KOMPENDIE. Materialers påvirkning på indendørs luftkvalitet

Transkript

1 NTNU Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Fakultet for samfunnsvitenskap og teknologiledelse Institutt for industriell økonomi og teknologiledelse KOMPENDIE Materialers påvirkning på indendørs luftkvalitet Version 1 Rikke Bramming Jørgensen Institutt for industriell økonomi og teknologiledelse, NTNU 2014

2 2

3 Materialers indvirkning på luftkvaliteten Der findes flere forskellige måder hvorpå et materiale kan påvirke luftkvaliteten i en bygning. Disse kan tildels være uafhængigt af hinanden og vi må derfor forstå de enkelte virkningsmekanismer: 1. Materialernes indhold af frie (ubundne) forureninger, der umiddelbart kan afgives til indeklimaet. 2. Materialets indhold af bundne forureninger, dvs. stoffer som kan frigives hvis materialerne udsættes for visse påvirkninger 3. Materialets evne til at opsamle eller akkumulere forureninger som senere kan afgives til indeklimaet. 4. Materialets evne til at virke som næringsgrundlag for mikroorganismer Frie (Ubundne) forureninger Velkendte forureninger fra denne gruppe er formaldehyd fra sponplater og organiske opløsningsmidler fra maling. Disse materialer vil kunne bidrage til dårlig luftkvalitet i den første periode af en bygnings driftstid For at lette fremstillingen anvendes ofte organiske opløsningsmidler i produktionen og derfor indeholder mange materialer rester af organiske opløsningsmidler. Ved fremstilling af produkter hvor der indgår en kemisk reaktion mellem to eller flere stoffer anvendes ofte et overskud af eet af stofferne for at få reaktionen til at forløbe så fuldstændigt eller så hurtigt som muligt for at opnå kort produktionstid. Et eksempel er spånplader, hvor råvarerne er treflis og/eller høvlspån, lim og voks. Spånerne og limen blandes og presses sammen under høj temperatur og tryk. Ved denne proces hærder limen, og efter afkøling opnår spånpladen stivhed og styrke. Størstedelen af formaldehydoverskudet forlader spånpladerne på produktionsstedet, mens resten bliver i pladerne og afgives først på brugsstedet. Bundne forureninger Eksempler på forureninger fra denne gruppe er mineraululdsfibre fra loftsplader og formaldehyd fra formaldehydlimede sponplader. Materialer med et indhold af stoffer, der kan nedbrydes eller omdannes kan afgive forureninger til rumluften i hele bygningens levetid. Afgivelsen af forureninger kan være bestemt af flere forskellige processer, som for eksempel slitage, nedbrydning, opløsning, henfald og ældning. Processer som sker fordi materialerne ikke kan tåle de påvirkninger som de udsættes for. 3

4 Ubehandlede mineraluldsfiberholdige loftsplader der er limet med en ikke fugtbestandig lim er et eksempel på denne type materialer. Hvis pladen er limet med en ikke fugtbestandig lim og udsættes for en vandskade, så vil der frigøres mineraluldsfibre. Et andet eksempel er spånplader, hvor limen kan nedbrydes under påvirkning af fugt og varme, så det ikke blot er den frie formaldehyd, men også den bundne formaldehyd som frigøres fra limen og afgives fra pladerne. Afgivelsen af formaldehyd afhænger af temperaturen og fugtigheden. I temperaturområdet o C fordobles afspaltningen for hver 7 o C temperaturstigning og ligeledes fordobles formaldehydafspaltningen hvis den relative fugtighed øges fra 30 % til 70 % ved 22 o C. Det er derfor af stor betydning at spånplader som er limet med formaldehydafspaltende lim anvendes efter forudsætningerne. Materialers evne til at opsamle eller akkumulere forureninger For de fleste mennesker er det en kendt problemstilling af lugte og forureninger kan sætte sig i materialer som bringes ind i et forurenet rum f.eks. fra lugte som hænger i tøjet vi har på. Det er især materialer med stor specifik overflade, dvs. lodne eller porøse materialer som kan opsamle forureninger. Typiske eksempler er gulvtæpper og kraftige tekstiler. Den forurening som materialet opsamler, vil blive frigives igen på et senere tidspunkt hvor luftforureningen i rummet er sunket. På den måde vil disse materialer kunne påvirke luftkvaliteten med en sekundær forureningsafgivelse efter at den primære forureningskilde er borte. Materialers evne til at virke som næringsgrundlag for mikroorganismer En del steder i et byggeri er det sandsynligt at materialer og produkter vil blive udsat for vand. I indgangspartier, på baderum, i køkkener, i dør og vinduesåbninger etc. Disse steder er det vigtigt at bruge materialer som tåler vand uden risiko for negativ påvirkning af indemiljøet på grund af udsættelse for vand. En del materialer virker ekstra godt som næringsgrundlag for mikroorganismer, hvilket betyder at når materialet udsættes for vand i større mængde, så vil det våde materiale give et godt grundlag for at eksempelvis muggsopp kan vokse i materialet. Dette er f.eks. tilfældet for gipsplader, som kan angribes af muggsopp i forbindelse med fugtskader. Materialer i denne gruppe kræver ekstra opmærksomhed knyttet til håndtering under byggeprocessen. 4

