VDI 4300 Blatt 11-2013 Measurement of indoor air pollution - Measurement strategies for determination of airborne particles in indoor environment - PM2 5-fraction.pdf

1、 ICS 13.040.20 VDI-RICHTLINIEN Dezember 2013 December 2013 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Messen von Innenraumluftverunreinigungen Messstrategie fr die Erfassung von luftgetragenen Partikeln im Innenraum PM2,5-Fraktion Measurement of indoor air pollution Measurement strategies for determination of airb

2、orne particles in indoor environment PM2,5fraction VDI 4300 Blatt 11 / Part 11 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundesan-zeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.

3、The draft of this standard has been subject to public scrutinity after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this standard shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI

4、 und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltmesstechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 5: Analysen- und Messverfahren II Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:12.11Entwurf, deutschFormeredition:12/11Dr

5、aft,inGerman onlyZubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/All rightsreserved(a)VereinDeutscherIngenieuree.V., Dsseldorf 2013Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Normative Verweise 4 3 Begriffe 4 4 Herkunft, Eigenschaf

6、ten und gesundheitliche Bedeutung luftgetragener Partikel 6 4.1 Herkunft und Eigenschaften . 6 4.2 Gesundheitliche Bedeutung . 7 5 Besonderheiten bei der Partikelmessung im Innenraum 10 5.1 Partikeldynamik im Innenraum 10 5.2 Einfluss von raumlufttechnischen Systemen 11 5.3 Nutzungsbedingungen 12 5.

7、4 Mittelwert und Spitzenkonzentration . 12 6 Messverfahren fr luftgetragene Partikel im Innenraum 13 6.1 Gravimetrische Messung mit Filterverfahren 14 6.2 Streulichtfotometrie . 16 6.3 Optisches Aerosolspektrometer . 17 6.4 Kondensationspartikelzhler 19 6.5 Aerosol-Elektrometer . 20 6.6 Partikelgren

8、spektrometer . 20 6.7 Flugzeitspektrometer 22 7 Messstrategie fr die Bestimmung luftgetragener Partikel im Innenraum . 22 7.1 Messstrategie zur Bestimmung der Partikelmassenkonzentration . 23 7.2 Messstrategie fr die Quellenzuordnung 24 7.3 Messstrategie zur Erfolgskontrolle von Minderungsmanahmen .

9、 29 7.4 Vergleichsmessung in der Auenluft . 29 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Normative references . 4 3 Terms and definitions 4 4 Origin, properties and health implications of airborne particles 6 4.1 Origin and properties . 6 4.2 Significance for health . 7 5 Special features of

10、 particle measurement indoors 10 5.1 Particle dynamics indoors 10 5.2 Effect of air-conditioning systems. 11 5.3 Conditions of use . 12 5.4 Mean and peak concentration 12 6 Measurement methods for airborne particles indoors . 13 6.1 Gravimetric measurement using filter methods 14 6.2 Scattered light

11、 photometry . 16 6.3 Optical aerosol spectrometer . 17 6.4 Condensation particle counter . 19 6.5 Aerosol electrometer 20 6.6 Particle size spectrometer 20 6.7 Time-of-flight spectrometer . 22 7 Measurement strategy for determining airborne particles indoors . 22 7.1 Measurement strategy for determi

12、ning particle mass concentrations 23 7.2 Measurement strategy for source attribution . 24 7.3 Measurement strategy for reviewing the success of mitigation procedures . 29 7.4 Comparative measurement in the ambient air . 29B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EE8CD9NormCD - Stand 2013-12 2 VDI 430

13、0 Blatt 11 / Part 11 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Seite Page 8 Auswertung und Angabe des Ergebnisses 30 9 Dokumentation 30 10 Qualittssicherung . 30 10.1 Qualittssicherung bei der Bestimmung der Partikelmassenkonzentration . 30 10.2 Qualittssicherung bei d

14、er Bestimmung der Partikelanzahlkonzentration . 32 Anhang A Orientierende Messungen im Innenraum. 33 A1 Messung in Wohnrumen 33 A2 Messung in Brorumen 33 A3 Messung in Schulrumen, Kindergrten 33 A4 Messung in anderen Innenrumen . 34 Anhang B Protokoll fr die Messung luftgetragener Partikel im Innenr

15、aum 35 Anhang C Beispielhafte Partikelkonzentra- tionen bei Nutzungsaktivitten 43 Schrifttum 46 8 Evaluation and reporting the results 30 9 Documentation 30 10 Quality assurance . 30 10.1 Quality assurance when determining particle mass concentrations 30 10.2 Quality assurance when determining parti

