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45. 室内環境制御

チャプターエディター:  フアン・グアッシュ・ファラス

 


 

目次 

図表

室内環境の制御:一般原則
A.エルナンデス・カジェハ

室内空気:制御と清掃の方法
E. アダン リエバナと A. エルナンデス カジェハ

一般換気と希釈換気の目的と原則
エミリオ・カステホン

非工業用建物の換気基準
A.エルナンデス・カジェハ

暖房および空調システム
F.ラモス・ペレスとJ.グアッシュ・ファラス

室内空気: イオン化
E. Adán Liébana と J. Guasch Farrás

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. 最も一般的な室内汚染物質とその発生源
2. 基本要件-希釈換気システム
3. 防除対策とその効果
4. 作業環境と効果の調整
5. フィルターの有効性 (ASHRAE 規格 52-76)
6. 夾雑物の吸収剤として使用される試薬
7. 室内空気の質のレベル
8. 建物の居住者による汚染
9. 各建物の稼働率
10. 建物による汚染
11. 外気の質レベル
12. 環境要因の基準案
13. 熱的快適温度 (Fanger に基づく)
14. イオンの特徴

フィギュア

サムネイルをポイントすると、図のキャプションが表示されます。クリックすると、記事のコンテキストで図が表示されます。

IEN010F1IEN010F2IEN010F3IEN030F1IEN030F2IEN040F1IEN040F2IEN040F3IEN040F4IEN050F1IEN050F3IEN050F7IEN050F8


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水曜日、2月16 2011 00:42

室内環境の制御:一般原則

都会に住む人々は、仕事と余暇の両方で座りがちな活動を行いながら、80 ~ 90% の時間を屋内空間で過ごします。 (図 1 を参照)。

図 1. 都会の住人は 80 ~ 90% の時間を屋内で過ごす

IEN010F1

この事実は、気候条件が変化する屋外よりも快適で均一な環境のこれらの屋内空間内での作成につながりました. これを可能にするために、これらの空間内の空気は、寒い季節には暖められ、暑い季節には冷やされるように調整されなければなりませんでした。

空調を効率的かつ費用対効果の高いものにするためには、外部から建物に流入する空気を制御する必要がありましたが、これは望ましい熱特性を持つとは期待できませんでした。 その結果、建物の気密性が高まり、停滞した室内空気を更新するために使用される外気の量がより厳密に制御されました。

1970 年代初頭のエネルギー危機とその結果としてのエネルギー節約の必要性は、更新と換気に使用される周囲空気の量の大幅な減少の原因となることが多い別の状況を表しています。 当時一般的に行われていたのは、建物内の空気を何度も循環させることでした。 もちろん、これはエアコンのコストを削減する目的で行われました。 しかし、別のことが起こり始めました。これらの建物の居住者の苦情、不快感、および/または健康問題の数が大幅に増加しました。 これにより、欠勤による社会的および財政的コストが増加し、専門家は、それまで汚染とは無関係であると考えられていた苦情の原因を研究するようになりました.

苦情が発生した原因を説明するのは簡単なことではありません。建物はますます気密に建てられ、換気のために供給される空気の量が減り、建物を断熱するために使用される材料や製品が増え、化学製品の数が増えています。使用される合成素材は増殖し、多様化し、環境の個々の制御は徐々に失われます。 その結果、屋内環境はますます汚染されています。

環境が悪化した建物の居住者は、ほとんどの場合、環境の側面について不満を表明したり、臨床症状を示したりして反応します。 最もよく耳にする症状は次のようなものです: 粘膜 (目、鼻、喉) の刺激、頭痛、息切れ、風邪の頻度の増加、アレルギーなど。

これらの不平を引き起こす可能性のある原因を定義するときが来ると、原因と結果の関係を確立しようとすると、タスクの見かけの単純さが実際には非常に複雑な状況に変わります. この場合、現れた苦情や健康問題に関与している可能性のあるすべての要因(環境またはその他の原因によるもの)に目を向ける必要があります。

この問題を何年にもわたって研究した結果、結論は、これらの問題には複数の原因があるということです。 例外は、例えばレジオネラ症の発生のように、原因と結果の関係が明確に確立されている場合、またはホルムアルデヒドへの曝露による刺激または過敏症の問題です.

現象には次のような名前が付けられています。 シックハウス症候群、および不快感による苦情が合理的に予想されるよりも頻繁に発生する建物の居住者に影響を与える症状として定義されます。

表 1 は、汚染物質の例と、室内空気の質の低下に関連する可能性のある最も一般的な排出源を示しています。

化学的および生物学的汚染物質の影響を受ける室内空気の質に加えて、シックハウス症候群は他の多くの要因に起因しています。 熱、騒音、照明などの物理的なものもあります。 心理社会的なものもあり、その主なものは、仕事の組織化、労使関係、仕事のペース、仕事量です。

表 1. 最も一般的な室内汚染物質とその発生源

Site

排出源

汚染物質

屋外

固定ソース

 
 

工業用地、エネルギー生産

二酸化硫黄、窒素酸化物、オゾン、粒子状物質、一酸化炭素、有機化合物

 

自動車

一酸化炭素、鉛、窒素酸化物

 

土壌の浸食

ラドン、微生物

屋内で

建設資材

 
 

石、コンクリート

ラドン

 

木材複合材、ベニヤ

ホルムアルデヒド、有機化合物

 

絶縁

ホルムアルデヒド、グラスファイバー

 

難燃剤

アスベスト

 

ペイント

有機化合物、鉛

 

機器と設備

 
 

暖房システム、キッチン

一酸化炭素、二酸化窒素、窒素酸化物、有機化合物、粒子状物質

 

コピー機

オゾン

 

換気システム

繊維、微生物

 

居住者

 
 

代謝活動

二酸化炭素、水蒸気、悪臭

 

生物活動

微生物

 

人間の活動

 
 

喫煙

一酸化炭素、その他の化合物、粒子状物質

 

芳香剤

フロン類、悪臭

 

クリーニング

有機化合物、臭気

 

レジャー、芸術活動

有機化合物、臭気

 

室内空気はシックハウス症候群において非常に重要な役割を果たしているため、その品質を管理することで、ほとんどの場合、症候群の出現につながる状態を是正または改善するのに役立ちます. ただし、室内環境を評価する際に考慮すべき要素は空気の質だけではないことを覚えておく必要があります。

室内環境管理対策

経験上、屋内環境で発生する問題のほとんどは、建物の設計および建設中に下された決定の結果であることが示されています。 これらの問題は、後で是正措置を講じることで解決できますが、建物の設計中に欠陥を防止および修正する方が効果的で費用対効果が高いことを指摘する必要があります。

考えられる汚染源は多種多様であるため、それらを制御するために講じることができる是正措置の多様性が決まります。 建物の設計には、建築家、エンジニア、インテリアデザイナーなど、さまざまな分野の専門家が関与する場合があります。 したがって、この段階では、空気の質が悪いために発生する可能性のある将来の問題を排除または最小限に抑えるために役立つさまざまな要因を念頭に置くことが重要です。 考慮すべき要因は、

  • サイトの選択
  • 建築デザイン
  • 材料の選択
  • 室内空気の質を制御するために使用される換気および空調システム。

 

建築用地の選択

大気汚染は、選択した場所の近くまたは遠くにある発生源で発生する可能性があります。 このタイプの汚染には、ほとんどの場合、自動車、産業プラント、または現場近くの発電所からの燃焼に起因する有機ガスと無機ガス、およびさまざまな起源の空気中の粒子状物質が含まれます。

土壌に見られる汚染には、埋もれた有機物とラドンからのガス状化合物が含まれます。 これらの汚染物質は、土壌と接触している建材の亀裂から、または半透性材料を介して移動することによって、建物に浸透する可能性があります。

建物の建設が計画段階にある場合、さまざまな候補地を評価する必要があります。 次の事実と情報を考慮して、最適なサイトを選択する必要があります。

  1. 遠方の汚染源を避けるために、地域の環境汚染のレベルを示すデータ。
  2. 車両交通量や産業、商業、または農業の汚染源の可能性などの要因を考慮した、隣接または近くの汚染源の分析。
  3. 揮発性または半揮発性有機化合物、ラドン ガス、およびラドンの分解によって生じるその他の放射性化合物を含む、土壌および水の汚染レベル。 この情報は、サイトを変更するか、将来の建物内のこれらの汚染物質の存在を軽減するための措置を講じる決定を下す必要がある場合に役立ちます。 取られる対策の中には、浸透経路の効果的な密閉、または将来の建物内の陽圧を保証する一般的な換気システムの設計があります。
  4. 地域の気候と優勢な風向に関する情報、および日ごとおよび季節ごとの変動。 これらの条件は、建物の適切な方向を決定するために重要です。

 

一方、地域の汚染源は、土壌の排水または洗浄、土壌の減圧、建築用または景観用バッフルの使用など、さまざまな特定の技術を使用して制御する必要があります。

建築デザイン

建物の完全性は、何世紀にもわたって、新しい建物を計画および設計する際の基本的な差し止め命令でした。 この目的のために、今日も過去も、湿度、温度変化、空気の動き、放射線、化学的および生物的因子の攻撃、または自然災害による劣化に耐える材料の能力が考慮されてきました。

建築プロジェクトを実施する際に上記の要因を考慮する必要があるという事実は、現在の状況では問題ではありません。さらに、プロジェクトは、居住者の完全性と幸福に関して正しい決定を実施する必要があります。 プロジェクトのこの段階では、内部空間の設計、材料の選択、潜在的な汚染源となり得る活動の場所、建物の外部への開口部、窓、換気システム。

建物の開口部

建物の設計中の効果的な制御手段は、以前に検出された汚染源から建物に入る可能性のある汚染の量を最小限に抑えることを目的として、これらの開口部の位置と向きを計画することです。 次の考慮事項に留意する必要があります。

  • 開口部は、汚染源から離れた場所に設置し、風が支配的な方向に向かないようにする必要があります。 開口部が煙や排気の発生源に近い場合、換気システムは、図 2 に示すように、排出された空気の再侵入を避けるために、その領域に陽圧を生成するように計画する必要があります。
  • 排水を確保し、建物が土と接触する場所、基礎、タイル張りの場所、排水システムと導管がある場所、およびその他の場所への浸透を防ぐために、特別な注意を払う必要があります。
  • 荷積みドックやガレージへのアクセスは、建物の通常の空気取り入れ口や正面玄関から離れた場所に設置する必要があります。

 

図 2. 外部からの汚染の侵入

IEN010F2

Windows

近年、1970 年代と 1980 年代に見られた傾向が逆転し、現在、新しい建築プロジェクトにワーキング ウィンドウを含める傾向があります。 これにより、いくつかの利点が得られます。 それらの XNUMX つは、換気システムが不均衡を防ぐためにそれらの領域にセンサーを備えていると仮定して、それを必要とする領域 (数は少ないと思われます) に補助的な換気を提供する機能です。 窓を開けても新鮮な空気が建物に入ることが常に保証されるわけではないことに注意してください。 換気システムが加圧されている場合、窓を開けても余分な換気は得られません。 他の利点は明らかに心理社会的な特徴であり、居住者は周囲をある程度個別に制御し、屋外への直接的かつ視覚的なアクセスを可能にします。

湿気に対する保護

制御の主な手段は、建物の土台の湿度を下げることです。ここでは、微生物、特に菌類が頻繁に広がり、成長する可能性があります。

地域を除湿し、土壌を加圧すると、生物剤の出現を防ぐことができ、土壌に存在する可能性のある化学汚染物質の浸透も防ぐことができます.

空気中の湿度の影響を最も受けやすい建物の密閉された領域を密閉して制御することも考慮すべきもう XNUMX つの対策です。湿度が建物の外装に使用されている材料を損傷し、その結果、これらの材料が微生物汚染の原因になる可能性があるためです。 .

