KUALITI UDARA DALAMAN Lecture 4 (21 March 2012)

Kandungan Pengenalan Punca Pencemaran Kesan ke atas Kesihatan Teknologi Kawalan Kualiti udara dalaman dan Kehendak Persekitaran

“Every building must be designed and constructed in such a way that the air quality inside the building is not a threat to the health of the occupants or the capability of the building to resist moisture, decay or infestation” (Scottish Building Standards)

Bangunan yang direka bentuk untuk beroperasi di bawah keadaan iklim sediada tidak boleh berfungsi dengan baik di bawah keadaan iklim yang diubah (altered climatic circumstances)

3 Penemuan Utama: IEQ yang buruk mewujudkan masalah dan menjejaskan keupayaan penghuni untuk bekerja dan belajar; Perubahan iklim boleh memburukkan lagi masalah persekitaran dalaman yang sediada dan menimbulkan masalah/isu-isu baru; Terdapat peluang untuk meningkatkan kesihatan awam dengan mengurangkan atau menerima pakai perubahan dalam IEQ disebabkan perubahan iklim. Institute of Medicine released a report entitled Climate Change, the Indoor Environment and Health, (2011) Institute of Medicine(2011)

Prinsip pengurusan rekabentuk bersepadu menggalakkan pemilik bangunan untuk menubuhkan pasukan perekabentuk pelbagai disiplin dan operasi bagi menjawab persoalan2 berikut: 1. Apakah ciri-ciri iklim tempatan bangunan dan kesan (angin, ozon atmosfera, hujan tahunan, dan banyak lagi) dan potensi kesan terhadap IAQ? 2. Di manakan punca pengambilan udara luaran dan saluran udara di dalam bangunan? Adakah ianya mudah diekses untuk tujuan penyenggaraan? Apakah halangan2 yang ada?

Adakah terdapat cukup ruang jarak bagi penghuni bangunan untuk menjauhi (atau berlindung) daripada pencemaran permukaan setelah memasuki bangunan? Apakah startegi/kemudahan pengudaraan pasif (tingkap beroperasi, serombong / kesan tindanan)? Apakah strategi bagi mengawal kelembapan bangunan untuk memberi keselesaan, mengurangkan risiko, dan meningkatkan ketahanan kemudahan yang ada?

6. Apakah keperluan pengudaraan minima telah dilaksanakan bagi mengurangkan kelembapan dan pendedahan kepada pencemaran daripada sumber dalaman dengan mengnyah pencemaran ke luar dan pengudaraan dengan udara luaran? Adakah syarat min pengudaraan telah dilaksanakan untuk mengurangkan pendedahan penghuni kepada bahan cemar kimia dalam udara dalaman melalui pemilihan produk yang strategik?

8. Apakah terdapat pelan pengurusan makhluk perosak bersepadu untuk meminimumkan keperluan bahan kimia bagi kawalan serangga, tikus, dan perosak lain? 9. Adakah program penyelenggaraan dan pengemasan (housekeeping) IAQ yang dicadangkan? Tabiat penyelenggaraan pencegahan dan pengemasan (housekeeping) adalah teras dalam mewujud dan mengekalkan IAQ yang sihat di dalam bangunan.

Pengudaraan (ventilation)

Indoor Air Quality Handbook Building Components Potentially Affecting IAQ Indoor Air Quality Handbook  Spengler, Samet & McCarthy

Indoor Air Quality Handbook  Spengler, Samet & McCarthy

Pengudaraan Manusia menyedut oksigen dari udara melalui pernafasan, dan menghembus keluar karbon dioksida. Seorang manusia biasa menyedut lebih kurang 0.5 hingga 5 m³/j, bergantung kepada aktiviti yang dilakukan. Dalam persekitaran yang tertutup, kandungan oksigen akan berkurangan dan kandungan karbon dioksida bertambah dengan kehadiran manusia.

