Potreba čistej prevádzky vzduchotechnických systémov v budovách

Aby vzduchotechnika vytvářela tepelnou pohodu v objektech a zároveň ne­ohrožovala zdraví osob mikrobiálním znečištěním přiváděného vzduchu, je nutné o ni pečovat již od projektu. Je zapotřebí dbát na to, aby do vzduchotechniky vstupovalo co nejméně škodlivin a konstrukce umožňovala snadné čištění, provoz a údržbu. Pozornost musí být věnována zacházení s jednotlivými konstrukčními díly při montáži z hlediska hygieny i možného vnesení mechanických nečistot. Výsledky průzkumu vzduchotechnických zařízení a doporučené činnosti pro zachování hygieny vzduchotechnických zařízení jsou přínosné pro projektanty, montážní organizace vzduchotechniky i pro provozovatele.

Recenzent: Jiří Matějček

V priebehu mesiacov máj – december 2009 bol zrealizovaný prieskum 12 vzduchotechnických systémov v Košiciach. Zámerom bolo zistiť, ako sú tieto prevádzkované z hľadiska čistoty, teda sa sledovala mikrobiologická kvalita na vnútorných povrchoch zariadení a mikrobiologická kvalita vzduchu. Je zrejmé, že hlavnou úlohou týchto sy­stémov je privádzať upravený vzduch do miestnosti. Z prieskumu však vyplynulo, že v prvom rade nesprávnym prístupom k návrhu systémov, a tiež ­nesprávnou prevádzkou nebola v dostatočnej miere zabezpečená čistota zariadení, a to sa prejavilo v kvalite privádzaného vzduchu. Článok približuje metodiku a samotnú realizáciu prieskumu zariadení a odporúča činnosti pre zachovanie hygieny vzduchotechnických systémov počnúc ich návrhom, cez inštaláciu až po samotnú prevádzku počas doby ich životnosti.

Úvod

V súčasnosti na Slovensku platné predpisy venujúce sa problematike zachovania hygieny vzduchotechnických systémov v čase ich prevádzky sú dve technické normy prevzaté zo súboru európskych noriem, a to STN EN 13799 (Vetranie nebytových budov. Všeobecné požiadavky na vetracie a klimatizačné zariadenia.) a norma STN EN 12097 (Vetranie budov. Potrubná sieť. Požiadavky na súčasti potrubnej siete na ­uľahčenie údržby systémov potrubnej sieti.). Prvá z menovaných noriem obsahuje v prílohe A s označením „Návod na správnu prevádzkovú prax“ odporúčania pre návrh jednotlivých súčastí VZT systému, ako napr. umiestňovanie otvorov na prívod vzduchu, požadovaná trieda filtrácie vzduchu, využívanie obehového vzduchu v zariadeniach na spätné získavanie tepla a priestorové požiadavky pre zabezpečenie prístupu a čistenia systému. Druhá norma kompletizuje požiadavky definovaním potreby osadzovania revíznych a čistiacich otvorov v systéme vzduchovodov. S cieľom preskúmať mikrobiologické znečistenie existujúcich vzduchotechnických systémov bol zrealizovaný prieskum 12 prevádzkovaných jednotiek s príslušným rozvodom vzduchu. Súčasťou prieskumu bola aj analýza ­dodržiavania platných normových požiadaviek a vyhodnotenie, či tento súčasne platný rámec je postačujúci pre hygienickú prevádzku systémov.

Prieskum vzduchotechnických systémov v Košiciach

Prieskum bol navrhnutý v štyroch krokoch, a teda oboznámenie sa so skutkovým stavom zariadenia a jeho prevádzkou, vyhodnotenie kritických miest s najvyšším rizikom usadzovania nečistôt a mikrobiologického rastu, odber vzoriek a ich laboratórne vyhodnotenie, a posledným krokom bola analýza výsledkov prieskumu. V prieskume bolo odobraných a vyhodnotených 62 vzoriek vzduchu, 78 vzoriek sterov z povrchov zariadení a vzduchovodov a 1 vzorka vody na chladenie z otvorenej chladiacej veže. Bola zisťovaná prítomnosť celkového počtu baktérií a prítomnosť baktérie Legionella pneumophila v odobraných vzorkách. Pre vzorkovanie vzduchu bola zvolená impakčná metóda pomocou aeroskopu a pre vzorkovanie vnútorných povrchov zariadení sterová metóda pomocou odberového tampónu navlhčeného v sterilnom roztoku.

