Ποιότητα αέρα σε κλειστούς χώρους και εσωτερικές συνθήκες άνεσης

Οι οδηγίες του Υπουργείου Υγείας σχετικά με τη χρήση κλιματιστικών και την εσωτερική ποιότητα του αέρα σε κλειστούς χώρους, αναφέρουν ότι απαιτείται: «εξασφάλιση του επαρκούς αερισμού όλων των εσωτερικών χώρων με εξωτερικό αέρα», ενώ στις οδηγίες του ΕΟΔΥ (από 13/3/20) για απομόνωση επαφών στο σπίτι αναφέρεται ότι απαιτείται η «διαμονή σε καλά αεριζόμενο δωμάτιο».

Γράφει ο Θεόδωρος Σωτήριος Τούντας, Αρχιτέκτων Μηχανικός, Ενεργειακός Σύμβουλος CasaClima, Γενικός Διευθυντής F.U.V. Group

Οι συγκεκριμένες οδηγίες έχουν δοθεί γιατί οι πρόσφατες διεθνείς έρευνες δείχνουν πως τα μικρά αερομεταφερόμενα σωματίδια συμβάλλουν στην εξάπλωση ιώσεων και μολυσματικών ασθενειών όπως αυτής του Κορωνοϊού (Covid-19).

Αυτό σημαίνει ότι αν κάποιος φορέας του ιού, με ή χωρίς συμπτώματα, βρεθεί ή περάσει έστω και για μικρό χρονικό διάστημα από έναν κλειστό χώρο, υπάρχει η πιθανότητα να μεταφερθεί ο ιός σε άλλα άτομα στον ίδιο χώρο, μέσω της αναπνοής.

Για αυτό τον λόγο η χρήση της μάσκας είναι υποχρεωτική, όχι για να προστατέψει αυτόν που την φοράει αλλά όλους τους άλλους γύρω του, σε περίπτωση που κάποιος είναι φορέας χωρίς συμπτώματα ή σε αρχικό στάδιο. Αυτό ακριβώς που γίνεται και με την οποιαδήποτε άλλη γρίπη! Αυτός είναι ο λόγος που απαιτείται η συνεχής και βεβιασμένη εναλλαγή του αέρα σε κλειστούς χώρους ώστε να αποβληθεί ο ιός που ενδεχομένως άφησε πίσω του ο φορέας.

Δυστυχώς στις παραπάνω οδηγίες και με πολύ απλοϊκό τρόπο δόθηκαν διάφορες ερμηνείες όπως για παράδειγμα ότι: η χρήση των κλιματιστικών φέρνει μέσα στο σπίτι τον Κορωνοϊό και έτσι θα πρέπει να κάνουμε καθάρισμα στα φίλτρα και να αφήνουμε τα παράθυρα ανοιχτά για να τον διώξουμε. Για αυτό τον λόγο παρατηρήθηκε έντονα από το τρομοκρατημένο κοινό, το απίστευτο φαινόμενο της χρήσης των κλιματιστικών με ανοιχτά παράθυρα κατά την καλοκαιρινή περίοδο που διανύσαμε. Με το ίδιο σκεπτικό θα πρέπει να διατηρούμε ανοιχτά τα παράθυρα για όλη τη χειμερινή περίοδο με την θέρμανση σε πλήρη λειτουργία, πράγμα απολύτως παρανοϊκό!

Με τέτοιες επιλογές, όχι μόνο δεν πετυχαίνουμε την βεβιασμένη εναλλαγή του εσωτερικού αέρα αλλά ξοδεύουμε πολλαπλάσια ενέργεια, χωρίς να πετυχαίνουμε την απαιτούμενη εσωτερική συνθήκη άνεσης και υγιεινής, εκτοξεύοντας παράλληλα το κόστος διαβίωσης.

