„Nos jest naszą klimatyzacją”

Ludzie spędzają ponad 90% czasu w zamkniętych, szczelnych pomieszczeniach. panującym w nich klimacie i jakości powierza decyduje w coraz większym stopniu fizyka budowlana i technika instalacyjna. Mamy wiedzę i umiejętności pozwalające na sterowanie klimatem odpowiednio do wymaganego celu, istnieje wolność wyboru. Tej możliwości wyboru nie mają jednak ani układy w organizmie ludzkim, takie jak drogi oddechowe, skóra czy oczy, ani użytkownicy budynków. Układ oddechowy musi bez żadnego „ale” otrzymać każdy potrzebny mu procent wilgoci, którego nie dostarczy technika klimatyzacji. W każdej sytuacji musi on w taki sposób przygotować powietrze, którym oddychamy, aby docierało do pęcherzyków płucnych nasycone w stu procentach wilgocią. Nos, usta, gardło i oskrzela konkurują w tej sytuacji z bezlitośnie suchym powietrzem, które dąży do stanu nasycenia, czyli do osiągnięcia stuprocentowej wilgotności. Pobiera więc wilgoć ze wszystkich miejsc, w których jest ona dostępna — niezależnie od tego, w jakiej postaci. A ponieważ w środowisku pracy — przez dłuższe okresy czasu także w domu — człowiek jest jedynym źródłem wilgoci, staje się on swoim własnym nawilżaczem powietrza. Musimy mieć świadomość tego, że wydajność źródła nawilżania, jakim jest „człowiek-nawilżacz powietrza”, bardzo szybko osiąga granice swoich możliwości, za którymi są dolegliwości i choroba. Co więc znaczy stwierdzenie, że wilgotność w budynku nie przekracza granicy od 20 do 30%? Znaczy to, że nos, gardło i oskrzela każdej znajdującej się tam osoby są narażone na ryzyko dekompensacji.

Suche powietrze i zapylenie idą ze sobą w parze
Im bardziej suche jest powietrze, którym, oddychamy, tym więcej pyłu się w nim znajduje. W związku z tym w sezonie grzewczym suchość i pyły istotnie obciążają funkcję klimatyzacyjną i oczyszczającą układu oddechowego aż do granic jego możliwości. Stanowią one podwójne obciążenie i wzajemnie na siebie wpływają. Klimat panujący w naszych pomieszczeniach stawia przed układem oddechowym trudności, których nie napotkałby on nigdy w takiej formie na wolnym powietrzu!

We wszystkich niezależnie prowadzonych ankietach już od kilku dziesięcioleci 30–40% użytkowników budynków skarży się na „zbyt suche powietrze do oddychania”. Czy ich pragnienie lepszego nawilżenia można określić jako dążenie do większego komfortu? Odpowiedź świadomego i zainteresowanego lekarza brzmi bezdyskusyjnie: Nie! Nie ma żadnych dobrych argumentów przemawiających za suchością poniżej 40%, nie ma ona też żadnych zalet — ma natomiast liczne wady w kwestii szkodliwości dla zdrowia. Większość ludzi prawie nie rozpoznaje suchego powietrza, a jeśli już, to z pewnym opóźnieniem czasowym. W związku z tym niełatwo jest stwierdzić przyczynę różnorodnych problemów zdrowotnych i powiązać ją z suchym powietrzem, którym oddychamy. W praktyce nie łączy się więc ze sobą licznych negatywnych przyczyn oddziaływania suchego powietrza, występującego w pomieszczeniach zamkniętych w zimie, uważając że jest to w dużym zakresie nieuniknione i naturalne. W sezonie grzewczym większość z nas choruje przynajmniej raz w roku na przeziębienie. Regularnie nawiedzają nas epidemie grypy, a przewlekłe schorzenia dróg oddechowych (alergie, astma, przewlekła obturacyjna choroba płuc/COPD, czy schorzenia zatok przynosowych) pogarszają się i przybierają na sile. Praktycznie nie zajmujemy się analizowaniem tego — na naszą niekorzyść i z negatywnym skutkiem dla naszego zdrowia.

