binnenmilieu
Piet Jacobs, Wil de Gids
Reductie van 90 tot 99 procent met verdringingsventilatie
Blootstelling aan omgevingtabaksrook in de horeca
De rookbehoeften in de horeca en zorginstellingen beperken de mogelijkheden voor rookvrije werkplekken. In opdracht van het ministerie van VWS is onderzocht in hoeverre ventilatie en luchtreiniging de blootstelling aan tabaksrook kan reduceren. Naast een literatuurstudie zijn ook simulatietechnieken gebruikt om de reductie van de blootstelling bij verschillende ventilatiesystemen in te schatten. Daarnaast is
In 2004 is samen met het RIVM een literatuurstudie [1] uitgevoerd naar de mogelijkheden met ventilatie en luchtreiniging blootstelling aan tabaksrook te verminderen. Wat betreft luchtreiniging moet onderscheid worden gemaakt tussen deeltjes en gasvormige componenten. Deeltjes kunnen worden afgescheiden met mechanische filters. Gasvormige componenten kunnen worden geadsorbeerd op actief kool. De meeste apparaten die momenteel op de markt zijn, be-
verdringingsventilatie in een drietal horeca gelegenheden getest.
staan uit een combinatie van een mechanisch filter en actief kool. De effectiviteit is een combinatie van de filterefficiëntie en het debiet in relatie met het ruimtevolume. Bijvoorbeeld een zeer efficiënt apparaat in combinatie met een relatief laag debiet heeft nauwelijks effect op het verontreinigingniveau in de kamer. Dit effect speelt bij de afvang van fijn stof, ondanks hoge filterrendementen tot 99,9 procent zijn de in de literatuur vermelde reducties in een rookruimten slechts in de ordegrootte 50 tot 70 procent. Bij gasreiniging speelt mee dat enkele componenten moeizaam af te vangen zijn (tabel 1). De conclusie is dat luchtreiniging voornamelijk effectief is om de concentratie van omgevingstabaksrook in rookruimten te reduceren. Hiermee kan de mate van verspreiding, bijvoorbeeld bij een open staande deur van de rookruimte, worden tegen gegaan.
VENTILATIEMOGELIJKHEDEN
1. Eerste verbetersprong, verdringingsventilatie.
2.Tweede verbetersprong; scheiding van rokers en niet-rokers, gerichte overstroom van lucht zorgt dat geen lucht uit de rokerszone in de nietrokerzone komt. In deze situatie treedt alleen rookverspreiding op door kielzog van een door de opening lopende persoon.
780
juni 2006
vv+
De blootstelling van meerokers aan tabaksrook kan in de horeca worden teruggebracht tot minder dan 1 procent van nu. Daar zijn wel heel andere ventilatiesystemen voor nodig. Het betreft verdringingsventilatiesystemen die de stroming goed beheersen en zo de ongewenste verspreiding van rook beperken (afbeelding 1). Verdringingsventilatie wordt al toegepast in de industrie, laboratoria (clean rooms) en bijvoorbeeld in ziekenhuizen. De uitdaging is goede en betaalbare varianten voor horeca en zorginstellingen te maken. De ongewenste blootstelling aan tabaksrook van het personeel kan zelfs tot 0,01 procent worden teruggebracht. Daarvoor moet de verblijfsduur in de goed geventileerde rookzone zoveel mogelijk worden beperkt. Dat kan door zelfbediening in de rookzone of door bediening vanuit een bar met een verse luchtdouche. Essentieel daarbij is het scheiden van zones voor rokers en niet-rokers. De scheiding is alleen effectief bij éénrichtingsverkeer van de luchtstroom in de tussendeuren (gerichte overstroom). De literatuurstudie leverde wat betreft ventilatie slechts een beperkt aantal gegevens op, die ook nog eens betrekking hadden op laboratoriumtestsituaties waarin horeca gelegen-
heden werden nagebootst. Om deze reden is een rekenmodel opgezet, dat het effect van verschillende ventilatiesystemen en bouwkundige uitvoering van een restaurant beschrijft. Een nadere beschrijving van het model staat vermeld in bijlage 2 van [1]. In tabel 2 is te zien welke blootstellingen volgens het model overblijven bij verschillende ventilatie- en scheidingsmaatregelen, in vergelijking tot een horecaruimte die aan de ventilatie-eisen uit het Bouwbesluit voldoet (relatieve blootstelling = 100 procent). Elke maatregel wordt in de tabel verder kort gekarakteriseerd. De kosten zijn ruw geschat en gebaseerd op de aankoop en installatie van een ventilatiesysteem voor een nieuw restaurant van 150 m2.