Αυτή η λανθασμένη ερμηνεία δόθηκε γιατί το πιο σημαντικό στοιχείο που λείπει από τις παραπάνω οδηγίες είναι ο ορισμός του «επαρκούς αερισμού» και η ποσοτικοποίηση του όρου «καλά αεριζόμενο δωμάτιο».

Οι επίσημες κρατικές οδηγίες θα έπρεπε να ορίζουν ανά χρήση χώρου το ποσοστό εναλλαγής του αέρα και όχι να αναφέρουν γενικά και αόριστα την ανάγκη για «καλό και επαρκή αερισμό».

Ένα παράδειγμα οδηγίας θα έπρεπε να είναι ως εξής: «Απαιτούμενη εναλλαγή αέρα ανά χώρο (σε μ³/ώρα) με ανάκτηση θερμότητας από 60% έως και 90%.»

• Για κατοικίες – από 30% έως 50% ανά ώρα
• Για γραφεία – από 50% έως 60% ανά ώρα
• Για καταστήματα – από 60% έως 80% ανά ώρα κλπ

Διαφορετικά είναι σαν να λέμε ότι σε έναν αυτοκινητόδρομο, αντί για την χρήση επιγραφών με την επισήμανση του ασφαλούς ορίου ταχύτητας στις επικίνδυνες στροφές (πχ 40 χλμ./ώρα), υπάρχουν επιγραφές που μας λένε «πήγαινε αργά … στο περίπου…».

Αν υπάρχουν συγκεκριμένες οδηγίες, ο κάθε χρήστης μπορεί να υπολογίσει τα κυβικά του χώρου του και να επιλέξει το ποσοστό του αέρα που θέλει να ανανεώνει. Για παράδειγμα ένα υπνοδωμάτιο διαστάσεων 15μ² με 2,8μ ύψος έχει 42μ³ όγκου αέρα, οπότε πρέπει να ανανεώνει τουλάχιστον το 30%=12,6μ³/ώρα. Αν θέλουμε καλύτερο αερισμό θα πρέπει να ανανεώνει το 50% και αν είναι χώρος με περισσότερο άτομα το 80% ή ακόμα το 100% ανά ώρα!

Μόνο με συγκεκριμένες τιμές ορίζεται η έννοια του επαρκούς ή καλού αερισμού, δηλαδή με τον ορισμό της ποσότητας του όγκου του εσωτερικού αέρα που οφείλει να αποβάλλεται βεβιασμένα και να ανανεώνεται από τον εξωτερικό αέρα κάθε ώρα.

Η εσωτερική συνθήκη άνεσης επιτυγχάνεται συγκεκριμένα και μετρήσιμα με τις τοπικές μονάδες μηχανικού αερισμού, τους λεγόμενους Κτιριακούς Πνεύμονες. Δεν είναι καινούργια έννοια η μηχανική εναλλαγή του αέρα με ανάκτηση θερμότητας καθώς εδώ και πολλές δεκαετίες ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας αναφέρει την ανάγκη της χρήσης του για την καταπολέμηση του φαινομένου του αρρώστου κτιρίου.

Η χρήση σύγχρονων κουφωμάτων με πολύ καλή αεροστεγανότητα δημιουργεί χώρους που θερμαίνονται πολύ καλά, αλλά παράλληλα μετατρέπονται σε ασφυκτικούς θαλάμους μετάδοσης και διατήρησης νοσημάτων που μεταφέρονται από αέρα.

Στον κτιριοδομικό κανονισμό και στις προδιαγραφές έκδοσης οικοδομικών αδειών πολλών χωρών της Ευρωπαϊκής ένωσης, γίνεται ξεκάθαρη αναφορά στον απαραίτητο αριθμό εναλλαγών του εσωτερικού αέρα με μηχανικό αερισμό για όλες τις χρήσεις των κτιρίων.

