|
Begrænsning af luftformig emission af tetrachlorethylen fra renserier Bilag 5: Diffusionsberegninger1.1 Maksimalt tilladelige koncentrationer i renserierDer er gennemført beregninger for at vise, hvad koncentrationen af tetrachlorethylen maksimalt må være i forskellige situationer for at opfylde luftkvalitetskriteriet. Det der især adskiller de enkelte situationer er hvilken etageadskillelse, der er mellem renseri og lejlighed. Transporten af tetrachlorethylen fra renseri til lejlighed kan ske på to forskellige måder. Den mest betydende transport vil være den luftbårne, dvs. transport med luftstrømme fra renseri til lejlighed (konvektion) igennem utætheder i etageadskillelsen omkring rørgennemføringer og revner og sprækker i f.eks. beton. Den drivende kraft for konvektion vil være tryk- og temperaturforskelle. Luftstrømmen vil bevæge sig med retning mod det område med lavest tryk. Derudover foregår der diffusion igennem materialerne i etageadskillelsen, hvor det er koncentrationsforskellen, der er den drivende kraft. Her vil luftstrømmen bevæge sig mod det område med den laveste koncentration. Diffusionen er temperaturafhængig, pga. diffusionskoefficientens temperaturafhængighed. En stigning i temperaturen vil derfor medføre en øget diffusion. Indenfor temperaturintervallet 20-30° kan det med rimelighed antages, at diffusionskoefficienten er konstant, og dermed at temperaturen er uden betydning for diffusionen. Det er ikke muligt at foretage eksakte beregninger af diffusion og konvektion, da der ikke findes egnede modeller. I stedet anvendes eksisterende modeller til beregningerne. Til beregning af diffusion og konvektion anvendes den af Miljøstyrelsen udviklede JAGG-model (Miljøstyrelsen, 1998). Modellen er imidlertid udviklet til brug ved beregning af bidrag fra jordforurening og er ikke specielt velegnet til formålet i denne undersøgelse. Modellen tager ikke højde for egentlige utætheder og revner i etageadskillelser og ved vægge, som derfor forudsættes at være tætnede. Konvektion er både vanskelig at beregne og forudsige på grund af trykforskelle i bygningen. Det er derfor en mere farbar vej at sikre, at der hele tiden er undertryk i renseriet for derved at minimere eller undgå, at der forekommer lufttransport via konvektion. Ventilationen skal være så kraftig, at den modvirker et eventuelt undertryk i nabolejlighed, som følge af udsugning i denne. I situationen med undertryk foretages beregninger af diffusion alene. Disse beregninger bygger på princippet om stationær massebalance (Energistyrelsen, 2000). Foruden trykforskelle vil temperaturforskelle også indvirke på konvektionen, idet luften vil strømme mod det varmeste sted. 1.1.1 Maksimale koncentrationer med kontinuert ventilationBeregningerne i dette afsnit baseres på situationer med kontinuert ventilation og det forudsættes, at der er etableret et undertryk i renseriet. Derved vil den væsentligste transport via luftstrømme igennem revner og sprækker være nedadgående, dvs. i retning mod renseriet, hermed kan der ses bort fra konvektion i beregningerne Etablering af undertryk forudsætter, at utætheder og revner i etageadskillelser, vægge, ved rørgennemføringer og ved samlinger i øvrigt er tætnet. Derudover forudsættes, at der er etableret dørpumper på yderdøre og vinduer holdes lukkede, så luftindtag udelukkende sker via indtagsriste til ventilationen. Transport i form af diffusion igennem etageadskillelsen vil imidlertid være uafhængig af det etablerede undertryk. Denne transport er betinget af forskelle i koncentrationer af tetrachlorethylen på de to sider af etageadskillelsen. Der vil være tale om en væsentlig koncentrationsgradient, der vil være drivkraft for diffusion igennem etageadskillelsen. Den hastighed hvormed transporten foregår afhænger af tetrachlorethylens diffusionshastighed og den modstand, der er i de materiale lag, der indgår i etageadskillelsen. Tetrachlorethylens diffusionshastighed i luft kan findes i litteraturen, bl.a. i vejledning fra Miljøstyrelsen vedrørende oprydning på forurenede lokaliteter (Miljøstyrelsen, 1998). Der regnes med forskellige etageadskillelser, hvor de mest typiske for etageboliger er udvalgt. Det er:
Der kan dog også findes andre typer, og det må i hvert enkelt tilfælde afgøres hvilket af de ovenfor nævnte typer - det vil være relevant at sammenligne med. Der er for alle situationer valgt en standardtykkelse på 20 cm. Det betyder, at den effektive afstand for diffusion igennem betonhuldæk udgør 6 cm i modsætning til de 20 cm for massiv beton. I etageboliger er der krav om et minimum luftskifte på 0,5 gange pr. time (ca. 75 - 100 m3 pr. time). Undersøgelser på BY og BYG, Statens Byggeforsknings Institut (Gunnarsen, 2000) har dog vist, at der i lejligheder generelt er tale om et luftskifte på 0,7 gange pr. time. Det antages derfor konservativt, at der er et luftskifte på 0,5 gange i timen i lejligheder over renserier. Renserierne kan have forskellige arealer og rumvolumen, det samme gælder for lejlighederne over renseriet. Det antages dog, at lejlighed og renseri har samme areal. I tabel 1 er der medtaget eksempler på forskellige rumhøjder og arealer. Der er valgt 3 lejlighedsstørrelser: 60 m², 80 m² og 100 m². Ifølge oplysninger fra Dansk Renseri Forening (Mikkelsen, 2001) er den typiske størrelse for renseriet (totale areal) 80 m² med en rumhøjde på 2,5 m. Der er desuden gennemført beregninger med andre rumhøjder (3 og 3,5 m). Koncentrationen af tetrachlorethylen i renseriet forudsættes at være konstant og tetrachlorethylen forudsættes at være fuldt opblandet i renseriet, så der er tale om den samme koncentration overalt. De opstillede forudsætninger for beregningerne er sammenfattet i figur 1.
