|
Metode til risikovurdering af gasproducerende lossepladser 5 Indtrængning af gas i bygninger
5.1 Gasindtrængning5.1.1 Indledning I det følgende beskrives forskellige aspekter vedr. indtrængning af jordluft til huse. Hovedvægten er lagt på trykdreven indtrængning. Hvis der er lossepladsgas i jordluften, svarer dette således til, at indtrængningen af lossepladsgas foregår ved advektion. Beskrivelsen er inddelt i tre. Første del gennemgår nogle af de faktorer, der er bestemmende for indtrængningen:
Anden del omhandler målte indtrængningsrater. I den sidste del sammenfattes betragterne i relation til risikovurderingen for lossepladsgas. Mange af betragtningerne bygger på erfaringer fra radon. Dette skyldes, at der er foretaget radonmålinger i et relativt stort antal huse. Det er af betydning, da radon er en naturligt forekommende radioaktiv gas, som findes i høje koncentrationer under de fleste danske huse. Typisk er radonkoncentrationen i poreluften 10.000 gange højere end koncentrationen i udeluft. Radon er således en god sporgas for identifikation af jordluftindtrængning. For at anskueliggøre betydningen af de forskellige faktorer er der foretaget numeriske modelberegninger for huset i figur 5.1. Huset er et idealiseret 100 m² terrændækhus. Som udgangspunkt har huset et højpermeabelt kapillarbrydende lag under terrændækket, og der er 10 meter til grundvandsspejlet. Tilsvarende antages det, at der er en 3 mm revne mellem terrændækket og ydermuren. Revnen omfatter altså hele husets omkreds. Her kan jordluften trænge ind i bygningen. Selve betondækket antages at være helt tæt og uden revner. Andre detaljer fremgår af figuren. Beregningerne er foretaget med modellen RnMod3d, som er udviklet på Risø /12/. Det skal fremhæves, at modelberegningerne udgør en meget idealiseret repræsentation af de faktiske forhold. Herunder er det værd at bemærke, at der ikke tages hensyn til inhomogeniteter og sprækker i jorden (f.eks. på moræneler) eller anisotropi for gaspermeabiliteten.
Figur 5.1 5.1.1.1 Byggetekniske grundbegreber I Bygge- og Boligstyrelsens vejledning om undersøgelser af lufttæthed i bygningskonstruktioner /32/er givet en detaljeret gennemgang af mulighederne for jordluftens indtrængning i bygninger. I det følgende vil der blive givet en kort beskrivelse af de bygge tekniske begreber, der er anvendt i nærværende rapport, men for detaljeret information henvises til Bygge- og Boligstyrelsens vejledning /32/. Ved vurderingen af gasindtrængningen i bygninger, kan bygningerne opdeles i tre hovedkategorier som vist i figur 5.2.
Figur 5.2 Terrændæk Modelhuset, som er benyttet ved beregningerne i dette afsnit, er et forholdsvis simpelt hus, med et terrændæk af beton, der hviler på et kapillarbrydende lag. Et terrændæk består oftest af en betonplade, som enten hviler direkte på jorden (meget simpelt byggeri), eller som ligger over et isolerende lag og et kapillarbrydende lag. Huset er uden kælder eller krybekælder. Mange parcelhuse er opført som huse med terrændæk. Selve den bærende del i et terrændæk er oftest en ca. 10 cm tyk betonplade udstøbt efter udførelsen af husets fundamenter for ydervægge og andre bærende vægge. Betonen armeres i tilstrækkelig omfang til at undgå væsentlig revnedannelse, men udføres også i nogle tilfælde med ingen eller så lidt armering, at revnedannelser alligevel forekommer. Over betongulvet udlægges ofte en gulvbelægning (f.eks. tæppe, linoleum eller parket), hvorfor det kan være svært at få vished om der er revner i terrændækket, og hvor store de er. I bygninger med terrændæk vil der typisk ses revner langs fundamentet for ydervæggene, idet terrændækket trækker sig lidt sammen på grund af svind og krybninger i betonen, hvorved der fremkommer en 3-5 mm spalte/revne langs alle ydervægge. Utætheder i terrændækket vil også typisk forekomme ved rør- og ledningsgennemføringer. Kapillarbrydende Under terrændækket befinder sig ofte et varmeisoleringslag, der kan bestå af mineraluld, skumplastisolering, letklinker eller Lecanødder samt et gruslag/singelslag/kapillarbrydende lag, der skal sikre, at vand fra undergrunden ikke kapillært (hårrørsvirkning) suges op i betonen. Det