Pengudaraan (samb…) Bau badan, asap dan wap air yang dihasilkan oleh berjenis-jenis proses, seperti merokok, akan menambahkan lagi kerosakan terhadap kandungan udara yang terkurung. Bekalan udara bersih pada satu kadar yang lebih tinggi sedikit daripada isi padu udara sebenarnya disedut adalah perlu.

Pengudaraan (samb…) Dalam kebanyakan keadaan, bekalan udara yang mencukupi dapat dipenuhi hanya dengan membiarkan pintu dan tingkap terbuka. Tetapi jika ada perbezaan yang besar antara keadaan diluar yang sedia ada dengan keselesaan di dalam yang diwujudkan, kadar pertukaran udara mestilah diatur, terutama, sekiranya bahagian dalam bangunan dipanaskan dan disejukkan dengan memperuntukan perbelanjaan tenaga.

Pengudaraan (samb…) Biasanya kawalan yang sedikit dapat dicapai sekiranya penghuni membuka dan menutup tingkap apabila diperlukan. Tetapi, dalam banyak kes tidak ada tingkap atau bentuk kawalan yang tepat dan jitu diperlukan, jadi pengudaraan secara mekanik mestilah dipasang. Ia mestilah membekalkan udara pada kadar 12 hingga 28 m³/j seorang, bergantung kepada isi padu ruang dan aktiviti yang dijalankan.

FUNGSI UTAMA PENGUDARAAN MENGEKAL KEBERSIHAN (KUALITI) UDARA DI DALAM RUANG – PENGUDARAAN UNTUK KESIHATAN. MEMBERIKAN KESELESAAN TERMA – MENINGKATKAN KEHILANGAN HABA DARIPADA BADAN & MENCEGAH KETIDAKSELESAAN OLEH KELEMBAPAN & KELEKITAN KULIT – PENGUDARAAN UNTUK KESELESAAN TERMA.

UNTUK MENYEJUKKAN STRUKTUR BANGUNAN SEKIRANYA SUHU DI DALAM RUANG MELEBIHI DI LUAR RUANG – PENGUDARAAN UNTUK PENYEJUKAN STRUKTUR. KEUTAMAAN DALAM MEMENUHI KETIGA-TIGA FUNGSI INI BERGANTUNG KEPADA KEADAAN IKLIM SETEMPAT. UNTUK MEMENUHI KETIGA-TIGA FUNGSI, PERLU MELIBATKAN REKABENTUK SECARA TERPERINCI.

PENGUDARAAN UNTUK KESIHATAN MENYEDIAKAN OKSIGEN SECUKUPNYA UNTUK PERNAFASAN, MEMASAK, & MELAKUKAN BERBAGAI AKTIVITI. MENCEGAH PENINGKATAN YANG TINGGI KARBON DIOKSIDA DAN BAU YANG TIDAK MENYENANGKAN. PEMBUANGAN WAP AIR (BILIK AIR, DAPUR DSB.) PEMBUANGAN PRODUK PEMBAKARAN & PERNAFASAN / RESPIRASI.

KEBERKESANAN PROSES PENGUDARAAN BERGANTUNG KEPADA JENIS PENGHUNIAN, JUMLAH & JENIS AKTIVITI. BAU YANG TIDAK DIINGINI SEPERTI BAU BADAN, MAKANAN, ROKOK & SEBAGAINYA MESTILAH DIKURANGKAN KESANNYA MENERUSI PENCAIRAN “DILUTION”.

PENGUDARAAN UNTUK KESELESAAN TERMA MENYEDIAKAN KEADAAN YANG SELESA DI DALAM BANGUNAN YANG MERANGKUMI PENCEGAHAN KETIDAKSELESAAN OLEH KELEKITAN KULIT. PERLU KADAR ALIRAN ANGIN “RATE OF FLOW” YANG TINGGI. TABURAN YANG TIDAK SEKATA PERLU LEBIH KELAJUAN.