室内空間の計画

計画段階で、建物の用途やその中で行われる活動を知ることが重要です。 何よりも、どの活動が汚染源になる可能性があるかを知ることが重要です。 この知識は、これらの潜在的な汚染源を制限および制御するために使用できます。 建物内での汚染源となる可能性のある活動の例としては、食品の準備、印刷およびグラフィック アート、喫煙、コピー機の使用などがあります。

特定の場所でのこれらの活動の場所は、他の活動から分離され、隔離されており、建物の居住者ができるだけ影響を受けないように決定する必要があります。

これらのプロセスには、局所的な抽出システムおよび/または特別な特性を備えた全体的な換気システムを提供することをお勧めします。 これらの措置の最初のものは、排出源で汚染物質を制御することを目的としています。 XNUMX つ目は、多数の発生源がある場合、それらが特定の空間内に分散している場合、または汚染物質が非常に危険な場合に適用され、次の要件に準拠する必要があります。問題の活動の基準に従って、建物内の一般的な換気の流れと混合して空気を再利用してはならず、必要に応じて補助的な強制空気抽出を含める必要があります。 そのような場合、これらの場所での空気の流れは、隣接する空間間で汚染物質が移動するのを避けるために、慎重に計画する必要があります。

場合によっては、空気中の汚染物質の存在をろ過または化学的に浄化することによって除去または低減することによって、制御が達成されます。 これらの制御技術を使用する際には、汚染物質の物理的および化学的特性に留意する必要があります。 たとえば、ろ過システムは、フィルターの効率がろ過される粒子のサイズに適合している限り、空気から粒子状物質を除去するのに十分ですが、ガスや蒸気は通過させます。

汚染源の除去は、屋内空間の汚染を制御する最も効果的な方法です。 この点を示す良い例は、職場での喫煙の制限と禁止です。 喫煙が許可されている場所では、通常、特別な換気システムを備えた特別なエリアに制限されています。

材料の選択

建物内で発生する可能性のある汚染問題を防止するために、建設や装飾に使用される材料の特性、備品、実施される通常の作業活動、建物の清掃と消毒の方法に注意を払う必要があります。昆虫やその他の害虫を制御する方法。 また、揮発性有機化合物 (VOC) のレベルを下げることも可能です。たとえば、これらの化合物の排出率がわかっている材料や家具のみを考慮し、それらのレベルが最も低いものを選択することによって可能です。

今日、一部の研究所や機関がこの種の排出に関する研究を行っているにもかかわらず、建設資材の汚染物質の排出率に関する入手可能な情報はほとんどありません。 この希少性は、利用可能な製品の数が膨大であることと、時間の経過とともに製品が変動することによってさらに悪化しています。

この困難にもかかわらず、一部の生産者は自社製品の研究を開始し、通常は消費者または建設専門家の要求に応じて、実施された研究に関する情報を含めています。 製品はますます頻繁にラベル付けされています 環境に安全, 非毒性 などがあります。

しかし、克服すべき問題はまだたくさんあります。 これらの問題の例としては、必要な分析に時間と費用の両面で高いコストがかかることが挙げられます。 サンプルの分析に使用される方法の基準がない。 一部の汚染物質の健康への影響に関する知識が不足しているために得られた結果の複雑な解釈。 また、短期間に放出する高レベルの放出物質が、長期間にわたって放出する低レベルの放出物質よりも好ましいかどうかについて、研究者の間で合意が得られていないこと。

しかし、実際には、今後数年間で建設および装飾材料の市場はより競争が激しくなり、より多くの立法圧力を受けることになります. これにより、一部の製品が廃止されるか、排出率の低い他の製品に置き換えられます。 この種の対策は、室内装飾用のモケット生地の製造に使用される接着剤ですでに行われており、塗料の製造における水銀やペンタクロロフェノールなどの危険な化合物の排除によってさらに実証されています。

この分野のより多くのことが明らかになり、法規制が成熟するまで、新しい建物に使用または設置するのに最も適切な材料と製品の選択に関する決定は、専門家に委ねられます. ここでは、意思決定に役立ついくつかの考慮事項について概説します。

  • 製品の化学組成と汚染物質の排出率に関する情報、およびそれらにさらされる居住者の健康、安全、快適さに関する情報を入手できる必要があります。 この情報は、製品の製造元から提供される必要があります。
  • 発がん性および催奇形性化合物、刺激物、全身毒素、悪臭を放つ化合物などの存在に特に注意を払い、あらゆる汚染物質の放出率が可能な限り低い製品を選択する必要があります。 多孔質材料、テキスタイル、コーティングされていない繊維など、大きな放出面または吸収面を示す接着剤または材料を指定し、それらの使用を制限する必要があります。
  • これらの材料と製品の取り扱いと設置には、予防手順を実施する必要があります。 これらの材料の設置中および設置後は、スペースを徹底的に換気する必要があります。 焼く 特定の製品を硬化させるには、プロセス (以下を参照) を使用する必要があります。 推奨される衛生対策も適用する必要があります。
  • 設置と仕上げの段階、および建物の最初の使用中に新しい材料の放出への暴露を最小限に抑えるために推奨される手順の 24 つは、建物を 100% 外気で XNUMX 時間換気することです。 この技術を使用して有機化合物を除去すると、これらの化合物が多孔質材料に保持されるのを防ぐことができます。 これらの多孔質材料は、貯留された化合物を環境に放出するため、貯水池およびその後の汚染源として機能する可能性があります。
  • 建物が一定期間閉鎖された後 (XNUMX 日の最初の数時間)、および週末や休暇で閉鎖された後、建物を再び使用する前に、換気を可能な限り最大のレベルまで高めることも、実施できる便利な手段です。
  • として知られる特別な手順 焼く、いくつかの建物で新しい材料を「硬化」するために使用されています。 の 焼く この手順は、建物の温度を 48 時間以上上昇させ、空気の流れを最小限に保ちます。 高温は、揮発性有機化合物の放出に有利に働きます。 その後、建物は換気され、それによって汚染負荷が軽減されます。 これまでに得られた結果は、この手順がいくつかの状況で効果的であることを示しています。

 

換気システムと室内気候の制御

密閉された空間では、換気は空気の質を制御するための最も重要な方法の XNUMX つです。 これらの空間には非常に多くの汚染源があり、これらの汚染物質の特性は非常に多様であるため、設計段階で完全に管理することはほとんど不可能です. 建物の居住者自身が、従事する活動や個人の衛生のために使用する製品によって生成される汚染は、その好例です。 一般に、これらの汚染源は設計者の管理外です。

したがって、換気は、汚染された屋内空間から汚染物質を希釈して除去するために通常使用される制御方法です。 きれいな屋外の空気または便利に浄化されたリサイクルされた空気で実行できます。

換気システムが適切な公害防止方法として機能するためには、換気システムを設計する際にさまざまな点を考慮する必要があります。 その中には、使用される外気の質があります。 特定の汚染物質またはその発生源の特別な要件; 換気システム自体の予防保守。これも汚染源の可能性を考慮する必要があります。 建物内の空気の分布。

表 2 は、質の高い室内環境を維持するための換気システムの設計で考慮すべき主なポイントをまとめたものです。

一般的な換気・空調システムでは、外気から取り入れた空気とリサイクルされた空気の可変部分が混合された空気が、さまざまな空調システムを通過し、通常はろ過され、季節に応じて加熱または冷却され、加湿されます。または必要に応じて除湿します。

表 2. 希釈による換気システムの基本要件

システムコンポーネント
または機能

要件

外気希釈

XNUMX 時間あたりの占有者による最小の空気量を保証する必要があります。

 

目標は、XNUMX 時間あたりの最小回数で内部の空気の量を更新することです。

 

供給される外気の量は、汚染源の強度に基づいて増加する必要があります。

 

汚染を発生させる活動が行われるスペースについては、外部への直接排出を保証する必要があります。

空気取り入れ口の場所

既知の汚染源の噴煙の近くに吸気口を配置することは避けるべきです。

 

停滞した水や冷却塔から発生するエアロゾルの近くの場所は避けるべきです。

 

動物の侵入を防ぎ、鳥が取水口の近くにとまったり営巣したりしないようにする必要があります。

空気抜きの場所
通気口

排気口は空気取り入れ口からできるだけ離して配置し、排気口の高さを高くする必要があります。

 

排出口の向きは、吸気フードとは反対方向にする必要があります。

ろ過と洗浄

粒子状物質用の機械的および電気的フィルターを使用する必要があります。

 

汚染物質を化学的に除去するためのシステムを設置する必要があります。

微生物制御

分配導管内のものを含め、気流と直接接触する多孔質材料を配置することは避ける必要があります。

 

空調ユニットで結露が形成される場所に停滞した水が溜まらないようにする必要があります。

 

予防保守プログラムを確立し、加湿器と冷却塔の定期的な清掃をスケジュールする必要があります。

空気分配

デッド ゾーン (換気のない場所) の形成と空気の成層化を排除し、防止する必要があります。

 

居住者が呼吸する場所で空気を混合することが望ましいです。

 

実施される活動に基づいて、すべての地域で適切な圧力を維持する必要があります。

 

空気推進システムと抽出システムは、それらの間の平衡を維持するように制御する必要があります。

 

処理が完了すると、空気はコンジットによって建物のすべてのエリアに分配され、分散グレーティングを通じて供給されます。 次に、熱を交換して室内の雰囲気を一新し、最終的に戻りダクトによって各場所から引き離される前に、居住空間全体で混合します。

汚染物質を希釈して除去するために使用する外気の量は、多くの研究と論争の対象となっています。 近年、外気の推奨レベルと公開されている換気基準に変更があり、ほとんどの場合、使用される外気の量が増加しています。 それにもかかわらず、これらの勧告はすべての汚染源を効果的に管理するには不十分であることが指摘されています。 これは、確立された基準が占有率に基づいており、建設に使用される材料、家具、外部から取り込まれる空気の質など、他の重要な汚染源を無視しているためです。

したがって、必要な換気量は、得たい空気の質、利用可能な外気の質、および換気される空間の汚染の総負荷という 1988 つの基本的な考慮事項に基づいている必要があります。 これは、PO ファンガー教授と彼のチームによって行われた研究の出発点です (Fanger 1989, XNUMX)。 これらの研究は、空気の質の要件を満たし、居住者が感じる許容レベルの快適さを提供する新しい換気基準を確立することを目的としています。

内部空間の空気の質に影響を与える要因の XNUMX つは、利用できる外気の質です。 車両の通行や産業活動や農業活動などの外部汚染源の特性により、建物の設計者、所有者、居住者の手の届かないところにそれらを制御することができます。 この種の場合、環境当局は、環境保護ガイドラインを確立し、それらが遵守されていることを確認する責任を負わなければなりません。 しかし、適用でき、大気汚染の削減と排除に役立つ多くの管理手段があります。

前述のように、建物自体またはその設備 (冷蔵塔、キッチン、バスルームの換気口など) から汚染物質が逆流するのを防ぐために、空気の取り入れ口と排気口の位置と向きに特別な注意を払う必要があります。 、およびすぐ近くの建物から。

外気またはリサイクルされた空気が汚染されていることが判明した場合、推奨される制御手段は、それをろ過して洗浄することです。 粒子状物質を除去する最も効果的な方法は、電気集塵機と機械式保持フィルターを使用することです。 後者は、除去する粒子のサイズに合わせて正確に調整されているほど、最も効果的です。

化学吸収および/または吸着によってガスおよび蒸気を除去できるシステムの使用は、非工業的な状況ではめったに使用されない技術です。 ただし、空気清浄機を使用して、汚染の問題、特に臭いなどを隠すシステムを見つけるのは一般的です。

空気の質をきれいにし、改善する他の技術は、イオナイザーとオゾナイザーの使用から成ります。 これらのシステムの実際の特性と考えられる健康への悪影響が明らかになるまで、大気質の改善を達成するためにこれらのシステムを使用する際の最善の策は、慎重であることです。

空気が処理され、冷却または加熱されると、室内空間に供給されます。 空気の分配が許容できるかどうかは、拡散格子の選択、数、および配置に大きく依存します。

空気を混合するために従うべきさまざまな手順の有効性に関する意見の相違を考えると、一部の設計者は、状況によっては、拡散格子の代わりに床レベルまたは壁に空気を供給する空気分配システムを使用し始めています。天井に。 いずれにせよ、リターン レジスタの位置は、図 3 に示すように、空気の入口と出口が短絡して完全に混合されないように慎重に計画する必要があります。

図 3. 屋内空間で空気分配が短絡する例

IEN010F3

作業スペースがどのように区切られているかによって、空気分配はさまざまな問題を引き起こす可能性があります。 たとえば、拡散格子が天井にあるオープン ワークスペースでは、室内の空気が完全に混合されない場合があります。 この問題は、使用される換気システムのタイプがさまざまな量の空気を供給できる場合に悪化する傾向があります。 これらのシステムの分配コンジットには、エリア サーモスタットから受信したデータに基づいてコンジットに供給される空気の量を変更するターミナルが装備されています。

これらの端子のかなりの数を通る空気の流れが減少すると、問題が発生する可能性があります。これは、さまざまな領域のサーモスタットが目的の温度に達したときに発生する状況であり、空気を押し出すファンへの電力が自動的に減少します。 その結果、システムを通過する空気の総流量が少なくなり、場合によっては大幅に少なくなり、新しい外気の流入が完全に中断されることさえあります。 システムの吸気口に外気の流れを制御するセンサーを配置すると、新しい空気の流れを常に最小限に保つことができます。

定期的に発生するもう XNUMX つの問題は、ワークスペースに部分的または全体的なパーティションを配置することにより、空気の流れが妨げられることです。 この状況を修正する方法はたくさんあります。 一つの方法は、キュービクルを仕切るパネルの下端に空きスペースを残すことです。 その他の方法としては、補助ファンの設置や床への拡散グリルの配置などがあります。 補助誘導ファン コイルを使用すると、空気の混合が促進され、指定されたスペースの温度条件を個別に制御できます。 空気の質の重要性を損なうことなく それ自体が 快適な室内環境は、それに影響を与えるさまざまな要素のバランスによって達成されることを心に留めておく必要があります。 残りの要素に関係なく要素の 3 つに影響を与える何らかの行動 (ポジティブな行動であっても) を行うと、要素間のバランスに影響を与え、建物の居住者からの新しい苦情につながる可能性があります。 表 4 と表 XNUMX は、室内の空気の質を改善することを目的としたこれらのアクションの一部が、方程式の他の要素の失敗につながり、作業環境の調整が室内の空気の質に影響を与える可能性があることを示しています。

