Ventilation av
inomhusskjutbanor
ERIC BERGMAN
EMMA GAHNE
KTH
SKOLAN FÖR ARKITEKTUR OCH SAMHÄLLSBYGGNAD
Författare: Eric Bergman, Emma Gahne
Uppdragsgivare: Fortifikationsverket
Examensarbete: 15 högskolepoäng inom Byggteknik och design
Utbildningsenhet:
Examinator:
Handledare:
Datum:
KTH ABE
Johan Silfwerbrand, KTH ABE
Per Roald, KTH ABE
Mats-Åke Lindholm, Fortifikationsverket
2019-06-05
Ventilation of indoor shooting ranges
V
Sammanfattning
Skytte med eldhandvapen skapar buller, utsläpp av farliga ämnen och risk för att avlossade projektiler missar sina mål och istället hamnar utanför skjutbanan. Att förlägga skjutbanor inomhus löser vissa av dessa problem. Samtidigt kan risken för att utsättas för farliga ämnen öka för dem som brukar skjutbanan. En nyckelfaktor för att omhänderta dessa farliga ämnen och därmed skapa en god arbetsmiljö på inomhusskjutbanan är att ventilationen fungerar på rätt sätt.
Syftet med detta arbete är främst att utvärdera hur ventilationen på inomhusskjutbanor bör utformas för att ventilera bort de hälsofarliga ämnen som uppstår. Arbetet har särskilt fokuserat på blyföroreningar men resultatet är generaliserbart även för många andra föroreningar som är aktuella.
Arbetet är en del av Fortifikationsverkets pågående projekt om framtidens inomhusskjutbanor.
Gränssättande för ventilationen är att arbetsmiljön på en inomhusskjutbana måste uppfylla relevanta arbetsmiljökrav. Utöver frågan om ventilation belyses även andra aspekter som är av vikt för att säkra en god arbetsmiljö.
Arbetet har baserats på en forskningsöversikt där material från 1975 och fram till idag har studerats.
Sökningarna har skett både strukturerat och riktat. Den strukturerade sökningen har skett i Web of Science och Scopus. Arbetet har identifierat de normer som används internationellt och som också har legat till grund för många av de skjutbanor som uppförts i Sverige. Vidare har arbetet identifierat den ursprungliga rapport som merparten av den tillgängliga litteraturen baserats på. I denna ursprungliga rapport har vi även identifierat viktiga frågetecken angående vilka grundförutsättningar som denna rapport baserats på.
Resultatet av forskningsöversikten är att skjutbanor bör projekteras med laminärt flöde (“kolvströmning”) från skyttarna och mot kulfånget. Ventilationen bör projekteras med ett flöde på mellan 0,25 och 0,4 m/s. Ett bra verktyg under projekteringen är CFD-simuleringar. Med dessa kan olika tekniska lösningar utvärderas och för befintliga skjutbanor kan även orsak till eventuella problem undersökas. CFD-simuleringsresultaten bör i görligaste mån verifieras mot uppmätta värden. Vidare är både städning och personlig hygien viktiga faktorer för att arbetsmiljön på en inomhusskjutbana skall vara god. Ytskikt som är lätta att städa skall väljas och förutsättningar för att hantera både tvätt av arbetskläder och personlig hygien skall finnas. Dessa resultat knyts ihop under diskussionskapitlet där två grundläggande scenarier formuleras, ett för en nybyggnation och ett för en ombyggnad av en befintlig inomhusskjutbana.
VI
VII
Abstract
The use of firearms creates noise pollution, release of toxic elements and a risk that the projectiles miss the targets and end up outside of the firing range. One of the solutions to these issues is to erect walls and a roof around the range, and thus create an indoor firing range. This might however increase the range users’ exposure to toxic elements related to the discharge of firearms. To mitigate this the indoor firing range needs a properly designed and well-functioning ventilation system.
The purpose of this study is to evaluate how ventilation systems for indoor firing ranges should be designed in order to remove the toxic elements released when shooting. The study is primarily focused on lead pollution, but the results can also be generalised for a multitude of other relevant pollutants.
The study is part of the Swedish Fortifications Agency (Fortifikationsverket) project regarding the design of future indoor firing ranges. The design parameters for ventilation systems at indoor firing ranges are regulated by the occupational safety and health regulations. In the final part of the study the authors also address other important aspects to create a safe working environment at indoor firing ranges.
This study is conducted as a research review where literature from 1975 up until today has been studied. Search terms based on permutations of “shooting”, “firing”, “range”, “ventilation” and
“firearm” have been used in the Web of Science and Scopus databases. The resulting list, after being culled for duplicates and “false positives”, contained approximately 70 articles. Reviewing these articles let us identify the design parameters used both internationally and nationally in Sweden. We also identified the original report that most of the internationally available literature is based upon. In this Bachelor of Science thesis, we also raise some questions related to the original report and the prerequisites it was based upon.
The result of the research survey is that the ventilation for indoor firing ranges should be designed for laminar flow (piston flow) in the direction from the shooters towards the bullet trap. The air flow should be between 0,25 and 0,4 m/s (50 to 75 feet per minute). A good tool when designing the range ventilation is CFD simulations. CFD simulations allow for early phase evaluation of different design solutions. Similar simulations can also be used when problem solving problems on already existing ranges, if any. Furthermore, both cleaning and personal hygiene are crucial components to achieve a safe working environment at indoor firing ranges. To facilitate cleaning the range should have surface materials that are non-porous and easy to clean. Washing facilities for work clothes and personal hygiene should be present.
These results are addressed as part of the discussion chapter in the Bachelor of Science thesis where two basic scenarios are formulated, one for building a new indoor firing range, and one for redesigning an existing indoor firing range.
VIII
IX
Förord
Detta examensarbete tillägnas av Eric Bergman till avdelningsdirektörerna Anton Dahlmark, Göran Wahlström och Stefan Magnusson. Utan ert stöd, motivation och förståelse hade processen som ledde fram till detta examensarbete aldrig varit möjlig!
Vi vill även tacka vår akademiska handledare Per Roald, vår handledare på Fortifikationsverket Mats- Åke Lindholm samt forskningsingenjör Eva Knutsson. Deras kunskaper och stöd har varit till mycket stor hjälp och en förutsättning för att kunna skriva denna rapport.
2019-08-12
Eric Bergman och Emma Gahne
1
Innehåll
Sammanfattning ... V Abstract ... VII Förord ... IX
Ordlista ... 1
1. Inledning ... 3
1.1 Bakgrund ... 3
1.2 Syfte och frågeställning ... 3
1.3 Målformulering... 3
1.4 Avgränsningar ... 3
2. Metod ... 5
2.1 Riktad artikelsökning ... 5
2.2 Strukturerad artikelsökning ... 5
2.2.1 Sökning ... 6
2.2.2 Databehandling av sökresultat ... 8
2.2.3 Första gallring utifrån ämnesområde ... 8
2.2.4 Andra gallring utifrån våra frågeställningar ... 8
3. Nulägesbeskrivning... 11
3.1 Fortifikationsverket ... 11
4. Teoretisk referensram ... 13
4.1 Vapen och ammunition ... 13
4.1.1 Eldhandvapen ... 13
4.1.2 Ammunition ... 14
4.1.3 Blyfri ammunition ... 16
4.2 Skjutbana ... 17
4.2.1 Skjutledare eller instruktör ... 17
4.2.2 Kulfång ... 17
4.3 Vanligt förekommande ämnen i ammunition ... 18
4.3.1 Hälsoeffekter av bly ... 19
4.4 Arbetsmiljökrav ... 20
4.4.1 Arbetsmiljöregleringar i Sverige ... 20
4.4.2 Luftburet bly ... 21
4.4.3 Blyhalter i blodet ... 22
4.4.4 Arbetsmiljöregleringar utomlands ... 23
4.5 Ventilationsprinciper ... 25
4.5.1 Omblandande ventilation ... 25
2
4.5.2 Deplacerande ventilation ... 25
4.5.3 Kolvströmning... 25
4.6 CFD-simulering ... 26
5. Genomförandet ... 27
6. Resultat ... 29
6.1 Kvantitativ sökning ... 29
6.2 Kvalitativ sökning ... 31
6.2.1 Ventilationsprincip ... 31
6.2.2 Luftflöde ... 32
6.2.3 CFD-simulering ... 32
6.2.4 Städning ... 33
6.2.5 Personlig hygien ... 33
6.2.6 Test och verifiering ... 33
7. Analys ... 35
7.1 Ventilationsprincip ... 35
7.2 Funktionskrav ... 35
7.3 CFD-simuleringar ... 36
7.3.1 Picatinny Arsenal, 300 m bana ... 36
7.3.2 Typskjutbana åt svenska Polisen ... 36
7.4 Arbetsmiljö ... 37
7.4.1 Städning ... 37
7.4.2 Personlig hygien ... 37
7.5 Test och verifiering ... 37
8. Diskussion ... 39
8.1 Ventilationsprincip ... 39
8.2 Funktionskrav ... 39
8.3 CFD-simuleringar ... 40
8.4 Andra åtgärder för att säkra en god arbetsmiljö ... 40
8.5 Scenarier ... 40
8.5.1 Nybyggnation av skjutbana ... 40
8.5.2 Åtgärder på befintlig bana med bristfällig arbetsmiljö ... 40
9. Slutsatser ... 41
9.1 Ventilationsprincip ... 41
9.2 Funktionskrav ... 42
9.3 CFD-simuleringar ... 42
9.4 Rekommendationer till fortsatta studier ... 43
3
Referenser ... 45
Böcker ... 45
Elektroniska källor ... 45
Rapporter ... 46
Arbetsmiljöbedömningar ... 46
Övriga källor ... 47
Figurförteckning ... 49
Bilder ... 49
Figurer ... 49
Tabeller ... 49
Bilagor ... 51
1
Ordlista
AFS Arbetsmiljöverkets författningssamling. En serie publikationer som styr reglerna för arbetsmiljön.
