Hygiena VZT zařízení a jejich vliv na mikrobiologiké znečištění vzduchu v interiéru

Úvod

Vo vnútornom prostredí trávi priemerný človek minimálne polovicu času, a to najmä na svojom pracovisku. S rozvojom napr. výškových a veľkokapacitných kancelárií, s uplatňovaním nových konštrukčných a fasádnych prvkov v architektúre a so zvyšujúcimi sa nárokmi na kvalitu vnútorného prostredia budov sa čoraz častejšie dostáva do popredia význam vzduchotechnických a klimatizačných zariadení. Vzduchotechnika predstavuje komplex komponentov zabezpečujúcich prísun vzduchu a hlavne úpravu vzduchu za účelom udržania jeho základných kvalitatívnych a kvantitatívnych parametrov, tak aby bola zachovaná pohoda a zdravie užívateľov priestoru.

Z tohto dôvodu musí vzduchotechnické zariadenia zabezpečovať štyri základné úpravy vzduchu, a to ohrev, chladenie, zvlhčovanie a odvlhčovanie, resp. ich kombináciu, na základe požiadaviek na vnútornú mikroklímu prostredia podľa účelu a zamerania samotnej budovy. Pričom nehovoríme len o teplotných a vlhkostných parametroch privádzaného vzduchu, resp. o jeho aerodynamike, ale aj o jeho mikrobiologickej čistote a nezávadnosti pre užívateľov. Teda podľa funkcie a účelu vzduchotechnického zariadenia môžeme hovoriť o:

• vetraní,
• klimatizácii,
• teplovzdušnom vykurovaní,
• odsávaní a priemyselnej vzduchotechnike.

Obr. 1 Zjednodušená schéma princípu zásobovania vzduchom vnútorné prostredie VZT jednotkou

Mikrobiálne znečistenie vnútorného vzduchu

Budova, tvorená stavebnými konštrukciami obvodových stien, podlahy a strechy, chráni vnútorné prostredie a samotného užívateľa pred nepriaznivými vonkajšími vplyvmi.

Medzi odbornou ale i laickou verejnosťou sa často hovorí o tzv. syndróme chorých budov - "SBS", čo môžeme zjednodušene popísať ako nepriaznivý vplyv súčastí vnútorného prostredia na človeka. Ako príčiny SBS sa opisuje 5 základných faktorov:

1. nedostatočné alebo zlé vetranie vnútorných priestorov,
2. chemické znečistenie zo zdrojov vnútri budovy (stavebné materiály - VOCs),
3. chemické znečistenie zo zdrojov mimo budovy,
4. biologické znečistenie (pôvodcami sú baktérie, plesne, kvasinky a peľ vo forme aerosólov) a
5. psychologicko-sociálne príčiny.

Mikroorganizmy ako jedny zo škodlivín vo forme aerosólov vyvolávajú u užívateľov vnútorného prostredia nežiaduce účinky na zdraví od nevoľnosti a ťažkostí s nervovým systémom až po vážne ohrozenie zdravia. Účinok a pôsobenie na zdravie človeka, najmä po vdýchnutí bakteriálnych aerosólov, závisí od ich veľkosti. Čiastočky s priemerom väčším ako 8 μm sa v nose vyfiltrujú, čiastočky menšie ako 8 μm sa dostávajú do vnútornej oblasti pľúc (torakálna oblasť) a len čiastočky menšie ako 4 μm až do pľúcnych mechúrikov (alveoly) [1]. Ak preniknú choroboplodné zárodky až do alveol, môžu sa dostať cez bunkovú membránu do krvného obehu a tu začína pôsobiť ich škodlivý účinok.