MENAMBAHKAN KEHILANGAN HABA SECARA PEROLAKAN. MEMPERCEPAT PROSES SEJATAN. KADAR ALIRAN ANGIN DI DALAM BANGUNAN DIPENGARUHI OLEH GEOMETRI RUANG DAN LOKASI BUKAAN (PERINCIAN REKABENTUK). SEMAKIN PANAS SUHU UDARA, SEMAKIN LAJU UDARA / ANGIN DIPERLUKAN UNTUKMEMPEROLEH KESELESAAN TERMA.

PENGUDARAAN UNTUK PENYEJUKAN STRUKTUR PERBEZAAN SUHU UDARA DI DALAM & DI LUAR BANGUNAN DIPENGARUHI OLEH: WARNA DINDING (GELAP – SUHU DI DALAM LEBIH TINGGI KAPASITI TERMA, DAYA RINTANGAN & BEZAAN SUHU. UDARA DI LUAR MASUK DAN MEMAKSA KELUAR UDARA PANAS DI DALAM RUANG. KAEDAH UNI BERKESAN SEKIRANYA PERBEZAAN SUHU LUAR & DALAM TINGGI. PROSES INI BERLAKU SECARA PEROLAKAN

Teknologi Kawalan

CARA / KAEDAH PENGUDARAAN SECARA PASIF ATAU SEMULAJADI KESAN TEKANAN ANGIN KESAN TINGKAT / SEROMBONG SECARA MEKANIKAL KIPAS ANGIN PENGHAWA DINGIN KAEDAH PASIF DIDAPATI JUGA BERUPAYA MENYEDIAKAN UDARA SEGAR DAN PENYEJUKAN KEPADA PENGHUNI BANGUNAN PADA MASA DAN LOKASI TERTENTU.

Secara Pasif atau Semulajadi

KESAN TEKANAN ANGIN REKABENTUK MELIBATKAN PENENTUAN SAIZ, KEDUDUKAN KOMPENEN BUKAAN SEPERTI TINGKAP, SEROMBONG, KEKISI, LUBANG ANGIN DSB. ALIRAN ANGIN / UDARA MERENTASI BANGUNAN TERBENTUK OLEH PERBEZAAN TEKANAN ANTARA BAHAGIAN LUAR DAN DALAM BANGUNAN. ANGIN AKAN MEMBENTUK TEKANAN DAN SEDUTAN PADA BAHAGIAN LUAR BANGUNAN.

KESAN TEKANAN ANGIN - - + SEDUTAN ANGIN TEKANAN SEDUTAN ANGIN BUKAAN MASUK BUKAAN KELUAR ALIRAN RENTAS ANGIN

CORAK ALIRAN DILUAR (PLAN) ALIRAN LAMINAR KELAJUAN MENINGKAT KAWASAN LINDUNGAN ANGIN - + - - TEKANAN BERTAMBAH TEKANAN (SEDUTAN) KURANG

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI ALIRAN ANGIN DI DALAM BANGUNAN ORIENTASI HALANGAN-HALANGAN DI LUAR PENGUDARAAN RENTAS LOKASI BUKAAN SAIZ BUKAAAN KAWALAN BUKAAN

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI ALIRAN ANGIN DI DALAM BANGUNAN ORIENTASI ANGGARAN ARAH & KELAJUAN ANGIN BOLEH DIPEROLEHI DARI JADUAL ANGIN / IKLIM TEMPATAN. HALAKAN BUKAAN UTAMA / TERBESAR KE ARAH ANGIN UTAMA.

