Entwurf eines Leitfadens zur Verbesserung der Raumluftqualität in Bürogebäuden: Belüftung

Gebäudebetreiber und Personen, die für die Raumluftqualität verantwortlich sind, sollten sich mit der Konstruktion und dem Betrieb von Lüftungssystemen auskennen, einschließlich der Außenluftzufuhr, der Außenluftqualität, der Filter- und Filtereffizienz, der Raumplanung, der Gerätewartung und der Kontrolle anderer Schadstoffpfade, wie z. B. unbeabsichtigtes Eindringen von Schadstoffen und wann Sie einen HVAC-Experten engagieren sollten.

Eine wirksame Belüftung trägt zur Verbesserung der Raumluftqualität bei, da sie den Schadstoff- und Feuchtigkeitsgehalt reduziert, der direkt oder indirekt zu einem schlechten Komfort für die Bewohner, Symptomen oder negativen Auswirkungen auf die Gesundheit führen kann (Health Canada 2018a). Damit ein Lüftungssystem effektiv ist, muss es dazu führen, dass frische Außenluft zugeführt und die Innenluft abgesaugt wird. Es reicht nicht aus, einfach eine Luftbewegung (z. B. Umwälzung) oder eine Filterung herbeizuführen.

Die Belüftung kann auf natürliche oder mechanische Weise erfolgen.

Unter natürlicher Belüftung versteht man den Luftstrom, der durch Druckunterschiede zwischen dem Innen- und Außenbereich eines Gebäudes entsteht und durch gewollte oder unbeabsichtigte Öffnungen in der Gebäudehülle erfolgen kann. Abgesehen vom Öffnen und Schließen der Fenster haben die Bewohner im Allgemeinen kaum Kontrolle über die natürliche Belüftung. Eine Lüftung, die nur auf dem Öffnen des Fensters beruht, kann zu überhöhten Energiekosten führen, insbesondere durch Wärmeverluste im Winter oder Verlust an klimatisierter Luft im Sommer. Das Öffnen von Fenstern kann auch zu Problemen bei der Regulierung der relativen Luftfeuchtigkeit führen und ermöglicht das Eindringen von Schädlingen, wenn keine Fenstergitter vorhanden sind.

Unter mechanischer Belüftung versteht man einen Luftstrom, der absichtlich durch den Einsatz von Ventilatoren und Kanälen erzeugt wird, die auf entworfenen Öffnungen in der Gebäudehülle basieren. Bei kleineren Gebäuden oder Büros kann die mechanische Belüftung auf einer Wärmepumpe, einer Fenstereinheit oder einem zentralen Umluftsystem (z. B. einem Ofen) basieren. In den meisten anderen Bürogebäuden ist eine HVAC-Anlage für die mechanische Belüftung des Gebäudes zuständig.

Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC) haben einen erheblichen Einfluss darauf, wie sich Luftschadstoffe durch einen Raum bewegen, wie Frischluft zugeführt und verbrauchte Luft abgeführt wird und wie Schadstoffe aus der Luft entfernt werden. Ein HVAC-System ist darauf ausgelegt:

Das HVAC-System besteht typischerweise aus vielen miteinander verbundenen Teilen im gesamten Gebäude, wie z. B. Ansaugöffnungen, Filtern, Kanälen und Ventilatoren, die zusammenarbeiten, um Luft in Räume, um sie herum und aus ihnen heraus zu befördern. Ein gut konzipiertes und ordnungsgemäß funktionierendes HVAC-System liefert die entsprechende Luftmenge an jede Zone (z. B. einen Raum oder Raum), um die Anforderungen an die Frischluftbelüftung und den thermischen Komfort zu erfüllen und die Geruchs- und Schadstoffkontrolle aufrechtzuerhalten.

Im Allgemeinen gilt für ein HVAC-System Folgendes:

Diese Systeme haben einen erheblichen Einfluss darauf, wie sich Luftschadstoffe durch einen Raum bewegen oder aus der Raumluft entfernt werden. Wenn das HVAC-System ordnungsgemäß funktioniert, gleicht es die verschiedenen Zonen aus und hält den gewünschten Druck im gesamten Büro aufrecht. Das Blockieren von Lüftungsschlitzen oder Registern oder das Unterbrechen des Luftstroms durch Möbel oder Kisten kann das HVAC-System aus dem Gleichgewicht bringen, was die Belüftung in anderen Bereichen des Büros beeinträchtigen kann.

