Ocena wpływu wybranych czynników na ryzyko zatruć produktami spalania z urządzeń gazowych

• Autorzy: Czerski G.

Warianty tytułu

EN

Impact Assessment of Selected Factors on the Risk of Poisoning with Combustion Products From Gas Appliances

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Cel: Opracowany model symulacyjny umożliwia analizę zmian składu atmosfery gazowej w pomieszczeniach mieszkalnych z urządzeniami gazowymi. Na tej podstawie można określić potencjalne zagrożenia dla bezpieczeństwa użytkowników rozpatrywanego pomieszczenia. Metoda: Do obliczenia składu atmosfery gazowej w pomieszczeniach mieszkalnych z urządzeniami gazowymi wykorzystano model symulacyjny oparty na bilansie masowym. Przedstawiono metodologie prowadzenia obliczeń. Dla oceny bezpieczeństwa mieszkańców wybrano: stężenie tlenku węgla oraz tlenu w pomieszczeniu. Model umożliwia przeprowadzanie symulacji dla przypadków najczęściej spotykanych nieprawidłowości w pomieszczeniach z urządzeniami gazowymi. Analizę przeprowadzono dla łazienki wyposażonej w gazowy przepływowy ogrzewaczy wody o mocy 20 kW. Obliczenia stężenia CO i O₂ w pomieszczeniu przeprowadzono dla czasu 15 min. Obliczenia wykonano dla różnych: objętości gazowych pomieszczenia, strumieni powietrza wentylacyjnego, stężeń tlenku węgla w spalinach oraz czasu napływu spalin do pomieszczenia. Wyniki: Im mniejsza kubatura pomieszczenia tym wentylacja ogrywa większą rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa. W pomieszczeniu o małej kubaturze i braku lub niewystarczającej wentylacji stężenia tlenku węgla i tlenu osiągają wartości zagrażające życiu już po kilku minutach. Dla pomieszczeń o większej kubaturze i odpowiednio wentylowanych stężenia CO i O₂ również osiągają niebezpieczne poziomy grożące co najmniej ciężkim zatruciem. Im wyższe stężenie CO w spalinach tym zagrożenie większe. Niezależnie od czasu napływu spalin do pomieszczenia, pomimo odpowiedniej wentylacji, występuje przekroczenie dopuszczalnego stężenia CO w pomieszczeniu (0,008%) a użytkownikom łazienek z niesprawnymi urządzeniami grozi ciągłe podtruwanie. Kluczowym elementem zapewniającym bezpieczeństwo użytkowników urządzeń gazowych jest układ spalinowy, ponieważ wentylacja nawet funkcjonująco prawidłowo nie jest w stanie zapewnić bezpiecznych stężeń CO i O₂ w pomieszczeniu. Wnioski: Uzyskane wyniki pokazują, że niesprawność układu odprowadzania spalin sprawia, iż urządzenie gazowe wywiera niekorzystny wpływ na zdrowie mieszkańców. Na stężenie CO i O₂ w pomieszczeniu mieszkalnym wyposażonym w urządzenie gazowe największy wpływ ma strumień powietrza wentylacyjnego oraz kubatura pomieszczenia. Spadek koncentracji tlenu w pomieszczeniu będzie miał miejsce niezależnie od tego czy w spalinach jest tlenek węgla czy też nie. Najskuteczniejszym sposobem, całkowicie eliminującym zagrożenie zatrucia tlenkiem węgla jest wymiana urządzeń gazowych z otwartą komorą spalania na urządzenia z zamkniętą komorą spalania.

