Сколько воздуха предполагается на одного человека

Домашняя климатическая установка: сколько человеку нужно воздуха ⁠ ⁠

Привет моим тремста подписчикам. Вы, как оказалось, очень дотошные и общительные люди, о чем говорят несколько сотен комментариев к предыдущей статье. Моя же проблема в написании текстов — я кидаю слишком много информации в кучу. Поэтому в сложившейся ситуации придется брать себя в руки и подробно излагать отдельные моменты, вызывающие у вас наибольшее число вопросов.

Сегодня поговорим о том, о чем многие авторы приточек, даже с уважаемого Хабра и Форумхауза, не думали — о необходимых и требуемых объемах воздуха.

Когда концентрация углекислоты превышает 1000 ppm (0,1%), появляется дискомфорт, слабость, головная боль, проблемы с концентрацией внимания. Растет число ошибок в работе. Знакомые симптомы?

Перед тем, как улучшить климат в квартире, я, само собой, изучил множество решений, коммерческих и частных. Мне был нужен чистый, свежий и влажный воздух во всех комнатах, но среди просмотренных проектов не попалось ни одного, который был бы дешев, прост и решал все задачи.

Оказалось, все они содержат обогреватель входящего воздуха. Из-за требований пожарной безопасности это получался не просто кусок спирали, а целая большая коробка и еще куча прибамбасов вроде металлического канала на выходе, да асбестовых прокладок. Примерно такая.

Домашняя климатическая установка: сколько человеку нужно воздуха Домашнее, Вентиляция, Здоровье, Забота о здоровье, Длиннопост, Домашняя климатическая установ, Дку

Но стоп, сказал я, разве обычная вытяжная (пассивная) вентиляция требует электроподогрева? Нет, не требует — хватает обычных же радиаторов. С другой стороны, приточка нужна, чтобы было больше свежего воздуха, значит, воздушный поток должен возрастать и его надо дополнительно подогревать, чтобы в квартире не стало холодно.

Но сколько нужно этого воздуха? Человек пропускает через лёгкие 300-600 литров в час. А какие у нас нормы вентиляции? Пишут, 30-50 кубометров в час. ЧЕГО. В одном кубометре 1000 литров. Получаем, что в типовую квартиру и так обычно подается в СТО, мать его, раз больше воздуха, чем нужно человеку. Почему тогда вообще стоит проблема избытка СО2 и недостаточной свежести в помещениях?

В поисках разгадки я набрел на эти вычисления (привожу просто потому, что обязательно найдутся комментаторы чтобы ткнуть меня носом, мол уважаемая статья противоречит моим выкладкам). Да, расчеты там правильные. Но вот исходная посылка. Автор пишет: «Буду считать, что испорченный воздух успевает равномерно перемешаться по комнате.» Конечно, это неправда! А значит, и точные, красивые расчеты — неприменимы.

В самом деле, воздух в помещении распределяется неравномерно. Мы выдыхаем газы с температурой, на 10-5 градусов выше средней по комнате — значит они отправятся вверх, к потолку. Диффузии тут недостаточно: формула Эйнштейна — Смолуховского дает значения порядка миллиметров в секунду. Конвекция, как правило, очень слабая — чтобы равномерно перемешать воздух, нужен мощный вентилятор, а у кого он есть и кто его включает круглый год? Я таких не видел.

Размышляя, родил гипотезу: в квартире наибольшая концентрация СО2 соответствует месту частого пребывания людей (кухня, кровать), а самый чистый воздух находится на пути между входом и выходом. В квартире с пластиковыми окнами, которые не пропускают воздух, создается приток из двери подъезда, а сток идет через туалетную/кухонную вентиляцию. Примерно так:

Тут многие скажут: но мы же открываем окна для проветривания! Да, но на короткое время. Холодный свежий воздух опускается на пол, затем ползёт в сторону туалета. Вы же продолжаете надышивать углекислым газом маленький объем вокруг себя.

Я достал измеритель углекислоты и проверил свою гипотезу. Получилось таки да: больше всего СО2 — там, где человек пребывает большее время. Мама мия, это же очевидно.

Для справки:
350 ppm (0,035%) — на природе,

до 700 ppm — никто не чувствует дискомфорта,

при концентрации углекислоты 1000 ppm и более все испытывают дискомфорт и у большинства падает работоспособность.

Те, кто рассчитывал нормы вентиляции, видимо, тоже исходил из модели, при которой углекислота распределяется по помещению равномерно, как моча в бассейне. Если же применить мою модель, то получается, в типовой квартире при таких нормах нам будет душно, многие станут жаловаться.

Стоп, а если эти принципы повернуть себе на службу? Нет, не спать и работать в коридоре, как могли бы пошутить острословы, а доставлять воздух прямо к людям — туда, где углекислоты больше всего? Тогда можно было бы дышать очень свежим воздухом (с концентрацией СО2 как на улице), притом соблюдая типовые нормы расхода, а значит, без необходимости ставить подогреватель!

Так у меня и родилась идея климатической приточно-увлажнительной установки, не требующей калорифера или рекуператора, а значит, дешевой и легкой в реализации. В следующих статьях опубликую подробности и руководство по сборке и установке. Давайте проводить зиму с хорошим настроением:)

Вы решили установить вентиляционную систему или поставить кондиционер не ошибиться в расчетах при приобретении оборудования? Тогда статья «Как посчитать объем воздуха в помещении?» как раз для Вас!

Для начала, давайте с Вами рассмотрим несколько интересных фактов: мы ежедневно вдыхаем и выдыхаем 20 000 л воздуха. Все, чем мы дышим остается у нас в организме и возникает вопрос, а насколько пригоден вдыхаемый нами воздух?

Существует ряд основных показателей, определяющих качество окружающей нас воздушной среды, вот некоторые из них:

· Содержание в воздухе кислорода и углекислого газа, уменьшение количества кислорода провоцирует увеличение углекислого газа, что вызывают духоту в помещениях.

· Содержание в воздухе вредных веществ (канцерогенов) и пыли. Думаю, не стоит расписывать к каким последствиям может привести их увеличение. явно не к добру.

· Неприятные запахи — создают ощущение дискомфорта и раздражают нервную систему, что негативно отражается на здоровье и работоспособности.

· Влажность воздуха. Пониженная влажность может вызывать неприятные ощущения. Пагубно она влияет и на людей с заболеваниями дыхательных путей, также может вызывать обострение болезней. Также из-за пониженной влажности двери, оконные рамы и мебель могут рассыхаться, а в помещениях с повышенной влажностью (бассейны, ванные комнаты), набухать.

· Температура воздуха, которая считается комфортной составляет 21-23°С в помещении. Отклонение от нормы влияет на физическую и умственную активность, а также на состояние здоровья.

· Подвижность воздуха. Повышенная скорость воздуха в помещении приводит к ощущению сквозняка, а пониженная — к застою воздуха.

Теперь давайте рассмотрим с Вами, как высчитать и определить необходимые параметры вентиляции в Вашем помещении.

Итак, количество вентиляционного воздуха определяется для каждого помещения отдельно, учитывается содержание в воздухе вредных веществ и примесей. Если характер и количество вредных веществ невозможно подсчитать, то воздухообмен определяют по кратности (формуле):

где Vпом – объем помещения, м3;
Кр – минимальная кратность воздухообмена, 1/ч., данные приведены в таблице » кратность воздухообмена».

Как узнать объем помещения?

Для начала необходимо вычислить общий объем помещения в метрах кубических.

Используем формулу:

Длина х ширина х высота = объем помещения м3
A x B x H = V (м3)

К примеру: помещение длиной 8 м, шириной 5 м и высотой 2,8 м. Для определения объема воздуха, необходимого для вентиляции этого помещения, рассчитываем объем комнаты: 8 х 5 х 2,8 = 112 м3. Затем, используя приведенные ниже таблицы рекомендуемой кратности воздухообмена, определяем требуемую производительность вентилятора.

Определение воздухообмена в соответствии с количеством людей в помещении:

где L1 – норма воздуха на одного человека, м3/ч*чел;

NL – количество людей в помещении.

Средневзвешенная норма воздуха L1:
20-25 м3/ч на одного человека при минимальной физической активности;
45 м3/ч на одного человека при легкой физической работе;
60 м3/ч на одного человека при тяжелой физической работе.