BLL Mått på mängden bly i blodet.
CFD Computational Fluid Dynamics.
Drivladdning Det krut som genom sin förbränning accelererar ammunitionens kula genom pipan.
Eldhandvapen Vapen som avfyrar en projektil genom att ett bränsle förbränns och omvandlas till gas.
FM Försvarsmakten.
Fortv Fortifikationsverket.
Kontrollgränsen Arbetstagaren får återvända till blyexponerat arbete, men fortsatt provtagning skall ske.
Kula Den del av patronen som lämnar vapnet och med hög hastighet rör sig mot målet för beskjutning.
Kulfång Konstruktion vars syfte är att säkert bromsa och samla upp kulorna vid målet.
NIOSH National Institute for Occupational Safety and Health, amerikansk offentlig organisation som bedriver forskning syftande till att förebygga arbetsrelaterade skador och sjukdomar.
OSHA Occupational Safety and Health Administration, amerikansk
motsvarighet till Arbetsmiljöverket.
Patron Består av en patronhylsa, kula, drivladdning och tändhatt.
Skjutbana Plats särskilt iordningsställd för att under säkra förhållanden avlossa eldhandvapen.
Skjutgaser Gaser och partiklar som uppstår vid skottögonblicket.
Skjutledare/instruktör En person som leder skyttarnas verksamhet på skjutbanan.
Skjutriktning Den riktning i vilken skott avlossas från skyttens position.
Stoppgräns Arbetstagaren får inte fortsätta att arbeta med bly.
2
Substitution Utbyte av ett skadligt ämne mot ett annat, mindre skadligt ämne. Det mindre skadliga ämnet väljs för att i övrigt ha så lika egenskaper som möjligt med ämnet som det ersätter. Ett exempel på substitution är när man byter ut kulor med bly mot kulor utan bly.
Tändhatt Har till uppgift att tända drivladdningen.
Åtgärdsnivå Arbetsgivaren är skyldig att vidta åtgärder för att minska arbetstagarens blyexponering i arbetet.
3
1. Inledning
1.1 Bakgrund
I Sverige finns det ungefär en halv miljon registrerade vapeninnehavare (Sveriges television, 2019).
Utöver dessa finns det även yrkeskategorier som använder skjutvapen i sitt arbete, exempelvis inom myndigheter som Polisen, Försvarsmakten, Kustbevakningen samt Tullverket. Alla dessa vapenanvändare behöver någonstans där de kan öva sitt skytte under kontrollerade och säkra former.
För att möjliggöra detta finns det både inomhus- och utomhusskjutbanor över hela landet.
Användning av vapen är till sin natur en farlig verksamhet. Förutom de uppenbara riskerna med projektiler som avlossas innebär skytte även starka impulsljud och ett lokalt utsläpp av miljöfarliga ämnen. Möjligheten att kontrollera både projektiler, buller och miljöfarliga ämnen är större om en skjutbana utförs som en inomhusskjutbana. En inomhusskjutbana medför dock andra utmaningar, inte minst ställs höga krav på ventilationen för att denna på ett säkert sätt skall kunna hantera de hälsofarliga ämnen som uppstår under skyttet. För professionella vapenanvändare är skjutbanan dessutom en arbetsplats. Detta medför att ventilationen måste utföras på ett sätt som uppfyller samtliga tillämpliga arbetsmiljökrav.
1.2 Syfte och frågeställning
Syftet med detta arbete är att utvärdera hur ventilationen på inomhusskjutbanor bör utformas för att ventilera bort de hälsofarliga ämnen som uppstår.
Frågeställningarna som behandlas i denna rapport är
• Vilken ventilationsprincip bör förespråkas för inomhusskjutbanor och varför?
• Hur bör ventilationen kravställas inför och under projektering?
• Hur kan CFD-simuleringar vara ett bra verktyg under projektering av ventilation för inomhusskjutbanor?
• Vilka övriga aspekter är viktiga för arbetsmiljön på en inomhusskjutbana?
1.3 Målformulering
Målet med detta arbete är att skapa ett sammanfattande dokument för hur ventilationen på inomhusskjutbanor bör utformas. Uppdragsgivaren Fortifikationsverket vill skapa en standard för hur inomhusskjutbanor skall utformas, något detta arbete kommer att vara en del av.
1.4 Avgränsningar
Under skytte frigörs ett flertal hälsovådliga ämnen. Det mest omskrivna ämnet är bly, och det är detta ämne vi primärt studerat i detta arbete.
Examensarbetet avgränsas till att enbart studera hur gaserna som uppstår i samband med skottögonblicket och kring vapnet skall ventileras bort. Beroende på kulfångets utformning kan det även där uppkomma fina blypartiklar vilket i sin tur kan medföra ett ökat ventilationsbehov. Detta utreds inte i denna rapport.
Valet av ammunition kan påverka behovet av ventilation då olika ammunitionstyper släpper ifrån sig olika mängder av hälsovådliga ämnen. Detta har inte analyserats i denna rapport.
4
5
2. Metod
Detta arbete är en forskningsöversikt i ämnet ventilation av inomhusskjutbanor. Informations- insamling har skett på två olika sätt, kvalitativt och kvantitativt.
2.1 Riktad artikelsökning
I den kvalitativa, riktade, sökningen har vi utgått från ett par aktuella artiklar. Dels ett examensarbete (Diaz och Ruhn, 2012), dels en svensk forskningsrapport angående skjutgaser från eldhandvapen (Hedenstierna m.fl, 2010). Examensarbetet är en arbetsmiljöundersökning på en skjutbana i Grindsjöområdet. Här kan särskilt nämnas att denna skjutbana tillhör Totalförsvarets Forskningsinstitut (FOI) och Hedenstierna m.fl. rapport innehåller provskjutningar utförda på samma skjutbana. Diaz och Ruhns arbete gäller enbart arbetsmiljön och har ingen koppling till FOI:s provskjutningar. Vi har läst examensarbetet och forskningsrapporten och studerat deras källförteckningar. Artiklar identifierade via examensarbetet och forskningsrapporten har i sin tur studerats och fört oss vidare via referenser till andra källor. Arbetet har fortlöpt genom denna metod tills ursprungskällor identifierats.
Utöver rent akademiska skrifter har även branschtidskrifter och myndighetsrapporter ingått i sökningen. Även resultat från olika arbetsmiljöutredningar utförda på främst amerikanska inomhusskjutbanor har studerats.
2.2 Strukturerad artikelsökning
Den kvantitativa, strukturerade, sökningen har skett i två olika akademiska databaser. Utöver rent akademiska skrifter har även branschtidskrifter och myndighetsrapporter ingått i sökningen.
Sökningen har gjorts i fem steg.
Figur 1. De fem stegen i den strukturerade artikelsökningen.
6 2.2.1 Sökning
Strukturerad sökning har skett i databaserna Web of Science Core Collection och Scopus. Sökningarna har varit baserade på sökorden shooting range, firing range, ventilation, firearm och lead. Exakta söksträngar har varierat något mellan databaserna då sökfunktionerna till viss del skiljer sig åt.
Söksträngarnas uppbyggnad har varierats tills ett hanterbart antal träffar erhållits.
Träfflistan har vidare bedömts utifrån de artiklar vi redan identifierat i den kvalitativa sökningen enligt ovan. En sökning som inte givit några träffar på tidigare identifierade artiklar har bedömts som för snäv, sökningen har då justerats eller kasserats utifrån detta. Denna kontroll har varit inkluderande till sin natur. Vi har alltså i detta steg inte justerat söksträngarna för att utesluta andra artiklar än dem vi redan identifierat. Söksträngarna har bedömts som färdiga när träffarna inkluderat både relevanta artiklar samt ett antal artiklar utanför vårt egentliga intresseområde. Dessa har vi bedömt som en indikation på att vi inte gjort för snäva sökningar.