kapillarbrydende lag består af grus med så store korn, at vand ikke kan suges op, men denne kornstørrelse giver samtidig mange små hulrum og giver derfor en meget fin fordelingsmulighed for eventuel optrængende gas. Radon tæt byggeri Nyere terrændæk skal ifølge Bygningsreglementet være helt tætte og jf. Radonvejledningen udføres med fleksible membraner langs kanterne. Huse, der er 10 år gamle eller ældre, er ikke opført efter det ovenfor nævnte reglement og vejledning, og må derfor ofte betegnes som "utætte" mod undergrunden. Krybekælder I nogle typer bygninger er gulvkonstruktionen hævet op fra jorden, og der er etableret et mindre hulrum mellem gulvet og jordoverfladen. Dette hulrum betegnes i denne rapport som en krybekælder, uanset om det er muligt for en person at kunne krybe ind i hulrummet eller ej. Krybekældrene er normalt etableret som ventilerede hulrum. Ventilationen foretages ofte gennem riste i siden på fundamentet, men da ristene kan være lukkede eller stoppet til kan ventilationen i krybekældrene være meget dårlig. Nogle krybekældre er anlagt med et bunddæk, medens krybekælderen i specielt ældre huse kan være anlagt uden bunddæk. Bunddækket i krybekældrene er ofte af en dårligere kvalitet, end terrændækket, og yder derfor en ringere beskyttelse mod gasindtrængning. Mulighederne for gasindtrængning fra jorden til krybekælderen, og fra krybekælderen gennem gulvet til bygningen er de samme som for terrændækket, typisk vil utætheder kunne forekomme i forbindelse med revner og sprækker i dækket/gulvet, utætheder langs fundamentskanter og ved rør- og ledningsgennemførelser. Kælder I bygninger med kælder vil gulvkontruktionen i kælderen ofte minde om opbygningen af terrændækket. Væggene i kælderen kan dog have en noget anderledes opbygning, der vil f.eks. ikke være noget kapillarbrydende lag. Ved nogle bygninger er der etableret et dræn på ydersiden af kældervæggen, for at holde denne tør. Drænet vil i lighed med det kapillarbrydende lag kunne fordele poreluften langs kældervæggen, og derved lede luften hen til revner og sprækker i væggen. Drænet er dog i modsætning til det kapillarbrydende lag ført op over terræn, og står derfor i kontakt med atmosfære luften. Drænet vil derfor også kunne bevirke at poreluften under trykfald i atmosfæren kan ledes til overfladen, og at atmosfærisk luft under trykstigninger i atmosfæren vil ledes ned langs kældervæggen. Mulighederne for gasindtrængning fra jorden til kælderen, og fra kælderen gennem gulvet til stueetagen er de samme som for de øvrige bygningstyper, dog vil poreluften også kunne sive ind i kælderen gennem utætheder i kældervæggen, f.eks. i forbindelse med rør- og ledningsgennemførelser. 5.1.2 Faktorer af betydning for gasindtrængning 5.1.2.1 Indendørs-undendørs trykforskelle Indendørs-udendørs temperaturforskelle, vind og drift af mekaniske ventilationsanlæg frembringer normalt et lille undertryk af størrelsesordenen 1 til 3 Pa i forhold til den omgivende atmosfære /13/ /14/. Undertrykkets størrelse varierer igennem døgnet (normalt med maksimum tidligt om morgenen) og igennem året (normalt med maksimum om vinteren). Denne trykforskel giver anledning til at jordluft suges ind i huset. Typiske værdier for indtrængningsraten til et almindeligt dansk enfamiliehus formodes, at være omkring 0,1 til 1 m³ per time. Dette strømningsfelt danner en zone i jorden umiddelbart under og omkring huset. Zonen kan kaldes for husets indflydelseszone, idet man som udgangspunkt kan påregne, at enhver gaskomponent (f.eks. lossepladsgas, VOC'er eller radon), som af en eller anden grund kommer ind i denne zone, vil blive ført ind i huset af gasstrømningen /15/. Indtrængningsraten er proportional med undertrykkets størrelse. Hvis der kommer 1 m³/time ind i huset ved 1 Pa, så vil indtrængningen stige til 3 m³/time ved 3 Pa. Indtrængningsraten stiger med jordens gaspermeabilitet. Modelberegninger for huset i figur 4.1 viser, at for en indendørs-udendørs trykforskel på 3 Pa vil jordluftindtrængningen være omkring 1,6 m³/time ved 10-10 m², 0,18 m³/time ved 10-11 m², og 0,018 m³/time ved 10-12 m². Der er ikke direkte proportionalitet mellem jordens