Определение воздухообмена при выделении влаги можно расчитать по формуле:

где D – количество выделяемой влаги, г/ч;
dv – влагосодержание удаляемого воздуха, г воды/кг воздуха;
dn – влагосодержание приточного воздуха, г воды/кг воздуха;
ρ – плотность воздуха, кг/м3 (при 20°С = 1,205 кг/м3);

Определение воздухообмена для удаления излишков тепла:

где Q – выделение в помещение тепла, кВт;
tv – температура удаляемого воздуха, °С;
tn – температура приточного воздуха, °С;
ρ – плотность воздуха, кг/м3 (при 20°С = 1,205 кг/м3);
Cp – теплоемкость воздуха, кДж/(кг·К) (при 20°С; Cp=1,005 кДж/(кг·К))

Таблица кратностей воздухообмена:

Определение воздухообмена в зависимости от предельно допустимой концентрации веществ:

где GСО2 – количество выделяющегося СО2, л/ч,
УПДК – предельно-допустимая концентрация СО2 в удаляемом воздухе, л/м3,
УП – содержание газа в приточном воздухе, л/м3.

Сколько воздуха нужно человеку для комфорта?

В журнале «АВОК», № 6, 2007 в рубрике «Предложение к дискуссии» напечатана статья В. И. Ливчака «О нормах воздухообмена общественных зданий и последствиях их завышения», в которой дан сравнительный анализ изменения норм воздухообмена в Стандартах ASHRAE 62–1999, 62.1–2004 «Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality» и приведено их сопоставление со Стандартом АВОК-1-2002 «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена». Автор статьи приходит к следующему выводу: «… норма воздухообмена на одного человека для большинства характерных помещений … стала ниже рекомендованной в предыдущих редакциях стандарта ASHRAE за 2002 и 1999 годы…». Это обстоятельство побудило президента НП «АВОК» Ю. А. Табунщикова обратиться к разработчикам Стандарта ASHRAE 62.1–2004 с просьбой разъяснить тенденцию снижения норм воздухообмена. Ответы разработчиков Стандарта ASHRAE 62.1–2004 были опубликованы после статьи В. И. Ливчака, но они не содержат обоснований причин, объясняющих эту тенденцию уменьшения норм воздухообмена.

В своей статье В. И. Ливчак отмечает, что поскольку «в обеспечении человека свежим воздухом для дыхания не может быть «национальных особенностей», следует ориентироваться на американские нормы», т. к. они обобщают передовой мировой опыт. Кроме этого, в статье говорится о том, что невозможность организовать нормальное воздухораспределение приводит на практике к фактическому сокращению воздухообмена в помещении.

Один из авторов настоящей статьи – Е. О. Шилькрот – специально встретился в течение ASHRAE Winter Meeting в январе 2008 года в Нью-Йорке с одним из разработчиков стандарта и обсудил с ними принципы, лежащие в основе американского стандарта ASHRAE 62.1–2004.

Считая статью В. И. Ливчака дискуссионной и соглашаясь с автором в том, что несмотря на то что хорошее воздухораспределение в помещении – действительно достаточно сложная задача, трудности воздухораспределения ни в коем случае не могут являться причиной для сокращения воздухообмена, мы попробуем разобраться – сколько воздуха нужно человеку для комфорта?

Расчет необходимого воздухообмена является достаточно сложной задачей. Несмотря на давность проблемы отечественные и зарубежные данные об оптимальном воздухообмене до сих пор противоречивы и нередко недостаточно обоснованы.

Увеличение воздухообмена повышает комфортность; с другой стороны – усложняются системы вентиляции и воздухораспределения, увеличиваются энергетические затраты на обработку и транспортировку наружного приточного воздуха.

Первоочередным в данной дилемме, бесспорно, является обеспечение безопасности и комфортности пребывания людей в помещении, причем энергетические затраты на вентиляцию должны оставаться на приемлемом уровне.

Одним из основных показателей комфортности помещений является состав и чистота (качество) воздуха.

Качество воздуха в помещении зависит от многих факторов: качества наружного воздуха; наличия в помещении источников загрязнений, мощности и расположения этих источников; способа и конструкции системы вентиляции и кондиционирования воздуха, способов управления и надежности эксплуатации этих систем и т. п.

Воздух в помещении не должен содержать загрязняющих веществ в концентрациях, опасных для здоровья человека или вызывающих дискомфорт. К подобным загрязнениям относятся различные газы, пары, микроорганизмы, табачный дым и некоторые аэрозоли, например, пыль. Загрязняющие вещества могут попадать в помещения вместе с наружным приточным воздухом, от источников загрязняющих веществ в помещении, в том числе продуктов жизнедеятельности людей, технологических процессов, мебели, ковров, строительных и декоративных материалов.

Существующая норма величины воздухообмена базируется на расчете воздухообмена по допустимому уровню углекислоты (СО₂), предложенному M. Pettenkofer в позапрошлом веке в качестве критерия степени чистоты воздуха помещений. Вместе с тем, в современных городах, где основными источниками углекислоты являются продукты сгорания топлива, допустимый ее уровень, предложенный M. Pettenkofer, в определенной степени теряет свое значение, т. к. повышенная концентрация СО₂ в этих условиях зачастую еще не говорит о загрязнении воздуха помещений в связи с недостаточной его вентиляцией.

Как же сегодня решаются эти вполне банальные вопросы качества и количества вентиляционного воздуха? Рассмотрим их на примере современного здания с офисными помещениями.

В офисных помещениях чаще всего применяются раздельные системы отопления и вентиляции, что в целом является оправданным в условиях большинства регионов России.

Сегодня, как правило, в подобных зданиях устраивается система приточно-вытяжной механической вентиляции (кондиционирования воздуха). Схема организации воздухообмена – в подавляющем большинстве случаев – перемешивающая вентиляция c использованием вентиляторных конвекторов или внутренних блоков сплит-систем. В этом случае задача системы вентиляции – обеспечение чистоты воздуха. Очень редко в отечественной практике применяются системы с переменным расходом воздуха, вытесняющая вентиляция, излучающие панели.

В настоящее время используются две методики для определения минимально необходимого воздухообмена, достаточного для обеспечения в помещении допустимого качества воздуха [1, 2, 3]:

Методика на основе удельных норм воздухообмена,

когда количество наружного воздуха устанавливается в зависимости от назначения помещения и режима его эксплуатации. Эта методика применятся для расчета величины воздухообмена в помещениях, в которых, как правило, не предполагается изменения их назначения, величины и характера поступающих в помещение загрязняющих веществ в период эксплуатации.

Методика на основе расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ,

когда необходимое качество воздуха определяется в зависимости от величины и характера загрязняющих веществ в помещении. Эту методику рекомендуется применять для расчета величины воздухообмена в помещениях, которые могут изменять свое назначение и (или) режим работы в период эксплуатации, в которых могут присутствовать или появиться интенсивные источники загрязняющих веществ и т. п.

Методика на основе удельных норм воздухообмена

нашла свое отражение в отечественных и зарубежных нормативно-методических документах.

Применительно к офисным помещениям предлагаются следующие значения удельных норм:

– СНиП 2.09.04-87 «Административные и бытовые здания» [4]. Здесь указывается кратность воздухообмена 1,5 ч -1 (площадь помещения менее 36 м 2 , площадь помещения на 1 работающего – 4 м 2 ), т. е. воздухообмен при высоте помещения 3 м составит 18 м 3 /ч•чел. *

* Здесь и ниже под «воздухообменом» подразумевается количество приточного наружного воздуха, соответствующего требованиям ГН 2.1.6.1338-03 [5] и имеющего
концентрацию СО₂ не выше 400 ppm (1 ppm [см 3 /м 3 ] = 0,12 х 10 -6 х [ppm] х M х P/T [г/м 3 ], где М – молекулярная масса; P – давление [Па]; T – температура [К].)

Для помещений площадью более 36 м 2 воздухообмен предлагается рассчитывать из условия ассимиляции тепло-, влаговыделений.

– МГСН 4.10-97 «Здания банковских учреждений» [6]. Здесь указывается кратность воздухообмена 2,0 ч -1 (площадь помещения на 1 работающего – 6 м 2 ), т. е. воздухообмен при высоте помещения 3 м составит 36 м 3 /ч•чел.

