Wysokie stężenie CO2 w budynkach – jakie ma skutki, jak je zmniejszyć?

Jednym z trendów panujących w budownictwie, jest osiągnięcie możliwie wysokiej szczelności budynków. Jest to podyktowane chęcią zminimalizowania kosztów utrzymania budynku – przede wszystkim tych związanych z zapewnieniem komfortu cieplnego w pomieszczeniach obiektu. Likwidując miejsca, przez które mogłoby uciec ciepło w sezonie zimowym, lub przedostać się ciepłe powietrze z zewnątrz w sezonie letnim tworzymy swojego rodzaju pułapkę. Często termomodernizacja budynków i wymiana stolarki okiennej, na nowe szczelne okna nie idą w parze z wykonaniem wydajnie działającej wentylacji, która zapewniłaby odpowiednią wymianę powietrza. Zjawisko to dotyczy przede wszystkim istniejących budynków, co nie oznacza, że w przypadku nowych inwestycji nie spotykamy się z brakiem właściwie wykonanej wentylacji.

Dlaczego jest to tak istotne? Niedostatecznie funkcjonująca wentylacja w połączeniu ze szczelną stolarką okienną i izolacją budynku tworzą wewnątrz budynku zamkniętą przestrzeń. Mogłoby się wydawać, że nie ma w tym nic złego – zanieczyszczenia z zewnątrz nie przedostają się do środka, ciepło nie ucieka z budynku. Jednak często nie bierzemy pod uwagę, zanieczyszczeń powietrza, które tworzą… sami użytkownicy budynku. Mowa tutaj o dwutlenku węgla – czyli gazie naturalnie występującym w powietrzu, powstającym m.in. podczas oddychania. Choć CO₂ jest gazem, bez którego wiele procesów naturalnych nie mogłoby mieć miejsca, to jego zbyt wysokie stężenie może mieć niekorzystne, a nawet niebezpieczne konsekwencje.

W dzisiejszym artykule przyjrzymy się wnętrzom domów i budynków użyteczności publicznej i przeanalizujemy, jakie skutki może mieć zbyt wysokie stężenie dwutlenku węgla, jakie mogą być tego konsekwencje. Powiemy także, w jaki sposób można skutecznie obniżyć stężenie CO₂ w budynkach o różnym przeznaczeniu i w jaki sposób monitorować poziom tego gazu w naszych domach.

Jakie są normy stężenia CO₂ w pomieszczeniach?

Dwutlenek węgla (CO2) jest bezbarwnym, bezzapachowym gazem, który jest naturalnym składnikiem atmosfery. Powstaje w wyniku reakcji spalania, oddychania roślin, ludzi i zwierząt oraz procesów geologicznych. Jego obecność jest konieczna dla przebiegu wielu procesów. Jednak wysokie stężenie w pomieszczeniach, a także w atmosferze może mieć negatywne skutki.

Normy dotyczące stężenia dwutlenku węgla w pomieszczeniach mogą się różnić w zależności od celu użytkowania danego miejsca. Bezpieczne poziomy stężenia mogą się nieznacznie różnić w zależności od instytucji i kraju. Polskie prawo nie określa granicznego stężenia dwutlenku węgla w obiektach mieszkalnych czy użytkowych. W Rozporządzeniu Ministerstwa Pracy i Polityki Społecznej w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy Dz.U. 2002 nr 212 poz. 1833 możemy znaleźć informację, że najwyższe dopuszczalne stężenie dla dwutlenku węgla to 5000 ppm (0,5%). Światowa Organizacja Zdrowia (WHO), ASHRAE, a także europejskie normy wskazują wartość 1000 ppm (0,1%) jako maksymalną w przypadku stężenia CO₂ w pomieszczeniach, w których przebywają ludzie. Stężenie CO₂ na poziomie 10% uznawane jest jako śmiertelne dla człowieka.

 Oto ogólne wytyczne dotyczące poziomu stężenia CO₂ wewnątrz pomieszczeń:

• W budynkach mieszkalnych: zwykle przyjmuje się, że poziom stężenia CO2 nie powinien przekraczać 1000 części na milion (ppm) jako wartość maksymalna, aby zapewnić odpowiednią jakość powietrza w pomieszczeniach zamieszkałych.
• w budynkach biurowych i miejscach pracy: wytyczne dotyczące wentylacji w biurach i miejscach pracy często sugerują, aby utrzymywać poziom CO2 na poziomie poniżej 1000 ppm, chociaż niektóre standardy zalecają nawet niższe poziomy, około 800 ppm lub niższe.
• w szkołach i placówkach edukacyjnych: wymagania dotyczące poziomu CO2 w szkołach mogą się różnić, ale zazwyczaj zaleca się utrzymywanie stężenia CO2 na poziomie poniżej 1000 ppm, aby zapewnić dobre warunki nauki i pracy dla uczniów i personelu. Warto jednak mieć na uwadze, że niższe stężenie CO₂ lepiej wpływa na koncentrację.
• w pomieszczeniach użyteczności publicznej: W miejscach takich jak sale konferencyjne, sale wykładowe czy teatry, zaleca się utrzymywanie poziomu CO2 poniżej 1000 ppm, aby zapewnić komfort użytkownikom i uniknąć uczucia duszności czy znużenia.