CONCLUSIE
component
type lucht reiniging
reductie
fijn stof
Hepa /elektrostatisch
50 – 70
nicotine
actief kool
0 – 50
CO
actief kool
0 – 30
Tabel 1. Gemeten reducties in rookkamers met behulp van luchtreiniging.
ventilatiemaatregel
VENTILATIEMODEL
Verhoging van het ventilatiedebiet bij mengende systemen verlaagt de blootstelling maximaal tot circa 10 procent. Hierbij moet veel aandacht worden besteed om tochtvrij in te blazen. Met verdringingsventilatie kan met dezelfde luchthoeveelheid, afhankelijk van de afstand tussen rokers en niet-rokers de blootstelling worden teruggebracht naar 2 tot 4 procent. Door bouwkundige voorzieningen kan de blootstelling worden teruggebracht tot een verwaarloosbaar niveau. Praktijkmetingen British American Tobacco heeft TNO opdracht gegeven voor een onderzoek [2] waarin wordt nagegaan wat de prestaties van ventilatiemaatregelen zijn in de dagelijkse praktijk in drie typen horecabedrijven: een bruin café, een eetcafé en een discotheek. In de drie horeca bedrijven is lokale verdringingsventilatie toegepast. In twee bedrijven is het oorspronkelijke ventilatiesysteem hiertoe gedeeltelijk omgebouwd of verwijderd om het nieuwe verdringingsventilatiesysteem in gebruik te kunnen nemen. Hierdoor was het niet mogelijk tijdens de praktijkmetingen het oude systeem weer in gebruik te stellen en zodoende een vergelijking te maken met het nieuwe systeem. Om toch een vergelijking mogelijk te maken wordt aangenomen dat het oude systeem als een mengend systeem werkte met een ventilatiedebiet volgens het Bouwbesluit (circa zesvoudige ventilatie). De resultaten staan vermeld in tabel 3. Het rekenmodel voorspelt bij de ventilatiemaatregel ‘verdringing + aparte zones voor rokers/niet rokers in één ruimte’ een blootstelling van 0,2 – 2 procent (tabel 2), dit komt overeen met een reductie van 98 - 99,8 procent. Uit de praktijkmetingen blijkt dat het model een goede voorspellende waarde heeft.
relatieve bloot-stelling [h-1] [procent] VV
1
kosten [k€]
huidige situatie, mengend
1
300 – 600
0,5 – 2,5
minimum eis Bouwbesluit (BB) mengend
6
100
5 – 25
verhoogde ventilatie 10xBB, 60 mengend
10 – 30
8 – 30
verhoogde ventilatie 10x BB, verdringing
60
4 – 15
50 – 250
verdringing + aparte zones voor rokers/niet-rokers in één ruimte
60
0,2 – 2
30 – 140
verdringing + separate ruimten rokers/niet-rokers; overstroom via doorgang van 15 m2
60 0,001 – 0,01 30 – 140
mengend BB + separate ruimten rokers/niet-rokers; overstroom via doorgang van 5 m2
6
0,002 – 0,02
mengend BB + separate ruimtes rokers/niet-rokers; overstroom via doorgang van 15 m2 met luchtgordijn
6
0,005 – 0,05 20 – 80
8 – 30
Tabel 2. Effect van ventilatiemaatregelen op relatieve reductie met globale kostenschatting (1 VV = ventilatievoud).
