Suomen Työhygienian Seuran XXXVIII koulutuspäivät Hotelli Scandic Oulu, 4.-5.2.2014 Rakennustyöpaikan pölyn leviämisen hallinta vesisumutusmenetelmällä (RAPSU-hanke, Työsuojelurahasto) Anna Kokkonen Ympäristötieteen laitos
Rakennustyömaiden pölynhallinnassa edelleen ongelmakohtia Useiden tutkimusten mukaan pölynhallintakeinojen käytöstä (esimerkiksi kohdepoistot) huolimatta pölyjen pitoisuustasot työmailla haitallisen korkeita Mikäli pölyävissä työvaiheissa ei toteuteta tarpeen mukaista pölynhallintaa tai pölynhallintamenetelmien toiminnassa esiintyy puutteita, leviää hienojakoinen pöly suurelle alueelle työmaalla ilmavirtausten mukana Veden, erityisesti sumutuksen, käyttö muiden pölynhallintakeinojen rinnalle avuksi pölyaltistumisen vähentämiseen? Anna Kokkonen 5.2.2014 2
Veden käyttö rakennustyömailla Materiaalin kastelu (vesivoitelu) Työkoneen käyttö voi edellyttää vesivoitelua Alentaa pölypitoisuuksia tehokkaasti Sähköisku-, jäätymis- ja liukastumisvaara Suuri veden määrä Vesisumutus Vesisumutuksessa vesipisara hajotetaan pieniksi sumupisaroiksi, jolloin pisaroiden vaikutuspinta-ala on suuri Pölyn vapautumiskohtaan suunnataan vesisumua, jolloin vesisumuun tarttuneet pölyhiukkaset laskeutuvat vapautumiskohtansa läheisyyteen Keräystehokkuus riippuu mm. pisaran ja pölyhiukkasen koosta Sumutusmenetelmää voidaan hyödyntää pölyävän työvaiheen aikana tai sen jälkeen tilan puhdistukseen ennen seuraavaan työvaiheeseen etenemistä Sumutuksen jälkeen laskeutunut pöly siivotaan lattiapinnalta esimerkiksi lastalla tai imurilla Anna Kokkonen 5.2.2014 3
RAPSU:n tavoite Tutkimuksen tavoitteena selvittää vesisumutuksen toimivuus vähentää rakennustyöntekijöiden ja samassa rakennuksessa oleskelevien pölyaltistumista Laboratorio- ja kenttäkokeet Arvioidaan sumutusmenetelmän käytettävyyttä rakennustyöpaikalla Projektista saatavan tiedon perusteella tuotetaan vesisumutusmenetelmän soveltamisohjeet rakennustyömaille Anna Kokkonen 5.2.2014 4
Laboratoriokokeiden toteutus Testihuoneena tyhjä henkilöhuone (A = 10 m 2, V = 27 m 3, n = 0,2-0,4 1/h) Pölyn generointi (RBG 1000 aerosol generator) huoneilmaan Pölynä rakennustyömaalta kerätty lattianhiontapöly Käsikäyttöinen vesisumutuslaite (MicroJet Fogger) Sumun pisarakoko 10-80 µm Käytössä tislattu vesi Sumutusaika 2-4 min Keskimääräinen tilavuusvirta kokeissa 2,1 dl/min Vertailumittaukset: vesisumutus käytössä vs. ei sumutusta Kolme toistoa Anna Kokkonen 5.2.2014 5
Mittausmenetelmät Jatkuvatoiminen ilman lämpötilan ja suhteellisen kosteuden mittaus Reaaliaikainen pölyn mittaus (TSI DustTrak DRX) eri kokoluokissa välillä 0,1-15 µm Mittalaitteeseen liitetty diffuusiokuivain (TSI Diffusion Dryer 3062) vesisumun aiheuttaman optisen harhan minimoimiseksi Hengittyvän pölyn mittaus (Taulukko 1) (IOM-keräimet) kahdesta kiinteästä mittauspisteestä hengitysvyöhykkeeltä Taulukko 1. Kuiva- ja märkäkokeet. Sumutuksen Pölyn aleneman Koe kesto [min] aikapisteet [min] Kuivakoe 1-3 6, 8 13, 18 23, Märkäkoe 1 2 30 40 Kuivakoe 2 *** 10 13, 15 20, Märkäkoe 2 2 25 30, 37 47 Märkäkoe 3 4 *** kuivasumutus Anna Kokkonen 5.2.2014 6