16、cle number concentrations 32 Annex A Exploratory measurements indoors . 33 A1 Measurement in residential premises . 33 A2 Measurement in office premises 33 A3 Measurement in classrooms, kindergartens . 33 A4 Measurement in other indoor premises 34 Annex B Protocol for the measurement of airborne par

17、ticles indoors 35 Annex C Examples of particle concentrations during user activities 43 Bibliography 46 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der ele

18、ktronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die

19、ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/4300. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the require

20、ments and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyr

21、ight is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the internet at www.vdi.de/

22、4300. Einleitung Belastungen der Luft mit luftgetragenen Partikel (umgangssprachlich Feinstaub) spielen nicht nur im Auenbereich eine Rolle, sondern sind auch und gerade in Innenrumen von hygienischer Bedeu-tung. Der Mensch in Mitteleuropa hlt sich den berwiegenden Teil des Tages in Innenrumen auf.

23、Durch Auenlufteintrge und durch Quellen aus dem Innenraum wie Rauchen, Heimwerken, Ker-zenabbrand, Kaminnutzung, Kochen, Druckerge-brauch usw., gelangen Partikel in die Raumluft. Introduction Airborne particulate matter (colloquially known as “fine dust”) plays a role not only outdoors, but is also

24、significant in terms of hygiene, especially indoors. People in Central Europe spend most of the day indoors. Particles are either transported into indoor air from outdoor environments or the particles directly result from indoor sources like smoking, DIY, burning candles, residential wood burning, c

25、ooking, using printers, etc. The concen-tration, composition, and size distribution of air-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EE8CD9NormCD - Stand 2013-12All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 VDI 4300 Blatt 11 / Part 11 3 Staubkonzentration, Zusammensetzung und Ko

26、rn-grenverteilung dieser Stube werden im Innen-raum durch gegebene Randbedingungen wie Raum-gre, Luftfeuchte, Luftwechsel, Luftstrmung und Senkeneffekte an Wnden und Decken, Bodenbel-gen und Einrichtungsgegenstnden beeinflusst. Zu-dem werden durch Aktivitten bereits sedimentierte Partikel vorbergehe

27、nd wieder in die Luft berfhrt und knnen eingeatmet werden. All dies kann im Einzelfall zu recht unterschiedlichen Innenraumbe-lastungen mit Feinstaub fhren, die nicht leicht er-fassbar und gesundheitlich schwer zu bewerten sind. Als Innenrume werden in der Richtlinienreihe VDI 4300 gem der Definitio

28、n des Rats von Sach-verstndigen fr Umweltfragen folgende Rume verstanden 1: Wohnungen mit Wohn-, Schlaf-, Bastel-, Sport- und Kellerrumen, Kchen und Badezimmern; Arbeitsrume oder Arbeitspltze in Gebuden, die nicht im Hinblick auf Luftschad-stoffe arbeitsschutzrechtlichen Kontrollen unterlie-gen (z.

29、B. Bros, Verkaufsrume), ffentliche Ge-bude (z. B. Gaststtten, Theater, Kinos und andere Veranstaltungsrume) sowie die Fahrgastrume von Kraftfahrzeugen und allen ffentlichen Ver-kehrsmitteln (Busse, Bahnen, Flugzeuge). borne particulate matter in indoor environments strongly depend on parameters such

30、 as the room size, relative humidity, air exchange rate, air flow conditions, and sink effects on surfaces (e.g., walls, ceilings, floor coverings, furnishings). In addition, particles already sedimented are temporarily trans-ferred again to the air through various activities, and can be inhaled. De

31、pending on the particular case, all this can result in highly variable levels of indoor fine dust pollution that are not easily ascer-tained or assessed in terms of their impact on health. In the series of standards VDI 4300, the following rooms are understood to constitute indoor spaces in accordan

32、ce with the definition by the Council of Experts on Environmental Matters of the German Federal Ministry of the Environment 1: dwellings with living rooms, bedrooms, work rooms, sport rooms, cellars, kitchens and bathrooms; work spaces or workstations in buildings not subject to controls under indus

33、trial safety legislation in terms of airborne pollution (e.g. offices, shops), public buildings (e.g. restaurants, theatres, cinemas and other function rooms) and the passenger compart-ments of vehicles and all public transport systems (buses, trains, aircraft). 1 Anwendungsbereich Die vorliegende R

34、ichtlinie beschreibt die Messver-fahren und die Messstrategie zur Bestimmung der Konzentration an luftgetragenen Partikeln speziell der Fraktion mit einem quivalentdurchmesser 2,5 m, fhrt dies auch zu einer Verringerung der Massen-konzentration dieser Fraktion. Die Anlagerung schwer flchtiger Verbin