ANGIN DATANG DARI ARAH OBLIK (450), BERUPAYA MENAMBAH KELAJUAN DAN MEMBERI TABURAN YANG LEBIH SEKATA DI DALAM BANGUNAN DARIPADA ARAH TEGAK (900). 900 450

HALANGAN-HALANGAN DI LUAR KELAJUAN ANGIN MENINGKAT SEKIRANYA ADA HALANGAN (KESAN TEROWONG) KELAJUAN BERTAMBAH HALANGAN

JARAK ANTARA BANGUNAN ADALAH PENTING (5 X TINGGI) 1 2 ALIRAN ANGIN TERHALANG H 1 2 5 X H JARAK YANG SESUAI

PENGUDARAAN RENTAS SEKIRANYA TIADA BUKAAN KELUAR ATAU TERDAPAT SEKATAN YANG PENUH, ALIRAN ANGIN TIDAK AKAN TERBENTUK. OLEH ITU BUKAAN KELUAR PERLU DISEDIAKAN. TIADA BUKAAN KELUAR SEKATAN & TIADA BUKAAN KELUAR

LOKASI BUKAAN BUKAAN MESTILAH DAPAT MENGALIRKAN ANGIN KE ARAH “LIVING ZONE” / BADAN, PADA KETINGGIAN  2m. SEKIRANYA BUKAAN MASUK TERLETAK PADA BAHAGIAN ATAS DINDING, ALIRAN ANGIN MENGHALA KE ATAS. SEKIRANYA BUKAAN MASUK TERLETAK RENDAH DI BAHAGIAN BAWAH DINDING, ALIRAN ANGIN MENGHALA KE LANTAI. BUKAAN ELOKLAH BERADA DI BAHAGIAN TENGAH DINDING AGAR ALIRAN SELARI DENGAN ALIRAN ANGIN DI LUAR.

LOKASI BUKAAN TINGKAP DI ATAS ALIRAN KE ATAS TINGKAP DI TENGAH ALIRAN KE “LIVING ZONE”/ BADAN

SAIZ BUKAAN KELAJUAN YANG TINGGI DAPAT DIHASILKAN DENGAN MEREKABENTUK BUKAAN MASUK KECIL & BUKAAN KELUAR BESAR (KESAN VENTURI). SEKIRANYA BUKAAN MASUK LEBIH BESAR, KELAJUAN MENJADI KURANG, TETAPI CORAK ALIRAN LEBIH SEKATA (ALIRAN KESELURUH RUANG).

CONTOH: KELAJUAN ANGIN DILUAR = 100% ARAH ALIRAN ANGIN 450 PURATA KELAJUAN = 44% BUKAAN MASUK KECIL BUKAAN KELUAR BESAR PURATA KELAJUAN = 42% KELAJUAN MAKSIMUM = 152% 450 BUKAAN MASUKBESAR BUKAAN KELUAR KECIL 450 KELAJUAN MAKSIMUM = 76%

KAWALAN BUKAAN ALIRAN ANGIN DI DALAM RUANG DIPENGARUHI OLEH ADANYA UNJURAN, ALAT PENEDUHAN LUARAN & DALAMAN.

KESAN TINGKAT / SEROMBONG DIPENGARUHI OLEH KUASA “TERMA”, BERLAKU APABILA TERDAPAT PERBEZAAN SUHU YANG BESAR ANTARA UDARA DI DALAM & DI LUAR BANGUNAN. SEKIRANYA TERDAPAT TINGKAP ATAU BUKAAN, UDARA PANAS NAIK & KELUAR MENERUSI BUKAAN DI ATAS. UDARA SEJUK AKAN MASUK DARI BAWAH MENGGANTIKAN KEKOSONGAN YANG TERBENTUK (SAMA PRINSIPNYA DENGAN KEJADIAN ANGIN).

KEBERKESANAN PENGUDARAAN SEMULAJADI DITENTUKAN OLEH ELEMEN IKLIM (SUHU & ANGIN) FAKTOR REKABENTUK DI BAWAH KAWALAN ARKITEK PERLU KAJIAN AWAL ORIENTASI, SAIZ, LOKASI, JENIS KAWALAN PERLU DISEPADUKAN DENGAN KESELURURUHAN SISTEM BANGUNAN SEKIRANYA KURANG BERKESAN KAEDAH BANTUAN BOLEH DITERAPKAN TETAPI BUKAN SEBALIKNYA.