Filter werden verwendet, um Staub, Pollen, Schimmel, Bakterien, Viren und Feinstaub (PM) aus der Luft zu entfernen. Sie werden anhand eines minimalen Effizienzberichtswerts (MERV) bewertet, der die Fähigkeit eines Filters angibt, größere Partikel zwischen 0,3 und 10 Mikrometer (µm) einzufangen (EPA 2021b). In den HVAC-Systemen vieler Gebäude sind standardmäßig MERV 8-Filter installiert, die bei der Entfernung von Partikeln im Größenbereich von 0,3 bis 1 µm eine Effizienz von etwa 20 % haben. Die aktuelle öffentliche Gesundheitsempfehlung lautet, wenn möglich einen Filter mit einer MERV-Bewertung von 13 oder höher für Umluft zu verwenden, um die Virusübertragung in Innenräumen (wie das SARS-CoV-02-Virus) zu reduzieren und gleichzeitig die Raumluftqualität insgesamt zu verbessern (PHAC 2021b). ; CCIAQ 2021). Ein MERV 13-Filter ist beim Auffangen von Partikeln im Bereich von 1 bis 3 µm zu mindestens 85 % effizient, während ein MERV 14 zu mindestens 90 % effizient ist. Systemhersteller empfehlen die entsprechende MERV-Bewertung für das System im Gebäude. Ebenso ist ein HEPA-Filter eine Art plissierter mechanischer Luftfilter, der in Luftreinigern verwendet wird und dazu ausgelegt ist, mindestens 99,97 % Staub, Pollen, Schimmel, Bakterien und alle in der Luft befindlichen Partikel mit einer Größe von bis zu 0,3 Mikrometer (µm) zu entfernen. Beachten Sie, dass Filter zur Entfernung von Partikeln beitragen können, gegen Gase wie Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid jedoch nicht wirksam sind.

Die Filter müssen außerdem die richtige Größe für das HVAC-System haben, da bei zu kleinen Filtern die Luft am Filtermedium vorbeiströmen kann. Mit zunehmender Filtereffizienz steigt auch der Druck, der erforderlich ist, um Luft durch den Filter zu drücken. Konsultieren Sie bei der Aufrüstung von Filtern die Anweisungen des Herstellers oder einen HVAC-Spezialisten, um sicherzustellen, dass das mechanische System den erhöhten Druckabfall über den Filtern bewältigen kann.

In einigen Fällen können HVAC-Systeme die Quelle der Luftverschmutzung sein, wenn die Luftfilter verschmutzt sind, der Filter die Luft umströmen lässt, in den Auffangwannen stehendes Wasser vorhanden ist oder sich in den Luftkanälen Feuchtigkeit befindet, die das Wachstum von Schimmel begünstigen kann oder andere mikrobielle Wirkstoffe.

Die in Büro- oder Gewerbegebäuden eingesetzten HVAC-Systeme bestehen aus vielen Komponenten. Es ist wichtig, dass alle Komponenten eines HVAC-Systems überprüft, gereinigt und gewartet werden, um die ordnungsgemäße Funktion der Geräte und die Versorgung der Innenräume mit hochwertiger Luft sicherzustellen. Im Folgenden finden Sie eine Liste der wichtigsten Komponenten und Funktionen eines HVAC-Systems.

Außenluft tritt durch den Außenlufteinlass ein und strömt durch die Außenluftklappe in die Mischkammer. Die Luft strömt dann durch das Lüftungsgerät, das aus Folgendem besteht:

Anschließend strömt es durch ein Gebläse, das die Luft durch den Zuluftverteiler in den Aufenthaltsraum befördert. Die Luft strömt durch das Rückluftgitter in der Decke des Aufenthaltsraums, vorbei am Rückluftventilator und wird dann durch den Luftauslass abgesaugt.

Es kann auch eine Lüftungsanlage mit Wärme- oder Energierückgewinnung eingesetzt werden. Dieses Gerät dient zur mechanischen Belüftung des Gebäudes, indem es die Innenluft durch frische Außenluft ersetzt und gleichzeitig Wärme und/oder Feuchtigkeit aus dem Luftstrom zurückgewinnt, um die Energiekosten zu senken. Dieses System umfasst einen sensiblen oder latenten Wärmetauscherkern, durch den sowohl die Außen- als auch die Abluftströme strömen, um einen Teil der Energie aus der klimatisierten Abluft innerhalb des Gebäudes zurückzugewinnen.