35、dungen an Partikel ndert die Anzahlkonzentration nicht. Variations of the particle spectrum The accretion of smaller particles on the surfaces of larger ones and the coalescing of smaller particles into larger ones (coagulation) can decrease the number concentration without changing the total mass c

36、oncentration. If such growth processes create particles above the cut-off diameter of the mass fraction being measured, e.g. in the case of PM2,5particles 2,5 m, this also leads to a decrease in the mass concentration of this fraction. The accre-tion of low-volatility compounds on particles does not

37、 change the number concentration. 5.2 Einfluss von raumlufttechnischen Systemen Raumlufttechnische Anlagen (RLT-Anlagen) be-einflussen die Partikelkonzentration und -dynamik im Innenraum, beispielsweise ber die Luftfh-rung, Filtration, Strmungs- und Austrittsge-schwindigkeit der Luft. Nicht ordnungs

38、gem in-stallierte und gewartete Anlagen knnen zu einem erhhten Partikeleintrag in den Innenraum fhren. Daher mssen bereits bei der Planung und Installa-tion der RLT-Anlage die Anforderungen der VDI 6022 beachtet werden, um in der Folge bei 5.2 Effect of air-conditioning systems Air-conditioning unit

39、s affect indoor particle con-centration and dynamics, for example via the air duct, filtration, flow and exit speed of the air. Im-properly installed and maintained systems can lead to elevated particle input to the room. Therefore, the requirements of VDI 6022 need to be observed during the plannin

40、g and installation of the air-conditioning unit, in order not to increase the parti-cle concentration in the air during subsequent op-eration and servicing, which also need to be per-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCDB7EE8CD9NormCD - Stand 2013-12 12 VDI 4300 Blatt 11 / Part 11 Alle Rechte vorbe

41、halten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2013 Betrieb und Wartung, die ebenfalls unter Beach-tung der VDI 6022 durchzufhren sind, keine Er-hhungen und eher eine Verminderung der Parti-kelkonzentration in der Luft zu erreichen. formed in compliance with VDI 6022, and indeed achieve a reduct

42、ion in concentration. 5.3 Nutzungsbedingungen Die in der Regel diskontinuierlichen, nutzungsab-hngigen Feinstaubeintrge im Innenraum lassen sich in zwei Gruppen aufteilen. Dabei handelt es sich einerseits um konkret zuzuordnende Quellen, die aus der Nutzung einzelner Gerte oder Einrich-tungsgegenstn

43、de resultieren. Parallel dazu liegen diffuse“ Quellen vor, die durch den Nutzer selbst hervorgerufen werden. Charakteristisch dafr sind die ber den Menschen/Nutzer und seine Kleidung selbst eingetragenen Feinstube. Die Summe dieser Eintr-ge/Quellen ergibt die jeweilige zum Messzeitpunkt ermittelbare

44、 Feinstaubkonzentration in der Luft. Die Quellen und deren sehr variablen Beitrge zur Feinstaubkonzentration in der Innenraumluft erlau-ben keine einheitliche Festlegung der Messbedin-gungen. Das Vorgehen bei der Messung ist daher aus der gegebenen Fragestellung und Situation abzuleiten und zu begrn

45、den. Diese Begrndung ist zusammen mit den gewhlten Mess- und Probe-nahmebedingungen im Messbericht festzuhalten. (siehe DIN EN ISO 16000-1, Abschnitt 4). Dabei sind andere Vorgaben z. B. zur Lftung, wie in anderen Regelwerken (z. B. Arbeitsstttenver-ordnung 19) vorgegeben, zu bercksichtigen. Im Umke

46、hrschluss lsst sich auch kein sogenanntes Standardszenario“ definieren. 5.3 Conditions of use The indoor fine dust inputs, which mostly are dis-continuous and usage-dependent, can be divided into two groups. On the one hand, they include concretely classifiable sources resulting from the use of indi

47、vidual appliances or furnishings. Along-side these, there are “diffuse” sources caused by the users themselves. Typically, these include fine dusts brought in by humans/users and their cloth-ing. The sum of these sources determines the fine dust concentration in the air measured at a particu-lar tim

48、e. The sources and their highly variable inputs to the fine dust concentration in the indoor air, do not allow a consistent specification of the measurement conditions. The measurement procedure, therefore, should be derived and justified based on the task and situation at hand. This justification s

49、hould be recorded in the test report, together with the chosen measurement and sampling conditions (see DIN EN ISO 16000-1, Clause 4). Other parameters, e.g. those relating to ventilation as specified in other regulations (e.g. the Workplaces Ordinance (Arb-StttV) 19), should be taken into consideration. Conversely, no “standard scenario” can be defined, either. 5.4 Mittelwert und Spitzenkonzentration In Innenrumen kann die Partikelkonzentration ber