Δυστυχώς στην Ελλάδα ακόμα και σήμερα, ο μηχανικός αερισμός με ανάκτηση θερμότητας είναι μια τεχνική λύση άγνωστη και μακρινή, που φαντάζει ιδιαίτερα εξειδικευμένη και που προδιαγράφεται μόνο σε έργα μεγάλης κλίμακας (σχολεία, νοσοκομεία κλπ). Αυτό είναι μεγάλο σφάλμα και πλέον οφείλει τόσο ο τεχνικός κόσμος όσο και το απλό καταναλωτικό κοινό, να γνωρίσουν και να καταλάβουν ότι η χρήση του μηχανικού αερισμού με ανάκτηση θερμότητας σε κάθε είδους χώρο όπου ζουν ή εργάζονται άνθρωποι, είναι ανάγκη αντίστοιχη της ύπαρξης ρεύματος, της ψύξης και της θέρμανσης!
Είναι αδιανόητο με την υπάρχουσα και διαθέσιμη κτιριακή τεχνολογία, να ξοδεύονται τεράστιες ποσότητες ενέργειας για να δημιουργήσουν την απαραίτητη εσωτερική θερμοκρασία μέσω συστημάτων θέρμανσης ή ψύξης αλλά ο αερισμός να συνεχίσει να γίνεται ανεξέλεγκτα, στο περίπου και χωρίς συγκεκριμένες προδιαγραφές.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να αποβάλλεται όλη η θερμική (ή ψυκτική) ενέργεια που έχει παραχθεί και να μην επιτυγχάνεται καμία εξοικονόμηση.

Εσωτερική συνθήκη άνεσης και αισθητή θερμοκρασία

Δεν αρκεί όμως ο σωστός αερισμός για την βελτίωση των εσωτερικών συνθηκών άνεσης. Οφείλει και ο χώρος να παρέχει τις κατάλληλες συνθήκες. Αναλύοντας τον ανθρώπινο οργανισμό έχει διαπιστωθεί ότι η συνθήκη άνεσης και ευεξίας στους κλειστούς χώρους, εξαρτάται από την θερμοκρασία, την υγρασία, τις θερμοκρασίες των δομικών στοιχείων(τοίχοι, οροφή, δάπεδο, κλπ),την ροή του αέρα και την ποιότητά του (συγκεντρώσεις CO2 και περιεκτικότητα οξυγόνου).

Μέσα σε κλειστούς χώρους με κακές εσωτερικές συνθήκες άνεσης, δηλαδή με χαμηλή αισθητή θερμοκρασία οι άνθρωποι είναι πιο ευάλωτοι σε ασθένειες και παθήσεις του αναπνευστικού. Κατά συνέπεια είναι και πιο ευάλωτοι να νοσήσουν τόσο από μια απλή γρίπη όσο και από τον Covid 19.
Για αυτό τον λόγο αναζητούμε τη δημιουργία χώρων με ιδανικές συνθήκες άνεσης οι οποίοι ορίζονται από συγκεκριμένες τιμές που θα εξηγήσουμε ακολούθως με κατάλληλα γραφήματα και σχέδια:

Στην εικόνα 1 φαίνεται η σχέση μεταξύ της θερμοκρασίας του εσωτερικού αέρα και το ποσοστό της υγρασίας στον χώρο. Η περιοχή που ορίζεται ως «ζώνη άνεσης» δείχνει το πλαίσιο μέσα στον οποίο ο ανθρώπινος οργανισμός αισθάνεται καλά και έχει λιγότερες πιθανότητες να νοσήσει. Η περιοχή που ορίζεται ως «αποδεκτή αίσθηση» δείχνει τα όρια μέσα στα οποία ο άνθρωπος αρχίζει να μην αισθάνεται άνετα. Έξω από αυτά τα όρια ο μέσος ανθρώπινος οργανισμός αισθάνεται δυσφορία και είναι πιο πιθανό να νοσήσει.

