Prognozowanie powstawania grzybów pleśniowych na powierzchni przegród budowlanych
Grzyby pleśniowe występującej na papierowej tapecie, fot.: [10]
Grzyby pleśniowe są jednym z poważniejszych zagrożeń mikrobiologicznych powodujących zarówno korozję biologiczną elementów budowlanych, jak i utratę ich własności fizycznych. Ich obecność w budynkach stanowi duże zagrożenie dla zdrowia mieszkańców z powodu wytwarzania przez nie mikotoksyn i alergenów. Grzyby pleśniowe mają niewielkie wymagania
pokarmowe i ogromne możliwości przystosowawcze.
Zobacz także
M.B. Market Ltd. Sp. z o.o. Czy piana poliuretanowa jest palna?
W artykule chcielibyśmy przyjrzeć się bliżej temu aspektowi i rozwiać wszelkie wątpliwości na temat palności pian poliuretanowych.
W artykule chcielibyśmy przyjrzeć się bliżej temu aspektowi i rozwiać wszelkie wątpliwości na temat palności pian poliuretanowych.
Ultrapur Sp. z o.o. Pianka poliuretanowa a szczelność budynku
Wielu inwestorów, wybierając materiał do ocieplenia domu, kieruje się głównie parametrem lambda, czyli wartością współczynnika przewodzenia ciepła. Jest on jedynym zestandaryzowanym współczynnikiem, który...
Wielu inwestorów, wybierając materiał do ocieplenia domu, kieruje się głównie parametrem lambda, czyli wartością współczynnika przewodzenia ciepła. Jest on jedynym zestandaryzowanym współczynnikiem, który określa właściwości izolacyjne materiału. Jednocześnie jest współczynnikiem wysoce niedoskonałym – określa, jak dany materiał może opierać się utracie ciepła poprzez przewodzenie.
Rockwool Polska Termomodernizacja domu – na czym polega i jak ją zaplanować?
Termomodernizacja to szereg działań mających na celu poprawę energochłonności Twojego domu. Niezależnie od zakresu inwestycji, kluczowa dla osiągnięcia spodziewanych efektów jest kolejność prac. Najpierw...
Termomodernizacja to szereg działań mających na celu poprawę energochłonności Twojego domu. Niezależnie od zakresu inwestycji, kluczowa dla osiągnięcia spodziewanych efektów jest kolejność prac. Najpierw należy docieplić ściany i dach, aby ograniczyć zużycie energii, a dopiero potem zmodernizować system grzewczy. Dzięki kompleksowej termomodernizacji domu prawidłowo wykonanej znacznie zmniejszysz koszty utrzymania budynku.
Szacuje się, że w Polsce co najmniej 25% budynków jest porażonych pleśnią [1]. Statystyki obejmują zarówno budynki stare, jak i te nowo powstałe, które realizowane były już z założeniami określonymi w rozporządzeniu [2]. Główną przyczyną takiej sytuacji, oprócz błędów projektowych, jest niewłaściwa eksploatacja pomieszczeń, złe nawyki ich użytkowników, a przede wszystkim brak dobrej znajomości genezy rozwoju grzybów.
Niniejsza publikacja dokładnie opisuje warunki wzrostu grzybów pleśniowych, które sprzyjają ich rozwojowi. Zaliczyć do nich można nie tylko temperaturę i wilgotność względną powietrza, ale również rodzaj podłoża, odczyn pH czy tzw. czas wzrostu grzyba pleśniowego.
Zostały w niej omówione także dostępne metody szacowania i oceny rozwoju grzybów pleśniowych w budynkach: bazujące na określeniu czynnika temperaturowego ƒRsi [2-3] oraz opracowane w oparciu o procedurę biohigrotermiczną [4], która porównuje biologiczne warunki wstępne rozwoju grzybów pleśniowych: temperaturę, wilgotność względną, substrat oraz przejściowe warunki wzrostu występujące w budynkach.
Przyczyny występowania grzybów pleśniowych w budynkach
Grzyby pleśniowe - ze względu na specyfikę morfologiczną, biochemiczną i fizjologiczną - są organizmami dominującymi w szeroko pojętym naturalnym środowisku bytowania człowieka.
