Laboratorieundersøgelser af luftrenseres effekt over for tetrachlorethylen
2 Metoder og udstyr
Den undersøgte luftrenser består i hovedtræk af et støvfilter, en ventilator og et aktiv kulfilter, monteret i et aflåseligt, lydisoleret metalkabinet. Luftrenserens funktion er baseret på, at ventilatoren kontinuert recirkulerer rumluft gennem kulfiltret, hvorved de gasformige forureninger i rumluften adsorberes på filtret.
Det kan være vanskeligt at forudsige, hvor effektivt kullet vil adsorbere og fastholde en given forurening. En indikation af effektiviteten kan opnås ved at bestemme kullets adsorptionskapacitet, og der findes en række standardiserede metoder til at bestemme et materiales adsorptionskapacitet. Imidlertid kan sådanne undersøgelser være komplicerede at udføre, og de vil ikke indbefatte samspillet mellem hovedkomponenterne i luftrenseren, indflydelse af en eventuel lækage og luftens strømning i apparatet herunder kontakt med kulfiltret etc., som kan være af afgørende betydning for den samlede effektivitet af luftrenseren i praksis.
Eksperimentel bestemmelse i felten af en luftrensers effektivitet over for en given forurening forudsætter, at såvel baggrundskoncentrationen[1] som styrken af den pågældende forureningskilde er kendt. Samtidig vil det af praktiske årsager være hensigtsmæssigt, at forureningskildens emissionsrate er konstant, og at tilstanden af det omgivende indeklima (relativ fugtighed, temperatur, ventilation) er kendt, kontrollerbar og helst konstant. Effektivitetsundersøgelser i felten, fx i en bolig, kan således være vanskelige at gennemføre, og der er risiko for, at der ikke opnås pålidelige og generaliserbare resultater.
Undersøgelserne af luftrenserens effektivitet over for tetrachlorethylen i rumluften er derfor gennemført som laboratorieundersøgelser.
2.1 Luftrenseren
Den undersøgte luftrenser, se Figur 2.1, som er udviklet af NIRAS Rådgivende ingeniører og planlæggere A/S i samarbejde med Østergaard Filter ApS og Fyns Amt, er en videreudvikling af to tidligere modeller, henholdsvis en luftydelsesmæssigt mindre model beregnet til opstilling i opholdsrum og en større model beregnet til opstilling i fx kælderrum.
Figur 2.1 Luftrenseren. De ydre mål er ca. 60 x 40 x 30 cm og vægten er ca. 29 kg
Luftrenseren indeholder et støvfilter, en ventilator og et aktiv kulfilter, se Figur 2.2. Kulfiltret er ca. 30 x 20 x 16 cm, og det vejer ca. 4 kg, se Figur 2.3. Ventilatoren har regulerbart omløbstal og en ydelse på 70-100 m³/h. Der er indbygget en timetæller, hvormed det er muligt at registrere den samlede driftstid. Yderligere oplysninger om luftrenseren kan findes i Miljøprojekt nr. 750, Afværgekatalog – tidlig indsats over for indeklimapåvirkninger (2003).
Figur 2.2. Luftrenseren med åben låge. Venstre halvdel af kabinettet rummer aktiv kulfiltret, mens højre halvdel rummer ventilatoren. Til højre for ventilatoren ses støvfiltret.
Figur 2.3. Aktiv kulfiltret. Filtret er ca. 30 x 20 x 16 cm, og det vejer ca. 4 kg.
