V. ULUSAL TESĠSAT MÜHENDĠSLĠĞĠ KONGRESĠ VE SERGĠS Ġ 625 KAPALI MAHALLERDE HAVA KALİTESİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ Yüksel KÖKSAL ÖZET DıĢ atmosferik havada, bulunan yere göre değiģen miktarlarda bitki tozları, bakteri, çeģitli ölü veya canlı mikroorganizmalar, erozyon sonucu ortaya çıkan tozlar ve sulardan buharlaģma sonucu oluģan tanecikler bulunmaktadır. Yukarıda sayılan tanecikler havalandırma sistemi ve entfiltrasyon ile kapalı mahallere girebilmekte ve ayrıca mahallerde bulunan yapı malzemelerinden, eģyalardan ve insanlardan çıkan tanecikler, sigara dumanı, radon gazı ile formaldehit gibi kirleticiler de buna ilaveten ortam havasında bulunabilmektedirler. Çoğunlukla 0,4-5 mikron çapında olan bakterilerle; 0,003 ile 0,06 mikron çapları arasındaki havada bulunan virüsler kapalı ortamlarda bulunan insanlar için büyük tehlike taģırlar. Solunum yollarında hastalığa sebep olan mikroorganizmaların iç ortamlarda yayılmaları, iç hava kalitesinin sağlanması yolunda önemli bir problem teģkil etmektedir. Mikrobiyolojik yönden iç havanın incelenmesi ve elde edilen verilere göre de uygun mühendislik çözümlerinin bulunarak standartlarda istenen iç hava kalitesinin elde edilmesi çok önemli bir gereklilik haline gelmiģtir. Özellikle lejyoner hastalığı olarak adlandırılan, klima santralı bünyesindeki hava nemlendiricisinin havuzunda geliģen mikroorganizmaların hava akımına karıģması yoluyla iletilen tehlikeli ve ölümcül bir hastalığa neden olan böyle bir klima havasını soluyan insanlar çok önemli ciddi bir hayati tehdit altında bulunurlar. Uluslararası önemli standartlardaki Ģartlara uygun mühendislik çözümleri ile bağıl nem ve ıslaklık kontrolü yaparak, mahallere sevk,edilen havayı 2-3 kademe hassas ve HEPA filtrelerden geçirerek; gerekli ve yeterli miktarda taze hava vererek; virüs, bakteri ve mantar üretebilecek ekipmanları klima sistemini dahil etmeyerek; titiz bir periyodik temizleme ve bakım uygulayarak sağlıklı bir klima sistemi kurulup iģletilebilir. Ortamlarda iç hava kalitesinin sağlanmıģ olduğu, belirli aralıklarla kontrol edilerek (en iyisi bağımsız gözetim firmaları tarafından yapılmak suretiyle) standartlarda belirtilen sınırlar içerisinde kalındığı ciddi olarak denetlenmelidir. Aksi takdirde uygunluğunu kaybetmiģ bir klima sisteminin çalıģtırılması, insan sağlığına yapacağı olumsuz etkilerden dolayı kesinlikle müsaade edilmemelidir. Türkiye de klima sistemlerinin ciddi olarak servis ve bakımlarının yapılmadığını biliyoruz ve bilinçli her mühendis bundan vicdani rahatsızlık duymaktadır. Klima sistemlerini tasarlayan, uygulayan ve iģletenlerin mesleki ve vicdani sorumluluklarına iģin bırakılması asla kafi değildir. Caydırıcı cezaları da içeren güvenilir bir kontrol sisteminin hala kurulamaması çok büyük bir eksikliktir. Ġçilen su için kamu kuruluģları tarafından getirilen nispeten yararlı ancak tatmin edici olmayan denetim mekanizmasının daha iyisinin iç hava kalitesi için uygulanması Ģarttır. Gün boyu solunan hava miktarı aynı zaman içinde alınan su miktarının kat be kat üstündedir. Yani sağlıksız hava solumakla çok daha büyük bir tehdit altında olduğumuzun artık farkına varmamız gerekmektedir, çünkü kontrol uygulamasının gecikmesi insanların zaman içinde telafisi imkansız rahatsızlıklar edinmelerine yol açmaktadır.
