Bioklimatski sistemi

Fiziološki osećaj udobnosti čoveka usko je vezan za temperaturu boravišnog prostora (osnov toplotne ravnoteže tela i okoline).

U svrhu stvaranja idealnog odnosa temperature čovečijeg tela i okoline, još od davnih vremena počeli su se razvijati grejno ventilacioni sistemi.

Kao osnova za obezbeđenje mikroklimatskih uslova zatvorenih stambenih i radnih prostorija smatrala se odgovarajuća temperatura od oko 20°C. Ostali uslovi sve do danas u većini slučajeva su zanemarivani.

 

Da vi se obezbedili dobri bioklimatski uslovi stambenih i radnih prostorija, pored odgovarajuće temperature, potrebna je odgovarajuća:

-          odeća,

-          temperatura poda, tavanice, zidova a posebno staklenih površina. Staklene površine čine osnov psihološkog osećaja udobnosti pa je neophodno posebnu pažnju posvetiti termičkim i konstruktivnim karakteristikama staklenih površina,

-          relativna vlažnost vazduha,

-          čistoća i cirkulacija vazduha u prostorijama.

Temperatura vazduha, srednja temperatura zidova, prozora, poda i tavanice, definišu osnovni pojam stepena ugodnosti stambenih i radnih prostorija.

 

 

Osnovni principi zdravih mikroklimatskih uslova u zatvorenim prostorima

 

Biološke potrebe za boravkom u zatvorenim prostorima zahtevaju unutrašnu temperaturu oko 20°C u savremenom sistemu građevinskih objekata, posebno u stambenim naseljima. Do danas ne postoje sistemi obezbeđenja mikroklimatskih uslova u zatvoremim prostorima koji bi idealno odgovarali biološkim potrebama čoveka (zdravom boravišnom prostoru).

 

Različiti mikroklimatski uslovi na planeti zahtevaju sisteme za obezbeđenje odgovarajuće zdrave klime stambenih i radnih prostorija (grejanje, hlađenje, svež i čist vazduh).

Za većinu grejnih sistema, koriste se statička grejna tela – radijatori koji toplotnu energiju u prostor prenose uglavnom konvekcijom i delimično zračenjem. Osnovni nedostaci ovakvih sistema grejanja u odnosu na grejanje zračenjem ogledaju se u:

     - velikoj razlici srednje temperature grejnog tela i vazduha u grejanjim prostorijama,

     - neravnomernost temperature u prostorijama,  

     - nepovoljnog strujanja vazduha u prostorijama (kovitlanje čestica prašine) i

     - povećanog utroška toplotne energije.

 

Osećaj udobnosti pri temperaturi prostora od 18°C kod grejanja zračenjem povoljniji je od temperature vazduha u prostoriji od 23°C kod grejanja konvekcijom (radijatorsko grejanje).

Uobičajenu temperaturu  nosioca toplote, topla voda 90/70°C, u cilju racionalizacije toplotne energije, udobnosti i higijenskih uslova, treba gde je to moguće izbegavati.

Gradijent temperature od poda do plafona pri temperaturi tople vode 90/70°C primenom radijatora kao grejnih tela u prostorijama visine do 3m kreće se oko 5K.

Povoljnijim izborom grejnih tela i primenom niskotemperaturskih sistema, gradijent temperature je do 1,5K.

 

Osnovni uslovi za izbor sistema grejanja:

  -osećaj udobnosti, temperatura, relativna vlaga, vazdušni joni, aerosol, kretanje vazduha zvučni talasi,

  - energetski parametri, elektromagnetno zračenje, svetlost, magnetna polja .                                                       

 

Na klimu u prostoriji najveći uticaj imaju građevinski i enterijerki materijali sa pozitivnim ili negativnim svojstvima. Radioaktivni građevinski materijali i gas radon sa Alfa zračenjem predstavljaju osnovni preduslov nezdravog stambenog prostora. Zračenja koje emituju loši građevinski  materijali u prvom redu napadaju disajne organe.

Švajcarska komisija za probleme zračenja konstatovala je da je ukupno prirodno zračenje 172m rem-a. Zbog dejstva radona ova vrednost se u stambenim prostorima duplira. Radon uglavnom dolazi iz tla a potiče od radioaktivnih stena. Svako radioaktivno zračenje je štetno.

 

 

Optimalna klima

 

Poznato je da su visinski predeli i priobalje uzor zdrave klime. Sunce sadrži sve zrake neophodne za životne funkcije. Ovi zraci deluju jonizirajuće (kosmički “x” zraci su jonizirajući) . Toplotni (infra crveni zraci) čine 80% sunčeve energije. Toplotnu energiju infra crveni zraci predaju biološkim objektima. Sunčevi zraci deluju jonizujuće i batericidno.