Sökning 1, Web of Science
Sträng ID Sträng Antal träffar
#1 TS=(”shooting” OR ”firing”) AND TS=”range” 7 289 st
#2 TS=”ventilation” 136 464 st
#3 #1 AND #2 27 st
Sökning 2, Web of Science
Sträng ID Sträng Antal träffar
#1 TS=(”shooting” OR ”firing”) AND TS=”range” 7 289 st
#2 TS=exposure* 1 024 580 st
#3 TS=firearm* 5 841 st
#4 #1 AND #2 AND #3 18 st
Topic (TS) innebär att sökningen sker i både titel, abstrakt, författarnas egna nyckelord samt det som Web of Science kallar Keywords Plus. Vi valde att bygga upp sökningen som två separata sökningar som sedan kombinerades. Denna funktion finns under Advanced search. Vårt försök att skapa ovanstående sträng via Basic search gav en träfflista där enbart ett enda ord behövde finnas med för att ge en träff.
Vi valde det längsta möjliga intervallet att söka i, vilket var från 1975 och till idag.
Dessa två sökningar är senast kontrollerade 2019-05-26.
7 Sökning 1, Scopus
Sträng ID Sträng Antal träffar
#1 TITLE-ABS-KEY ( "shooting" OR "firing" ) AND TITLE-ABS-KEY
( "range" ) 12 875 st
#2 TITLE-ABS-KEY ("ventilation") 281 363 st
#3 #1 AND #2 63 st
Resulterande söksträng vid #3
( TITLE-ABS-KEY ( "shooting" OR "firing" ) AND TITLE-ABS- KEY ( "range" ) ) AND ( TITLE-ABS-KEY ( "ventilation" ) ) Sökning 2, Scopus
Sträng ID Sträng Antal träffar
#1 TITLE-ABS-KEY ( "shooting" OR "firing" ) AND TITLE-ABS-KEY
( "range" ) 12 875 st
#2 TITLE-ABS-KEY (exposure*) 1 459 977 st
#3 TITLE-ABS-KEY (firearm*) 11 095 st
#4 #1 AND #2 AND #3 86 st
Resulterande söksträng #4
( TITLE-ABS-KEY ( "shooting" OR "firing" ) AND TITLE-ABS- KEY ("range")) AND ( TITLE-ABS-KEY (exposure*) ) AND ( TITLE-ABS-KEY ( firearm* ) )
TITLE-ABS-KEY motsvarar TS hos Web of Science och innebär att sökning sker i titel, abstrakt och nyckelord. Begränsande tidsintervall har inte identifierats hos Scopus, den tidigaste träffen i sökning 1 hos Scopus var från 1971. Den resulterande, sammanslagna söksträngen redovisas av Scopus och är därför utskriven ovan.
Dessa två sökningar är senast kontrollerade 2019-05-27.
8 2.2.2 Databehandling av sökresultat
Resultaten från Web of Science och Scopus exporterades sedan som csv-filer, vilket är filer som med hjälp av olika program organiserar data. Från dessa skapades fyra stycken Excel-filer, en från varje sökning. Filerna slogs sedan ihop till ett enda arbetsblad med samtliga träffar. I detta arbetsblad identifierades sedan dubbletter, alltså artiklar som fanns med i fler än en sökning. Identifiering skedde genom en villkorsstyrd formatering och efterföljande manuell kontroll. Några enstaka dubbletter missades av den villkorsstyrda formateringen men detta fångades upp vid den manuella kontrollen.
Den resulterade listan innehöll 140 träffar och återfinns i bilaga 1. När dubbletter togs bort valde vi att i första hand ha kvar träffarna från Scopus. Detta då csv-exporten från deras system även innehöll länkar till själva resultaten. Detta val har inte påverkat urvalet av artiklar. Det betyder dock att bilaga 1 innehåller proportionerligt fler träffar från Scopus.
2.2.3 Första gallring utifrån ämnesområde
Denna gallring skedde primärt genom att vi läste rapportens abstrakt, de rapporter som uppenbart ej berör arbetsmiljöaspekter kring skjutbanor gallrades bort. Efter denna gallring kvarstod 70 träffar.
2.2.4 Andra gallring utifrån våra frågeställningar
Denna gallring baserades på själva rapporttexten. För att klara sig genom denna gallring behövde rapporten innehålla information eller resonemang direkt kopplade till våra frågeställningar om skjutbaneventilation. Vissa av rapporterna som var kvar efter första gallringen var visserligen skjutbanerelaterade, men saknade denna specifika ventilationskoppling. Vissa träffar har ej varit tillgängliga och därför gallrats bort av det skälet. Även rapporter på andra språk än svenska och engelska har gallrats bort. Gallring av ej tillgängliga samt ej engelsk- eller svenskspråkiga rapporter är en möjlig felkälla. I tabell 1 förklaras aspekter som inneburit att en träff strukits i andra gallringen samt dess litterering i kommande tabeller.
Tabell 1. Aspekter till gallring samt dess litterering
Aspekter Litterering i tabell
Dokumentet ej tillgängligt E.T. (Ej Tillgänglig) Dokumentet är på annat språk än svenska eller
engelska E.T. (Ej Tillgänglig)
Dokumentet gäller enbart blodhalter av bly, koppling till ventilationen är ej närmare undersökt eller kvantifierbar
M. (enbart Medicinsk)
Övrigt ej ventilationsrelaterat E.V. (Ej Ventilationsrelaterat) Ej tillämpbart, t.ex. om uppgift om luftflöde
helt saknas i en rapport NA
Vid tveksamhet om rapporten skulle gallras bort eller ej i detta andra steg har vi velat minimera bortfall och därför “hellre friat än fällt”.
Kvar efter denna andra gallring var 20 träffar.
Här skall även påpekas att en rapport kan vara gallrad i det andra steget men ändå återfinnas i referenslistan. Detta då rapporten kan innehålla annan information av allmän vikt, exempelvis gällande toxikologi, utan att för den delen specifikt handla om ventilation.
9 2.2.5 Analys och klassificering av kvarvarande rapporter
Kvar efter den andra gallringen var rapporter med en direkt koppling till våra frågeställningar om ventilation av inomhusskjutbanor. Dessa rapporter har detaljstuderats efter svar på frågorna: “Vilken typ av ventilation förespråkas” och “hur är ventilationen kravställd”. Även vad dessa uppgifter har baserats på har noterats. Svaren på frågorna har bedömts kvalitativt.
10
11
3. Nulägesbeskrivning
3.1 Fortifikationsverket
Fortifikationsverket (Fortv) är en statlig fastighetsägare med drygt 600 anställda. Myndigheten finns på flera platser i landet och fastighetsbeståndet sträcker sig från norra till södra Sverige.
Det statliga fastighetsägandet i Sverige är idag utformat efter principen att skilja på ägandet och brukandet (SOU 2011:31). Detta innebär att den som brukar en fastighet inte skall äga den. Gällande försvarsfastigheterna innebär detta att Försvarsmakten (FM) är den som brukar fastigheterna, medan myndigheten Fortv är den som äger fastigheten.
Ägandet av försvarsfastigheterna gör Fortv till en av Sveriges största fastighetsägare. Bland annat äger myndigheten hamnar, verkstäder, kontor, träningsanläggningar, övningsfält, flygplatser och skjutbanor (Fortv, u.å.).
När en byggnad skall byggas eller ändras beskriver brukaren FM sina verksamhetskrav.
Fastighetsägaren Fortv ansvarar sedan för att leverera en byggnad som uppfyller dessa verksamhetskrav samt övriga krav. Exempel på övriga krav är Boverkets byggregler (BBR) och aktuella byggnadsrelaterade arbetsmiljökrav. Utifrån detta har Fortv ett pågående projekt som berör inomhusskjutbanor. Syftet med projektet är att skapa en standard för utformningen av framtida inomhusskjutbanor. En del i denna standard är att specificera hur ventilationen i lokalen bör utformas för att uppnå en god arbetsmiljö.
12
13
4. Teoretisk referensram
4.1 Vapen och ammunition
4.1.1 Eldhandvapen
Ett eldhandvapen är ett vapen som avfyrar en projektil genom att ett bränsle, vanligtvis röksvagt krut, förbränns och omvandlas till gas. Den expanderade gasen alstrar ett tryck varvid kulan med hög fart trycks genom pipan. Miljön i pipan kännetecknas vid detta ögonblick av mycket höga gastryck och temperaturer. Detta medför en erodering av kulans väggar och bas varvid små mängder av kulans yttre frigörs och bildar partiklar (NIOSH 2009:136). När kulan lämnar pipans mynning rusar gaserna och partiklarna ut och blandas med den omgivande luften. Bland dessa partiklar och gaser finns även kvarvarande, oförbränt krut. Dessa gaser och partiklar benämns i denna rapport som skjutgaser.