gaspermeabilitet og indtrængningen, da permeabiliteten for det kapillarbrydende gruslag ikke er uendelig stor. Det kapillarbrydende lag og antallet af revner i betondækket spiller også en rolle for jordluftindtrængningens størrelse. Dette er illustreret i figur 5.3, hvor der er gennemført beregninger med og uden et højpermeabelt gruslag under dækket. Jordens gaspermeabilitet er sat til 10-11 m². For begge konfigurationer er gasindtrængningen beregnet som funktion af bredden af revnen mellem dæk og ydermur. Revnebredden går fra 50 til 0,1 mm. Det ses, at der er en stærk ulineær sammenhæng mellem revnebredde og gasindtrængning. Indtrængningen er således stort set den samme uanset om revnen er 50 eller 1 mm bred. Først når revnen kommer under en brøkdel af en mm begrænses indtrængningen væsentligt. Det fremgår desuden, at det kapillarbrydende lag spiller en vigtig rolle for indtrængningen: Ved en revnebredde på 50 mm giver det kapillarbrydende lag anledning til en tredobling af indtrængningen relativt til situationen uden et sådant lag. Det er på den baggrund klart, at permeabiliteten af det kapillarbrydende lag og jorden umiddelbart under huset er afgørende for luftindtrængningen. Det må formodes, at betydningen af det kapillarbrydende lag er endnu større i virkeligheden end beskrevet ovenfor. Det skyldes, at jorden ikke er homogen (men f.eks. opsprækket) og at revnerne i betondækket er spredt over gulvarealet. I sådanne tilfælde vil det kapillarbrydende lag tilvejebringe en god kobling mellem særligt hurtige transportveje i dækket og i jorden. Eksperimentelle undersøgelser og modelberegninger /16/ har vist, at hvis man betragter mindre revner eller huller i betondækket (fremfor en enkelt sammenhørende revne langs dæk og ydermur som i figur 5.3), da vil indtrængningen til et hus uden kapillarbrydende lag stort set være proportional med det samlede lækareal af revner. For et sådant hus vil indtrængningen altså direkte afhænge af antallet og størrelsen af revnerne. For huse med et kapillarbrydende lag vil lækarealet derimod være uden betydning (svarende til den øverste kurve i figur 5.3) hvis dækket blot er "punkteret" et enkelt sted. For sædvanlige danske huse med kapillarbrydende lag kan man altså ikke forvente, at indtrængningen af jordluft kan begrænses væsentligt ved at tætne dækket med mindre man effektivt stopper alle utætheder.
Figur 5.3 5.1.2.2 Ændringer i atmosfæretrykket Det er velkendt bl.a. fra sikkerhedskrav for arbejde i lukkede rum, at fald i det atmosfæriske tryk kan medføre indtrængning af giftig/iltfattig gas og således forårsage kvælningsulykker. Der foreligger også feltmålinger, som viser, at der kan komme udgasninger fra jordoverfladen, når trykket falder. Derimod er det mindre godt belyst, hvordan sådanne trykfald påvirker indtrængningen af jordgas til huse. Det atmosfæriske tryk varierer på forskellige tidsskalaer (fra sekunder til dage, se afsnit 3.2.4). Sådanne trykændringer udbredder sig diffusivt i jorden med udbredelsestider, som afhænger af jordens porøsitet og permeabilitet. Jorden reagerer ikke på ændringer, som er "for hurtige". Jordens responstid T kan beregnes som:
Med L = 2m og e = 0,3 er T omkring 6 timer for en permeabilitet på 10-14 m² og omkring 2 sekunder for 10-10 m². Efter et fald i det atmosfæriske tryk er der overtryk i gasreservoiret i jorden under huset. Gassen ekspanderer indtil trykket er udlignet. Jo større reservoir, jo større gasstrømning. Dvs. at gasstrømningen stiger med jordens porøsitet og afstand til grundvandsspejlet. For et uendeligt stort reservoir i homogen jord med porøsitet e og gaspermeabilitet k vil et jævnt trykfald (f.eks. 1 hPa per time) som starter kl. t=0 give anledning til en udgasningshastighed (i m³/sek per m² overfladeareal) fra jorden lig:
hvor: a er hastigheden hvormed trykket falder i Pa/s /17/. Det ses, udgasningshastigheden vokser med tiden. Det skyldes, at større og større dele af reservoiret bidrager til ekspansionen efterhånden, som trykket forplanter sig igennem jorden. For et endeligt reservoir (f.eks. jord som nedadtil er begrænset af et grundvandsspejl) vil udgasningshastigheden vokse til en vis maksimalværdi. Det maksimale flow (m³/time) fra et reservoir under et trykfald er:
For at vurdere betydningen af længerevarende trykfald er der gennemført modelberegninger for huset i figur 5.4(a). Det antages, at trykket (efter at havde været konstant i lang tid) falder jævnt med 40 hPa (altså 40 mbar) over en periode på 24 timer. Derefter er trykket igen konstant. Trykkets tidsmæssige forløb er vist i figur 5.4(b). Der er gennemført beregninger for indtrængning af jordgas til huset for forskellige afstande til grundvandsspejlet og forskellige gaspermeabiliteter. I alle tilfælde er der et kapillarbrydende lag under huset, og en 3 mm revne mellem dæk og ydervæg. Resultaterne fremgår af figur 5.4(c). Det ses, at indtrængningshastigheden vokser fra 0 op til en maksimalværdi, som primært er karakteristisk for, hvor dybt grundvandsspejlet ligger. Jo dybere grundvandsspejl, jo større indtrængning. For 20 m til grundvandsspejlet er maksimalværdien omkring 1 m³/time. For 10 m er maksimalværdien omkring 0,5 m³/time. Gaspermeabiliteten har primært betydning for, hvor hurtigt maksimalværdien opnås. Det ses af figuren, at hvis der er 10 m eller mere til grundvandsspejlet, og hvis jordens gaspermeabilitetet er under 10-13 m², da opnås maksimalværdien ikke indenfor de 24 timer, som trykfaldet varer.
Figur 5.4 5.1.2.3 Sammenligning mellem drivkræfterne Robinson et al. /18/ har foretaget en sammenligning mellem gasindtrængning som følge af periodiske ændringer af atmosfæretrykket og konstante indendørs-udendørs trykforskelle. Sammenligningen viser, at atmosfæretrykket dominerer som en drivkraft for lave permeabiliteter. For høje permeabiliteter er det derimod den indendørs-udendørs trykforskel, som er vigtigst. I det følgende foretages en sammenligning mellem gasindtrængning som følge af atmosfæretrykfaldet vist i figur 5.5(b) (trykfald på 40 hPa over 24 timer) og en konstant indendørs-udendørs trykforskel på 3 Pa, som beskrevet afsnit 5.1.2.1. Figur 5.5 viser den gasmængde, som tilgår modelhuset over 24 timer fra de to drivkræfter. Eksempelvis ses det, at for en gaspermeabilitet på 10-10 m² og 2 m til grundvandsspejlet, da vil atmosfæretrykfaldet betyde, at der kommer omkring 2,4 m³ jordluft ind i huset. Til sammenligning vil en indendørs-udendørs trykforskel på 3 Pa forårsage en indtrængning på omkring 24 m³ over de 24 timer.
Figur 5.5 Det ses, at for permeabiliter på 10-10 m² (eller derover) er indtrængningen i alle tilfælde væsentligt højere for den 3 Pa indendørs-udendørstrykforskel sammenlignet med atmosfæretrykfaldet. I sådanne tilfælde er ændringer i atmosfæretrykket altså af marginal betydning. Dette gælder derimod ikke for jord med lavere permeabilitet. For jorde med en permeabilitet på 10-11 m² (eller derunder) viser modelberegningerne, at ændringer i atmosfæretrykket kan være en væsentlig drivkraft i forhold til indendørs-udendørstrykforskelle. Det skal bemærkes, at ovenstående sammenligninger ikke tager hensyn til, hvorfra den indtrængende jordluft kommer. For den konstante 3 Pa trykforskel er det et bestemt jordvolumen mellem huset og jordoverfladen, som gennemskylles med en given hastighed (indflydelseszonen). Hvis man tilfører lidt lossepladsgas til dette volumen, vil denne gas før eller siden komme ind i bygningen. For faldet i det atmosfæriske tryk er situationen anderledes. Her beror strømningen på en ekspansion af jordluften i reservoiret under huset. Ved et givet trykfald på f.eks. 30 hPa udvider jordluften sig med ca. 3 %. For dybereliggende dele af reservoiret giver denne ekspansion kun anledning til et lille flow, men for de øvre jordlag vil flowet øges, da det også vil være påvirket af flowet fra de dybere liggende lag. For lossepladsgas, der befinder sig i den nederste del af reservoiret, vil faldet i det atmosfæriske tryk kun give anledning til, at lossepladsgassen bringes lidt opad, som forsøgt illustreret i figur 5.6, og lossepladsgassen vil ikke automatisk blive bragt ind i huset. Som det kan ses af figur 5.6, vil det kun være lossepladsgas, som befinder sig i den øverste del af reservoiret, der kommer ind i indflydelseszonen, og som dermed vil kunne sive ind i bygningen.
