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Organisationseinheit der BAM
Menschen, die in der gemäßigten Klimazone leben, verbringen bis zu 90% ihres Lebens in Innenräumen. Deshalb hat das Innenraumklima eine sehr große Bedeutung für deren Wohlergehen, Gesundheit und Leistungsfähigkeit. In Deutschland wird ca. 40% der eingesetzten Primärenergie für das Heizen, Kühlen und Klimatisieren der Innenräume verwendet.
Das Forschungsvorhaben hat eine Laufzeit vom Oktober 2013 bis März 2017. Es wird in Kooperation mit der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) und der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) durchgeführt. Die HTW Berlin koordiniert das Projekt. Die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH) wird teilweise über einen Auftrag in das Projekt integriert.
Ziel des Projektes ist es Baustoffe auf ihre Geruchsemissionen zu untersuchen, um Bauprodukte mit niedrigen Emissionen und Gerüchen identifizieren zu können. Den Verbraucherinnen und Verbrauchern wird somit die Möglichkeit gegeben emissions- und geruchsarme Baustoffe zu wählen.
Die Aufgabenstellung des Projektes ist nachfolgend aufgeführt:
Arbeitspaket 1: Geruchsmessung bei Produkten mit dem Blauen Engel (siehe Kapitel 4 und 5);
Arbeitspaket 2: Untersuchung von Vergleichsmaßstäben (siehe Kapitel 6);
Arbeitspaket 3: Untersuchung der Linearität der Acetonskala (siehe Kapitel 7);
Arbeitspaket 4: Erstellung einer Produktdatenbank (siehe Kapitel 8).
Die Geruchsuntersuchung ist in den Vergabekriterien für den „Blauen Engel“ für textile Bodenbeläge (RAL UZ-128) eingebunden worden. Aus den weiteren Untersuchungen sind für die Normung wichtige Erkenntnisse erarbeitet worden.
While in 2012 a commercially available acrylic sealant was used as sample material, in 2014 a lacquer doped with specific substances was sent to the participants for the VOC and odour measurement. The resulting measurement values for the perceived intensity were evaluated in consideration of various boundary conditions to identify parameters that could possibly influence the measurement procedure significantly. For the comparison of both interlaboratory comparisons qualified data sets were taken as a basis. Potential for improvement identified in 2012 was mainly confirmed by the interlaboratory test 2014 as well. Besides the accurate conduction as essential part of the measurement it became obvious again that the boundary conditions of the DIN ISO 16000-28 are not defined tight enough. Moreover the thesis that measurements based on the utilisation of comparison scales with only one funnel generate results especially imprecise could not be verified. Both interlaboratory comparisons resulted in relative standard deviations of reproducibility that lay between 20 and 40 % and such are quite comparable with those of well-established interlaboratory VOC comparisons.
Während in der Vergangenheit insbesondere die Entwicklung einer sensorischen Prüfmethode (in DIN ISO 16000-28 und VDI 4302-1 genormt und im AgBB-Schema verankert) für die Bewertung von Bauprodukten im Vordergrund der Betrachtungen stand, wurde im Rahmen der vom UBA initiierten Pilotphase mithilfe des Ringversuches erstmals die institutsübergreifende Anwendbarkeit dieser Verfahren untersucht. Ziel dabei war es, noch bestehende Schwierigkeiten im Umgang mit der Prüfmethode zu identifizieren und Empfehlungen für das weitere Vorgehen herauszuarbeiten.
Emissions from building products can considerably impair the quality of indoor air. The AgBB scheme is employed to evaluate the emissions of volatile organic compounds (VOC) from building products. The hygienic evaluation according to the AgBB scheme requires product-specific measuring procedures.
These are available for a range of products. They have been validated in co-operation with several research and testing institutes and have been included in the criteria for awarding the Blue Angel ecolabel.
The evaluation is, however, stricter and generally has lower limits. VOC emissions and odours can cause health problems so testing using sensors is an important element in the evaluation of building products and has – for reasons of precaution – been set down in the AgBB scheme. The main goal of the project was to derive a method of evaluation using sensors and limits for awarding the Blue Angel and for the AgBB scheme. Based on the research conducted (see Chapter 5 Results and Discussion), perceived intensity and hedonics were suggested as a suitable Evaluation method. The derivation of limits for the evaluation using sensors on the 28th day was effected in the present study through the additional questioning of the test subjects on the reasonability of a sample.