Berücksichtigen Sie bei der Inspektion des HVAC-Systems eines Gebäudes die folgenden Punkte, um zu bestätigen, ob die Komponente ordnungsgemäß funktioniert, oder um festzustellen, ob weitere Maßnahmen erforderlich sind:

Diese Liste finden Sie als Checkliste in Anhang B. Fügen Sie alle weiteren Informationen hinzu, die für die jeweilige zu inspizierende HVAC-Einheit relevant sind. Wenn Sie sich nicht sicher sind, müssen Sie möglicherweise die Bedienungsanleitung zu Rate ziehen oder einen qualifizierten HVAC-Fachmann um Hilfe bitten. Es wird dringend empfohlen, den Gebäudebetreiber/Ingenieur oder einen HVAC-Fachmann an dieser Inspektion teilnehmen zu lassen.

Das HVAC-System ist für die gesamte Raumluftqualität von entscheidender Bedeutung. Daher sollten Gebäudebetreiber und Personen, die für die Raumluftqualität verantwortlich sind, gute Betriebspraktiken befolgen. Ein gut implementiertes vorbeugendes Wartungsprogramm verbessert die Funktion der mechanischen Systeme und kann durch die proaktive Wartung des Systems langfristig Geld sparen (CCIAQ 2013d).

Gute Betriebspraktiken werden:

Wenn es um die Außenluft geht:

Betriebspläne tragen dazu bei, Energie außerhalb der Hauptverkehrszeiten zu sparen, wenn das Gebäude über Nacht und an Wochenenden nur wenig belegt ist. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass vor den regulären Arbeitszeiten ein ausreichender Luftaustausch stattfindet, um Schadstoffe aus der Raumluft zu entfernen, die sich möglicherweise über Nacht angesammelt haben, und dass Temperatur und Luftfeuchtigkeit auf das gewünschte Niveau gebracht werden. Die Anzahl der Luftwechsel hängt von der Länge der Stillstandszeit und anderen Faktoren ab. Diese Parameter können durch Rücksprache mit einem HVAC-Spezialisten ermittelt werden. In Situationen, in denen in der Gemeinde Infektionskrankheiten der Atemwege zirkulieren, wird empfohlen, das System vor und nach der Belegung des Gebäudes zwei Stunden lang bei maximalem Außenluftstrom zu betreiben (PHAC 2021c).

Übermäßige Luftbewegung kann dazu führen, dass Menschen Zugluft oder Frösteln verspüren. Halten Sie in den meisten Fällen die Luftgeschwindigkeit aus Komfortgründen unter 0,2 m/s (40 fpm) (ASHRAE 2020b).

Durch die Luftzirkulation wird außerdem sichergestellt, dass die Temperatur im Raum konstant bleibt (keine heißen oder kalten Stellen). Ohne Durchmischung der Raumluft spüren und merken die Menschen, ob ihre Füße und ihr Kopf aufgrund der thermischen Schichtung unterschiedliche Temperaturen haben. Der Unterschied zwischen Boden- und Deckentemperatur sollte nicht mehr als 3 °C bzw. 4 °C betragen, um thermische Beschwerden zu vermeiden (ASHRAE 2020b).

Zu den Sonderbereichen gehören Kopierräume, Badezimmer, Küchen, Parkhäuser, Laderampen, Druckereien, Hausmeisterräume und einige Lagerbereiche (z. B. für Farbe, Reinigungschemikalien oder andere gefährliche Produkte). Diese speziellen Bereiche erfordern zusätzliche Berücksichtigung der Abluft, da möglicherweise höhere Schadstoffwerte vorhanden sind. Die Konsultation von Abschnitt 8 (Expositionskontrollen/Persönlicher Schutz) des Sicherheitsdatenblatts (SDB) für gefährliche Produkte kann zusätzliche Vorschläge für Expositionskontrollen und persönlichen Schutz liefern. Um eine Rückführung von Schadstoffen in die Hauptluftzufuhr zu vermeiden, sollten diese Bereiche so gestaltet sein, dass die Luft direkt ins Freie abgeführt wird.