表 3. 室内空気質管理対策と室内環境への影響

Action

効果

熱環境

新鮮な空気の量の増加

下書きの増加

微生物剤をチェックするための相対湿度の低下

不十分な相対湿度

音響環境

外気を断続的に供給して節約
エネルギー

断続的な騒音暴露

視覚環境

蛍光灯の使用量削減による削減
光化学汚染

照明効果の低下

心理社会的環境

オープンオフィス

親密さの喪失と定義されたワークスペースの喪失

 

表 4. 作業環境の調整と室内空気質への影響

Action

効果

熱環境

外気供給はサーマルをベースに
検討事項

新鮮な空気の量が不十分

加湿器の使用

潜在的な微生物学的危険

音響環境

断熱材の使用増加

汚染物質の放出の可能性

視覚環境

人工照明のみに基づくシステム

不満、植物の枯死、微生物の増殖

心理社会的環境

コピー機やプリンターなど、ワークスペース内の機器の使用

汚染レベルの上昇

 

設計段階にある建物の全体的な環境の品質を保証することは、その管理に大きく依存しますが、何よりもその建物の居住者に対する積極的な姿勢に依存します。 居住者は、建物の所有者が高品質の屋内環境を提供することを目的とした設備の適切な機能を測定するために信頼できる最高のセンサーです。

照明、温度、換気などの室内環境を調整するすべての決定を下す「ビッグブラザー」アプローチに基づく制御システムは、居住者の心理的および社会的幸福に悪影響を及ぼす傾向があります。 居住者は、自分のニーズを満たす環境条件を作成する能力が低下またはブロックされていることに気付きます。 さらに、このタイプの制御システムは、特定のスペースで実行される活動の変化、そこで働く人数、またはスペースの割り当て方法の変更によって生じるさまざまな環境要件を満たすために変更できない場合があります。

解決策は、屋内環境の集中制御システムを設置し、居住者によって局所制御を規制することで構成できます。 この考えは、一般的な照明がより局所的な照明によって補われる視覚環境の領域で非常に一般的に使用されていますが、他の関心事に拡張する必要があります。一般的および局所的な暖房と空調、新鮮な空気の一般的および局所的な供給などです。

要約すると、それぞれの場合において、環境条件の一部は、安全、健康、および経済的な考慮事項に基づいて集中管理によって最適化されるべきであり、一方で、さまざまな地域の環境条件は、システムのユーザーによって最適化されるべきであると言えます。スペース。 ユーザーが異なればニーズも異なり、特定の条件に対する反応も異なります。 さまざまな部分間のこの種の妥協は、間違いなく、より大きな満足、幸福、および生産性につながります.

 

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水曜日、2月16 2011 00:49

室内空気:制御と清掃の方法

建物内の空気の質は、外気の質、換気/空調システムの設計、システムの機能と維持方法、および室内汚染源を含む一連の要因によるものです。 一般的に、屋内空間の汚染物質の濃度レベルは、汚染物質の生成とその除去速度のバランスによって決まります。

汚染物質の発生に関しては、汚染源も外部または内部にある可能性があります。 外部ソースには、産業燃焼プロセス、車両交通、発電所などによる大気汚染が含まれます。 冷蔵塔や他の建物の排気口など、空気が建物に引き込まれる吸気シャフトの近くで放出される汚染。 ラドンガス、ガソリンタンクや農薬からの漏れなどの汚染された土壌からの放射。

内部汚染の原因の中で、換気および空調システム自体に関連するもの (主に、そのようなシステムのあらゆる部分の微生物汚染)、建物の建設および装飾に使用される材料、および建物の居住者に言及する価値があります。建物。 室内汚染の具体的な発生源は、タバコの煙、実験室、コピー機、写真ラボ、印刷機、ジム、美容室、キッチン、カフェテリア、バスルーム、駐車場、ボイラー室です。 これらすべての発生源には全体的な換気システムが必要であり、これらの領域から排出された空気は建物内で再利用されるべきではありません。 状況に応じて、これらのエリアには、抽出によって動作する局所換気システムも設置する必要があります。

室内空気の質の評価には、建物内に存在する可能性のある汚染物質の測定と評価が含まれます。 建物内の空気の質を確認するために、いくつかの指標が使用されます。 それらには、一酸化炭素と二酸化炭素の濃度、総揮発性有機化合物 (TVOC)、総浮遊粒子 (TSP)、および換気率が含まれます。 内部空間に存在するいくつかの物質の評価には、さまざまな基準または推奨される目標値が存在します。 これらは、世界保健機関 (WHO) によって公布された室内空気の品質に関するガイドラインや、米国暖房冷凍空調技術者協会 (ASHRAE) の基準など、さまざまな基準またはガイドラインに記載されています。

ただし、これらの物質の多くについては、定義された基準がありません。 今のところ推奨される行動方針は、米国政府産業衛生士会議 (ACGIH 1992) によって提供された産業環境の価値と基準を適用することです。 安全係数または補正係数は、指定された値の XNUMX 分の XNUMX、XNUMX 分の XNUMX、または XNUMX 分の XNUMX のオーダーで適用されます。

室内空気の制御方法は、汚染源の制御、または換気と空気清浄戦略による環境の制御の XNUMX つの主要なグループに分けることができます。

汚染源の管理

汚染源は、次のようなさまざまな手段で制御できます。

  1. 制圧. 汚染源を排除することは、室内の空気の質を制御するための理想的な方法です。 この措置は恒久的であり、将来のメンテナンス操作は必要ありません。 たばこの煙のように、汚染源がわかっている場合に適用され、汚染物質の代用を必要としません。
  2. 置換. 場合によっては、汚染源である製品の代替が使用されるべき手段です。 使用する製品の種類 (クリーニング、装飾など) を、同じサービスを提供するが毒性が低く、使用者へのリスクが少ない他の製品に変更することが可能な場合があります。
  3. 隔離または空間的閉じ込め. これらの対策は、情報源へのアクセスを制限することで暴露を減らすように設計されています。 この方法は、周囲の空気への排出を最小限に抑え、汚染源の近くの地域への人々のアクセスを制限するために、汚染源の周りにバリア(部分的または全体的)または封じ込めを挿入することから成ります。 これらのスペースには、空気を抽出し、必要に応じて空気の流れを導くことができる補助換気システムを装備する必要があります。 このアプローチの例は、密閉されたオーブン、ボイラー室、コピー室です。
  4. ソースの封印. この方法は、最小限のレベルの汚染を放出するか、まったく放出しない材料を使用することから成ります。 このシステムは、樹脂で処理された壁からのホルムアルデヒドの放出を抑制するだけでなく、古い断熱材からのばらばらのアスベスト繊維の飛散を抑制する方法として提案されています。 ラドン ガスで汚染された建物では、この技術を使用して燃えがらブロックと地下の壁の隙間を密閉します。土壌からのラドンの侵入を防ぐポリマーが使用されます。 地下室の壁は、エポキシ塗料とポリエチレンまたはポリアミドのポリマーシーラントで処理して、壁や土壌から浸透する可能性のある汚染を防ぐこともできます.
  5. 局所抽出による換気. 局所換気システムは、発生源または発生源にできるだけ近い場所での汚染物質の捕捉に基づいています。 捕獲は、汚染物質を空気の流れに閉じ込めるように設計されたベルによって行われます。 その後、空気は浄化されるファンの助けを借りて導管を通って流れます。 抽出された空気を浄化またはろ過できない場合は、屋外に排出し、建物に戻して再利用しないでください。

 

環境の管理

非工業用建物の室内環境には、通常、多くの汚染源があり、さらにそれらが散らばっている傾向があります。 したがって、屋内の汚染問題を是正または防止するために最も一般的に採用されているシステムは、一般的または希釈による換気です。 この方法は、空気の流れを動かして方向付けて、汚染物質をその発生源から換気システムに捕捉、封じ込め、輸送することから成ります。 さらに、全体換気では、空調と再循環空気によって室内環境の温度特性を制御することもできます (この章の「全体換気と希釈換気の目的と原則」を参照)。

内部汚染を希釈するために、外気の量を増やすことは、システムが適切なサイズであり、システムの他の部分で換気が不足しない場合、または追加された量が適切な空調を妨げない場合にのみ推奨されます. 換気システムを可能な限り効果的にするには、汚染源に局所的な換気装置を設置する必要があります。 汚染が混ざった空気は再利用すべきではありません。 居住者は空気拡散ベントの近くに配置し、排出ベントの近くに汚染源を配置する必要があります。 汚染物質は、可能な限り最短のルートで排出する必要があります。 また、局地的な汚染源がある空間は、外気圧に対して負圧に保つ必要があります。

ほとんどの換気不足は、不十分な外気量に関連しているようです。 ただし、換気された空気が不適切に分配されると、空気の質が低下する可能性もあります。 たとえば、天井が非常に高い部屋では、暖かい(密度の低い)空気が上から供給されるため、気温が成層化し、換気によって部屋に存在する汚染物質を希釈することができなくなります。 換気システムを設計する際には、居住者と汚染源に対する空気拡散ベントと空気還流ベントの配置と位置を考慮する必要があります。

空気清浄技術

空気清浄方法は、特定の非常に具体的なタイプの汚染物質に対して正確に設計および選択する必要があります。 設置後は、定期的なメンテナンスにより、システムが新たな汚染源になるのを防ぎます。 以下は、空気から汚染物質を除去するために使用される XNUMX つの方法の説明です。

粒子のろ過

ろ過は懸濁液中の液体や固体を除去するのに便利な方法ですが、ガスや蒸気を除去するわけではないことに注意してください。 フィルターは、妨害、衝撃、遮断、拡散、静電引力によって粒子を捕捉することがあります。 室内空調システムのろ過は、多くの理由で必要です。 XNUMXつは、暖房や冷房の効率を低下させる原因となる汚れの蓄積を防ぐことです。 システムは、特定の粒子 (硫酸および塩化物) によって腐食することもあります。 ファンブレードの堆積物による換気システムの平衡の喪失や、目詰まりしたセンサーによる誤った情報が制御装置に送られるのを防ぐためにも、ろ過が必要です。

室内空気ろ過システムは、少なくとも XNUMX つのフィルターを直列に配置すると効果的です。 最初のプレフィルターまたは一次フィルターは、より大きな粒子のみを保持します。 このフィルターは頻繁に交換する必要があり、次のフィルターの寿命を延ばします。 二次フィルターは、最初のフィルターよりも効率的で、真菌の胞子、合成繊維、および一般的に一次フィルターで収集されたものより細かい粉塵を除去できます。 これらのフィルターは、刺激物や有毒な粒子を除去するのに十分なほど細かい必要があります。

フィルターは、その有効性、ほこりを蓄積する能力、電荷の損失、および必要な空気純度のレベルに基づいて選択されます。 フィルタの有効性は、ASHRAE 52-76 および Eurovent 4/5 規格 (ASHRAE 1992; CEN 1979) に従って測定されます。 彼らの能力 保持 保持された粉塵の質量にろ過された空気の量を掛けたものを測定し、大きな粒子のみを保持するフィルター (低および中効率フィルター) を特徴付けるために使用されます。 その保持能力を測定するために、既知の濃度と粒度の合成エアロゾルダストをフィルターに通します。 フィルターに保持された部分は、重量測定によって計算されます。

このアプリケーションには、XNUMXµmおよびXNUMXµm波長で最大XNUMXWの平均出力を提供する 効率 フィルターの吸着力は、保持された粒子の数にろ過された空気の体積を掛けて表されます。 この値は、より細かい粒子も保持するフィルターを特徴付けるために使用される値です。 フィルターの効率を計算するには、直径 0.5 ~ 1 μm の粒子のエアロゾルを含む大気中のエアロゾルの流れを強制的に通過させます。 捕捉された粒子の量は、堆積物によって引き起こされる不透明度を測定する不透明度計で測定されます。

DOP は、非常に高効率の粒子状空気 (HEPA) フィルターを特徴付けるために使用される値です。 フィルターの DOP は、直径 0.3 μm の粒子を生成するフタル酸ジオクチルを蒸発させて凝縮させたエアロゾルを使用して計算されます。 この方法は、フタル酸ジオクチルの滴の光散乱特性に基づいています。フィルターをこのテストに通すと、散乱光の強度はこの材料の表面濃度に比例し、フィルターの浸透は相対強度によって測定できます。エアロゾルをフィルタリングする前後の散乱光。 フィルターが HEPA 指定を取得するには、このテストに基づいて効率が 99.97% を超えている必要があります。

それらの間には直接的な関係がありますが、1 つの方法の結果を直接比較することはできません。 すべてのフィルターは目詰まりすると効率が低下し、悪臭や汚染の原因となります。 高効率フィルターの前に定格の低いフィルターを 52 つまたは複数使用することにより、高効率フィルターの耐用年数を大幅に延ばすことができます。 表 76 は、直径 0.3 μm の粒子について ASHRAE XNUMX-XNUMX によって確立された基準に従って、さまざまなフィルターの初期、最終、および平均収量を示しています。

表 1. 直径 52 mm の粒子に対するフィルターの有効性 (ASHRAE 規格 76-3 による)

フィルターの説明

アシュラエ 52-76

効率 (%)

 

ダストスポット (%)

逮捕率 (%)