Skjutgaserna befinner sig inte bara framför vapnet, utan runt om. Gaserna lämnar främst vapnet genom dess pipa direkt efter att kulan lämnat denna. På en del vapenmodeller ventileras gasen även bort genom den mekanism som laddar om vapnet. Slutligen kommer en del av skjutgaserna att lämna vapnet via patronläget i samband med att vapnet laddas om inför nästa skott.
Bild 1. Skjutgaser från vapnets pipa och mekanism. Kuulapaa, H. (2013).
14 4.1.2 Ammunition
Moderna eldhandvapen använder ammunition i form av gastäta enhetspatroner. En enhetspatron består av en patronhylsa, en tändhatt, en drivladdning samt en kula.
Bild 2. Ammunitionskomponenter. Bergman, E. (2019).
Tändhatten (1) sitter i botten på patronen och har till uppgift att starta förbränningen och därmed inleda skottögonblicket. Tändhatten har en tändsats bestående av en eller flera stötkänsliga kemiska föreningar. När en skytt avlossar ett vapen kommer ett tändstift, även kallat slagstift, att slå fram och träffa tändhatten, en stark låga uppstår som i sin tur tänder drivladdningen.
Patronhylsans (2) huvudsakliga syfte är att sammanbinda kula, drivladdning och tändhatt till en enhet.
Drivladdning (3) är det krut som genom sin förbränning skapar gaser som accelererar ammunitionens kula genom pipan. Drivladdningen består vanligtvis av så kallat röksvagt krut, vilket i sin tur är baserat på nitrocellulosa. Merparten av skjutgaserna kommer från förbränningen av denna drivladdning.
Kulan (4) är den del av patronen som lämnar vapnet och med hög hastighet rör sig mot målet för beskjutningen. Den enklaste typen av kula består helt av bly. Denna avger bly från både sidor och bas.
En annan sorts kula benämns mantlad, denna består då av en blykärna som omges av en hård glidmantel av en kopparlegering. Även glidmantlar av andra material förekommer. Beroende på kulans konstruktion kan manteln antingen helt eller delvis täcka basen. Vissa kulor har blykärnan exponerad i kulans bas och andra i dess topp. Det är främst kulans bas som utsätts för de heta gaserna vid avfyrningen, varför kulor med exponerat bly i basen kommer att medföra högre halter av bly i skjutgaserna. En tredje sorts kula har en kopparbeläggning som täcker både topp, sidor och bas. Om tjockleken på denna beläggning är tillräckligt tjock för att den inte delvis skall nötas bort under passagen genom pipan kan denna kultyp antas medföra mindre blyutsläpp vid själva skottögonblicket.
Slutligen finns det idag även kulor som helt saknar bly och då ersätts bly mot exempelvis koppar.
15
Bild 3. Olika typer av kulor. Bergman, E. (2019).
Kula nr 1 är en hålspetskula vars blykärna är blottad i toppen.
Kula nr 2 är en så kallad “helmantlad” kula. Observera att manteln inte täcker hela kulan, blykärnan är blottad i kulans bas.
Kula nr 3 är en pläterad kula. Denna kula har en helt innesluten blykärna. Om pläteringen är för tunn kan dock blykärnan komma att blottas då delar av pläteringen nöts bort vid kulans passage genom pipan.
16 4.1.3 Blyfri ammunition
Ammunition utan bly kallas blyfri ammunition. Användandet av blyfri ammunition kommer generellt att minska förekomsten av bly. Risk för blyexponering finns dock vid användning av vapen som tidigare har avlossat vanlig, ej blyfri ammunition, detta då kvarvarande blyrester kan finnas i vapnet (Wingfors, Hägglund, Lejon & Magnusson, 2015). Vidare måste även en skjutbana där man tidigare skjutit med blyad ammunition saneras innan den kan betraktas som helt blyfri (Scott, Pavelchack och DePersis, 2012). Det har på senare tid uppmärksammats att även helt blyfri ammunition inte är helt befriad från hälsofarliga utsläpp (Winfors et al, 2013).
Man bör även vara uppmärksam på att det kan finnas ammunition som har en blyfri kula men som innehåller tändhattar där blyföreningar ingår i tändsatsen. Denna ammunition skall ur arbetsmiljöperspektiv ej betraktas som blyfri (Wang, Li & Bezerra, 2017). En annan variant är som tidigare sagt en kula som visserligen innehåller bly, men där kärnan är omsluten av koppar i sidorna och basen. En sådan kula kan, tillsammans med en blyfri tändhatt, antas ge lägre blyutsläpp vid skjutögonblicket jämfört med en motsvarande kula med exponerad blykärna (Wingfors et al, 2015).
Risken att kulan deformeras eller krossas i kulfånget finns och skall inte bortses från. Kulan behöver dessutom inte själv deformeras när den träffar kulfånget, beroende på kulfångets konstruktion den även deformeras av efterföljande kulor. Om en kula med helt innesluten blykärna deformeras i kulfånget finns det en risk att bly frigörs där (NIOSH 2009:136).
17
4.2 Skjutbana
Skjutbana är en plats särskilt iordningsställd för att under säkra förhållanden avlossa eldhandvapen.
Platsen kan vara avsedd för exempelvis träning, försöksverksamhet eller för test av skydds- komponenter.
4.2.1 Skjutledare eller instruktör
En person som leder skyttarnas verksamhet på skjutbanan kallas skjutledare eller instruktör. Ofta tränar en instruktör flera skyttar per dag i olika omgångar vilket i sin tur gör att instruktören ofta är den person som över tid får den största exponeringen för skjutgaserna. Instruktören står vanligtvis ungefär en meter bakom skyttarna (Anania & Seta, 1975).
4.2.2 Kulfång
För att skyttet skall kunna ske på ett säkert sätt måste de avlossade projektilerna bromsas upp efter att de träffat det avsedda målet. Detta sker i ett kulfång som kan vara konstruerat på ett flertal olika sätt.
En möjlig konstruktion är att kulfånget består av snedställda stålskivor mot vilka kulan splittras.
Snedställningen säkerställer att splittret rör sig mot den del av kulfånget som särskilt konstruerats för att samla upp dessa splitter. En annan funktionsprincip för kulfång är att långsamt bromsa upp kulan.
I denna typ av kulfång kan både mjukare ämnen som gummigranulat användas, men även varianter med hårdare material som stålskivor förekommer. Stålskivorna är då vinklade på ett sätt som inte splittrar kulan, utan istället leder den i en roterande rörelse där dess rörelseenergi omvandlas till friktionsvärme.
När kulan träffar kulfånget uppstår en stor mängd fina partiklar som måste hanteras på ett säkert sätt ur hälsosynpunkt (Anania, 1975). Desto mer kulan deformeras i kulfånget desto mer partiklar avges.
Generellt bör man räkna med att även behöva ventilera kulfånget, särskilt om detta är av en konstruktion där kulan splittras eller krossas.
Kulfånget skall inte underskattas som källa till blyexponering. Rengöringen av kulfånget skall betraktas som ett högriskarbete och särskilda åtgärder till skydd av personen som utför rengöringen skall vidtas (Anania, 1975).
18
4.3 Vanligt förekommande ämnen i ammunition
När eldhandvapen avlossas uppstår partiklar och skjutgaser som innehåller en rad olika föroreningar.
Dessa föroreningar består bland annat av ämnen som koppar, zink, ammoniak, vätecyanid, kolmonoxid och bly (Diaz & Ruhn, 2012). Alla dessa ämnen är hälsovådliga och måste därför ventileras bort. Det mest studerade av dessa farliga ämnen är bly. Blyet på en skjutbana kommer framför allt från tre källor:
bly som frigörs under kulans passage genom pipan, blypartiklar som frigörs när kulan träffar målet och/eller kulfånget samt oxidationsprodukter från förbränning av krut eller tändhattar som innehåller blyföreningar (Wang, Li & Bezerra, 2017).
Bild 4. Utrusande skjutgaser vid skottögonblicket. Kuulapaa, H. (2013).
19 4.3.1 Hälsoeffekter av bly
Hälsovådliga ämnen i för stor mängd har en negativ påverkan på människors hälsa. Bly som lagras i blodet har en halveringstid på 1–2 månader. Halveringstid är den tid det tar för kroppen att minska en given mängd av ämnet till hälften av det ursprungliga värdet. Bly har en benägenhet att lagras i kroppens skelett där halveringstiden kan variera från år till årtionden (The National Institute for Occupational Safety and Health [NIOSH], 2014).
