Nguy cơ ô nhiễm không khí trong nhà và đề xuất giải pháp thiết kế công trình đảm bảo chất lượng không khí theo tiêu chuẩn Việt Nam

12/12/2024

Bảng 1. Mức giới hạn của các chất ô nhiễm không khí trong nhà trong các tiêu chuẩn, quy chuẩn về chất lượng không khí trong nhà trên thế giới và Việt Nam

	Việt Nam TCVN 13521:2022	WHO guidelines for indoor air quality 2010	Mỹ ANSI/ ASHRAE Standard 62.1:2022	Úc National Construction Code of Australia 2022	Trung Quốc GB/T 18883: 2022	Đài Loan Indoor air quality standard 2019	Singapore SS 554 + A1:2016:2021	Malaysia Industry code of pratice on indoor air quality 2010
Bụi PM2,5	50 μg/m3	-	12 μg/m3 (TB 8h)	25 μg/m3 (24h)	≤ 0.05 mg/m3 (TB 24h)	35 μg/m3  (TB 24 h)	37,5 μg/m3 (TB 24h)	150 μg/m3
				10 μg/m3 (TB năm)
Bụi PM 10	100 μg/m3	-	-	50 μg/m3 (24 h)	≤ 0.10 mg/m3 (TB 24h)	75 μg/m3  (TB 24 h)	-
				20 μg/m3 (TB năm)
Chì (Pb)	1,5 μg/m3	-	-	-	-	-	-	-
Cacbon dioxit (CO2)	1000μg/m3		-	850 ppm (8 h)	≤ 0,10 % (TB 1h)	1000 ppm (8h)	Cao hơn ngoài nhà 700ppm (TB 8h)	1000 ppm (tại thời điểm bất kỳ)
Cacbon monoxit (CO)	10 mg/m3 9ppm	100 mg/m3 (15 phút)	9 ppm (max trong 8h đo)	90 ppm (15 phút)	≤ 10 mg/m3 (TB 1h)	9 ppm  (TB 8h)	31ppm (TB 1h)	10 ppm (TB 8h)
		35mg/m3(1h)		50 ppm (30 phút)
		10mg/m3 (8h)		25 ppm (1h)			9 ppm  (TB 8h)
		7mg/m3 (24h)		10 ppm (8h)
Nito dioxit NO2	100 μg/m3	200 μg/m3 (1h)	-	200 μg/m3 (0,0987 ppm) (1h)	≤ 0,20 mg/m3 (TB 1h)	-	40 μg/m3 (TB 8h)	-
		40 μg/m3 (1 năm)		40 μg/m3 (0,0197ppm) (TB năm)
Lưu huỳnh dioxit SO2	100 μg/m3	-	-	-	≤ 0,50 mg/m3 (TB 1h)	-	-	-
Ozon	100 μg/m3 (3 tháng liên tục)	-	70 ppb (TB 8h)	100 μg/m3 (0,0473 ppm) (8h)	≤ 0,16 mg/m3 (TB 1h)	0,06 ppm (TB 8h)	0,05 ppm (TB 8h)	0,05 ppm (TB 8h)
Vi khuẩn tổng - Nhà công cộng - nhà ở	1000 cfu/m3 1500 cfu/m3	-	-	-	≤ 1500 cfu/m3	1500 cfu/m3	1000 cfu/m3	500 cfu/m3
Nấm mốc - Nhà công cộng - Nhà ở	500 cfu/m3 700 cfu/m3	-	-	-	-	1000 cfu/m3 (Không áp dụng với nơi có tỷ lệ nấm trong/ ngoài ≤1,3)	-	1000 cfu/m3
Radon - Nhà xây mới - Nhà hiện hữu	<100 Bq/m3 < 200 Bq/m3	-	-	-	≤ 300 Bq/m3 (TB năm)	-	100 Bq/m3  (8 h)	-
TVOC	500 μg/m3	-	-	500 μg/m3 (TB 1h)	≤ 0,06 mg/m3 (TB 8h)	0,56 ppm (1h)	1000 ppb (TB 8 h)	3 ppm (TB 8h)
Formaldehyde	100 μg/m3 0,08 ppm	0,1 mg/m3 (30 phút)	33 μg/m3  (TB 8h)	0,1 mg/m3 (30 phút)	≤ 0,08 mg/m3 (TB 1h)	0,08 ppm (1h)	100 μg/m3 (30min)	0,1 ppm (TB 8h)
							0,08 ppm (30min)
Naphtalene	-	0,01mg/m3 (TB năm)	9 μg/m3  (TB 8h)	-	-	-	-	-
Tetrachloroethylene	-	0,25 mg / m3 (TB năm)	35μg/m3  (TB 8h)	-	-	-	-	-
Trichloroetylen	-	4,3 × 10−7μg/m3	1000μg/m3  (TB 8h)	-	-	-	-	-
Ammonia (NH3)	-	-	-	-	≤ 0,20 mg/m3 (TB 1h)	-	-	-