初期

中央値

M

25-30

92

1

25

15

M

40-45

96

5

55

34

ハイ

60-65

97

19

70

50

ハイ

80-85

98

50

86

68

ハイ

90-95

99

75

99

87

95% ヘパ

-

-

95

99.5

99.1

99.97% ヘパ

-

-

99.97

99.7

99.97

 

静電沈降

この方法は、粒子状物質の制御に役立ちます。 この種の装置は、粒子をイオン化し、集電電極に引き寄せられて捕捉されるときに気流から粒子を除去することによって機能します。 イオン化は、汚染された廃水が、収集電極と放電電極の間に印加された強い電圧によって生成された電界を通過するときに発生します。 電圧は直流発電機によって得られます。 集電電極は表面積が大きく、通常は正に帯電していますが、放電電極は負に帯電したケーブルで構成されています。

粒子のイオン化に影響を与える最も重要な要因は、流出液の状態、その排出、および粒子の特性 (サイズ、濃度、抵抗など) です。 捕捉の有効性は、湿度、粒子のサイズと密度とともに増加し、流出液の粘度が増加すると減少します。

これらのデバイスの主な利点は、粒子サイズが非常に細かい場合でも、固体と液体を非常に効果的に収集できることです。 さらに、これらのシステムは、大容量および高温にも使用できます。 圧力損失は最小限です。 これらのシステムの欠点は、初期コストが高いこと、必要なスペースが大きいこと、および関連する非常に高い電圧を考慮すると、特に産業用アプリケーションに使用される場合に生じる安全上のリスクです。

電気集塵機は、産業用設定から粒子の排出を削減するための家庭用設定まで、室内空気の質を改善するためのあらゆる範囲で使用されます。 後者は、10,000 ~ 15,000 ボルトの範囲の電圧で動作する小型のデバイスです。 彼らは通常、自動電圧調整器を備えたシステムを備えており、両方の電極間で放電を引き起こすことなくイオン化を生成するのに十分な張力が常に適用されることを保証します。

マイナスイオンの発生

この方法は、空気中に浮遊する粒子を除去するために使用され、一部の著者の意見では、より健康的な環境を作り出すために使用されます。 不快感や病気を軽減する方法としてのこの方法の有効性は、まだ研究されています.

ガス吸着

この方法は、ホルムアルデヒド、二酸化硫黄、オゾン、窒素酸化物、有機蒸気などの汚染ガスや蒸気を除去するために使用されます。 吸着は、ガス分子が吸着剤固体によってトラップされる物理現象です。 吸着剤は、非常に大きな表面積を持つ多孔質の固体で構成されています。 この種の汚染物質を空気から取り除くために、吸着剤で満たされたカートリッジを通過させます。 活性炭は最も広く使用されています。 広範囲の無機ガスと有機化合物をトラップします。 脂肪族、塩素化および芳香族炭化水素、ケトン、アルコールおよびエステルがその例です。

シリカゲルは無機吸着剤でもあり、アミンや水などのより極性の高い化合物を捕捉するために使用されます。 多孔性ポリマーで構成された他の有機吸着剤もあります。 すべての吸着固体は一定量の汚染物質のみを捕捉し、飽和すると再生または交換する必要があることに留意することが重要です。 吸着固体による捕捉の別の方法は、特定の反応物を含浸させた活性アルミナと炭素の混合物を使用することです。 たとえば、一部の金属酸化物は、水銀蒸気、硫化水素、エチレンを捕捉します。 二酸化炭素は吸着によって保持されないことに留意する必要があります。

ガス吸収

吸収によるガスや煙の除去には、化学的に反応する吸収溶液に分子を通すことで分子を固定するシステムが必要です。 これは非常に選択的な方法であり、捕捉する必要がある汚染物質に固有の試薬を使用します。

試薬は通常、水に溶解します。 また、使い切る前に交換または再生する必要があります。 このシステムは汚染物質を気相から液相に移動させることに基づいているため、試薬の物理的および化学的特性は非常に重要です。 その溶解性と反応性は特に重要です。 この気相から液相への移行において重要な役割を果たすその他の側面は、pH、温度、および気体と液体の接触面積です。 汚染物質の溶解度が高い場合は、溶液をバブリングして試薬に定着させるだけで十分です。 汚染物質が容易に溶けない場合、採用しなければならないシステムは、ガスと液体の間のより大きな接触面積を確保する必要があります。 吸収剤とそれらが特に適している汚染物質の例を表 2 に示します。

表 2. さまざまな汚染物質の吸着剤として使用される試薬


吸収剤

汚染物質

ジエチルヒドロキシアミン

硫化水素

過マンガン酸カリウム

臭気ガス

塩酸および硫酸

アミン

硫化ナトリウム

アルデヒド類

水酸化ナトリウム

ホルムアルデヒド


オゾン化

室内の空気の質を改善するこの方法は、オゾンガスの使用に基づいています。 オゾンは、紫外線や放電によって酸素ガスから生成され、空気中に飛散する汚染物質を除去するために使用されます。 このガスの優れた酸化力は、抗菌剤、消臭剤、消毒剤としての使用に適しており、有害なガスや煙を除去するのに役立ちます. また、一酸化炭素濃度の高い空間の浄化にも使用されます。 工業環境では、キッチン、カフェテリア、食品および魚加工工場、化学工場、残留下水処理工場、ゴム工場、冷凍工場などで空気を処理するために使用されます。 オフィススペースでは、室内の空気の質を改善するために空調設備とともに使用されます。

オゾンは青みがかったガスで、特徴的な浸透臭があります。 高濃度では毒性があり、人間にとって致命的ですらあります。 オゾンは、酸素に対する紫外線または放電の作用によって形成されます。 オゾンの意図的、偶発的、および自然生成は区​​別されるべきです。 オゾンは、短期的にも長期的にも非常に有毒で刺激性の高いガスです。 体内での反応方法のため、生物学的影響がないレベルは知られていません. これらのデータについては、本書の化学物質のセクションで詳しく説明します 百科事典.

オゾンを使用するプロセスは、密閉された空間で実行するか、発生源でガスの放出を捕捉するための局所的な抽出システムを備えている必要があります。 オゾンシリンダーは、還元剤、可燃性物質、または分解を触媒する可能性のある製品から離れた冷蔵エリアに保管する必要があります。 オゾン発生器が負圧で機能し、故障の場合に自動遮断装置を備えている場合、漏れの可能性は最小限に抑えられることに留意する必要があります。

オゾンを使用するプロセスの電気機器は完全に絶縁し、メンテナンスは経験豊富な担当者が行う必要があります。 オゾナイザーを使用する場合、コンジットおよび付属機器には、漏れが検出されたときにオゾナイザーを即座にシャットダウンするデバイスが必要です。 換気、除湿、冷蔵機能の効率が低下した場合。 過剰な圧力または真空が発生した場合 (システムによって異なります); または、システムの出力が過剰または不十分な場合。

オゾン発生器を設置する場合は、オゾン専用の検出器を備える必要があります。 嗅覚は飽和する可能性があるため、信頼できません。 オゾン漏れは、青色に変わるヨウ化カリウムの反応性ストリップで検出できますが、テストはほとんどの酸化剤に対して陽性であるため、これは特定の方法ではありません. 特定の濃度に達したときに作動する警報システムに直接接続された選択された検出デバイスを使用して、電気化学セル、紫外線測光法、または化学発光を使用して、漏れを継続的に監視することをお勧めします。

 

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水曜日、2月16 2011 00:52

一般換気と希釈換気の目的と原則

職場で発生する汚染物質を、私たちが話す場所全体を換気することによって制御する場合 一般換気. 全体換気を使用するということは、汚染物質が作業現場の空間全体にある程度分散されるという事実を受け入れることを意味し、したがって、汚染源から遠く離れた作業員に影響を与える可能性があります。 したがって、一般的な換気は、 ローカライズされた抽出. 局部的な抽出では、汚染物質を発生源にできる限り近づけることによって排除しようとします (この章の「室内空気: コントロールとクリーニングの方法」を参照)。

一般的な換気システムの基本的な目的の 0.45 つは、体臭の制御です。 これは、毎分 XNUMX 立方メートル (m) 以上を供給することで達成できます。3/min、占有者ごとの新しい空気。 喫煙が多い場合や肉体的に激しい作業の場合は、必要な換気量が多くなり、0.9 m を超える場合があります。3XNUMX人あたり/分。

換気システムが克服しなければならない唯一の環境問題が今説明したものである場合、すべての空間には、いわゆる「浸透」によって一定レベルの「自然な」空気の更新があることを心に留めておくことをお勧めします。ドアや窓が閉じていても、ドアや窓から、また他の壁貫通部位からも発生します。 この点については、通常、エアコンのマニュアルに十分な情報が記載されていますが、少なくとも、浸透による換気レベルは 0.25 時間あたり 0.5 ~ 0.5 回の更新の間にあると言えます。 工業用地では、通常、3 時間あたり XNUMX ~ XNUMX 回の空気の更新が行われます。

化学汚染物質を制御するために使用する場合、一般的な換気は、発生する汚染物質の量がそれほど多くなく、毒性が比較的中程度であり、労働者が汚染源のすぐ近くで作業を行わない状況に限定する必要があります。汚染。 これらの差し止め命令が守られない場合、作業環境を適切に制御するための承認を得ることが難しくなります。なぜなら、高い更新率を使用する必要があるため、高い空気速度が不快感を引き起こす可能性があり、高い更新率を維持するには費用がかかるためです。 したがって、許容濃度が 100 ppm を超える溶媒の場合を除いて、化学物質の管理のために全体換気の使用を推奨することはまれです。

一方、全体換気の目的が、法的に許容される制限または国際標準化機構 (ISO) ガイドラインなどの技術的推奨事項を考慮して、作業環境の熱特性を維持することである場合、この方法には制限が少なくなります。 したがって、一般的な換気は、化学的汚染を制限するためよりも熱環境を制御するために使用されることが多いですが、局所的な抽出技術を補完するものとしての有用性は明確に認識されるべきです.

何年もの間、フレーズ 一般換気 および 希釈による換気 は同義語であると考えられていましたが、今日では、新しい一般的な換気戦略により、そうではなくなりました。 置換による換気. 希釈による換気と置換による換気は、上で概説した一般的な換気の定義に適合しますが、汚染を制御するために採用する戦略は大きく異なります。

希釈による換気 機械的に導入された空気を、すでに空間内にあるすべての空気とできるだけ完全に混合することを目標としています。熱制御が目的である場合は、可能な限り均一)。 この均一な混合を達成するために、空気は比較的高速で流れとして天井から注入され、これらの流れは空気の強力な循環を生成します。 その結果、空間内にすでに存在する空気と新しい空気が高度に混合されます。

置換による換気、 理想的な概念では、新しい空気が以前そこにあった空気と混合することなく置換されるような方法で、空気を空間に注入することで構成されています。 置換による換気は、床に近い空間に低速で新しい空気を注入し、天井近くの空気を排出することによって実現されます。 変位による換気を使用して熱環境を制御することには、温度差による密度の変化によって生成される空気の自然な動きから利益が得られるという利点があります。 置換による換気はすでに産業状況で広く使用されていますが、この主題に関する科学文献はまだ非常に限られており、その有効性の評価は依然として困難です。

希釈による換気

希釈による換気システムの設計は、汚染物質の濃度が問題の空間全体で同じであるという仮説に基づいています。 これは、化学エンジニアがよく攪拌タンクと呼ぶモデルです。

空間に注入される空気に汚染物質が含まれておらず、最初は空間内の濃度がゼロであると仮定すると、必要な換気量を計算するために XNUMX つの事実を知る必要があります。空間で生成される汚染物質の量と求められる環境濃度のレベル (仮説的には全体で同じ)。

これらの条件下では、対応する計算により次の式が得られます。

コラボレー

c(t) = 時間における空間内の汚染物質の濃度 t

a =汚染物質の発生量(単位時間あたりの質量)

Q = 新しい空気が供給される速度 (単位時間あたりの量)

V = 問題のスペースの容積。

上記の式は、濃度が次の値で定常状態になる傾向があることを示しています。 質問の値が小さいほど速くなります。 質疑応答、「単位時間あたりの更新数」と呼ばれることがよくあります。 換気の質の指標は、実際にはその値と同等と見なされる場合もありますが、上記の式は、その影響が換気の制御に限定されていることを明確に示しています。 安定の速さ しかし、そのような定常状態が発生する濃度レベルではありません。 それは依存します 発生する汚染物質の量 (a)、および換気率について (Q).

