Vizsgálati módszer pontforrásokból származó szennyezőanyagok hígulásának és lakótérre gyakorolt hatásának vizsgálatára, különösen a homlokzati égéstermék elvezetéssel rendelkező gázkészülékek belső levegő minőségére gyakorolt hatásának megállapítására.


Szerzők:
Fazakas Miklós - FÉG Konvektor Rt., Ócsa
Dr. Virágh Zoltán - Fodor József Országos Közegészségügyi Központ, Budapest
Frigy Beáta - Fodor József Országos Közegészségügyi Központ, Budapest


A fűtéssel összefüggésben légszennyező anyagok keletkeznek. Őseink elviselték és a mai táborozók a tábortűz melege érdekében, elviselik annak füstjét. A légszennyező anyagok kibocsátását, a lakótérben megengedhető határértékeket ma már rendeletek szabályozzák, amelyek az ember számára egészségügyi károsodás nélkül elviselhető koncentrációk ismeretén alapulnak.

Ma már egy új berendezés telepítésének engedélyezésekor azt az alapelvet kell követni, hogy egy berendezés akkor telepíthető, ha a telepítés után sem fordulhat elő a megengedettnél magasabb szennyezőanyag koncentráció. Nehézséget jelent azonban annak eldöntése, hogy egy berendezés telepítésének engedélyezésekor előre el kell dönteni, hogy a telepítés után az előírt feltételek teljesülni fognak e vagy sem. Ez különösen nehéz, első ránézésre megoldhatatlan feladatot jelent akkor, ha egy pontforrásból a szabadba kibocsátott szennyezőanyag hígulását kell előre meghatározni, figyelembe véve a széljárást, a tereptárgyakat, ugyanazon szennyezőanyag más forrásból származó változó háttérszennyezését és mindezen paramétereken túl annak meghatározását, hogy mindebből a külső légtérből mennyi juthat be egy többé-kevésbé zárt lakótérbe.

A feladat megoldására tudomásunk szerint ma már léteznek számítógépes modellek, de ezek alkalmazása egy konkrét esetekre túl költséges lenne. Korábban Németországban többemeletes épületet helyezetek el egy nagy csarnok belsejében és így próbálták meghatározni az égéstermékek hígulását és következtetni a lakótéri koncentrációkra. A kísérlet nem eredményezett használható eredményt.

A cikk szerzői célul tűzték ki, a háztartási gázkészülékek belső levegőminőségre gyakorolt hatásának vizsgálatát, különös tekintettel a .C. típusú, homlokzati égéstermék elvezetéssel ellátott készülékekre. Kidolgozott módszer alkalmazható bármely szennyező anyag kibocsátás előzetes tanulmányozására, változó háttérszennyezés és változó meteorológiai tényezők esetén, akkor, ha a megvalósulás után a tereptárgyak elrendezésében nincs lényeges változás. A módszer lényege, hogy a tervezett kibocsátási ponton szakaszosan szennyezőanyagot bocsátunk ki, miközben a vizsgált térben mérjük a szennyezőanyag koncentrációját. A vizsgálat során rögzíteni kell a szélviszonyokat, a hőmérsékletet, célszerűen valamely közeli meteorológiai állomás adatai alapján. A mérést elegendően hosszú ideig folytatva (egy-két hét), a háttérszennyezésre mintegy rászuperponálódva, csúcsok, kiugrások formájában látható az általunk kibocsátott szennyezőanyag hatása, kimutatható a különböző irányú, erősségű szél hatása. Innen már csak aránypárok alkalmazása szükséges ahhoz, hogy meghatározzuk azt a szennyezőanyag mennyiséget, amely már várhatóan eléri az előírt határértéket. Természetesen ez a módszer sem add választ minden tervezési és meteorológiai esetre, hiszen a mérés ideje alatt nem fordul elő az összes változó körülmény minden variációja. Valamint akkor sem kapunk reális képet, ha egy beruházás után az épületek elrendezésében jelentős változás várható. Ugyanakkor azonos berendezések nagy számú telepítése esetén, kellő számú mérés után az esetek tipizálhatók, a várható eredmény előre meghatározható.

Mint említettük a műszaki megoldás akkor elfogadható, ha azzal biztosítható a határértékek betartása. A C típusú (zárt-égésterű) gázkészülék telepítésére ma még egyfajta védőtávolságok betartása alapozott, elavult előírás-rendszer vonatkozik. Ezeket a védőtávolságokat nem méréssel, hanem szavazással határozták meg, ahol a technikailag kivitelezhető megoldásokat vették figyelembe nem az egészségügyi határértékeket. Ezért ugyanaz a védőtávolság vonatkozik egy olyan készülékre, amely gyakorlatilag nem bocsát ki szennyező anyagot, mint egy jelentős szennyező anyag kibocsátóra.