Figur 5.6 5.1.2.4 Andre drivkræfter Der findes også andre drivkræfter end atmosfæretryksændringer og indendørs-udendørdtrykforskelle. Pga. gasdannelse i lossepladsen har denne ofte et overtryk i forhold til omgivelserne. Et overtryk op til 20 hPa er normalt for lossepladser med lavpermeabel top /1/. Dette overtryk er vigtig ved selve gasspredningen (fra losseplads mod hus), men det kan også hjælpe med til (1) at lossepladsgassen direkte presses ind i nærvedliggende huse eller (2) at den presses så tæt på huset, at dettes eget undertryk kan bringe gassen ind. Fra numeriske modelstudier vides det, at varmetabet fra en kældervæg kan give anledning til konvektionsstrømme i jorden omkring huset. Dette kan medføre ændringer i strømningsfeltet i jorden under huset /19/ således, at den jordgas, som tilgår huset, kommer fra dybereliggende jordlag. Vha. numeriske modelberegninger er det påvist, at vindinducerede trykfelter på jordoverfladen omkring et hus kan medføre betydelige ændringer af strømningen af jordgas under huset /20/ /21/. Dermed kan jordgasindtrængningen til huset også ændres. Under en storm kan jorden under et hus ventileres. Fænomenet er eksperimentelt påvist. 5.1.2.5 Indtrængningssteder De vigtigste steder for trykdreven indtrængning af jordluft er støbeskel mellem gulvkonstruktion og væg (typisk 1 til 3 mm revnebredde) og andre revner og sprækker i grænsefladen mod jorden f.eks. omkring eller igennem afløbsrør (særligt hvis vandlåsen er udtørret eller ikke-eksisterende) eller andre installationer. Desuden kan jordluft komme ind via hulmure. I forbindelse med en risikovurdering for lossepladsgas til et hus skal det nævnes, at jo mere koncentreret indtrængningen foregår (f.eks. igennem en enkelt revne) jo større er sandsynligheden for at have en gassamling med en metankoncentration over det kritiske niveau. Modsat vil en mere diffus indtrængning over et stort areal lettere opblandes med husets almindelige rumluft. 5.1.2.6 Separation Det er uvist, om indtrængningsprocessen kan give anledning til en separation mellem metan og lossepladsgassens andre komponenter således, at metanindholdet indendørs kan bringes over niveauet i den "oprindelige" jordluft. Fysisk findes der umiddelbart tre egenskaber, som kan føre til en sådan separation af gassens enkeltkomponenter: (i) forskelle i opløslighed, (ii) forskelle i densitet, og (iii) forskelle i diffusivitet. Det vurderes, at separation kun i meget sjældne tilfælde vil kunne have betydning for de risici der kan opstå i forbindelse med gasindtrængningen. 5.1.3 Målinger af jordluftindtrængningen 5.1.3.1 Direkte målinger Udenlandske målinger viser, at indtrængning af jordluft kan udgøre mere end 20 % af husets samlede lufttilførsel (dvs. husets almindelige ventilationsluft). På Risø er der foretaget målinger på to små testhuse, som skaleret til et almindeligt enfamiliehus ville svare til en jordluftindtrængning på 0.45 til 1,6 m³/time (eller 0,3 til 1 % af husets udelufttilførsel under normale forhold) /23/. Der foreligger i ét tilfælde en direkte måling af jordgasindtrængning til et hus, som følge af ændringer i atmosfæretrykket /24/. I dette tilfælde var det dog ikke store vedvarende trykfald (se afsnit 4.2.2), som blev behandlet. Det kunne vises, at små hurtige fluktuationer i atmosfæretrykket (amplitude 10 Pa og periode ca. 20 min) var en vigtig drivkraft for jordgasindtrængning. Over en 5-dags periode gav oscillationerne anledning til en indtrængning svarende til en konstant indendørs-udendørs trykforskel på 0,5 Pa. Der blev der målt momentane indtrængningshastigheder på op til 0,12 m³ per time som respons på ændringshastigheder af atmosfæretrykket fra 0 til 5 Pa pr. minut. Ændringer i atmosfæretrykket er påvist som en drivmekanisme for metanindtrængning til canadiske huse /25/. 5.1.3.2 Vurderinger ved hjælp af radon Det er muligt at vurdere jordluftindtrængningen i danske boliger ud fra radonmålinger i det indendørs miljø. Figur 5.7 viser det tidslige forløb af radonkoncentrationen i et dansk hus. Atmosfæretrykket og forskellen i temperatur mellem inde og ude er også vist. Den eneste væsentlige kilde til radon i huset er jorden under huset. Det ses, at radonkoncentrationen varierer betydeligt igennem døgnet. Variationerne skyldes ændringer i husets luftskifte og ændringer i indtrængningshastigheden af radon fra jorden. Variationerne følger stort set ændringerne i indendørs ÷ udendørs temperatur og dermed den lille forskel i tryk mellem inde og ude. Radonkoncentrationen er maksimal i de tidlige morgentimer. Indtrængningen af radon forekommer ikke at være påvirket af ændringerne i atmosfæretrykket. Eksempelvis tilgår der store mængder radon til huset selv om atmosfæretrykket er stigende. Tilsvarende observationer er gjort ved kontinuerte målinger i andre huse i Danmark.