EN

Purpose: The developed simulation model enables to analyse the changes in air composition in residential rooms with gas appliances. On this basis, one can identify potential threats to the safety of the users of such kind of rooms. Method: The simulation model based on mass balance was used to calculate the composition of the gas atmosphere in a residential room equipped with a gas appliance. The authors presented the methodology of the calculations. For the assessment of the residents safety the authors analysed the concentrations of carbon monoxide and oxygen in the room. The model enabled the authours to carry out simulations for the cases of the most common abnormalities in rooms with gas appliances. The analysis was performed for a bathroom equipped with a gas-fired instantaneous water heater with the power of 20 kW. Each calculation of CO and O₂ concentrations in the room took 15 minutes. Calculations were made for various: gas volumes of the room, flow rates of ventilation, carbon monoxide concentrations in combustion gases and inflow times of combustion gases into the room. Results: The role of ventilation in ensuring safety increases with a decrease in the gas volume of the room. The carbon monoxide and oxygen concentrations reach life-threatening values after a few minutes in a small room and with the lack of or insufficient ventilation. For rooms with a larger volume, and properly ventilated, the concentrations of CO and O₂ also reach dangerous levels which may cause at least a serious poisoning. The higher the concentration of CO in combustion gases is, the greater the risk becomes. The permissible concentration of CO in the room (0.008%) is exceeded regardless of the inflow time of the combustion gases into the room and despite proper ventilation, so bathroom users with malfunctioning gas appliances could be constantly poisoned. A key element for ensuring the safety of the users of gas appliances is a combustion gases evacuation system because the ventilation, even when working properly, is not able to ensure safe concentrations of CO and O₂ in the room. Conclusions: The results show that a failure of the combustion gas evacuation system leads to the gas appliance having a negative impact on the health of the residents. The greatest impact on the concentration of CO and O₂ in the residential room equipped with a gas appliance is demonstrated by the air flow rate of ventilation and the room volume. The decrease in the concentration of oxygen in the room will take place regardless of whether carbon monoxide is, or is not present in the combustion gases. The best way to completely eliminate the risk of carbon monoxide poisoning is the exchange of gas appliances with an open combustion chamber for appliances with a closed combustion chamber.

Słowa kluczowe

PL

zatrucie tlenkiem węgla; bezpieczeństwo użytkowników urządzeń gazowych; model symulacyjny

EN

carbon monoxide poisoning; safety of gas appliances users; simulation model

• Wydawca: Centrum Naukowo-Badawcze Ochrony Przeciwpożarowej im. Józefa Tuliszkowskiego - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 1
• Strony: 67--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., il.