ある空間の空気が汚染されているが、新たな量の汚染物質が生成されていない場合、一定期間にわたる濃度の減少速度は次の式で与えられます。

コラボレー Q および V 上記の意味を持ち、 t1 および t2 は、それぞれ最初の時間と最後の時間であり、 c1 および c2 初期濃度と最終濃度です。

初期濃度がゼロでない場合 (Constance 1983; ACGIH 1992)、空間に注入された空気が汚染物質を完全に欠いているわけではない場合の計算式を見つけることができます (空気の冬の部分の暖房費を削減するため)。たとえば、リサイクルされる場合)、または生成される汚染物質の量が時間の関数として変化する場合。

移行段階を無視して、定常状態が達成されたと仮定すると、式は換気率が 交流リムここで、 cリム は、特定の空間で維持する必要がある濃度の値です。 この値は、規制によって、または補助的な基準として、米国政府産業衛生士会議 (ACGIH) のしきい値限界値 (TLV) などの技術的な推奨事項によって確立されます。

コラボレー a および cリム すでに説明した意味を持ち、 K 安全係数です。 の値 K 1 から 10 の間で、指定された空間での空気混合の有効性、溶媒の毒性 (小さいほど) の関数として選択する必要があります。 cリム の値が大きいほど K なる)、および産業衛生士が関連するとみなすその他の状況。 ACGIH は、とりわけ、プロセスの期間、作業のサイクル、および汚染物質の排出源に関する作業者の通常の場所、これらの発生源の数と特定の空間におけるそれらの場所、季節その他の決定基準として、自然換気量の変化、および換気装置の機能効率の予想される低下。

いずれにせよ、上記の式を使用するには、次の値の合理的に正確な知識が必要です。 a および K を使用する必要があるため、この点に関していくつかの提案を提供します。

生成される汚染物質の量は、汚染物質を生成するプロセスで消費される特定の物質の量によってかなり頻繁に見積もることができます。 そのため、溶媒の場合、使用量は、環境で検出できる最大量の適切な指標になります。

上で示したように、 K 所定の空間における混合気の効果の関数として決定する必要があります。 したがって、この値は、与えられた空間内の任意の点で汚染物質の同じ濃度を検出する推定の精度に正比例して小さくなります。 これは、換気されている空間内で空気がどのように分配されるかによって異なります。

これらの基準によると、最小値 K 空間に空気が分散して注入される場合 (たとえば、プレナムを使用)、および空気の注入と抽出が特定の空間の両端で行われる場合に使用する必要があります。 一方、 K 空気が断続的に供給され、新しい空気の取り入れ口に近いポイントで空気が抽出される場合に使用する必要があります (図 1)。

図 1. XNUMX つの供給口がある室内の空気循環の概略図

IEN030F1

空気が所定の空間に注入されるとき、特に高速で注入される場合、生成された空気の流れは周囲の空気にかなりの引っ張り力を及ぼすことに注意してください。 この空気は流れと混ざり合って流れを遅くし、測定可能な乱気流も作り出します。 結果として、このプロセスにより、すでに空間にある空気と注入された新しい空気が激しく混合され、内部気流が発生します。 これらの流れを予測するには、たとえ一般的であっても、大量の経験が必要です (図 2)。

図 2. 吸気口と排気口の位置に推奨される K 係数

IEN030F2

労働者が比較的高速で空気の流れにさらされることから生じる問題を回避するために、空気は通常、新しい空気とすでに存在する空気との急速な混合を促進するように設計された拡散格子を介して注入されます。スペース。 このようにして、空気が高速で移動する領域は可能な限り小さく保たれます。

今説明したストリーム効果は、空気が逃げたり、ドア、窓、排気口、その他の開口部から排出されたりするポイントの近くでは生成されません。 空気はあらゆる方向から抽出格子に到達するため、抽出格子から比較的近い距離でも、空気の動きは気流として認識されにくくなります。

いずれにせよ、空気の分配を扱う際には、汚染源に到達する前に新しい空気が作業者に到達するように、可能な限りワークステーションを配置する利便性を念頭に置くことが重要です。

特定の空間に重要な熱源がある場合、空気の動きは、密度の高い冷たい空気と軽い暖かい空気の密度の違いによる対流によって大きく調整されます。 この種の空間では、空気分配の設計者はこれらの熱源の存在を忘れてはなりません。そうしないと、空気の動きが予測されたものとは大きく異なることが判明する可能性があります。

一方、化学汚染の存在は、測定可能な方法で空気の密度を変化させません。 純粋な状態では、汚染物質は空気の密度とは非常に異なる (通常ははるかに大きい) 場合がありますが、職場に実際に存在する濃度を考えると、空気と汚染物質の混合物の密度は、純粋な空気の密度。

さらに、このタイプの換気を適用する際に犯す最も一般的な間違いの XNUMX つは、十分な空気の取り入れを事前に考慮せずに、空気抽出器だけで空間を供給することです。 このような場合、換気扇の有効性が低下するため、実際の換気量は計画よりもはるかに少なくなります。 その結果、与えられた空間内の汚染物質の周囲濃度が、最初に計算された濃度よりも高くなります。

この問題を回避するには、空間に空気を導入する方法を検討する必要があります。 推奨される一連の行動は、排出用人工呼吸器だけでなく、吸入用人工呼吸器も使用することです。 通常、窓やその他の開口部からの侵入を可能にするために、抽出率は侵入率よりも大きくする必要があります。 さらに、発生した汚染が汚染されていない領域に流れ込むのを防ぐために、空間をわずかに負圧に保つことをお勧めします。

置換による換気

前述のように、置換による換気では、新しい空気と特定の空間で以前に見つかった空気の混合を最小限に抑えようとし、プラグフローとして知られるモデルにシステムを調整しようとします。 これは通常、特定の空間に低速で低高度で空気を導入し、天井近くで抽出することによって達成されます。 これには、希釈による換気に比べて XNUMX つの利点があります。

まず第一に、汚染は空間の天井近くに集中するため、空気の更新率を下げることができます。 の 平均 与えられた空間での濃度は、 cリム 前に言及した値ですが、それは労働者のリスクが高いことを意味するものではありません。なぜなら、特定のスペースの占有ゾーンでは、汚染物質の濃度が cリム.

さらに、換気の目的が熱環境の制御である場合、置換による換気は、希釈による換気システムで必要とされるよりも暖かい空気を所定の空間に導入することを可能にします。 これは、抽出された暖かい空気が、空間の占有ゾーンの温度よりも数度高い温度であるためです。

置換による換気の基本原理は、サンドバーグによって開発されました。サンドバーグは、1980 年代初頭に、閉鎖空間内の汚染物質の濃度が不均一である状況を分析するための一般理論を開発しました。 これにより、希釈による換気の理論的限界 (所定の空間全体で均一な濃度を前提とする) を克服することができ、実用的なアプリケーションへの道が開かれました (Sandberg 1981)。

一部の国、特にスカンジナビアでは置換による換気が広く使用されていますが、実際の設備で異なる方法の有効性を比較した研究はほとんど発表されていません。 これは、実際の工場に XNUMX つの異なる換気システムを設置することの実際的な困難と、これらのタイプのシステムの実験的分析にはトレーサーの使用が必要であるためであることは間違いありません。 トレーサーガスを空気換気流に加え、空間内および抽出された空気内のさまざまなポイントでガスの濃度を測定することによって、トレースが行われます。 この種の調査により、空間内で空気がどのように分布しているかを推測し、異なる換気システムの効果を比較することができます。

実際の既存の設備で実施された利用可能ないくつかの研究は、置換による換気を使用するシステムがより良い空気の更新を提供するという事実を除いて、決定的なものではありません. しかし、これらの研究では、作業現場での周囲汚染レベルの測定によって確認されていない限り、結果について留保が表明されることがよくあります。

 

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水曜日、2月16 2011 00:58

非工業用建物の換気基準

非産業活動が行われる建物 (オフィス、学校、住居など) の主な機能の XNUMX つは、居住者に健康で快適な作業環境を提供することです。 この環境の質は、建物の換気および空調システムが適切に設計および維持され、適切に機能しているかどうかに大きく依存します。

したがって、これらのシステムは、許容できる温度条件 (温度と湿度) と許容できる品質の室内空気を提供する必要があります。 言い換えれば、外気と室内空気の適切な混合を目指し、室内環境にある汚染物質を除去できるろ過および洗浄システムを採用する必要があります。

屋内空間での幸福には、きれいな屋外の空気が必要であるという考えは、XNUMX 世紀から表現されてきました。 ベンジャミン・フランクリンは、窓を開けて自然換気を行うと、部屋の空気がより健康的であることを認識しました。 大量の外気を提供することで、結核などの病気の伝染のリスクを減らすことができるという考えは、XNUMX 世紀に流行しました。

1930 年代に実施された研究では、臭気による不快感を引き起こさない濃度に人間の生物学的排液を希釈するために、部屋に必要な新しい外気の量は、居住者 17 人あたり 30 時間あたり XNUMX ~ XNUMX 立方メートルであることが示されました。

62 年に設定された標準 No. 1973 では、米国暖房冷凍空調技術者協会 (ASHRAE) は、臭気を制御するために、居住者 34 人あたり 8.5 時間あたり XNUMX 立方メートルの外気の最小流量を推奨しています。 絶対最小XNUMXm3/hr/ocupant は、二酸化炭素が 2,500 ppm を超えるのを防ぐために推奨されます。これは、工業環境で設定された暴露限界の半分です。

この同じ組織は、エネルギー危機のさなかの 90 年に設定された標準第 1975 号で、タバコの煙や生物排泄物などの汚染物質を希釈するためのより大きな換気の流れの必要性を一時的に脇に置き、前述の絶対最小値を採用しました。前方へ。

その規格 No. 62 (1981) で、ASHRAE はこの省略を修正し、その推奨を 34 m として確立しました。3喫煙が許可されているエリアでは 8.5 時間あたり XNUMX 人あたり XNUMX m3喫煙が禁止されているエリアの /hr/occupant。

ASHRAE によって発行された最後の規格である No. 62 (1989 年) では、最低 25.5 m が確立されました。3喫煙が許可されているかどうかに関係なく、使用されている屋内スペースの/時間/占有者。 また、建物に取り込まれる空気が呼吸ゾーンで十分に混合されていない場合、または建物に異常な汚染源が存在する場合は、この値を増やすことをお勧めします。

1992 年、欧州共同体委員会は、 建物の換気要件に関するガイドライン. 換気基準に関する既存の推奨事項とは対照的に、このガイドでは、特定のスペースに提供する必要がある換気流量を指定していません。 代わりに、室内空気の望ましい品質の関数として計算された推奨事項を提供します。

既存の換気基準は、居住者ごとに供給されるべき換気流量の設定量を規定しています。 新しいガイドラインで明らかになった傾向は、容積の計算だけでは、すべての設定で室内の空気の質が良好であることを保証するものではないことを示しています。 これには XNUMX つの基本的な理由があります。

まず、彼らは居住者が唯一の汚染源であると想定しています。 最近の調査では、居住者に加えて、他の汚染源も汚染源の可能性として考慮されるべきであることが示されています。 例には、家具、室内装飾品、換気システム自体が含まれます。 XNUMX つ目の理由は、これらの基準では、建物に送り込まれる空気の質に関係なく、同じ量の外気を推奨しているためです。 そして XNUMX つ目の理由は、特定の空間に必要な室内空気の質を明確に定義していないことです。 したがって、将来の換気基準は次の XNUMX つの前提に基づくべきであることが提案されています: 換気される空間の定義されたカテゴリーの空気質の選択、占有空間内の汚染物質の総負荷、および利用可能な外気の質。 .

知覚される空気の質

室内空気の質は、人間の要求と要件が満たされている程度として定義できます。 基本的に、スペースの居住者は呼吸する空気に XNUMX つのことを要求します。 そして、その空気を吸い込むことによる健康への悪影響が無視できることを知ること。

空間内の空気の質の程度は、その空気が居住者に与える影響よりも、その空気の成分に大きく依存すると考えるのが一般的です。 したがって、空気の質を評価することは、その組成を知ることによってその質を確認できると仮定すると、簡単に思えるかもしれません。 空気の質を評価するこの方法は、製造プロセスに関与または由来する化合物を見つけ、濃度を評価するための測定装置と参照基準が存在する産業環境でうまく機能します。 ただし、この方法は非産業環境では機能しません。 非工業環境は、何千もの化学物質が見つかる場所ですが、濃度は非常に低く、推奨される暴露限界の XNUMX 分の XNUMX になることもあります。 これらの物質を XNUMX つずつ評価すると、その空気の品質を誤って評価することになり、その空気は高品質であると判断される可能性があります。 しかし、まだ考慮されていない側面があります。それは、何千もの物質が人間に及ぼす複合的な影響についての知識が不足していることです。それが、空気が汚れて古くなったと認識される理由である可能性があります。または刺激します。

産業衛生に使用される従来の方法は、評価対象の空気を呼吸する人間が知覚する品質の程度を定義するのに十分に適合していないという結論に達しました。 化学分析に代わる方法は、大気汚染を定量化するための測定装置として人を使用し、評価を行うために審査員団を採用することです。

人間は、鼻腔に位置し数十万の匂い物質を感知する嗅覚と、鼻や目の粘膜に位置し、匂いに敏感な化学感覚の XNUMX つの感覚で空気の質を認識しています。空気中に存在する同数の刺激性物質。 空気がどのように知覚されるかを決定し、被験者がその品質が許容できるかどうかを判断できるようにするのは、これら XNUMX つの感覚の複合反応です。

オルフユニット

1 OLF (ラテン語から = 嗅覚) は、標準的な人からの大気汚染物質 (生物排出物) の排出率です。 0.7 人の標準的な人は、オフィスまたは同様の非工業的な職場で座りがちで、XNUMX 日 XNUMX バスまでの衛生的な標準設備を備えた快適な温度で働く平均的な成人です。 人間からの汚染は、用語を定義するために選ばれました OLF 理由はXNUMXつあります。XNUMXつ目は、人が排出する生物排泄物がよく知られていることと、XNUMXつ目は、そのような生物性排泄物によって引き起こされる不満に関するデータが多かったことです。