– СНиП 31-05-2003 «Общественные здания административного назначения» [7]. Здесь указываются два показателя: 20 м 3 /ч•чел. или 4 м 3 /ч•м 2 (площадь помещения на 1 работающего 6,5 м 2 ), т. е. воздухообмен при высоте помещения 3 м составит 26 м 3 /ч•чел.

Документы [4, 6, 7] ссылаются на СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» [1], где во всех редакциях после 1982 года предписывается предусматривать воздухообмен 60 м 3 /ч•чел. для помещений, не имеющих естественного проветривания, и 40 м 3 /ч•чел. в случаях, если оно есть.

Стандарт ASHRAE 62–1999 «Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality» [2] предлагает принимать для офисов воздухообмен 36 м 3 /ч•чел., при этом офисная площадь составляет 14,3 м 2 /чел. В Стандарте не говорится, как установить величину воздухообмена для других значений плотности размещения людей. С формальной точкой зрения, если сопоставить площадь 14,3 м 2 /чел. с принятой в [7], воздухообмен должен составлять 79,2 м 3 /ч•чел.

В Стандарте АВОК-1-2004 «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена» [3] сделана попытка гармонизировать отечественные нормы и нормы Стандарта [2]. Стандарт АВОК был одобрен Госстроем России, согласован с Мосгосэкспертизой и распространяется на все помещения, в которых параметры микроклимата обеспечиваются в соответствии с требованиями ГОСТ 30494-96 [8]. В стандарте предложено принимать для офисов и рабочих кабинетов, как и в [1], воздухообмен 60 м 3 /ч•чел.

В [3] рассмотрены химические, физические и биологические загрязняющие вещества, поступающие, выделяющиеся или образующиеся в помещении и способные повлиять на качество воздуха.

В частности, вслед за [6] отмечается, что нормы удельного воздухообмена установлены таким образом, что при подаче наружного воздуха требуемого качества в достаточном количестве происходит разбавление биоэффлюентов человека. Биоэффлюенты – твердые частицы, запахи и другие загрязняющие вещества, обычные для офисных помещений. При этом достигается допустимый уровень качества воздуха в помещениях. Критерии комфортности (включая запах) с учетом биоэффлюентов, вероятно, будут выполнены, если воздухообмен достаточен для поддержания концентрации углекислого газа внутри помещения не более чем на 1 250 ppm выше концентрации углекислого газа в наружном воздухе.

Это положение является определенным «мостиком» между методикой на основе удельных норм воздухообмена и методикой на основе расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ.

В Стандарте ANSI/ASHRAE 62.1-2004, 62.1-2007 [9] (эти редакции стандарта, в отличие от предыдущих, распространяются исключительно на общественные здания) предлагается определять расход наружного воздуха в обслуживаемой зоне по следующей формуле:

где L – расход воздуха в помещении;

n – число людей в помещении;

F_пом – площадь пола помещения;

L чел _удел и L м 2 _удел – удельные расходы воздуха в помещении на 1 чел. и на 1 м 2 пола помещения соответственно.

В стандарте предлагаются следующие значения удельных показателей для помещений офисов:

L чел _удел = 9,0 м 3 /ч•чел. и L м 2 _удел = 1,1 м 3 /м 2 при плотности размещения 20 м 2 /чел.

Таки образом, расход воздуха на 1 человека составит 31,0 м 3 /ч•чел., что меньше, чем в предыдущей редакции стандарта (36 м 3 /ч•чел.). Если допустить, что удельный воздухообмен на 1 м 2 пола помещения не изменился (относительно [2]), то воздухообмен должен составлять 43 м 3 /ч•чел.

Структура формулы (1) позволяет предположить, что вредные выделения в помещении от человека и от окружающих его поверхностей, предметов обстановки, оборудования и т. п. одинаковые. Их эквивалентом, по-видимому, является углекислый газ, а в помещении имеются как бы два источника вредных выделений разной интенсивности. Дифференцированный учет вредных выделений от людей и «самого помещения» представляется правильным, хотя количественная их оценка вызывает определенные сомнения. Дифференцированный учет имеет важное прикладное значение, поскольку позволяет определять необходимый воздухообмен в зависимости от загруженности помещения в разные периоды суток, например, в рабочее и нерабочее время.

В Стандарте [9] при определении воздухообмена используется понятие «эффективность воздухообмена», аналогичное [1], характеризующее схему организации воздухообмена в помещении и знак тепловой нагрузки на систему вентиляции (охлаждение – нагрев).

Формула, аналогичная (1) имеется и в европейском стандарте CEN 2005 (подробнее об этом см. [10]). Разница состоит в численных значениях удельных расходах воздуха в помещении на 1 человека и на 1 м 2 пола помещения, L чел _удел и L м 2 _удел.

В зависимости от класса офиса значение Lчелудел колеблется в пределах 36–14,4 м 3 /ч•чел. и, соответственно, L м 2 _удел– 7,2–2,9 м 3 /м 2 .

Таким образом расход воздуха на 1 человека составит 123,0–50 м 3 /ч•чел. Если допустить, что удельный воздухообмен на 1 м 2 пола помещения не изменился (относительно [2]), то воздухообмен должен составлять 200–82,0 м 3 /ч•чел.

Существенная разница между [9] и [10] объясняется подбором испытуемых: для [9] брались люди, адаптированные к загрязнению воздуха в помещении; в [10] – не адаптированные, «свежие» люди.

Методика на основе расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ предусматривает, что количество воздуха, необходимого для ассимиляции вредных выделений, определяется из уравнения материального баланса (уравнения Селиверстова [11]):

где M_вр – количество выделяющихся вредностей;

L_пр – величина воздухообмена;

c, с_пр и с₀ – концентрация вредностей в помещении в момент времени τ, в приточном воздухе и начальная в помещении соответственно;

V_пом – объем помещения;

Для установившегося воздушно-теплового режима помещения (t→∞) и при равномерном распределении концентраций по высоте (MV) имеем «стандартное» уравнение материального баланса (2), которое имеет вид

где K – коэффициент эффективности воздухообмена, характеризующий неравномерность распределения концентраций вредных выделений по высоте помещения:

где с_оз – концентрация вредностей в обслуживаемой зоне;

с_уд – концентрация вредностей в удаленном воздухе.

Для того чтобы воспользоваться уравнением (2), необходимо установить, какие вредности и в каком количестве имеются в офисном помещении, какова концентрация их в наружном воздухе и какова их ПДК, обладают ли эти вредности эффектом суммации действия, какова величина коэффициент эффективности воздухообмена.

В настоящее время принято считать, что основными вредностями в офисных помещениях являются продукты жизнедеятельности человека, в первую очередь углекислый газ. Это положение было введено в гигиеническую практику M. Pettenkofer еще в позапрошлом веке. Кроме углекислого газа загрязнителями воздуха в помещениях офисов служат антропотоксины, а также вредные выделения, содержащиеся в приточном наружном воздухе, и вредные выделения от элементов интерьера помещения – ограждающих конструкций, покрытий, предметов обстановки и т. п. Таким образом, становится очевидным, что определяющим при установлении необходимого воздухообмена являются исследования, выполненные врачами-гигиенистами.

По результатам гигиенических исследований, проведенных в нашей стране [12, 13], наиболее точные данные об оптимальном воздухообмене помещений могут быть получены на основе прямого определения антропотоксинов – продуктов жизнедеятельности человека и других внутренних источников загрязнения (биоэффлюентов).

Роль антропотоксинов в формировании воздушной среды замкнутых герметизированных систем достаточно полно освещена лишь в специальной литературе. Отмечается, что присутствие человека в герметически закрытых объемах повышает концентрацию органических кислот, кетона, окиси углерода и углеводородов до уровня их ПДК. Естественно, что в обычных условиях эксплуатации жилых и общественных зданий накопления в негерметичных помещениях антропотоксинов до уровней, способных вызвать четко выраженное токсическое действие, не происходит. Однако даже относительно невысокие концентрации большого количества токсических веществ не безразличны для человека и способны влиять на его самочувствие, работоспособность и здоровье.