Bly är ett ämne som även i mycket små doser kan påverka hälsan med symptom som högt blodtryck, njursvikt, huvudvärk, värk i muskler och leder, trötthet, depression och anorexi (NIOSH, 2014). I högre doser kan bly leda till blyförgiftning som påverkar kroppen genom dålig aptit, njurskador, trötthet samt anemi, även kallat blodbrist (Livsmedelsverket, 2019). Andra symptom i form av magsmärtor, beteendestörningar och inlärningssvårigheter kan också uppträda, i allvarliga fall kan människan drabbas av medvetslöshet och epileptiska krampanfall (Arbets- och miljömedicin, 2012).
En undersökning från USA gjord i syfte att fastställa vilka hälsoeffekter som uppstår i samband med låg exponering av bly visar att människan kan få en rad olika symptom även vid låga blyhalter, bland annat nedsatt hörsel, nervsjukdomar, problem med cirkulationsorgan som blodkärl och hjärta samt minskad fertilitet (U.S Departement of Health and Human Services, 2012).
Figur 2. Sjukdomar och symptom som kan uppkomma efter blyexponering.
20
4.4 Arbetsmiljökrav
4.4.1 Arbetsmiljöregleringar i Sverige
Lokaler som brukas som arbetsplats regleras i Sverige av myndigheten Arbetsmiljöverket.
Myndigheten reglerar arbetsmiljön genom Arbetsmiljöverkets författningssamling (AFS) som är en samling av föreskrifter. Om en skytt nyttjar en skjutbana som en del i sitt arbete räknas skjutbanan som en arbetsplats. Miljön på skjutbanan blir därmed skyttens arbetsmiljö och faller därmed in under arbetsmiljölagstiftningen.
AFS-föreskrifterna reglerar inte hur arbetsplatsen skall utformas, utan säger enbart att en arbetstagare inte får exponeras för mer än en viss mängd av en förorening. Arbetsgivarna måste sedan säkerställa att deras arbetstagare har en arbetsmiljö som inte medför att dessa gränsvärden överskrids. För skjutbanor innebär detta att skjutbanan måste byggas på ett sätt som garanterar att arbetstagarna inte exponeras för mer än dessa gränsvärden. I praktiken innebär detta att två olika arbetsgivare kan välja olika tekniska lösningar för att säkerställa samma gränsvärde. Detta betyder vidare att det i Sverige inte finns ett nationellt krav för hur en skjutbana skall byggas. Istället har arbetsgivaren själv en frihet i att välja de tekniska system som bäst uppfyller både verksamhets- och arbetsmiljömässiga krav. Om arbetsgivaren hyr sin byggnad sker detta ofta i samarbete med fastighetsägaren. Större arbetsgivare eller fastighetsägare tar ofta fram egna standarder eller handböcker till stöd för dessa val.
Processen från gränsvärde till arbetsgivarens val av tekniska lösningar finns schematiskt beskrivet i nedanstående figur:
Figur 3. Tillvägagångssätt för utformning av arbetsplatser.
21 4.4.2 Luftburet bly
Hygieniska gränsvärden (AFS 2018:1) reglerar halterna av hälsovådliga ämnen som en arbetstagare får utsättas för. Angivna gränsvärden för blyexponering finns att läsa i tabell 3. I föreskriften finns även gränsvärden för flera andra hälsofarliga ämnen som förknippas med skytte. Det finns olika typer av hygieniska gränsvärden, nivågränsvärden och korttidsgränsvärden. Definitioner av dessa termer finns i tabell 2. Nivågränsvärdet och korttidsgränsvärdet delas sedan in i ytterligare två underkategorier baserat på dess fraktion, definitionerna för inhalerbar och respirabel fraktion finns att läsa i Arbetsplatsluft – Partikelstorleksfraktioner för mätning av luftburna partiklar (SS-EN 481).
Tabell 2. Definitioner för gränsvärden citerade enligt AFS 2018:1, sid 7.
Hygieniskt gränsvärde Gräns för genomsnittshalt av en luftförorening i
inandningsluften, beräknat som ett tidsvägt medelvärde.
Nivågränsvärde Hygieniskt gränsvärde för exponering under en arbetsdag, normalt 8 timmar. Nivågränsvärden är bindande och får inte överskridas.
Korttidsgränsvärde Hygieniskt gränsvärde för exponering under en referensperiod av 15 minuter. För ammoniak,
monoisocyanater och diisocyanater gäller referensperioden 5 minuter. För akrylsyra gäller referensperioden 1 minut.
Korttidsgränsvärden kan vara bindande eller vägledande.
Tabell 3. Svenska gränsvärden enligt AFS 2018:1, sid 17.
Ämne Nivågränsvärde Korttidsgränsvärde
Bly och dess
oorganiska föreningar Inhalerbar fraktion 0,1 mg/m3 Anges ej i AFS 2018:1 Respirabel fraktion 0,05 mg/m3 Anges ej i AFS 2018:1
22 4.4.3 Blyhalter i blodet
Medicinska kontroller (AFS 2005:6) anger tillåtna gränsvärden för bly i blodet, se tabell 5. Värdena varierar något beroende på målgrupp, kvinnor över 50 och män tillhör en kategori och kvinnor under 50 tillhör en kategori. Gravida kvinnor får inte arbeta med bly.
För kvinnor över 50 år och män gäller att den högsta tillåtna halten av bly i blodet är 2,0 μmol/l. Det finns en åtgärdsnivå på 1,8 μmol/l som innebär att arbetsgivaren vid denna gräns är skyldig att vidta åtgärder för att minska arbetstagarens blyexponering. Det finns även en stoppgräns som säger att om en arbetstagare har en halt högre än 2,0 μmol/l krävs avstängning från blyexponerat arbete tills det att halten understiger kontrollgränsen 1,8 μmol/l. Avstängning från exponerat arbete krävs även om halten överstiger 1,8 μmol/l vid tre på varandra följande kontroller.
För kvinnor under 50 år gäller att den högsta tillåtna halten av bly i blodet är 1,2 μmol/l. Det finns en åtgärdsnivå på 1,0 μmol/l. Det finns även en stoppgräns som säger att om en arbetstagare har en halt högre än 1,2 μmol/l krävs avstängning från blyexponerat arbete tills det att halten understiger kontrollgränsen 1,0 μmol/l. Avstängning från exponerat arbete krävs även om halten överstiger 1,0 μmol/l vid tre på varandra följande kontroller.
Tabell 4. Definitioner för gränsvärden gällande blyhalt i blodet.
Åtgärdsnivå Arbetsgivaren är skyldig att vidta åtgärder för
att minska arbetstagarens blyexponering i arbetet.
Stoppgräns Arbetstagaren får inte utföra arbete som
medför blyexponering.
Kontrollgräns Arbetstagaren får återvända till blyexponerat arbete, fortsatt provtagning skall ske.
Tabell 5. Svenska gränsvärden för bly i blodet (BLL).
BLL (μg/dl)
Målgrupp Åtgärdsnivå Stoppgräns Kontrollgräns Kvinnor över
50 år och män 37 41 37
Kvinnor under
50 år 21 25 21
23 4.4.4 Arbetsmiljöregleringar utomlands
En stor del av de källor som finns internationellt hänvisar till amerikanska förhållanden. Därför är det i detta arbete relevant att kort nämna några amerikanska aktörer inom arbetsmiljöområdet.
Den amerikanska motsvarigheten till Arbetsmiljöverket är United States Departement of Labor, Occupational Safety and Health Administration (OSHA) som är en del av det amerikanska arbetsmarknadsdepartementet. OSHA har till uppgift att säkra arbetsförhållanden för arbetstagare genom att upprätthålla lagar och förordningar samt tillhandahålla exempelvis utbildningar.
Organisationen National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) ansvarar för forskning och rekommendationer för att förebygga arbetsrelaterade skador och sjukdomar. Som en del av detta uppdrag ansvarar NIOSH för att ge ut riktlinjer för hur inomhusskjutbanor skall utformas för att ge en säker arbetsmiljö. Det i skrivande stund gällande dokumentet heter Preventing Occupational Exposures to Lead and Noise at Indoor Firing Ranges (NIOSH 2009-136). NIOSH är en del av Centers for Disease Control and Prevention (CDC) inom U.S. Department of Health and Human services (HHS) som är Amerikas hälso- och socialdepartement.
OSHA har skrivit det regelverk som är styrande gällande blyexponering i USA, Lead (20 CFR 1910.1025).
Regelverket grundades 1978 och har sedan dess inte uppdaterats (NIOSH, 2014).
Det yrkeshygieniska gränsvärden som OSHA har fastställt är dels ett maximalt exponeringsvärde för luftburet bly på 50 μg/m3 luft under åtta timmar. Detta är ett tidsvägt medelvärde, vilket innebär att gränsvärdet blir högre för kortare arbetspass och lägre för längre arbetspass. Det maximala exponeringsvärdet anger den högsta exponeringen en arbetstagare får utsättas för.