 

U cilju obezbeđenja optimalnih uslova u stambenim prostorima, sve više se radi na sistemima koji istovremeno imaju sposobnost grejanja, hlađenja i ventilacije. Grejanje kao osnovna komponenta klimatizacije zahteva veoma brižljivo proučavanje u cilju zaštite čovekove okoline. Najstariji sistemi (rimsko grejanje) zasnovani su na zagrejavanju podova i zidova toplim vazduhom (u to doba idealan sistem grejanja).

 

Posebnu pažnju pri donošenju  odluke o izboru sistema grejanja, hlađenja i ventilacije treba posvetiti intenzivnoj ventilaciji i prečišćavanju vazduha. Ovo je usko povezano sa nešto višim investicionim ulaganjima u poređenju sa klasičnim termotehničkim sistemima.

Termotehničke instalacije (grejanje, hlađenje i ventilacija) pored osnovne funkcije moraju da obezbede čist vazduh (prečišćavanje vazduha od prašine, CO₂, produkata nastalih raspadanjem  nezdravih građevinskih materijala, urana, torijuma, radona). Svi ovi elementi sa aerosolima dospevaju putem disajnih organa u organizam.

 

Svi savremeni sistemi grejanja, hlađenja i ventilacije  pored svog osnovnog zadatka treba da doprinesu ukupnom poboljšanju klimatskih uslova na planeti.                                                      

Potrebno je pored štednje energetskih resursa (minimizirati štetne materije i gasove u atmosferi) koristiti u što većoj meri raspoložive obnovljive prirodne izvore energije (solarna energija, eolska i geo energija), otpadne energije i svih ostalih energetskih potencijala koji ne zagađuju okolinu.

 

 

 

Niskotemperaturski  sistemi grejanja

 

U cilju racionalizacije toplotne energije i u skladu sa ekološkim pokretom (zaštita čovekove okoline) kao i obezbeđenju udobnosti u boravišnim objektima u svetu se sve više napušta klasični sistem toplovodnog grejanja temperatursakih parametara 90/70°C i prelazi se na niskotemperaturski sistem ( 50/40°C).

Kao osnovni kriterijum kvaliteta grejanja treba uzeti ravnomernost temperature u prostorijama. Primenom konvencionalnih sistema grejanja, gradijent temperature po vertikali kreće se do 5K u zavisnosti od visine prostorije. Kod niskotemperaturskih sistema gradijent temperature se smanjuje na 1,5K, što se može uporediti sa podnim grejanjem. Nismotemperaturski sistemi su posebno pogodni za primenu racionalnih prirodnih  obnovljivih izvora energije.

U dosadašnjoj praksi pod pojmom niskotemperatursko grejanje podrazumevalo se podno grejanje mada se sve više daje prednost zidnom grejanju jer se smatra da ima bolje karakteristike.

 

Izbor vrste predaje toplotne energije zračenjem ili konvekcijom u velikoj meri određuju konstruktivne karakteristike objekta. Prednost ima grejanje sa većim procentom predaje toplote zračenjem. Kod predaje toplote zračenjem, temperatura prostora može biti manja za 3°C u odnosu na konvektivnu predaju toplote. U zavisnosti od vrste materijala, toplotni zraci se ili apsorbuju ili reflektuju. Konvekciona toplota se prenosi preko vazduha koji kruži kroz prostor, dodiruje čvrsta tela koja akumulišu toplotu koja se istovremeno rasprostire po  prostoriji.

 

Ukoliko se predviđa objekat sa zdravom mikroklimom, nedovoljno je posmatrati objekat samo sa strane pokrivanja transmisionih već i ventilacionoh toplotnih gubitaka. Posebno za objekte više kategorije, potrebno je ugraditi sisteme klimatizacije sa kontrolisanom mikroklimom. U tu svrhu potrebno je vazduh filtrirati i obogatiti ga negativnim jonima i u svim prostorijama obezbediti nadpritisak (sprečavanje prodora spoljne prašine).

Dobra ventilacija je osnova zdravog stambenog i radnog prostora. Ventilacioni sistemi sa finim filterima odstranjuju štetne materije iz vazduha koje potiču od građevinskih materijala i nameštaja.