V. ULUSAL TESĠSAT MÜHENDĠSLĠĞĠ KONGRESĠ VE SERGĠS Ġ 626 1. GİRİŞ Klima sektörünün dünya çapında karģı karģıya olduğu en önemli meselelerden birisi de Ģüphesiz iyi iç hava kalitesinin sağlanması sorunudur. Ġç hava kalitesinin bu denli önem kazanmasındaki neden, sağlanan iç ortam havasının özellikleri ile bir yapının baģarısının değerlendirilmesi arasında kurulan paralelliktir. Yani bir yapıda baģta mimar olmak üzere mühendislerin sağlamıģ oldukları baģarının en önemli kriteri; sadece estetik güzellik değil, yapının içinde yaģayacak ve çalıģacak insanların fiziki, sosyal ve psikolojik yönden kendilerini rahat, iyi ve huzurlu hissedebilecekleri termik konforlu, sağlıklı ve hijyenik bir iç hava ortamında bulunabilmeleridir. Özellikle büyük Ģehirlerde yaģayan insanlar vakitlerinin önemli bir bölümünü kapalı ortamlarda geçirmektedirler. Dolayısıyla sürekli nefes alınıp verilen ve su gibi insan sağlığı açısından çok önemli olan havanında kalitesinin iyi olabilmesini sağlamak için modern toplumlarda birçok yasa ve standartlar çıkartılmıģ ve bunlar çok ciddi bir Ģekilde uygulanmakta ve kontrol edilmektedirler. Klima sektöründe bizim referans aldığımız standartlar genellikle Amerikan Isıtma Soğutma ve Klima Mühendisler Birliğinin (ASHRAE) ve Alman Mühendisler Birliği (VDI) ve Alman DIN Standartları olmaktadır. Dikkat edileceği gibi bu referans ülkelerde milli standartları genellikle ilgili sektörleri temsil eden uzman mühendis dernek ve birlikleri üstlenmiģlerdir. Maalesef bizde ilgili bakanlıklar bütün yetkileri bünyelerinde tutmak arzusunda oldukları için ülkemizde uzman mühendis dernek, birlik ve odalarının güncel bilgi ve birikimlerinden istifade edilemediğinden uygulamalar sürekli uluslararası teknolojik seviyenin çok gerisinde kalmaktadır. Hedefimizin Amerikan ve Avrupa Birliği kriterlerini yansıtan normları kabul edip uygulamaya koymak ve caydırıcı cezalarla normların sağlanmasını temin etmek olmalıdır. Çünkü solunan hava kalitesi ile halk sağlığı arasında çok önemli bir paralellik vardır. Kapalı mahallerde sigara içilmesini düzenleyen yasa bu hususta sağlanan en önemli baģarıdır. Ancak uygulamadaki yetersizlik ve iģin çok ciddi olarak takip edilmediği de bir gerçektir. Kapalı iç mahallerde havanın kalitesine tesir eden faktörleri baģlıca, içeride bulunan kaynaklardan çıkan kirleticiler ile dıģ hava ile mahale giren kirleticiler olarak sınıflandırabiliriz. 2. DIŞ HAVADA BULUNAN KİRLETİCİ MADDELER Normal olarak dıģarıdaki atmosferik havada, değiģik büyüklük ve miktarlarda bitki tozları, virüs ve bakteriler, çeşitli ölü veya canlı mikroorganizmalar, erozyon sonucu ortaya çıkan tozlar, sulardan buharlaģma sonucu çıkan maddeler bulunmaktadır [1]. Bunları ana hatlarıyla Ģu Ģekilde gruplandırabiliriz: Tanecik veya gaz, Mikroskobik altı, mikroskobik veya makroskopik, Görülebilir veya görülemez, Organik veya inorganik, Zehirli veya zehirsiz, Kararlı veya kararsız. Bu kirleticileri ayrıca bulundukları faz ve oluģum yöntemlerine göre katı, sıvı veya gaz olarak sınıflandırabiliriz. Katı : Tozlar, buhar ihtiva eden dumanlar ve katı maddelerden oluģan dumanlar, Sıvı : Azunluklu sisler, sis ve sıvı maddelerden oluģan dumanlar, Buhar : Buharlar ve gazlar.