5 Emissionsprosessen Afgivelsen af organiske forbindelser, VOC, fra et byggemateriale kaldes for byggematerialets emission. Denne afgivelse har mange ligheder med tørring, når vanddamp afgives fra et fugtigt materiale. Drivkraften for emission er forskelle i damptryk. Når damptrykket for en gas er højere inde i et materiale end i den omkringliggende luft, så afgives gassen fra materialet til luften helt til der er opnået ligevægt. Forløbet er tilsvarende som når et vådt materiale tørrer. Det går hurtigere at tørre et vådt badehåndklæde ude en varm sommerdag med lidt vind, end en vindstille augustaften når duggen hænger i luften og den relative fugtighed er høj. Emissionen kommer hovedsageligt fra overflader som vender ind imod rumluften. Der er imidlertid også bidrag fra underlag og hjælpeprodukter som lim, afretningsmasse, sparkel, grunding m.m. Afgasningen som forekommer i et rum afhænger af flere faktorer: Egenskaber hos den aktuelle kemiske forbindelse i hvilken mængde kemikaliet indgår i materialet stoffets fysiske og kemiske binding til materialet hvor flygtigt det kemiske stof er (damptrykket) Egenskaber hos byggematerialet hvilken struktur og opbygning materialet har, f.eks. dets porøsitet om materialet er overdækket (forseglet) eller åbent eksponeret. Et materiale indvendigt i et skab afgiver f.eks. en mindre mængde af et stof end tilsvarende flade af materialet eksponeret direkte mod indeluften. Tætte gulvbelæg vil hæmme emissionen. Imidlertid vil emissionen da foregå over længere tid. materialets fugtighedsindhold. Højere fugtindhold giver normalt højere emission materialets temperatur Omgivelserne temperatur og fugtighed i rummet ventilationsforhold i rummet (luftskifte og lufthastighed over materialet) koncentrationen af det aktuelle stof i den omgivende luft og afgivelsen af samme stof fra andre materialer tilstedeværelse af materialer som kan adsorbere den aktuelle forurening fra rummet og senere virke som sekundær kilde til forurening med det samme stof. Emission til rumluften Emissionen er størst når materialet er nyt og aftager derefter med tiden. Varigheden af den periode hvor et materiale emitterer forurening til indeklimaet varierer fra materialetype til materialetype og fra enkeltmateriale til enkeltmateriale. 5

6 Forløbet kompliceres imidlertid af adsorption at emner i luften optages af andre materialer i rummet. På den måde opstår en depotvirkning, hvor forureninger som adsorberes på andre materialer vil afgives til rumluften (desorption) efter at det oprindelige materiale har reduceret sin emission. Forureningsniveauet og typen af forurening i indeluften vil derfor variere med tiden og indgå i et kompliceret samspil mellem emission, adsorption og sekundær emission (desorption). I begyndelsen af en bygnings levetid kan emissioner fra nye byggematerialer medføre højt forureningsindhold. Efterhånden som den primære emission fra disse materialet synker, vil den mængde forurening som er adsorberet på andre materialer kunne frigives igen og bidrage til at forureningsindholdet siger igen. På samme måde vil evt. bundne forureninger kunne frigives senere i en bygnings levetid, hvis materialet udsættes for belastning som det ikke tåler. Som eksempel kan nævnes en undersøgelse hvor man fandt at heldækkende tæpper afgav gasser som oprindeligt kom fra en helt anden type gulvbelæg i et naborum. Gulvbelægget havde adsorberet forurening fra en anden kilde og emitterede nu denne forurening igen. Forureningsniveauet og udviklingen i forureningen over tid afhænger af hvor mange materialer i et rum som emitterer forureninger, hvor stort luftskifte som er i rummet, den temperatur som er i rummet etc. og der er derfor stor variation fra rum til rum og fra bygning til bygning. Kammerforsøg Emissionen fra et materiale/produkt bestemmes som vist i figur 1: Figur 1: Emissionsforsøg i testkammer Materialet bliver pladseret i et klimakammer ved standardiserede temperatur og fugtighedsforhold. Helt ren luft bliver ledt ind i kammeret, hvor små ventilatorer sørger for god omblanding af luften. Inde i kammeret vil emissionen fra materialet blandes med luften og det er da luften som kommer ud af kammeret som analyseres for sit indhold af forureninger. Der kan foretages forskellige analyser af 6

