Вопросам влияния качества воздуха в помещениях зданий на самочувствие людей уделяется особое внимание как экологами, врачами, диагностами, так и инженерами, проектировщиками систем вентиляции и кондиционирования воздуха. От качества воздуха зависит физическое состояние человека: при неудовлетворительном качестве воздуха люди чувствуют недомогание, потерю концентрации внимания, развитие болезней и т. д.
СО2 в вашем доме и в атмосфере
ОСНОВНАЯ ПРИЧИНА ПЛОХОГО САМОЧУВСТВИЯ И СИНДРОМА ХРОНИЧЕСКОЙ УСТАЛОСТИ – ЭТО ПЕРЕИЗБЫТОК УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА CO2 В ВОЗДУХЕ.
Воздух – это смесь газов:
– азот 78%,
– кислород 20%,
– аргон 1%,
– углекислый газ CO2 0,03%,
– неон, метан, гелий, криптон, водород и ксенон менее 1%.
Человек является основным источником углекислого газа в помещении. Мы выдыхаем от 18 до 25 л/час СО2. Повышенное содержание уровня углекислого газа наблюдается во всех помещениях, где находятся люди.
То, что нам не хватает кислорода в душном помещении – это миф!
Нам душно из-за высокой концентрации углекислого газа:
- 400 ppm = 0,04 % за городом
- 600 ppm= 0,06 % в спальне
- 1000 ppm = 0,1 % в офисе
1 ppm – миллионная доля или промилле соответствует 0,0001% CO2 или языком формул:
Расчеты показывают, что головная боль, слабость, и другие симптомы возникают у человека в помещении не от недостатка кислорода, а от избытка углекислого газа!
Ещё недавно в Европейских странах и США уровень углекислого газа в помещении измеряли только для того, чтоб проверить качество работы вентиляции, и считалось, что СО2 опасен для человека только в больших концентрациях.
Исследования же о влиянии углекислого газа на организм человека в концентрации приблизительно 1000 ppm появились совсем недавно.
Мало кто знает, что чистый воздух за городом содержит около 400 ppm углекислого газа, и, чем ближе содержание СО2 в помещении к этой цифре, тем лучше чувствует себя человек.
Жители крупного мегаполиса подвергаются негативному влиянию повышенного уровня углекислого газа круглосуточно. Сначала в переполненном общественном транспорте и в собственных автомобилях, которые подолгу стоят в пробках. Затем на работе, где часто бывает душно и нечем дышать.
Так же очень важно поддерживать хорошее качество воздуха и в собственном доме, особенно в спальне, там мы проводим треть своей жизни. Для того, чтобы хорошо выспаться, гораздо важнее чистый воздух, чем продолжительность сна, а уровень СО2 в спальнях и детских комнатах должен быть ниже 600 ppm. Высокий уровень СО2 в этих помещениях может стать причиной таких симптомов, как заложенность носа, раздражение горла и глаз, головной боли и бессонницы.
Ученые нашли способ решения этой проблемы, исходя из аксиомы, что если в природе уровень углекислого газа составляет 350-400 ppm, то и в помещениях он должен быть приближен к этому уровню.
*Все указанные в таблице уровни вполне нормальны и допустимы время от времени.
Углекислый газ в офисных помещениях снижает производительность труда сотрудников, ухудшает состояние их здоровья, приводит к Синдрому больного здания (СБЗ)-по русски. или Синдрома Нездорового Здания (SВS – Sick Вbuilding Syndrome) – по европейски. Замеры, проведенные в офисах показали, что концентрация углекислого газа СО2 достигала 2000 ppm и выше.
Исследования показали, что при концентрации углекислого газа выше 800-1000 ppm сотрудники офисных зданий начинают испытывать симптомы СБЗ:
- раздражение слизистых оболочек,
- сухой кашель, головная боль,
- снижение работоспособности,
- воспаление глаз,
- заложенность носа, воспаление носоглотки,
- проблемы, связанные с дыхательной системой, сухой кашель, головная боль, усталость и сложность с концентрацией внимания. Причем, углекислый газ является одной из главных причин развития СБЗ.
Для того, чтобы понять в каких пределах находится концентрация СО2, были произведены следующие замеры газоанализатором (прибор измеряющий содержание углекислого газа в воздухе):
Фактически – утром в комнате с закрытыми пластиковыми окнами и закрытым приточным клапаном – 2000 ppm (промилей).
Рекомендуется уровень СО2 для спален не выше 600 ppm(промиллей).
Обратите внимание при проветривании помещения влажность воздуха снижается!
Помогите! Установил пластиковые окна, стало душно и плохо пахнет.