Проведенные нами исследования [12] подтвердили, что воздушная среда помещений, невентилируемых или вентилируемых недостаточно, ухудшается пропорционально числу лиц и времени их пребывания в помещении. Масс-спектрометрический анализ проб воздуха помещений позволил идентифицировать в них ряд токсических веществ 2–4 классов опасности. 20 % выявленных антропотоксинов относится к классу высокоопасных веществ. Хотя их концентрации меньше ПДК, однако, вместе взятые свидетельствуют о неблагополучии воздушной среды, поскольку даже двух-, четырехчасовое пребывание в этих условиях отрицательно сказывается на показателях умственной работоспособности исследуемых. Взаимодействие комплекса веществ, входящих в состав антропотоксинов, весьма сложно, но большинство из них обладает суммарным токсическим эффектом. Поэтому для определения оптимального воздухообмена нами использовался суммарный показатель, применяемый для оценки токсичности газовоздушных смесей, содержащих многочисленные компоненты на уровне ПДК каждого из них. По данным ряда авторов смесь считается безопасной, если сумма отношений обнаруженных концентраций отдельных ингредиентов к предельно допустимым их концентрациям не превышает единицу или равна ей.

Суммарный показатель загрязнения воздуха приближался к единице при подаче на одного человека 170 м 3 /ч (если допустимый уровень углекислоты принять по К. Флюгге 1 000 ppm*) и 210 м 3 /ч (если принять в качестве допустимого уровня содержания СО₂ по M. Pettenkofer – 800 ppm). Весомость углекислого газа, по которой ранее только и велся расчет воздухообмена, в суммарном показателе токсичности не превышает 20–40 %. Поэтому если при установлении искомой величины оптимального воздухообмена ориентироваться только на СО₂, то его необходимая величина при допустимом уровне углекислоты в воздухе помещений 1 000 ppm составит около 20 м 3 /ч, т. е. почти в 8 раз будет меньше оптимальной.

Для всестороннего обоснования оптимального воздухообмена изучалась также скорость и степень эвакуации всех эндогенных загрязнений, возникающих в результате жизнедеятельности человека и эксплуатации помещений. Эти исследования, а также расчет воздухообмена, проведенный нами, с учетом необходимости удаления тепловыделений человека, также показали, что оптимальный воздухообмен составляет порядка 200 м 3 /ч•чел.

Минимально необходимый воздухообмен уточнялся нами в натурных условиях в рабочих помещениях офисного здания с кондиционированием воздуха.

Результаты анализа воздушной среды помещений и анкетного опроса служащих показали улучшения качества воздуха и последовательное снижение числа жалоб на воздушный дискомфорт при увеличении воздухоснабжения выше 40 м 3 /ч•чел., причем количество жалоб составляет 25 % и меньше лишь при воздухообмене 60 м 3 /ч и более. Оценка функционального состояния исследуемых свидетельствовала, что работоспособность служащих значительно улучшается при воздухообмене 60–80 м 3 /ч•чел. (р < 0,05).

Приведенные данные были получены применительно к условиям организованного воздухообмена, который имеет место в общественных зданиях.

Резюмируя вышеприведенные данные следует отметить, что до сих пор на практике по количеству СО₂ принято судить о чистоте воздуха в помещениях и степени их вентиляции. Содержание СО₂ равное 0,1 % является в настоящее время гигиеническим регламентом. Практически СО₂ сыграл положительную роль и применяется для расчета потребного воздухообмена в помещениях, служит критерием для оценки чистоты комнатного воздуха и работы вентиляционных систем.

Возникает вопрос о том, насколько эта норма обоснована. M. Pettenkofer исходил из мысли об использование двуокиси углерода как косвенного показателя загрязнения воздуха жилых и общественных зданий летучими продуктами обмена веществ человека, содержащимися в выдыхаемом воздухе, выделениях пота и дурно пахнущих газов с поверхности его тела и одежды. В современных городах, где основным источником СО₂ чаще всего служит сгорание топлива, норма, предложенная M. Pettenkofer, теряет значение косвенного санитарного показателя. В этих условиях настаивать на ее соблюдении означало бы снизить концентрацию СО₂ во внешней атмосфере, что связано с крайне дорогостоящими мероприятиями по уменьшению выбросов СО₂. На это можно было бы пойти только в том случае, если бы было доказано, что углекислый газ сам по себе оказывает нежелательное с гигиенической точки зрения действие на человека в таких концентрациях, как 1 000 ppm. Между тем, исследования о физиологическом действии концентрации СО₂ ниже 10 000 ppm [13] показали, что нежелательные сдвиги в функции внешнего дыхания отмечаются при действии СО₂ в концентрации свыше 5 000 ppm. При концентрации 500–1 000 ppm никаких отрицательных явлений не отмечается. Данные величины не внесены в официальные регламенты ПДК, т. к. СО₂ является природной компонентой атмосферного воздуха и лишь ориентировочным гигиеническим регламентом.

СП 2.5.1198-03 «Санитарные правила по организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте» [14], п. 3.4.8. устанавливают величину концентрации углекислого газа в воздухе помещений вокзалов. Концентрация в зоне дыхания пассажиров не должна превышать 1 000 ppm.

Аналогичные значения концентрации СО₂ в офисных помещениях рекомендуются и в зарубежной литературе.

По данным Olli Seppа.. nen [15] при концентрации углекислого газа в офисном помещении ниже 800 ppm такие симптомы, как воспаление глаз, заложенность носа, воспаление носоглотки, проблемы, связанные с дыхательной системой, головная боль, усталость и сложность с концентрацией внимания, которые возникали у сотрудников при более высокой концентрации СО₂, значительно снижались.

По данным Adrie van der Luijt [16], исследования Middlex University (UK) и мониторинг качества воздуха в офисах, выполненный компанией KLMG, показали, что уровень углекислого газа в офисе дол-жен составлять 600–800 ppm. В ходе наблюдений, проведенных с участием 300 взрослых людей, было установлено, что более высокий уровень СО₂ снижает концентрацию внимания на 30 %. При концентрациях выше 1 500 ppm – 79 % опрошенных испытывали чувство усталости, а при уровне выше 2 000 ppm – две трети из них заявили, что не в состоянии сосредоточиться. 97 % из тех, кто страдает время от времени мигренью, заявили, что головная боль появляется у них уже при уровне 1 000 ppm.

Измерения в офисах и на улицах Москвы показали, что в ряде офисов уровень СО₂ достигал 2 000 ppm и выше. Уровень углекислого газа на улицах колебался в показателях до 1 000 ррm, но измерения были сделаны не в самые неблагополучные дни, с точки зрения климатической обстановки.

Высокая концентрация СО₂ – одна из основных причин синдрома «больного здания». Потери крупного правительственного офиса (2 500 сотрудников) вследствие плохого качества воздуха в ценах 1990 го-да составили 400 000 фунтов-стерлингов.

Ученый из Великобритании Д. С. Робертсон пишет в журнале Current Science, Vol. 90, No. 12, 06.25.2006: «При концентрации СО₂ 600 ppm в помещении люди начинают чувствовать признаки ухудшения качества воздуха. Когда концентрация СО₂ становится выше этого уровня, некоторые люди начинают испытывать один и несколько классических симптомов отравления углекислотой, таких как проблемы с дыханием, учащенный пульс, головная боль, снижение слуха, гипервентиляция, потливость, усталость».

Концентрация СО₂ в атмосферном воздухе составляла в середине 1960-х годов примерно [17]:

– 360 ppm – в малых населенных пунктах;

– 440 ppm – в средних городах;

– 550 ppm – в крупных городах.

По данным [8], приложение C, предлагается принимать концентрацию СО₂ в атмосферном воздухе 300–500 ppm.

Человек при работе в учреждении выделяет 0,023 м 3 /ч•чел. углекислого газа [17].

В [9], приложение D, приводится величина выделений СО₂ человеком при спокойной работе сидя – 0,019 м 3 /ч•чел. Здесь же указывается, что величина выделений СО₂ зависит от рациона питания человека. При преимущественном потреблении углеводов выделения СО₂ составят 0,022 м 3 /ч•чел. Оба значения [9] и [17] практически совпадают.