Kü tle Tanec ik ça p ı ndan k üç üklerin % si Yü ze yi Sa ı V. ULUSAL TESĠSAT MÜHENDĠSLĠĞĠ KONGRESĠ VE SERGĠS Ġ 627 Havada bulunan kirletici maddeler Şekil-1 de verilmiştir. Havada Bulunan Kirletici Maddeler Tanecik çapı, mikron (μm) (1 nm) (1 nm) (1 cm) 0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1.000 10.000 Elektromanyetik dalgalar Teknik tanımlar Atmosferik yayılım alanları Tipik tanecik ve Gaz yayılımı Toprak Katı Sıvı X Işını Metal buharı dumanı Mor ötesi Buğu Sisli duman Reçine dumanı Yağ dumanı Tütün dumanı Karbon siyahı Çinko oksit duman Kil Görünen Yakın kızıl ötesi Güneş ışınımı Metalurjik toz ve dumanlar Amonyum klorid dumanı Temas sülfirik asit buğusu Boya pigmentleri gaz yayılımları Kolloidal silika Süt tozu spreyi Virüsler Deniz tuzu çekirdeği Yanma çekirdeği Atmosferik tozlar Alkali duman Sülfirik asit Mil derişiklik artırıcı Böcek ilaçları Akciğeri tahrip tozları Talk tozu Bulut ve sis Uçan kül Kömür tozu Çimento tozu Değirmen unu Nebula tozlar Kan hücre çapı (7,5 μm ± 0,3 μm) Bakteriler Uzak kızıl ötesi Toz İnce kum Buğu Gübre, kireçtaşı tozu Toz kömür Flotasyon cevherleri Bitki sporları Polenler Pnömatik lüle damlaları İnsan saçı Sprey Kaba kum Çiseleme Sahil kumu Hidrolik lüle damlaları Mikrodalga (radar vb.) Çakıl Yağmur Çarptrıcılar Elektro elekler Elekler Ultramikroskop Mikroskop Tanecik boyutu analiz yöntemleri Elektron mikroskobu Ultrasantrifüj X ışını difraksiyon Adsorbsiyon Santrifüj ile Bulanıklık ölçer Geçirgenlik Işık saçılımı Yıkayarak Çökertme Skanner Gözün gördüğü Mikrometreler, kumpaslar vb. Çekirdek sayıcı Elektriksel iletkenlik Gaz temizleme cihazları Ultrasonik Çökeltme odaları (Çok sınırlı endüstriyel kullanım) Santrifüj ayırıcılar Sıvı yıkayıcılar Kumaş toplayıcılar Çok katmanlı filtreler Genel hava filtreleri Yüksek verimli hava filtreleri Çarptırmalı ayırıcılar Isıl çökeltme (Sadece örnek almak için) Mekanik ayırıcılar Elektriksel çökeltme Şekil 1. Tanecik ve tanecikli yayılımın özellikleri Alınan herhangi bir hava numunesindeki tanecik boyut dağılım ġekil-2 de verilmiģtir. 99.99 99.90 y ı s 99.00 95.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 5.00 1.00 0.10 0.01 0.01 0.1 Tanecik çapı 1 10 20 μm Şekil 2. Atmosfer havasında tanecik sayı, kütle ve yüzeyinin çapa göre dağılımı
Ortalama çap (mik ron) V. ULUSAL TESĠSAT MÜHENDĠSLĠĞĠ KONGRESĠ VE SERGĠS Ġ 628 Tipik bir atmosfer kirliliğine örnek olarak ġekil-2 deki en üst eğri gösterilmiģtir. Ortadaki eğride ise verilen bir boyuttan daha küçük olan taneciklerin toplam projeksiyon alanlarının yüzdesi, en alttaki eğride ise taneciklerin toplam kütlelerinin yüzdeleri gösterilmiģtir. Bu eğrilerin vermiģ oldukları bilgiler oldukça çarpıcıdır. Örnek olarak 0,1 mikron veya daha küçük çaptaki tanecikler dikkate alındığında bunlar atmosferde bulunan taneciklerin sayıca %80 kadarını kapsamakla birlikte kütlesel olarak sadece %1 değerindedirler. Aynı zamanda 1 mikron çapından daha büyük tanecikler sayıca sadece binde bir iken bunlar toplam kütlenin %70 kadarını oluģturmaktadırlar. Hava