For the Blue Angel, there could be different limits of perceived intensity and hedonics for each group of products. A preliminary suggestion for possible limits – for all product groups – is a perceived intensity of 7 pi (5 pi + 2 pi as confidence coefficient, Chapter 5.1.5) and -1 (0+/-0.8, rounded to -1) for the hedonic value.
Emissionen aus Bauprodukten beeinträchtigen die Qualität der Innenraumluft erheblich. Mit Hilfe des AgBB-Schemas werden die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) aus Bauprodukten bewertet. Die gesundheitliche Bewertung nach dem AgBB-Schema erfordert produktspezifische Messverfahren.
Diese gibt es mittlerweile für eine Reihe von Produkten. Sie wurden durch Beteiligung verschiedener Forschungseinrichtungen und Messinstitute validiert und u. a. in die Vergabekriterien des Umweltzeichens Blauer Engel übernommen. Die Bewertung ist allerdings mit zumeist niedrigeren Grenzwerten strenger. VOC-Emissionen und Gerüche können beide zu gesundheitlichen Belastungen führen. So ist die sensorische Prüfung ein weiteres wichtiges Element bei der Bewertung von Bauprodukten und vorsorglich auch im AgBB-Schema verankert.
Hauptziel des Projektes ist es, eine Methode der sensorischen Bewertung und Grenzen für die Vergabe des Blauen Engels und für das AgBB-Schema abzuleiten. Auf Grundlage der durchgeführten Untersuchungen (siehe Kapitel 5 Ergebnisse und Diskussion) wird als Bewertungsmethode die empfundene Intensität und die Hedonik vorgeschlagen. Die Ableitung der Grenzwerte für die sensorische Bewertung am 28. Tag erfolgt über die zusätzliche Befragung der Probanden im Rahmen der vorliegenden Studie nach der Zumutbarkeit einer Probe.
Für den Blauen Engel könnte es je Produktgruppe unterschiedliche Grenzen der empfundenen Intensität und der Hedonik geben. Ein erster Vorschlag für mögliche Grenzen, hier zunächst einheitlich für alle
Produktgruppen, ist für die empfundene Intensität 7 pi (5 pi + 2 pi als Sicherheit, Kapitel 5.1.5) und für die Hedonik -1 (0 +/-0,8, gerundet auf -1) (siehe dazu Abbildung 6-2).
In den Grundsätzen des DIBt zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten in Innenräumen ist das Bewertungsschema des Ausschusses zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten (AgBB-Schema) als wesentliche Grundlage enthalten.
Dieses Schema bewertet die mit Hilfe einer Prüfkammermessung bestimmten Emissionen von flüchtigen und schwer flüchtigen organischen Verbindungen (VOC und SVOC). Die Prüfkammer dient dabei der Einhaltung standardisierter Klimabedingungen (Temperatur 23°C, relative Luftfeuchtigkeit 50 %) sowie der Einstellung bestimmter Prüfparameter wie Luftwechselrate und Beladungsfaktor. Die Anforderungen an eine Prüfkammer sind in DIN EN ISO 16000-9 beschrieben. Die Analytik und Quantifizierung der VOC geschieht mittels Tenax-Thermodesorption und nachfolgender Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie und ist in DIN ISO 16000-6 beschrieben.
Probenahmen werden am 3. und 28. Tag der Prüfkammermessung durchgeführt. Am dritten Tag erfolgt eine Bewertung der Emissionen aus dem Bauprodukt anhand des TVOC-Wertes und der Summe der detektierten cancerogenen Stoffe (nach 67/548/EWG, Einstufung als cancerogen der Kategorie 1 und 2). Ein Produkt erfüllt die Kriterien, wenn der TVOC-Wert nach 3 Tagen nicht größer als 10 mg/m³ ist und die Summe der Cancerogene 10 μg/m³ nicht übersteigt. Am 28. Tag wird zusätzlich zum TVOC-Wert und den Cancerogenen die Emission von SVOCs berücksichtigt und eine Einzelstoffbewertung anhand von NIK-Werten vorgenommen. Der TVOC-Wert nach 28 Tagen darf nicht größer als 1 mg/m³ sein, die Summe der Cancerogenen nicht größer als 1 μg/m³. Die Summe an SVOCs darf eine Konzentration von 0,1 mg/m³ nicht überschreiten. Der sogenannte R-Wert, die Summe aller Quotienten aus Einzelstoffkonzentration und dem NIK-Wert des Einzelstoffes, darf einen Wert von 1 nicht übersteigen. Außerdem darf die Summe von Substanzen, die keinen NIK-Wert besitzen, nicht größer als 0,1 mg/m³ sein.