reductie procent ten opzichte van ventilatie conform Bouwbesluit
reductie procent ten opzichte van ventilatie in huidige horecapraktijk
discotheek
90
*
95
*
eetcafé
94
98
bruin café
98
99
* rokers en niet-rokers door elkaar heen in beschermde gebied Tabel 3: Reductie percentages gasvormige componenten en vaste componenten.
juni 2006
vv+
781
DISCOTHEEK
3. Bezetting dansvloer aan het eind van de avond, links achter is het metalen toevoerplenum zichtbaar waar buitenlucht wordt ingeblazen.
PM 2, 5
TVOC
aldehydes
2000 1500 1000 500 0
huidige praktijk 3 AH
bouwbesluit meting 16/9 2,2m3/s 6 ACH
0,12 m/s
ontwerp 4,1m3/s 0,23 m/s
4. Concentratie [µg/m3] op de dansvloer; vergelijking meetresultaten 16/9 met mengend systeem volgens eisen Bouwbesluit, de huidige praktijk in de horeca en de ontwerpsituatie.
Discotheek Bump te Rotterdam bestaat uit een langgerekte ruimte van 30 m lang, 7 m breed en 2,6 m hoog. Op basis van de specifieke geometrie van de ruimte, een langgerekte doos, is gekozen voor een horizontaal verdringingssysteem. De doelstelling van dit systeem is om de dansvloer rookvrij te maken. Over de gehele achterwand van de dansvloer wordt buitenlucht toegevoerd via een metalen verdeelrooster. Het ontwerp toevoerdebiet bedraagt 4,1 m3/s. In het ideale geval, bij een optimale verdeling en zonder obstakels, verplaatst de lucht zich als een plunjer met een snelheid van 0,23 m/s van de inblaas op de dansvloer naar de uitgang. Eventuele verontreinigingen, bijvoorbeeld sigarettenrook, worden door de gerichte luchtstroom meegevoerd en kunnen hierdoor de personen op de dansvloer niet bereiken. De meting is op vrijdagavond 16 september 2005 uitgevoerd. Tijdens de meting was de discotheek voor bezoekers normaal toegankelijk. Er waren circa honderd personen aanwezig. Gemiddeld blijkt 20 - 30 procent van hen gelijktijdig te roken. Op drie punten is tussen 23:36 uur en om 4:00 uur ’s ochtends bemonsterd op fijn stof (PM2,5), totaal vluchtige organische koolwaterstoffen (TVOC) en aldehydes. Het beoogde toevoerdebiet van 4,1 m3/s bleek niet mogelijk vanwege problemen met het voorverwarmen van de lucht, omdat de stadsverwarming nog niet was aangesloten. De meetresultaten (afbeelding 3) laten zien dat in de disco, reeds met het halve ontwerpdebiet, met het concept van horizontale verdringingsventilatie een reductie van 90 procent op de blootstelling aan omgevingstabaksrook ten opzichte van het Bouwbesluit, norm ventilatiesystemen, wordt behaald. Deze reductie komt door twee effecten tot stand. Ten eerste zorgt de verdringingsventilatie voor een concentratieverlaging van circa 80 procent op de dansvloer in vergelijking met een mengend systeem met hetzelfde ventilatiedebiet. Ten tweede is het ventilatiedebiet verhoogd ten opzichte van het Bouwbesluit. Indien vergeleken, wordt met de huidige ventilatiepraktijk in discotheken op de dansvloer van Bump een reductie van 95 procent gerealiseerd.