Obr. 2 Veľkosti aerosólov vyskytujúcich sa vo vzduchu

Ochorenia spojené s inhaláciou kontaminovaných aerosólov

Horúčka zo zvlhčovačov (alergická alveolitída)

• zápalová reakcia pľúcnych mechúrikov, následkom čoho môžu vznikať opuchliny (edémy). V ťažkých a chronických prípadoch sa vytvára rastúce väzivové tkanivo, ktoré obmedzuje pľúcne tkanivo v jeho funkcii, v konečnom štádiu sa väzivo infiltruje cez pľúcne tkanivo a vedie k silnému obmedzeniu funkcie pľúc. Táto choroba je vyvolaná vdýchnutím alergénu (baktérie napr. Bacillus, Flavobacterium, plesne napr. Penicillium, Cladosporium), ako aj spóry plesní a iných organických substancií. Choroba sa prejaví v priebehu 6 až 8 hodín po kontakte s alergénom a charakterizuje ju chrípkový obraz choroby s horúčkami, kašľom a sťaženým dýchaním.

Legionelóza - Legionárska choroba

• predstavuje formu zápalu pľúc, pričom asi v 15-20 % prípadov môže prebiehať smrteľne. Chorobu zapríčiňuje baktéria legionela, ktorá je vnútrobunkovým patogénom a rozmnožuje sa vo fagocytoch, čiže bunkách tvoriacich imunitný systém, ktoré sú určené pre ničenie cudzorodých telies v ľudskom tele. Prirodzeným prostredím tejto baktérie je akákoľvek forma vody, vyskytuje sa v rozvodoch teplej vody, v nádržiach, v bazénoch, klimatizačných systémoch, a ideálna teplota pre jej rozmnožovanie je v rozmedzí 25 - 55 °C. Zárodky dosahujú priemer cca 1 μm, čo im ako jedným z najmenších druhov baktérií umožňuje prechádzať bez prekážky cez väčšinu filtrov vo vzduchotechnických zariadeniach, podobne ako prirodzeným filtrom dýchacích orgánov.
  
  Ľahšou formou ochorenia, ktoré zapríčiňuje táto baktéria, je Pontiacka horúčka, ktorá je často diagnostikovaná ako chrípková infekcia. Pre pacientov nemá žiadne ďalšie následky [1].

Zdroje biologického znečistenia

Mikroorganizmy môžu vznikať priamo v samotnej miestnosti, príčinou môže byť napr. vlhké murivo alebo nedostatočne vetraný priestor, alebo sa do vnútorného vzduchu dostávajú z exteriéru vďaka činnosti vetracieho alebo klimatizačného zariadenia. Tiež sa môžu na rozdiel od ostatných škodlivín hromadiť v rôznych miestach vnútorného prostredia (potrubia vzduchotechniky, filtre, zvlhčovače) a za vhodných podmienok rozmnožovať. Z týchto miest sa potom vplyvom pohybu vzduchu dostávajú do vnútorného prostredia.

Tab.1 Limitné hodnoty mikrobiologických a biologických ukazovateľov kvality vnútorného ovzdušia budov [6]

Problémové oblasti vzduchotechnických zariadení

Úlohou vzduchotechniky je zabezpečovať dostatočný prísun vonkajšieho vzduchu o požadovaných vlastnostiach podľa účelu vnútorného priestoru, tak aby bola zachovaná pohoda a zdravie užívateľov.

Obr. 3 Základné súčasti vzduchotechnického zariadenia

Nasávanie vonkajšieho vzduchu

Poloha nasávacieho potrubia v rámci budovy je dôležitá z hľadiska kvality a čistoty nasávaného vzduchu. Je potrebné zamedziť nasávaniu prachu, nečistôt, lístia, ale aj znečisteného vzduchu odpadovými plynmi z dopravy alebo zápachom. V oblasti nasávania vzduchu je prítomná voda, prach, hmyz, čo má za následok vytváranie biofilmu na povrchu nasávacieho zariadenia. Rozkladom malých živočíchov sa do vnútorného prostredia môžu zaniesť aj špecifické mikroorganizmy, ako aj produkty rozkladu a endotoxíny.

Dôležité je aj vzájomné umiestnenie prívodného potrubia a potrubia na odvod odpadného vzduchu, najmä je potrebné dodržať ich vzájomnú vzdialenosť. Rovnako aj poloha prívodu vzduchu voči umiestneniu chladiacich zariadení, ktoré pracujú s otvoreným chladiacim okruhom. Chladiaca voda môže byť kontaminovaná baktériami, ako napr. baktériou Legionella pneumophilla, ktorá sa vo forme vzdušného aerosólu cez prívodné potrubie môže dostávať do VZT jednotky a šíriť do miestností.