Regelverket anger även en åtgärdsnivå som innebär att anställda som utsätt för luftburet bly i högre halt än 30 μg/m3 under åtta timmar, skall övervakas medicinskt. Arbetsgivaren är dessutom skyldig att vidta åtgärden för att minska blyexponeringen.
Tabell 6. Amerikanska gränsvärden för luftburet bly enligt 20 CFR 1910.1025.
Blyexponering (μg/m3)
Målgrupp Åtgärdsnivå Exponeringsgräns
Ej specificerat 30 50
Lead (20 CFR 1910.1025) anger även gränsvärden för blyhalten i blodet (BLL), se tabell 7. I regelverket anges en stoppgräns som innebär att anställda som har BLL högre än 50 μg/dl skall omplaceras till andra arbetsuppgifter utan blyexponering alternativt tas bort från arbetet helt med ekonomiskt stöd, fram tills att BLL sjunkit till ett värde under kontrollgränsen 40 μg/dl.
24
Baserat på att bly även i mycket låga halter påverkar människors hälsa föreslås exponeringsgränsen för luftburet bly att sänkas från 50 μg/m3 till ett värde mellan 0,5–2,1 μg/m3, detta för att hålla BLL- värdet under 5 – 10 μg/dl (California Department of Public Health [CDPH], 2013)
Tabell 7. Amerikanska gränsvärden för bly i blodet (BLL).
BLL (μg/dl)
Målgrupp Åtgärdsnivå Stoppgräns Kontrollgräns
Ej specificerat - 50 40
En jämförelse med de svenska gränsvärdena är gjord i tabell 8. Jämförelsen visar att de amerikanska gränserna är en aning högre och dessutom inte baseras på en specifik målgrupp utan gäller människor i allmänhet.
Tabell 8. Jämförelse av gränsvärden för bly i blodet (BLL) i Sverige och USA
BLL (μg/dl) Målgrupp Åtgärdsnivå Stoppgräns Kontrollgräns Sverige Kvinnor över 50
år och män 37 41 37
Kvinnor under
50 år 21 25 21
USA Ej specificerat - 50 40
25
4.5 Ventilationsprinciper
Det finns tre övergripande principer för ventilation. Valet av princip beror på lokalens geometri, föroreningens storlek och påverkan samt vad lokalen planeras att användas till. I boken Projektering av VVS-installationer (Warfvinge och Dahlblom, 2016) beskrivs ventilationsprinciperna omblandande ventilation, deplacerande ventilation och kolvströmning.
4.5.1 Omblandande ventilation
Luften tillförs med tämligen hög hastighet och tilluftsdon placeras vanligen utanför vistelsezonen.
Vistelsezon är den del av lokalen där människor skall kunna vistas utan att bli utsatta för drag från ventilationen. Vid omblandande ventilation placeras frånluftsdon vanligen längs taket men kan egentligen placeras vart som helst.
Luftens utströmning genom tilluftsdonen skapar turbulens varvid tilluften blandas med rumsluften och en utspädning av föroreningarna sker. Den förorenade luften förs bort via frånluftsdon och efter en viss tid kommer ett jämviktsläge att uppstå och rumsluften att ha viss genomsnittsålder.
Denna ventilationsprincip lämpar sig inte i lokaler som utsätts för kraftiga föroreningar. Detta då ventilationsprincipen bygger på att fördela föroreningarna jämt i rummet innan dessa bortförs. Vid svåra föroreningar är det bättre att föra bort dessa direkt, snarare än att först blanda om dem med övrig rumsluft.
4.5.2 Deplacerande ventilation
En ventilationsprincip som i vissa sammanhang kallas undanträngande ventilation.
Tilluft med lägre temperatur än rumsluften tillförs med låg hastighet i lokalen genom lågt placerade tilluftsdon. Vid kontakt med objekt som har högre temperatur än tilluften, exempelvis en varm människokropp, värms tilluften upp varvid en termisk stigkraft skapas. Den förorenade luften stiger uppåt och förs sen bort via högt placerade frånluftsdon.
Vid användning av denna ventilationsprincip uppstår två zoner som delar lokalen horisontellt. Den undre zonen består av sval och relativt ren luft. Den övre zonen består av förorenad och något varmare luft. För att denna princip ska fungera i en lokal med kraftiga föroreningar krävs en rumshöjd som är tillräcklig för att gränsen mellan dessa zoner skall hamna ovanför brukarnas inandningszon.
4.5.3 Kolvströmning
Även kallad envägsströmning och laminär strömning.
Luften tillförs genom tilluftsdon med stor perforerad yta och frånluftsdonen placeras på motsatt sida sett från tilluftsdonen. Luftströmningen bör vara så laminär som möjligt. Syftet med kolvströmning är att all luft skall röra sig åt samma riktning. Tilluftsdonens stora yta ger upphov till ett område av ren luft som rör sig laminärt genom lokalen mot frånluftsdonen. Kolvrörelsen kan ske i vertikal- eller horisontalled och rörelsens riktning grundas i till- och frånluftsdonens placering. Denna ventilationsprincip lämpar sig väl för lokaler med kraftiga föroreningar eller höga hygieniska krav, principen är vanligt förekommande i exempelvis operationssalar och renrum.
26
4.6 CFD-simulering
Computational Fluid Dynamics (CFD) är ett sätt att beräkningsmässigt undersöka olika strömningsförhållanden. Numeriska metoder används för att analysera strömningen genom ett visst utrymme. CFD-simulering syftar i detta arbete till att i datormiljö testa olika ventilationslösningar för att identifiera för- och nackdelar med respektive lösning. Till skillnad mot andra, enklare, beräkningsmodeller tillåter CFD-metodiken att lokala avvikelser inom utrymmet kan identifieras och analyseras.
27
5. Genomförandet
Arbetet började med ett möte med näringslivshandledaren samt projektägaren till Fortvs projekt om framtidens inomhusskjutbanor. Tillsammans identifierade vi Fortvs behov.
Från början var tanken att genomföra ett par fältstudier på inomhusskjutbanor med olika ventilationsprinciper och därmed se om någon särskild ventilationsprincip var att föredra. Det visade sig dock inte vara möjligt att få tillgång till erforderlig mätutrustning varför fokus istället skiftade till att göra en forskningssammanställning.
Informationsinsamlingen började med icke-strukturerade samtal med sakkunniga personer inom området, genomläsning av diverse lättillgänglig litteratur samt sökande i Fortvs arkiv efter relevanta handlingar. Vi kunde snabbt identifiera några samtida rapporter om inomhusskjutbanor och dessa utgjorde grunden för den första etappen i vår litteraturstudie.
För att öka kunskaperna om ventilation gjordes ett besök hos Polman’s, ett företag som arbetar med specialtillverkade luftdon. Under besöket diskuterades tillämpad ventilationsteknik samt olika projekt som företaget gjort genom åren. Företaget har stor erfarenhet av deplacerande ventilation och framförde även detta som en möjlig ventilationsprincip för inomhusskjutbanor. Besöket avslutades i dess ventilationslabb där vi fick se en enkel metod för att synliggöra luftflöden med hjälp av samma sorts rökdimma som används på diskotek.
Arbetet skedde sedan på två fronter. Informationen från litteraturstudien sammanställdes för att ge en övergripande bild av de normer som styr ventilationen på skjutbanor samt bakgrunden till dessa.
Den andra fronten var det laborativa inslaget. Ursprungligen hade vi planer på att genomföra ett fältförsök med temat arbetsmiljömätning. Det visade sig dock inte vara möjligt att få tillgång till erforderlig mätutrustning varför detta moment fick strykas. Istället valde vi att utöka litteraturstudien och istället genomföra en forskningssammanställning. Vår kvalitativa litteraturstudie fick då kompletteras med en kvantitativ metod i form av en strukturerad genomgång av forskningsläget på ventilation av inomhusskjutbanor. Under detta arbete upptäckte vi att i princip alla studier och rapporter byggde på rapporten Lead exposure and design considerations for indoor firing ranges (Anania och Seta, 1975).
Genomläsningen av det aktuella forskningsläget gav även en hel del överskottsinformation som inte var direkt relaterad till våra tre frågeställningar. Vår uppdragsgivare var dock även intresserad av denna information varför denna återfinns under egna rubriker i vår diskussion i detta arbete.
28
29
6. Resultat
6.1 Kvantitativ sökning
I tabell 9 återfinns resultaten av den strukturerade sökningen efter filtrering enligt kapitel 2.2. Det fullständiga sökresultatet återfinns i bilaga 1. Numreringen i vänsterkolumnen i tabell 9 motsvarar rapportens placering i bilaga 1.
Under arbetets gång upptäcktes att alla källor som berörde ventilationens utformning och som hade en källhänvisning hänvisade, direkt eller indirekt, till samma dokument. Detta dokument var studien Lead exposure and design considerations for indoor firing ranges (Anania, 1975). Den vanligaste sekundära källan är rapporten NIOSH 2009.136 vilken är en sorts uppdatering av Anania 1975.
