Z vědeckého hlediska je čistý vzduch tvořen specifickými plyny, zejména dusíkem (N₂), kyslíkem (O₂), argonem (Ar), oxidem uhličitým (CO₂) a vodní párou. Poměr těchto složek se může lišit v závislosti na environmentálních podmínkách. Vzduch však také obsahuje plyny s proměnlivými koncentracemi, běžně známé jako znečišťující látky.
Mezi hlavní znečišťující látky ovzduší patří PM (prachové částice), O₃ (ozon), CO (oxid uhelnatý) a NO₂ (oxid dusičitý). Tyto látky se často označují jako „kritéria znečišťujících látek“, protože mají významný dopad na lidské zdraví i životní prostředí. Světová zdravotnická organizace (WHO) stanovuje mezinárodní směrnice pro kvalitu ovzduší pro tyto a další látky. Aby byl vzduch považován za bezpečný, musí koncentrace těchto látek zůstat pod doporučenými limity.
Potřeba monitorování
Vystavení vysokým hladinám znečišťujících látek ve vzduchu bylo spojeno s širokou škálou zdravotních problémů, od bolestí hlavy a únavy až po závažnější chronická onemocnění. Ačkoli není možné znečišťující látky zcela odstranit, udržování jejich nízkých koncentrací je zásadní pro ochranu lidského zdraví.
Zde se stává nezbytným pokročilé monitorování kvality ovzduší. Jak venkovní, tak vnitřní prostředí by mělo být vybaveno čidly, která detekují škodlivé úrovně znečištění a zajišťují, že kvalita vzduchu zůstává v rámci bezpečných limitů.
Úloha čidel
Zatímco čidla teploty, relativní vlhkosti a CO₂ se obvykle používají k regulaci základního větrání za účelem zajištění (tepelného) komfortu a dostatečného přívodu čerstvého vzduchu, další čidla měřící znečišťující látky ve vzduchu hrají klíčovou roli při minimalizaci zdravotních rizik. Tato čidla pomáhají detekovat škodlivé látky, které nemusí být pro uživatele patrné, ale mohou mít významný dopad na dlouhodobé zdraví. Integrací těchto čidel mohou ventilační systémy reagovat efektivněji a podporovat tak jak komfort, tak i zdraví.
Hlavní znečišťující látky
Pro lepší pochopení kvality ovzduší je nezbytné znát různé typy znečišťujících látek, jejich zdroje, chemické reakce a jejich účinky na lidské zdraví.
- Těkavé organické sloučeniny (VOC)
Těkavé organické sloučeniny (VOC) jsou chemické látky, které se snadno přeměňují na plyny a často se vyskytují v běžných produktech, jako jsou čisticí prostředky, barvy, laky, stavební materiály, nábytek a kancelářské vybavení (například kopírky a tiskárny). Jsou také produkovány lidmi a zvířaty. Navíc se podílejí na tvorbě ozonu (O₃), smogu a kyselých dešťů, čímž poškozují životní prostředí. Mezi nejběžnější sloučeniny patří benzen, ethylenglykol, formaldehyd, methylenchlorid, tetrachlorethylen, toluen, xylen a 1,3-butadien.
Zkratka TVOC označuje celkové množství těkavých organických sloučenin (Total Volatile Organic Compounds). Monitorování úrovně TVOC je důležité, protože některé VOC mohou být škodlivé pro zdraví, zejména když se hromadí ve vnitřním prostředí. Vdechování vysokých koncentrací určitých VOC po delší dobu může vést ke zdravotním problémům, jako jsou bolesti hlavy, závratě, podráždění očí, nosu a krku, alergické kožní reakce a v některých případech i k vážnějším zdravotním potížím. Některé VOC jsou prokázané karcinogeny.
Index VOC poskytuje přehled o celkovém množství VOC ve vzduchu. Jde o chytrý, adaptivní ukazatel, který odráží trendy znečištění vnitřního ovzduší těkavými organickými látkami. Hodnota 100 odpovídá průměrnému složení vnitřního vzduchu za posledních 24 hodin. Hodnoty mezi 100 a 500 naznačují zhoršení, zatímco hodnoty mezi 1 a 100 informují o zlepšení kvality ovzduší z hlediska VOC. Index se neustále přizpůsobuje svému prostředí a pomáhá detekovat zhoršení nebo zlepšení kvality vzduchu v čase. Toto trendové čidlo lze použít k řízení rychlosti ventilátoru větracího systému. Když index VOC ukazuje klesající trend, rychlost ventilátoru lze snížit. V případě rostoucího trendu je potřeba zajistit větší přívod čerstvého vzduchu, aby se znečišťující látky odvětraly. - Oxid uhelnatý (CO)
Oxid uhelnatý (CO) je bezbarvý, bez chuti a bez zápachu. Je to vysoce toxický plyn, který se snadno mísí se vzduchem a může sloužit jako zdroj paliva – při hoření vytváří charakteristický fialový plamen. Koncentrace oxidu uhelnatého se mohou vyskytovat jak v interiéru, tak ve vnějším prostředí.Hlavními zdroji CO v interiéru jsou neventilovaná plynová nebo petrolejová topidla, netěsné komíny, pece a kotle. Kromě toho mohou koncentraci CO zvyšovat i běžné činnosti, jako je kouření nebo vaření na plynovém sporáku. Mezi zdroje CO ve venkovním prostředí patří vozidla a stroje poháněné spalováním fosilních paliv. Z tohoto důvodu se vyšší koncentrace CO často nacházejí v garážích, parkovacích domech a na silnicích.
