Partikelpenetration von der Außenluft in die Raumluft: Durchlässigkeitskoeffizienten in Abhängigkeit von Partikelgröße und Luftdichtheit der Untersuchungsräume

Abstract

Hintergrund: Um das Ausmaß der Penetration von Außenluftpartikeln in Innenräume zu bestimmen, wurde eine Feldstudie in sechs vorübergehend ungenutzten Büroräumen durchgeführt, die unterschiedlich hohe Luftdichtheiten aufwiesen. Fünf Büroräume mit relativ niedriger Luftdichtheit waren mit Kastendoppelfenstern ausgestattet. Der Büroraum mit relativ hoher Luftdichtheit verfügte über Fenster mit Isolierverglasung und umlaufenden Dichtungsstreifen. Methode: Die Durchlässigkeitskoeffizienten oder Penetrationsfaktoren für Teilchen mit aerodynamischen Äquivalentdurchmessern zwischen 0,3 μm und > 5 μm wurden auf der Grundlage eines Steady-State-Models ermittelt, das im Beitrag beschrieben wurde. Die dafür notwendigen Luftwechsel- und Partikeleliminationsraten wurden aus den Abklingkurven des CO2 und der Teilchen nach vorheriger kurzzeitiger Konzentrationserhöhung bestimmt. Nach Erreichen konstanter Innenraumkonzentrationen erfolgten Messungen der Partikel-Außenluftkonzentrationen zur Ableitung größenspezifischer Innen-/Außenluft-Relationen. Ergebnisse: Die unterschiedlich hohe Luftdichtheit der Räume spiegelt sich sowohl in den gemessenen mittleren Luftwechselraten (0,42 h-1 durchschnittlicher Luftwechsel in Räumen mit Kastendoppelfenstern, gegenüber 0,17 h-1 im Raum mit Isolierverglasung) als auch in den Innen-/Außenluftquotienten wider. In Abhängigkeit von der Partikelgröße waren die Quotienten um den Faktor 2-30 höher in Räumen mit Kastendoppelfenstern als im Raum mit Isolierglasfenstern. Dem entsprechend liegen auch die Penetrationsfaktoren partikelgrößenabhängig in diesen Räumen etwa um den Faktor 1,3-10 oberhalb der Penetrationsfaktoren des Raumes mit Isolierglasfenstern. Schlussfolgerungen: Wie erwartet besitzen luftdicht gebaute Gebäude mit sehr dichten Fenstern gegenüber Außenluftpartikeln eine höhere Abschirmwirkung. Dies führt partikelgrößenabhängig zu einer Expositionsminderung der Bewohner gegenüber partikulären Außenluftverunreinigungen. Infolge der eingeschränkten Exfiltrationseigenschaften dicht schließender Fenster kann jedoch die Luftqualität durch Innenraumquellen in den betreffenden Räumen beeinträchtigt werden.

Background: In order to determine the penetration rate of outdoor particles into indoor environments a study was performed on six unoccupied office rooms with different air tightness. Five office rooms had older wooden framed double-glazed windows. The office room with relatively high air tightness was equipped with single insulating-glazed vinyl framed windows with rubbery weather strips. Method: The penetration factors for particles in the size range of aerodynamic equivalent diameters between > 0.3 μm and > 5 μm were derived on the base of a steady-state model, described in the present contribution. The required model parameters, air change rate and size specific particle deposition rates, were estimated from the appropriate decay curves (CO2 concentration and particle number concentrations, respectively). After declining the indoor particle concentration to equilibrium, outdoor measurements of particles were undertaken for estimation of size specific indoor/ outdoor concentration ratios. Results: The different air tightness of the investigated rooms manifests in the measured average air change rates (0.42 h-1 vs. 0.17 h-1 in the room with vinyl framed windows) as well as in the different indoor/outdoor particle ratios. Depending on the particle size the I/ O ratios were about a factor of 2 to 30 higher in the rooms with old wooden framed windows then in the room with vinyl framed windows. The corresponding penetration factors differed about a factor 1.3 to 10 between both room types. Conclusions: As expected, airtight buildings equipped with tight windows are better sealed against outdoor particles. Depending on their particle sizes this diminishes the exposure of the occupants to particulate matter of outdoor origin. Although, as a result of limited exfiltration capacity of tight closing windows, the air quality can be affected in the presence of indoor sources in such rooms.