O występowaniu i efektywnym rozwoju grzybów pleśniowych na powierzchniach i wewnątrz przegród budowlanych decyduje wiele czynników, które można podzielić na dwie zasadnicze grupy [5-6]:
- wady projektowe i techniczne, brak właściwej izolacji przeciwwilgociowej oraz źle działająca wentylacja,
- niewłaściwa eksploatacja pomieszczeń, podwyższona wilgotność powietrza wewnętrznego na skutek zbyt "skutecznej" termoizolacji, a także nadmierna szczelność okien, która utrudnia infiltrację powietrza zewnętrznego do pomieszczeń.
Praktycznie w każdym obiekcie kubaturowym [6] na skutek zakłócenia stanu równowagi ekologicznej przez w/w czynniki dochodzi do rozwoju populacji grzybów. W zależności od mikroklimatu i rodzaju podłoża dominuje jeden lub dwa rodzaje pleśni, które odpowiadają właściwościom enzymatycznym danego organizmu.
W wielu publikacjach na ten temat [7-10] można się spotkać ze stwierdzeniem, iż nowe budownictwo z występującymi w nim wadami technologicznymi stwarza wręcz optymalne warunki dla omawianych mikroorganizmów.
Grzyby pleśniowe, rozmnażając się na powierzchniach przegród budowlanych (FOT. 1-2), tworzą kolorowe (np. czerwone, zielone itp.) naloty grzybni. Zabarwienie to spowodowane jest przez obecność licznych zarodników konidialnych, które wyrastają na trzonkach konidialnych.
FOT. 1-2. Grzyby pleśniowe występujące na papierowej tapecie (1) oraz grzyby pleśniowe pod oknem; widoczne uszkodzenia powłoki malarskiej (2); fot.: [10]
Grzyby pleśniowe są związane z podłożem za pomocą wyspecjalizowanych strzępek, wrastających na niewielką głębokość – rzędu 0,5–1,0 mm. Strzępki te to haustoria (ssawki), rizoidy (chwytniki), apresoria (przylgi).
Do najczęściej występujących grzybów w obiektach kubaturowych należą rodzaje i gatunki wymienione w TAB. 1.
Warunki wzrostu grzybów pleśniowych
Jeśli warunki otoczenia są optymalne (wymienione w dalszej części opracowania), można wyróżnić 6 faz wzrostu grzybów pleśniowych (RYS. 1):
W pierwszej fazie początkowego wzrostu rosną komórki, których metabolizm jest aktywowany, choć ich liczba pozostaje stała. Czas trwania tej fazy zależy od temperatury i wilgotności zarodników. Po niej następuje faza przyspieszenia oraz faza wzrostu logarytmicznego. W tej fazie grzyb ogranicza się do rozmnażania swoich jednostek wegetatywnych i produkcji biomasy.
Jeśli tempo reprodukcji spada ze względu na niekorzystne warunki otoczenia, takie jak brak składników odżywczych - ma miejsce faza opóźnienia związana z zahamowaniem wzrostu.
Faza stacjonarna związana jest z tworzeniem i zanikaniem komórek, czyli procesem równoważenia. W sytuacji zaniku składników odżywczych dochodzi do spadku wzrostu grzyba lub jego wymierania - faza szósta (od F do G).
TAB. 2 zawiera przegląd najważniejszych czynników wpływających na wzrost tego typu mikroorganizmów.
Temperatura
Z danych literaturowych [12-13] wynika, że rozwój grzyba pleśniowego może następować w zakresie temperatur w przedziale od 0°C do 50°C. Jednak niektóre odmiany grzybów, np. zarodniki Aspergillus sp. i Penicillium sp., zachowują zdolność do kiełkowania w temperaturze do –10°C. Temperatura wewnątrz budynków lub na ich powierzchniach wewnętrznych zwykle wynosi od 0°C do 30°C, będzie więc stanowiła optymalne warunki do wzrostu tych grzybów (RYS. 2).