A levegőminőségi határértékekről megjelent a 14/2001.(V.9.) Köm-EüM-FVM együttes rendelet a mérnökök számára kezelhetővé teszi a feladatot. A háztartási gázkészülékek égéstermékében légszennyező anyagként szén-monoxid, nitrogén-monoxid és nitrogén-dioxid fordul elő. Az előírt értékek:

Légszennyező anyag	Határérték (μg/m3)
	órás	24 órás
Nitrogén-dioxid	100	85
Nitrogén-oxidok (mint NO2)	200	150
Szén monoxid	10 000	5 000

A jó és jól beállított, hagyományos gázkészülékek hígítatlan égéstermékében a szénmonoxid tartalom 0-20 mg/m³, a nitrogén oxid tartalom 5-200 mg/m³ körül mozog, készüléktípustól függően. A szénmonoxid képződés akkor lehet jelentős, ha gázkészülék égője, tűztere elkoszolódott, vagy nyílt égésterű készülékek esetén, egy kisméretű helyiségben olyan kicsi a légcsere, hogy a gázkészülék a fellépő oxigén hiány miatt kezd el jelentős mértékben szén-monoxidot gyártani. Általánosságban azonban elmondható, hogy amennyiben olyan helyzetet teremtünk, hogy a nitrogén-oxidokra vonatkozó kibocsátási határérzékek betarthatók, akkor a szén-monoxidra vonatkozó feltételek automatikusan teljesülnek.

Előzetes vizsgálatot végeztünk annak megállapítására, hogy az NO2-re, vagy az NOx-re vonatkozó határértékek a meghatározóak egy hagyományos gázkészülék esetén. Megállapítható, hogy a hagyományosnak tekinthető készülékekből közvetlenül kiáramló égéstermékben az NO₂ tartalom 5-25%-a az NO tartalomnak. Továbbá méréssel megállapítottuk, hogy a lakótér elhagyása előtt az NO tartalom nem oxidálódik fel NO₂-vé számottevő mértékben (például egy gáztűzhely üzemeltetése esetén). Hasonlóan fontos, hogy egy fűtött helyiségben nem mérhető sem a levegőnél nagyobb sűrűségű CO₂, sem NO₂ feldúsulás a padló közelében Ezeknek a tényezőknek a vizsgálata azért volt fontos, hogy megállapítsuk, hogy egyetlen paraméter hígulásának vizsgálatából következtetni lehet a többi összetevő hígulására, valamint, hogy elegendő egy ponton mintát venni a vizsgált térből.


A konkrét mérés leírása:

A módszert bemutató vizsgálatunkat egy zárt-égés terű 7kW névleges hőterhelésű természetes levegőellátással rendelkező C11 típusú FÉG Konvektor Rt. által gyártott széria F8.50 F típusú készülékkel végeztük. A készülékről tudni kell, hogy NOx kibocsátása az EN 613-as szabvány szerinti kategorizálás szerint a legjobb. A FÉG gázkonvektorokba, egy OMFB által is támogatott fejlesztésnek köszönhetően, alacsony N0x kibocsátású kerámiaégők épülnek be.

A vizsgálatokat Budapest belvárosában egy négyemeletes tömbház, második emeleti utcára néző szobájában végeztük. A mérés időtartalma alatt a szobák ajtajai zárva voltak. A kb. 25m²- es, 3,4m belmagasságú körfolyosós bérház helyiségnek konvektora az ajtóval szemközti ablak alatt helyezkedik el. A mérőműszert az ajtó mellett helyeztük el, a mintavevő csövet a szoba konvektorral átellenes oldalán a leszálló légáramlat útjába helyeztük kb. 1,5m magasan, a faltól kb. 0,5m-re. Folyamatos mintavétel történt a Fodor József Intézet Environnement s.a. AC 31 M típusú monitorával. A monitor üzemeltetését ellenőrző paraméterek rendben voltak a mérés folyamán. A monitor negyed órás mérési átlagokat szolgáltatott az NO és NO_x koncentrációkról. A monitor

Az első vizsgálat során a készülék normál üzemmódban fűtötte s szobát. Amennyiben a készülékbe épített szobatermosztát a hőmérséklet csökkenését érzékelte, a készülék 50%-os névleges terheléssel bekapcsolta a főégőt. A hőigény további növekedésével a készülék automatikusan növelte a teljesítményt. A szoba hőigényét figyelembe véve a készülék a névleges terhelésű állapotot soha nem érte el. A mérési eredményekből nem lehetett megállapítani, hogy az értékek változásáért milyen mértékben felelős a háttérszennyezés és milyen hatása volt a gázkonvektor működésének.