Теперь имеются все исходные данные для расчета необходимого воздухообмена на основе расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ, хотя бы по загрязнению углекислым газом. Если воспользоваться уравнением (2), удельная величина воздухообмена будет существенно различаться от места расположения здания и принятого значения ПДК. Для ПДК, в 1 000 ppm, воздухообмен составит:

– в малых населенных пунктах – 36 м 3 /ч•чел.;

– в средних городах – 41 м 3 /ч•чел.;

– в крупных городах – 51 м 3 /ч•чел., если концентрация СО₂ в наружном воздухе принята в соответствии с [9], что близко к рекомендациям [1, 12].

Значение величины воздухообмена (для крупного города) почти в 2 раза превышает рекомендации [9]. Предложенный в Стандарте ASHRAE 62.1-2004, 62.1-2007 метод определения воздухообмена вызывает сомнения.

1. Концентрация углекислого газа в помещении при воздухообмене в 31 м 3 /ч, выделений от человека 23 л/ч и с_нар = 0,5 л/м 3 составит 1 240 ppm, что превышает рекомендуемые значения, даже без учета вредных выделений от «самого помещения».

2. Насколько нам известно, в беседе с профессором Bjarne W. Olesen, директором Международного центра по качеству воздуха и энергосбережению, рекомендуемые в стандарте величины воздухообмена не основываются на объективных физиологических реакциях человека, а получены путем статистической выборки среди людей, адаптированных к внутренней воздушной среде (количество удовлетворенных – 80 %).

Кроме того, становится очевидным, что при больших загрязнениях приземного слоя атмосферного воздуха, что имеет место в мегаполисах, воздухообмен резко возрастает. Это обстоятельство делает бессмысленным приток наружного воздуха. Выход – применение абсорбера углекислого газа, рациональное размещение воздухозабора, управляемые системы вентиляции (с переменным расходом воздуха или работающие периодически в периоды минимального загрязнения атмосферы).

Изучение загрязнений атмосферного воздуха при проектировании высотного здания «Commerzbank» во Франкфурте-на-Майне, Германия, показало, что на высоте 10 этажа загрязнения воздуха минимальны.

Проектирование оптимальных схем и режимов работы вентиляционной системы, учитывающих фактическое загрязнение внутреннего и наружного воздуха, например по датчику СО₂, загруженность помещения персоналом, объем помещения (все эти факторы легко учитываются, если воспользоваться уравнением (2)), позволит существенно уменьшить эксплуатационный расход вентиляционного воздуха и решить проблему эффективного расходования энергии без ухудшения качества воздуха.

С медико-гигиенической позиции важно учитывать, что нарушение природного состава атмосферного воздуха или загрязнение его посторонними вредными токсическими веществами вызывают целый ряд патофизиологических изменений в организме человека. Для предотвращения этих процессов необходим контроль за качеством воздушной среды по всем ингредиентам, а не только СО₂, и эффективностью действия вентиляционных устройств. Наиболее полное представление о качественных параметрах воздушной среды закрытых помещений следует получать с помощью комплексной оценки среды, для чего помимо традиционного изучения содержания углекислоты целесообразно исследование:

а) продуктов метаболизма организма человека;

б) токсичных выделений из строительных материалов;

г) бактериальной обсемененности;

д) ионного режима помещений.

Установление оптимальных параметров воздушной среды становится особенно важным в последние годы в связи с необходимостью обеспечения человеку комфортных условий пребывания и разработки прогрессивных систем климатизации. Это является достаточно сложной задачей, так как человек постоянно подвергается в помещениях воздействию целого ряда факторов воздушной среды, о которых сказано выше, но благодаря научно-техническому прогрессу возможно вне зависимости от погодных, атмосферных и антропогенных условий обеспечивать оптимальные для человека параметры.

Поскольку деятельность человека, направленная на создание искусственной воздушной среды, в наши дни имеет крайне важное значение, то на современном этапе необходимо сочетание усилий экологов, гигиенистов, инженеров по дальнейшей углубленной работе в области оптимизации воздушной среды помещений с помощью современной техники с учетом предыдущих и новых исследований.

Литература

1. СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

2. ASHRAE 62–1999 «Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality».

4. СНиП 2.09.04-87 «Административные и бытовые здания».

5. ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест».

6. МГСН 4.10-97 «Здания банковских учреждений».

7. СНиП 31-05-2003 «Общественные здания административного назначения».

8. ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

9. ASHRAE 62.1-2004, 62.1-2007 «Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality».

10. Ventilation Systems. Edited by Hazim D. Awbi. London and New York. 2008.

11. А. Н. Селиверстов. Вентиляция фабрично-заводских помещений. Т.1. НКТП СССР. ОНТИ. – М, Госстройиздат, 1934.

12. Ю. Д. Губернский. Гигиенические аспекты обеспечения оптимальных условий внутренней среды жилых и общественных зданий. Автореферат докторской диссертации. – М., 1976.

13. О. В. Елисеева. К обоснованию ПДК двуокиси углерода в воздухе // Гигиена и санитария. – 1964. – № 8.

14. СП 2.5.1198-03 «Санитарные правила по организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте».

15. Olli Seppa..nen. Tuottava toimisto 2005. Raportti b77. Loppuraportti 2005.

16. Adrie van der Luijt. Management CO2 levels cause office staff to switch off // Director of Finance online. 11.19.2007.

17. Справочник по теплоснабжению и вентиляции в гражданском строительстве. – Киев: Госстройиздат УССР, 1959.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №4’2008

распечатать статью —>

Обсудить на форуме
Предыдущая статья
Следующая статья

Сколько воздуха необходимо человеку для жизни?

Сколько воздуха нужно человеку для жизни?

В России большинство людей проживает в квартирах, частных домах или общежитиях. Комфорт и безопасность определяется большим количеством правил, установленных институтами здравоохранения, строительными и монтажными нормами. Любое нарушение условий проживания влечет за собой ухудшение самочувствия жильцов, что в будущем может привести к серьезным проблемам со здоровьем. Одним из важнейших условий хорошего самочувствия является свежий воздух с достаточным содержанием кислорода.

Для создания благоприятного микроклимата потребуется обустроить систему вентиляции. Во время проведения расчетов учитывается множество параметров, основными из которых является воздухообмен (на человека) и кратность. В данной статье мы подробно рассмотрим эти понятия, а также опишем главные нормы воздухообмена для жилых помещений.

Что такое воздухообмен и кратность?

Эти термины тесно связаны между собой, в результате чего часто возникает путаница. Воздухообмен характеризует работу вентиляционной системы в закрытом помещении. Также понятие означает скорость обновления воздуха внутри здания, то есть процесс воздухозамещения. Единица измерения воздухообмена — м3/ч (кубометр в час). Цифры показывают, сколько воздуха должно смениться в том или ином здании за один час. Так, если в проектной документации указано, что воздухообмен комнаты равняется 120 м3/ч, это означает, что в течение 1 часа должна произойти смена 120 кубометров воздуха.

Кратность — это термин, который устанавливает, сколько раз за один час должен смениться воздух в помещении (полностью). Таким образом, воздухообмен обозначает объем воздуха, а кратность — частоту смен этого объема. В технической документации СНиП и ГОСТ часто указывают оба значения. В процессе разработки проекта вентиляции помещения специалисты производят сложные расчеты. Однако существуют усредненные нормы, на которые ориентируются при монтаже вентиляционных каналов, вытяжек или кондиционеров.

Когда составляется проект для общественных заведений, больниц, офисных зданий или промышленных предприятий, учитывают множество дополнительных факторов. Например: среднее число работников и посетителей, температуру и влажность воздуха, наличие или отсутствие вредных примесей, тепловую энергию, которую выделяют приборы.

Нормы воздухообмена

Сколько воздуха нужно человеку для жизни?

Данный количественный параметр оценивает эффективность работы вентиляционной системы в здании. Замещение воздуха необходимо для отведения избытков влаги, тепла, углекислого газа и вредных примесей. Только так можно добиться оптимального качества воздуха и высокого содержания кислорода в помещении. Интенсивность воздухообмена регламентируется кратностью, то есть отношением объема поступаемого или вытяжного воздуха к объему здания.

Многоэтажные жилые дома имеют высокие теплотехнические характеристики, для снижения затрат на отопление в них устанавливают герметичные пластиковые окна. Все это приводит к отсутствию естественной вентиляции, застою воздуха и увеличению количества вредных для здоровья микроорганизмов. Естественно, это не допускается санитарно-гигиеническими нормами. В связи с этим застройщиков обязывают делать приточные клапаны в многоэтажках, а в офисных зданиях — монтаж приточно-вытяжной вентиляции.