kirliliğini yaratan tanecik kütlesinin %80 kadarı, çapları 5 mikron değerinden daha küçük taneciklerden meydana gelmektedir. ġehir içindeki havada bulunan taneciklerin çapı, genel olarak 1 mikron değerinden daha küçüktür. Havada bulunan virüs, bakteri, polen ve mantar gibi mikroorganizmalardan oluģan taneciklere bioaerosol adı verilir. Ġç mahallerde kirletici olarak bu mikroorganizmalarla karģılaģmaktayız. Bunlardan virüsler 0,003 ile 0,06 mikron çaplarında olmakla beraber genellikle koloniler halinde veya havada asılı baģka taneciklere yapıģmıģ olarak bulunurlar. Bakteriler ise çoğunlukla 0,4 ile 5 mikron çapındadır ve genellikle büyük taneciklerle beraber bulunurlar. Mantar sporlarının çapları 10-30 mikron, bitki tozlarının, polenlerin çapları 10-100 mikron ve bunların en çok tanınan çeģitleri ise 20-40 mikron mertebelerindedir (ġekil-3) [2]. 100 MANTARLAR Paracoccidioides Ulociadium 10 1 0.1 Blastomyces Fusarium Cladosporium Botrytis Scopulanopsis Stachybotrys Altemaria Aureobasidium Coccidioides Mucor Aspergillius Sporothrix Penicillium Cryptococcus Histoplasma Rhizomucor Acremonium BAKTERĠLER SPORLAR Trichoderma Absidia Pneumocystis Acinetobacter Moraxella Serratia Phialophora Mycobacteria Nocardia M. Iacunata Staphylococcus Anthrax N. asteroides Corynebacteria Micromonospora Haemophilus TB Pseudomonas Thermoactinomyces Actinomyces Streptococcus Plague Neisseria T. sacchari Cardiobacterium Alkaligenes P. pseudomal ei Micropolyspora Legionella Coxiel a Thermomonospora P. aeruginosa Klebsiella H. influenza C. psittaci Mumps Vaccinia Chlamydia Parainfluenza RSV Bordetella Mycoplasma Francisella Arenaviruses Marburg Varicella Measles Coronavirus Influenza Adenovirus Reovirus Hantavirus Togavirus VĠRÜSLER Echovirus Coxsackievirus 0.01 Rhinovirus Parvovirus NOT: Daire alanları çapları temsil ederler. ġekil 3. ÇeĢitli virüs, bakteri ve mantarların boyutlarının karģılaģtırılması BulaĢıcı olmayan enfeksiyonlar, hemen hemen tamamen çevrede bulunan mantar ve sporlar yoluyla veya tarımsal bakteriler vasıtasıyla geçerler. Sporlar bu grubun en önemli hastalıklarına neden olurlar. Bu, hava durumuna, iklim ve mevsimlere bağlı olarak değiģir ve en dezavantajlı durum kuru, rüzgarlı
V. ULUSAL TESĠSAT MÜHENDĠSLĠĞĠ KONGRESĠ VE SERGĠS Ġ 629 ve mantar üreyen topraklarda meydana gelir. Ancak sürpriz olarak, yapılan araģtırmalara göre sadece önemsiz birkaç vaka dıģında dıģ havanın solunmasından dolayı solunum yolu enfeksiyonlarına yakalanma durumu tespit edilememiģtir. Ġç ortamlarda ve klima tesisatı elemanları üzerinde üreyen ve yayılan mikroorganizmalar asıl tehlike kaynağını teģkil ederler. Bu konu ilerde incelenecektir. Klima sistemlerine dıģardan alınacak taze hava da dıģ kirleticiler yönünden bir standarda bağlı olmalıdır.ashrae tarafından hazırlanmıģ ve Amerika için geçerli taze dıģ hava kriteri olarak kabul edilen atmosferik çevre havasının kalite standardı Tablo 1 de verilmiģtir [3]. Bu tabloda kısa dönem olarak 1-24 saatlik, uzun dönem için 3 ay ve lık ortalama değerler ile