他の汚染源は、評価されている汚染源と同じ量の不満を引き起こすのに必要な標準的な人 (olfs) の数として表すことができます。

図 1 は、olf を定義する曲線を示しています。 この曲線は、標準的な人 (1 olf) によって生成された汚染がさまざまな換気速度でどのように認識されるかを示しており、不満を持っている個人の割合を計算できます。彼らは部屋に入った。 この曲線は、ヨーロッパのさまざまな研究に基づいており、168 人が、XNUMX 人を超える男性と女性の汚染された空気の質を標準と見なしたと判断しました。 北米と日本で実施された同様の研究は、ヨーロッパのデータとの高度な相関関係を示しています。

図 1. Olf 定義曲線

IEN040F1

デシポール単位

空気中の汚染濃度は、汚染源と換気による希釈によって異なります。 認識された大気汚染は、評価されている汚染された空気の濃度と同じ不快感または不満を引き起こす人間の生物学的悪臭の濃度として定義されます。 一 デシポール (ラテン語から 汚染) は、汚染されていない空気の換気速度が毎秒 1 リットルの場合に、標準的な人 (10 olf) によって引き起こされる汚染です。

1 デシポール = 0.1 olf/(リットル/秒)

前の図と同じデータから得られた図 2 は、不満を持っている個人のパーセンテージとデシポールで表された、知覚される空気の質の間の関係を示しています。

図 2. 不満を持っている人のパーセンテージとデシポールで表した空気の質の知覚の関係

IEN040F2

快適性の観点から必要な換気量を決定するには、所定の空間で必要な空気の質の程度を選択することが不可欠です。 表 1 では、品質の 1 つのカテゴリまたはレベルが提案されており、それらは図 2 と XNUMX から導き出されています。各レベルは、不満を持っている人の特定の割合に対応しています。 どちらのレベルを選択するかは、何よりも、そのスペースが何に使用されるか、および経済的な考慮事項に依存します。

表 1. 室内空気の質のレベル

知覚される空気の質

カテゴリー
(品質レベル)

不満の割合
個人

デシポール

必要換気量1
リットル/秒 × olf

A

10

0.6

16

B

20

1.4

7

C

30

2.5

4

1 外気がきれいで、換気システムの効率が XNUMX であると仮定します。

出典: CEC 1992。

 

前述のとおり、データは審査員団による実験結果ですが、空気中に含まれる危険な物質 (発がん性化合物、微生物、放射性物質など) には注意が必要です。例)は感覚によって認識されず、他の汚染物質の感覚への影響はそれらの毒性と量的な関係を持たない.

汚染源

先に指摘したように、今日の換気基準の欠点の XNUMX つは、汚染源として居住者のみを考慮に入れていることですが、将来の基準では考えられるすべての汚染源を考慮に入れる必要があることが認識されています。 居住者とその活動 (喫煙の可能性を含む) 以外にも、大気汚染に大きく寄与する他の汚染源があります。 例としては、家具、家具製造販売業およびカーペット、建設資材、装飾に使用される製品、クリーニング製品、および換気システム自体が含まれます。

特定の空間における空気汚染の負荷を決定するのは、これらすべての汚染源の組み合わせです。 この負荷は、化学的汚染として、または olfs で表される感覚的汚染として表すことができます。 後者は、人間が知覚するいくつかの化学物質の影響を統合します。

化学負荷

ある物質から発生する汚染は、各化学物質の放出速度として表すことができます。 化学汚染の総負荷は、すべての発生源を加算して計算され、XNUMX 秒あたりのマイクログラム (μg/s) で表されます。

実際には、一般的に使用されている多くの物質の排出率に関するデータがほとんどないことが多いため、汚染負荷を計算するのは難しい場合があります。

感覚負荷

感覚によって知覚される汚染の負荷は、知覚される空気の質に影響を与える汚染源によって引き起こされます。 この感覚負荷の特定の値は、特定の空間に存在するさまざまな汚染源のすべてのオフを追加することによって計算できます。 前のケースと同様に、XNUMX 平方メートルあたりの olfs (olfs/m2)多くの材料の。 そのため、居住者、家具、換気システムを含む建物全体の感覚負荷を推定する方がより実用的であることが判明しました。

表 2 は、建物の居住者がさまざまな種類の活動を行っているときの汚染負荷を、喫煙者と非喫煙者の割合、および二酸化炭素 (CO2)、一酸化炭素(CO)、水蒸気。 表 3 は、さまざまな種類のスペースの典型的な占有率の例を示しています。 そして最後に、tできる4 は、さまざまな建物で見られる感覚負荷の結果 (XNUMX 平方メートルあたりのオルフスで測定) を反映しています。

表 2. 建物の居住者による汚染

 

感覚負荷/乗員

CO2  
(l/(時間×乗員))

CO3   
(l/(時間 × 占有者))

水蒸気4
(g/(時間×乗員))

座っている、1-1.2 会った1

0% 喫煙者

2

19

 

50

20% 喫煙者2

2

19

11x10-3

50

40% 喫煙者2

3

19

21x10-3

50

100% 喫煙者2

6

19

53x10-3

50

身体運動

低、3 適合

4

50

 

200

ミディアム、6 メット

10

100

 

430

ハイ(アスレチック)、
10 会った

20

170

 

750

子供達

託児所
(3~6歳)、
2.7 会った

1.2

18

 

90

学校
(14~16歳)、
1.2 会った

1.3

19

 

50

1 1 met は、安静時の座りがちな人の代謝率です (1 met = 58 W/m2 皮膚表面の)。
2 喫煙者 1.2 人あたり 44 時間あたり XNUMX 本のタバコの平均消費量。 平均排出量、たばこXNUMX本あたりXNUMXmlのCO。
3 たばこの煙から。
4 熱的中性に近い人に適用されます。

出典: CEC 1992。

 

表 3. 建物別の稼働率の例

建物

占有者/m2

営業所

0.07

会議室

0.5

劇場、その他の大規模集会所

1.5

学校(教室)

0.5

託児所

0.5

住居

0.05

出典: CEC 1992。

 

表 4. 建物による汚染

 

感覚負荷—olf/m2

 

平均

インターバル

営業所1

0.3

0.02-0.95

学校(教室)2

0.3

0.12-0.54

保育施設3

0.4

0.20-0.74

劇場4

0.5

0.13-1.32

低公害建物5

 

0.05-0.1

1 機械的に換気された 24 のオフィスで得られたデータ。
2 人工呼吸器を備えた 6 校で得られたデータ。
3 人工呼吸器を備えた 9 つの託児所で得られたデータ。
4 人工呼吸器を備えた 5 つの劇場で得られたデータ。
5 新しい建物が到達すべき目標。

出典: CEC 1992。

 

外気の質

将来の換気基準の作成に必要なインプットを締めくくるもう XNUMX つの前提は、利用可能な外気の質です。 出版物には、特定の物質の屋内外両方からの推奨暴露値が記載されています。 ヨーロッパの大気質ガイドライン WHO による (1987)。

表 5 は、知覚される外気の質のレベルと、戸外で検出されたいくつかの典型的な化学汚染物質の濃度を示しています。

表 5. 外気の質レベル

 

2ハゼ後に脂肪族酸類を形成し、ピークに至った酸質を感知する
空気の品質
1

環境汚染物質2

 

デシポール

CO2 マグネシウム(Mg / m3)

CO (mg/m3)

NO2 マグネシウム(Mg / m3)

SO2 マグネシウム(Mg / m3)

海で、山で

0

680

0-0.2

2

1

都市、高品質

0.1

700

1-2

5-20

5-20

都市、低品質

> 0.5

700-800

4-6

50-80

50-100

1 体感空気質の値は XNUMX 日の平均値です。
2 汚染物質の値は、年間平均濃度に対応しています。

出典: CEC 1992。

 

多くの場合、外気の質は、表または WHO のガイドラインに示されているレベルよりも悪い可能性があることに注意してください。 このような場合、空気は占有空間に運ばれる前に清浄化する必要があります。

換気システムの効率

特定のスペースの換気要件の計算に影響を与えるもう XNUMX つの重要な要素は、換気の効率です (Ev)、抽出された空気中の汚染物質の濃度間の関係として定義されます (Ce) と呼吸ゾーンの濃度 (Cb).

Ev = Ce/Cb

換気の効率は、空気の分布と、特定の空間内の汚染源の位置によって異なります。 空気と汚染物質が完全に混ざると、換気効率は XNUMX になります。 呼吸ゾーンの空気の質が抽出された空気の質よりも優れている場合、効率は XNUMX より大きくなり、より低い換気率で望ましい空気の質を達成できます。 一方、換気効率が XNUMX 未満の場合、または別の言い方をすれば、呼吸ゾーンの空気の質が抽出された空気の質よりも劣っている場合は、より高い換気率が必要になります。

換気効率を計算するには、スペースを XNUMX つのゾーンに分割すると便利です。 混合原理で機能する換気システムの場合、通常、空気が送られるゾーンは呼吸ゾーンの上にあり、両方のゾーンが XNUMX つになるほど完全に混合されたときに最適な状態になります。 置換原理によって機能する換気システムの場合、空気は人が占めるゾーンに供給され、通常、換気ゾーンは頭上にあります。 ここでは、両方のゾーン間の混合が最小限に抑えられているときに、最良の条件が達成されます。

したがって、換気の効率は、空気を供給および排出する要素の位置と特性、および汚染源の位置と特性の関数です。 さらに、温度と供給される空気量の関数でもあります。 換気システムの効率は、数値シミュレーションまたは測定によって計算できます。 データが入手できない場合は、図 3 の値をさまざまな換気システムに使用できます。 これらの基準値は、空気分布の影響を考慮に入れていますが、汚染源の場所は考慮していません。代わりに、空気が換気された空間全体に均一に分布していると仮定しています。

図 3. さまざまな換気原理による呼吸ゾーンでの換気の有効性

IEN040F3

換気要件の計算

図 4 は、快適性と健康保護の観点から換気要件を計算するために使用される式を示しています。

図 4. 換気要件を計算する式

IEN040F4

快適さのための換気要件

快適性要件の計算の最初のステップは、換気されたスペースで取得したい室内空気の質のレベルを決定し (表 1 を参照)、利用可能な外気の質を推定することです (表 5 を参照)。

次のステップは、表 8、9、および 10 を使用して、占有者とその活動、建物の種類、および表面積の平方メートルごとの占有レベルに応じて負荷を選択して、感覚負荷を推定することです。 合計値は、すべてのデータを加算することによって得られます。

換気システムの動作原理に応じて、図 9 を使用して、換気の効率を見積もることができます。 図 1 の式 (9) を適用すると、必要な換気量の値が得られます。

健康保護のための換気要件

上記と同様の手順ですが、図 2 の式 (3) を使用すると、健康上の問題を防ぐために必要な換気の流れの値が得られます。 この値を計算するには、管理を提案する物質または重要な化学物質のグループを特定し、空気中の濃度を推定する必要があります。 また、汚染物質の影響や保護したい居住者 (子供や高齢者など) の感受性を考慮して、さまざまな評価基準を考慮する必要があります。

残念ながら、汚染物質の排出率など、計算に使用されるいくつかの変数に関する情報が不足しているため、健康保護のための換気要件を推定することは依然として困難です (G)、室内空間の評価基準(Cv) その他。

現場で実施された調査によると、快適な状態を実現するために換気が必要な空間では、化学物質の濃度が低いことが示されています。 それにもかかわらず、それらのスペースには危険な汚染源が含まれている可能性があります。 このような場合の最善の策は、全体的な換気によって汚染物質を希釈するのではなく、汚染源を排除、代替、または管理することです。

 

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水曜日、2月16 2011 01:06

暖房および空調システム

暖房に関しては、特定の人のニーズは多くの要因によって異なります。 それらは、周囲に関連するものと人的要因に関連するもののXNUMXつの主要なグループに分類できます。 周囲に関連するものの中には、地理(緯度と高度)、気候、人がいる空間の暴露の種類、または外部環境から空間を保護する障壁などを数えることができます.人的要因の中には、労働者のエネルギー消費量、仕事のペースまたは仕事に必要な労力、寒さおよび個人的な好みや好みに反して使用される衣類または衣類。

多くの地域では季節によって暖房が必要になりますが、これは寒い季節に暖房が必要ないという意味ではありません。 寒い環境条件は、健康、精神的および身体的効率、精度に影響を与え、時には事故のリスクを高める可能性があります。 暖房システムの目標は、健康への悪影響を防止または最小限に抑える快適な温度条件を維持することです。

人体の生理学的特性により、人体は熱条件の大きな変化に耐えることができます。 人間は、皮膚の熱受容体によって視床下部を通じて熱バランスを維持します。 図36に示すように、体温は38~1℃に保たれています。