V prípade vzoriek vzduchu a sterov z vnútorných povrchov zariadení bola identifikovaná len prítomnosť celkového počtu baktérií kultivovateľných pri teplote 36 °C, výskyt patogénnej baktérie Legionella pneumophila nebol identifikovaný. Vo vzorke odobratej vody na chladenie boli identifikované oba sledované biologické ukazovatele, cel­kové počty baktérií v koncentrácii 2,4·10⁵ KTJ/l a baktéria Legionella pneu­mophila v koncentrácii 640 KTJ/l.

Výsledky odberov vzduchu (obr. 1) jasne preukázali negatívny vplyv samotného VZT rozvodu a jednotky, ako aj jej jednotlivých komponentov na mikrobiologické znečistenie privádzaného vzduchu. U ôsmich zariadeniach došlo k nárastu koncentrácie baktérií po prechode samotnými zariadeniami v porovnaní s koncentráciou baktérií v nasávanom vzduchu. V dvoch zariadeniach bol dokonca privádzaný vzduch do vnútorného prostredia s koncentráciou baktérií vyššou ako je dovolená hodnota pre koncentráciu baktérií vo vnútornom vzduchu pobytových priestorov podľa Vyhlášky MZ SR č  259/2008, teda 500 KTJ/m³ objemu vzduchu.

Obr. 1 Koncentrácie baktérií namerané v odobraných vzorkách vzduchu v  KTJ/m³

Na vnútorných plochách komponentov jednotky a vzduchovodov bolo zistené značné znečistenie prachom a nečistotami (obr. 2), čo sa odrazilo aj na hodnotách nameraných koncentrácií baktérií. Väčšina zo systémov sa používa prerušovane, len podľa potreby užívateľa, čo je popri veku zariadení ďalším významným faktorom, podporujúcim zanášanie vnútorných povrchov a vytváranie živnej pôdy pre mikrobiologickú kontamináciu. Najvyššie hodnoty koncentrácie baktérií boli namerané vo vzduchovodoch a koncových prvkov prislúchajúcich jednotkám BJ 150, ktoré sú v prevádzke najdlhšie, cca 25 rokov.

Obr. 2 • Koncentrácie baktérií namerané vo vzorkách sterov z povrchu zariadení v KTJ/m²

Z platných noriem na Slovensku, spomínaných v úvode článku, vychádzajú nasledovné požiadavky na návrh a prevádzku vzduchotechnických systémov s cieľom zachovať ich čistotu a hygienu úpravy vzduchu, a teda:

1. vzájomná poloha vstupných a výstupných otvorov a kontrola znečistenia vstupného otvoru,
2. stupne a trieda filtrácie vzduchu, dodržanie intervalu ich výmeny,
3. čistenie vnútorných plôch vzduchotechnickej jednotky, a
4. dostupnosť a čistenie vnútorných plôch rozvodov vzduchu.

Z uvedených požiadaviek bola vo väčšine hodnotených systémov splnená požiadavka na vzájomnú polohu vstupných a výstupných otvorov a požiadavka na výmenu vzduchových filtrov. V ani jednom prípade nebola vhodne zvolená trieda filtrácie vzduchu z hľadiska zabezpečenia hygieny a ani realizované čistenie vnútorných plôch vzduchotechnických jednotiek a rozvodov vzduchu.

Odporúčania pre zachovanie hygieny vzduchotechnických systémov

Z výsledkov prieskumu vyplývajú tri základné typy znečistenia vyskytujúce sa vo vzduchotechnických systémoch, a teda znečistenie vnútorných povrchov, znečistenie vody na zvlhčovanie prípadne vody na chladenie a znečistenie privádzaného vzduchu. Pre elimináciu týchto jednotlivých zložiek existujú dostupné metódy, avšak hygienickú stránku činnosti týchto zariadení je potrebné zohľadniť už pri ich samotnom návrhu a inštalovaní do prevádzky. Rovnako aj v čase prevádzky je vhodnejšie realizovať kontrolné činnosti pre prevenciu znečistenia vzduchotechnických systémov.

Správny prístup vo fáze navrhovania vytvorí predpoklady pre minimalizáciu zdrojov znečistenia a pre maximálnu dostupnosť zariadenia pre aplikáciu čistenia a dezinfekciu. Podľa požiadaviek normy STN EN 13779 je odporúčané umiestňovať nasávanie čerstvého vzduchu mimo zdrojov znečistenia (napr. min. 8 m od cesty, nie v blízkosti výfuku odpadného vzduchu) s rýchlosťou nasávania vzduchu < 2 m/s, navrhovať čo najkratšie potrubie medzi týmto otvorom a VZT jednotkou a aplikovať filtračné triedy vzduchových filtrov podľa požiadaviek na kvalitu vnútorného vzduchu a parametrov privádzaného vonkajšieho vzduchu (tab. 1).