Funkcja ochronna zdrowego nosa

Duże wahania wilgotności i temperatury możemy bez problemu przetrwać także na wolnym powietrzu, ponieważ każdy z nas posiada swój własny, wydajny, przypisany do nas klimatyzator. Jest nim nasz nos. Jego zadaniem jest wstępne oczyszczanie i odpowiednie przygotowanie (nawilżenie i ogrzanie) powietrza, którym oddychamy. Cały czas twierdzi się, że nasz nos jest odpowiednio przystosowany do uciążliwego, suchego i zapylonego powietrza w zimie. Owszem, ale dotyczy to osób, których nos jest idealnie przygotowany i optymalnie działa — czyli około dwóch trzecich społeczeństwa. Nos o nieco innym kształcie, a przede wszystkim nos zatkany, o większym oporze przepływu, nie jest w stanie zapewnić optymalnej klimatyzacji, i człowiek zaczyna całkowicie lub częściowo oddychać przez usta. Najczęstszymi dolegliwościami są wówczas ogólne uczucie zatkanego nosa i wysuszony nos. Nie dotyczą one samych tylko alergików (nieżyt nosa i astma dotykają od 20 do 40% ludności).

Cierpią na nie również osoby z uszkodzoną błoną śluzową nosa (na przykład z powodu nawracających infekcji), osoby palące i wielu seniorów. Nienawilżone, ogrzane powietrze stanowi dla całej tej grupy osób dodatkowy czynnik stresujący, którego nie da się uniknąć w miejscu pracy, a także w budynkach użyteczności publicznej i centrach handlowych. Uszkodzeniu ulega błona śluzowa dróg oddechowych, przez co jest bardziej podatna na infekcje. Począwszy od lat pięćdziesiątych ubiegłego stulecia alergie coraz bardziej przybierają na sile, a nasze pomieszczenia stają się coraz bardziej suche, w związku z tym problematyka ta ma coraz większe znaczenie.

O co chodzi?
„Jakie nawilżanie powietrza ma sens, kiedy jest ono sensowne, a kiedy bezwzględnie konieczne?”, zapytała redakcja czasopisma cci Zeitung w wydaniu 03/2015, które zostało opublikowane w marcu, przed targami ISH/Aircontec. Redakcja przedstawiła dwa nowe badania dotyczące nawilżania powietrza, które prowadziły do różnych wyników. Dyskusje wokół tych badań, które trwają do dnia dzisiejszego, podsyciły jeszcze targi ISH. Dla przypomnienia: Oprócz aktualnych badań prowadzonych w Instytucie Frauenhofera, w których podkreśla się duże znaczenie nawilżania powietrza, istnieje prowadzona przez Kurta Hildebranda — profesora w dziedzinie techniki budowy budynków w Wyższej Szkole Techniki i Architektury w Lucernie — analiza, w ramach której zadano pytanie o sens nawilżania powietrza w pomieszczeniach wyłącznie w celu poprawy komfortu.

Redakcja czasopisma cci Zeitung opublikowała w wydaniu z 07/2015 obszerne wypowiedzi czytelników w tej kontrowersyjnej sprawie. Wydaniu z 08/2015 zamieszczono wypowiedź innego specjalisty: dr. med. Waltera Hugentoblera, który przedstawił swoją opinię na temat nawilżania powietrza z punktu widzenia lekarza medycyny. W wydaniu z 09/2015 pojawił się specjalistyczny artykuł profesora Klausa Fitznera, który przedstawił swoje argumenty opierające się na wiedzy technicznej.

Jaki klimat w pomieszczeniach jest najbardziej odpowiedni w sezonie grzewczym?
Często dominuje przekonanie, że niskie zakresy wilgotności powietrza, jako że występują w naszym klimacie także na wolnym powietrzu, są odpowiednie dla naszego zdrowia i nie należy uznawać ich jako nienaturalnie niskich. Z porównania średnich godzinowych (wilgotność powietrza w temperaturze od 20 do 24°C, tzn. w temperaturze pokojowej) w naszym klimacie umiarkowanym wynika, że zaledwie kilka procent z nich występuje poniżej 30%. Wartości mediany wilgotności powietrza plasują się powyżej 50% również w suchych regionach i na terenach nawiedzanych przez suchy wiatr. W związku z tym wilgotność, z jaką mamy do czynienia w pomieszczeniach w zimie, jest znacznie poniżej wartości dla klimatu umiarkowanego.