Secara Mekanikal

Sistem Pengudaraan Secara Mekanikal Dalam pengudaraan secara mekanik, udara digerakkan oleh motor yang dipandu oleh kipas yang terdiri daripada: (a) Jenis propeller atau kipas aliran berpaksi (b) Jenis impeller atau kipas aliran emparan atau ketangenan (tangent)

JENIS PROPELLER

Wall-mounted propeller fan

JENIS IMPELLERS

SHARIFAHMERYAM BINTI SHAREH MUSA Centrifugal fan

Centrifugal fan impellers SHARIFAHMERYAM BINTI SHAREH MUSA

Sistem Pengudaraan secara Mekanikal Kipas ini samada dipasangkan pada tingkap atau dinding atau pusat, yang memerlukan saluran untuk menghantar dan membahagikan udara ketempat yang diperlukan.

Mengeluarkan udara yang digunakan dan membenarkan udara bersih Pemasangan boleh menggunakan bentuk seperti berikut: (a) Sistem Exzos Mengeluarkan udara yang digunakan dan membenarkan udara bersih mencari laluanya sendiri menerusi jerejak dan bukaan (bilik mengalami kurang tekanan)

The wheel delivers moist air in winter and dry air in summer

(b) Sistem Plenum Membekalkan udara ke dalam ruang dan memaksa keluar udara yang digunakan menerusi jerejak dan sebagainya (bilik mengalami sedikit lebih tekanan)

Plenum Ceiling Choice for Open Plenum or suspended ceiling? (ref: http://www.todaysfacilitymanager.com/tfm_08_05_servmain.php) Factors; Construction cost Energy (saving) Light reflectance Maintenance Reconfiguration Fire safety Acoustic environment End/

(c) Sistem Seimbang Kedua-duanya membekalkan dan mengeluarkan udara. Sistem yang paling baik dan boleh diharap tetapi paling mahal. Ia boleh disatukan dengan pemanasan udara, kerana ia membenarkan sebahagian peredaran semula.

Penghawa Dingin Seperti yang dinyatakan sebelum ini, udara dibekalkan ke dalam bilik atau bangunan secara mekanik, akan atau boleh: Dikipaskan atau digerakkan Ditapis Kelembapanya ditambah Disejukkan Dibuang kandungan lembapannya Dipanaskan atau dipanaskan semula

Penghawa Dingin (samb…) Istilah-istilah diatas secara kolektifnya adalah untuk jentera yang melakukan kesemua fungsi ini ialah “ logi pengendali udara” dan peralatan ini dirujuk sebagai penghawa dingin. Penghawa Dingin Sebuah peralatan yang boleh didapati dalam bentuk kotak atau unit penghawa dingin yang boleh dipasang pada dinding atau tingkap atau logi yang lebih besar. Setiap bahagian boleh terdiri daripada unit berasingan dan bahagian yang sesuai ukuran dan muatannya.

Penghawa Dingin (samb…) Secara prinsipnya pemasangan peralatan untuk sebuah bangunan boleh mengikuti satu daripada tiga bentuk yang berikut: (1) Pengendalian Pusat (Central) Kesemua fungsi di atas dilakuakan oleh sebuah logi pusat dan semua udara yang diperlukan dibahagikan menerusi satu sistem saluran.

Penghawa Dingin (samb…) (2) Pengendalian Tempatan (Unit) Dandang dan logi pendinginan secara pusat, air panas dan sejuk diedarkan ke unit pengendali udara tempatan dimana setiap satunya melengkapi sebahagian daripada bangunan.

Penghawa Dingin (samb…) (3) Sebuah sistem aruhan (emparan) Apabila hanya sebahagian kecil kuantiti udara yang perlu dirawat secara pusat, tetapi ia dikeringkan atau dipanaskan atau disejukan jauh di bawah aras yang diperlukan. Ia dibahagikan melalui saluran bulat berukuran kecil biasanya dalam halaju tinggi dan sebelum dikeluarkan ia dicampur dengan udara bilik menerusi unit aruhan. (emparan, berpusing keluar dari pusat)