Lưu ý: ( Đối với TCVN 13521:2022, nhà công cộng: đo trung bình 8h, nhà ở: đo trung bình 24h)

Nguồn: Nhóm nghiên cứu tổng hợp

3. Các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà và tác động đến sức khỏe con người

    Môi trường không khí trong nhà thường bị ô nhiễm hơn môi trường không khí ở ngoài nhà, nhất là đối với nhà đóng kín cửa bật điều hòa không khí. Không khí trong nhà chịu tác động của không khí ngoài nhà, thường xuyên mang theo các chất ô nhiễm đi qua các lỗ mở trên các kết cấu bao che vào nhà, đồng thời chất lượng không khí trong nhà còn bị tác động của các nguồn phát thải ô nhiễm từ trong nhà gây ra. Nhiều vật liệu và hóa chất tổng hợp mới được đưa vào xây dựng và trang trí nội thất trong nhà, sự thay đổi này tạo môi trường tiện nghi hơn nhưng cũng là nguyên nhân ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong nhà. Bên cạnh đó, các hoạt động như hút thuốc lá, nấu nướng, đốt cháy nhiên liệu, sưởi ấm cũng là nguyên nhân tạo ra một loạt các chất ô nhiễm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của con người.

Bảng 2. Các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà và tác động đến sức khỏe con người

Chất gây ô nhiễm	Nguồn	Nguy cơ tác động đến sức khỏe con người	Trích dẫn
Cacbon dioxit (CO2)	Hoạt động thở của con người; quá trình đốt cháy nhiên liệu; khí thải động cơ ô tô, xe máy trong gara	Đau đầu; ảnh hưởng hệ hô hấp khi nồng độ CO2 tăng cao	(Yang, Sun et al. 1997)
Cacbon Monoxide (CO)	Khí thải xe từ động cơ xe trong gara; bếp gas; nồi hơi; bếp củi; lò sưởi và khói thuốc lá	Nhức đầu;buồn nôn; mệt mỏi; tức ngực; suy giảm khả năng phán đoán; có thể gây tử vong	(Liu, Paz et al. 2000)
Nitơ diôxít (NO2)	Đốt nhiên liệu hóa thạch, ví dụ: lò và bếp gas hoặc dầu; khí thải động cơ ô tô, xe máy trong gara	Tăng nguy cơ mắc các triệu chứng hô hấp; hen suyễn; giảm chức năng phổi	(Weichenthal, Dufresne et al. 2007)
Lưu huỳnh dioxít (SO2)	Không khí bên ngoài; đốt nhiên liệu	Gây kích thích màng nhày, niêm mạc mũi, họng, mắt	(Maroni, Seifert et al. 1995)
Formaldehyde (HCHO) và các HCHC dễ bay hơi (VOC)	Khói thuốc lá; chất khử mùi phòng; sơn; thảm; dung môi; chất tẩy rửa; vật liệu xây dựng.	Hen suyễn; phế quản; tổn thương gan, thận, hệ thần kinh; có thể gây ung thư	(Weichenthal, Dufresne et al. 2007)
Radon	Phân rã tự nhiên của uranium trong đất, vật liệu xây dựng (đá, bê tông)	Ung thư phổi; bệnh bạch cầu	(WHO. 2010)
Bụi	Phấn viết bảng; hoạt động nấu ăn, đốt cháy, khói thuốc lá; đốt nhang; khói thải xe trong gara; môi trường không khí bên ngoài	Ảnh hưởng hệ hô hấp, có khả năng gây ung thư phổi; tác động nghiêm trọng đến tim mạch	(Franklin 2007, Trung, Anh et al. 2021)
Chì (Pb)	Hàn kim loại, thi công kính màu trong nhà; sơn chứa chì; vật liệu tráng men (đỏ, vàng)	Ảnh hưởng chức năng thận, hệ miễn dịch, tim mạch; nhất là hệ thần kinh trẻ em	(Tan, Praveena et al. 2016)
Ozon (O3)	Các phản ứng quang hóa; sử dụng thiết bị tạo tia cực tím hay ion hóa như máy photocopy, in laser, máy ion hoá; máy tạo ozon khử khuẩn.	Tác động đến đường hô hấp, suy giảm chức năng phổi, đa số là các tác động ngắn hạn.	(Bernstein, Alexis et al. 2008)
Vi khuẩn	Bụi trong nhà; động vật nuôi, sâu bọ, côn trùng; thảm hư hỏng; hệ thống điều hòa, máy giặt bẩn.	Nhiễm trùng da; viêm xoang; viêm phổi; viêm màng não	(IEH. 1996, McKernan, Wallingford et al. 2008)
Nấm mốc	Rò rỉ hệ thống ống nước; nước đọng trên sàn, thảm; rò rỉ nước khu bếp, nhà vệ sinh, góc tường.	Các triệu chứng hô hấp trên, ho, thở khò khè và hen suyễn	(IEH. 1996, McKernan, Wallingford et al. 2008)