Εκτός από το ποσοστό υγρασίας, η θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα σχετίζεται και με την θερμοκρασία των τοίχων γύρω μας (εικόνα 2) και συντελεί στη δημιουργία της συνθήκης άνεσης.
Αν δηλαδή η θερμοκρασία ενός τοίχου είναι χαμηλή, προφανώς λόγω κακής μόνωσης (πχ 15°C), αλλά παρόλα αυτά έχουμε πετύχει ικανοποιητική θερμοκρασία μέσα στον χώρο (πχ 20°C), ο ανθρώπινος οργανισμός δεν αντιλαμβάνεται τους 20 βαθμούς του αέρα και κρυώνει. Αυτό λέγεται «αισθητή θερμοκρασία» και εξαρτάται από τη σχέση των θερμοκρασιών του συνόλου των επιφανειών ενός χώρου.

 

Η αισθητή θερμοκρασία εξαρτάται και από τη θερμοκρασία του δαπέδου σύμφωνα με αυτόν τον πίνακα (εικόνα 3). Δηλαδή ανεξάρτητα από την εσωτερική θερμοκρασία του αέρα, όσο υψηλή και να είναι αυτή, η θερμοκρασία του δαπέδου επηρεάζει την συνθήκη άνεσης του ανθρώπου.
Ομοίως σε αυτόν τον πίνακα (εικόνα 4) φαίνεται η ζώνη άνεσης ανάλογα με τη θερμοκρασία της οροφής και την θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα.

Αντιλαμβανόμαστε λοιπόν ότι η συνθήκη άνεσης για τον άνθρωπο δεν ορίζεται μόνο από τη θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα αλλά από μια αριθμητική σχέση μεταξύ των θερμοκρασιών των επιφανειών που τον περιβάλλουν (εικόνα 5).

Η εξίσωση για το πόσο καλά νιώθει ένας άνθρωπος σε έναν χώρο, δηλαδή η αισθητή θερμοκρασία, εξαρτάται από το μέγεθος των επιφανειών γύρω του, την θερμοκρασία αυτών, την εσωτερική θερμοκρασία του αέρα, την εξωτερική θερμοκρασία, την ταχύτητα της ροής του αέρα μέσα στον χώρο και το ποσοστό CO2.

Όλα τα παραπάνω εξηγούν γιατί ενώ τον χειμώνα τυχαίνει να βρισκόμαστε σε κλειστούς χώρους όπου έχουμε πετύχει υψηλή θερμοκρασία του αέρα με κάθε τρόπο (κλιματιστικό, καλοριφέρ, σόμπες ή οτιδήποτε άλλο), παρόλα αυτά έχουμε ρίγη, τα χέρια μας είναι παγωμένα και γενικά αισθανόμαστε δυσφορία. Αυτό συμβαίνει γιατί η αισθητή θερμοκρασία για τον άνθρωπο εξαρτάται και από την θερμοκρασία της ύλης που τον περιβάλλει! Το χειρότερο είναι ότι όταν η αισθητή θερμοκρασία δεν είναι ικανοποιητική, αρρωσταίνουμε αργά και σταθερά χωρίς να το αντιλαμβανόμαστε, θεωρώντας ότι απλά για κάποιο λόγο το σπίτι «δεν ζεσταίνει», ή κοινώς «μπάζει» παρότι βλέπουμε το εσωτερικό θερμόμετρο του χώρου στους 24°C! Αυτό είναι το αποτέλεσμα του φαινομένου του αρρώστου κτιρίου και έχει αναλυθεί αρκετά πολύ πριν την σημερινή πανδημία.

Ας δούμε μερικά συγκριτικά παραδείγματα μέτρησης της εσωτερικής συνθήκης άνεσης:
Έστω ένα δωμάτιο διαστάσεων 4*5=20μ², με μια μπαλκονόπορτα διαστάσεων 3,52μ², με εκτεθειμένες τις τρεις πλευρές και την οροφή ενώ το δάπεδο είναι σε επαφή με μη θερμαινόμενο χώρο.
Δεν θα αναλύσουμε την εξίσωση της αισθητής θερμοκρασίας αλλά θα προχωρήσουμε σε προσεγγιστικά παραδείγματα.