Der Ringversuch, der im Rahmen der Untersuchungen zur Verbesserung der Prüfkammermessungen durchgeführt wurde, hatte vor allem den Zweck, den Einfluss unterschiedlicher Methodenparameter bei der Prüfkammermessung in unterschiedlichen Prüflaboratorien zu erfassen. Anhand der Ergebnisse sollte eine Ursachenforschung für die großen Abweichungen der bisher durchgeführten Ringversuche erfolgen. Durch die drei aufeinander aufbauenden Schritte sollte der Einfluss der Analytik, der Probenahme und der Prüfkammer geklärt werden.
Der Ringversuch diente nicht der Anerkennung der teilnehmenden Prüflaboratorien im Bereich der Bauproduktenprüfung für eine DIBt-Zulassung.
Ausgehend von den Prüflaboratorien, die in der Projektgruppe „Prüf- und Messverfahren zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten“ des DIBt mitarbeiteten, wurde der Kreis auf europäische Prüflaboratorien erweitert, die sich ebenfalls mit Prüfkammermessungen an Bauprodukten beschäftigen. Dazu erging ein Einladungsschreiben an alle von vorangegangenen Ringversuchen bekannten Teilnehmer. Insgesamt ergab sich ein Teilnehmerkreis von 29 Instituten, davon 16 aus Deutschland, jeweils zwei aus Österreich, Belgien, Schweden, Dänemark und jeweils eins aus Finnland, Großbritannien, Frankreich, Italien und Portugal. Vor Beginn des Ringversuches waren davon 11 im Zulassungsbereich tätig.
Zur wissenschaftlichen Begleitung wurde durch das DIBt ein Betreuergremium einberufen. In zwei Sitzungen (April und November 2007) wurden die aktuellen Ergebnisse vorgestellt und diskutiert sowie die weitere Vorgehensweise besprochen. Eine Abschlussveranstaltung nach der Auswertung des dritten Schrittes des Ringversuches fand im April 2008 im DIBt statt. Dazu waren alle Teilnehmer eingeladen.
Für die Emissionsmessung von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) aus Materialien mit Hilfe von Emissionsprüfkammern sind bisher nur wenige Ringversuche durchgeführt worden (De Bortoli et al. 1999; Jann et al. 2000; Hansen et al. 2000; Oppl and Winkels 2002; Windhövel and Oppl 2005; Kirchner 2007; Oppl 2008). Dabei zeigten sich meist große Streuungen der Ergebnisse.
Ein großes Problem für die Durchführung solcher Ringversuche ist das Fehlen von Referenzmaterialien mit bekannter Emissionsrate von Zielsubstanzen. Deshalb orientiert man sich für die Auswertung solcher Ringversuche am Mittelwert aller Ergebnisse. Dafür ist die Homogenität des Testmaterials von größter Bedeutung. Diese wurde in früheren Ringversuchen nicht wirklich sichergestellt.
Im hier beschriebenen Forschungsprojekt wurde auf die Homogenität des Probenmaterials besonderen Wert gelegt.
Der gesamte Ringversuch wurde in drei Schritte unterteilt. Die einzelnen Schritte wurden dabei von Schritt zu Schritt immer komplexer. Im ersten Schritt erfolgte die Analyse von flüssigen Lösungen, im zweiten die Bestimmung von VOCs in Prüfkammerluft und im dritten Schritt erfolgte eine komplette Emissionsprüfkammermessung bei den Teilnehmern.