                                                                        Nguồn: Nhóm nghiên cứu thực hiện, 2024

    Bảng 2 thể hiện nguồn gốc và các tác động tới sức khỏe con người của các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà chủ yếu, trong đó đặc biệt lưu ý đến bụi. Đây là hỗn hợp không đồng nhất, có nhiều chất, hợp chất bám dính vào và lơ lửng trong không khí. Khi xâm nhập vào cơ thể con người, chúng gây ra các tác động tiềm tàng, nguy hiểm và sẽ dẫn đến suy giảm khả năng miễn dịch của cơ thể, tạo điều kiện cho các bệnh truyền nhiễm. Nhiều nghiên cứu cũng đã chỉ ra mối liên quan đáng kể giữa nguy cơ gây tử vong khi tiếp xúc lâu dài với bụi, đặc biệt là bụi mịn có kích thước dưới 2,5 µm  (PM_2,5) (Cesaroni, Badaloni et al., 2013, Chen, Goldberg et al., 2013). Theo John F.Gamble (1998) đã nghiên cứu sáu thành phố của Mỹ và thống kê cho thấy bụi PM_2,5 trong không khí thậm chí còn độc gấp từ 35÷1.000 lần so với khói từ một điếu thuốc lá ít hắc ín (Gamble, 1998).

    Hạt bụi có kích thước càng nhỏ thì càng dễ dàng xâm nhập vào sâu trong phế nang phổi. Các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10µm ảnh hưởng nhiều nhất tới sức khỏe của con người, chúng có thể xâm nhập vào đường hô hấp trên từ mũi đến phế quản và tới phế nang sâu dưới phổi (Löndahl, Massling et al., 2007). Bụi có kích thước từ 5-10µm có thể đọng trong khí quản, trong khi kích thước nhỏ hơn từ 1-5µm có thể lắng đọng trong tiểu phế quản và phế nang nơi xảy ra quá trình trao đổi khí (Löndahl, Pagels et al., 2006). Các hạt bụi nhỏ hơn 1μm hoạt động tương tự như các phân tử khí, chúng sẽ xâm nhập xuống các phế nang và di chuyển sâu hơn vào các mô tế bào, hệ thống tuần hoàn (Valavanidis, Fiotakis et al., 2008).

4. Giải pháp thiết kế công trình để đạt mục tiêu chất lượng không khí trong nhà

    Cuộc khủng hoảng năng lượng những năm 1970 đã nêu tầm quan trọng của việc tiết kiệm năng lượng trong các tòa nhà. Điều này tạo ra sự thay đổi trong thiết kế, xây dựng và vận hành công trình. Để tiết kiệm năng lượng, các tòa nhà được xây dựng có hệ thống thông gió tự nhiên và vật liệu thân thiện với môi trường (Shrimandilkar, 2013).

    Để đảm bảo đảm bảo chất lượng không khí trong nhà, vấn đề này cần phải được xem xét xuyên suốt tất cả các quá trình từ giai đoạn khảo sát xây dựng, thiết kế, thi công, vận hành và bảo trì tòa nhà. Hầu hết, các thành phần kỹ thuật trong tòa nhà đều ảnh hưởng đến hiệu suất của các thành phần kỹ thuật khác, vì vậy việc tích hợp các yêu cầu thiết kế khác nhau của một tòa nhà là công việc cần được quan tâm hàng đầu. Thiết kế tích hợp yêu cầu sự hợp tác chặt chẽ, các chuyên gia thuộc các chuyên môn khác nhau cùng đồng thuận, thống nhất các giải pháp thiết kế trên cơ sở hiểu biết toàn diện về dự án trong suốt quá trình thiết kế đến vận hành.