図 1. 人間の体温調節機構

IEN050F1

暖房システムには、非常に正確な制御メカニズムが必要です。特に、作業者が四肢への血液循環を刺激しない座った状態または固定された姿勢で作業を行う場合はなおさらです。 実行される作業がある程度の可動性を許す場合、システムの制御は多少正確でなくなる可能性があります。 最後に、実行される作業が冷蔵室や非常に寒い気候条件など、異常に不利な条件で行われる場合、特別な組織を保護するため、それらの条件下で費やされる時間を調整するため、または組み込まれた電気システムによって熱を供給するために、支援措置が講じられる場合があります。作業着に。

熱環境の定義と説明

適切に機能する暖房または空調システムに求められる要件は、XNUMX 年の各季節について、指定された制限内で熱環境を定義する変数を制御できるようにすることです。 これらの変数は

    1. 大気温
    2. 空間を定義する内面の平均温度
    3. 空気湿度
    4. 空間内の気流の速度と速度の均一性

           

          ある空間の空気と壁面の温度と、別の部屋で同じように知覚される温度との間には、非常に単純な関係があることが示されています。 この関係は次のように表すことができます。

          コラボレー

          T食べる = 与えられた温度感覚に相当する気温

          TDBT = 乾球温度計で測定した気温

          Tブランチ = 測定された壁の平均表面温度。

          たとえば、特定の空間で空気と壁が 20°C の場合、同等の温度は 20°C になり、知覚される熱の感覚は、壁の平均温度が 15°C である部屋と同じになります。 25°C で気温は XNUMX°C です。これは、その部屋の温度が同じであるためです。 温度の観点からは、温度の快適さの知覚感覚は同じです。

          湿った空気の性質

          空調計画を立てる際に考慮しなければならないのは、与えられた空間の空気、外の空気、部屋に供給される空気の熱力学的状態の XNUMX つです。 部屋に供給される空気の熱力学的特性を変換できるシステムの選択は、各コンポーネントの既存の熱負荷に基づいて行われます。 したがって、湿った空気の熱力学的特性を知る必要があります。 それらは次のとおりです。

          TDBT = 放射熱から絶縁された温度計で測定された乾球温度の読み

          TSPO = 露点温度の読み。 これは、不飽和乾燥空気が飽和点に達する温度です。

          W = 乾燥空気のゼロから W までの範囲の湿度関係s 飽和空気用。 乾燥空気のkgによる水蒸気のkgとして表されます

          RH = 相対湿度

          t* = 湿球のある熱力学的温度

          v = 空気と水蒸気の比容積 (m 単位で表される)3/kg)。 密度の逆数です

          H = エンタルピー、kcal/kg の乾燥空気および関連する水蒸気。

          上記の変数のうち、直接測定できるのは 3 つだけです。 それらは、乾球温度の読み取り値、露点温度の読み取り値、および相対湿度です。 湿球温度として定義される、実験的に測定可能な XNUMX 番目の変数があります。 湿球温度は、湿球を湿らせた温度計を使用して測定します。温度計は通常、スリングを使用して、飽和していない湿った空気の中を適度な速度で移動させます。 この変数は、乾球を使用した熱力学的温度とわずかに異なる (XNUMX%) ため、どちらもあまり誤差を生じることなく計算に使用できます。

          湿度図

          前のセクションで定義されたプロパティは機能的に関連しており、グラフィック形式で表すことができます。 このグラフィック表現は、乾湿図と呼ばれます。 これは、American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) の表から派生した簡略化されたグラフです。 エンタルピーと湿度は図の座標に表示されます。 描かれた線は、乾燥した温度と湿った温度、相対湿度、および比容積を示しています。 乾湿図を使用すると、前述の変数のいずれか XNUMX つを知ることで、湿った空気のすべての特性を導き出すことができます。

          温熱快適条件

          温熱快適性は、温熱環境に対する満足を表す心の状態として定義されます。 それは、物理的および生理学的要因の影響を受けます。

          さまざまな作業状況で条件が異なるため、温熱快適性のために満たすべき一般的な条件を規定することは困難です。 同じ職場でも、別の人が占有している場合は、別の条件が必要になることさえあります。 快適性に必要な温度条件の技術基準は、気候条件が異なり、服装を支配する習慣が異なるため、すべての国に適用できるわけではありません。

          軽い肉体労働を行う労働者を対象に研究が実施され、表 1 に示す温度、速度、湿度に関する一連の基準が確立されました (Bedford と Chrenko 1974)。

          表 1. 環境要因の規範案

          環境要因

          提案された規範

          大気温

          21°C

          平均放射温度

          ≧21℃

          相対湿度

          30〜70%

          気流の速度

          0.05 ~ 0.1 メートル/秒

          温度勾配(頭から足まで)

          ≤2.5°C

           

          上記の要因は相互に関連しており、熱放射が大きい場合は空気温度を低くする必要があり、気流の速度も速い場合は空気温度を高くする必要があります。

          一般的に、実行する必要がある修正は次のとおりです。

          気温を上げる必要があります。

          • 気流の速度が速い場合
          • 座りがちな仕事の状況に
          • 使用する衣類が薄い場合
          • 人々が高い室内温度に順応しなければならないとき。

           

          気温を下げる必要があります。

          • 重労働を伴う場合
          • 防寒着を着用したとき。

           

          熱的快適さを十分に感じるために最も望ましい状況は、環境の温度が空気の温度よりもわずかに高く、放射熱エネルギーの流れがすべての方向で同じであり、オーバーヘッドが過度でない場合です。 高さによる温度上昇を最小限に抑え、頭上に過度の熱負荷を発生させずに足を暖かく保つ必要があります。 熱的快適感に関係する重要な要素は、気流の速度です。 実行中の活動と使用する衣類の種類に応じて、推奨される対気速度を示した図があります (図 2)。

          図 2. 全体の温度と気流の速度の測定値に基づく快適ゾーン

          IEN050F3

          一部の国では最低環境温度の基準がありますが、最適値はまだ確立されていません。 通常、気温の最大値は 20°C です。 最近の技術的進歩により、熱的快適性を測定する複雑さが増しています。 有効温度指数 (ET) や有効温度補正指数 (CET) など、多くの指数が登場しています。 カロリー過負荷の指標; 熱ストレス指数(HSI); 湿球地球温度 (WBGT); 中央値のファンガー指数 (IMV) などがあります。 WBGT 指数を使用すると、作業条件下での熱ストレスを排除するために、実行される作業の強度の関数として必要な休憩の間隔を決定できます。 これについては、章で詳しく説明します。 暑さと寒さ.

          乾湿計図における熱的快適ゾーン

          大人が温熱快適性を知覚する条件に対応する乾湿図上の範囲は、慎重に研究され、50℃の均一な部屋で乾球温度計で測定された温度として定義される実効温度に基づいてASHRAE基準で定義されていますパーセント相対湿度、ここで人々は、与えられた局所環境の湿度レベルと同じように、放射エネルギー、対流、蒸発によって熱交換を行います。 有効温度のスケールは、0.6 clo の衣類のレベルに対して ASHRAE によって定義されています。clo は断熱の単位です。 1 clo は、通常の衣服一式による断熱に相当します。これは、0.155 K m の断熱レベルを想定しています。2W-1ここで、K は伝導による熱交換で、ワット/平方メートル (W m-2) 0.2 ms の空気の動きに対して-1 (安静時)、1 met (代謝率の単位 = 50 Kcal/m2h)。 この快適ゾーンは図 2 に示されており、放射熱から測定された温度が乾球温度計で測定された温度とほぼ同じであり、気流の速度が 0.2 ミリ秒未満である熱環境に使用できます。-1 薄着で座りがちな活動を行う人向け。

          コンフォートフォーミュラ:ファンガーメソッド

          PO ファンガーによって開発された方法は、周囲温度、平均放射温度、気流の相対速度、周囲空気中の水蒸気の圧力、活動レベル、および着用した衣服の熱抵抗の変数を関連付ける式に基づいています。 快適性公式から導き出された例を表 2 に示します。これは、着用した衣服、実行された活動の代謝率、および気流の速度の関数として快適な温度を取得するための実際のアプリケーションで使用できます。

          表 2. 快適温度 (°C)、相対湿度 50% で (PO ファンガーの式に基づく)

          代謝(ワット)

          105

          放射温度

          CLO

          20°C

          25°C

          30°C

          服(クロ)
          0.5 Va /(メッセージ-1)


          0.2


          30.7


          27.5


          24.3

           

          0.5

          30.5

          29.0

          27.0

           

          1.5

          30.6

          29.5

          28.3

          服(クロ)
          0.5 Va /(メッセージ-1)


          0.2


          26.0


          23.0


          20.0

           

          0.5

          26.7

          24.3

          22.7

           

          1.5

          27.0

          25.7

          24.5

          代謝(ワット)

          157

          放射温度

          CLO

          20°C

          25°C

          30°C

          服(クロ)
          0.5 Va /(メッセージ-1)


          0.2


          21.0


          17.1


          14.0

           

          0.5

          23.0

          20.7

          18.3

           

          1.5

          23.5

          23.3

          22.0

          服(クロ)
          0.5 Va /(メッセージ-1)


          0.2


          13.3


          10.0


          6.5

           

          0.5

          16.0

          14.0

          11.5

           

          1.5

          18.3

          17.0

          15.7

          代謝(ワット)

          210

          放射温度

          CLO

          20°C

          25°C

          30°C

          服(クロ)
          0.5 Va /(メッセージ-1)


          0.2


          11.0


          8.0


          4.0

           

          0.5

          15.0

          13.0

          7.4

           

          1.5

          18.3

          17.0

          16.0

          服(クロ)
          0.5 Va /(メッセージ-1)


          0.2


          -7.0


          /


          /

           

          0.5

          -1.5

          -3.0

          /

           

          1.5

          -5.0

          2.0

          1.0

           

          暖房システム

          暖房システムの設計は、実行する作業とそれが設置される建物の特性に直接関係する必要があります。 産業用建物の場合、プロセスとワークステーションがまだ定義されていないことが多いため、労働者の暖房の必要性が考慮されているプロジェクトを見つけるのは困難です。 通常、システムは非常に自由な範囲で設計されており、建物内に存在する熱負荷と、建物内の特定の温度を維持するために必要な熱量のみを考慮し、熱分布、ワークステーションの状況は考慮しません。およびその他の同様に一般的でない要因。 これは、特定の建物の設計の欠陥につながり、コールド スポット、隙間風、不十分な数の加熱要素、およびその他の問題などの欠点につながります。

          建物を計画する際に優れた暖房システムを実現するには、次の点に注意する必要があります。

          • エネルギーを節約し、建物内の温度勾配を最小限に抑えるために、適切な断熱材の配置を検討してください。
          • 建物内への冷気の侵入を可能な限り減らして、作業エリアの温度変化を最小限に抑えます。
          • 排気または拡散による局所的な空気の抽出と換気により、大気汚染を制御します。
          • 建物で使用されるプロセスによる熱の放出と、建物の占有領域への熱の分布を制御します。

           

          排気煙突のないバーナーで加熱する場合は、燃焼生成物の吸入に特に注意する必要があります。 通常、可燃性物質が石油、ガス、またはコークスを加熱している場合、二酸化硫黄、窒素酸化物、一酸化炭素、およびその他の燃焼生成物が生成されます。 これらの化合物には人への暴露限界があり、特にこれらのガスの濃度が急速に上昇し、燃焼反応の効率が低下する可能性がある閉鎖空間では、それらを制御する必要があります。

          暖房システムの計画には、初期費用の安さ、サービスの柔軟性、エネルギー効率、適用性など、さまざまな考慮事項のバランスが常に必要です。 したがって、オフピーク時に電気を使用する方が安い場合など、電気ヒーターの費用対効果が高くなる可能性があります。 ピーク需要時に使用できる蓄熱用の化学システムの使用 (例えば、硫化ナトリウムを使用) は、別のオプションです。 また、複数の異なるシステムの配置を一緒に検討して、コストを最適化できるようにシステムを機能させることもできます。

          ガスや灯油を使えるヒーターの設置は特に興味深い。 電気を直接使用するということは、多くの場合、コストがかかることが判明する一流のエネルギーを消費することを意味しますが、特定の状況下では必要な柔軟性を提供する可能性があります。 余熱を利用するヒートポンプやその他のコージェネレーションシステムは、経済的な観点から非常に有利なソリューションを提供できます。 これらのシステムの問題点は、初期費用が高いことです。

          今日の暖房および空調システムは、最適な機能と省エネを実現することを目指す傾向にあります。 したがって、新しいシステムには、加熱するスペース全体に分散されたセンサーとコントロールが含まれており、熱の快適さを得るために必要な時間だけ熱が供給されます。 これらのシステムは、暖房のエネルギー コストを最大 30% 節約できます。 図 3 は、利用可能な加熱システムの一部を示しており、それらの利点と欠点を示しています。

          図 3. 作業現場で使用される最も一般的な暖房システムの特徴

          IEN050F7

          空調システム

          経験によると、夏季のコンフォート ゾーンに近い産業環境は、生産性を高め、事故が少なく、欠勤率が低く、一般的に人間関係の改善に貢献します。 小売店、病院、および大きな表面を持つ建物の場合、通常、空調は、外の条件で必要な場合に快適な温度を提供できるように制御する必要があります。

          外部条件が非常に厳しい特定の産業環境では、暖房システムの目標は、快適な熱環境に十分な熱を提供することよりも、健康への悪影響を防ぐために十分な熱を提供することです。 特に加湿器を備えた空調機器のメンテナンスと適切な使用は、微生物汚染の原因となり、これらの汚染物質が人間の健康に及ぼす危険性があるため、慎重に監視する必要があります。

