Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-7358
Main Title: Entwicklung und Validierung eines Prüfverfahrens zur Bestimmung der Radon-222-Exhalationsrate aus Bauprodukten in VOC-Emissionsprüfkammern
Translated Title: Development and validation of a test procedure for the determination of the radon-222 exhalation rate from building materials in VOC emission test chambers
Author(s): Hofmann, Michael
Advisor(s): Rotard, Wolfgang
Richter, Matthias
Referee(s): Rotard, Wolfgang
Hoffmann, Bernd
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: This doctoral thesis describes the development and validation of a practical test procedure for the determination of the radon-222 exhalation rate from building materials under simulated indoor conditions. To ensure practical relevance, the test procedure is based on standardised and validated methods for the determination of emission of volatile organic compounds (VOC) from materials in emission test chambers [ISO 16000-9; EN 16516]. Consequently, the developed test procedure can be easily integrated into the existing global network of institutes dealing with VOC emission testing. In analogy to EN 16516, the specimen is loaded into an emission test chamber with an area to volume ratio that corresponds to the European model room. Through the test chamber, an air flow with a temperature of 23 °C and a relative humidity of 50 % is passed. For the simulation of indoor conditions, a volume flow is selected, that generates a defined air exchange rate in the range of 0.25/h to 1/h. The radon-222 activity concentration inside the emission test chamber is measured with commercial radon gas detectors, which are ideally externally connectable to the test chamber. It was shown, that measuring devices equipped with different detectors are suitable, but a minimum sensitivity was required in order to detect low building material related activity concentrations under indoor conditions of less than 20 Bq/m³ in a sufficiently short time. Due to the low activity concentrations, the determination and compensation of the background concentration in the emission test chambers as well as the device background levels were crucial. The cross-sensitivity of some detectors to the short-lived isotope radon-220 was taken into account by aging the sampled air for at least four minutes in an additional volume between the test chamber and the detector. In the validation, the test procedure proved to be robust against the variation of the test parameters product loading factor, air exchange rate, chamber volume and specific air flow rate as well as the climatic parameters temperature and relative humidity. The determination of building material-related radon-222 activity concentrations of 6 Bq/m³ to 20 Bq/m³ with a relative 1σ uncertainty of 10 % to 15 % was possible within a measurement period of a few days. Thus, the test procedure proved to be suitable for its intended use. A comparison of the developed test procedure with frequently used static test methods, where no air change rate is desired, showed partly very good matches. However, using static methods confirmed the necessity and difficulty of avoiding or accurately determining unwanted leaks of the test chamber.
Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung und Validierung eines praxisnahen Prüfverfahrens zur Bestimmung der Radon-222-Exhalationsrate aus Bauprodukten unter simulierten Innenraumbedingungen. Um Praxisnähe zu gewährleisten, orientiert sich das Prüfverfahren an den normierten und validierten Methoden zur Bestimmung der Emission flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) aus Materialien in Emissionsprüfkammern [ISO 16000-9; EN 16516]. Somit ist das entwickelte Prüfverfahren leicht in das existierende weltweite Netzwerk an Prüfinstituten, die Materialemissionen bestimmen, integrierbar. Analog zur EN 16516 wird bei dem Prüfverfahren eine Materialprobe mit einem dem europäischen Modellraum entsprechenden Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis in eine Emissionsprüfkammer eingebracht, durch die ein Luftvolumenstrom mit einer Temperatur von 23 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % geleitet wird. Um Innenraumbedingungen zu simulieren, wird der Volumenstrom so gewählt, dass sich in der Kammer eine definierte Luftwechselrate zwischen 0,25/h bis 1/h einstellt. Die Radon-222-Aktivitätskonzentration in der Emissionsprüfkammer wird mit kommerziellen Radon-Gas-Messgeräten bestimmt, die bestenfalls extern an die Prüfkammer anschließbar sind. Es zeigte sich, dass Messgeräte mit unterschiedlichen Detektoren geeignet sind, jedoch eine Mindestempfindlichkeit notwendig ist, um die geringen bauproduktbedingten Radon-222-Aktivitätskonzentrationen unter simulierten Innenraumbedingungen von 20 Bq/m³ und weniger in hinreichend kurzer Zeit zu erfassen. Aufgrund der geringen Aktivitäts-konzentrationen war die Bestimmung und Kompensation der Hintergrundkonzentration in den Emissionsprüfkammern sowie der Gerätenulleffekte von besonderer Bedeutung. Wegen der Querempfindlichkeit einiger Detektoren zum kurzlebigen Isotop Radon-220 war ferner dessen Diskriminierung mittels eines Volumens zwischen Emissionsprüfkammer und Messgerät notwendig, sodass die beprobte Luft zunächst um mindestens vier Minuten alterte. Bei der Validierung erwies sich das Prüfverfahren als robust gegenüber der Variation der Prüfparameter Produktbeladungsfaktor, Luftwechselrate, Kammervolumen und spezifische Luftdurchflussrate sowie der Klimaparameter Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit. Die Bestimmung bauproduktbedingter Radon-222-Aktivitätskonzentrationen von 6 Bq/m³ bis 20 Bq/m³ war innerhalb einer Messdauer von wenigen Tagen mit einer relativen 1σ Messunsicherheit von 10 % bis 15 % möglich. Somit erwies sich das Prüfverfahren als geeignet für den beabsichtigten Einsatz. Ein Vergleich mit in der Praxis häufig angewandten statischen Prüfverfahren, bei denen in der Prüfkammer kein Luftaustausch erwünscht ist, zeigte zum Teil sehr gute Übereinstimmungen. Bei diesen Verfahren bestätigten sich jedoch die Notwendigkeit und die Schwierigkeit der Vermeidung oder der genauen Bestimmung unerwünschter Undichtigkeiten.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de//handle/11303/8207
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-7358
Exam Date: 8-Jun-2018
Issue Date: 2018
Date Available: 28-Sep-2018
DDC Class: 629 Andere Fachrichtungen der Ingenieurwissenschaften
Subject(s): Radon
Radonexhalationsrate
Prüfverfahren
Bauprodukte
VOC-Emissionsprüfkammern
EN 16516
radon exhalation rate
test procedure
building materials
VOC emission test chamber
License: http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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