Obr. 4 Nevhodné umiestnenie komponentov pre nasávanie vzduchu

Filtre vzduchu

Úloha vzduchových filtrov je pre zabezpečenie čistoty a mikrobiologickej kvality vzduchu veľmi dôležitá. Podľa druhu odlučovaných látok a výkonu odlučovania zatrieďujeme filtre do 4 skupín [5]:

• Skupina G - Filtre pre hrubý prach (účinné pre častice ≥ 10 μm),
• Skupina F - Filtre pre jemný prach (účinné pre častice ≥ 1 μm),
• Skupina H a U - Filtre pre mikročastice (účinné pre častice ≥ 0,01 μm),
• Skupina A - Filtre pre adsorpciu/absorpciu plynov.

Nahromadenie rôznych organických látok, prachu a nečistôt na vzduchovom filtri môže za vhodných podmienok (prítomnosť vody, vlhkosť, teplota) vytvárať živnú pôdu pre osídľovanie mikroorganizmami, viesť k tvorbe zápachu. Po dlhšom čase využívania filtra sa môžu nahromadené nečistoty, mikroorganizmy, resp. spóry a produkty rozpadu, uvoľňovať do prúdiaceho vzduchu a tak sa samotný filter stáva zdrojom biologického znečistenia.

Tab. 2 Trieda, vlastnosti a príklady použitia vhodných filtrov [5]

Zariadenia na tepelnú úpravu vzduchu - ohrievač, chladič

Riziko znečistenia u zariadení na ohrev vzduchu vzniká najčastejšie pri použití lamelovej konštrukcie, kde dochádza k vzniku usadenín a tvorbe biofilmu na samotných lamelách. Predhrievače sú navyše často zaradené do oblasti prívodu vonkajšieho vzduchu bez predradenej filtrácie. Prítomnosť organických látok a živín, dostatočný prísun vlhkosti poskytuje vhodné podmienky na hromadenie a rozmnožovanie mikroorganizmov. Zvlášť pri chladičoch s funkciou odvlhčovania sa vytvára na lamelách vrstva kondenzátu, čo podporuje usadzovanie nečistôt, ako aj vznik korózie.

Ďalším vhodným miestom pre výskyt biologického znečistenia je aj kondenzačná vaňa a samotný odvod kondenzátu, kde treba dbať na jeho funkčnosť.

Obr. 5 Lamelový výmenník tepla a jeho znečistenie

Zvlhčovače vzduchu

Prístroje na zvlhčovanie vzduchu sú z hľadiska činnosti najčastejším miestom mikrobiologického osídľovania. Stála vlhkosť, nečistoty a prach vytvárajú pre to vhodné podmienky. Cirkulačná voda, s ktorou pracujú vodné zvlhčovače, je ohniskom mikroorganizmov, baktérií ako je už spomínaná Legionella pneumophila, ale aj plesní a améb, vďaka ktorým táto baktéria odoláva dezinfekčným prostriedkom. Často je v týchto zariadeniach zistená aj prítomnosť vápnika a tvorba korózie.

Druhým problémom pri zvlhčovaní vzduchu je tesniaci materiál, ktorý v prvom rade vytvára živnú pôdu pre zárodky organizmov. Navyše sa však vďaka rastu zárodkov zmenšuje tesniaca hmota, čo môže viesť k jeho rozpadu.

Obr. 6 Príklad zabudovaného zvlhčovača vzduchu

Vzduchovody

Vzduchovody sú potrubia kruhového alebo štvorhranného tvaru, ktoré sa vo veľkej miere vyrábajú z pozinkovaného plechu a slúžia na rozvod vzduchu od centrálnej jednotky do jednotlivých miestností v objekte. Niekedy predstavujú rozsiahlu distribučnú sieť, obsahujú mnoho súčastí rozvodu (ako napr. regulačné prvky, uzatváracie a protipožiarne klapky, spoje, záhyby, čistiace otvory a pod.), čo v aspekte poznania ich stavu, či už technického alebo hygienického, predstavuje často "veľkú neznámu" pre prevádzkovateľa.