max. konsantrasyon değerlerinin aģılması halinde husule gelebilecek kronik solunum yolu ve kalp hastalıklarının olasılığı belirtilmiģtir. Tablo 1. ABD de temiz hava kalitesi ve kirleticilerin fizyolojik tesirleri Kirletici madde Sülfürdioksit Karbonmonoksit Azotdioksit Ozon Hidrokarbonlar Toplam tanecik (arit. ortalama) KurĢun Uzun Dönem Konsantrasyon μg/m³ (ppm) 80 (0.03) 10,000 (9) 100 (0.555) 50 1.5 Ortalama Zaman 8 saat 3 ay Kısa Dönem Konsantrasyon Ortalama μg/m³ (ppm) Zaman Fizyolojik Tesirleri 365 (0.14) 24 saat Kronik üst solunum hastalığı 40,000 (35) 1 saat Kalp hastalığı Kronik üst solunum hastalığı Kronik üst solunum hastalığı 235 (0.12) 160 (0.24) 1 saat 3 saat 150 24 saat Kronik üst solunum hastalığı KurĢun zehirlenmesi, çocuklarda merkezi sinir sistemi bozukluğu Proje müelliflerinin dıģ hava alıģ yönlerinde standartları aģmayan hava kirleticilerinin bulunmadığını tespit etmelerinin gerekliliği bu Ģekilde ortaya çıkmaktadır. Yoğun sokak trafiğine maruz yerlere dıģ hava alıģ menfezlerinin yerleģtirilmemesi çok doğru olacaktır. 3. KAPALI MAHALLERDEKİ İÇ HAVA KİRLETİCİLERİ Endüstriyel bir çok iģlem sonucunda toz, duman, sis, buhar, gaz veya bunların karıģımı Ģeklinde havayı kirleten maddeler ortaya çıkarak yakın çevrelerini ve atmosferi kirletirler. Bu kirleticilerin hem üretim sahası içinde yayılmalarını önlemek ve hem de zehirli konsantrasyon seviyelerinin artmasına engel olmak için, bu kirleticiler kaynaklarında kontrol altına alınmalıdırlar. Bütün kirletici konsantrasyonlarının sıfır olmasını sağlamak ekonomik açıdan uygun değildir. Bütün kirleticilerin mutlak kontrolü de mümkün değildir ve kendilerinde bir zarar oluģmadan iģyerinde çalıģanlar az miktarda zararlı maddeyi bünyelerine alabilirler. Endüstriyel hijyen ile ilgili bilim, havada bulunan kirleticilerin çoğunun ancak belirli bir sürede kabul edilebilir azami sınırları aģması halinde zehirli madde olarak değerlendirilmesi kavramı üzerine kurulmuģtur. Tablo-2 de iç mahallerde bulunabilecek bazı kirleticilerin max. konsantrasyon oranları verilmiģtir [1]. ABD deki Mesleki Endüstriyel ve Sağlık Ġdaresi (OSHA) tarafından yürürlüğe konulan ve uyulması zorunlu ABD standartları her yıl yeniden gözden geçirilerek Code of Federal Regulations, Federal yasalar, olarak yayınlanmaktadır. Tablo-3 de iç mahaller için kabul edilebilir max. kirlenme sınırlarının değerlerini gösteren değiģik standartların karģılaģtırılması verilmiģtir. Kapalı mahallarde iç hava kirleticileri olarak Tablolarda verilen Formaldehit, CO2, CO, Azotdioksit Ozon, Toz tanecikleri, Kükürt dioksit ve Radon gazı ile daha önce belirtilen bioaerosollerin dıģında ayrıca Ģu maddeler de bulunur: Uçucu sentetik maddeler (VOC). Bunların çoğu kanserojen karakterlidir. Benzen ve tuluen gibi aromatik hidrokarbonlar, alkoller, boya ve yapıģtırıcılar, tiner, klorlu hidrokarbonlar gibi endüstriyel olmayan mahal erde tespit edilen ve alınan hava numunelerinde normalde bulunan 50-300 e kadar değiģik çeģitde maddeler, Çalışmalarınızda kolaylıklar dileriz. klimaci.com