Odporúča sa aplikovať dvojstupňovú filtráciu vzduchu, z hygienického hľadiska s minimálnou triedou predfiltra F5 (lepšie F7) a koncového filtra F7 (lepšie F9). V prípade aplikácie jednostupňovej filtrácie vzduchu je potrebné navrhnúť minimálnu triedu filtrácie F7. Výmena vzduchových filtrov sa v prípade filtra v prvom stupni realizuje v časovom horizonte 2 roky, resp. po uplynutí 2000 prevádzkových hodín, u koncového filtra je to v časovom horizonte 1 roka, resp. po uplynutí 1000 prevádzkových hodín. Pre zamedzenie mikrobiálneho rastu na filtroch je potrebné udržiavať relatívnu vlhkosť pod hodnotu 90 % a priemernú relatívnu vlhkosť počas troch dní pod hodnotou 80 % vo všetkých zariadeniach filtra [1]. Jedinou a základnou požiadavkou normy STN EN 12097 je umiestňovanie revíznych a čistiacich otvorov na vzduchotechnický rozvod podľa jeho tvaru, prierezu a rozsahu [2].

Aby však nedochádzalo k usadzovaniu tuhých nečistôt vo vzduchotechnickom zariadení počas jeho prevádzky, aby v systéme nebola zvýšená vlhkosť a výskyt vody, čo podporuje rast mikroorganizmov, je potrebné v rámci projektu myslieť aj na ďalšie skutočnosti, ako je:

• ochrana výmenníka pre spätné získavanie tepla osadením filtra na stranu odpadného vzduchu,
• vybavenie chladiča kondenzačnou vaňou s funkčným odtokom kondenzátu,
• uprednostnenie parného zvlhčovania pred vodným, prípadne vodné zvlhčovanie ale s čerstvou a nie cirkulujúcou vodou,
• zabezpečiť technickú možnosť vypustenia a následného vysušenia zvlhčovacej komory v prípade odstavenia od prevádzky,
• osadenie odlučovača kvapiek za chladičom a zvlhčovačom vzduchu,
• výber materiálov pre vnútorné povrchy jednotky a vzduchovodov s nízkou mierou usadzovania nečistôt na ich povrchu a aj vhodný návrh rýchlosti distribúcie vzduchu z tohto hľadiska,
• osadenie tepelnej izolácie zariadení a rozvodov vzduchu, vyhnúť sa jej aplikácii na vnútorný povrch.

Po fáze návrhu vzduchotechnického systému, pri ktorom zohľadníme všetky dostupné možnosti riešenia z hľadiska zabezpečenia hygieny úpravy vzduchu počas budúcej prevádzky, prichádza potreba riešiť toto hľadisko aj vo fáze uloženia na stavenisku a fáze zabudovania. V rámci uloženia pripravených vzduchotechnických komponentov na zabudovanie do objektu môže na stavenisku dôjsť k znečisteniu týchto zariadení tuhými nečistotami, lístím, biologickým materiálom a pod., prípadne až k ich poškodeniu. Pred zabudovaním je preto potrebné tieto komponenty skontrolovať na výskyt znečistenia resp. poškodenia, zistené znečistenie a konštrukčné nedostatky odstrániť, prípadne poškodené časti nahradiť novými. Táto problematika sa kvôli jej dôležitosti dostala aj do obsahu novo schválenej normy EN 15780:2011 s označením Ventilation for buildings – Ductwork – Cleanliness of ventilation systems. V rámci tejto normy sú zadefinované tri úrovne čistoty vzduchotechnických systémov podľa charakteristiky zásobovaných vnútorných priestorov. Základná úroveň je požadovaná v systémoch upravujúcich vzduch pre miestnosti len s prerušovanou prevádzkou, stredná úroveň v systémoch určených pre bežné bytové a nebytové budovy ako úrady, hotely, školy, divadlá atď. Najvyššia úroveň čistoty, označovaná ako „rozšírená“ je požadovaná v systémoch pre farmaceutický priemysel, laboratória a čisté priestory. Podľa danej úrovne čistoty sú zadefinované špecifické požiadavky pre vzduchovody, a to vo forme ochrany v jednotlivých fázach ich inštalácie (tab. 2).