Keď sa zariadenie prevádzkuje podľa predpisov, môžeme hovoriť, že vzduchovody sú čisté. Často sa však do vnútorného priestoru vzduchovodu dostávajú nečistoty ešte pred zabudovaním do potrubnej siete, na stavenisku. Počas prevádzky sa do vzduchovodu môžu dostať nečistoty, prach, aerosóly vznikajúce v komponentoch vzduchotechnickej komory, resp. nasávané z vonkajšieho vzduchu. Opäť, v prípade, že je prítomná vlhkosť a organická hmota, môže dochádzať k rastu mikroorganizmov, ktoré môžu byť následne prúdom vzduchu strhávané a nesené do miestností. K vzniku kondenzátu a vlhkosti dochádza najmä v prípadoch vedenia neizolovaného potrubia nevykurovanou resp. vonkajšou časťou budovy.

Pre čistenie a údržbu vzduchovodov je okrem potrebných revíznych otvorov dôležitý aj geometrický tvar potrubia.

Obr. 8 Nevhodný geometrický tvar potrubia pre možnosti čistenia

Ventilátory

Dôležité pri týchto zariadeniach je samozrejme čistota komory, samotného ventilátora a hnacej jednotky. Pri vhodných okrajových podmienkach a dostatku prísunu organických látok a nečistôt sa aj v tomto zariadení môže objaviť rast mikroorganizmov.

Obr. 7 Stav znečistenia v komore ventilátora

Výustky vzduchu

Predstavujú koncové prvky potrubnej siete určené na prívod alebo odvod vzduchu a majú rozhodujúci vplyv na prúdenie vzduchu v priestore, rozloženie teplôt a v neposlednom rade aj na rozloženie koncentrácie škodlivín.

Záver

Klimatizačné a vzduchotechnické zariadenia majú za úlohu nasávať čerstvý vzduch, upraviť jeho vlastnosti chladením, ohrievaním, zvlhčovaním resp. odvlhčovaním. Na základe vyššie uvedených skutočností môže zariadenie, ktoré má v prvom rade zásobovať vnútorné prostredie kvalitným a čerstvým vzduchom, predstavovať zdroj znečistenia. Problémy nastávajú najmä vtedy, keď nie sú dodržiavané zásady pravidelnej údržby a čistenia jednotlivých komponentov zariadenia, prípadne ich pravidelná výmena. Takto sa privádzaný vzduch kontaminuje mikroorganizmami a zhoršuje kvalitu vnútorného prostredia budov.

Podmienkou bezpečnej a bezchybnej činnosti vzduchotechnického zariadenia je teda jeho realizácia a prevádzka podľa projektovaného návrhu a dôsledná údržba, ktorú sa odporúča zveriť odborne spôsobilej osobe, resp. firme.

Príspevok bol spracovaný v rámci projektu ITMS "26220120018"

Literatúra

[1] Häfliger, E. Peter ASHRAE, Thies, Ulrich Dr.: Schlecht gewartete Klimaanlagen, Teil 1-4, In: SPEKTRUM der Gebäudetechnik, 2001-2002.
[2] Fa. Fisher & Co, Luft-& Klimatechnik: Impulsseminar Hygiene in RLT Anlagen, Graz 2004, 10 strán.
[3] Händel, Claus: Hygiene in der Raumlufttechnik - Technische Lösungen, Betrieb und Instandhaltung, Stuttgart.
[4] Hirš, Jiří - Gebauer, Günter: TZB - Vzduchotechnika, ČVUT Brno 2005, .
[5] Zkušební postupy pro vzduchové filtry, Klima-Service a. s.
[6] Vyhláška MZ SR č. 259/2008 o podrobnostiach o požiadavkách na vnútorné prostredie budov a o minimálnych požiadavkách na byty nižšieho štandardu a na ubytovacie zariadenia.