania w powietrzu zewnętrznym pyłów zawieszonych, BaP, WWA itp. Ograniczanie ryzyka infekcji jedynie poprzez zwiększenie wentylacji przy użyciu powietrza zewnętrznego, bez zwracania uwagi na jego jakość, obniży emisję wirusów, ale zwiększy ekspozycję użytkowników na szkodliwe związki chemiczne i ryzyko zachorowalności np. na raka, POCHP czy astmę. Dlatego w normie znalazło się pojęcie ekwiwalentu czystego powietrza np. dzięki działaniu filtrów i oczyszczaczy.

Nie możemy także ulegać pokusie pójściu na skróty i zdać się np. na to, że powietrze w pomieszczeniach będziemy oceniać na podstawie pomiarów poziomu CO₂. Poziom CO₂ obniży się wyraźnie po wyjściu użytkowników z pomieszczenia, co nie oznacza jednak, że już nie będzie w nim wirusów. Z kolei zastosowanie filtrów HEPA radykalnie zredukuje ilość aerozoli i wirusów oraz pyłów PM_2,5, ale nie wpłynie na poziom CO₂ w pomieszczeniu. Do uzyskania poprawnej wentylacji konieczne jest podejście kompleksowe, holistyczne, uwzględnienie wielu zjawisk i zmiennych. Całościowa analiza jest jednak bardzo trudna, czasami niemożliwa, dlatego należy się koncentrować na redukcji ryzyka zakażenia, a nowa norma poświęca bardzo dużo uwagi również eksploatacji. Dokument ten z pewnością będzie modyfikowany, uzupełniany i poprawiany, ale już jest narzędziem pokazującym, że nie możemy się ograniczać do zwiększania wymian powietrza i należy stosować różne rozwiązania równoważne. Tak jak stale uzdatniamy wodę kierowaną do wodociągów, również powietrze w systemie wentylacji powinniśmy oczyszczać wtedy, gdy jest zanieczyszczone przez wirusy, a także czynniki zewnętrzne, takie jak pyły i smog.

Mam nadzieję, że norma wpłynie na rozwój zaawansowanych rozwiązań oraz ogólną poprawę działania i eksploatacji systemów technicznych, w tym wentylacji w budynkach.

ASHRAE 241 to standard amerykański, uznawany w większości krajów, ale jak go należy traktować w ramach UE?

Norma jest efektem działań Stanów Zjednoczonych, a dokładniej aktywności Białego Domu. Amerykańska administracja powołała pełnomocnika ds. ochrony przed ryzykiem infekcji, a ten zwrócił się do przedstawicieli branży z prośbą o stworzenie odpowiedniego dokumentu. Powstał on w ekspresowym tempie, aby władze lokalne i federalne miały podstawy techniczne do wyznaczenia ram projektowania nowych i modernizacji istniejących budynków w zakresie możliwości technicznych zapobiegania epidemiom wywołanym przez wirusy.

Należy się spodziewać, że ASHRAE 241 zostanie zaadaptowana w krajach Bliskiego Wschodu oraz Południowej Ameryki. Natomiast w Europie póki co nie mamy dokumentu, który wymagałby podejmowania podobnych działań. Część normy PN-EN 16798 Charakterystyka energetyczna budynków. Wentylacja budynków dotyczy parametrów wejściowych środowiska wewnętrznego do projektowania i oceny charakterystyki energetycznej budynków w odniesieniu do jakości powietrza wewnętrznego i środowiska cieplnego. Obecnie trwają prace na nowelizacją tej normy i m.in. wprowadzeniem aneksu, który będzie zawierał zalecenia dla wentylacji w celu ograniczania ryzyka zakażeń. Będą się one opierać na rekomendacjach REHVA, europejskiej organizacji, która już na samym początku pandemii opracowała wskazania dla wentylacji. Nie jest to jednak norma obligatoryjna.

Rozmawiał Waldemar Joniec

Zalecana literatura

1. Bahnfleth W., Sherman M., 2023, A First Look at ASHRAE Standard 241, „ASHRAE Journal” 65(8)

2. Morawska L., Bahnfleth W., Bluyssen P.M., Boerstra A., Buonanno G., Dancer S.J., Floto A., Franchimon F., Haworth C., Hogeling J. and Isaxon C., 2023, Coronavirus Disease 2019 and Airborne Transmission: Science Rejected, Lives Lost. Can Society Do Better? „Clinical infectious diseases” 76(10)

3. Morawska L., Allen J., Bahnfleth W., Bluyssen P.M., Boerstra A., Buonanno G., Cao J., Dancer S.J., Floto A., Franchimon F. and Greenhalgh T., 2021, A paradigm shift to combat indoor respiratory infection, „Science” 372(6543)

4. Wang C.C., Prather K.A., Sznitman J., Jimenez J.L., Lakdawala S.S., Tufekci Z. and Marr L.C., 2021, Airborne transmission of respiratory viruses, „Science” 373(6558)

5. Aganovic A., Bi Y., Cao G., Kurnitski J. and Wargocki P., 2022, Modeling the impact of indoor relative humidity on the infection risk of five respiratory airborne viruses, „Scientific Reports” 12(1)

6. Kurnitski J., Kiil M., Wargocki P., Boerstra A., Seppänen O., Olesen B. and Morawska L., 2021, Respiratory infection risk-based ventilation design method, „Building and environment” 206

7. Wargocki P., Co wiemy, a co powinniśmy wiedzieć o wentylacji, „Rynek Instalacyjny” 1–2/2022, rynek­instalacyjny.pl