Figur 5.7 For et normaltventileret dansk enfamiliehus uden særlige byggematerialer må indendørs radonkoncentrationer over 30-40 Bq/m³ tolkes som en sikker indikation af, at der tilgår jordluft til huset. Som for lossepladsgas kan indtrængningen af radon ske diffusivt igennem husets gulvkonstruktion eller advektivt igennem revner og sprækker. Der findes ingen sikker bestemmelse af den relative betydning af diffusiv og advektiv indtrængning af radon til danske huse. Ud fra modelberegninger og udenlandske undersøgelser formodes det dog, at advektion er den vigtigste indtrængningsmekanisme (i hvert fald for huse med høje radonniveauer). Formodningen understøttes af, at radonindtrængningen til et bestemt hus i det såkaldte Radon-95 projekt ikke blev væsentligt ændret af, at 70 % af husarealet blev overdækket med en diffusionstæt membran /26/. I de følgende antages det, at den diffusive indtrængning kan negligeres således, at
radonindtrængningen
For videre at estimere, hvor meget jordluft der trænger i husene, er det nødvendigt at kende koncentrationen af radon i jordluften. Desværre foreligger der ikke sådanne målinger, men da målingerne foregik i "morænelers amter", må det forventes, at den maksimale radonkoncentration i jordluften er fra 30 til 120 kBq/m³ med en typisk værdi omkring 60 kBq/m³. På grund af strømningsforholdene omkring et hus må det forventes, at radonkoncentrationen ved indtrængningspunktet er lidt lavere /12/; eksempelvis 50 kBq/m³. På dette grundlag kan den gennemsnitlige indtrængning af jordluft til husene estimeres til at være: 8,9 kBq/h divideret med 50 kBq/time = 0,2 m³/h. Indtrængningen varierer fra hus til hus. I korthed kan man sige, at hovedparten af husene havde jordluftindtrængningsrater mellem 0,04 og 0,7 m³/h. En tilsvarende analyse kan gennemføres på grundlag af den landsdækkende undersøgelse af naturlig stråling i danske boliger /28/. Radonmålinger i 348 enfamiliehuse viser, at på årsbasis udgør jordluftindtrængning omkring 0,1 % af husenes samlede luftskifte. For hovedparten af husene forventes det, at tallet er mellem 0,02 og 0,3%. For to huse i undersøgelsen var den indendørs radonkoncentration over 480 Bq/m³. Dette svarer til mere end 4 % af husenes samlede lufttilførsel kommer fra jorden under husene. 5.1.4 Sammenfatning For lossepladsgas er det primære problem at vurdere, om der et eller andet sted i huset i passende lang tid (indtil der sker gnistdannelse) kan samles en passende mængde jordluft med en metankoncentration over nedre eksplosiongrænse. Dette er et kompliceret problem. Med den nuværende viden er det kun muligt kvalitativt at redegøre for, hvordan visse bygningstekniske, geologiske og meteorologiske faktorer spiller ind. De vigtigste drivkræfter er indendørs-udendørs trykforskelle på omkring 1 til 3 Pa samt fald i atmosfæretrykket. De vigtigste faktorer er jordens gaspermeabilitet og størrelsen af den umættede zone. Antallet af revner m.v. i betondækket formodes at spille en mindre rolle for indtrængningens samlede størrelse. Derimod formodes placeringen af revner og andre indtrængningssteder i gulvkonstruktionen at have stor betydning for om lossepladsgassen kan samles i en passende mængde (f.eks. i et rum eller hulrum med stillestående luft) eller om den hurtigt opblandes med rumluften. Målinger af radon viser, at på årsbasis udgør jordluftindtrængningen for hovedparten af danske huse under 0,3 % af husenes samlede luftskifte. Hvis jordluften i Danmark udelukkende bestod af metan, skulle den årsmidlede metankoncentration i danske huse således være under 0,3 % (for så vidt at udeluften ikke indeholder metan). Dette illustrerer blot, at man altså ikke automatisk har et problem med lossepladsgas i huset blot, fordi der er lossepladsgas i jorden udenfor. Der er således grundlag for en nøjere analyse af problemet. I