Czy w domach i biurach jesteśmy bezpieczni przed smogiem?

Gdy tylko smog przekroczy alarmowy poziom w mediach pojawiają się komunikat aby nie wychodzić z domów, unikać przebywania na zewnątrz. Czyżby przebywanie w pomieszczeniach rzeczywiście chroni nas przed zanieczyszczonym powietrzem? A może to tylko wyraz bezsilności władz, które nie mając nic konkretnego do zaoferowania obywatelom częstują ich placebo? W tym artykule postaram się poszukać odpowiedzi na te pytania.

Eksperyment

Plan eksperymentu jest bardzo prosty. Dwa identyczne czujniki zostaną umieszczone przed i za oknem a następnie zostaną porównane ich wskazania. Czujniki to urządzenia firmy lookO2 – to proste urządzenia bazujące na chińskim czujniku Plantower PMS 5003.

Na początku sprawdźmy czy oba czujniki mierzą tak samo – nie chcemy aby do pomiarów wkradł się błąd związany z niepoprawnym zestandaryzowaniem urządzeń.  Widzimy na poniższym wykresie, że oba czujniki zwracają bardzo podobne dane. Czujnik1 nieco zawyża pomiary ale nieznacznie. Korelacja między obiema seriami pomiarów jest bardzo duża 0.998. Możemy więc przyjąć, że czujniki mierzą tak samo.

Wykres został pokolorowany i wyskalowany zgodnie ze skalą czystego powietrza ze strony aqicn.org Oto ta skala (kliknij aby powiększyć):

Czujnik lookO2 nie został zaprojektowany aby pracować na zewnątrz – nie jest wodoodporny a ponadto nie rozróżnia mgły od zanieczyszczeń – przez to przy wysokiej wilgotności powietrza zawyża pomiary. Aby pozbyć się tych mankamentów przeprojektowaliśmy nieco jego konstrukcję. Wynik tych modyfikacji widzimy na zdjęciu poniżej.

Czujnik (ten świecący) wstawiliśmy do wodoodpornej skrzynki. Zasilacz (ten blaszany) zasila czujnik oraz 5w grzałkę, którą umieściliśmy w rurce. Grzałka ogrzewa powietrze obniżając jego wilgotność. Jednocześnie ciepłe powietrze unosi się dzięki konwekcji zapewniając cyrkulację powietrza w puszce. Opuszcza puszkę dziurą pod zasilaczem. Dokonując pomiarów wilgotności i temperatury wewnątrz i na zewnątrz puszki zweryfikowaliśmy czy mechanizm działa. Na rysunku poniżej widać, że wilgotność względna wewnątrz puszki spadła z 50% do 30% – temperatura podniosła się z 8.5 do 19.2 stopni. Maksymalną wilgotność na zewnątrz jaką udało nam się zmierzyć to 65%, wewnątrz było wtedy 42%.

Wyniki

Poniższy wykres godzinowy przedstawia nałożone wykresy z czujnika umieszczonego na zewnątrz i wewnątrz pomieszczenia (PM10). Czujnik wewnętrzny był umieszczony w pomieszczeniu wentylowanym grawitacyjnie bez żadnego systemu wymiany powietrza (rekuperator, nawiewniki elektryczne itp.).

Widać wyraźnie, że poziom zanieczyszczeń wewnątrz był wyraźnie niższy niż na zewnątrz pomieszczenia. W różnych okresach efekt ten miał różną wartość – średnio dla całego wykresu było to 40%. Oznacza to, że w pomieszczeniu mieliśmy o 40% czystsze powietrze niż na zewnątrz. Innymi słowy – jeśli powietrze nie przekroczy poziomu 100 mikrogramów na m3 to wewnątrz mamy szanse oddychać powietrzem w normie. Powyżej 100 mikrogramów również powietrze wewnątrz pomieszczenia będzie zanieczyszczone w stopniu przekraczający normę (50 mikrogramów). Sytuacje taką mieliśmy od godziny 10:00 siódmego stycznia.

Warto zwrócić jeszcze uwagę na ciekawe zjawisko – powietrze wewnątrz cechuje pewna bezwładność – jego jakość pogarsza się względem stanu na zewnątrz z pewnym opóźnieniem – kilku godzin. Widać to wyraźnie gdy spojrzymy na maksimum z dni 5 i 6 lutego. Stan wewnątrz powoli piął się do góry podążając za wysokim stężeniem zanieczyszczeń na zewnątrz, jednak gdy na zewnątrz powiał wiaterek szybko obniżając stężenie pyłów musiało również minąć trochę czasu zanim stan wewnątrz budynku na to zareagował – doszło wtedy do rzadkiej sytuacji (w okolicach godziny 4 i 5 nad ranem 6 lutego) gdzie powietrze na zewnątrz było czystsze niż to w środku. Idealny moment na otwarcie okna.

Wnioski

Tak – powietrze wewnątrz pomieszczenia jest znacząco czystsze niż to na zewnątrz – o około 40%. Jeśli poziom zanieczyszczeń jest niewielki mamy nawet szanse oddychać w domu czy w biurze powietrzem spełniającym normy. Jednak gdy natężenie pyłów na zewnątrz rośnie oraz gdy trwa ono dłużej niż kilka godzin – z czym mieliśmy do czynienia w styczniu wielokrotnie – to również wewnątrz budynku zaczyna być bardzo źle (w trakcie pomiarów sięgnęło ono 300 mikrogramów na m3 czyli przekroczyło normę 6-ciokrotnie gdy smacznie (!) spaliśmy). W takiej sytuacji ratuje nas tylko włączenie oczyszczacza powietrza lub… założenie maski.

Zastrzeżenia

Na uzyskane wyniki są miarodajne dla pozostałych pomieszczeń? Wydaje mi się, że w mieszkaniach z podobnym systemem wentylacji (grawitacyjnej) sytuacja jest bardzo podobna. Nie wiem jak to wygląda w domach, które mają rekuperatory – z jednej strony filtry rekuperatorów nieco brudu zatrzymają (choć niewiele bo zwykle są to filtry G4, które są zbyt zgrubne by zatrzymać PM10 nie mówiąc już o PM2.5) z drugiej strony powietrze wymieniane jest w szybszym tempie więc paradoksalnie może być gorszej jakości niż w domach bez rekuperatora. Zweryfikowanie tej hipotezy wymagałoby wykonania kolejnego eksperymentu.