 

Osnovna vrednovanja bioklimatskih ventilaciono-grejnih sistema:

  - energetski izvori

  - ravnomernost temperature u prostoru, termomonotonija

  - temperatura toplotnog izvora                                   

  - elektrostatički naboj i magnetna polja

  - buka, zaštita okoline

  - jednostavnost postrojenja    

  - osećaj prijatnosti - ugodna atmosfera ,

  - dobra transpiracija - podnošljivost ,

  - savršena cirkulacija vazduha kao osnovnog biološkog stepena ugodnosti (bez kovitlanjaprašine,

    kontinualna cirkulacija uzsprečavanje spoljnih uticaja obezbedjenjem minimalnog nadpritiska) ,

   - esencijalni parametri (kiseonik, vazdusni pritisak, temperatura),

   - substicijalni parametri (vlažnost vazduha, aerosol, vazdušni joni, kretanje vazduha).      

 

Termotehničke instalacije obezbeđuju biološke uslove, aistovremeno imaju sposobnost zagrevanja, hladjenja, ventilacije, regulacije apsolutne vlage i sprečavanje cirkulacije prašine kao osnovnog zdravstvenog uslova za boravak u zatvorenim prostorijama.

 

Ventilacioni podpritisni sistemi su najveći promašaj u termotehnici (ugradnja ventilatora u sanitarnim prostorijama). Pored toga, povećava se opasnost od povećanog sadrzaja radona.

U objektu je potrebno obezbediti minimalan nadpritisak sistemom obradjenog jonizovanog svežeg spoljnjeg vazduha bez recirkulacije.

 

Izborom i ugradnjom ovih instalacija, obezbedjuju se optimalni mikroklimatski uslovi u stambenim i radnim prostorijama čime se postiže povoljnija  klima nego u uslovima idealnih klimatskih podneblja.

 - grejanje poda 22,5°C (temperatura ugodnosti stopala-papuča u prosto-rijama sa hladnim podom

(pločice),

- zidno panelno grejanje i hladjenje sa ekološkim termalnim malterom (pokrivanje transmisionih toplotnih gubitaka),

- ventilacija sa postrojenjima za racionalnu pripremu i distribuciju sve-žeg spoljnjeg  vazduha.  

 

 

Kvalitet vazduha

 

Jedna od osnovnih fizičkih karakteristika atmosfere je i njen jonski sastav. Koncentracija malih jona nastalih prirodnim putem u nezagađenoj atmosfer i iznosi od 400 jona/cm³ do nekoliko hiljada jona/cm³. Pored vodopada broj jona dostiže i preko 10.000 jona/cm³. Uzagađanim sredinama koncentracija malih jona je narušena. U gradskim sredinama koncentracija negativnih jona vrlo često opada na svega sto jona po centimetru kubnom. U zatvorenim prostorijama nivo jona se dodatno smanjuje.

 

To je uzrok gladovanju urbanog čoveka za malim jonima vazduha, što može imati dalekosežne posledice.

 

Ruske Sanitarne i epidemiološke norme iz 2003. godine (SanPiN- Sanitaryand Epidemiologia l Norms daju parametre vazduha koji se odnose na koncentraciju pozitivnih i negativnih jona i faktor unipolarnosti, a odnose  se između ostalog na prostorije opremljene sa sistemima sa prinudnom ventilacijom, prečišćavanjem i/ili kondicioniranjem vazduha. 

Broj jona oba polariteta prema ovom standardu treba da se kreće između 400 i 50.000 jona/cm³, pri čemu se dozvoljava da negativnih jona bude više. S obzirom da je nivo negativnih jona u gradskim sredinama bitno niži, a da se pripremom vazduha u sistemima za klimatizaciju nivo jona dodatno obara, jasno je da je neophodna ugradnja veštačkih izvora jona u sisteme za klimatizaciju, kako bi se zadovoljio propisan minimum, koji će obezbediti normalno funkcionisanje ljudskog organizma.

 

Još krajem devetnaestog veka biolozi i fizičari počeli su sa istraživanjem mogućnosti uticaja jona vazduha na fiziološke procese. Tokom niza godina velik broj radova prikazao je njihova otkrića. Eksperimentalni podataci potvrdili su ovaj uticaj.

 

Pri izboru uređaja sve veći akcenat u svetu daje se uređajima za bipolarnu jonizaciju vazduha, kojima se postiže uravnotežena, prirodna koncentracija pozitivnih i negativnih jona, koja odgovara čistom vazduhu, koji je zdrav za ljude koji borave u prostorijama sa vazduhom tretiranim na ovaj način.                 