RYS. 2. Szybkość wzrostu różnych grzybów pleśniowych w zależności od temperatury według [12-13]; rys.: autorzy
Na RYS. 2 można zauważyć wyraźne optimum tempa wzrostu grzyba pleśniowego w zależności od temperatury [13-14]. W celu uruchomienia procesu wzrostu, tj aktywności enzymatycznej grzyba pleśniowego, musi zostać przekroczona pewna minimalna temperatura - inna dla każdego z rodzajów grzyba.
Wraz ze wzrostem temperatury następuje przyśpieszenie wzrostu grzyba aż do momentu osiągnięcia jego optymalnego zasięgu. Po przekroczeniu optimum mogą pojawić się zakłócenia (wysoka temperatura mocno ogranicza biosyntezę i wzrost; może go zatrzymać lub spowolnić na skutek denaturacji białka), które ostatecznie doprowadzą do przerwania wzrostu.
Niewielka różnica temperatur (°C) może w wielu przypadkach decydować o tym, czy dany gatunek rośnie, czy też nie. Zakres temperatury, jak również odpowiednie optimum niektórych reprezentatywnych grzybów, obrazują RYS. 3 i RYS. 4.
RYS. 3. Zakres temperatury występowania różnych grzybów pleśniowych. Optymalne wartości są oznaczone punktami [opracowano na podstawie 14]; rys.: autorzy
RYS. 4. Przebieg wskaźnika pleśni w zależności od temperatury (dla temp. 23°C) dla różnych materiałów budowlanych [opracowano na podstawie 13, 15]; rys.: autorzy
Wilgotność
Decydującym kryterium dla rozwoju mikroorganizmów jest wilgoć, którą grzyb może pobierać nie tylko z podłoża, ale również z powietrza, zarówno w postaci wody, jak i pary wodnej. Ta zawartość wilgoci jest opisywana w biologii jako aktywność wody - wartość αw - i jest bezpośrednio związana z wilgotnością względną powietrza [9]:
gdzie:
φ - wilgotność względna [%]
αw - aktywność wody [-]
Powstawanie i rozwój grzybów pleśniowych może mieć miejsce przy wartościach wilgotności, które wciąż są dalekie od stanu nasycenia wilgocią. Poziom wilgotności (jak również temperatura i składniki odżywcze) ma bezpośredni wpływ na kiełkowanie zarodników, wzrost grzybni i produkcję mikotoksyn [13] (RYS. 5).
RYS. 5. Wartości pH dla grzybów pleśniowych. Optymalne wartości są oznaczone punktami [opracowano na podstawie 13, 16]; rys.: autorzy
Już w latach 50. XX w. zaproponowano klasyfikację wzrostu grzybów w zależności od wilgotności względnej. Wyróżniono grzyby kserofilne, które są w stanie rosnąć poniżej wilgotności względnej 85% i grzyby hydrofilne rosnące tylko od 95% wilgotności względnej.
Obecne wyniki badań korygują te wartości o ok. 5-10%. Każdy pojedynczy gatunek grzybów ma swój szczególny, charakterystyczny zakres wilgotności, który pozwala mu żyć i określa między innymi intensywność wzrostu, co można zobaczyć na podstawie wartości w TAB. 3.
Przy wilgotności względnej wynoszącej 80% osiąga się warunki wzrostu prawie wszystkich gatunków grzybów pleśniowych. Wyższa wilgotność jest warunkiem wzrostu tylko dla kilku gatunków, których optymalny zakres wynosi od 90% do 96%. Ponadto można założyć, że tylko kilka grzybów pleśniowych może przetrwać w wodzie w postaci płynnej.
TABELA 3. Specyfikacja minimalnych, optymalnych i maksymalnych warunków wzrostu wilgotności i wartości pH w odniesieniu do kiełkowania zarodników oraz wzrostu grzybni dla różnych klas zagrożenia [12]
Zależności wzrostu grzyba od temperatury i wilgotności względnej zostały pokazane odrębnie. Należy jednak pamiętać, że każdej zmianie temperatury towarzyszy również zmiana wilgotności względnej powietrza, a co za tym idzie proces wzrostu grzyba pleśniowego powinien być traktowany z równoczesnym uwzględnieniem tych dwóch parametrów.