Με Δt=20°C (δηλαδή έξω έχει 0°C ενώ μέσα έχουμε 20°C) και με το κέλυφος του χώρου καλά μονωμένο, η εσωτερική αίσθηση θερμοκρασίας (Te) θα είναι πολύ καλή, στους 20,4°C (εικόνα 6):

Με Δt=22°C (δηλαδή έξω έχει 0°C ενώ μέσα έχουμε 22°C) αλλά σε έναν χώρο που δεν είναι καλά μονωμένος, παρότι η εσωτερική θερμοκρασία είναι υψηλότερη, το ανθρώπινο σώμα αισθάνεται θερμοκρασία Te=17,6°C και κρυώνει (εικόνα 7).

Αντίστοιχα το καλοκαίρι με Δt=14°C (έξω 35 και μέσα 21), στο καλά μονωμένο χώρο η αισθητή θερμοκρασία είναι στους Te=20,80°C (εικόνα 8), άρα η αίσθηση εσωτερικής άνεσης είναι πολύ ικανοποιητική.

Ενώ ο μη μονωμένος χώρος θα «βράζει» δημιουργώντας έντονη δυσφορία με την αισθητή θερμοκρασία στους Te=25,3°C (εικόνα 9).

Το ότι ο χώρος δεν είναι μονωμένος φαίνεται από τον αριθμό U όπου για παράδειγμα στους τοίχους της πρώτης περίπτωσης (εικόνα 6) είναι U=0,45W/m²K και η επιφανειακή θερμοκρασία του είναι 20,10°C ενώ στην δεύτερη περίπτωση (εικόνα 7) είναι U=2,30W/m²K με επιφανειακή θερμοκρασία στους 15,40°C. Το ίδιο ισχύει για την οροφή και για τα κουφώματα.

Οφείλουμε να διευκρινίσουμε ότι η αίσθηση της ευεξίας διαφέρει από ηλικία, φύλο και δραστηριότητα. Αλλιώς αισθάνεται το κρύο ή την ζέστη ένας ηλικιωμένος, αλλιώς ένας αθλητής, μια έγκυος γυναίκα ή ένα παιδί. Παράλληλα με τα παραπάνω επισημαίνουμε ότι στον υπολογισμό της εσωτερικής άνεσης λαμβάνονται υπόψη τόσο η ροή του αέρα όσο και η ποσότητα CO2 στον χώρο. Δηλαδή μια μικρή και ανεπαίσθητη ροή του αέρα στον χώρο είναι απαραίτητη για τη δημιουργία ευεξίας και εσωτερικής άνεσης. Σε αυτό το σημείο απλά να αναφέρουμε ότι ο υπολογισμός της εσωτερικής άνεσης με τα δεδομένα της ροής του αέρα και της συγκέντρωσης CO2 γίνεται ιδιαίτερα πολύπλοκος και δεν μπορεί να αναλυθεί σε ένα συνοπτικό άρθρο.

Συμπέρασμα

Καταλήγουμε ότι για την δημιουργία κλειστών χώρων με ιδανικές συνθήκες άνεσης και υγιεινής, το συνολικό κέλυφος του κτιρίου οφείλει να είναι θερμικά μονωμένο και να ελέγχεται η ανανέωση του αερισμού. Σε κάθε περίπτωση η πιο εύκολη, γρήγορη και οικονομική λύση για τον επερχόμενο χειμώνα, ανεξάρτητα από το αν έχουν γίνει εργασίες θερμομόνωσης, είναι η τοποθέτηση του Κτιριακού Πνεύμονα. Έτσι επιτυγχάνεται η απαραίτητη εσωτερική υγιεινή, μέσω μετρήσιμης, συγκεκριμένης και επαρκούς εναλλαγής του αέρα στου κλειστούς χώρους!