Bei der Berücksichtigung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit:

Thermostate müssen funktionieren, kalibriert und richtig positioniert sein und dürfen nicht blockiert oder so umschlossen sein, dass der Luftstrom eingeschränkt wird. Für eine korrekte Platzierung sollte der Thermostat an einer Innenwand in der Mitte des Gebäudes und fern von direkter Sonneneinstrahlung oder anderen Wärmequellen angebracht werden. Beachten Sie, dass persönliche Heizgeräte oder Luftbefeuchter in Arbeitsbereichen die Sensoren des HVAC-Systems verwirren und zu ungenauen Einstellungen der Temperatur oder Luftfeuchtigkeit in einem Bereich führen können.

Ein ausgewogenes Belüftungssystem führt gleiche Mengen Außenluft und Innenluft ein und ab (Health Canada 2018a). Die gefilterte Außenluft wird Büros und Besprechungsräumen zugeführt, in denen sich die Bewohner die meiste Zeit aufhalten, und die Luft wird gezielt aus Bereichen abgesaugt, in denen möglicherweise Feuchtigkeit und Verunreinigungen vorhanden sind, beispielsweise in Speisesälen und Waschräumen. Bürobereiche und Besprechungsräume werden außerdem über Rückluftgitter verfügen, um eine ordnungsgemäße Luftzirkulation zu gewährleisten.

Das Blockieren oder Entfernen von Luftzufuhrdiffusoren kann zu einer Überkompensation des Systems und damit zu Ausgleichsproblemen führen. Stellen Sie sicher, dass an allen Stellen im Gebäude die richtige Luftmenge zugeführt wird, um eine angemessene Luftqualität zu gewährleisten. Es kann von Vorteil sein, die Zonensteuerung zu nutzen, um sich ändernden Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsanforderungen gerecht zu werden. Beispielsweise benötigt ein nach Süden ausgerichteter, sonniger Standort möglicherweise mehr kühle Luft, während ein nach Norden ausgerichteter Standort möglicherweise mehr erwärmte Luft benötigt. Hierzu können auch induktive Heiz- oder Kühlgeräte am Gebäuderand eingesetzt werden.

Alle HVAC-Systeme sollten von einem qualifizierten Fachmann gemäß den Empfehlungen des Herstellers überprüft und gewartet werden. Wenn keine verfügbar sind, enthält der Standard ASHRAE 62.1 (2019) eine empfohlene Aktivitätstabelle, auf die Gebäudebetreiber und Arbeitgeber zurückgreifen können (siehe Tabelle 8-1 von ASHRAE 62.1-2019), zusammen mit einer Inspektionshäufigkeit. Alternativ kann die folgende Beispielcheckliste verwendet werden, um die regelmäßige Inspektion und Wartung des HVAC-Systems zu erleichtern. Es empfiehlt sich, jede Inspektion zu dokumentieren und aufzuzeichnen.

Im Folgenden finden Sie eine Beispiel-Checkliste (Tabelle 1), die auch in Anhang C verfügbar ist. Diese Checkliste kann an die Bedürfnisse des Arbeitsplatzes angepasst werden.

Standards werden von freiwilligen Organisationen wie der Canadian Standards Association (CSA), dem American National Standards Institute (ANSI), ASHRAE und der International Organization for Standardization (ISO) erstellt. Spezifische Standards werden häufig in Bauvorschriften, Vorschriften und Zertifizierungen integriert. Beispiele für IAQ-relevante Standards sind die folgenden:

Bauvorschriften legen die Anforderungen an den Luftaustausch, den thermischen Komfort und die Belegungsgrenzen in einem Gebäude, einer Struktur oder einer Anlage fest. Heizung, Lüftung, Lagereinrichtungen, Renovierungen, Kohlenmonoxidmelder, Rauchmelder und Wartung sind in der Regel abgedeckt und werden von den Provinzen, Territorien und Gemeinden durchgesetzt.

Ziel einer Bauordnung ist es sicherzustellen, dass:

Bauvorschriften legen häufig Lüftungsanforderungen fest. Die meisten Bauvorschriften beziehen sich auf den ASHRAE-Standard 62.1-2019 „Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality“ oder frühere Versionen (Tabelle 2). Als Orientierungshilfe für die Beurteilung und Anpassung der Einstellungen können die Luftstromraten für verschiedene Zonen in einem Gewerbegebäude mit diesen Raten verglichen werden. Informieren Sie sich stets bei der zuständigen Gerichtsbarkeit über die geltenden Anforderungen.

