Качество внутреннего воздуха в зданиях, постренных в холодном климате

Введение

• В холодном климате в зданиях с механической вентиляцией у людей часто возникает естественное желание сэкономить энергию, уменьшив расход вентиляционного воздуха и поддерживая качество внутреннего воздуха на минимальном уровне. Но что такое качество внутреннего воздуха? Этот термин можно определить как степень удовлетворения потребностей людей, находящихся в помещении. О каких потребностях идёт речь? Очевидно, что мы хотим вдыхать воздух, не оказывающий отрицательного воздействия на наше здоровье. Мы также хотим, чтобы воздух воспринимался как приемлемый и даже более того - как свежий и приятный. Кроме того, нам бы хотелось, чтобы воздух в помещении положительно влиял на нашу производительность труда.
• Можем ли мы выразить эти потребности в химических терминах? Мы знаем, Что химические вещества, выделяемые людьми, материалами и оборудованием, находящимся в помещении, снижают качество внутреннего воздуха.
• В таком случае не можем ли мы обеспечить концентрацию в воздухе каждого химического вещества ниже определённого, предписанного значения? К сожалению, в непромышленных зданиях этот метод не может работать достаточно эффективно.
• Дело в том, что обычно в воздухе присутствуют сотни идаже тысячи химических веществ, каждое из которых имеет небольшую концентрацию, а мы обладаем весьма огромной информацией о влиянии этих веществ на здоровье и комфорт людей. Предписываемые предельные значения имеются только для нескольких химических веществ, причём эти значения применимы только в тех случаях, когда в воздухе присутствуют только одни эти вещества.
• Закономерин вопрос - каким образом оценить пороговые значения для запахов или возникновения эффекта раздражения, вызываемых большим количеством химических веществ? Приводимые в литературе пороговые значения очень различаются между собой, и они устанавливаются для концентраций, при которых 50% людей ощущает присутствие определённого химического вещества, если это вещество является единственным присудствующим в воздухе. Наиболее чувствительные люди могоут различать химические вещества при концентрациях, на несколько порядков неже указанной, они могут ощущать "коктейль" из сотен химических веществ даже при ещё более низкой концентрации. Более того, некоторые химические вещества, концентрация которых даже выше предельной концентрации для запаха, могут восприниматьсякак приятные, а другие - как очень неприятные. Ещё одним затруднением является то, некоторые химические вещества трудно измерить при низких концентрациях, при которых они всё же оказывают отрицательное воздействие на людей.
• В качестве альтернативного решения указаннойпроблемы может быть предложено использование реакции органов чувств человека (сенсорной реакции) для непосредственного определения качества внутреннего воздуха. Используя это определение, под внутренним воздухом высокого качества можно понимать воздух, воспринимаемый как приемлемый большей частью находящихся в помещении людей. Исходя из этого, уже в 1930-х годах прошлого века были проведены исследования качества внутреннего воздуха группами экспертов на основании их ощющений (так называемые сенсорные измерения качаства внутреннего воздуха).
• Позже, в 1988 году, автор настоящей статьи на основании результатов этих измерений предложил следующие сенсорные единицы: ощущаемое качество внутреннего воздуха выражается в количестве людей (в процентах), не удовлетворённых его качеством, а сенсорная нагрузка загрязнения выражается в ольфах (еденицах обоняния).
• Сенсорные еденицы позволяют выполнить расчёт нагрузок системы вентиляции, необходимых для получения приемлемого качества воздуха.
• Часто встречаются высказывания о том, что сенсорные измерения более прдпочтительны, чем химические измерения. В течение нескольких десятилетий эти измерения сформировали базу для стандартов и предписаний по системам вентиляции (CEN, 1998; ASHRAE, 2004). Эти стандарты и предписания обычно определяют воздух с приемлемым качеством как воздух, вызывающий неудовлетворение у 15, 20 или 30% людей. Кроме того, эти стандарты задают соответствующие необходимые параметры вентиляции. На практике эта "философия" стандартов определяет посредственное качество воздыха, которым недовольно большее количество людей, чем ожидалось, что документально зафиксировано в результатах многих исследований в реальных условиях, в зданиях по всему миру, построенных согласно требованиям этих стандартов.