7 forureningsindholdet. Det mest almindelige er at analysere for flygtige organiske forbindelser (VOC) og man kan da se på indholdet af de enkelte forbindelser, eller på den totale mængde (TVOC) andre kemiske forbindelser som der ofte testes for er formaldehyd og ammoniak. Indholdet af kræftfremkaldende eller reproduktionsskadelige kemikalier er andre eksempler på vurderinger der kan gøres Materialet testes på flere tidspunkter og resultatet afspejler da udviklingen i emission over tid. Valg af indemiljø venlige materialer Idag stiller både forbrugere og udbyggere større krav til at de materialer som anvendes skal opfylde en række miljøkrav, både i forholdet til indemiljøet og til miljøet omkring os. Miljømærke EU's Miljøblomst og det nordiske Svanemærke er de mest kendte og udbredte miljømærker. Blomsten og Svanen sigter på at mindske miljøbelastningerne i det omgivende miljø. Kravene er fastlagt ud fra vugge til grav principper, hvor miljøbelastningerne kortlægges, fra varen bliver født, til den bliver anvendt og ender som affald eller eventuelt genbruges. Kortlægningen omfatter derfor fem faser: Anvendte råmaterialer, produktion, distribution og emballage, brug og bortskaffelse. Kravene varierer fra varegruppe til varegruppe og kan f.eks. omfatte: Ingen brug af stoffer, der nedbryder ozonlaget, Intet eller meget lavt indhold af tungmetaller, Reduceret brug af farlige kemiske stoffer, Energiforbrug under produktionen, Genanvendelse og minimering af affald For mange forbrugere og i stadigt flere udbygningsprojekter er det et krav at de anvendte produkter skal være miljømærkede. Det er imidlertid vigtigt at være opmærksom på at når det gælder indeklima og byggematerialer, så er det krav til produktet i dets brugsfase som er det centrale moment og dette omfattes kun i mindre grad af miljømærkerne. For gulvmaterialer er f.eks. krav til dokumentation af formaldehyd emission inkluderet i miljømærket, men ikke VOC eller TVOC emission fra de samme materialer. Miljømærkerne opdaterer jævnligt sine kriterier og hvad som til enhver tid er omfattet af disse Indemiljømærker Indeklimamærkningsordninger stiller krav til produktet i dets brugsfase og omfatter udelukkende produktets indeklimamæssige egenskaber. Én ting er indholdet af kemiske stoffer i produktet, noget andet er, hvilke stoffer der frigives til f.eks. luften. Der findes ingen krav til obligatorisk mærkning, hverken i Norge eller i andre lande. Ordningerne er frivillige og det er op til producenten hvorvidt man ønsker at mærke sine produkter. I Norge er indemiljømærkning endnu ikke særligt udbredt, hvorimod det i andre lande har fået en stadig 7

8 stigende udbredelse. Der findes flere mærkningsordninger, heraf er Dansk Indeklima Mærkning og den finske Emission Classification of Building Materials de mest udbredte på de nordiske markeder (DIM, 2008; M1, 2010). Det tyske GuT mærke, Blue Angel, AgBB, EMICODE og Greenguard mærkerne er andre eksempler på indeklimamærker. Litteraturliste AgBB scheme (2012) workinggroups/committee for health related evaluation of building Blue Angel engel.de/en/ DIM (2008). Dansk Indeklima Mærkning Emicode. EU blomsten and contacts.html Greenguard (2014). Greenguard Environmental Institute. GuT for carpets dis.info/emission test00.html?&l=jmptabwwlzybwq M1 (2010) Classification of Indoor Climate Target Values, Design Guidance and Product Requirements. Finnish Society of Indoor Air Quality and Climate, Building Information Foundation RTS. FISIAQ publication 5E Svanemærket 8