Причина духоты – не работает вытяжная вентиляция на кухне и ванной.
Проведём эксперимент. Поднесите зажжённую свечу или спичку к вентиляционной решётке, пламя должно отклониться в сторону решётки. Если пламя осталось неподвижно или отклонилось от решётки, вентиляция не работает. А теперь приоткройте окно в комнате и поднесите спичку, пламя больше отклонилось в сторону решётки или потухло.
Вывод. Квартира – это как сообщающиеся сосуды, сколько воздуха поступает, столько же и удаляется. Если есть приток воздуха с улицы, вытяжная вентиляция на кухне и в ванной удаляет грязный, влажный воздух с запахами. Современные герметичные окна пропускают мало воздуха, а, значит, вытяжная вентиляция недостаточно удаляет воздух.
Если постоянно держать приоткрытыми окна, смысл покупки новых окон сводится на нет: снова в доме холод, пыль и грохот трамваев. Системы микропроветривания на окнах не намного эффективнее – проветривают они хорошо, зато быстро выстуживают комнату, и не спасают от сквозняков, уличного шума и пыли.
В воздухе квартиры увеличивается содержание углекислого газа СО2. Основная причина плохого самочувствия, невысыпания и синдрома хронической усталости – это переизбыток углекислого газа CO2 в воздухе.
Критерий эффективности систем вентиляции
К вредностям, подлежащим ассимиляции системами вентиляции, относятся газообразные загрязнители, выделяемые в процессе дыхания и через поверхность кожи человека (аммиак, сероводород, ацетон и т. п.), а также химические летучие соединения, выделяемые мебелью и отделочными материалами в помещении. В процессе дыхания человека в нормальных условиях изменению концентрации подвержены в основном два компонента воздуха: кислород и углекислый газ. В ходе метаболических процессов в организме человека концентрация кислорода в выдыхаемом воздухе снижается с 20,9 до 16,3 %, а углекислого газа, наоборот, возрастает с 0,03 до 4 %. Следует обратить внимание на то обстоятельство, что концентрация углекислого газа возрастает более чем в 100 раз. Специалистами было установлено, что степень концентрации газовых загрязнителей, выделяемых человеком, тесно коррелируют с изменением концентрации углекислого газа, выделяемого при дыхании человека. В этой связи концентрация углекислого газа была принята в качестве индикатора качества воздуха. Другие вредные газовые выделения в помещениях жилых и общественных зданий (фенолформальдегиды, ацетон, аммиак и другие компоненты, выделяемые мебелью, отделочными материалами) приводят к эквивалентам углекислого газа. Загрязнители от мебели и отделочных материалов (в основном формальдегиды и анилины) по отношению к вредностям, выделяемым человеком, носят в основном разнонаправленный характер и ассимилируются воздухообменом, рассчитанным по концентрации СО2. Как правило, в отсутствие людей в помещении фоновая кратность воздухообмена 0,1–0,2 ч–1 достаточна для ассимиляции вредностей от мебели и отделочных материалов.
ГОСТ 30494–2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», разработанный с участием авторов статьи, предусматривает четыре класса качества воздуха в помещении в зависимости от концентрации углекислого газа:
- 1-й класс (оптимальный микроклимат, высокое качество) – концентрация углекислого газа не более 400 см3/м3;
- 2-й класс (оптимальный микроклимат, среднее качество) – концентрация углекислого газа от 401 до 600 см3/м3;
- 3-й класс (допустимый микроклимат, допустимое качество) – концентрация углекислого газа от 601 до 1 000 см3/ м3;
- 4-й класс – недопустимо высокая концентрация углекислого газа, низкое качество воздуха – более 1 000 см3/м3.
Преимущество данного подхода к определению качества воздуха и необходимого воздухообмена по отношению к традиционному (по удельным расходам воздуха или по кратности воздухообмена) состоит в следующем:
- имеется возможность при определении воздухообмена учитывать степень загрязнения наружного воздуха;
- появляется стимул повысить эффективность вентиляции: обеспечивать подачу свежего воздуха в зону дыхания, не допускать пересечения приточными струями грязных зон в помещении;
- может быть учтено наличие свежего воздуха в помещении перед его заполнением людьми;
- может быть корректно определен фоновый воздухообмен для удаления вредностей от мебели и отделочных материалов в нерабочее время;
- повышается адекватность и точность контроля качества воздуха за счет прямых измерений концентрации углекислого газа в обслуживаемой зоне помещений.
Информацию о концентрации углекислого газа в наружном воздухе предоставляют станции метеонаблюдения. Для справки: среднегодовые примерные значения концентрации углекислого газа согласно составляют:
- сельская местность – 350 см3/м3;
- малые города – 375 см3/м3;
- загрязненный центр большого города – 400 см3/м3.