Качество воздуха в жилых помещениях и его влияние на рост числа астматических и алергических заболеваний

• В течение двух десятилетий в развитых странах количество алергических и астматических заболеваний удвоилось.
• в 2004 году была высказана гипотиза о том, что основной причиной увеличения количество таких заболеваний в развитых странах является ухудшение качества внутреннего воздуха в жилых помещениях.
• Среди факторов, способствующих снижению качества внутреннего воздуха в жилых помещениях в последнее время, можно выделить внедрение множества новых материалов, особенно полимеров,и использование многочисленных электронных устройств, которые появились в зданиях в последние десятилетия, в том числе и в детских комнатах.
• В ходе исследований связи между качеством воздуха и заболеваниемастмой и аллергией, проводившихся в Скандинавских странах, было обследованно около 11000 детей. В 200 домах, в которых проживали больные астмой дети, и в 200 домах со здоровыми детьми выполнялись подробные измерения химических, физических, биологических и медицинских характеристик. Все эти дома располагались в холодном климате Центральной Швеции, в регионах с прекрасным качеством наружного воздуха.
• Полученные результаты показали, что аллергические симптомы связанны с вентиляцией. Увеличение в 4 раза интенсивности вентиляции и, следовательно, показателя качества внутреннего воздуха снизили вероятность появления аллергических симптомов наполовину. Результаты данных исследований также выявили связь между концентрацией фталатов и риском заболевания астмой. Снижение концентрации фталатов в 7 раз снизило вероятность заболевания астмой на треть.
• Таким образом, было показано, что увеличение в жилых помещениях показателя качества внутреннего воздуха в 4-7 раз оказывает значительное влияние на уменьшение риска заболевания астмой и проявления аллергических симптомов.

Качество воздуха в офисных зданиях и его влияние на производительность труда сотрудников

• Результаты последних независимых исследований показывают, что качуство внутреннего воздуха в офисах имеет значительное положительное влияние на производительность труда сотрудников.
• В одном из иследований в реальных условиях в обычном офисе были заданы два вида условий с разным качеством воздуха. Разница в качестве воздуха обусловливалась наличием или отсутствием обычного напольного покрытия, являющегося дополнительным источником загрязнения. Два эти условия соответствовали зданиям с низким и не низким содержанием загрязняющих веществ, согласно определениям Европейских директив для проектирования параметров внутренней среды (CEN, 1998).
• Одни и те же люди работали в офисе в течении 4,5 часов при каждом из двух уровней качества воздуха. Было выявленно, что при хорошем качестве воздуха производительность труда людей было на 6,5% выше (P < 0,003),они делали меньшее количество ошибок и испытывали меньшее количество симптомов синдрома "больного здания".
• Эти исследования, проводившиеся в Дании, были затем повторены в Швеции и дали схожие результаты.
• Третий комплекс исследований был выполнен в Датской лаборатории исследований в реальных условиях, с темиже источниками загрязнения, но при трёх значениях расхода вентиляционного воздуха: 3, 10 и 30 л/с на человека. Было доказанно, что при увеличении расхода вентиляционного воздуха значительно возрастла производительность труда людей.
• Был проведён совместный анализ результатов трёх исследований с семью экспирементальными условиями и 90 людьми, в ходе которого выявлялась зависимость производительности труда от ощущаемого качества воздуха. Эти результаты показывали, что повышение качества внутреннего воздуха оказывает значительное влиние на производительность труда.
• В другом исследовании с такими же условиями эксперимента, что описанные выше, в качестве дополнительных источников загрязнения использовались персональные компьютеры, которые эксплуатировались уже в теченеитрёх месяцев. Когда в ходе исследований добавлялись дополнительные компьютеры, производительность труда снижалась на 9% (p < 0,01), и количество людей, которых не удовлетворяло качество воздуха, увеличивалось в 3 раза. Каждый из загрязняющих воздух компьютеров вносил дополнительную нагрузку, соответствующую трём ольфам. В дальнейшем при исследовании использовались персональные компьютеры наиболее извесных марок, имеющие мониторы с электронно-лучевой трубкой и плоские мониторы. Результаты этих исследований были сходны с результатами проводившихся ранее исследований, кроме того, выявилось, что компьютеры с плоскими экранами загрязняют воздух гораздо меньше.
• Положительное влияние высокого качества воздуха на производительность труда людей было недавно подтвержденно в ходе исследования в здании, в котором для очистки воздуха применялись либо новые, либо использованные фильтры твёрдых частиц. Было зафиксированное на производительность труда увеличения расхода вентиляционного воздуха, но этот эфект наблюдался только при использовании новых фильтров.
• Здесь следует заметить, что в упоминавшихся ранее исследованиях, продемонстрировавших положительное влияние вентиляции на произвольность труда людей, фмльтры для очистки воздуха не использовались. В течении всего времени проведения последних исследований использовались старые фильтры, и именно этим обстоятельством можно объяснить сделанный авторами вывод о незначительном положительном влиянии повышения расхода вентиляционного воздуха на производительность труда людей, это указывает нато, что фильтры твёрдых частиц в системах ОВК могут представлять собой серьёзный источник загрязнения.
• Исследования с использованием фильтров проводились в умеренно холодном климате, но подобные исследования были недавно выполнены в условиях тропиков, и они показали сходные результаты.
• Увеличение показателя качества внутреннего воздуха во многих офисных зданиях, существующих по всему миру, может повысить производительность труда сотрудников приблизительно на 5-10%. За год это может дать огромную экономическую прибыль, которая покроет все капитальные затраты и эксплуатационные расходы в здании. Поэтому анализ расходов за весь срок службы здания должен учитывать фактор повышения производительности труда людей из-за улучшения качества внутреннего воздуха.

