Anna Kokkonen, Itä-Suomen yliopisto

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 m2,
V = 27 m3, 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
kesto [min]
Kuivakoe 1
Märkäkoe 1
2
Kuivakoe 2
***
Märkäkoe 2
2
Märkäkoe 3
4
*** ”kuivasumutus”
Koe
Pölyn aleneman
aikapisteet [min]
3–6, 8–13, 18–23,
30–40
10–13, 15–20,
25–30, 37–47
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 [m3],
ke = pölypitoisuuden alenema [1/h] ja kn = 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)
2,6 (2,2–2,8)
11 (10–12)
8,6 (5,1–11)
12 (12–12)
15 (9,7–23)
19 (17–21)
81 (77–88)
64 (38–91)
90 (86–93)
Kuivakoe 2
Märkäkoe 1
Märkäkoe 2
Märkäkoe 3
• 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
1a
1b
3–6 min
43,4
32,8
8–13 min
60,9
26,5
18–23 min
59,7
16,2
30–40 min
44,5
3,4
Koe
10–13 min
15–20 min
25–30 min
37–47 min
2a
2b
3a
3b
***
51,6
13,7
57,2
56,6
***
74,2
3,9
25,0
57,5
27,3
62,8
61,3
***
65,6
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 [m2] / tilavuus [m3]
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
Työmaa 1
70,0
60,0
Märkäkoe
Ilman suhteellinen kosteus (%)
Ilman suhteellinen kosteus (%)
Olosuhteet kenttäkohteissa
Kuivakoe
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
Työvaihe
70,0
Työmaa 2
Märkäkoe
Kuivakoe
60,0
50,0
40,0
30,0
20,0
10,0
0,0
Pölyn alenema
Työvaihe
Pölyn alenema
Kuva 6. Ilman suhteellinen kosteus työvaiheen aikana sekä pölypitoisuuksien alentuessa kenttäkohteiden kuiva- ja märkäkokeissa.
• Ilmaan syötetty veden työmaan 1 märkäkokeessa 2,0 dl ja työmaan 2 kokeessa 3,9 dl
Taulukko 5. Ilman lämpötila työvaiheen aikana sekä pölypitoisuuksien alentuessa kenttäkohteiden kuiva- ja märkäkokeissa.
Kohde
Työmaa 1
Työmaa 2
Koe
Lämpötila, työvaihe [C°]
Lämpötila, pölyn alenema [C°]
kuiva
22,2
22,2
märkä
22,8
22,7
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).
Kuivakoe [mg/m3]
Kohde
Työmaa 1
Märkäkoe [mg/m3]
Pölyn alenema [1/h] CADR [l/s]
0,5
4,3
Työmaa 2
2,3
Pölyn poistoPölyn alenema [1/h] CADR [l/s] tehokkuus [%]
8,1
66
93,4
19
8,1
68
71,7
Taulukko 7. Hengittyvän pölyn tulokset kenttäkohteissa.
Työmaa 1
Mittauspiste Aikapiste Kuivakoe
[mg/m3]
työtila
työtilan
ulkopuoli
työvaihe
alenema
työvaihe
alenema
10,8
2,0
3,6
5,0
Märkäkoe
[mg/m3]
30,9
3,5
5,5
4,1
Työmaa 2
Pölyn
Kuivakoe
poisto[mg/m3]
tehokkuus
[%]
8,3
38,1
3,8
0,02
46,7
0,3
Märkäkoe
[mg/m3]
17,4
0,4
3,5
0,2
Anna Kokkonen
Pölyn
poistotehokkuus
[%]
95,0
99,7
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