enkelte tilfælde er indtrængningen af jordluft væsentlig større end, hvad der gælder for det typiske danske hus. Der er for så vidt muligt at anslå andelen af sådanne huse statistisk. Derimod er det næppe muligt i en konkret risikoanalyse at give garanti for, at jordluftindtrængningen er lav (med mindre der foretages målinger). Eksempelvis kan tilsyneladende ens huse på tilsyneladende ens geologi nemlig have vidt forskellige radonniveauer. Mængden af jordgas, der trænger ind, varierer således fra hus til hus uden, at det normalt kan forklares bygningsteknisk eller geologisk. For et givet hus kan den momentane jordluftindtrængning være betydeligt større end den årsmidlede værdi. Erfaringsmæssigt er indtrængningen normalt størst tidligt om morgenen (hvor den indendørs-udendørs trykforskel er størst). Modelberegninger viser, at indtrængningen desuden kan øges ved fald i det atmosfæriske tryk. Det kan bemærkes, at eksempelvis gaseksplosionerne ved Skellingssted /22/ og Loscoe, England /3/ skete tidligt om morgenen i forbindelse med fald i det atmosfæriske tryk. 5.1.5 Vurdering af bygningstyper I det foregående kapitel er der ved beskrivelsen af gasindtrængningen til bygninger taget udgangspunkt i et "reference" hus, dvs. et et-plans hus med terrændæk, f.eks. et parcelhus opført i 1960'erne eller senere. Da langtfra alle bygninger på eller op til en losseplads passer på denne beskrivelse, vil der i dette afsnit blive forsøgt givet en generel beskrivelse af, hvilken betydning bygningskonstruktionen af forskellige bygningstyper har på de faktorer, der påvirker gasindtrængning og evt. gasopblanding i bygningerne. Der vil blive set på følgende bygningstyper:
Beskrivelse i dette kapitel er af meget generel karakter, og bør kun anvendes ved en første screeening af forholdene omkring lossepladsen. Før der foretages en egentlig risikovurdering for konkrete bygninger, bør der være foretaget en byggeteknisk gennemgang af en fagkyndig person. Tæthed mod jord I de situationer, hvor der byggeteknisk er udført et ekstraordinært tæt gulv mod jord, vil risikoen for gasindtrængning være mindsket. Dette vil normalt kun forekomme i forbindelse med nyere byggeri, hvor bygningen er opført med:
Som nævnt i de foregående afsnit vil gasindtrængningen kunne ske, selv hvis der kun er meget små revner i gulvet. En effektiv sikring mod gasindsivning kan derfor oftest kun opnås ved mekanisk ventilation af et drænlag under bygningen /26/. I bygningskonstruktioner med ekstraordinært utætte gulve vil muligheden for gasindtrængning øges. Dette vil normalt forekomme i forbindelse med ældre byggerier, eller f.eks. selvbygger huse. Bygninger med følgende karakteristika vil have ingen eller kun ringe sikring mod indtrængning af jordgasser:
For bygninger, der er opført på selve lossepladsen, vil der ofte kunne forekomme sætningsskader, desuden vil sætninger i fylden kunne bevirke, at der opstår utætheder ved lednings- og rørgennemføringerne i gulvet, ligesom sætningerne ligeledes kan give utætheder i kloaksystemet, med deraf følgende mulighed for indtrængning af gas via kloakken og utætte/udtørrede vandlåse. For bygninger, der er opført på selve lossepladsen, vil sætningerne i fylden bevirke, at der ofte forekommer et hulrum mellem undersiden af gulvkonstruktionen og fylden. Hulrummet vil bevirke, at der skabes hydraulisk kontakt mellem eventuelle revner i gulvet og et stort område af fylden samt, at der kan ske en ophobning af lossepladsgas direkte under gulvkonstruktionen. Ventilation under bygning Ventilation af et drænlag under bygningen vil effektivt kunne reducere For at undgå kulde i gulvet er en del af de opklodsede bygninger forsynet med et skørt fra facaden til jord. Dette bevirker, at luftskiftet under bygningen reduceres, og der er mulighed for at der kan ske en ophobning af lossepladsgas i