Гостиная и спальня

Нормы воздухообмена в жилом помещении учитывают назначение разных комнат и длительность нахождения жильцов в них. В спальне и гостиной люди проводят большую часть времени. Приток свежего воздуха в помещение должен быть не менее 30 м3/ч на одного человека. Кратность в нерабочем режиме — 0,2, а при активной эксплуатации — 1,0. Воздух в гостиной, спальне или комнате общежития должен полностью замещаться один раз в час. Если в помещении есть камин или вытяжка, требуются установка дополнительных приборов для обеспечения притока свежего воздуха.

Детская

Здесь ребенок проводит почти все свое время: спит, учится, играет. Поэтому для детской комнаты действуют такие же нормы, как и для спальни: воздухообмен не менее 30 м3/ч, кратность 0,2 и 1,0. Если в детской 2 малыша, минимальный воздухообмен должен составлять 60 м3/ч. Нормативы рассчитаны для комнат с нормальной влажностью и температурой. Эти параметры не должны поменяться после монтажа системы вентиляции.

Кухня

Сколько воздуха нужно человеку для жизни?

Минимальный воздухообмен на кухне с электрической или индукционной варочной панелью принимается за 60 м3/ч (при наличии 2 конфорок) и 75 м3/ч (для 3 конфорок), кратность — 0,5 (в нерабочем режиме). При наличии газовой плиты или варочной поверхности воздухообмен должен составлять не менее 100 м3/ч, кратность — 1,0. Поскольку во время приготовления блюд активно образуется пар, а воздух насыщается частицами жира и разнообразными запахами, он не должен попадать в другие помещения, даже через вентиляционный канал. Для этого последний должен быть высоким, не меньше 5 метров. Специалисты рекомендуют для более эффективного отведения тепла и примесей из кухонного воздуха устанавливать вытяжку над варочной зоной.

Ванная и туалет

Из-за повышенной влажности в этих помещениях нужно грамотно обустроить воздухообмен. Когда ванная и туалет разделены, для них будут актуальны следующие нормы: постоянный режим — 25 м3/ч, максимальный режим — 90 м3/ч, минимальный режим — 10 м3/ч. Под минимальным режимом понимается проживание в квартире одного человека или длительное отсутствие большинства членов семьи. Максимальный воздухообмен — это усиленное обслуживание людей (например, когда у вас в доме много гостей). Для совмещенного санузла нормативы увеличиваются: 50 м3/ч на постоянном режиме, 120 м3/ч на максимальном и 20 м3/ч на минимальном.

Другие помещения

Для гардероба или кладовой не существует норм воздухообмена, устанавливается только кратность: она должна быть на уровне 1,0-1,5. Поступление свежего воздуха осуществляется через приоткрытые двери или специальные технологические отверстия. Для гаража или тренажерного зала параметры рассчитываются индивидуально (с учетом количества посетителей и качества воздуха). Для сауны и бассейна обязательным условием является монтаж механической вентиляции. В кабинете или библиотеке кратность должна составлять примерно 0,5, в хозяйственных комнатах разного назначения — от 1,0 до 1,5, в комнате для сушки и глажки белья — на уровне 3,0. Для общих коридоров, вестибюлей, лестниц особых требований не предъявляется.

Краткие выводы

Сколько воздуха нужно человеку для жизни?

В любом помещении, где живет или работает человек, требуется обеспечить вентиляцию. Она может быть естественной или принудительной, главная задача — дать необходимое количество свежего воздуха. Правильно организованная вентиляция гарантирует здоровье и хорошее самочувствие людей в домах, производственных и общественных помещениях (супермаркетах, торговых центрах, концертных залах, стадионах). Для квартир, частных домов, детских садов, школ, поликлиник, офисных зданий все расчеты по системам вентиляции и кондиционирования должны делать исключительно квалифицированные специалисты. В нашей статье рассмотрена только часть факторов, которые необходимо учесть в расчетах. Воздух должен поступать в помещение и отводиться в объемах, отвечающих нормативным требованиям.

Вытяжки Elica

Устройства помогут справиться с последствиями самой интенсивной готовки: дымом, повышенной влажностью и специфическими запахами. В итальянских воздухоочистителях применяются уникальные технологии фильтрации воздуха. Вытяжки «Элика» отличаются высокой производительностью, невероятно удобным интерфейсом и эксклюзивным дизайном. Некоторые модели больше похожи на произведения искусства, чем на функциональные приборы. Инновационный двигатель работает максимально тихо и экономично. Техника не будет отвлекать хозяйку от проведения смелых кулинарных экспериментов.

Интуитивно-понятное управление открывает владельцу доступ к множеству востребованных опций. Поддерживается несколько скоростей очистки воздуха (обычно 3 или 4). Интенсивный режим поможет справиться с последствиями жарки рыбы или пригорания какого-либо блюда. Вытяжки Elica могут функционировать как в режиме отведения, так и рециркуляции воздушного потока. Предусмотрено яркое и экономичное светодиодное освещение рабочей зоны. Многоразовые жироулавливающие и регенерирующие угольные фильтры собственной разработки предусмотрительно включены в комплектацию.

Широкий ассортимент

Сколько воздуха нужно человеку для жизни?

Продукция компании «Элика» (Италия) относится к премиальному сегменту. Техника изготавливается из прочных и экологичных материалов с применением передовых технологий. В нашем интернет-магазине представлены все популярные форм-факторы вытяжек: встраиваемые (в шкаф или столешницу), наклонные, без купола, купольные, островные и угловые, кантри. Также вашему вниманию предлагаются элитные варочные панели с индукционными конфорками и встроенной вытяжкой. Широкий ассортимент дизайнов и расцветок позволяет найти идеальное решение для любой современной кухни.

На все изделия предоставляется официальная гарантия от производителя (12 месяцев), подробная инструкция и сертификаты качества международного образца. Возможна доставка товаров курьерской службой по Санкт-Петербургу, Москве и другим городам ЦФО (Калуга, Тула, Тверь, Рязань, Владимир). В другие регионы России грузы доставляются надежными транспортными компаниями. Для уточнения деталей заказа, оплаты и доставки свяжитесь с дежурным менеджером на нашем сайте.

Вытяжка без купола Elica Circus A 60 IX

Сколько на самом деле нужно приточного воздуха? — УКЦ

При проектировании систем вентиляции приток традиционно рассчитывают исходя из норм подачи наружного воздуха для людей, постоянно и временно находящихся в помещении. При этом забывают, что основная задача систем вентиляции — обеспечить комфортный микроклимат, а не слепо «нагнать» в комнаты заданный объем наружного воздуха.

Вопрос определения производительности приточной установки осложняется тем, что нормы качества воздуха едины во всей стране, нормы подачи наружного воздуха различаются от норматива к нормативу, а химический состав наружного воздуха изменяется от улицы к улице. В данной статье рассмотрены требования различных нормативных документов к определению расхода наружного воздуха, оценим их актуальность и проведем собственные расчеты расхода наружного воздуха.

Нормативная документация, регулирующая качество воздуха в помещениях

Расход, качество и параметры воздуха, а также допустимое содержание вредных веществ в нем определяется следующими нормативными документами:

СП 60.13330.2016 «Актуализированная редакция СНиП 41—01—2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»;

ГОСТ «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»;

ГОСТ Р ЕН «Вентиляция в нежилых зданиях. Технические требования к системам вентиляции и кондиционирования»;

СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях»;

ГОСТ «Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»;

множество сводов правил по каждому виду зданий и сооружений, которые носят весьма частный характер, поэтому в данной статье рассматриваться не будут.

Документ СП 60.13330.2016 в этом списке наиболее важен, поскольку ряд его пунктов по интересующей нас тематике включен в Перечень национальных стандартов и сводов правил, в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30.12.2009 № «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

Обзор требований СП 60.13330.2016

Согласно п. 7.4.2 СП 60.13330.2016, «расход наружного воздуха в помещении следует принимать не менее минимального расхода наружного воздуха, рассчитанного по приложениям Ж и И; …». В свою очередь Приложение Ж СП 60.13330.2016 предписывает принимать наибольший из расходов воздуха, требуемых для обеспечения санитарно-гигиенических норм, норм взрывопожарной безопасности и условий, исключающих образование конденсата (на каждый из пунктов приводится ряд расчетных формул). Приложение И СП 60.13330.2016 устанавливает конкретные нормы наружного воздуха для людей, находящихся в помещении более двух часов непрерывно (табл. 1).