Stellen Sie sicher, dass die Qualität der für den Innenbereich erfassten Außenluft gut ist. Der ASHRAE-Standard 62.1 (2019) legt folgende Mindestabstände zwischen Lufteinlass und Kontaminationsquellen fest (Tabelle 3):

Die Hauptquelle für Kohlendioxid (CO2) in der Raumluft ist die Atmung der Bewohner, zusammen mit anderen Quellen wie schlecht belüfteten Verbrennungsgeräten und Zigarettenrauchen. Erhöhte CO2-Werte in Innenräumen werden mit gesundheitlichen Auswirkungen (Kohlendioxid) in Verbindung gebracht, und das Konzept, den CO2-Wert in Innenräumen als Indikator für die Belüftung zu verwenden, wird seit Jahrzehnten diskutiert (ASHRAE 2022). Da das öffentliche Bewusstsein für die Bedeutung der Belüftung gestiegen ist und kostengünstige CO2-Überwachungsgeräte auf dem Markt verfügbar sind, besteht ein erneutes Interesse daran, die CO2-Überwachung als Methode zur Quantifizierung der Belüftung einzusetzen. In den von ASHRAE bereitgestellten Leitlinien heißt es, dass der CO2-Gehalt in Innenräumen keinen allgemeinen Hinweis auf die Raumluftqualität liefert und dass die Bewertung der Lüftungsraten technisches Wissen erfordert, das über die Verwendung eines einfachen Sensors hinausgeht. Sensorische Genauigkeit, Standort, häufige Überwachung und Kalibrierung sind unter anderem entscheidend, um sinnvolle Schlussfolgerungen aus gemessenen CO2-Konzentrationen in Innenräumen zu ziehen (ASHRAE 2022).

Gebäudeeigentümer und -betreiber sollten die Möglichkeit vorsätzlicher Manipulations- oder Beschädigungsversuche an HVAC-Systemen und/oder der Einbringung chemischer, biologischer oder radiologischer Verunreinigungen in das Gebäude über Außenlufteinlässe oder aus dem Gebäudeinneren in Betracht ziehen und einplanen. Darüber hinaus können je nach HVAC-System Cybersicherheitsvorfälle wie Malware- und Ransomware-Angriffe auf die Steuerungen Systemkomponenten deaktivieren und beschädigen. Um Manipulationen oder Schäden zu verhindern, ist eine Bewertung der Zugangspunkte, Betriebsbedingungen und Steuerungen des HVAC-Systems erforderlich.

Die Durchführung einer Risikobewertung des mechanischen Lüftungssystems des Gebäudes ist ein wichtiger Bestandteil zum Schutz des Gebäudes und seiner Bewohner. Unter Verwendung aktueller Zeichnungen (z. B. mechanischer und elektrischer Bauart) und der schriftlichen Betriebsanweisungen für das bestehende HVAC-System sollten Eigentümer und Betreiber Folgendes tun:

Dies sind Beispiele für Abhilfemaßnahmen, die zum Schutz des HVAC-Systems und der Innenluftqualität eines Bürogebäudes umgesetzt werden können. Sie stellen jedoch keine umfassende Liste dar. Eine gebäudespezifische Risikobewertung ist erforderlich, um spezifische Risiken zu ermitteln und zusätzliche Abhilfemaßnahmen zu identifizieren, die umgesetzt werden können.

Eine umfassende Risikobewertung und die Umsetzung von Änderungen zum Schutz des HVAC-Systems tragen zwar dazu bei, absichtliche Störungen des Gebäudebetriebs zu reduzieren, diese Maßnahmen reichen jedoch möglicherweise nicht aus, um diese Aktivitäten zu verhindern. Überwachung und Überwachung, umfassende Betriebsabläufe, für die das Personal ausreichend geschult ist, und die Kommunikation mit den Gebäudenutzern sind allesamt notwendig, um die negativen Auswirkungen auf das mechanische Lüftungssystem, die Raumluftqualität und die Gesundheit der Gebäudenutzer im Falle eines Vorfalls zu verringern.

Weitere Informationen finden Sie in den untenstehenden Links. Alle Planungs-, Wartungs- und Risikobewertungsaktivitäten sollten mit der Unterstützung eines HVAC-Fachmanns durchgeführt werden.

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