Качество воздуха в школьных зданиях и его влияние на процесс обучени детей

• Имеются документальные свидетельства того, что показатель качества воздуха в школах часто имеет низкое значение. Во многих случаях в целях экономии энергии снижается расход вентиляционного воздуха, эксплуатация и техническое обслуживание систем вентиляции часто проводятся на недостаточном уровне.
• Недавно проводились исследования эффективности школьного обучения - обследовались дети в возрасте 10 лет, обучающиеся в параллельных классах, и выявлялось влияние увеличения расхода вентиляционного воздуха на эффективность обучение детей в школе.
• Каждую неделю учителя в параллельных классах предлагали детям задания, касающиеся различных аспектов школьного обучения - от чтения до решения математических задач.
• В вентиляционных системах приминялись чистые фильтры. При увеличении расхода вентиляционного воздуха с 5 до 10 л/спродуктивность школьной работы возрастали приблизительно на 15%.
• Таким образом, увеличение показателя качества внутреннего воздуха в два раза вызывает у детей значительное повышение продуктивности школьной работы и способности усвоения материала.

Качество внутреннего воздуха, приемлемое для наиболее чувствительных людей

• В стандартах признаётся, что предписываемые в них значения качества внутреннего воздуха определяют такое качество, которое 15-30% наиболее чувствительных людей не удовлетворяет.
• Это очень разочаровывающий факт, когда осознано проектируются здания, условия в которых такое большое количество людей признаёт неудовлетворительными.
• Что же можно сделать, чтобы уменьшить долю людей, недовольных качеством внутреннего воздуха, до незначительного уровня, например, до 1%?
• Согласно модели сенсарных измерений качества воздуха, которую предложил автор данной статьи в 1988 году, для такого снижения необходимо увеличение качества воздуха на один-два порядка, в зависимости от исходного уровня.
• При попытке сделать это при помощи увеличения интенсивности вентиляции обнаруживается, что понадобится такой огромный расход вентиляционного воздуха, а именно:
•     контроль источников загрязнения;
•     очистка воздуха;
•     индивидуальная вентиляция;
•     охлаждение и осушение воздуха.
• Далее подробно рассмотрим каждый из этих методов.

Контроль источноков загрязнения

Очевидным и наиболее рекомендуемым методом улучшения качества внутреннего воздуха является уменьшение количества источников загрязнения в здании, в том числе в системах ОВК.

При этом следует обратить особое внимание на следующие три источника загрязнений:

       1) фильтры твёрдых частиц;

       2) строительные материалы (в том числе напольные покрытия);

       3) персональные компьютеры.

Особенно серьёзными источниками загрязнения являются фильтры твёрдых частиц, т.к. они снижают качество воздуха даже ещё перед подачей  этого воздуха в вентилируемое пространство. Более того, большой расход воздуха, проходящего через фильтр, увеличивает, как уже упоминалось, выделение загрязняющих веществ из частиц, захваченных фильтром, так что качество воздуха за фильтром не повышается. Это объясняет, почему увеличение расхода вентиляционного воздуха в помещениях с

СТАТЬИ -> Статьи о кондиционировании воздуха и о оборудовании для кондиционирования воздуха. -> Качество внутреннего воздуха в зданиях, постренных в холодном климате