Zależność wzrostu grzybów pleśniowych od temperatury i wilgotności względnej przedstawiana jest za pomocą tak zwanych izoplet. Izoplety to konturowe wykresy tempa wzrostu pleśni w funkcji temperatury i wilgotności - przedstawione w wilgotności względnej lub aktywności wody - w warunkach stanu ustalonego. Wiele pleśni ma optymalną szybkość wzrostu przy aktywności wody większej niż 0,90.
Podłoże
Najważniejszym czynnikiem wpływającym na powstawanie grzybów pleśniowych, oprócz wilgotności i temperatury, jest zawartość składników odżywczych w podłożu, na którym rośnie grzyb. Badania nad tym zagadnieniem zostały przedstawione w pracach [13, 15]. Środowisko sprzyjające kiełkowaniu zarodników i początkowi wzrostu grzybni stanowi również zanieczyszczenie powierzchni pyłem, tłuszczami itp.
Czas wzrostu
Wzrost i rozwój grzybów pleśniowych zależy od warunków higrotermicznych, rodzaju podłoża i materiału, a także od czasu potrzebnego do wzrostu grzyba. W TAB. 4 zestawiono dane dotyczące wilgotności względnej i temperatury - czasu ich trwania w ciągu doby - aby mogło dojść do widocznego wzrostu grzybni.
Odczyn pH
Wartość pH jest kolejnym warunkiem wzrostu grzyba pleśniowego. RYS. 6 pokazuje zakres tego parametru dla różnych grzybów pleśniowych.
RYS. 6. Przebieg czasowy wskaźnika pleśni w zależności od wilgotności względnej. Wykres sporządzony został dla drewna sosnowego w 20°C według Viitanena [13]; rys.: autorzy
Optymalny zakres wzrostu występuje przy wartościach pH z przedziału pomiędzy 5 a 7. Większość gatunków rośnie w zakresie od 3 do 9. Na przykład papiery ścienne i powłoki z farb mają wartość pH od 5 (papier ścienny do zrębków) do 8 (nowy kolor, świeżo malowany).
Materiały budowlane, takie jak beton, mają wartość pH większą niż 12, ale z uwagi na osad, pył i kurz, który może występować na tego typu materiałach, nie można wykluczyć wzrostu grzybów pleśniowych. Ponadto grzyby pleśniowe mogą zmieniać wartość pH swojego bezpośredniego środowiska w sposób sprzyjający ich wzrostowi. Odbywa się to poprzez aktywację pompy protonowej.
Grzyby uwalniają różne kwasy organiczne [15], co powoduje, że przestrzeń zewnątrzkomórkowa zmienia odczyn.
Szacowanie rozwoju grzybów pleśniowych w budynkach
W literaturze istnieje wiele różnych zaleceń dotyczących zapobiegania rozwojowi grzybów pleśniowych na elementach budowlanych lub prognozowania ich obecności. Większość z nich dotyczy głównie kształtowania mikroklimatu pomieszczeń w zakresie odpowiedniej wilgotności względnej powietrza i temperatury.
W polskich przepisach wymagania dotyczące zapobiegania pleśni pojawiają się w Rozporządzeniu dotyczącym warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki [2].
W rozdziale 4 Ochrona przed zawilgoceniem i korozją biologiczną, w paragrafie §321, czytamy: "Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegród budynku, warunki cieplno-wilgotnościowe, a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach powinny uniemożliwiać powstanie zagrzybienia... w przypadku stwierdzenia występowania zawilgocenia i oznak korozji biologicznej należy wykonać ekspertyzę mykologiczną…".
Z doświadczenia autorów wynika, że takie oceny wykonywane są bardzo często i to zarówno w budynkach nowo powstałych, jak i tych starszych, poddanych termomodernizacji. Dostępne metody projektowe, które pozwalają szacować ryzyko pojawienia się pleśni i zawilgocenia, w dużym stopniu uważane są przez autorów za niewystarczające. Mowa tutaj o wskaźniku ƒRsi (czynnik temperaturowy na powierzchni wewnętrznej przegrody zewnętrznej) i metodzie przywołanej w normie PN EN ISO 13788:2013 [3]. Jego wartość graniczna została wyznaczona w oparciu o warunki wzrostu pleśni z gatunku Aspergillus versicolor.
gdzie:
Θsi - obliczona temperatura powierzchni wewnętrznej w miejscu krytycznym,
Ti - temperatura powietrza wewnętrznego,
Te - temperatura powietrza zewnętrznego.