Vesisumutuksen toimivuuden arviointi Pitoisuuksien (PM15) aikasarjoista määritettiin pölyn alenemat Puhtaan ilman tuotto pölypitoisuuden (PM15) vähenemisnopeudesta = ( ) 1000 3600 missä CADR = Clean Air Rate Delivery [l/s], V = testihuoneen tilavuus [m 3 ], k e = pölypitoisuuden alenema [1/h] ja k n = tyhjän huoneen pölypitoisuuden alenema [1/h] Vesisumutuksen aiheuttama pölyn poistotehokkuus eri aikapisteissä (hengittyvä pöly) Anna Kokkonen 5.2.2014 7
Olosuhteet laboratoriokokeissa Kuva 1. Ilman suhteellinen kosteus pölyn tuoton aikana sekä pölypitoisuuksien alentuessa kuiva- ja märkäkokeiden aikana. Kuva 2. Ilman suhteellinen kosteus ja lämpötila märkäkokeessa 3. Ilmaan syötetty veden määrä 1. märkäkokeessa 4,5 dl (4,2 5,8 dl), 2. kokeessa 3,9 dl (3,4 4,2 dl) ja 3. kokeessa 9,2 dl (8,8 9,6 dl) Märkäkokeissa 1 ja 2 vaakapinnat eivät kastuneet, mutta kokeen 3 sumutuksen jälkeen pinnat jäivät märiksi näytteenoton loppuun saakka (50 min) Ilman lämpötila kuivakokeissa keskimäärin 19,4 C pölyn tuoton aikana ja 19,7 C pölyn aleneman aikaan Märkäkokeissa ilman lämpötilat vastaavasti 19,3 C ja 19,0 C Anna Kokkonen 5.2.2014 8
Puhtaan ilman tuotto (CADR) Taulukko 2. Pölypitoisuuden alenema ja puhtaan ilman tuotto kuiva- ja märkäkokeissa. Koe Pölypitoisuuden alenema [1/h] Puhtaan ilman tuotto [l/s] Kuivakoe 1 2,0 (1,3 3,0) 15 (9,7 23) Kuivakoe 2 2,6 (2,2 2,8) 19 (17 21) Märkäkoe 1 11 (10 12) 81 (77 88) Märkäkoe 2 8,6 (5,1 11) 64 (38 91) Märkäkoe 3 12 (12 12) 90 (86 93) Kahden minuutin sumutuksella märkäkokeen puhtaan ilman tuotto kuivakokeeseen verrattuna ensimmäisessä testissä viisinkertainen ja toisessa kolminkertainen Neljän minuutin sumutuksella ero viisinkertainen Puhtaan ilman tuotosta laskettu vesisumutuksen pölynpoistotehokkuus 70 81 % Anna Kokkonen 5.2.2014 9
Hengittyvän pölyn pitoisuudet Kuva 3. Hengittyvän pölyn pitoisuudet kuiva- ja märkäkokeissa. Pitoisuuksien alenemisessa vaihtelua eri mittauspisteiden ja kokeiden välillä, mutta erot eivät selviä Hengittyvän pölyn alenema kuivakokeissa keskimäärin 2,3 1/h ja märkäkokeissa 3,0 1/h Anna Kokkonen 5.2.2014 10
Hengittyvän pölyn poistotehokkuudet Taulukko 3. Vesisumutuksen pölynpoistotehokkuus hengittyvän jakeen osalta eri aikapisteissä. Mittauspisteet merkitty tunnuksilla a ja b. Pölynpoistotehokkuus aikapisteittäin [%] Koe 3 6 min 8 13 min 18 23 min 30 40 min 1a 43,4 60,9 59,7 44,5 1b 32,8 26,5 16,2 3,4 Koe 10 13 min 15 20 min 25 30 min 37 47 min 2a *** 56,6 25,0 61,3 2b 51,6 *** 57,5 *** 3a 13,7 74,2 27,3 65,6 3b 57,2 3,9 62,8 29,9 *** Pitoisuus tasapainotilanteeseen suhteutettuna märkäkokeessa suurempi kuin kuivakokeessa. Hengittyvän pölyn poistotehokkuudet vaihtelivat merkittävästi eri mittauspisteiden ja aikapisteiden kesken johtuen todennäköisesti epätäydellisestä ilman sekoittumisesta testihuoneessa Tulokset kuitenkin osoittavat vesisumutuksen tehostavan hengittyvän pölyn poistumista huoneilmasta Anna Kokkonen 5.2.2014 11