    Từ giai đoạn thiết kế cần phải có giải pháp để hướng tới mục tiêu đảm bảo chất lượng không khí trong nhà đảm bảo yêu cẩu của TCVN 13521:2022. Các giải pháp thiết kế cơ bản để đạt được chất lượng không khí trong nhà tốt nhất là: (1) Giải pháp thiết kế kiến trúc; (2) Thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió; (3) Lựa chọn các thiết bị lọc và làm sạch không khí trong nhà; (4) Lựa chọn vật liệu khi thiết kế.

4.1. Thiết kế kiến trúc để đạt mục tiêu chất lượng không khí trong nhà

    Ngay từ giai đoạn thiết kế cơ sở, các chuyên gia thiết kế phải thông báo cho chủ sở hữu những cân nhắc và ràng buộc về thiết kế để đạt được sự đồng ý và chấp nhận về những ý tưởng và giải pháp cho mục tiêu đảm bảo chất lượng không khí trong nhà. Những quyết định được thực hiện ở giai đoạn này có thể ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng không khí trong nhà với chi phí thấp nhất.

    Các vấn đề sau cần được xem xét và giải quyết ngay trong quá trình thiết kế cơ sở:

    Vị trí tòa nhà trong khu đất dự án: Vị trí của các nguồn ô nhiễm không khí, tiếng ồn, đất hoặc nước ngầm trong dự án có thể ảnh hưởng lớn đến môi trường trong nhà. Các giải pháp đặt tòa nhà xa và ngược gió so với các nguồn ô nhiễm này sẽ làm giảm bớt các vấn đề ảnh hưởng trong tương lai.

    Khối tích, hình dạng và hướng của tòa nhà: Các tác động của hình khối, hướng công trình đến chất lượng không khí trong nhà và tiện nghi nhiệt là những yếu tố cần quan tâm. Ví dụ: Công trình chiều ngang hẹp có thể tổ chức thông gió xuyên phòng hoặc thông gió cục bộ qua cửa sổ; Hướng công trình và hướng gió ảnh hưởng tới việc thu nhiệt từ năng lượng mặt trời và thông gió tự nhiên.

    Thiết kế kiến trúc tổng thể: Trong giai đoạn thiết kế cơ sở, nhóm thiết kế cần xem xét các ảnh hưởng liên quan đến thông gió, sưởi ấm, làm mát, chiếu sáng và kiểm soát tiếng ồn. Phương thức cấp, phân phối và thải không khí ra khỏi các không gian có người sử dụng phải là yếu tố quan trọng khi xây dựng các phương án thiết kế, mô hình và các phân tích liên quan.

    Vị trí lấy gió và lỗ mở trên lớp vỏ công trình: Dù là thông gió cơ khí hay tự nhiên, việc xác định vị trí các cửa sổ, cửa ra/vào hoặc cửa lấy gió ngoài trời cách xa và ngược chiều với các nguồn gây ô nhiễm hiện hữu hoặc tiềm ẩn trong tương lai là yếu tố quan trọng cần cân nhắc.

    Thiết kế lớp vỏ công trình: Ngoài việc xem xét nguồn ô nhiễm và chiếu sáng tự nhiên, cần xem xét đến các vấn đề rò khí, tắc nghẽn luồng lưu thông không khí, và các giải pháp hạn chế sự truyền ẩm và đọng sương trong kết cấu bao che.

4.2. Thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió để đạt chất lượng không khí trong nhà

    Điều hòa không khí và thông gió (HVAC) tạo nên một môi trường trong lành bên trong công trình, với không khí sạch, nhiệt độ, độ ẩm và luồng gió được điều chỉnh tối ưu, mang đến cảm giác thoải mái và dễ chịu cho con người. Tuỳ thuộc thể loại công trình mà có những yêu cầu sử dụng khác nhau và dẫn tới yêu cầu thiết kế và vận hành cũng khác nhau. Một số giải pháp có thể kể đến dưới đây:

- Hệ thống cấp gió tươi độc lập: Đây là hệ thống sử dụng 100% không khí ngoài trời (OA). Hệ thống này được thiết kế cho các không gian có người sử dụng, đảm bảo chất lượng, phù hợp với các yêu cầu của TCVN 5687:2024 hoặc Tiêu chuẩn của Mỹ ASHRAE 62.1: 2022.