Gdy wartość czynnika temperaturowego jest wyższa niż 0,70, ryzyko wystąpienia pleśni jest mniejsze niż 5%. W większości krajów Europy wartość tego czynnika wynosi powyżej 0,72. Są jednak kraje, w których wymagania nie są tak ostre i wartość ta plasuje się w granicach 0,65–0,70 (np. Holandia) [17].
Dla warunków Polski wartość graniczna została ustalona (podana w rozporządzeniu) na poziomie 0,72. Obliczenia czynnika ƒRsi dla ściany wykonywane są w oparciu o stałe warunki brzegowe lub w zależności od klasy wilgotności - ale są to wartości średnie miesięczne. Niestety, nie oddają one rzeczywistych warunków mikroklimatu wynikających z ich specyfiki lub przyzwyczajeń mieszkańców, zwłaszcza wewnątrz pomieszczeń. Z przedstawionych wcześniej informacji wynika jednoznacznie, że proces rozwoju grzybów pleśniowych zależy również od wielu innych czynników i ma charakter dynamiczny - rozwój tego typu mikroorganizmów mogą prowokować nawet krótkotrwałe zmiany wilgotności względnej powietrza.
Z uwagi na złożony charakter rozwoju pleśni opracowano modele, które choćby w części uwzględniają wiele dodatkowych czynników wzrostu grzyba. Przywołać tutaj należy metodę TOW (Time of Wetness) [13].
TOW (czas zwilżania) to liczba godzin wysokiej wilgotności względnej (na przykład 80%) na dobę, w odniesieniu do 24 godzin. Zakłada się, że wzrost grzybów pleśniowych następuje (choć z pewnym opóźnieniem), jeśli zostanie przekroczona pewna wartość graniczna, na przykład ponad 80%.
Wartość TOW wynosząca 0,2 oznacza, że wilgotność względna wynosi 4,8 godziny powyżej progu wilgotności względnej w ciągu 24 godzin. TOW poniżej 0,5 znacznie opóźnia wzrost pleśni [17]. Metoda ta nie uwzględnia jednak wpływu temperatury.
Należy również przywołać metodę prognozowania i przewidywania wzrostu grzybów pleśniowych na podstawie teorii rozmytej. Metoda ta opiera się na matematycznym połączeniu warunków wzrostu, tj. temperatury i wilgotności względnej sprzyjającej rozwojowi grzybów.
Z kolei model autorstwa Viitanena wykorzystuje do opisu wzrostu pleśni tzw. wskaźnik pleśni, w którym wzrost grzybów jest podzielony na 7 klas [13]. Model Viitanena został opracowany specjalnie dla drewna, choć często wykorzystywany jest w odniesieniu do innych wyrobów budowlanych. W oparciu o wilgotność względną i temperaturę, procedura ta pozwala określić czasowy rozwój wzrostu grzybów (TAB. 5).
Przywołane metody nie są jednak powszechnie stosowane w praktyce. Przyjęto sądzić, że odpowiednia izolacyjność termiczna przegród i ochrona przed wilgocią (w kontekście prawidłowej hydroizolacji) może uchronić nas przed rozwojem tego typu mikroorganizmów.
Najczęściej problem stanowią jednak źle rozwiązane złącza, węzły elementów budowlanych. Prawidłowo zaprojektowane połączenia w układach ściennych powinny wykluczać ryzyko rozwoju pleśni na powierzchniach wewnętrznych.
Wadliwe wykonanie połączeń generuje mostki termiczne, a tym samym prowadzi do obniżenia temperatury powierzchni i ryzyka rozwoju grzybów pleśniowych. Praktyka wskazuje jednak, że o pojawieniu się tego typu mikroorganizmów w mieszkaniu w dużym stopniu decyduje prawidłowa eksploatacja pomieszczeń (sprawna wentylacja i zachowanie prawidłowego poziomu wilgotności powietrza) oraz świadomość mieszkańców.