A második vizsgálat során a készüléket nem a szobatermosztát vezérlete, hanem programórával úgy vezéreltük, hogy egy ideig névleges terhelésen üzemelt, majd megadott idejű üzemszünet következett. Az ábrákon a névleges teljesítményű üzemet kék színű oszlopok jelzik, míg a kitöltés nélküli oszlopok üzemszünetet jeleznek. A vizsgálatsorozat végén a programozást úgy állítottuk be, hogy 3 órás üzemet 5 órás üzemszünet követett. Ennél a beállításnál vált leginkább láthatóvá a változó háttérszennyezésre rászuperponálódva a gázkészülék szennyező hatása. Egyben a vízszintesbe forduló görbék jelzik, hogy a további üzemidő növelés nem növelte volna meg a helyiségben a szennyezőanyag koncentrációt, valamint az üzemszünet növelése sem vezetett volna koncentráció csökkenésre. Az ábrákon feltüntettük az aktuális szélirányokat és szélsebességet is. A diagramokat vizsgálva megállapítható, hogy a nagyobb szélsebesség minden esetben szennyezőanyag koncentráció csökkenést eredményezett. A vizsgálat alatt időegység alatt kétszer annyi gázt használtunk el, mint a legnagyobb téli gázfogyasztás. Ennek ellenére a vizsgálat ideje alatt egyetlen egyszer nem alakult ki a lakásban az előírtál magasabb légszennyezettségi érték. Ha figyelembe vesszük, hogy a készülék normál üzemben elsősorban 50%-os terhelésen üzemel, akkor a készülék okozta szennyezőanyag koncentrációnövekedést, a gyakorlatban az ábrákon látható értékek kevesebb mint felére tehetjük. A készülék hígítatlan égéstermékében az N02 tartalom mintegy negyede az NO tartalomnak. Vizsgálataink szerint, a készülékből kilépő, NO gyakorlatilag nem alakul át NO₂-vé, amíg a gázkészülék felállítási helyiségében tartózkodik. Ezért az egyszerűség kedvéért az NO értékek alakulását mutatjuk be.

A vizsgálatokat különböző beépítési helyzetekben, különböző teljesítményű, kialakítású készülékekkel megismételve olyan eredményeket kaphatnánk, amelyek szakmailag alapoznák meg egy új beépítési előírás alapjait. Mivel ez a beépítési helyzet a többszintes belvárosi jellegű beépítésekre tipikus, valószínűsíthető, hogy az európai szabvány szerint legjobb NOx kategóriába sorolt gázkonvektorok esetén a belső levegőminőségre vonatkozó előírások minden esetben teljesülnek, ha a háttérszennyezés nincs nagyon közel (80-90%) a megengedett határértékhez.

A fentiek után felvethetnék, hogy hogyan lehetséges az, hogy sok évvel ezelőtt komoly szén-monoxid koncentrációkat mértek egyes konvektorral fűtött tömbházak homlokzatán. A magyarázat igen egyszerű: A korábban gyártott gázkonvektorok egyes típusai nem rendelkeztek olyan automatikával, amely képes volt a főégőt 30% körüli csökkentett terhelésről ugrásszerűen kikapcsolni. Azonban a helyiségekhez képest általában túlméretezett teljesítményű készülék, a minimális teljesítményen is igen komolyan túlfűtötte a szobát, főleg az őszi és tavaszi átmeneti időben. Ezért a gázszerelők a csökkentett gázterhelést szabálytalanul .0-ra. állították. Így a készülék 100% és 0% között folyamatosan szabályzott. Ezek a gázégők nem képes a tökéletes égés biztosítására a 0% és a 20% közötti tartományban. Egyes készülékek hígítatlan égéstermékében ilyen üzemmódban 5000 ppm szén-monoxidot mértünk. A megoldás ezeknek az azbesztet is tartalmazó készülékeknek a cseréje. Talán az energiahatékonysági pályázatokhoz kötve lehetséges e készülékek cseréjét gazdaságilag is megalapozni, a mai 90%-os, vagy a feletti hatásfokkal rendelkező, környezetbarát gázkonvektorokra. A mai előírásokat a ma gyártott európai szabványoknak megfelelő készülékekhez kell igazítani. A meglévő elavult készülékekre vonatkozó több tíz éves mérések nem jelenthetnek alapot egy új előírás kidolgozására.