Величину воздухообмена для наиболее распространенной системы перемешивающей вентиляции определяют по формуле:
где G – количество углекислого газа, выделяемое в помещение человеком, г/ч;
gн и g0 – концентрация углекислого газа, соответственно нормативная и в наружном воздухе, см3/м3.
Предполагается, что перемешивающая вентиляция равномерно распределяет воздух в помещении и концентрация вредностей, в том числе углекислого газа, одинаковая во всех точках помещения(рис. 1а). Как правило, для перемешивающей вентиляции характерна достаточно высокая кратность воздухообмена, не менее 3 ч–1.
Рисунок 1. Характер распределения углекислого газа при перемешивающей (а), короткозамкнутой (б) и вытесняющей (в) вентиляции.
Во многих административных и офисных зданиях для устройства систем воздухораспределения используют подшивные потолки, в которые размещают и приточные, и вытяжные устройства. Как правило, кратность воздухообмена в традиционных решениях в этом случае не превышает 1,0–1,5 ч–1.К классу перемешивающей вентиляции относятся системы с рециркуляцией воздуха, системы вентиляции, сочетающиеся с вентиляторными доводчиками систем кондиционирования воздуха (сплит-системами и фэнкойлами).
В ряде случаев при изотермической вентиляции или при небольшом перегреве приточного воздуха значительная часть свежего воздуха по короткой траектории засасывается в вытяжные решетки, образуя так называемую короткозамкнутую циркуляцию (рис. 1б). В этом случае углекислый газ, выдыхаемый людьми, накапливается в обслуживаемой зоне, и его концентрация значительно выше, чем в удаляемом воздухе. Это пример неэффективной организации вентиляции.
Надо отметить, что молекулярный вес углекислого газа более чем в 1,5 раза больше, чем у воздуха, и поэтому при слабой циркуляции он может накапливаться в нижней зоне помещений.
| Коэффициенты эффективности воздухораспределения | ||||||||||
|
Примером эффективной вентиляции может служить вытесняющая вентиляция (displacement ventilation). Свежий приточный воздух с малыми скоростями из воздухораспределителей с большой поверхностью подается в обслуживаемую зону, как бы равномерно затапливая ее. Загрязненный воздух вместе с конвективными потоками от людей, оргтехники и оборудования вытесняется в верхнюю зону и удаляется из помещения (рис. 1в). В этом случае концентрация углекислого газа в обслуживаемой зоне может быть меньше, чем в удаляемом воздухе.
Так, при нормативе концентрации углекислого газа в 800 см3/м3 и его концентрации в наружном воздухе 400 см3/м3 для рабочего места в административном здании при выделении от человека углекислого газа 45 г/ч (принято согласно [6] для взрослых людей при выполнении умственной работы) по формуле:
можно определить расход наружного воздуха в системе вентиляции: L = 61,875 м3/ч ~ 60 м3/ч. (на одного человека).
Именно такое количество воздуха должна подать в помещение на одно рабочее место система перемешивающей вентиляции. Короткозамкнутой системе потребуется с учетом таблицы уже 66–78 м3/ч, вытесняющая вентиляция позволит снизить воздухообмен до 36–48 м3/ч, а персональная вентиляция – до 18–30 м3/ч.
Другими словами, при одинаковом качестве воздуха различие в воздухообмене, а соответственно, и в энергетических затратах (транспортировка воздуха по воздуховодам, нагрев, охлаждение) может составлять 1,5–2,0 раза.
Адаптивная вентиляция
Эффективность систем вентиляции можно еще характеризовать временем жизни свежего воздуха – промежутком времени от момента истечения свежего воздуха из воздухораспределителя до момента попадания в зону дыхания. В системах персональной вентиляции эта величина составляет менее 1 с, в вытесняющих системах до 20–30 с, а в короткозамкнутых системах до 10 мин. Таким образом, эффективность системы воздухораспределения, или время жизни свежего воздуха, можно считать первым критерием адаптивности систем вентиляции.
Вторым критерием адаптивности следует считать соответствие объема выделяющихся вредностей, в данном случае углекислого газа, величине воздухообмена. Традиционные системы вентиляции запроектированы на расчетную наполняемость помещения людьми без возможности регулирования воздухообмена.
Так, например, если расчетная численность персонала в офисе 1 000 чел., это означает, что система постоянно подает и удаляет 60 тыс. м3/ч воздуха. Вместе с тем, с учетом отпусков, болезней, командировок фактическая наполняемость офиса не превышает 70 % от расчетной. Более того, даже при фиксированном режиме работы офиса первые сотрудники приходят на 1–2 ч раньше, а последние уходят на 3–4 ч позже.