    Lưu lượng không khí bổ sung vào chiếm khoảng 20% so với mức cần thiết để khử tải nhiệt cũng có thể đủ để tạo áp suất, kiểm soát tải ẩm trong phòng. Do đó, việc tách riêng hệ thống thông gió ra khỏi hệ thống HVAC mang lại nhiều lợi ích trong thiết kế. Khi thiết kế hệ thống này thường phải có dàn lạnh để xử lý tải nhiệt hoặc làm mát (ASHRAE, 2009).

- Phương án kết hợp của hệ thống cấp gió tươi độc lập:

    Thu hồi năng lượng Entanpi kết hợp dàn lạnh: Hệ thống cấp gió tươi độc lập đơn giản và hiệu quả có thể được xây dựng với một dàn lạnh và thiết bị thu hồi năng lượng từ không khí. Trong một số trường hợp và điều kiện khí hậu, việc làm nóng có thể là cần thiết. Điều này phụ thuộc vào thiết kế hệ thống sưởi tổng thể của tòa nhà.

    Thu hồi năng lượng Entapi kết hợp dàn lạnh và hút ẩm thụ động: Một hệ thống cấp gió tươi độc lập hiệu quả khác có thể được xây dựng bằng cách sử dụng dàn lạnh, hút ẩm thụ động và thu hồi năng lượng entanpi.

a)	b)
Hình 1. Sơ đồ hệ thống cấp gió  (a) Kết hợp thu hồi năng lượng; (b) Kết hợp thu hồi năng lượng và hút ẩm Nguồn: ASHRAE, 2009

- Hệ thống thông gió thu hồi nhiệt:

    Thiết bị thông gió hồi nhiệt (Energy Recovery Ventilator - ERV) thường bao gồm một bộ trao đổi nhiệt, các quạt để cấp kết hợp thải và các bộ lọc để loại bỏ bụi bẩn và các chất ô nhiễm từ không khí ngoài trời trước khi đưa vào trong nhà. Nhờ đó, hệ thống này không chỉ cung cấp lượng không khí tươi liên tục mà còn giúp tiết kiệm năng lượng đáng kể, góp phần tạo ra môi trường sống lành mạnh và bền vững.

Hình 2. Thiết bị thông gió thu hồi nhiệt

Nguồn: Internet

    ERV là một trong những công nghệ tiên tiến được sử dụng rộng rãi trong nhà dân dụng nhằm nâng cao chất lượng không khí trong nhà. Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý trao đổi nhiệt và độ ẩm giữa luồng không khí đi vào và luồng không khí thoát ra từ tòa nhà.

- Hệ thống thông gió kiểm soát nhu cầu sử dụng:

    Thông gió điều khiển theo nhu cầu là một chiến lược thiết kế tiết kiệm năng lượng trong hệ thống HVAC, trong đó lượng không khí ngoài trời cung cấp cho một không gian và được điều chỉnh dựa trên nhu cầu thực tế của không gian đó, thường được xác định qua mức độ ô nhiễm không khí, nhiệt độ, độ ẩm, hoặc lượng CO₂ trong không gian. Giải pháp này đưa đến nhiều lợi ích như: (i) Tiết kiệm năng lượng bằng cách giảm thiểu lưu lượng không khí ngoài trời khi không cần thiết; (ii) Cải thiện chất lượng không khí trong nhà giúp duy trì mức CO₂ và các chất gây ô nhiễm trong không gian ở mức hợp lý; (iii) Giảm chi phí vận hành với lượng không khí ngoài trời được điều chỉnh chính xác theo nhu cầu; (iv) Tăng tuổi thọ thiết bị với việc giảm lưu lượng không khí và giảm tải hệ thống HVAC, các thiết bị sẽ ít bị hao mòn hơn, kéo dài tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì.

    Trong quá trình thiết kế bất kỳ hệ thống thông gió kiểm soát theo yêu cầu, cần cân nhắc đến một số yếu tố như: Lưu lượng không khí ngoài trời; Thiết bị điều khiển; Cấu hình hệ thống HVAC; Khả năng thông gió tại các tải khác nhau; Các yêu cầu về tiêu chuẩn thiết kế; Kiểm soát và tối ưu hóa hệ thống đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, đặc biệt trong các điều kiện thời tiết khác nhau. Một số giải pháp chỉ cần các nút cảm biến MoD và một thiết bị cầm tay (smartphone) là có thể quan sát được mức độ ô nhiễm tại khu vực cần theo dõi (Trung, Lan et al. 2020). Theo ASHRAE thì hệ thống thông gió điều khiển theo nhu cầu phù hợp với những không gian có mật độ người lớn ( ≥ 3,7m²/ng) và có lượng người không ổn định hoặc liên tục như rạp hát, khán phòng, phòng tập thể dục, giảng đường, nhà hàng, hội nghị… (ASHRAE, 2009).