Twórcy

autor

Czerski G.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza; al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• 1. Krzyżanowski M., Zatrucia tlenkiem węgla w Polsce i Europie, Międzynarodowa Konferencja „Czujka dymu i czujnik tlenku węgla, czyli mała inwestycja w duże bezpieczeństwo”, Warszawa 8-9.10.2013.
• 2. Żurański J. A., Zatrucia tlenkiem węgla z urządzeń gazowych w budownictwie mieszkaniowym w latach 1991-2002, II Ogólnopolska Konferencja Naukowo-Techniczna Eko-Komin „Nowoczesne i bezpieczne systemy kominowe i wentylacyjne w budownictwie mieszkaniowym”, Kraków, 2006, 77-85.
• 3. Żurański J. A., Wentylacja naturalna mieszkań z paleniskami gazowymi a śmiertelne zatrucia tlenkiem węgla, Forum Wentylacja 2003, Warszawa 13-15 marca 2003,50-60
• 4. Varon J., Marik P., Carbon monoxide poisoning and gas powered equipment, The Journal of Emergency Medicine, Vol. 21 No. 3 (2001) 283-284.
• 5. Mannaioni P. F., Vannacci A., Masini E., Carbon monoxide: the bad and the good side of the coin, fromneuronal death to anti-infl ammatory activity, Inflammation Research, 55 (2006) s. 261-273.
• 6. Jarvis D., Chinn S., Luczynska Ch., Burney P., Association of respiratory symptoms and lung function in young adults with use of domestic gas appliances, The Lancet, vol. 347 Issue: 8999 (1996) 426-431.
• 7. Czerski G., Analiza zmian składu atmosfery pomieszczeń z urządzeniami gazowymi za pomocą modelu symulacyjnego opartego na bilansie masowym, Nafta Gaz, R. 61 nr 6 (2005) 248-256.
• 8. Nantka M. B., Relacje miedzy szczelnością okien a realizacją zadań tradycyjnej wentylacji budynków wielorodzinnych, Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, nr 1 i nr 2 (2004) 21-24 i 16-20.
• 9. Gebhardt Z., Normalizacja a bezpieczeństwo urządzeń gazowych typu B11BS, Gaz, Woda, Technika Sanitarna, nr 7 (2007) 23-25.
• 10. Hopkowicz M., Mikołajewski J., Badania szczelności mieszkań metodą podciśnieniową w aspekcie niezupełnego spalania gazu w GGWP, XV Konferencja Naukowo-Techniczna „Wentylacja, klimatyzacja, ogrzewnictwo i zdrowie”, Zakopane-Kościelisko 2004, 247-262.
• 11. Oparczyk G., Konieczyński J., Tlenek węgla w pomieszczeniach jako efekt eksploatacji kuchni gazowych, Problemy jakości powietrza wewnętrznego w Polsce 2001, Wydawnictwa Instytutu Ogrzewnictwa i Wentylacji Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002, s. 251-258.
• 12. Sedda A. F., Rossi G., Death scene evaluation in a case of fatal accidental carbon monoxide toxicity, Forensic Science International, 164 (2006) 164-167.
• 13. Peterson J.E., Stewart R.D., Predicting the carboxyhemoglobin levels resulting from carbon monoxide exposures, J. Appl. Physiol., 39 (1975) 633-638.
• 14. Pach J., Targosz D., Aktualne problemy diagnostyki, leczenia i orzecznictwa zatruć tlenkiem węgla, Sympozjum „Techniczne, medyczne i prawne aspekty bezpieczeństwa użytkowników pomieszczeń z urządzeniami gazowymi w budynkach mieszkalnych”, AGH Kraków, 2003, 27-45.
• 15. Sokal J.A., Pach J., Acute carbon monoxide poisoning in Poland – research and clinical experience, Carbon Monoxide Toxicity, Boca Raton USA, D. E. Penney (Ed.), CRC Press, 2000, 311-333.
• 16. Hopkowicz M., Mikołajewski J., Czadowe igraszki ze śmiercią, Rynek Instalacyjny nr 7 i nr 8 (2003) 9-13.
• 17. Instalacje gazowe na paliwa gazowe, Cobo-Profil, Warszawa 2000, s. 223.
• 18. Czerski G., Butrymowicz Cz., Tałach Z. A., Badania użytkowanych gazowych przepływowych ogrzewaczy wody, Gaz, Woda, Technika Sanitarna, nr 3 (2011) 9-82
• 19. Rataj M., Bezpieczeństwo użytkowania gazowych urządzeń grzewczych z otwartą komorą spalania, Nafta Gaz, nr 6 (2013) 455-462.
• 20. Papakonstantinoua K. et al., Air quality in an underground garage: computational and experimental investigation of ventilation effectiveness, Energy and Buildings, 35 (2003) 933-940.
• 21. Duci A. et al., Numerical approach of carbon monoxide concentration dispersion in an enclosed garage, Building and Environment, 39 (2004) 1043-1048.
• 22. Modic J., Air velocity and concentration of noxious substances in a naturally ventilated tunnel, Tunneling and Underground Space Technology, 18 (2003) 405-410.
• 23. Bzowska D., Fizyka przepływu powietrza w pomieszczeniach z naturalną wentylacją, 1 (2003) 21-27.
• 24. Bzowska D., Wybrane zagadnienia wentylacji naturalnej pomieszczeń, Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, nr 2 (2003) 21-27.
• 25. Bzowska D., Wymiana powietrza w pomieszczeniach z naturalną wentylacją, nr 12 (2003) 15-19.
• 26. Leciej-Pirczewska D., Szaflik W., Działanie wentylacji grawitacyjnej w budynkach mieszkalnych wielorodzinnych, Ciepłownictwo Ogrzewnictwo Wentylacja, nr 12 (2006) 32-35.
• 27. Chang W.R., Cheng C.L., Carbon monoxide transport in an enclosed room with sources from a water heater in the adjacent balcony, Building and Environment, 43 (2008) 861-870.
• 28. Czerski G., Ocena zagrożeń zatruć tlenkiem węgla użytkowników urządzeń gazowych w oparciu o bilans masowy pomieszczenia, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, nr 11 (2005) 2-4.
• 29. Czerski G., Ocena oraz sposoby eliminacji zagrożeń zatruć tlenkiem węgla, Rynek Instalacyjny, nr 3 (2006) 70-73.
• 30. Czerski G., Strugała A., Gebhardt Z, Urządzenia gazowe z zamkniętą komorą spalania do przygotowania c.w.u. – wymagania i metody badań, Gaz, Woda, Technika Sanitarna, nr 10 (2007) 14-18.
• 31. Czerski G., Bezpieczne i efektywne wytwarzania ciepłej wody użytkowej przy pomocy urządzeń gazowych, Polski Instalator, nr 10 (2012) 38-43.
• 32. Czerski G., Gebhardt Z., Strugała A., Butrymowicz Cz., Gas-fired instantaneous water heaters with combustion chamber sealed with respect to the room in multi-storey residential buildings - Results of pilot plants test, Energy and Buildings 57 (2013) 237-244.