2.2 Forsøgsrummet
Undersøgelserne er gennemført i luftkvalitetslaboratoriet ved Statens Byggeforskningsinstitut. Luftkvalitetslaboratoriet er beliggende som et selvstændigt laboratorium inde i en større laboratoriehal. Det består af et hovedrum på ca. 34 m² og et mindre forrum på ca. 11 m². Rumhøjden er i begge rum knap 3 m. Typisk anvendes hovedrummet ved sensoriske undersøgelser, dvs. undersøgelser hvor et antal personer (paneldeltagere) ved hjælp af lugtesansen skal vurdere lugtafgivelsen fra forskellige materialer fx fugemasser, malinger, lime, gulvbelægninger, etc. Materialerne, som skal vurderes, findes i særlige forsøgskamre, såkaldte Climpaq'er, som er opstillet i hovedrummet. Under sådanne undersøgelser fungerer forrummet som sluse for paneldeltagerne, så luften i hovedrummet ikke forurenes af luft udefra.
Figur 2.4. Forsøgsrummet. Inde i forsøgsrummet ses til venstre glasskillevæg og dør mod hovedrummet.
Et avanceret indblæsnings- og udsugningsanlæg sørger for ventilationen både i de to rum og i forsøgskamrene. Hovedrummet og forrummet er ventileret efter fortrængningsprincippet. Begge rum er opbygget af lavemitterende materialer; loft og vægge består hovedsagelig af termoglas indfattet i aluminiumprofiler, mens gulvet er højtrykslaminat. Der er valgt lavemitterende materialer for at undgå, at emissioner herfra kan få indflydelse på de sensoriske undersøgelser, men materialevalget reducerer desuden risikoen for, at der optræder sinkeffekter i rummene. Ved undersøgelserne af luftrenserens effektivitet har luftkvalitetslaboratoriets forrum fungeret som forsøgsrum.
2.3 Tetrachlorethylenkilde
I hovedsagen har tetrachlorethylen været anvendt som forsøgsgas. Andre gasser har været anvendt fx under indregulering af ventilationen i forsøgsrummet og under afprøvning af måleudstyr, men under de egentlige undersøgelser af luftrenseren, har alene tetrachlorethylen været anvendt.
Tetrachlorethylenkilden har været udformet som en lille glasflaske indeholdende tetrachlorethylen og lukket med en prop. Igennem proppen har der været anbragt én eller flere små teflonslanger med en indvendig diameter på 2,5 mm og en længde på ca. 100 mm. Emissionsraten er afpasset ved hjælp af antallet af slanger gennem proppen.
Impulsdosering, en kortvarig, kraftig dosering, til bestemmelse af ventilationen i forsøgsrummet er sket ved at sætte en lille flad glasskål med nogle få dråber tetrachlorethylen ind i rummet. Doseringens varighed var mindre end 60 sekunder.
Tetrachlorethylenkilden er forberedt i stinkskab. Uden for målingerne har glasflasken været lukket og opbevaret i stinkskab.
2.4 Procedurer og måleudstyr
Tetrachlorethylenkilden har ved alle undersøgelserne været anbragt omtrent midt i forsøgsrummet. En omrøringsventilator, som ikke har indflydelse på ventilationen i forsøgsrummet, har sikret god opblanding i rumluften af den afgivne tetrachlorethylen.
Luftrenserens størrelse og vægt gør, at den ved praktisk anvendelse vil blive anbragt på gulvet i et opholdsrum. Ved undersøgelserne har luftrenseren derfor været anbragt på gulvet i passende afstand fra både tetrachlorethylenkilde og omrøringsventilator.
For ikke at påvirke forsøgsbetingelserne i forsøgsrummet og af hensyn til sundhedsrisikoen ved håndteringen af tetrachlorethylen har alt måleudstyr overalt ved undersøgelserne været anbragt uden for forsøgsrummet. Herfra er der trukket slanger ind i rummet. Det har i det væsentlige været muligt at undgå ophold i forsøgsrummet.
Ventilationen i forsøgsrummet har været indrettet på en sådan måde, at der permanent har været opretholdt et svagt undertryk i forhold til såvel luftkvalitetslaboratoriets hovedrum som laboratoriehallen uden for forsøgsrummet. Ventilationsanlæggets afkast er til det fri.