    Lưu lượng không khí ngoài trời tối thiểu cần cung cấp cho vùng thở trong công trình không được ít hơn tổng lưu lượng không khí ngoài trời dành cho khu vực có người (Rp × Pz) cộng với lưu lượng không khí ngoài trời dành cho khu vực khác (Ra × Az) là:

OA = (Rp × Pz) + (Ra × Az) -                                (3.1)

    Trong đó OA là lưu lượng không khí ngoài trời; Rp là lượng không khí ngoài yêu cầu cho mỗi người; Pz là số người được dự kiến có trong khu vực; Ra là lượng không khí ngoài yêu cầu theo diện tích; Az là diện tích sàn sử dụng thực tế của khu vực cấp gió. (Các trị số Rp; Ra lấy theo Bảng E.1, Phụ lục E và Bảng F1, phụ lục F trong TCVN 5687:2024 hoặc Tiêu chuẩn ASHRAE Standard 62.1-2022 tại Bảng 2).

    Lưu lượng gió ngoài cấp vào tối thiểu đối với không gian có số người thay đổi trong giờ làm việc (như phòng họp) được xem xét và không được nhỏ hơn cả ba yếu tố: Lưu lượng yêu cầu tối thiểu theo diện tích sàn; Lượng gió thải của hệ thống quy định ở Bảng 2, Tiêu chuẩn ASHRAE Standard 62.1-2022; Tổng lượng khí thải tính đến rò rỉ do chênh lệch áp suất trong quá trình làm mát hoặc sưởi ấm.

    Hiện nay, hệ thống thông gió dựa vào kiểm soát nồng độ CO₂ là phương pháp phổ biến nhất vì giá thành tương đối rẻ và tín hiệu đầu ra của những cảm biến này đã được chứng minh có sự tương quan tốt với các mức độ ô nhiễm liên quan đến con người.

    Các nhà dân dụng sử dụng thông gió tự nhiên kết hợp với hệ thống cơ khí để duy trì điều kiện tiện nghi và mức yêu cầu chất lượng không khí trong nhà liên tục trong năm, dưới mọi chế độ sử dụng và điều kiện môi trường bên ngoài. Thông thường, có hai loại thông gió tự nhiên để hỗ trợ luồng không khí lưu thông là: thông gió ngang và thông gió đứng. Các tính toán sơ bộ trong phần này có thể được sử dụng để ước tính lưu lượng không khí ở trạng thái ổn định cho thông gió tự nhiên.

- Thông gió ngang (xuyên phòng): Kỹ thuật thông gió ngang dựa vào áp lực của gió để đưa không khí ngoài trời vào tòa nhà và di chuyển qua các không gian. Lưu lượng không khí trạng thái ổn định qua tòa nhà (ASHRAE 2009):

Q = K× A × V                                                            (3.2)

    Trong đó Q là lưu lượng thông gió ngang, (m³/h); K là hệ số hiệu quả của cửa (thường lấy 0,65); A là diện tích của cửa đón gió , (m²); V là tốc độ gió, (m/s).

- Thông gió đứng (hiệu ứng ống khói): sử dụng các cửa thoát gió gần mái của tòa nhà để thải hơi nóng ra ngoài và các cửa đón gió ở các tầng thấp hơn để cho không khí mát đi vào tòa nhà. Lưu lượng không khí trạng thái ổn định qua tòa nhà (ASHRAE 2009):

Q = 60 × K × A × (2g × H × (T_i – T_o) / T_i)^1/2             (3.3)

    Trong đó Q là lưu lượng không khí thông gió đứng, (m³/min); K là hệ số hiệu quả của cửa (thường lấy 0,65); A là diện tích của cửa đón gió, (m²); g là hằng số trọng lực, khoảng 9,81 m/s²; H là chiều cao từ cửa đón gió đến cửa thoát gió, (m); T_i là nhiệt độ tại cửa đón gió, (°C); T_o là nhiệt độ tại cửa thoát gió, (°C).