Przykład stanowi budynek wielorodzinny zlokalizowany na Śląsku, a będący przedmiotem badań i oceny autorów pod względem niewłaściwej eksploatacji pomieszczeń i pojawiającego się zawilgocenia oraz zagrzybienia przegród.
Budynek został wybudowany w technologii wielkoblokowej systemu WBS - Wielki Blok Śląski. Ściany zewnętrzne, konstrukcyjne, wykonane są z bloków betonowych grubości 32 cm i ocieplone bloczkami PGS o grubości 12 cm. W trakcie użytkowania obiekt został docieplony płytami z wełny mineralnej grubości 5 cm i obłożony od zewnątrz płytami azbestowo-cementowymi na ruszcie drewnianym. Ściany osłonowe wymurowane zostały z bloczków PGS o grubości 24 cm obustronnie otynkowane.
Badania obejmowały pomiar wilgotności przegród oraz inwentaryzację ognisk korozyjnych grzybów pleśniowych. Rozpoznano dwa rodzaje uszkodzeń: ogniska pleśni na wewnętrznych powierzchniach przegród zewnętrznych oraz plamy po zawilgoceniach na przegrodach wewnętrznych. W większości mieszkań pleśnie występowały na wewnętrznych powierzchniach ścian i fragmentach przylegających sufitów. Zlokalizowane były w narożach pomieszczeń, w połączeniu przegród zewnętrznych konstrukcyjnych i osłonowych, głównie przy loggiach (elewacja południowo-wschodnia), a także od strony elewacji północno-zachodniej.
Wilgotność względna na powierzchni wewnętrznej w miejscach występujących uszkodzeń zawierała się w większości w przedziale 1,3%-2,8%. Podwyższoną wilgotność 3,2%-5,4% odnotowano od strony północno-zachodniej na 2. i 4. piętrze.
Wykonana analiza cieplno-wilgotnościowa polegała na obliczeniu rozkładu temperatur w płaszczyznach/węzłach przegrody oraz na określeniu czynnika temperaturowego fRsi w wybranych miejscach budynku. Przyjęte warunki brzegowe:
- temperatura powietrza zewnętrznego:
t1 = –20°C; t2 = –2,4°C (średnia roczna temperatura dla najchłodniejszego miesiąca, Katowice) - temperatura powietrza wewnętrznego:
t1/t2: +20°C, - współczynniki przejmowania ciepła:
he = 25 W/(m2∙K); hi = 7,69 W/(m2∙K); dla warunku kondensacji powierzchniowej 4,0 W/(m2∙K).
Do obliczeń ryzyka wystąpienia kondensacji przyjęto wilgotność pomieszczeń zgodnie z Warunkami Technicznymi, tj. 50%. Objęte analizą detale, fragmenty przegród, zlokalizowane w miejscach występowania obserwowanych zawilgoceń i zagrzybień, przedstawiają RYS. 7-11.
RYS. 7-11. Rozkład izoterm w węźle: detal D_1: połączenie ścianki loggii ze ścianą osłonową (7), detal D_2: połączenie ścianki loggii/balkonu ze ścianą osłonową (8), detal D_3: połączenie płyty balkonowej ze ścianą osłonową (9), detal D_4: naroże ściany (połączenie ściany z bloków ze ścianą z PGS) (10), detal D_5: połączenie stropu ze ścianą osłonową (11); rys. autorzy
Z analizy wartości czynnika temperaturowego ƒRsi dla analizowanych węzłów wynika (TAB. 6), że dla zadanych warunków klimatycznych (zarówno dla wariantu pierwszego, jak i drugiego) istnieje ryzyko kondensacji powierzchniowej w miejscach przegrody oznaczonej na detalu: D_1; D_2; D_3.