EETCAFÉ
5. Luchtverdeeldozen voor ‘downflow’, het verdeeldoek is met klittenband in segmenten van 0,6 bij 0,6 m bevestigd.
782
juni 2006
vv+
Eetcafé Dudok te Den Haag bestaat uit een grote ruimte van circa 20 bij 30 m. In de zijmuur en boven de bar wordt verse buitenlucht toegevoerd. Het toevoerdebiet wordt op basis van de afzuiging in de keuken op 10.000 m3/h geschat. Om het benodigde kanaal voor de aanvoer van buitenlucht zo kort mogelijk te houden is de zone met verdringingsven-
studio tracergas injectie
15 2 26 1
40 3
40 4
* 5
ingang bar keuken
toiletten
6. Schematische plattegrond eetcafé met de fijn stof concentraties in µg/m3 en in rood genummerd de meetlocaties, het groene gebied geeft de zone met verdringingsventilatie.
100 90 relatieve blootstelling [%]
tilatie nabij de achtergevel gesitueerd. De afmetingen van de rookvrije zone bedraagt 1,8 bij 7,5 m. Voor de luchttoevoer is gekozen voor een luchtverdeeldoos (plenum) bestaande uit drie roestvrijstalen segmenten (afbeelding 5). In verband met onderhoud en eventuele reiniging is het doek met klittenband op de segmenten gespannen. De functie van het doek is tweeledig. Ten eerste zorgt het voor een homogene verdeling van de lucht. Ten tweede zorgt het voor een decoratieve afwerking. Het doek is vervaardigd van het brandvrije materiaal Trevira CS en voldoet hiermee aan de eisen die het Bouwbesluit stelt aan plafond- en wandbekleding voor toepassing in brand- en rookvrije vluchtroutes. Bij de gevel bedraagt de hoogte circa 4 m. In het laboratorium is deze situatie nagebouwd om de ontwerpparameters, zoals oppervlak, type uitblaasdoek, inblaasdebiet en de inblaastemperatuur, met meer zekerheid vast te stellen. Uit deze test blijkt dat een ondertemperatuur van circa 1 K vereist is voor een uniforme stroom naar beneden. De meting is op woensdagavond 11 januari 2006 tussen 18.00 en 21.30 uur uitgevoerd. Tijdens de meting was het eetcafé normaal voor bezoekers toegankelijk. Onder het ‘downflow’ plenum waren drie 4-persoonstafels voor nietrokers geplaatst. De inblaassnelheid bedroeg 0,19 m/s (2,5 m3/s). De verdeling van de lucht over de segmenten is gecontroleerd met een ‘flowfinder’. De afwijking in luchtsnelheid tussen de segmenten was kleiner dan 8 procent. De inblaastemperatuur was ingesteld op 20 ºC bij een ruimtetemperatuur van ongeveer 22 ºC. Tijdens de meting zijn regelmatig het aantal op dat moment rokende en het totaal aanwezige personen geteld. Gemiddeld rookte 6 procent van de circa vijftig aanwezige personen gelijktijdig. Hieruit blijkt dat in vergelijking met de discotheek een beperkt aantal rokers aanwezig is. De locatie van de metingen is in afbeelding 6 aangegeven. Om de analysekosten te beperken zijn hier in plaats van chemische metingen tracergasmetingen uitgevoerd. Daarnaast zijn fijnstofmetingen uitgevoerd. In afbeelding 7 is aangegeven dat op basis van de tracergasmeting een blootstellingsreductie van 90 procent wordt behaald. De fijn-stofconcentratie in het gebied onder het downflow bedraagt 50 procent vergeleken met de rest van het eetcafé. Deze geringe reductie van de fijn-stofblootstelling in vergelijking met de relatieve blootstelling op basis van de tracergasproefneming kan worden verklaard door de achtergrondconcentratie fijn stof in de buitenlucht en door interne bronnen. Bij een gering aantal rokers is fijn stof geen omgevingstabaksrook
80 70 60 50 40 30 20 10 0
achterin de ruimte (5)
naast downflow (3) onder down flow (1 & 2)
7.Tijdsgemiddelde blootstelling op basis van tracergas proefneming.