 

Putem tretmana vazduha bipolarnom jonizacijom obezbeđuje se sredina bogata aktivnim kiseonikom čime se sprečava nastanak simptoma glavobolja, osećaja umora, osećaj mučnine, svraba i peckanja sluzokože, kao i ozbiljnijih oboljenja poput astme i drugih obstruktivnih bolesti pluća. Ovi simptomi su često uzrokovani polutantima (zagađujuće materije), čiji nivo se bitno smanjuje povećanjem nivoa pozitivnih i negativnih jona.

 

Kao rezultat tretmana vazduha bipolarnom jonizacijom povećava se kvalitet ambijentalnog vazduha, smanjuje se mogućnost nastanka Sick Building sindroma i povećava osećaj prijatnosti.

 

Bipolarnom jonizacijom vazduha smanjuje se koncentracija u vazduhu prisutnih:

-       mikroba kao što su bakterije, virusi, gljivica, plesni, spora i polena,

-       toksičnih i netoksičnih, organskih i neorganskih gasova i para,

-       suspendovanih čestica formiranjem tzv. klastera, većih i težih čestica koje se lakše i brže talože,

-       lako isparljivih organskih komponenti,

-       mirisa uključujući mirise duvanskog dima, hrane iz kuhinje, mirisa iz toaleta, mirisa smeća i sl., koji se u vazduhu tretiranom bipolarnom jonizacijom oksidišu.

 

Lako isparljive organske materije za koje je dokazano da se mogu tretirati pod dejstvom bipolarne jonizacije vazduha su: ugljenmonoksid, vodoniksulfid, naftalin, pentan, heksan, cikloheksan, stiren, amonijak, metil-alkohol, metan, etan, butan, acetaldehid, formaldehid, etilen, metiletilketon, metilenhlorid, trihloretan, benzen, etilbenzen, CFC-113, FC-12B, ksilen, toluene, tetrahlor-etilen, azotnioksidi, sumpordioksiditd.

 

U praksi su dokazani i efekti dezinfekcije površina koje su u kontaktu sa bipolarnom jonizacijom tretiranog vazduha. Ovaj efekat je u sistemima klimatizacije posebno važan jer se njime postiže permanentno mikrobiološko čišćenje kanala.

 

 

Kombinacija povećanja koncentracije negativnih jona i smanjenja broja čestica u vazduhu, koji se evidentno postiže sistemima za bipolarnu jonizaciju vazduha je dokazano krajnje troškovno-efektivan način povećanja zdravlja i produktivnosti u zatvorenim radnim prostorijama.

 

Ispitivanja u radnim prostorijama obavljenim u 1.159 kancelarija izvršena od strane Workplace Environment Science & Technology Research Assoc, Velika Britanija, pokazala su da vraćanje prirodnog nivoa jona i smanjenje nivoa čestica u vazduhu dovodi do velikog smanjenja pritužbi na bolest i smanjenja slučajeva glavobolje do 78%. Zapažena su takođe značajna povećanja u hitrosti i svežini zaposlenih, uz poboljšanje osećaja udobnosti i prijatnosti.

 

Politika kontinualnog poboljšanja zdravlja i produktivnosti u radnom prostoru britanskog Telekoma je omogućila da se u periodu preko 6 godina ispituje uticaj kvaliteta vazduha u radnim prostorijama. Dokazano je da je kvalitet vazduha dugo bio uobičajen izvor pritužbi osoblja, sa redovno iskazanim nezadovoljstvom od 70-80%, pre obogaćivanja vazduha jonima.

Naime, zahvaljujući tome što čestice u vazduhu deluju kao kondenzaciona jezgra za jone, gradski vazduh teži da bude osiromašen jonima. Dodatno osiromašenje vazduha se sprovodi u samim sistemima za klimatizaciju i ventilaciju, a posebno na filterima za vazduh.

 

Podaci prikupljeni tokom ovih istraživanja pokazuju da vraćanjem prirodnog nivoa jona u vazduhu dovodi do ukupnog smanjenja:

-       simptomastresa okruženja na poslu 57%,

-       stresa uzrokovanih od pet respiratornih simptoma 59% i

-       simptoma glavobolja 71%.

Jonizatori takođe prave veliki doprinos smanjenju od 38% od opštih simptoma stresa i smanjenje bolovanja za više od 35%.

 

Bankari u Južnoj Africi su izneli podatak o smanjenju nivoa grešaka od 80% u unosu podataka, nakon što su njihove kancelarije opremljene sa jonizatorima.

 

Prof. A.P Krueger pišući u Science je izneo podatak da je Swiss banka opremila jedan veliki sektor sa jonizatorima i da su u tom sektoru zabeležili smanjenje odsustva zbog bolesti sa 16 dana zabeleženih u ne-jonizovanom prostoru na svega 1 dan zabeležen u jonizovanom prostoru.