Таким образом, традиционная система вентиляции будет работать в расчетном режиме с момента прихода первых сотрудников до ухода последних.
Адаптивная вентиляция – это вентиляция с переменным расходом воздуха, предусматривающая возможность регулирования воздухообмена по отдельным зонам или помещениям здания в зависимости от их фактической заполняемости людьми. Такие системы позволяют соблюдать оптимальный баланс между качеством воздуха и энергетическими затратами, позволяя формировать и поддерживать комфортный микроклимат в помещении, и оказывают положительное влияние на самочувствие людей.
На рис. 2 приведены графики режима работы традиционной системы вентиляции с постоянным воздухообменом и адаптивной в зависимости от наполняемости офиса персоналом. Заштрихованная на графике область характеризует экономию расхода воздуха и энергии в системе адаптивной вентиляции, которая может достигать 40–50 %.
Рисунок 2. График работы системы вентиляции.
Сигналом для регулирования воздухообмена в системе адаптивной вентиляции могут служить значения концентрации углекислого газа, измеряемые специальным датчиком. По сигналу датчика регулирующие заслонки изменяют расход воздуха, поступающего в помещение. Далее сигнал передается на приточную и вытяжную вентустановки, оборудованные частотным приводом для изменения воздухопроизводительности вентиляторов.
Важную роль играет место установки датчика концентрации углекислого газа. В системе перемешивающей вентиляции датчик может устанавливаться в сборном вытяжном воздуховоде, в других случаях – в обслуживаемой зоне, в зоне дыхания (рис. 1).
В заключении следует отметить:
- Индикатором качества воздуха в жилых и общественных зданиях может служить концентрация углекислого газа.
- При выборе систем вентиляции важным критерием адаптивности служит время жизни свежего воздуха, или эффективность воздухораспределения. Следует стремиться, чтобы свежий приточный воздух по короткой траектории достигал зоны дыхания, не пересекая при этом грязные зоны с выделением вредностей.
- Важно обеспечить соответствие расхода приточного воздуха степени наполняемости помещений людьми. При сохранении высокого качества воздуха с использованием адаптивной вентиляции в зданиях с переменным количеством персонала и посетителей (таких как вокзалы, аэропорты, торговые комплексы, спортивные и развлекательные объекты, офисы) может быть достигнута экономия энергии по отношению к традиционным системам вентиляции в 30–50 %.
Несмотря на разнообразие климатического оборудования для систем ОВиК, создание действительно комфортного микроклимата в многоквартирных жилых домах(МЖД) является сложной и актуальной инженерно-технической задачей. Стандартные конструкционные решения в традиционных многоквартирных жилых домах плохо подходят к полноценному применению климатического оборудования… Требования к системе ОВиК для квартир верхнего ценового сегмента Жизнь в загородном доме сама по себе прекрасна, но в современных городах … Воздух является смесью газов, в котором углекислый газ (CO2) занимает по количеству лишь четвертое место, однако важнейшее значение для всего живого. Измерить концентрацию углекислого газа достаточно легко, а данные о количестве CO2 позволяют косвенно судить о содержании других веществ и использовать эти данные для анализа качества воздуха. Автоматика оборудования TURKOV способна поддерживать необходимую концентрацию CO2 за счет датчика. Датчик углекислого газа При … Основными источниками поступления веществ в атмосферу являются автотранспорт (83%) и выбросы от стационарных источников — промышленных предприятий (11%). В зависимости от силы воздействия вредные вещества делят на четыре класса: I — чрезвычайно опасные; II — высокоопасные; III — умеренно опасные; IV — малоопасные. В атмосферном воздухе вредные вещества могут содержаться в виде газов, паров, аэрозолей. Наибольший вред жизнедеятельности человека наносят оксид углерода, оксиды азота, диоксид … Компания «Мир хомутов» – ведущий производитель, импортер и оптовый поставщик хомутов для труб, шлангов, патрубков. Более 22 лет является лидером рынка хомутов в России и СНГ. Компания сотрудничает с производственными предприятиями, строительными организациями, торговыми сетями, магазинами и маркетплейсами. О текущей ситуации и перспективах развития редакция журнала побеседовала с генеральным директором компании Мариной Розенберг. Компания с …
Комбинированная система комфортного кондиционирования МЖД
Управление вентиляцией по датчику углекислого газа (CO2)
Разработка цифровой модели работы систем вентиляции
“Мир хомутов”: Непростые простые хомуты