„Nawilżanie powietrza w zimie jest niepotrzebne” — konsekwencje takiego stanowiska
Maksymalna utrata wilgotności przez organizm ludzki w takich warunkach, ze wszystkimi tego skutkami dla organów wewnętrznych, prowadzi przede wszystkim do poczucia dyskomfortu. Narażony jest nie tylko układ oddechowy, ale też oczy i skóra, mózg, nerki i krew. Można udowodnić i zmierzyć zmiany wywołane stresem związanym z suchością we wszystkich bez wyjątku, dotkniętych nią organach. Najlepiej poznane, zbadane i wiarygodnie powtarzalne są oddziaływania na oczy i skórę. Dobrze reprezentowany w tej grupie jest też wpływ na sprawność mózgu. Przykładowo, w literaturze dużo jest rozpraw na temat latania (awiatyki), traktujących o niebezpiecznych skutkach zbyt silnego wysuszenia w kontekście dobrego widzenia, zdolności do reakcji i procesów decyzyjnych pilotów. Dobrze znany jest też negatywny wpływ suchego powietrza na sprawność umysłową personelu biurowego i uczniów.

Sedno — jakość powietrza
Jakość powietrza jest określona przez jakość i ilość zawieszonych w nim cząsteczek oraz stopień jego wilgotności. W tym kontekście centralną wielkością fizyczną jest zawartość wody w powietrzu, którym oddychamy. Ma ona bezpośredni wpływ na wszystkie podstawowe procesy związane ze znajdującymi się niej cząsteczkami. Odbywają się one w niewidocznym dla nas mikroświecie. Znane nam są jednak i dla wszystkich zrozumiałe ich codzienne oddziaływania. To właśnie w naszym potocznym wyrażeniu „suchy jak pieprz” zawarte są najważniejsze oddziaływania fizyczne suchości. Suchość kojarzy nam się z obciążeniem powietrza pyłem. W odniesieniu do powierzchni wyrażenie to oznacza, że jest ona wyschnięta do tego stopnia, iż nie może przykleić się do niej żaden pył. Jaśniej mówiąc: Suchość wydłuża okres zawieszenia cząsteczek w powietrzu, a gdy wreszcie osadzą się na jakiejś powierzchni, będą do niej znacznie gorzej przyczepione. Obydwie te sytuacje obciążają nasze drogi oddechowe.

Powietrze, którym oddychamy, jest aerozolem
Z fizycznego punktu widzenia powietrze, którym oddychamy, jest mieszaniną gazów oraz stałych i kropelkowych cząsteczek substancji zawieszonych, a także pary wodnej. Ten rodzaj mieszaniny nazywamy aerozolem. Z medycznego punktu widzenia, większość tych unoszących się w powietrzu cząsteczek to zanieczyszczenia powietrza, a ich duża liczba stanowi poważne zagrożenie dla naszego zdrowia. Użytkownik budynku nie ma wyjścia: musi oddychać tym, co ma. Mieszanina aerozolu jest niewidoczna gołym okiem, mimo tego że również świeże czyste powietrze morskie zawiera w przybliżeniu miliard zawieszonych w nim cząsteczek na 1 m³. Większe i mniejsze pyły, a także aerozole w postaci kropli, utrzymują się godzinami w powietrzu (zależnie od wielkości).

Na skutek konwekcji termicznej i wymuszonej następuje ich wirowanie, rozprowadzanie, rozrzedzanie i transport na zewnątrz. W pomieszczeniach większość wspomnianych wyżej pyłów nie unosi się w powietrzu, lecz osadza na powierzchniach przedmiotów. Rozdział cząstek na pozostające w powietrzu a osadzające się na powierzchniach przedmiotów odbywa się dynamicznie, a wpływ na to ma wilgotność powietrza i konwekcja.