Účinky CO jsou pro lidské zdraví nebezpečné. Nízké hladiny CO mohou způsobit únavu u zdravých osob a bolesti na hrudi u lidí s onemocněním srdce, zejména při fyzické aktivitě nebo stresu. Krátkodobé vystavení vede ke sníženému přísunu kyslíku do srdce. Vystavení vysokým hladinám CO může způsobit závratě, bolesti hlavy, zmatenost, nevolnost a zhoršit vidění, koordinaci i mozkové funkce. Nejvyšší hladiny CO se vyskytují spíše v uzavřených prostorách a mohou být pro člověka smrtelné. Z hlediska dopadu na životní prostředí se CO může účastnit chemických reakcí vedoucích k tvorbě ozonu (O₃), který má škodlivý vliv na přírodu a vegetaci.
V současnosti je většina vozidel navržena tak, aby při spalování paliva emitovala více oxidu uhličitého (CO₂) a méně oxidu uhelnatého (CO). Kromě toho skutečnost, že CO může reagovat s kyslíkem (O₂) za vzniku CO₂, ukazuje přímou souvislost mezi hladinami CO a CO₂, zejména v uzavřených garážích, kde kvalita vzduchu výrazně závisí na správném ventilačním systému. Venkovní čidla CO₂ od společnosti Sentera jsou speciálně vyvinuta pro přesná měření koncentrací CO₂, čímž přispívají k zajištění bezpečnosti osob v uzavřených garážích.
Čidla CO₂ od společnosti Sentera jsou vhodná pro měření kvality vzduchu v uzavřených garážích. Navíc tato multifunkční čidla měří také teplotu, relativní vlhkost a úroveň okolního osvětlení. Na základě měření teploty a vlhkosti je vypočítán rosný bod. Všechny tyto hodnoty jsou dostupné prostřednictvím komunikace Modbus RTU. - Zkapalněný ropný plyn (LPG)
Zkapalněný ropný plyn (LPG) je dalším široce používaným palivem pro pohon vozidel. V důsledku dopadu na životní prostředí a změn ve státní politice dochází ke snižování používání dieselových motorů, které jsou postupně nahrazovány motory na LPG, které nejsou pro přírodu tak škodlivé. LPG tvoří dvě kapalné složky zemního plynu: propan a butan, nebo jejich směs. Výpary LPG mohou ve špatně větraných prostorách způsobit závratě, mdloby nebo dušení.
Pro zajištění bezpečné a zdravé kvality vnitřního ovzduší je nezbytné kontinuální monitorování koncentrací plynů pomocí vhodných čidel a systémů měření. - Prachové částice (PM)
Prachové částice (PM) označují složitou směs drobných pevných částic a kapalných kapének rozptýlených ve vzduchu. Tyto částice se liší velikostí, tvarem i chemickým složením a jsou klasifikovány především podle svého průměru. PM10 a PM2,5 – částice o průměru 10 µm a 2,5 µm či menším – jsou považovány za zdraví nebezpečné. Díky své malé velikosti mohou být PM10 a zejména PM2,5 vdechnuty hluboko do plic. Částice PM2,5 jsou obzvláště nebezpečné, protože mohou proniknout až do plicních sklípků (alveol) a dokonce vstoupit do krevního oběhu, čímž zvyšují riziko vážných zdravotních problémů, jako jsou respirační a kardiovaskulární onemocnění či předčasná úmrtí.
Prachové částice mohou také přispívat ke vzniku kyselých dešťů, které poškozují životní prostředí, stavby či kulturní památky. Dalším příkladem přítomnosti PM2,5 a PM10 ve vzduchu je vznik smogu ve městech. Smog snižuje viditelnost, což může vést ke zvýšení rizika dopravních nehod, protože řidiči hůře rozpoznávají překážky, chodce a ostatní vozidla.