Warto jednak zauważyć, że graniczny poziom stężenia dwutlenku węgla, to zawartość, której przekroczeni należy unikać. W przypadku np. klas lekcyjnych, w których występuje wentylacja grawitacyjna (często niewydajna), już po 30 minutach poziom CO₂ wzrasta nawet do poziomu 4000 ppm. Zbyt wysokim stężeniem dwutlenku węgla zagrożone są nie tylko sale wykładowe, konferencyjne, szkolne czy inne pomieszczenia, w których przebywa jednocześnie wiele osób. Tym niebezpieczeństwem są także objęte wnętrza naszych domów i mieszkań. Najgorsza sytuacja panuje w sypialni, gdzie często po całej nocy poziom CO₂ wynosi ponad 2000 ppm (zapraszamy do obejrzenia materiału video, gdzie dzielimy się wynikami przeprowadzonych przez nas badań).

Przekroczenie dopuszczalnego stężenia o kolejne wartości znacząco wpływa na samopoczucie i zdrowie osób przebywających w danym pomieszczeniu. W poniższej tabeli przedstawiamy, jak kolejne wartości, wpływają na nasze życie.

Jakie są skutki zbyt wysokiego poziomu stężenia CO₂ w pomieszczeniach?

Zbyt wysokie stężenie dwutlenku węgla w pomieszczeniach może prowadzić do różnych skutków zdrowotnych i negatywnych efektów.

W pierwszej kolejności możemy zaobserwować obniżoną wydajność i koncentrację. Wysokie stężenie CO₂ w pomieszczeniach może negatywnie wpływać na procesy myślowe, koncentrację, wydajność pracy, a także strategiczne i kreatywne myślenie. Ludzie pracujący w takich warunkach mogą odczuwać ospałość, zmniejszoną zdolność koncentracji i pogorszenie wydajności intelektualnej. Niestety to częste zjawisko w placówkach edukacyjnych, a także w biurach, w których brakuje wydajnej wentylacji.

Wysokie stężenie CO₂ może również być przyczyną problemów zdrowotnych. Oddychanie powietrzem z wysokim stężeniem dwutlenku węgla może powodować uczucie duszności, ból głowy, zawroty głowy, zmęczenie, nudności, a w przypadkach ekstremalnych może prowadzić do utraty przytomności.

Warto zauważyć, że długotrwałe przebywanie w pomieszczeniach z nadmiernie wysokim poziomem CO₂ może wywoływać uczucie zmęczenia, ogólny dyskomfort oraz prowadzić do obniżenia jakości życia codziennego. Śpiąc w sypialni, w której stężenie CO₂ jest zbyt wysokie, nie zapewnimy naszemu organizmowi odpowiedniej jakości odpoczynku, co także ma ogromny wpływ na samopoczucie i wydajność w ciągu dnia. Długotrwała niska jakość snu zmniejsza odporność na stres, a także może doprowadzić do zaburzeń układu immunologicznego. Istnieją także badania sugerujące, że nadmiernie wysokie stężenie CO₂ może negatywnie wpływać na zdrowie psychiczne, powodując zwiększenie poziomu lęku, drażliwości i pogorszenie samopoczucia.

Wydajna wentylacja – sposób na wysokie stężenie CO₂ w pomieszczeniach

Wysokie stężenie CO₂ może być wskaźnikiem słabej wentylacji w pomieszczeniach, co prowadzi do obniżenia jakości powietrza wewnętrznego i wzrostu ryzyka wystąpienia problemów zdrowotnych. Najprostszym sposobem na poprawę sytuacji, czyli zmniejszenie stężenia dwutlenku węgla jest regularne wietrznie. Jednak jest to rozwiązanie doraźne, mające wiele wad. W okresie zimowym nadmierne wietrzenie może prowadzić do wychłodzenia pomieszczeń, a powietrze na zewnątrz może być zanieczyszczone (smog).

Skutecznym rozwiązaniem jest wydajna wentylacja. Z doświadczenia wiemy, że wentylacja grawitacyjna nie radzi sobie z wydajną wymianą powietrza – nawet jeżeli jej pracę wspomagamy dodatkowymi kratkami wentylacyjnymi czy stosując rozszczelnianie okien. Zdecydowanie wydajniejszym systemem wentylacji jest rekuperacja, zapewniająca stałą wymianę powietrza, przez całą dobę.

Ważne jest monitorowanie stężenia CO₂ w pomieszczeniach, aby zapewnić zdrowe i bezpieczne warunki dla mieszkańców przebywających wewnątrz. W tym celu niezbędne jest stosowanie czujników CO₂, które dokonują na bieżąco pomiaru dwutlenku węgla w powietrzu w pomieszczeniu.  Czujniki CO₂ nie tylko informują użytkowników o przekroczeniu bezpiecznego poziom dwutlenku węgla, ale także po sparowaniu z rekuperatorem pozwalają na zautomatyzowanie regulacji pracy rekuperacji. Dlaczego czujnik CO₂ jest naszym zdaniem niezbędnym elementem instalacji? Oceniając stan powietrza na podstawie subiektywnych odczuć mieszkańców, możemy doprowadzić do momentu, w którym mimo rekuperacji w domu, poziom dwutlenku węgla będzie wciąż zbyt wysoki. Czasem użytkownicy w obawie przed wychłodzeniem pomieszczeń lub pod wpływem subiektywnego odczucia chłodu (mylonego ze świeżością) obniżają wydajność rekuperacji.

Należy jednak pamiętać, że rekuperacja w pierwszej kolejności jest systemem wentylacyjnym. Jej zdolność do odzysku ciepła z wywiewanego na zewnątrz powietrza jest dodatkową zaletą, pozwalającą na optymalizację kosztów ogrzewania.