Natężenie występujących uszkodzeń w postaci zagrzybień i śladów po zawilgoceniach, zilustrowanych na FOT. 3-5, w zestawieniu z wynikami obliczeń pozwala na stwierdzenie, iż warunki eksploracji mieszkań mogą odbiegać w sposób niekorzystny od warunków, jakie przyjęto do obliczeń. Oznacza to, iż temperatury eksploatacyjne pomieszczeń mieszkalnych są prawdopodobnie niższe od 20°C, a wilgotność eksploatacyjna ≥ 50%.
Wilgotność względna badanych przegród ściennych przekracza lokalnie 2% (maksymalnie 5,4%). Taki poziom wilgotności przegród świadczy o znacznym ich zawilgoceniu w sezonie grzewczym.
Poza kwestiami estetycznymi i higienicznymi, szkodliwe substancje wytwarzane i emitowane przez pleśń mogą zagrażać zdrowiu mieszkańców budynków.
Aby zapobiec rozwojowi pleśni, potrzebna jest strategia uwzględniająca godzinowe warunki higrotermiczne występujące w tych miejscach i porównująca je z warunkami wzrostu potrzebnymi dla pleśni. W tym celu autorzy, dla istniejących warunków mikroklimatycznych pomieszczeń, posłużyli się metodą, która polega na porównaniu warunków otoczenia (mierzone lub zadane) z warunkami potrzebnymi do wzrostu grzybów najczęściej spotykanych w budynkach.
Zawartość wody w zarodnikach pleśni jest symulowana i porównywana z krytyczną zawartością wody, która pozwala kiełkować zarodnikowi. Po wykiełkowaniu krzywe wzrostu pozwalają oszacować późniejsze rozprzestrzenianie się pleśni. Należy pamiętać, że ta metoda ma na celu jedynie ocenę ryzyka rozwoju pleśni i nie jest to szczegółowa realistyczna symulacja procesów wzrostu. Ponadto model ma zastosowanie tylko do powierzchni wewnętrznych.
W analizie wykorzystano program WUFI Bio. Wyniki obliczeń prezentowane są dla ściany zewnętrznej (bloki betonowe grubości 32 cm, ocieplone bloczkami PGS grubości 12 cm, płyty z wełny mineralnej grubości 5 cm). Dane materiałowe dobrano na podstawie literatury oraz z bazy programu Wufi.
Klimat zewnętrzny przyjęto dla Katowic, temperaturę wewnętrzną na poziomie 20%, wilgotność względną powietrza powyżej 50% (zgodnie z przeprowadzonymi badaniami).
W budynku grzyby pleśniowe rozwijają się na podłożach o zróżnicowanym poziomie elementów odżywczych. W celu uwzględnienia wpływu jakości podłoża na krytyczną zawartość wody i szybkość wzrostu wprowadzono trzy klasy substratu: 0, I i II.
Czwarty system, klasa K, odnosi się szczególnie do grzybów, dla których potencjalne zagrożenie dla zdrowia jest największe (Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus, Stachybotrys chartarum i inne) [17].
Do analizy przyjęto podłoże klasy I (podłoże biodegradowalne) i II, tj. podłoże o strukturze porowatej, takie jak tynki, mineralne materiały budowlane, materiały izolacyjne.
Model przedstawiony przez autorów niniejszego artykułu i używany przez program WUFI-Bio podaje ilość pleśni w odniesieniu do rosnącej formy. W wielu przypadkach wykorzystywana jest jednak siedmiostopniowa skala rozwoju pleśni używana w tzw. modelu Viitanena (np. w krajach skandynawskich). Model Viitanena używa tzw. wskaźnika pleśni opisującego wielkość powierzchni zainfekowaną przez pleśń. (RYS. 6)
Podsumowanie
Aby uniknąć powstawania grzybów pleśniowych w budynkach, należy opracować strategię, która koncentruje się na warunkach wzrostu grzybów pleśniowych, a także uwzględnia złożone procesy przejściowe. Stosowanie powszechnych rozwiązań w postaci biocydów stwarza dodatkowe ryzyko zdrowotne, zwłaszcza gdy są one używane w pomieszczeniach, a ponadto może zapobiegać tworzeniu się pleśni jedynie w ograniczonym czasie. Efekt działania biocydów jest często bardzo selektywny, dlatego też mimo ich stosowania mogą się rozprzestrzeniać inne grzyby lub mikroorganizmy.