Rapporten NIOSH 2009.136 är i ventilationsdelarna inte baserad på ny forskning utan hänvisar där till Anania 1975.
Noter i tabell 9:
(1) Denna rekommendation hänvisar till en annan standard; ACGIH: Industrial
Ventilation: A Manual of Recommended Practice for Design, 26th Ed. Vi har inte haft tillgång till denna, men noterar att flödet exakt motsvarar de som nämns i Anania 1975. Om det är en slump eller om det betyder att Anania är den ursprungliga källan för denna rapport har ej närmare kunnat undersökas.
(2) Studien handlar om personlig skyddsutrustning, och hänvisningen gäller detta snarare än ventilationstyp och flöde.
(3) Studien handlar om olika sätt att utföra tilluftsdon, varför lämpligt flöde beror på vilket don som studerats. Inga generella uttalandet görs alltså om flödet.
[tom rad i tabellen]
30
Tabell 9. Sammanställning av strukturerad sökning efter andra gallring
31
6.2 Kvalitativ sökning
6.2.1 Ventilationsprincip
Även i den kvalitativa sökningen visade sig den absoluta merparten av källorna hänvisa tillbaka till Anania (1975). Vi har i den kvalitativa sökningen inte heller kunnat se att någon har genomfört en mer sentida studie som antingen kompletterar eller motsäger denna rapport. Det som finns, men för ventilationen är baserat på Ananina, är som tidigare nämnts NIOSH (2009-136).
Rekommendationen i de undersökta källorna är ett laminärt flöde med tilluftsdon bakom skyttarna och frånluftsdon framför. Tilluften bör tillföras genom don med stor yta placerade ungefär 4,5 meter bakom skyttarna. Frånluftsdonen bör placeras bakom kulfången, i vissa fall rekommenderas även frånluftsdon ca 4,5 - 6 meter framför skyttarna. Vid alternativet med två placeringar rekommenderas ett större frånluftsflöde vid kulfånget, 25% av luften skall sugas ut framför skyttarna och resterande 75% vid kulfånget. Skjutbanan ska ha ett negativt tryck. för att den förorenade luften inte skall tryckas in till omkringliggande lokaler via exempelvis dörrspringor.
Merparten av de undersökta artiklarna förespråkar samma ventilationsprincip som fastslås av Anania, alltså ett luftflöde från väggen bakom skyttarna och mot kulfånget. Tilluften bör tillföras genom don med en stor yta och donet förses med en stor mängd små hål varigenom tilluften strömmar in i rummet. Flera källor förespråkar att donet utförs som en så kallad “Airwall”, ett don som täcker så stor del som möjligt av väggen bakom skyttarna.
Skjutbanan skall i övrigt utformas så likt ett naket rör som möjligt. Störningar som exempelvis utskjutande balkar, pelare, nedhängande lampor och så vidare skall i görligaste mån undvikas.
NIOSH har utfört en rad arbetsmiljöutredningar på skjutbanor i USA. Dessa visar att skjutbanor som följer rekommendationerna ovan ventilerar bort tillräckligt mycket luftburet bly för att skyttarnas blyexponering inte skall överstiga gränsvärdet. Detta redovisas i tabell 10, den vänstra kolumnen i tabellen anger rapporternas numrering i referenslistan.
Tabell 10. Sammanställning av arbetsmiljöundersökningar utförda av NIOSH.
Rapport referens- nummer
Geografisk
plats Årtal för
undersökning Antal
skjutplatser Godkänd gällande luftflöde
Godkänd gällande blyexponering
Godkänd gällande
1 Virginia, USA 1991 23 - - BBL Ja
2 Ohio, USA 1991 4 - Ja -
3 New
Hampshire, USA
1996 20 - Ja -
4 Ohio, USA 1997 5 Nej Nej -
5 Pennsylvania,
USA 2002 20 Nej Nej -
6 Kalifornien,
USA 2008 24 Nej Nej Ja
7 Kalifornien,
USA 2013 32 Ja Ja Ja
8 Ohio, USA 2012 5 Nej - Nej
9 Kalifornien,
USA 2013 12 Nej - Nej
10 - 2016 20 Ja Ja -
11 Washington,
USA 2016 14 Nej Ja Ja
32 6.2.2 Luftflöde
Största delen av de undersökta artiklarna förespråkar samma funktionskrav. Även dessa krav kommer ursprungligen från Ananina (1975).
Anania fastslår luftflöden som är lämpliga för att transportera bort den förorenade luften. Längs skyttelinjen bör luftflödet vara minst 0,25 m/s (50 fot/min), dock bör det inte överstiga 0,4 m/s (75 fot/min). Luftflödet nedströms skyttarna bör inte understiga 0,15 m/s (30 fot/min). Dessa luftflöden finns sammanfattade i tabell 11.
Tabell 11. Rekommenderade luftflöden enl. Anania.
Luftflöde vid skyttarna, m/s Luftflöde nedströms skyttarna, m/s
0,25 - 0,4 ≥0,15
Arbetsmiljöutredningar utförda av NIOSH visar att skjutbanor som faktiskt följer de förespråkade luftflödena ventilerar bort luftburet bly i tillräckligt stor omfattning för att klara de gränsvärden som finns för blyexponering. Detta finns redovisat i tabell 10.
6.2.3 CFD-simulering
Vi har enbart hittat två CFD-simuleringar gällandes inomhusskjutbanor. Den första simuleringen gäller en 300 meter lång bana vid Picatinny Arsenal i USA. Den andra simuleringen gäller en svensk typskjutbana avsedd för polisiärt skytte
Picatinny Arsenal
Denna skjutbana användes för olika tester och försök med vapensystem avsedda för den amerikanska försvarsmakten. Man hade stora problem med luftkvaliteten, bland annat klagade skyttarna på att målet efter en stunds skjutning doldes av rök och damm. För att utvärdera olika ombyggnadsalternativ utfördes först en serie mätningar av luftflöden i både själva skjutbanan och över dess till- och frånluftsdon.
Efter mätningarna utfördes en första simulering där ingångsvärdena var den befintliga geometrin och ventilationen. De värden för luftflöden som uppmättes jämfördes sedan med de värden som simuleringen räknat fram. Simulerade värden låg, med några undantag, inom 2% från de uppmätta värdena varför simuleringsmetodiken bedömdes vara kvalitetssäkrad.
Efter den första simuleringen genomfördes tre nya simuleringar av olika sätt att bygga ventilationen.
Utifrån dessa simuleringar kunde man i rapporten rekommendera flera åtgärder för att minska ventilationsproblemen. (Meroney et al, 2014)
Typskjutbana åt Polisen
I denna simulering används en teoretisk typskjutbana. Det finns alltså inte en befintlig bana eller befintliga problem att utgå ifrån. Istället har man utvärderat olika koncept för hur man skulle kunna konstruera ett ventilationssystem utifrån en typisk utbildningssituation på en polisiär skjutbana. I modellen har man modellerat både skyttar, skjutinstruktörer samt typskjutbanans geometri med väggar och tak. Don har i en första simulering placerats utifrån en traditionell ventilationslösning med tilluft bakom skyttarna och frånluft vid kulfånget. Därefter har man ändrat endast en variabel i taget och sedan gjort en ny simulering.
33
Totalt har man gjort fem olika simuleringar där man även simulerat de typiska partiklar som frigörs vid skjutning, samt analyserat hur dessa rör sig i lokalen i de olika simulerade lösningarna. Eftersom man inte haft en befintlig skjutbana att jämföra simuleringarna med blir denna studie mer konceptuell till sin natur. Man har dock kunnat identifiera vissa lösningar som, i denna situation, gett sämre ventilation med lokala virvelområden där partiklar återcirkulerar i skyttarnas andningszon. (Tyréns, 2019)
6.2.4 Städning
När det gäller städning kommer många ytor i både skjutbanan och dess ventilationsutrymmen att bli belagda med bly som fortlöpande måste städas bort. Även om ventilationen fungerar bra kan dåliga städrutiner innebära att de som brukar skjutbanan utsätts för blyexponering (Scott 2012). Frekvensen för denna städning beror på hur skjutbanan används och kan vid mer omfattande skjutningar behöva ske efter varje pass.
Torrsopning är inte en lämplig metod, städning skall antingen ske med särskilda dammsugare alternativt genom våttorkning (NIOSH, 1999).
Dammsugare som används för städning av skjutbanor skall vara försedda med HEPA-filter, även kallat högeffektivt partikelfilter för luft. Dammsugaren skall även vara godkänd för uppsugning av brännbart och explosivt material, detta då det på skjutbanan även kommer att förekomma oförbränt krut (NIOSH, 1999). Uppsamlat material måste, oavsett städmetod, kontrolleras huruvida det skall hanteras som miljöfarligt avfall eller ej.