Mezi hlavní zdroje PM2,5 a PM10 patří elektrárny a automobily, které emitují oxid siřičitý (SO₂) a oxidy dusíku (NOₓ), jež se následně podílejí na tvorbě těchto částic prostřednictvím složitých chemických reakcí v atmosféře. Částice jsou rovněž přímo uvolňovány ze stavebních prací, zemědělských polí, nezpevněných cest a požárů. Některé zdroje se nacházejí i uvnitř budov a zahrnují činnosti, jako je kouření, vaření na dřevěném sporáku, připálení jídla při vaření, zapalování svíček nebo topení v krbu. Prach a pyl, které mohou pronikat do interiéru otevřenými okny, jsou rovněž významným zdrojem částic PM2,5 a PM10. - Ozon (O₃)
Ozon (O₃) je další znečišťující látka ovzduší, která vzniká v důsledku složitých chemických reakcí v atmosféře. Hlavní složky odpovědné za tvorbu O₃ ve znečištěném ovzduší jsou dusík (N₂) a těkavé organické sloučeniny (VOC).
Hlavními zdroji oxidů dusíku (NOx) a těkavých organických sloučenin (VOC) jsou emise z automobilů, elektráren, chemických závodů, elektrických zařízení, výpary benzínu a rafinerií, které ve slunečním světle reagují a vytvářejí O₃. Ozon se nejčastěji vyskytuje ve městských oblastech, může se však větrem rozptýlit na velké vzdálenosti, což vede k vyšším úrovním znečištění i ve venkovských oblastech. Ozon je jednou z hlavních složek smogu, který snižuje viditelnost a kvalitu ovzduší.
Při vdechnutí může O₃ způsobit dráždění a zánět dýchacích cest, což se projevuje kašlem, tlakem na hrudi a zvýšenou frekvencí astmatických záchvatů u osob s tímto onemocněním. Dlouhodobé vystavení vysokým koncentracím O₃ může u dětí, seniorů a osob s respiračními chorobami vést ke snížení plicní funkce.
Kromě toho může O₃ negativně ovlivnit vegetaci a přírodu, snižovat růst rostlin, fotosyntézu a biodiverzitu. - Oxid dusičitý (NO₂)
Oxid dusičitý (NO₂) patří do skupiny vysoce reaktivních plynů, známých jako oxidy dusíku (NOx). Oxid dusičitý (NO₂) vzniká při spalovacích procesech zahrnujících dusík a kyslík, přičemž hlavním zdrojem NO₂ ve vzduchu je spalování paliva. V tomto ohledu hrají klíčovou roli emise z elektráren, vozidel, průmyslových zařízení a domácího vytápění. Navíc uzavřené garáže vyžadují správné větrání, protože vozidla produkují emise, které jsou škodlivé pro lidské zdraví. V tomto případě může být detekce CO₂ použita jako kritérium celkové bezpečnosti v uzavřených garážích, protože při spalování paliva se uvolňuje velké množství CO₂. Moderní čidla CO₂ od společnosti Sentera jsou speciálně navržena pro detekci hladiny CO₂ a zajišťují, že se pohybuje v bezpečném rozsahu. V důsledku toho jsou venkovní čidla CO₂ klíčovým prvkem každého ventilčního systému v uzavřených garážích.
Oxid dusičitý má škodlivé účinky na lidské zdraví. Vystavení vysokým koncentracím NO₂, i krátkodobé, může způsobit podráždění a zánět dýchacích cest, projevující se kašlem, obtížemi s dýcháním a sípáním.
Oxid dusičitý má také vliv na životní prostředí. V kombinaci s vodou, kyslíkem a dalšími chemickými látkami tvoří kyselý déšť. Kromě toho NO₂ reaguje s dalšími znečišťujícími látkami ve vzduchu, čímž vytváří smog a zhoršuje kvalitu ovzduší.
Hlavními zdroji CO v interiéru jsou neventilovaná plynová nebo petrolejová topidla, netěsné komíny, pece a kotle. Kromě toho mohou koncentraci CO zvyšovat i běžné činnosti, jako je kouření nebo vaření na plynovém sporáku. Mezi zdroje CO ve venkovním prostředí patří vozidla a stroje poháněné spalováním fosilních paliv. Z tohoto důvodu se vyšší koncentrace CO často nacházejí v garážích, parkovacích domech a na silnicích.Závěr
Udržování čistého ovzduší představuje složitou výzvu, ovlivněnou řadou faktorů. Proto je nepřetržité monitorování kvality ovzduší nezbytné pro ochranu lidského zdraví a bezpečnosti, zejména v uzavřených prostorách. Kromě toho musí veřejné budovy přísně dodržovat předpisy o ventilaci, které zajišťují dodržování stanovených standardů kvality ovzduší. Tyto předpisy stanovují kritické bezpečnostní limity, které nesmí být nikdy překročeny, aby byl vzduch bezpečný pro všechny uživatele.
Udržování čistého ovzduší představuje složitou výzvu, ovlivněnou řadou faktorů. Proto je nepřetržité monitorování kvality ovzduší nezbytné pro ochranu lidského zdraví a bezpečnosti, zejména v uzavřených prostorách. Kromě toho musí veřejné budovy přísně dodržovat předpisy o ventilaci, které zajišťují dodržování stanovených standardů kvality ovzduší. Tyto předpisy stanovují kritické bezpečnostní limity, které nesmí být nikdy překročeny, aby byl vzduch bezpečný pro všechny uživatele.