Building products: Determining and avoiding pollutants and odours - Results from a research project
(2007)
In this study 50 construction products were tested in emission test chambers according to the requirements of the AgBB-scheme: 7 acrylic and 6 silicone sealants, 6 paste-like synthetic resin plasters, 13 wood based products, 4 adhesives, 5 lacquers, 6 wall paints and 3 further construction products. VOC and odour emissions were tested on the 1st, 3rd, 10th, and 28th day. In addition to the VOC-measurements, a test procedure was developed to evaluate odour emission of construction products.This test is planned to be implemented into the AgBB-Scheme. A direct evaluation by a sensory panel in the emission test chamber was not possible. So the odour samples were collected in 300- litre tedlar bags which were evaluated later. Odour intensity of the samples was compared with different acetone concentrations. Within this study an interlaboratory comparison was conducted using the newly developed odour test method. Additionally, VVOC emissions, detection of carcinogenic compounds, repeatability of emission test chamber tests, and other issues are presented. This project has shown that construction products can be evaluated in accordance with the AgBB scheme. A sensory evaluation is intended to be introduced in the AgBB scheme. A method for this evaluation is described in this study. The test procedure should be enhanced and validated for practical utilisation.
Kurzfassung An neun verschiedenen Hardcopygeräten wurden in unterschiedlichen Emissionsmesskammern (zwei verschiedene 1 m³ - Kammern und eine 20 m³ - Kammer) in Kombination mit geeigneten Probenahme- und Analysenverfahren Untersuchungen zum Emissionsverhalten dieser Geräte hinsichtlich Staub, Ozon und VOC (TVOC) durchgeführt. Luftprobenahme und Analytik erfolgten für VOC mittels Tenax TA und anschließender Thermodesorption (TDS) in Verbindung mit GC / MS. Ozon wurde kontinuierlich bestimmt. Der Ozonanalysator arbeitete auf der Grundlage der flammenlosen Reaktion von Ozon mit Ethylen nach dem Prinzip der Chemilumineszenz. Die Staubbestimmung erfolgte gravimetrisch mittels Glasfaserfilter und Ultramikrowaage. Zusätzlich wurde die Partikelemission während des Druckbetriebes mit einem Partikelzähler bestimmt. Aufgrund der technischen Rahmenbedingungen standen nur kurze Druckzeiten von maximal 36 Minuten zur Verfügung. Um die Gleichgewichtskonzentration in der Prüfkammer zu erreichen, wurde die Luftaustauschrate in den 1 m³ - Kammern auf n = 4,0 bis 4,7 pro Stunde erhöht. Zusätzlich zur Prüfung in den Emissionsmesskammern sind verschiedene Papiere mittels Direkt - TDS sowie unter- schiedliche Toner mittels Headspaceprobenahme in Kombination mit GC / MS hinsichtlich ihres Emissionsverhaltens untersucht worden.
Für die untersuchten Geräte wurden Emissionsraten ermittelt. Sie betrugen für TVOC 0,41 bis 22,4 mg pro Stück und Stunde, für Ozon kleiner 0,02 bis 4,6 mg pro Stück und Stunde sowie für Staub 0,10 bis 7,63 mg pro Stück und Stunde. Verglichen mit Frischfaserpapier wurden bei den Untersuchungen mit Recyclingpapier deutlich höhere SVOC - Konzentrationen nachgewiesen. Im Ergebnis der Untersuchungen wurde ein Prüfverfahren entwickelt, das die Basis für Emissionsmessungen im Rahmen der Umweltzeichen RAL UZ 62, RAL UZ 85 sowie des neuen RAL UZ 114 für Multifunktionsgeräte darstellt. Abstract The emission behaviour with regard to dust, ozone and VOC (TVOC) of nine different hardcopy devices in combination with suitable air sampling and analysis procedures was investigated in different emission test chambers (two different 1 m³ - chambers and one 20 m³ - chamber). Air sampling and analysis for VOC were done by means of Tenax TA and subsequent thermal desorption (TDS) in connection with GC / MS. Ozone was determined continuously. The ozone analyser worked on the basis of the flame rid reaction of ozone with ethylene according to the principle of chemiluminescence. The dust determination was done gravimetrically by means of glass fibre filter and an ultra micro - balance. Additional the particle emission during the printing process was measured with a particle counter. The general technical conditions of the tested hardcopy devices were the reason for short printing times with a maximum of 36 minutes. In order to achieve the equilibrium concentration in the test chambers the air exchange rate in the 1 m³ - test chambers had to be increased to a value of n = 4,0 to 4,7 per hour. Additional to the examination of the hardcopy devices in the emission test chambers different papers were investi- gated by means of direct - TDS and different toners were tested by means of head space sampling in combination with GC / MS. For the examined hardcopy devices emission rates were determined. The emission rates for TVOC ranged from 0,41 to 22,4 mg per piece and hour, for ozone from less than 0,02 to 4,6 mg per piece and hour and for dust from 0,10 to 7,63 mg per piece and hour. The comparison between recycling paper and paper produced from primary fibres showed in general higher SVOC emissions from recycling paper. As the result of the investigations a test method for the determination of emissions from hardcopy devices was developed. This test method is the basis for emission tests in the framework of the German Award of the Environmental Label for office devices RAL -UZ 62, RAL -UZ 85 and the new RAL -UZ 114 for multifunctional devices.