8. Plafondplenum, foto genomen richting tochtportaal.
juni 2006
vv+
783
specifiek component. De buitenlucht fijn-stofconcentratie is van dezelfde ordegrootte als gemeten onder het downflow. Het in de luchtbehandeling aanwezige filter zal een filterrendement tussen de 50 – 95 procent hebben ten aanzien van stofdeeltjes kleiner dan 2,5 µ m. Hierdoor wordt een gedeelte van het in de buitenlucht aanwezige stof, met name het zeer fijne stof, via het downflow ingeblazen. Daarnaast speelt bij dergelijke, relatief lage concentraties de afgifte van fijn stof, met name uit kleding, door personen een rol.
9. De meting omstreeks 22.00 uur.
220 3
BRUIN
radiator
5 71 1 95
2 bar
kast
tocht portaal
4 211
3
10. Plattegrond bruin café met fijn-stofconcentratie (PM2,5) in µg/m en in rood genummerd de meetlocaties, het groene gebied geeft zone met verdringingsventilatie weer.
100.0 relatieve blootstelling [%]
90.0 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 1. onder downflow achter de bar
2. onder downflow op de bar
3. ruimte naast downflow achterzijde
11. Relatieve blootstelling op basis van tracergasproefneming
784
juni 2006
vv+
4. ruimte naast downflow gevelzijde
CAFE
Café de Witte Aap te Rotterdam is 4,7 m breed, 9,3 m diep en 4 m hoog. Het originele ventilatiesysteem bestond uit mechanische afzuiging in het midden van het café en natuurlijke toevoer via kieren in de gevel. De capaciteit van dit systeem bedroeg naar schatting tussen de 600 en 1200 m3/uur. Op basis van de mogelijkheden is gekozen voor locale, verticale verdringingsventilatie. Het concept is vergelijkbaar met het concept, zoals aangebracht in het eetcafé, met dit verschil dat in het bruine café in eerste instantie de barman wordt beschermd. Om deze reden is gekozen de rookvrije zone boven de bar te situeren. Aan de achterzijde van het café is onder het plafond de benodigde luchtbehandelingkast gemonteerd. Door de afmetingen van deze kast was het niet mogelijk hier ook een downflow te plaatsen. Boven het bar gedeelte is onder het plafond een plenum gemonteerd met als afmetingen 4,7 bij 4,5 m. Op een houten frame is hetzelfde type luchtverdeeldoek als bij het eetcafé vastgeniet (afbeelding 8). De meting is op woensdagavond 25 januari 2006 tussen 18.00 en 22.24 uur uitgevoerd. Tijdens de meting was het café normaal voor bezoekers toegankelijk. De inblaassnelheid bedroeg 0,09 m/s. De inblaastemperatuur was ingesteld op 20 ºC. Tijdens de meting waren gemiddeld 54 personen aanwezig, waarvan 11 procent gelijktijdig rookte. Om de blootstellingsreductie te bepalen zijn tracergas- en fijn-stofmetingen uitgevoerd op de locaties, zoals vermeld in afbeelding 10. Net als bij het eetcafe is ook hier het verschil in blootstellingsreductie op basis van de fijn-stof- en de tracergasmeting waarneembaar. De barkeepers zijn zeer tevreden met het nieuwe systeem, sinds de installatie hebben ze geen last meer van rode ogen. Ook de uitbater is tevreden, de omzet is met ruim 25 procent gestegen.
CONCLUSIES
EN AANBEVELINGEN
Dit artikel laat mogelijke oplossingen zien om de blootstelling in de horeca aan omgevingstabaksrook te reduceren.