Kenttäkohteet Työvaiheena lattian hionta kohdepoistoa käyttäen Kohteen kuiva- ja märkäkoe (2 min sumutus) toteutettu kahdessa samanlaisessa tilassa Taulukko 4. Kenttäkohteet. Mittaus Tilan pinta-ala [m 2 ] / tilavuus [m 3 ] Työmaa 1 10 / 30 Työmaa 2 11 / 29 Ilman lämpötilan ja suhteellisen kosteuden mittaus Jatkuvatoiminen pölyn massapitoisuuden mittaus Hengittyvän pölyn mittaus kiinteistä mittauspisteestä työskentelytilasta ja sen ulkopuolelta 1. näyte työvaiheen aikana ja 2. näyte työvaiheen päätyttyä (alenema) Anna Kokkonen 5.2.2014 12
Kenttäkohteet Kuva 4. Työmaan 1 mittauspisteet. Kuva 5. Työmaan 2 mittauspisteet. Anna Kokkonen 5.2.2014 13
Ilman suhteellinen kosteus (%) Olosuhteet kenttäkohteissa 70,0 60,0 Märkäkoe Työmaa 1 Kuivakoe 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Työvaihe Pölyn alenema Ilmaan syötetty veden työmaan 1 märkäkokeessa 2,0 dl ja työmaan 2 kokeessa 3,9 dl Ilman suhteellinen kosteus (%) Työmaa 2 70,0 Märkäkoe Kuivakoe 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 Työvaihe Pölyn alenema Kuva 6. Ilman suhteellinen kosteus työvaiheen aikana sekä pölypitoisuuksien alentuessa kenttäkohteiden kuiva- ja märkäkokeissa. Taulukko 5. Ilman lämpötila työvaiheen aikana sekä pölypitoisuuksien alentuessa kenttäkohteiden kuiva- ja märkäkokeissa. Kohde Koe Lämpötila, työvaihe [C ] Lämpötila, pölyn alenema [C ] Työmaa 1 kuiva 22,2 22,2 märkä 22,8 22,7 Työmaa 2 kuiva 25,4 24,6 märkä 24,5 23,0 Anna Kokkonen 5.2.2014 14
Puhtaan ilman tuotto ja hengittyvän pölyn poistotehokkuudet Taulukko 6. Puhtaan ilman tuotto kenttäkohteissa (PM15). Kohde Kuivakoe [mg/m 3 ] Märkäkoe [mg/m 3 ] Pölyn alenema [1/h] CADR [l/s] Pölyn alenema [1/h] CADR [l/s] Pölyn poistotehokkuus [%] Työmaa 1 0,5 4,3 8,1 66 93,4 Työmaa 2 2,3 19 8,1 68 71,7 Taulukko 7. Hengittyvän pölyn tulokset kenttäkohteissa. Mittauspiste Aikapiste työtila työtilan ulkopuoli Kuivakoe [mg/m 3 ] Työmaa 1 Työmaa 2 Märkäkoe [mg/m 3 ] Pölyn poistotehokkuus [%] Kuivakoe [mg/m 3 ] Märkäkoe [mg/m 3 ] Pölyn poistotehokkuus [%] työvaihe 10,8 30,9-8,3 17,4 - alenema 2,0 3,5 38,1 3,8 0,4 95,0 työvaihe 3,6 5,5-0,02 3,5 - alenema 5,0 4,1 46,7 0,3 0,2 99,7 Anna Kokkonen 5.2.2014 15
Vesisumutus tehostaa pölyn poistumista huoneilmasta Sumutuksen aiheuttama vesikuorma maltillista Sumutusajan valinta siten, etteivät pinnat kastu merkittävästi Sumutuslaitteen mitoituksen vuoksi menetelmä soveltuu parhaiten pienehköihin osastoituihin tiloihin, joissa ilmavirtaukset ovat heikkoja Laboratoriokokeissa vesisumutuksen puhtaan ilman tuotto oli korkeimmillaan viisinkertainen kuivakokeeseen verrattuna, mikä johti 70 81 % pölynpoistotehokkuuteen Kenttäkohteissa vesisumutuksen pölynpoistotehokkuudet olivat 72 93 % (PM15) ja 38 >99 % (hengittyvä pöly) Vesisumutusmenetelmän käyttö muiden pölyntorjuntakeinojen, kuten kohdepoistojen, rinnalla parantaa rakennustyöntekijöiden pölyaltistumisen minimoimista Puhtaampi ja terveellisempi työympäristö Anna Kokkonen 5.2.2014 16
Kiitos! Anna Kokkonen anna.kokkonen@uef.fi 040 355 2856 www.uef.fi