          今日、換気および気候制御システムは、建物の空気の暖房、冷蔵、調整の必要性をカバーする傾向があり、しばしば同じ設備を共同で使用しています。 冷凍システムには複数の分類が使用される場合があります。

          システムの構成に応じて、次のように分類できます。

          • 工場で冷却液が取り付けられた密封されたユニットで、修理工場で開封して再充電することができます。 オフィスや住宅などで通常使用される空調ユニットです。
          • 家庭用ユニットよりもサイズが大きく、その目的のために設計された開口部から修理できる、工場で製造された中型サイズの半密閉型ユニット。
          • 明確に区別され、物理的に分離された部品およびコンポーネントで構成される、倉庫および広い表面用のセグメント化されたシステム (圧縮機および凝縮器は、蒸発器および膨張弁から物理的に分離されています)。 それらは、大規模なオフィスビル、ホテル、病院、大規模な工場、および工業用建物に使用されています。

           

          それらが提供するカバレッジに応じて、次のように分類できます。

          • 単一ゾーンのシステム: XNUMX つの空気処理ユニットが、同じ建物内のさまざまな部屋に同時に対応します。 サービスを提供する部屋には、同様の暖房、冷蔵、および換気のニーズがあり、共通の制御装置 (サーモスタットまたは類似の装置) によって調整されます。 このタイプのシステムは、設計計画が同じゾーン内の部屋間の異なる熱負荷を考慮していない場合、各部屋に十分なレベルの快適さを提供できなくなる可能性があります。 これは、部屋の占有率が増加した場合や、システムの当初の設計時には予期していなかった照明やコンピューターやコピー機などの他の熱源が追加された場合に発生する可能性があります。 部屋が受ける日射量の季節的な変化や、日中の部屋間の変化によっても不快感が生じることがあります。
          • 複数ゾーン用システム: このタイプのシステムは、各ゾーン内の空気を加熱、冷却、加湿または除湿し、空気の流れを変えることによって、異なる温度と湿度の空気を異なるゾーンに提供できます。 これらのシステムは、一般的に共通の集中型空冷ユニット(コンプレッサー、エバポレーターなど)を備えていますが、空気の流れを制御するデバイス、加熱コイル、加湿器など、さまざまな要素が装備されています。 これらのシステムは、特定の熱負荷に基づいて部屋の状態を調整することができます。これは、サービスを提供するエリア全体の部屋に分散されたセンサーによって検出されます。
          • これらのシステムが建物に送り込む空気の流れに応じて、次のように分類されます。
          • 一定量 (CV): これらのシステムは、各部屋に一定の空気の流れを送り込みます。 温度変化は、空気を加熱または冷却することによって行われます。 これらのシステムでは、一定割合の外気とリサイクルされた室内空気が頻繁に混合されます。
          • 可変ボリューム (VAV): これらのシステムは、各スペースに供給される加熱または冷却された空気の量を変化させることにより、熱的快適性を維持します。 主にこの混合原理に基づいて機能しますが、部屋に導入する空気の温度を変更するシステムと組み合わせることもできます。

           

          これらのタイプのシステムを最も頻繁に悩ませる問題は、システムが熱負荷の変動に対応するように調整されていない場合の過度の加熱または冷却、または循環を更新するためにシステムが最小限の外気を導入しない場合の換気の不足です。室内空気。 これにより、空気の質が低下する古い室内環境が作られます。

          すべての空調システムの基本要素は次のとおりです (図 4 も参照)。

          • 固形物を保持するためのユニットで、通常はバグ フィルターまたは電気集塵機です。
          • 空気加熱または冷却ユニット: これらのユニットでは、冷水または冷却液との熱交換、夏季の強制換気、および電気コイルによる加熱または冬季の燃焼によって熱が交換されます。
          • 湿度を制御するユニット: 冬には、水蒸気を直接注入するか、直接水を蒸発させることによって湿度を加えることができます。 夏には、空気中の余分な湿気を凝縮する冷蔵コイル、または湿った空気の露点よりも冷たい水滴のカーテンを通って湿った空気が流れる冷蔵水システムによって除去できます。

           

          図 4. 空調システムの簡略図

          IEN050F8

           

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          水曜日、2月16 2011 01:25

          室内空気: イオン化

          イオン化は、空気から粒子状物質を除去するために使用される技術の XNUMX つです。 イオンは小さな粒子の凝縮核として機能し、それらがくっついて成長し、沈殿します。

          密閉された屋内空間のイオン濃度は、原則として、追加のイオン源がない場合、開放空間のイオン濃度よりも低くなります。 したがって、室内空気中のマイナスイオンの濃度を高めると、空気の質が向上すると考えられています。

          疫学的データに基づくいくつかの研究と計画された実験的研究は、作業環境でのマイナスイオンの濃度の増加が作業効率の向上と従業員の気分の向上につながり、プラスイオンは悪影響を与えると主張しています. しかし、並行研究は、労働者の生産性に対する陰イオン化の影響に関する既存のデータには一貫性がなく、矛盾していることを示しています。 したがって、マイナスイオンの発生が本当に有益であるとはまだ一概には言えません。

          自然イオン化

          大気中の個々のガス分子は、電子を獲得することによって負に、または電子を失うことによって正に電離することができます。 これが発生するには、特定の分子がまず十分なエネルギーを獲得する必要があります。 イオン化エネルギー その特定の分子の。 宇宙起源と地球起源の両方の多くのエネルギー源が自然界に存在し、この現象を生み出すことができます。大気中のバックグラウンド放射線。 太陽の電磁波(特に紫外線)、宇宙線、滝による水しぶきなどの液体の霧化、地表での大量の空気の動き、雷や嵐などの電気現象、燃焼と放射性物質のプロセス.

          このようにして形成されるイオンの電気的配置は、まだ完全にはわかっていませんが、炭酸イオンとHのイオンが含まれているようです+、H3O+、O+は、N+、 ああ、H2O とO2. これらのイオン化された分子は、浮遊粒子 (霧、シリカ、およびその他の汚染物質) への吸着によって凝集する可能性があります。 イオンは、その大きさと移動度によって分類されます。 後者は、XNUMX センチメートルあたりの電圧 (cm/s/V/cm) による XNUMX 秒あたりのセンチメートルなどの単位として表される電場の速度として定義されます。

          大気中のイオンは、再結合によって消失する傾向があります。 半減期はサイズに依存し、可動性に反比例します。 マイナスイオンは統計的に小さく、半減期は数分ですが、プラスイオンはより大きく、半減期は約 XNUMX 分です。 の 空間電荷 は、陽イオンの濃度と陰イオンの濃度の商です。 この関係の値は 1 よりも大きく、気候、場所、季節などの要因によって異なります。 生活空間では、この係数は XNUMX 未満の値を持つことがあります。 特性を表 XNUMX に示します。

          表 1. 特定の移動度と直径のイオンの特性

          可動性 (cm2/対)

          直径(mm)

          特性

          3.0-0.1

          0.001-0.003

          小型、高機動、短寿命

          0.1-0.005

          0.003-0.03

          中間、小さなイオンより遅い

          0.005-0.002

          > 0.03

          スローイオン、粒子状物質の凝集体
          (ランジュバンのイオン)

           

          人工イオン化

          人間の活動は、空気の自然なイオン化を変更します。 人工イオン化は、産業プロセス、原子力プロセス、および火災によって引き起こされる可能性があります。 空気中に浮遊する粒子状物質は、ランジュバン イオン (粒子状物質に凝集したイオン) の形成に有利に働きます。 電気ラジエーターは、正イオンの濃度を大幅に高めます。 エアコンも室内空気の空間電荷を増加させます。

          職場には、機械的エネルギー (プレス機、紡績機、織機)、電気エネルギー (モーター、電子プリンター、コピー機、高圧線および設備) の重要なローカルソースである機械の場合のように、陽イオンと陰イオンを同時に生成する機械があります。 )、電磁エネルギー(陰極線スクリーン、テレビ、コンピューターモニター)または放射性エネルギー(コバルト42治療)。 これらの種類の装置は、陰イオンと比較して陽イオンの半減期が長いため、陽イオンの濃度が高い環境を作り出します。

          イオンの環境濃度

          イオンの濃度は、環境や気象条件によって異なります。 森や山、標高の高い場所など、汚染の少ない地域では、小さなイオンの濃度が高くなります。 放射能源、滝、または川の急流に近い地域では、濃度は 500 立方センチメートルあたり数千の小さなイオンに達する可能性があります。 一方、海が近く湿度が高いときは、大きなイオンが過剰になります。 一般に、きれいな空気中の陰イオンと陽イオンの平均濃度は、それぞれ 600 立方センチメートルあたり XNUMX イオンと XNUMX イオンです。

          スイスのフェーン、米国のサンタアナ、北アフリカのシロッコ、ロッキー山脈のチヌーク、中東のシャラフなど、陽イオンを大量に運ぶ風もあります。

          有意なイオン化要因がない職場では、大きなイオンが蓄積することがよくあります。 これは、密閉された場所や鉱山などで特に当てはまります。 室内空間や汚染された場所やほこりの多い場所では、マイナスイオンの濃度が大幅に低下します。 エアコンのある室内空間でもマイナスイオン濃度が低下するのには、さまざまな理由があります。 理由の XNUMX つは、マイナス イオンがエア ダクトやエア フィルターに閉じ込められたままになるか、プラスに帯電した表面に引き寄せられることです。 たとえば、陰極線スクリーンやコンピューターのモニターは正に帯電しており、そのすぐ近くでは負イオンが不足した微気候が形成されています。 粒子状物質による汚染レベルを最小限に抑える必要がある「クリーンルーム」用に設計された空気ろ過システムも、マイナスイオンを除去するようです。

          一方、湿度が高すぎるとイオンが凝縮し、不足すると静電荷の多い乾燥した環境が形成されます。 これらの静電荷は、室内と人体の両方で、プラスチックや合成繊維に蓄積します。

          イオン発生器

          発電機は、大量のエネルギーを供給することによって空気をイオン化します。 このエネルギーは、アルファ線源 (トリチウムなど) から、または鋭利な電極に高電圧を印加することによって電気源から得られます。 放射能の二次的な問題のため、ほとんどの国で放射能源は禁止されています。

          発電機は、クラウンに囲まれた尖った電極でできています。 電極には数千ボルトの負電圧が供給され、クラウンは接地されています。 マイナスイオンは放出され、プラスイオンは発生器に引き付けられます。 発生するマイナスイオンの量は、印加電圧と内蔵電極の数に比例して増加します。 電圧が 8,000 ~ 10,000 ボルトを超えると、発電機はイオンだけでなくオゾンや亜酸化窒素も生成するため、電極の数が多く、電圧が低い発電機はより安全です。 イオンの拡散は、静電反発によって達成されます。

          イオンの移動は、放出点とそれを取り囲む物体との間に生成される磁場の配置に依存します。 発電機の周囲のイオン濃度は均一ではなく、発電機からの距離が大きくなるにつれて大幅に減少します。 この装置にファンを取り付けると、イオン分散ゾーンが増加します。 ジェネレーターのアクティブな要素は、適切に機能させるために定期的にクリーニングする必要があることを覚えておくことが重要です。

          発生器はまた、水噴霧、熱電効果または紫外線に基づくものであってもよい。 発電機にはさまざまな種類とサイズがあります。 天井や壁に設置したり、小型のポータブルタイプであればどこにでも設置できます。

          イオンの測定

          イオン測定装置は、0.75 cm 離して XNUMX 枚の導電板を配置し、可変電圧を印加することによって作成されます。 収集されたイオンはピコアンペアメーターで測定され、電流の強さが記録されます。 可変電圧により、移動度の異なるイオンの濃度を測定できます。 イオン濃度(N) は、次の式を使用して生成された電流の強度から計算されます。

          コラボレー I はアンペア単位の電流、 V は気流の速さ、 q は一価イオンの電荷です (1.6x10-19) クーロンと A 集電板の有効面積です。 すべてのイオンは単一の電荷を持ち、それらはすべてコレクタに保持されると想定されています。 この方法には、バックグラウンド電流や、湿度や静電気場などの他の要因の影響による制限があることに注意してください。

          体へのイオンの影響

          小さなマイナスイオンは、移動性が高いため、生物学的効果が最も大きいと考えられています。 高濃度のマイナスイオンは、微視的な病原体の成長を殺したりブロックしたりできますが、人間への悪影響は報告されていません.

          一部の研究では、高濃度のマイナスイオンにさらされると、一部の人々に生化学的および生理学的変化が生じ、リラックス効果があり、緊張と頭痛が軽減され、注意力が向上し、反応時間が短縮されることが示唆されています. これらの影響は、神経ホルモンのセロトニン (5-HT) と負イオンが負荷された環境でのヒスタミンの抑制による可能性があります。 これらの要因は、人口の過敏なセグメントに影響を与える可能性があります。 ただし、他の研究では、マイナスイオンが体に及ぼす影響について異なる結論に達しています。 したがって、負イオン化の利点はまだ議論の余地があり、問題が決定される前にさらなる研究が必要です.

           

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          内容

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