Обзор требований ГОСТ

Раздел 5 «Качество воздуха» ГОСТ «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» предписывает определять расход приточного воздуха на основе удельных норм воздухообмена, а также исходя из расчета воздухообмена, необходимого для обеспечения допустимых концентраций загрязняющих веществ.

Кроме того, в разделе 5 ГОСТ приведена классификация воздуха в помещениях, в рамках которой выделены 4 класса качества воздуха — от 1 до 4, соответственно высокий, средний, допустимый и низкий. Для каждого из них указаны диапазоны содержания углекислого газа СО2 (табл. 2). Также в ГОСТ приводятся примерные концентрации вредных веществ в наружном воздухе (табл. 3).

Сноска в табл. 2 гласит, что указанные допустимые содержания СО2 в помещениях принимают сверх содержания СО2 в наружном воздухе, которое, очевидно, для примера можно взять из табл. 3. Фактически речь идет о том, что в разной местности устанавливаются различные критерии качества воздуха в помещении. Так, высокое качество воздуха в помещении в сельской местности предполагает концентрацию СО2 не выше 750 см³/м³, а в центре большого города — 800 см³/м³. Позиция весьма неоднозначная, ведь люди-то одинаковы в любой местности. Этот момент будет рассмотрен ниже на конкретном примере.

Стоит отметить и тот факт, что реальный расход наружного воздуха согласно ГОСТ должен быть не выше расчетного. Насколько — определяет коэффициент эффективности системы воздухораспределения. Согласно табл. 6 ГОСТ наименее эффективным считается воздухораспределение при естественной вентиляции (коэффициент 1,0). Эффективность воздухораспределения в системах вентиляции с подачей воздуха в рабочую зону принимается равной то есть расчетный расход приточного воздуха может быть снижен в

Обзор требований ГОСТ Р ЕН

ГОСТ Р ЕН «Вентиляция в нежилых зданиях. Технические требования к системам вентиляции и кондиционирования» является переводом европейского стандарта EN13779:2005 «Ventilation for non-residential buildings. Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems». Данный документ является первоисточником для выявления 4 классов качества воздуха в помещениях в ГОСТ При этом ГОСТ Р ЕН предусматривает классификацию качества воздуха по ряду критериев: не только по диоксиду углерода, но и по общей загрязненности воздуха и по расходу наружного воздуха на одного человека. На втором критерии остановимся подробнее (табл. 4).

Итак, ГОСТ Р ЕН даже для первого класса качества воздуха декларирует предельный расход не ниже 54 кубических метров в час (по-нашему, это будет «допустимый» расход) и номинальное значение 72 кубических метров в час («рекомендуемый» расход). Для обеспечения низкого качества воздуха рекомендуется подавать лишь 18 кубометров наружного воздуха в час.

Иными словами, ГОСТ Р ЕН позволяет существенно сэкономить на приточном воздухе, указав не самый высокий класс качества воздуха. Но и это еще не все. Общий расход приточного воздуха, как известно, равен произведению расхода воздуха для одного человека на количество людей в офисе. При определенном подходе ГОСТ Р ЕН позволяет сэкономить и на втором параметре, поскольку при отсутствии должной информации предлагается использовать типовые цифры по плотности рабочих мест в офисах. Так, для крупных помещений на одного человека должно приходиться от 7 до 20 квадратных метров с типовым значением 12 квадратных метров на человека, для малых помещений диапазон составляет от 8 до 12, а типовое значение — 10 квадратных метров на человека (см. табл. 22 ГОСТ Р ЕН

Эти цифры заведомо выше привычной в России нормы в 6 квадратных метров на человека. Впрочем, плотность фактической рассадки сотрудников (особенно в современных опенспейсах) превосходит любые рекомендации нормативных документов. На деле хорошим показателем считаются 4 квадратных метра на одного человека, встречаются офисы с плотностью рассадки квадратных метра на человека.

Таким образом, нормы ГОСТ Р ЕН раза выше среднестатистических российских, а потому расчетный расход наружного воздуха может оказаться в раза ниже привычного. Если на уровне технического задания прописать низкий или приемлемый класс качества воздуха, расход наружного воздуха окажется в раз ниже привычного.

Приведем простой пример из жизни. В одном из офисных помещений площадью 58 квадратных метров, которое периодически посещает автор данного материала, насчитывается 13 постоянных рабочих мест и 4 кресла для посетителей. Если подобную планировку выдать инженеру-проектировщику, он оценит требуемый объем приточного воздуха в 13 · 60 + 4 · 20 = 860 кубометров в час (13 человек по 60 и 4 посетителя по 20 кубометров в час соответственно).

Расчет средней плотности рабочих мест, исходя из 6 квадратных метров на человека, даст 10 постоянных рабочих мест и расход наружного воздуха 10 · 60 = 600 кубометров в час.

Если же принять, что рассадка людей в помещении неизвестна, а заказчик требует обеспечить приемлемый уровень качества воздуха в помещении, то в соответствии с ГОСТ Р ЕН получим численность рабочих мест в помещении 58/12 ≈ 5. Для приемлемого качества воздуха согласно табл. 4 требуется расход наружного воздуха 29 кубометров в час на человека. Общий расход составит 5 · 29 = 145 кубометров в час.

ГОСТ Р ЕН позволил снизить расход приточного воздуха почти в 6 раз!

Обзор требований СанПиН

СанПиН «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях» в явном виде выдвигает требования только к температуре, влажности и скорости движения воздуха (см. табл. 5).

Что касается загрязнений, то пункт 4.10 данного документа гласит «Концентрация химических веществ в воздухе жилых помещений при вводе зданий в эксплуатацию не должна превышать среднесуточных предельно допустимых концентраций (далее — ПДК) загрязняющих веществ, установленных для атмосферного воздуха населенных мест, а при отсутствии среднесуточных ПДК не превышать максимальные разовые ПДК или ориентировочные безопасные уровни воздействия (далее — ОБУВ)».

При этом источником данных о ПДК является ГН «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест», а источником данных об ОБУВ является ГН «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест».

Обзор требований ГОСТ

Если СанПиН декларирует требования к воздуху в жилых зданиях, то в ГОСТ «Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны» речь идет о производственных помещениях. При этом нормируются оптимальные и допустимые показатели по температуре (на постоянных и непостоянных рабочих местах), относительной влажности и скорости движения воздуха в зависимости от тяжести выполняемой работы (см. таблицу 1 ГОСТ

Кроме того, в ГОСТ приведены методики контроля и измерения уровня загрязнения воздуха в рабочей зоне. Наконец, в Приложении 2 к ГОСТ представлена таблица предельно допустимых концентраций вредных веществ в воздухе рабочей зоны с их классификацией по классам опасности и особенностям действия на организм человека.

Влияние углекислого газа на состояние человека

Напомним, что ГОСТ устанавливает не полную концентрацию СО2 в воздухе, а лишь ее превышение над концентрацией СО2 в наружном воздухе. То есть один и тот же уровень комфорта формально будет обеспечен различными концентрациями СО2. Однако физиология человека говорит о том, что разные концентрации углекислого газа формируют разное самочувствие человека (табл. 6).

Как видно из табл. 6, независимо от места, где встречается та или иная концентрация углекислого газа, хорошая вентиляция обеспечивает комфортное и благоприятное состояние человека. Это достигается путем поддержания уровня СО2 не выше 800 см³/м³ (800 ppm — 800 долей из миллиона). Таким образом, проектируя «вентиляцию для людей», следует работать над тем, чтобы концентрация СО2 не превышала 800 см³/м³ в абсолютном выражении, а не над величиной концентрации углекислого газа в помещении сверх фоновой концентрации наружного воздуха и не над подачей 60 кубометров воздуха в час на каждого сотрудника.

Иными словами, требования к расходу приточного воздуха в экологически чистых регионах должны быть ниже, чем в загрязненных областях. Соответственно расход приточного воздуха в офисных зданиях с окнами на заводы и автомагистрали должен быть выше, чем в офисах, расположенных в лесопарковых зонах.