4.3. Lựa chọn các thiết bị lọc và làm sạch không khí trong nhà

    Hiện nay, các máy lọc không khí được trang bị bộ lọc tổng hợp (HEPA) có thể loại bỏ lên đến 99,97% các hạt bụi 0,3 μm. Hoặc trang bị công nghệ Streamer, đây là một dạng phóng điện plasma tạo ra những dòng electron tốc độ cao có thể kết hợp với oxy và nito trong không khí để tạo ra những hợp chất hoạt động với khả năng ôxy hóa mạnh và vì thế loại bỏ những chất gây dị ứng ví dụ như nấm mốc, mọt (phân và mọt chết), phấn hoa, và những hóa chất độc hại như formandehit, thậm chí cả virus cúm thông thường như H5N1, H1N1 (Phạm Thị Hải Hà, 2020).

    Nhiều nghiên cứu cho thấy bộ lọc có thể là một biện pháp bổ sung hiệu quả cho việc kiểm soát nguồn gây ô nhiễm và thông gió. Sử dụng bổ sung bộ lọc hoặc nâng cấp bộ lọc không khí trong hệ thống HVAC có thể giúp cải thiện chất lượng không khí trong nhà. Có thể sử dụng máy lọc không khí riêng từng phòng hoặc thiết kế bộ lọc không khí trung tâm cho toàn bộ ngôi nhà. Tuy nhiên, không có máy lọc không khí hay bộ lọc nào có thể loại bỏ tất cả các chất gây ô nhiễm không khí trong nhà. Trong quá trình sử dụng, tất cả các bộ lọc đều cần phải thay thế thường xuyên tránh việc bộ lọc bị bẩn và quá tải.

4.4. Các yêu cầu về lựa chọn vật liệu khi thiết kế

    Lựa chọn vật liệu có mức phát thải ô nhiễm thấp để sử dụng trong công trình cũng là giải pháp quan trọng trong mục tiêu đạtchất lượng không khí trong nhà. Bởi hiện nay các công trình sử dụng nhiều loại vật liệu nội thất mới với đồ dùng hiện đại, tiên tiến, hay xu hướng sử dụng vật liệu “xanh” nhưng không phải vật liệu nào cũng có phát thải chất ô nhiễm thấp, thậm chí là “vật liệu xanh”. Hạn chế nguồn gây ô nhiễm trong nhà thông qua việc lựa chọn vật liệu phù hợp, có phát thải thấp bao gồm các vật liệu phổ biến như: lớp sơn phủ; chất kết dính, bịt kín; tấm trần; PVC; vật liệu cách nhiệt; ván dăm, ván ép từ mùn cưa, từ gỗ, sợi nông nghiệp tổng hợp; vật liệu chống cháy; vật liệu xốp…

5. Kết luận

    Có thể thấy rằng, thành phần chất ô nhiễm không khí trong nhà rất đa dạng không những bị ảnh hưởng bởi chất lượng không khí ngoài nhà mà còn có thể sinh ra từ rất nhiều nguồn khác nhau bên trong nhà, gây ảnh hưởng không nhỏ đến sức khỏe con người. Để đáp ứng được TCVN 13521, vấn đề thiết kế và vận hành cần phải được xem xét kỹ lưỡng, đây là yêu cầu cần thiết để hướng tới môi trường không khí trong nhà được trong lành, mang lại chất lượng sống tốt hơn cho con người. Nghiên cứu phân tích nguy cơ ô nhiễm không khí trong nhà, tác động tới sức khỏe con người; cập nhật các tiêu chuẩn, quy chuẩn mới nhất của các tổ chức, Chính phủ một số nước trên thế giới và Việt Nam quy định giới hạn chất lượng không khí trong nhà. Đồng thời, đưa ra giải pháp trong thiết kế công trình như: (1) Thiết kế kiến trúc; (2) Thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió; (3) Lựa chọn các thiết bị lọc và làm sạch không khí trong nhà; (4) Lựa chọn vật liệu khi thiết kế để đạt chất lượng không khí trong nhà. Điều này giúp cho các kỹ sư, kiến trúc sư và các chuyên gia tham khảo, chuẩn bị trong thiết kế công trình hướng tới mục tiêu đảm bảo chất lượng không khí trong nhà theo TCVN 13521:2022.

Lời cảm ơn: Nhóm tác giả cảm ơn sự tài trợ kinh phí cho nghiên cứu từ nhiệm vụ sự nghiệp môi trường cấp Bộ xây dựng (MT03-24): Xây dựng “Hướng dẫn kỹ thuật trong thiết kế, xây dựng và vận hành tòa nhà đảm bảo chất lượng môi trường không khí bên trong các công trình dân dụng theo TCVN 13521:2022 - Nhà ở và nhà công cộng - Các thông số chất lượng không khí trong nhà”.