Figur 1. Som beregningsmodel er anvendt følgende formel for stationær massebalance: kc ´ (cs - c) ´ A = v ´ c , (jf. Energistyrelsen, 2000) Udtrykket kan omskrives til: c = cs ´ (kc ´ A) /(kc ´ A + v) eller cs = c ´ (kc ´ A + v)/(kc ´ A), hvor
Resultaterne af beregningerne er vist i tabel 1. Som illustreret i tabel 1, har størrelsen af renseriet ikke nogen reel betydning for den endelige koncentration. Det der er afgørende er rumhøjden og luftskiftet i lejligheden ovenover som tilsammen bestemmer luftskiftehastigheden. Beregning af transport igennem en væg til nabo, udføres efter samme model. Arealet er blot væggens areal. Tabel 1
Beregningerne viser, at der højst må være ca. 6,5 mg/m3 tetrachlorethylen i luften i renseriet, hvis bidraget alene kommer via diffusion igennem en etageadskillelse af beton. Det gælder for et luftskifte på 0,5 gange pr time i lejligheden. Hvis luftskiftet er højere kan koncentrationen i renseriet ligeledes være højere og omvendt hvis luftskiftet er lavere. Et luftskifte på 0,4 gange pr. time vil betyde at koncentrationen i renseriet højst må være 5,2 mg/m3. En tilsvarende beregning igennem væg til nabolejlighed giver en koncentration på maksimalt 15 mg/m3 i renseriet. Det hænger samme med at den fælles væg udgør et mindre areal end loftet. Væggen imellem to lejemål vil være fra 20 - 24 cm. Hvis væggen er af massiv beton vil den være ca. 20 cm og ca. 24 cm, hvis det er en muret væg (ældre ejendomme). Hvis etageadskillelsen består af træ og indskudsler, må koncentrationen højst være ca. 2,6 mg/m3. Der er således en teoretisk reduktionsfaktor af størrelsesordenen 1000 gange for beton, 300 gange for betonhuldæk samt 300 gange for træ og indskudsler for en etageadskillelse med en samlet tykkelse på 20 cm. Det skal bemærkes, at det via tegninger, bygningsbeskrivelser samt eventuelt oplysning om bygningens alder vurderes at være muligt at afgøre om der er tale om massiv beton eller betonhuldæk. Som grundlag for beregninger af ventilationsbehovet er de maksimalt tilladelige koncentrationer i renseriet konservativt fastsat til henholdsvis 5 mg/m3 og 1 mg/m3. Det forudsætter, at der er tale om massiv beton i vægge eller massiv murstensvæg, hvilket altid vil være tilfældet i stueetagen og oftest også på 1. sal. 1.1.2 Maksimale koncentrationer uden kontinuert ventilationHvis ventilationen ikke konstant er i drift vil det ikke være muligt at opretholde undertryk i lokalet. Det betyder, at der også vil være bidrag fra konvektion til nabolejligheder. I tabel 2 er der gennemført enkelte beregninger med JAGG modellen (Miljøstyrelsen, 1998) for de 3 typer af etageadskillelser. Det er forudsat at bidraget til lejligheden højst må være 0,006 mg/m3. Modellen tager ikke højde for store revner og egentlige huller i etageadskillelsen, men kun mindre revnedannelser i betonen. Forudsætninger for beregninger:
Tabel 2
Kilde: Beregning efter JAGG-modellen I dette tilfælde vil det for nogle typer af rensemaskiner kræve store luftmængder og dermed et meget højt luftskifte for at sikre at luftkvalitetskriteriet er opfyldt. Det vil derfor være mere hensigtsmæssigt at sikre et konstant undertryk i renseriet, så bidraget fra konvektion mindskes eller elimineres. Den teoretiske reduktionsfaktor er for diffusion og konvektion 300 gange for beton, 100 gange for betonhuldæk og 100 gange for træ og indskudsler for en etageadskillelse af en samlet tykkelse på 20 cm. Beregningerne viser, at det ved at etablere konstant undertryk teoretisk set vil være muligt at øge reduktionsfaktoren fra 100 til 166 gange, hvis det er en etageadskillelse af træ og indskudsler eller betonhuldæk. Reduktionsfaktoren kan teoretisk øges fra 300 gange til 833 gange, hvis der er tale om massiv beton.
|