Warunkiem koniecznym zapobiegania rozwojowi grzybów pleśniowych jest obowiązkowe uwzględnianie złożonych warunków brzegowych (w których następuje wzrost grzyba) w procesie projektowym oraz utrzymanie właściwych warunków klimatu wewnętrznego w trakcie użytkowania pomieszczeń.
Literatura
- B. Gutarowska, "Grzyby strzępkowe zasiedlające materiały budowlane wzrost oraz produkcja mikotoksyn i alergenów", "Zeszyty Naukowe" NR 1074, Politechnika Łódzka.
- Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie; Rozporządzenie z dnia 12 kwietnia 2002 r. (DzU Nr 75, poz. 690 z późn. zm.). Tekst ujednolicony uwzględniający zmiany wprowadzone DzU z 8 grudnia 2017 r. poz. 2285.
- PN-EN ISO 13788:2013-05, "Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku - Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej - Metody obliczania".
- K. Sedlbauer, M. Krus, K. Breuer, "Mould Growth Prediction with a New Biohygrothermal Method and its Application in Practice", Materials Conference, Lodz 2003.
- "Ochrona budynków przed korozją biologiczną", praca zbiorowa pod red. Jerzego Ważnego i Jerzego Karysia, Arkady, Warszawa 2001.
- B. Stawiski, "Nowoczesna stolarka budowlana a fizyka i mykologia budowli", III Warsztaty Mykologiczno-Budowlane, PSMB, Wrocław - Huta Szklana 2002.
- Z. Stramski, "Szkodliwy wpływ grzybów domowych i pleśniowych na zdrowie ludzkie oraz przyczyny ich występowania w nowych wielkopłytowych budynkach mieszkalnych", PZITB, Oddział Wrocław, Wrocław 1994.
- Z. Żakowska, M. Piotrowska, B. Gutarowska, "Grzyby pleśniowe w budynkach - zagrożenia mikrobiologiczne dla ludzi i zwierząt", IV Warsztaty Mykologiczno-Budowlane, PSMB, Wrocław - Święta Katarzyna 2004.
- Z. Żakowska, M. Piotrowska, "Praktyczna identyfikacja grzybów pleśniowych występujących w budynkach" III Warsztaty Mykologiczno-Budowlane, PSMB, Wrocław - Huta Szklana 2002.
- J.A. Rubin, "Grzyby pleśniowe w środowisku mieszkalnym człowieka", IV Międzynarodowa Konferencja Naukowa: "Innowacje technologiczne i zrównoważony rozwój w architekturze i w budownictwie", Racibórz 2016.
- J. Reiß, "Schimmelpilze - Nutzen, Schaden, Bekämpfung", 2. Auflage, Springer-Verlag, Heidelberg 1988.
- K. Senkpiel, H. Ohgke, "Beurteilung der «Schimmelpilz»-Sporen‑konzentration in der Innenraumluft und ihre gesundheitlichen Auswirkungen", "gi -Gesundheits-Ingenieur" 113/1992, H. 1, s. 42-45.
- K. Sedlbauer, "Prediction of mould fungus formation on the surface of and inside building components", Fraunhofer Institute for Building Physics.
- H.O. Schwantes, "Biologie der Pilze", Eugen Ulmer-Verlag, Stuttgart 1996.
- [15] J. Reiß, H. Erhorn, "Instationäre bauphysikalische Randbedingungen zum Einsetzen des Schimmelpilzwachstums auf Bauteiloberflächen", IBP-Bericht WB 78/1994 des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik, Stuttgart 1994.
- J.W. Deacon, "Modern mycology", 3. edition, Blackwell Science-Verlag, Berlin 1997.
- A.J.P.M. Goesten, "Hygrothermal simulation model: Damage as a result of insulating historical buildings"; Technische Universiteit Eindhoven; Master Thesis.
- K. Sedlbauer, M. Krus, K. Breuer, "Mould Growth Prediction with a New Biohygrothermal Method and its Application in Practice", Materials Conference, Lodz 2003.