Woda — „klej” dla aerozolu
Jakie znaczenie ma wilgoć w tej dynamicznej próbie sił? Wilgotność powietrza stymuluje wszelkie procesy związane z usuwaniem pyłów z powietrza i osadzaniem się ich na powierzchniach (zmniejszenie krążenia w powietrzu). Wszystkie opisane tutaj procesy można powtórzyć doświadczalnie i opisać za pomocą liczb. Odzwierciedlają one również nasze codzienne doświadczenia. Gdy chcemy zetrzeć kurz z zakurzonych powierzchni, spryskujemy je wodą lub przynajmniej ścieramy wilgotną szmatką. W przeciwnym razie kurz zaczyna unosić się wokół naszego nosa, przedostaje do dróg oddechowych, powodując kichanie i napady kaszlu.

Dobroczynne działanie zwiększającej się wilgotności powietrza jest doskonale znane wszystkim alergikom cierpiącym na katar sienny. Większa wilgotność powietrza powoduje, że pyłki kwiatów nie unoszą się z nich, są przytrzymywane na ich powierzchniach i nie przedostają się do powietrza. Wilgoć umożliwia więc alergikom zaczerpnięcie oddechu, także w zamkniętych pomieszczeniach. Stanowi ona ułatwienie życia również dla osób uczulonych na zwierzęta i kurz domowy (roztocza w nim żyjące). Większa wilgotność powietrza zatrzymuje roztocza (nośniki alergenów) na powierzchniach, a to powoduje, że zmniejsza się ich liczba w powietrzu.

Podstawy fizyczne
Przy rosnącej wilgotności powierza cząsteczki wody, znajdujące się w nim w postaci pary wodnej, osadzają się na wszystkich powierzchniach w pomieszczeniu. Dotyczy to również powierzchni unoszących się drobin o średnicy przekraczającej 0,1 mikrometra. Stają się one wówczas tzw. „jądrem kondensacji”. Osadzenie się cząsteczek na powierzchniach rozpoczyna się już przy niskiej wilgotności wynoszącej ok. 10% i nasila się wraz ze wzrostem wilgotności powietrza. Proces osadzania się (przywierania) dodaje powierzchniom i unoszącym się cząsteczkom „kleistości”. Następuje ich lepsze sklejanie się ze sobą (agregacja) i przyklejanie się do powierzchni. Wszyscy znamy sytuację, gdy delikatny pył doskonale przykleja się do lekko zwilżonej powierzchni, a przy dalszym wzroście wilgotności ma tendencje do zbijania się w większe cząstki (proces agregacji). Gdy zwiększa się suchość, znów można bez problemu zdmuchnąć pył. W temperaturze pokojowej powietrze o naturalnej wilgotności wynoszącej od 50 do 60% ma następujące zalety w stosunku do suchego powietrza o wilgotności od 20 do 30%:

Czuje się, że powietrze jest bardziej świeże i przyjemne. Znajdujemy się komfortowym zakresie termicznym, a nie w obszarze przejściowym, który można określić jako „jeszcze przyjemny” lub „już trochę nieprzyjemny”. Temperatura odczuwalna jest o 1 lub 2 stopnie
wyższa, a to oznacza, że komfort uzyskuje się przy temperaturze w pomieszczeniu, która jest o 1 lub 2 K niższa.
Wewnętrzne wytwarzanie ciepła jest lepsze przy wyższej wilgotności. Oddawanie ciepła przez ludzi zmienia się z utajonego na odczuwalne.
Zmniejsza się wrażliwość na zapachy.
Powstaje mniej niepożądanych napięć elektromagnetycznych. Mniejsza ilość wody.
odparowuje z cennych mebli, obrazów, instrumentów muzycznych, materiałów tekstylnych i książek. Umożliwia to zachowanie ich wartości przez dłuższy czas. Wirusy grypy i inne.
wirusy wywołujące przeziębienia, które dokuczają nam w okresie zimowym, są zabijane w ciągu kilku minut.
W środowisku pracy i bytowania ludzi rezygnuje się z wyżej wymienionych zalet, argumentując to zbyt wysokimi kosztami, dużymi wydatkami energetycznymi i zbyt dużym niebezpieczeństwem pojawienia się pleśni. W przeciwieństwie do tego w przemyśle produkcyjnym już od dawna wykorzystuje się te zalety do optymalizacji przebiegu procesów, a także do zmniejszania zapylenia i zapachów. Wilgoć jest niezbędna wszędzie tam, gdzie w procesie szlifowania, frezowania i wiercenia powstają niepożądane pyły, a nawet podczas oczyszczania trujących spalin przemysłowych.