V základnej úrovni čistoty môžu vzduchovody obsahovať napr. etikety pre identifikáciu častí, nezakrytý tesniaci materiál, známky olejového filmu, korózie, zabudnuté skrutky a iné spojovacie prostriedky, ako aj prachové nečistoty a pod. Tie však pred spustením systémov do činnosti musia byť odstránené, nie však nejako špeciálne čistené. Pri strednej úrovni čistoty by mali byť vzduchovody bezprostredne pred inštaláciou vyčistené a po zabudovaní do systému všetky otvory by mali byť zaplombované až do spustenia prevádzky. V rozšírenej úrovni čistoty by mali byť vzduchovody na stavenisku ukladané na čisté, suché miesto bez nečistôt a ochranné kryty zo vzduchovodov môžu byť odstránené až tesne pred ich inštaláciou do budovy [3].

V poslednej fáze existencie vzduchotechnických systémov a tej najdlhšej, teda počas ich samotnej prevádzky, je najefektívnejšia cesta pre prevenciu znečistenia vnútorných povrchov a jeho možného prenosu do prúdiaceho vzduchu zavedenie potrebných kontrol systému z hľadiska hygieny do harmonogramu údržby. V tabuľke 3 sú uvedené kontrolné činnosti pre vybrané komponenty s frekvenciou ich vykonávania podľa nemeckej smernice VDI 6022 Hygiene Anforderungen an raumlufttechnische Anlagen – Blatt 1 und 2 (v preklade Hygienické požiadavky na vzduchotechnické zariadenia, list č. 1 a 2).

Záver

Uskutočnený prieskum potvrdil rozsiahle znečistenie existujúcich vzduchotechnických systémov, ako aj skutočnosť, že veľký podiel na tomto stave má, okrem čiastočne podceneného návrhu vo svetle hygienických požiadaviek, hlavne zanedbaná kontrola a nedostatočné čistenie vzduchotechnického systému v čase jeho prevádzky. Posledná časť príspevku predstavuje komplex odporúčaní pre návrh, uvedenie do činnosti a samotnú prevádzku vzduchotechnických systémov s cieľom maximálne zabezpečiť hygienu zariadenia počas celej doby životnosti a jeho užívania.

Literatúra

[1] STN EN 13779: 2007., Vetranie nebytových budov. Všeobecné požiadavky na vetracie a klimatizačné zariadenia.
[2] STN EN 12097: 2007., Vetranie budov. Potrubná sieť. Požiadavky na súčasti potrubnej siete na uľahčenie údržby systémov potrubnej siete.
[3] EN 15780: 2011., Ventilation for buildings – Ductwork – Cleanliness of ventilation systems.

[4] SÄTERI, J. Performance criteria of buildings for health and comfort. [on-line]. Rotterdam: CIB General Secretariat, 2004, 68 s., ISBN 90-6363-038-7. Dostupné na internete: <http://www.isiaq.org/publications/TG42-report.pdf>.

Tento príspevok vznikol pri riešení projektu VEGA 1/0748/11 „Teoretická a experimentálna analýza sústav techniky prostredia v súvislosti s ich mikrobiologickým znečistením pri efektívnom využití obnoviteľných zdrojov“.

Poznámka

Článok je výstupom z dizertačnej práce na tému „Posúdenie technických možností prevencie a eliminácie zdravotného rizika v sústavách technicky prostredia“, ktorej oponentmi boli prof. Ing. Hana Pačaiová, PhD. zo Strojníckej fakulty TU v Košiciach, doc. Ing. Karel Papež, CSc. z Fakulty stavební ČVUT v Prahe a Ing. Juraj Lenko ako zástupca odbornej verejnosti pôsobiaci vo firme VZT Mont Košice. Práca bola jednou za autoriek článku Ing. Katarínou Knížovou úspešne obhájená 26. augusta 2011 na Stavebnej fakulte TU v Košiciach.

Autorky: Ing. Katarína Knížová, PhD., doc. Ing. Zuzana Vranayová, PhD., doc. Ing. Danica Košičanová, PhD., Ústav pozemného staviteľstva, Technická univerzita v Košiciach

---

The need for clean operation in ventilation building systems

Article describes output from the dissertation thesis. The thesis was focused on purity of the air in the ventilation building system. Results show three most important sources of pollutants in air-internal AHU surfaces, water and supply air.

Keywords: purity of air, air quality, ventilation system