Đinh Thị Phương Lan¹, Nguyễn Phan Mỹ Anh¹, Nguyễn Ngọc Nam Dương¹, Nguyễn Thành Trung^1*

Trường đại học Xây dựng Hà Nội

(Nguồn: Bài đăng trên Tạp chí Môi trường số 11/2024)

Tài liệu tham khảo

1. ASHRAE (2009). Indoor Air Quality Guide.

2. ANSI/ASHRAE Standard 62.1 (2022). Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality

3. Bernstein, J. A., et al. (2008). "The health effects of nonindustrial indoor air pollution." Journal of Allergy and Clinical Immunology 121(3): 585-591.

4. Cesaroni, G., et al. (2013). "Long-term exposure to urban air pollution and mortality in a cohort of more than a million adults in Rome."  121(3): 324-331.

5. Chen, H., et al. (2013). "Long-term exposure to traffic-related air pollution and cardiovascular mortality."  24(1): 35-43

6. EPA. (1989). Report to Congress on Indoor Air Quality, 2, EPA/400/1.

7. Franklin, P. J. (2007). "Indoor air quality and respiratory health of children." Paediatric respiratory reviews 8(4): 281-286.

8. Gamble, J. F. J. E. H. P. (1998). "PM2. 5 and mortality in long-term prospective cohort studies: cause-effect or statistical associations?"  106(9): 535-549.

9. IEH. (1996). IEH assessment on indoor air quality in the home.

10. Liu, K.-S., et al. (2000). "Unintentional carbon monoxide deaths in California from residential and other nonvehicular sources." Archives of Environmental Health: An International Journal 55(6): 375-381

11. Löndahl, J., et al. (2007). "Size-resolved respiratory-tract deposition of fine and ultrafine hydrophobic and hygroscopic aerosol particles during rest and exercise."  19(2): 109-116.

12. Löndahl, J., et al. (2006). "A set-up for field studies of respiratory tract deposition of fine and ultrafine particles in humans."  37(9): 1152-1163.

13. Maroni, M., et al. (1995). Indoor air quality: a comprehensive reference book, Elsevier.

14. McKernan, L. T., et al. (2008). "Monitoring microbial populations on wide-body commercial passenger aircraft." Annals of Occupational Hygiene 52(2): 139-149.

15. Phạm Thị Hải Hà, N. T. T. (2020). "Chất lượng không khí trong nhà và các khuyến nghị trong công tác thiết kế và vận hành công trình xây dựng." Tạp chí kiến trúc 02: 34-35.

16. Shrimandilkar, P. P. (2013). "Indoor air quality monitoring for human health." International Journal of Modern Engineering Research 3(2): 891-897.

17. Tan, S. Y., et al. (2016). "A review of heavy metals in indoor dust and its human health-risk implications." Reviews on environmental health 31(4): 447-456.

18. Trung, N. n. T. n., et al. (2020). "Đánh giá mức độ ô nhiễm bụi (PM10, PM2.5) trong nhà tại cac căn hộ ở Hà Nội." Tạp chí Môi trường CĐ 1, tháng 3: 22-26.

19. Trung, N. T., et al. (2021). "Polycyclic aromatic hydrocarbons in airborne particulate matter samples from Hanoi, Vietnam: Particle size distribution, aryl hydrocarbon ligand receptor activity, and implication for cancer risk assessment." Chemosphere 280: 130720.

20. Trung, N. T., et al. (2020). "Thiết kế và xây dựng mạng lưới giám sát bụi PM2,5 và PM10 theo thời gian thực." Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD 14(1V): 114-120.

21. Valavanidis, A., et al. (2008). "Airborne particulate matter and human health: toxicological assessment and importance of size and composition of particles for oxidative damage and carcinogenic mechanisms."  26(4): 339-362.

22. Weichenthal, S., et al. (2007). "Indoor nitrogen dioxide and VOC exposures: Summary of evidence for an association with childhood asthma and a case for the inclusion of indoor ultrafine particle measures in future studies." Indoor and Built Environment 16(5): 387-399.

23. WHO. (2010). WHO guidelines for indoor air quality: selected pollutants.

24. WHO. (2016). Indoor Air Pollution Control: Determining Milestones of the National Strategy to Improve Indoor Air Quality.

25. Yang, Y., et al. (1997). "The effect of moderately increased CO2 concentration on perception of coherent motion." Aviation, space, and environmental medicine 68(3): 187-191.

26. Phạm Ngọc Đăng, Trần Thị Minh Nguyệt (2021). “Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn mới về chất lượng không khí trong nhà ở và nhà công cộng”.