Technologia — czysta przestrzeń jako wzór do naśladowania
Doświadczenia, jakie zdobyliśmy w technologii czystej przestrzeni, mają w niektórych przypadkach charakter wzoru do naśladowania w dążeniu do uzyskania takich wartości docelowych również w technice budowy budynków. Podstawową zasadą czystych pomieszczeń jest dążenie do uzyskania możliwie małej liczby cząsteczek unoszących się w powietrzu. W większości czystych pomieszczeń uzyskuje się to poprzez zwiększenie wilgotności powietrza do wartości 50–60% i specjalną wentylację wyparną. Specjalne suche i czyste pomieszczenia wykorzystuje się w przemyśle chemicznym i farmaceutycznym, gdzie z powodu uwarunkowań procesowych konieczna może być bardzo niska wilgotność powietrza rzędu kilku procent. W tego typu pomieszczeniach pracuje się z reguły w masce ochronnej na twarzy. Służy ona do ochrony dróg oddechowych przed pyłem i nadmiernym wysychaniem. Nosi się specjalną antystatyczną odzież ochronną, a często też rękawice. W takich miejscach pracy obowiązują specjalne przepisy dotyczące przerw w pracy, ilości spożywanych napojów i pielęgnacji skóry. Jak pokazują powyższe przykłady kwestia suchego powietrza jest nie bez znaczenia.

Powietrze w pomieszczeniach — obciążenie przez użytkowników budynku
Gdy w zamkniętych pomieszczeniach nie przebywają ludzie, można w nich zmierzyć swego rodzaju „stężenie cząsteczek zawieszonych w tle”. Określa się je na podstawie jakości powietrza zewnętrznego i filtrów zamontowanych w strumieniu powietrza doprowadzanego. Podstawowe obciążenie pyłami chorobotwórczymi (roztoczami) powstaje z powodu aktywności użytkowników pomieszczeń. Nie mają na to wpływu filtry zamontowane w strumieniu powietrza doprowadzanego. Przeróżne niemożliwe do uniknięcia działania i czynności, takie jak chodzenie, otwieranie i zamykanie drzwi, sprzątanie, prace domowe, mogą spowodować dziesięciokrotne, a nawet stukrotne zwiększenie się liczby cząstek unoszących się w powietrzu. Wyższa wilgotność powietrza ma działanie zapobiegawcze: przytrzymuje część niepożądanych cząsteczek na powierzchniach, gdzie można je zdezynfekować, zetrzeć na mokro i usunąć.

Wniosek
Opisane wyżej procesy mają bardzo praktyczne konsekwencje na co dzień w pomieszczeniach roboczych i mieszkalnych, a także w przypadku przemysłowych procesów produkcyjnych, w medycynie i nauce. W tych dziedzinach świadomie wykorzystuje się wspomniane zalety dobrze nawilżonego powietrza, podczas gdy w sektorze mieszkalnym są one lekkomyślnie lekceważone. Nawilżanie powietrza to ogromny, dotychczas niewykorzystany potencjał zapobiegawczy — a my powinniśmy go spożytkować.

Artykuł specjalistyczny: „Die Nase ist unsere Klimaanlage” („Nos to nasza klimatyzacja”), autor dr med. Walter Hugentobler, specjalista chorób wewnętrznych i pracownik naukowy Instytutu Lekarzy Rodzinnych na Uniwersytecie w Zurychu.