Расчет приточного воздуха по углекислому газу на объектах в разных экологических зонах

В качестве примера рассмотрим вышеупомянутое офисное помещение площадью 58 квадратных метров (высота потолков 2,85 метра, объем 165 кубометров) с 13 рабочими местами. Допустим, в одном случае здание расположено в экологически чистом районе (концентрация СО2 в наружном воздухе 350 см³/м³), в другом случае — в центре Москвы на Садовом кольце (концентрация СО2 в наружном воздухе 500 см³/м³). Целью системы вентиляции является поддержание концентрации углекислого газа на уровне не выше 800 см³/м³.

Каждый человек в среднем выделяет около 25 литров СО2 в час. 13 человек выделяют 325 литров СО2 в час, или, другими словами, каждый час увеличивают концентрацию углекислого газа в помещении на 325 · 1000/165 = 1970 см³/м³.

Итак, теоретически в абсолютно герметичном помещении с весьма плотной рассадкой сотрудников (4,5 квадратных метра на одного человека) люди всего за один час «надышат» абсолютную духоту и доведут себя до состояния апатии и головокружения.

В действительности в любом помещении есть неплотности, утечки и перетечки, а объем выделяемого людьми углекислого газа меняется в зависимости от концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе. Оказывает влияние и тот факт, что молярная масса СО2 (44 г/моль) больше молярной массы воздуха (29 г/моль), поэтому СО2 оседает в нижних слоях воздуха помещения, то есть как раз в зоне нахождения человека. Не углубляясь дальше в подробности, подведем итог: при отсутствии вентиляции в помещении через час станет душно, через два часа — критически душно. Данные в табл. 6 подтверждают правильность наших расчетов.

Перейдем к расчету вентиляции для рассматриваемого офисного помещения. Объем необходимого приточного воздуха для поддержания заданной концентрации углекислого газа определяется по формуле Ж.2 Приложения Ж СП 60.13330.2016:

где L_{w, z} — расход воздуха, удаляемого из обслуживаемой или рабочей зоны помещения системами местных отсосов, и на технологические нужды, м³/ч; в нашем случае L_{w, z} = 0;

m_po — расход каждого из вредных или взрывоопасных веществ, поступающих в воздух помещения, мг/ч; при плотности СО2 1,97 кг/м³ и объеме выделения 325 л/ч получим m_po = 325 · 1,97 · 1000 = 640250 мг/ч;

q_{w, z} — концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, удаляемого из обслуживаемой зоны помещения, мг/м³; при L_{w, z} = 0 интереса не представляет;

q_l — концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, удаляемого из рабочей зоны помещения, мг/м³; q_l = 800 · 1,97 = 1576 мг/м³;

q_in — концентрация вредного или взрывоопасного вещества в воздухе, подаваемого в помещение, мг/м³; q_{in_парк} = 350 · 1,97 = 690 мг/м³; q_{in_город} = 500 · 1,97 = 985 мг/м³.

Подставляя значения в формулу (1), для офиса в экологически чистом районе получим расход приточного воздуха:

В случае центра крупного города имеем:

Классический расчет «по людям» исходя из 60м³/час на человека дает результат L_люди = 13 · 60 = 780 м³/ч.

Сравнивая результаты, получаем, что классический расчет «по людям» дает результаты, схожие с расчетом на удаление углекислого газа для экологически чистых районов.

К слову, норма в 60 кубометров в час на человека была выработана несколько десятилетий назад, когда уровень СО2 в атмосфере был заведомо ниже сегодняшних значений (содержание СО2 в атмосфере на сегодняшний день составляет порядка 410 см³/м³, а, например, в годы было около 340 см³/м³).

Сегодня эта норма актуальна лишь в экологически чистых районах. Для большинства объектов в крупных городах приточного воздуха требуется больше нормативного количества.

Исходя из проведенного расчета для концентрации углекислого газа в наружном воздухе в размере 500 см³/м³ (расход воздуха составил 1083 м³/ч, на одного человека приходится 1083/13 = 83 м³/ч) имеем, что в действительности на одного человека требуется не менее 80 кубометров наружного воздуха в час.

Важно отметить, что формирование тех или иных требований к системе вентиляции — это не прихоть инженеров, не дань моде и не желание продать более мощное и, следовательно, дорогое оборудование. В первую очередь речь идет о комфорте людей, о производительности труда, их внимательности, здоровье, частоте больничных и других факторах, не имеющих прямого финансового эквивалента, но имеющих прямое отношение к успешному выполнению служебных обязанностей.

Заключение

В России одновременно действуют несколько нормативных документов, оговаривающих расход воздуха приточных систем вентиляции, качество воздушной среды внутри помещений, параметры внутреннего воздуха. Основным из них следует признать СП 60.13330.2016, поскольку его требования включены в перечень обязательных к исполнению для обеспечения Федерального закона от 30.12.2009 № «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

В зависимости от избранного пути расчета расхода приточного воздуха результат может получиться различным, причем не на несколько процентов, а в несколько раз. Занижение производительности систем вентиляции ведет к значительному росту концентрации углекислого газа и быстрой утомляемости людей.

Нормы подачи наружного воздуха на одного человека едины на всей территории страны и не учитывают различную фоновую концентрацию углекислого газа в зависимости от экологичности района строительства. Согласно проведенным расчетам, норма в 60 кубометров в час на человека позволяет обеспечить качественную воздушную среду только в экологически чистых районах. В загрязненных районах и крупных городах рекомендуется выполнять уточняющие расчёты.

В статье проведён анализ качества воздуха в зависимости от концентрации углекислого газа. В реальном проекте следует изучить и другие загрязнители.

Юрий Хомутский,
технический редактор журнала
«Мир климата»

Как узнать объем помещения?

Для начала необходимо вычислить общий объем помещения в метрах кубических.

Используем формулу:

Длина х ширина х высота = объем помещения м3
A x B x H = V (м3)

Определение воздухообмена в соответствии с количеством людей в помещении:

где L1 – норма воздуха на одного человека, м3/ч*чел;

NL – количество людей в помещении.

Определение воздухообмена при выделении влаги можно расчитать по формуле:

Определение воздухообмена для удаления излишков тепла:

Таблица кратностей воздухообмена:

Определение воздухообмена в зависимости от предельно допустимой концентрации веществ:

Сколько воздуха нужно человеку для комфорта?

Одним из основных показателей комфортности помещений является состав и чистота (качество) воздуха.

Методика на основе удельных норм воздухообмена,

Методика на основе расчета допустимых концентраций загрязняющих веществ,

Методика на основе удельных норм воздухообмена

нашла свое отражение в отечественных и зарубежных нормативно-методических документах.

Применительно к офисным помещениям предлагаются следующие значения удельных норм:

где L – расход воздуха в помещении;

n – число людей в помещении;

F_пом – площадь пола помещения;

L чел _удел и L м 2 _удел – удельные расходы воздуха в помещении на 1 чел. и на 1 м 2 пола помещения соответственно.

В стандарте предлагаются следующие значения удельных показателей для помещений офисов:

L чел _удел = 9,0 м 3 /ч•чел. и L м 2 _удел = 1,1 м 3 /м 2 при плотности размещения 20 м 2 /чел.

где M_вр – количество выделяющихся вредностей;

L_пр – величина воздухообмена;

V_пом – объем помещения;

где с_оз – концентрация вредностей в обслуживаемой зоне;

с_уд – концентрация вредностей в удаленном воздухе.

Аналогичные значения концентрации СО₂ в офисных помещениях рекомендуются и в зарубежной литературе.

Концентрация СО₂ в атмосферном воздухе составляла в середине 1960-х годов примерно [17]:

– 360 ppm – в малых населенных пунктах;

– 440 ppm – в средних городах;

– 550 ppm – в крупных городах.

По данным [8], приложение C, предлагается принимать концентрацию СО₂ в атмосферном воздухе 300–500 ppm.

Человек при работе в учреждении выделяет 0,023 м 3 /ч•чел. углекислого газа [17].

– в малых населенных пунктах – 36 м 3 /ч•чел.;

– в средних городах – 41 м 3 /ч•чел.;

а) продуктов метаболизма организма человека;

б) токсичных выделений из строительных материалов;

г) бактериальной обсемененности;

д) ионного режима помещений.