Naast de horeca zijn de hier gepresenteerde oplossingen ook toepasbaar in de zorgsector. Als letterlijk de Arbo-wet wordt gevolgd, zou kunnen worden volstaan met een rookvrije zone te creëren rondom het bedienend personeel. Echter vanuit het perspectief van de volksgezondheid van de ‘BV Nederland’ heeft het ook zin een blootstellingsreductie na te streven voor zowel het bedienend personeel als bezoekers. Dit geldt vooral, omdat de bezoekers het bedienend personeel veruit in aantal overtreffen. Het onderzoek laat zien dat de blootstelling aan omgevingstabaksrook in de horeca vergaand kan worden gereduceerd. De vraag nu is welke reductie is vanuit gezondheidskundig oogpunt wenselijk? Over het algemeen wordt in Nederland als uitgangspunt voor een aanvaardbaar risico een overlijdensrisico gehanteerd van één op een miljoen. Deze aanpak heeft in de industriële omgeving, waar met dezelfde potentieel gevaarlijke stoffen wordt gewerkt, geleid tot MAC-waarden (Maximaal Aanvaarbare Concentraties). Dergelijke grenswaarden zouden ook kunnen worden gesteld voor de blootstelling aan omgevingstabaksrook. Vervolgens kan een horeca-exploitant gepaste, ventilatietechnische maatregelen nemen of besluiten tot een rookverbod in zijn gelegenheid.
Referenties [1] Gids, W.F. de, Opperhuizen, A., Jacobs, P., Kornaat, W., Phaff, J.C., Knoll, B., Rambali, B., Vleeming, W., Reductie van blootstelling aan omgevingstabaksrook in de horeca door ventilatie en luchtreiniging, RIVMrapport 340450001, 2004, beschikbaar via http://www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/340450001.html [2] Onderzoek naar de mogelijke reductie aan omgevingstabaksrook in de dagelijkse praktijk van de horeca, Gids,W.F. de, Jacobs,P., TNO-rapport 2006-D-R0198/A, beschikbaar via: www.tno.nl/ventilatie.
Auteurs Piet Jacobs en Wil de Gids, TNO Bouw en Ondergrond
Enkele praktische zaken Stromingsrichting
Ondertemperatuur
In de cafés, Dudok en de Witte Aap, is gekozen voor een
Om een stabiele neergaande stroming te garanderen is een
stroming van boven naar beneden. Uit het oogpunt van
ondertemperatuur van 1 à 2 K ten opzichte van de ruimte-
stromingstechnische efficiëntie ligt het meer voor de hand
temperatuur vereist. Hierbij is het van belang dat de in-
via de vloer in te blazen en via het plafond af te zuigen.
blaas- en de ruimtetemperatuur gekoppeld zijn.
Hierbij wordt namelijk de rook met de thermiek mee naar boven geblazen. Via de vloer inblazen is echter niet zo’n
Identieke inblaastemperatuur
praktische oplossing voor de horecapraktijk. Om via het
Bij verdeling van de geconditioneerde buitenlucht over
plafond in te kunnen blazen moet er natuurlijk wel vol-
een aantal segmenten moet de inblaastemperatuur over
doende ruimte zijn om een plenum van circa 40 cm hoog-
alle segmenten gelijk zijn. Door onvoldoende opmenging
te aan te brengen.
(korte kanaallengten) was dit bij de proefneming in Dudok in eerste instantie niet het geval. Hier trad in eerste in-
Lokale verdringingsventilatie
stantie door de warmteafgifte van de ventilatormotor een
Omdat vanuit praktische overwegingen niet via de vloer
temperatuurverschil op van bijna 2 K op tussen het voor-
kan worden afgezogen, is het onvermijdelijk dat er een
ste en achterste inblaassegment. Hierdoor traden ernstige
zone blijft waar je de vuile lucht afvoert. Door de lokale
verstoringen van het stromingspatroon op. Aanbevolen
verdringing ontstaat een rookvrije zone en een rookzone.
wordt bij verdeling van de inblaaslucht over meerdere ka-
Dit sluit goed aan bij het huidige convenant tussen Konink-
nalen de waaier benedenstrooms van de motor te installe-
lijke Horeca Nederland en de overheid.
ren.
juni 2006
vv+
785