Ydelsen af ventilatoren i luftrenseren er målt ved hjælp af Dantec Flowmaster type 54 N 60. Ventilatorens strømforbrug er målt ved hjælp af effektmeter fabrikat WSE, Waldsee Electronic, type LVM 210.
Koncentrationen af tetrachlorethylen i forsøgsrummet er målt dels ved anvendelse af en photoakustisk gasanalysator (fabrikat Innova type 1312 med tilhørende multiplekser type 1303) og dels ved anvendelse af membran inlet massespektrometri, MIMS.
Innova gasanalysator type 1312 har været anvendt ved de indledende undersøgelser med højere tetrachlorethylenkoncentrationer i forsøgsrummet. Analysatoren har en detektionsgrænse for tetrachlorethylen på ca. 0,03 ppm svarende til ca. 200 µg/m³. Massespektrometret har en detektionsgrænse på 0,5 µg/m³, og har derfor været anvendt under forsøgene ved lave koncentrationer.
Teknologisk Institut, Århus, Kemiteknik, som er specialist i anvendelse af MIMS ved feltundersøgelser, har været rekvireret til at levere og opstille et massespektrometer ved luftkvalitetslaboratoriet ved Statens Byggeforskningsinstitut. Instrumentet har været til rådighed for undersøgelser i perioden 11. november til 10. december 2003. I forbindelse med levering og opstilling af instrumentet har Teknologisk Institut givet instruktion i anvendelsen, herunder overvågnings- og kalibreringsprocedurer.
Der har ved alle de gennemførte undersøgelser været foretaget målinger af tetrachlorethylenkoncentrationen i mindst to punkter; før aktiv kulfiltret og ved luftrenserens afkast, dvs. umiddelbart efter kulfiltret. Målepunktet før kulfiltret er repræsentativt for luften i forsøgsrummet. Ved nogle af undersøgelserne har der desuden været foretaget måling af koncentrationen af tetrachlorethylen i laboratoriehallen uden for forsøgsrummet og i udeluften.
Massespektrometret er ved indgangen til analysecellen forsynet med en ventil, som automatisk og hvert 10. minut skifter mellem de to målepunkter, henholdsvis før og efter kulfiltret. Ved undersøgelserne har massespektrometret været indstillet således, at der opnås et datapunkt hvert 21. sekund. For hver 10 minutters periode er der således ca. 28 datapunkter for en kanal. En principiel kurve for resultatet af en måling med membran inlet massespektrometri er vist på Figur 2.5. Efterfølgende Figur 2.6 viser det principielle billede af en længere måleperiode.
Figur 2.5 Principiel kurve for resultatet af en måling med membran inlet massespektrometri, MIMS.
Figur 2.6 Principiel kurve for resultatet af en længere måleperiode med membran inlet massespektrometri, MIMS.
[1] Generelt tolkes baggrundskoncentrationen som det upåvirkede koncentrationsniveau af en forurening. I ventilationssammenhæng er det ofte udeluftens indhold af den pågældende forurening, der er tale om, idet bygningsventilation typisk er baseret på fortyndingsprincippet – koncentrationen af en forurening i luften i et rum nedbringes ved at tilføre luft (udeluft), som har et lavere indhold af den pågældende forurening. Selvom der ikke er naturlige kilder til tetrachlorethylen, er udeluftens indhold af tetrachlorethylen ikke nul. Udeluftmålinger foretaget i blandt andet Tyskland og USA har vist, at tetrachlorethylen findes i lave koncentrationer selv i områder med forholdsvis lav urbaniseringsgrad. I Miljøprojekt nr. 651, Dokumentation af interne og eksterne kilder til tetrachlorethylen i boliger (2001) er det fundet, at i boliger afhænger det upåvirkede baggrundsniveau af boligens beliggenhed henholdsvis i åbent boligområde (parcelhuskvarter) eller i tæt byområde.
Version 1.0 September 2010, © Miljøstyrelsen.