6.2.5 Personlig hygien
Tvagning avser den personliga hygienen hos de som har nyttjat skjutbanan och tvättning avser hanteringen av använda arbetskläder. Skjutbanan bör utformas med möjlighet att byta om och duscha i direkt anslutning till skjutbanan. Dusch- och omklädningsutrymmen bör utformas så att rena kläder inte blandas med blykontaminerade kläder, det bör även finnas en smutsig och en ren zon. Förorenade kläder skall tvättas av arbetsgivaren och alltså ej tas med hem för tvätt av den anställde.
6.2.6 Test och verifiering
Verifiering och test av ventilationens funktion kan göras på olika sätt. Vid slutbesiktning kan test och verifiering ske mot valda funktionskrav. Ett annat sätt för att undersöka om banan klarar kraven är att genomföra en personbaserad arbetshygienisk mätning under ett normerande skjutpass.
Under användning kan test göras dels genom att mäta föroreningshalten i frånluften, detta görs genom att banan förses med sensorer som mäter koncentrationen av utvalda föroreningar fortlöpande under ett pågående skjutpass.
Om mätningar inte sker under pågående användning måste ventilationen kontrolleras enligt särskilda driftrutiner. Enklare mätning av funktionskraven bör kombineras med personbaserade arbetshygieniska mätningar enligt ovan. Detta säkerställer att systemet i sin helhet fungerar som det är tänkt och att den aktuella typen av skjutningar kan ske vid en god arbetsmiljö.
34
35
7. Analys
7.1 Ventilationsprincip
Resultaten från både den kvantitativa och den kvalitativa sökningen är entydigt. Ventilationstypen som förespråkas är en kolvströmning. Kolvströmningens laminära flöde minimerar risken för lokala återcirkulationszoner som annars kan uppstå runt allt, inklusive skyttarna, som hindrar luftflödet genom skjutbanan. Återcirkulationszoner medför att föroreningar hålls kvar i lokalen, i vissa fall t.o.m.
nära skyttarnas andningszon, varför detta skall undvikas så långt som möjligt.
Tilluftsdonen bör ha så stor yta som möjligt, gärna i form av en “airwall”. Donen bör placeras ungefär 4,5 meter bakom skyttarna, syftet med avståndet är att den turbulens som uppstår direkt efter donet skall hinna avta och att luftflödet därefter bli laminärt innan det når skyttarna.
Frånluftsdon förespråkas att placeras vid kulfånget alternativt både vid kulfånget och ca 4,5 - 6 meter framför skytten. Placeringen av tilluftsdon bakom skytten och frånluftsdon framför resulterar i en jämn luftrörelse i skjutbanans skjutriktning.
7.2 Funktionskrav
Även för funktionskravet överensstämmer resultatet från våra kvantitativa och kvalitativa sökningar.
Det är entydigt att det är en lufthastighet som skall anges, och att denna skall ligga mellan 0,25 m/s (50 fot/min), och 0,4 m/s (75 fot/min). Längs övriga banan, där skyttar ej skall uppehålla sig under skjutning, bör luftflödet inte understiga 0,15 m/s (30 fot/min). Hastigheten är angivet i ett intervall.
Detta innebär ett begränsat utrymme för avvikelser samt att en högsta hastighet har specificerats.
Denna högsta hastighet är viktig då hastigheter över denna ökar risken återcirkulationszoner kring skyttarna.
De flesta av de undersökta artiklarna förespråkar ungefär samma luftflöden som Anania. De senare källorna tenderar att föredra flöden i det högre spannet av detta intervall.
W. Provencher från Carey’s Small Arms Range Ventilations har enligt egen utsago designat och byggt fler än 1000 stycken inomhusskjutbanor i USA. Hans tolkning är att acceptabla flöden kring 50 fot/min egentligen är en feltolkning av den ursprungliga rapporten (Ananina, 1975). Enligt mr Provencher skall rapporten tolkas som att det genomsnittliga luftflödet skall vara 75 fot/min och inget enskilt mätvärde skall vara lägre än 50 fot/min (personlig kommunikation, 10 maj, 2019).
36
7.3 CFD-simuleringar
Vi har enbart funnit två rapporter där CFD-simuleringar använts vid analys av ventilation av inomhusskjuthallar. Vår sökning har dock inte skett strukturerat varför vi kan ha missat andra rapporter/studier. En personlig kommunikation med en av upphovsmännen, R. Meroney, till den amerikanska studien av Picatinny Arsenals skjutbana gav dock vid handen att inte han heller kände till fler fall av CFD-simuleringar av skjutbanor (personlig kommunikation, 23 maj, 2019). Detta tolkas av oss som att metoden är relativt ny och oprövad.
7.3.1 Picatinny Arsenal, 300 m bana
Metodiken med att först göra en simulering av en befintlig situation och sedan jämföra resultatet med uppmätta värden medförde att man kunde göra en första utvärdering av den egna modellen och simuleringsmetodiken. Med denna metodik fick man även utökad förståelse av orsakerna till de upplevda problemen med den befintliga ventilationslösningen. Därefter kunde olika lösningar testas och utvärderas utifrån huruvida de åtgärdade de befintliga problemen. Utan simuleringsverktyget hade en sådan jämförelse istället krävt försök i skalmodeller, med därtill associerade kostnader.
7.3.2 Typskjutbana åt svenska Polisen
Simulerandet av en typskjutbana innebär att man inte hade möjlighet att verifiera sin simulering mot några uppmätta värden. Samtidigt visar de olika simuleringsresultaten att man ändå kunnat jämföra olika tekniska lösningar och utifrån de valda ingångsvärdena se klara skillnader i deras lämplighet.
Avsaknaden av “verklighetsbaserade” referensvärden gör dock att man bör söka ytterligare verifiera uppnådda resultat innan faktiska byggnationer utförs. Simuleringen är dock en god utgångspunkt för fortsatta analyser av olika tekniska lösningar, och metoden i sig tillåter jämförelser på temat “allt annat lika”.
37
7.4 Arbetsmiljö
7.4.1 Städning
Användning av lämplig städutrustning är avgörande för städarens blyexponering. I en hälsobedömningsrapport från NIOSH (2011) kan man läsa om en städare som använde torrsopning som metod, städaren i fråga arbetade 101 minuter under dagen då mätningarna utfördes. Under denna korta period exponerades städaren för bly i mängden 3200 μg/m3. Städaren använde ett andningsskydd för att göra torrsopningen till en säker metod, andningsskyddet hade en maximal användarkoncentration för bly över en arbetsdag på 1250 μg/m3, vilket var betydligt mindre än den faktiska exponeringen som städaren utsattes för.
7.4.2 Personlig hygien
Den personliga hygienen är en viktig aspekt för att minska risken för sekundärkontaminering. Flera studier har visat att skyttar och andra som arbetar på en skjutbana kan få med sig bly hem på huden, i håret och på kläderna som sedan utgör en blyexponering för övriga familjemedlemmar (NIOSH, 2014).
Möjlighet till klädbyte och dusch skall finnas i direkt anslutning till skjutbanan, dessa skall förses med en smutsig och en ren zon. Den direkta anslutningen till skjutbanan syftar till att bly inte skall förflyttas från skjutbanan till andra utrymmen, exempelvis övriga lokaler i byggnaden, fordon eller hemmiljöer.
Syftet med de olika zonerna är att man efter tvagning ej skall behöva gå tillbaka till den plats där man tog av sig de förorenade kläderna. Förorenade kläder tvättas av arbetsgivaren då felaktig tvätt riskerar att förorena annars oförorenade kläder när dessa tvättas i samma tvättmaskin som de förorenade.
7.5 Test och verifiering
Då mycket av den tillgängliga litteraturen är relativt gammal har denna inte omfattat moderna möjligheter för test och verifiering, exempelvis möjligheten att i realtid mäta föroreningshalter har inte varit tillgängliga då en stor del av rapporterna skrevs. Vissa rapporter nämner dock framtida studier inom detta område.
Det är först vid en mätning av faktiska funktioner man visar att de uppsatta funktionskraven ger en god arbetsmiljö under de förutsättningar och den typ av skjutning som sker vid den aktuella banan.
Teknik för att utföra test under användning av banan finns på det teoretiska stadiet, men det är oklart om den är ute på marknaden (Fraser, Hunter, Davis, 1999). Sådan teknik kräver sannolikt särskilda åtgärder på ventilationssystemet och detta behov behöver således tas med under projekteringen.
Det är viktigt med kontinuerliga kontroller av att systemet i sin helhet fungerar som det är tänkt och att den aktuella typen av skjutningar kan ske vid en god arbetsmiljö. Det sistnämnda är särskilt viktigt då skjutreglementen, kompetenskrav och skjututbildningsmetodik kan förändras under en banas livslängd och typen av skjutning på en skjutbana kan förändras över tiden.
38