An neun verschiedenen Hardcopygeräten wurden in unterschiedlichen Emissionsmesskammern (zwei verschiedene 1 m³ - Kammern und eine 20 m³ - Kammer) in Kombination mit geeigneten Probenahme- und Analysenverfahren Untersuchungen zum Emissionsverhalten dieser Geräte hinsichtlich Staub, Ozon und VOC (TVOC) durchgeführt. Luftprobenahme und Analytik erfolgten für VOC mittels Tenax TA und anschließender Thermodesorption (TDS) in Verbindung mit GC / MS. Ozon wurde kontinuierlich bestimmt. Der Ozonanalysator arbeitete auf der Grundlage der flammenlosen Reaktion von Ozon mit Ethylen nach dem Prinzip der Chemilumineszenz. Die Staubbestimmung erfolgte gravimetrisch mittels Glasfaserfilter und Ultramikrowaage. Zusätzlich wurde die Partikelemission während des Druckbetriebes mit einem Partikelzähler bestimmt. Aufgrund der technischen Rahmenbedingungen standen nur kurze Druckzeiten von maximal 36 Minuten zur Verfügung. Um die Gleichgewichtskonzentration in der Prüfkammer zu erreichen, wurde die Luftaustauschrate in den 1 m³ - Kammern auf n = 4,0 bis 4,7 pro Stunde erhöht. Zusätzlich zur Prüfung in den Emissionsmesskammern sind verschiedene Papiere mittels Direkt - TDS sowie unterschiedliche Toner mittels Headspaceprobenahme in Kombination mit GC / MS hinsichtlich ihres Emissionsverhaltens untersucht worden. Für die untersuchten Geräte wurden Emissionsraten ermittelt. Sie betrugen für TVOC 0,41 bis 22,4 mg pro Stück und Stunde, für Ozon kleiner 0,02 bis 4,6 mg pro Stück und Stunde sowie für Staub 0,10 bis 7,63 mg pro Stück und Stunde. Verglichen mit Frischfaserpapier wurden bei den Untersuchungen mit Recyclingpapier deutlich höhere SVOC - Konzentrationen nachgewiesen. Im Ergebnis der Untersuchungen wurde ein Prüfverfahren entwickelt, das die Basis für Emissionsmessungen im Rahmen der Umweltzeichen RAL UZ 62, RAL UZ 85 sowie des neuen RAL UZ 114 für Multifunktionsgeräte darstellt.
Vor dem Hintergrund der anhaltenden öffentlichen Diskussion um mögliche gesundheitliche Risiken von Ultrafein- und Feinstaubemissionen aus Bürogeräten mit Laserdruckfunktion (LPD, Laser Printing Device) wurde vom Umweltbundesamt ein Forschungsvorhaben zur Entwicklung einer Prüfprozedur für die Quantifizierung der emittierten Partikel durch Zählung unter Standardbedingungen in Emissionsmesskammern, sowie zur physikalischen und chemischen Charakterisierung dieser Aerosole initiiert. Als Ergebnis konnte die Partikelzählung in den Entwurf des Prüfverfahrens für die Bestimmung von Emissionen (RAL-UZ-122, Anhang S-M) des Umweltzeichens "Blauer Engel" für Bürogeräte sowie in den Prüfstandards ECMA-328 und den Entwurf der ISO/IEC 28360 integriert werden. Die Methode wurde in einem internationalen Ringversuch erfolgreich getestet. Auf dieser Basis können Vergabekriterien und -werte für die Emission von Fein- und Ultrafeinpartikeln im Rahmen der Vergabe des Umweltzeichens Blauer Engel vereinbart und Produktprüfungen vorgenommen werden.