hulrummet mellem jordoverfladen og bygningens gulv. En sådan situation vil kunne øge risikoen for ulykker med lossepladsgas væsentligt. Også for bygninger med krybekælder vil der kunne opstå risiko for ophobning af lossepladsgas i kælderen, hvis ventilationen af krybekælderen er ringe. I perioder med f.eks. megen sne vil sneen helt eller delvist kunne blokere for ventilationen af hulrummet under bygninger. Rumventilation Et øget luftskifte (mekanisk ventilation) i bygningen vil kunne mindske risikoen for at eksplosionsfarlige gasblandinger opstår. I større bygninger vil der oftest være installeret mekanisk ventilation, som vedligeholdes og drives af personer, der har ansvar for at ventilationen virker, f.eks. ejendomsinspektører/ viceværter. I sådanne byggeri vil der derfor oftest være en god ventilation og dermed en mindsket risiko for gaseksplosions- ulykker. Bygningstyper, hvor der er mekanisk ventilation, er f.eks.:
I private boliger som enfamiliehuse og rækkehuse kan der ofte være et begrænset luftskifte, der vil medføre øget risiko for eksplosionsfarlige gaskoncentrationer. I mange bygninger med kælder er kælderen dårligt ventilleret, specielt hvis kælderen ikke er beboet. Dårlige ventilationsforhold forekommer typisk i:
5.2 Koncentration af lossepladsgas i bygningerSom nævnt i afsnit 5.1.3.2 kan der regnes med gennemsnitlige indtrængningsrater for jordgasser i nyere enfamiliehuse på mellem 0,04 og 0,7 m³/h med en typisk værdi på 0,2 m³/h. Husene har en gennemsnitsstørrelse på ca. 100 m², hvilket giver indtrængningsrater på 0,0004-0,007 m³/h/m². Koncentrationen af lossepladsgas i bygninger kan beregnes ved forskellige gasindtrængnings- og ventilationsrater. Hvis man antager, at lossepladsgassen fordeler sig homogent i bygningen, kan følgende simple formler anvendes:
Beregnede koncentrationer af lossepladsgas i bygninger for forskellige gasindtrængningsrater og luftskifter fremgår af tabel 5.1: Naturligt luftskifte i en bygning vurderes på baggrund af /MST vejledninger 6 og 7, 1998/ til at være 0,3 pr. time. De tre gasindtrængningsrater, som er anført øverst, svarer til de tidligere anførte rater for hhv. minimum, typisk og maksimal værdi. De tre nederste værdier svarer til en faktor 10 gange disse værdier: Tabel 5.1
Ved naturligt luftskifte i bygningen kan man godt forestille sig, at der kan optræde stratificering af lossepladsgasser i bygningen eller egentlig ophobning af gasser i rum eller f.eks. skabe med stillestående luft. For at få et indtryk af, hvor meget gas der kan brænde i en bygning, er der foretaget en simpel omregning af koncentrationerne i tabel 5.2 til volumenandel af bygningen, som kan fyldes til nedre eksplosionsgrænse ved de anførte gasindtrængningsrater og luftskifter. Omregningen er foretaget efter følgende formel:
De beregnede volumenandele er fremhævet for et naturligt luftskifte på 0,3 gange i timen: Tabel 5.2
* Gasindtrængningen vil give en gennemsnitskoncentration i hele rummet over nedre eksplosionsgrænse. CFD-beregninger (Computational Fluid Dynamics), som kan modellere strømninger i og omkring komplicerede strukturer, kan evt. anvendes til at afklare, om der mulighed for stratificering af lossepladsgasser i et rum i en specifik bygning, således at mindre indtrængningsrater vil kunne give anledning til lokale koncentrationer over nedre eksplosionsgrænse. Tabel 5.2 viser, at der ved naturligt luftskifte (0,3 gange i timen), gasindtrængningsrater på mindst 0,007 m³/(hm²) og stratificering i bygningen kan forkomme en koncentration på 5 vol-% (LEL) i mindst 10 % af bygningen. Dette svarer til den koncentration, som vil kunne give anledning til forbrændingsskader/dødsfald pga. temperaturstigning i rummet, se afsnit 2.3. Med mekanisk ventilation skal gasindtrængningen være mere end 3 gange så stor.
|
(Bq/time) i princippet kan findes som:
