Баннер 6

 

45. Контроль окружающей среды в помещении

Редактор глав:  Хуан Гуаш Фаррас

 


 

Содержание 

Рисунки и таблицы

Контроль внутренней среды: общие принципы
А. Эрнандес Каллеха

Воздух в помещении: методы контроля и очистки
Э. Адан Лиебана и А. Эрнандес Кальеха

Цели и принципы общей и разрежающей вентиляции
Эмилио Кастехон

Вентиляционные критерии для непромышленных зданий
А. Эрнандес Каллеха

Системы отопления и кондиционирования
Ф. Рамос Перес и Х. Гуаш Фаррас

Воздух в помещении: ионизация
Э. Адан Лиебана и Х. Гуаш Фаррас

таблицы

Щелкните ссылку ниже, чтобы просмотреть таблицу в контексте статьи.

1. Наиболее распространенные загрязнители помещений и их источники
2. Основные требования-рассеивающая система вентиляции
3. Меры контроля и их последствия
4. Корректировка рабочей среды и эффектов
5. Эффективность фильтров (стандарт ASHRAE 52-76)
6. Реагенты, используемые в качестве абсорбентов загрязнений
7. Уровни качества воздуха в помещении
8. Загрязнение из-за жильцов здания
9. Степень занятости различных зданий
10. Загрязнение из-за здания
11. Уровни качества наружного воздуха
12. Предлагаемые нормы факторов окружающей среды
13. Температуры теплового комфорта (по Фангеру)
14. Характеристики ионов

цифры

Наведите курсор на миниатюру, чтобы увидеть подпись к рисунку, щелкните, чтобы увидеть рисунок в контексте статьи.

ИЕН010F1ИЕН010F2ИЕН010F3ИЕН030F1ИЕН030F2ИЕН040F1ИЕН040F2ИЕН040F3ИЕН040F4ИЕН050F1ИЕН050F3ИЕН050F7ИЕН050F8


Нажмите, чтобы вернуться к началу страницы

Люди в городских условиях проводят от 80 до 90% своего времени в закрытых помещениях, занимаясь сидячей деятельностью, как во время работы, так и в свободное время. (См. рис. 1).

Рисунок 1. Городские жители проводят от 80 до 90% своего времени в помещении

ИЕН010F1

Этот факт привел к созданию внутри этих внутренних пространств среды, более комфортной и однородной, чем на открытом воздухе с их изменяющимися климатическими условиями. Чтобы это стало возможным, воздух в этих помещениях должен был кондиционироваться, нагреваясь в холодное время года и охлаждаясь в жаркое время года.

Чтобы кондиционирование воздуха было эффективным и экономичным, необходимо было контролировать воздух, поступающий в здания снаружи, от которого нельзя было ожидать желаемых тепловых характеристик. Результатом стали все более герметичные здания и более строгий контроль количества окружающего воздуха, используемого для обновления застоявшегося воздуха в помещении.

Энергетический кризис в начале 1970-х годов — и вытекающая из него необходимость экономии энергии — представлял собой еще одно положение дел, часто приводившее к резкому сокращению объема окружающего воздуха, используемого для обновления и вентиляции. То, что обычно делалось тогда, заключалось в многократной повторной переработке воздуха внутри здания. Сделано это было, конечно, с целью удешевления кондиционирования. Но стало происходить другое: значительно возросло количество жалоб, дискомфорта и/или проблем со здоровьем жильцов этих домов. Это, в свою очередь, увеличило социальные и финансовые издержки из-за невыхода на работу и побудило специалистов изучить происхождение жалоб, которые до этого считались независимыми от загрязнения.

Несложно объяснить, что привело к появлению нареканий: здания строятся все герметичнее, объем воздуха, подаваемого на вентиляцию, уменьшается, для теплоизоляции зданий используется больше материалов и изделий, количество химических продуктов и используемые синтетические материалы умножаются и диверсифицируются, и индивидуальный контроль над окружающей средой постепенно утрачивается. В результате внутренняя среда становится все более загрязненной.

Жильцы зданий с деградировавшей окружающей средой затем реагируют, по большей части, выражая жалобы на аспекты окружающей их среды и проявляя клинические симптомы. Наиболее часто можно услышать следующие симптомы: раздражение слизистых оболочек (глаз, носа и горла), головные боли, одышка, повышенная заболеваемость простудными заболеваниями, аллергии и т.д.

Когда приходит время определить возможные причины, вызывающие эти жалобы, кажущаяся простота задачи уступает место очень сложной ситуации, когда пытаются установить связь причины и следствия. В этом случае необходимо рассмотреть все факторы (будь то экологические или иного происхождения), которые могут быть связаны с жалобами или появившимися проблемами со здоровьем.

Вывод — после многих лет изучения этой проблемы — заключается в том, что эти проблемы имеют множественное происхождение. Исключениями являются те случаи, когда связь причины и следствия была четко установлена, как, например, в случае вспышки болезни легионеров или проблем с раздражением или повышенной чувствительностью из-за воздействия формальдегида.

Явление получило название синдром больного здания, и определяется как те симптомы, влияющие на обитателей здания, когда жалобы на недомогание возникают чаще, чем можно было бы разумно ожидать.

В таблице 1 приведены некоторые примеры загрязняющих веществ и наиболее распространенные источники выбросов, которые могут быть связаны с ухудшением качества воздуха в помещениях.

Помимо качества воздуха внутри помещений, на которое влияют химические и биологические загрязнители, синдром больного здания связывают со многими другими факторами. Некоторые из них физические, такие как тепло, шум и освещение; некоторые из них являются психосоциальными, главными из которых являются способ организации работы, трудовые отношения, темп работы и рабочая нагрузка.

Таблица 1. Наиболее распространенные загрязнители помещений и их источники

Сайт

Источники выбросов

загрязнитель

На открытом воздухе

Фиксированные источники

 
 

Промышленные площадки, производство энергии

Диоксид серы, оксиды азота, озон, твердые частицы, окись углерода, органические соединения

 

Автотранспорт

Угарный газ, свинец, оксиды азота

 

Почва

Радон, микроорганизмы

В помещении

Строительные материалы

 
 

Камень, бетон

Радон

 

Древесные композиты, шпон

Формальдегид, органические соединения

 

Изоляция

Формальдегид, стекловолокно

 

Огнезащитные составы

асбест

 

Покраска

Органические соединения, свинец

 

Оборудование и установки

 
 

Системы отопления, кухни

Оксид и диоксид углерода, оксиды азота, органические соединения, твердые частицы

 

Копиры

Озон

 

Системы вентиляции

Волокна, микроорганизмы

 

Оккупанты

 
 

Метаболическая активность

Углекислый газ, водяной пар, запахи

 

Биологическая активность

Микроорганизмы

 

Человеческая активность

 
 

курение

Оксид углерода, другие соединения, твердые частицы

 

Освежители воздуха

Фторуглероды, запахи

 

Уборка

Органические соединения, запахи

 

Досуг, художественная деятельность

Органические соединения, запахи

 

Воздух в помещении играет очень важную роль в развитии синдрома больного здания, поэтому контроль его качества может в большинстве случаев помочь исправить или помочь улучшить условия, которые приводят к возникновению синдрома. Однако следует помнить, что качество воздуха — не единственный фактор, который следует учитывать при оценке внутренней среды.

Меры контроля внутренней среды

Опыт показывает, что большинство проблем, возникающих в помещениях, являются результатом решений, принятых при проектировании и строительстве здания. Хотя эти проблемы могут быть решены позже путем принятия корректирующих мер, следует отметить, что предотвращение и исправление недостатков при проектировании здания является более эффективным и рентабельным.

Большое разнообразие возможных источников загрязнения определяет множество корректирующих действий, которые можно предпринять, чтобы взять их под контроль. К проектированию здания могут привлекаться профессионалы из разных областей, такие как архитекторы, инженеры, дизайнеры интерьеров и другие. Поэтому на данном этапе важно помнить о различных факторах, которые могут способствовать устранению или минимизации возможных будущих проблем, которые могут возникнуть из-за плохого качества воздуха. Факторы, которые следует учитывать, это

  • выбор сайта
  • архитектурный дизайн
  • подбор материалов
  • системы вентиляции и кондиционирования воздуха, используемые для контроля качества воздуха в помещениях.

 

Выбор места для строительства

Загрязнение воздуха может исходить от источников, расположенных близко или далеко от выбранного места. Этот тип загрязнения включает, по большей части, органические и неорганические газы, образующиеся в результате сгорания — будь то от автомобилей, промышленных предприятий или электростанций вблизи объекта — и взвешенные в воздухе твердые частицы различного происхождения.

Загрязнение, обнаруженное в почве, включает газообразные соединения захороненного органического вещества и радон. Эти загрязняющие вещества могут проникать в здание через трещины в строительных материалах, контактирующих с почвой, или путем миграции через полупроницаемые материалы.

Когда строительство здания находится на стадии планирования, необходимо оценить различные возможные участки. Лучшее место следует выбирать, принимая во внимание следующие факты и информацию:

  1. Данные, которые показывают уровни загрязнения окружающей среды в районе, чтобы избежать удаленных источников загрязнения.
  2. Анализ прилегающих или близлежащих источников загрязнения с учетом таких факторов, как объем автомобильного движения и возможные источники промышленного, коммерческого или сельскохозяйственного загрязнения.
  3. Уровни загрязнения почвы и воды, включая летучие или полулетучие органические соединения, газ радон и другие радиоактивные соединения, образующиеся в результате распада радона. Эта информация полезна, если необходимо принять решение об изменении места или принять меры по уменьшению присутствия этих загрязняющих веществ в будущем здании. Среди мер, которые могут быть предприняты, - эффективная герметизация каналов проникновения или проектирование систем общей вентиляции, которые обеспечат положительное давление внутри будущего здания.
  4. Информация о климате и преобладающем направлении ветра в этом районе, а также о его суточных и сезонных колебаниях. Эти условия важны для определения правильной ориентации здания.

 

С другой стороны, локальные источники загрязнения необходимо контролировать с помощью различных специальных методов, таких как осушение или очистка почвы, разгерметизация почвы или использование архитектурных или живописных экранов.

Архитектурный дизайн

Целостность здания на протяжении веков была основным требованием при планировании и проектировании нового здания. С этой целью сегодня, как и в прошлом, учитывалась способность материалов противостоять деградации под воздействием влажности, температурных изменений, движения воздуха, радиации, воздействия химических и биологических агентов или стихийных бедствий.

Тот факт, что вышеупомянутые факторы следует учитывать при реализации любого архитектурного проекта, не является проблемой в текущем контексте: кроме того, в проекте должны быть реализованы правильные решения в отношении целостности и благополучия жильцов. На этом этапе проекта должны быть приняты решения по таким вопросам, как дизайн внутренних помещений, выбор материалов, места деятельности, которые могут быть потенциальными источниками загрязнения, проемы здания наружу, окна и вентиляционная система.

Открытие зданий

Эффективные меры контроля при проектировании здания состоят в планировании расположения и ориентации этих отверстий с прицелом на минимизацию количества загрязнения, которое может попасть в здание из ранее обнаруженных источников загрязнения. Следует иметь в виду следующие соображения:

  • Отверстия должны находиться вдали от источников загрязнения и не по преобладающему направлению ветра. Когда отверстия расположены близко к источникам дыма или выхлопа, система вентиляции должна быть спроектирована таким образом, чтобы создавать положительное давление воздуха в этой зоне, чтобы избежать повторного входа вентилируемого воздуха, как показано на рисунке 2.
  • Особое внимание следует уделить обеспечению дренажа и предотвращению просачивания в местах соприкосновения здания с почвой, в фундаменте, на участках, облицованных плиткой, где расположены дренажная система и трубопроводы, а также в других местах.
  • Доступ к погрузочным площадкам и гаражам следует строить вдали от обычных мест забора воздуха здания, а также от главных входов.

 

Рисунок 2. Проникновение загрязнения извне

ИЕН010F2

Windows

В последние годы наблюдается обращение тенденции, наблюдаемой в 1970-х и 1980-х годах, и теперь наблюдается тенденция включать рабочие окна в новые архитектурные проекты. Это дает несколько преимуществ. Одним из них является возможность обеспечить дополнительную вентиляцию в тех областях (будем надеяться, что их будет немного), которые в ней нуждаются, при условии, что система вентиляции имеет датчики в этих областях для предотвращения дисбаланса. Следует иметь в виду, что возможность открыть окно не всегда гарантирует поступление свежего воздуха в помещение; если вентиляционная система находится под давлением, открытие окна не обеспечит дополнительной вентиляции. Другие преимущества носят определенно психосоциальный характер, позволяя жильцам в определенной степени контролировать свое окружение и прямой и визуальный доступ к улице.

Защита от влажности

Основные средства контроля заключаются в снижении влажности в основании здания, где часто могут распространяться и развиваться микроорганизмы, особенно грибки.

Осушение территории и повышение давления в почве может предотвратить появление биологических агентов, а также может предотвратить проникновение химических загрязнителей, которые могут присутствовать в почве.

Герметизация и контроль закрытых помещений здания, наиболее восприимчивых к влажности воздуха, является еще одной мерой, которую следует учитывать, поскольку влажность может повредить материалы, используемые для облицовки здания, в результате чего эти материалы могут затем стать источником микробиологического загрязнения. .

Планировка внутренних помещений

На этапах планирования важно знать, для чего будет использоваться здание или какие действия будут выполняться в нем. Прежде всего важно знать, какие виды деятельности могут быть источником загрязнения; затем эти знания можно использовать для ограничения и контроля этих потенциальных источников загрязнения. Некоторыми примерами деятельности, которая может быть источником загрязнения в здании, являются приготовление пищи, полиграфия, курение и использование фотокопировальных машин.

Размещение этих видов деятельности в определенных местах, отдельно и изолированно от других видов деятельности, должно быть решено таким образом, чтобы как можно меньше воздействовать на находящихся в здании людей.

Целесообразно, чтобы эти процессы были обеспечены локальной вытяжной системой и/или общей системой вентиляции с особыми характеристиками. Первая из этих мер предназначена для контроля загрязняющих веществ в источнике выбросов. Второй, применимый при наличии многочисленных источников, когда они рассредоточены в пределах заданного пространства или когда загрязнитель чрезвычайно опасен, должен соответствовать следующим требованиям: он должен быть способен обеспечить объемы свежего воздуха, соответствующие установленным стандартов для рассматриваемой деятельности, он не должен повторно использовать какой-либо воздух, смешивая его с общим потоком вентиляции в здании, и должен включать дополнительную принудительную вытяжку, где это необходимо. В таких случаях поток воздуха в этих местах должен быть тщательно спланирован, чтобы избежать переноса загрязняющих веществ между смежными помещениями — путем создания, например, отрицательного давления в данном пространстве.

Иногда контроль достигается за счет устранения или уменьшения присутствия загрязняющих веществ в воздухе путем фильтрации или химической очистки воздуха. При использовании этих методов контроля следует учитывать физические и химические характеристики загрязняющих веществ. Системы фильтрации, например, подходят для удаления твердых частиц из воздуха, если эффективность фильтра соответствует размеру фильтруемых частиц, но пропускают газы и пары.

Устранение источника загрязнения является наиболее эффективным способом борьбы с загрязнением внутренних помещений. Хорошим примером, иллюстрирующим эту мысль, являются ограничения и запреты на курение на рабочем месте. Там, где курение разрешено, оно, как правило, ограничивается специальными помещениями, оборудованными специальными системами вентиляции.

Подбор материалов

Пытаясь предотвратить возможные проблемы с загрязнением внутри здания, следует уделить внимание характеристикам материалов, используемых для строительства и отделки, мебели, обычным работам, которые будут выполняться, способу очистки и дезинфекции здания и способ борьбы с насекомыми и другими вредителями. Также можно снизить уровни летучих органических соединений (ЛОС), например, рассматривая только те материалы и мебель, для которых известны уровни выбросов этих соединений, и выбирая материалы с самыми низкими уровнями.

В настоящее время, несмотря на то, что некоторые лаборатории и учреждения проводили исследования выбросов такого рода, доступная информация о скорости выбросов загрязняющих веществ для строительных материалов скудна; кроме того, этот дефицит усугубляется огромным количеством доступных продуктов и их изменчивостью с течением времени.

Несмотря на эту трудность, некоторые производители начали изучать свою продукцию и включать, обычно по просьбе потребителя или специалиста-строителя, информацию о проведенных исследованиях. Продукты все чаще маркируются экологически безопасный, нетоксичным и так далее.

Однако есть еще много проблем, которые необходимо преодолеть. Примеры этих проблем включают высокую стоимость необходимых анализов как по времени, так и по деньгам; отсутствие стандартов на методы, используемые для анализа образцов; сложная интерпретация полученных результатов из-за отсутствия знаний о воздействии на здоровье некоторых загрязняющих веществ; и отсутствие согласия между исследователями относительно того, предпочтительнее ли материалы с высоким уровнем излучения, которые излучают в течение короткого периода времени, по сравнению с материалами с низким уровнем излучения, которые излучают в течение более длительных периодов времени.

Но дело в том, что в ближайшие годы рынок строительных и отделочных материалов станет более конкурентным и подвергнется большему законодательному давлению. Это приведет к устранению некоторых продуктов или их замене другими продуктами с более низким уровнем выбросов. Меры такого рода уже принимаются в отношении клеев, используемых при производстве мокетной ткани для обивки, и еще одним примером является устранение опасных соединений, таких как ртуть и пентахлорфенол, при производстве красок.

До тех пор, пока не станет известно больше и не созреет законодательное регулирование в этой области, решения о выборе наиболее подходящих материалов и продуктов для использования или установки в новых зданиях будут оставлены на усмотрение профессионалов. Ниже приведены некоторые соображения, которые могут помочь им принять решение:

  • Должна быть доступна информация о химическом составе продукта и уровне выбросов любых загрязняющих веществ, а также любая информация, касающаяся здоровья, безопасности и комфорта людей, подвергающихся их воздействию. Эта информация должна быть предоставлена ​​производителем продукта.
  • Следует выбирать продукты с минимально возможной скоростью выделения любых загрязняющих веществ, уделяя особое внимание наличию канцерогенных и тератогенных соединений, раздражителей, системных токсинов, пахучих соединений и так далее. Адгезивы или материалы, имеющие большую излучающую или поглощающую поверхность, такие как пористые материалы, ткани, непокрытые волокна и т.п., должны быть указаны, а их использование ограничено.
  • При обращении с этими материалами и изделиями и их установке следует применять профилактические процедуры. Во время и после укладки этих материалов помещение должно тщательно проветриваться, а выпекать процесса (см. ниже) следует использовать для отверждения определенных продуктов. Также следует применять рекомендуемые гигиенические меры.
  • Одной из процедур, рекомендуемых для сведения к минимуму воздействия выбросов новых материалов на этапах монтажа и отделки, а также во время первоначального заселения здания, является вентиляция здания в течение 24 часов 100-процентным наружным воздухом. Удаление органических соединений с помощью этого метода предотвращает удержание этих соединений в пористых материалах. Эти пористые материалы могут выступать в качестве резервуаров, а затем и источников загрязнения, поскольку они выбрасывают хранящиеся соединения в окружающую среду.
  • Увеличение вентиляции до максимально возможного уровня перед повторным заселением здания после того, как оно было закрыто на определенный период — в первые часы дня — и после закрытия на выходные или в отпуск, также является удобной мерой, которую можно реализовать.
  • Специальная процедура, известная как выпекать, использовался в некоторых зданиях для «лечения» новых материалов. выпекать Процедура заключается в повышении температуры здания в течение 48 часов и более при поддержании минимального потока воздуха. Высокие температуры способствуют выделению летучих органических соединений. Затем здание проветривается, что снижает его загрязняющую нагрузку. Полученные к настоящему времени результаты показывают, что эта процедура может быть эффективной в некоторых ситуациях.

 

Системы вентиляции и контроль микроклимата в помещении

В закрытых помещениях вентиляция является одним из важнейших методов контроля качества воздуха. В этих помещениях так много источников загрязнения, а характеристики этих загрязняющих веществ настолько разнообразны, что полностью управлять ими на этапе проектирования практически невозможно. Загрязнение, создаваемое самими жильцами здания — деятельностью, которой они занимаются, и продуктами, которые они используют для личной гигиены, — тому пример; как правило, эти источники загрязнения находятся вне контроля проектировщика.

Таким образом, вентиляция является методом контроля, обычно используемым для разбавления и удаления загрязняющих веществ из загрязненных внутренних помещений; это может быть выполнено с чистым наружным воздухом или рециркулируемым воздухом, который удобно очищен.

При проектировании системы вентиляции необходимо учитывать множество различных моментов, если она должна служить адекватным методом контроля загрязнения. Среди них качество наружного воздуха, который будет использоваться; особые требования к определенным загрязняющим веществам или источнику их образования; профилактическое обслуживание самой системы вентиляции, которую также следует считать возможным источником загрязнения; и распределение воздуха внутри здания.

В таблице 2 приведены основные моменты, которые следует учитывать при проектировании системы вентиляции для поддержания качества внутренней среды.

В типичной системе вентиляции/кондиционирования воздух, который забирается снаружи и смешивается с различной долей рециркулируемого воздуха, проходит через различные системы кондиционирования воздуха, обычно фильтруется, нагревается или охлаждается в зависимости от сезона и увлажняется. или осушать по мере необходимости.

Таблица 2. Основные требования к системе вентиляции по разрежению

Системный компонент
или функция

Требование

Разбавление наружным воздухом

Должен быть гарантирован минимальный объем воздуха на человека в час.

 

Целью должно быть обновление объема воздуха в помещении минимальное количество раз в час.

 

Объем подаваемого наружного воздуха должен быть увеличен в зависимости от интенсивности источников загрязнения.

 

Прямая вытяжка наружу должна быть гарантирована для помещений, где будут иметь место действия, вызывающие загрязнение.

Места забора воздуха

Следует избегать размещения воздухозаборников вблизи шлейфов известных источников загрязнения.

 

Следует избегать участков вблизи стоячей воды и аэрозолей, исходящих от холодильных башен.

 

Следует предотвращать проникновение любых животных, а также не допускать, чтобы птицы садились или гнездились вблизи водозаборов.

Место забора воздуха
вентиляционные отверстия

Вытяжные вентиляционные отверстия должны располагаться как можно дальше от мест забора воздуха, а высота выпускного вентиляционного отверстия должна быть увеличена.

 

Ориентация выпускных вентиляционных отверстий должна быть в направлении, противоположном направлению воздухозаборных колпаков.

Фильтрация и очистка

Следует использовать механические и электрические фильтры для твердых частиц.

 

Следует установить систему химической очистки от загрязняющих веществ.

Микробиологический контроль

Следует избегать размещения любых пористых материалов в прямом контакте с воздушными потоками, в том числе в распределительных трубопроводах.

 

Следует избегать скопления стоячей воды в местах образования конденсата в кондиционерах.

 

Следует разработать программу профилактического обслуживания и запланировать периодическую очистку увлажнителей и холодильных башен.

Распределение воздуха

Следует исключить и предотвратить образование любых мертвых зон (там, где нет вентиляции) и расслоение воздуха.

 

Желательно смешивать воздух там, где им дышат пассажиры.

 

Адекватное давление должно поддерживаться во всех местах в зависимости от выполняемой в них деятельности.

 

Воздушные двигательные и вытяжные системы должны контролироваться для поддержания равновесия между ними.

 

После обработки воздух распределяется по трубопроводам во все помещения здания и подается через рассеивающие решетки. Затем он смешивается в занятых помещениях, обмениваясь теплом и обновляя внутреннюю атмосферу, прежде чем он, наконец, будет удален из каждого места по обратным каналам.

Количество наружного воздуха, которое следует использовать для разбавления и удаления загрязняющих веществ, является предметом многочисленных исследований и споров. В последние годы были внесены изменения в рекомендуемые уровни наружного воздуха и опубликованные стандарты вентиляции, в большинстве случаев связанные с увеличением объемов используемого наружного воздуха. Несмотря на это, было отмечено, что этих рекомендаций недостаточно для эффективного контроля всех источников загрязнения. Это связано с тем, что установленные стандарты основаны на занятости и не учитывают другие важные источники загрязнения, такие как материалы, используемые в строительстве, мебель и качество воздуха, поступающего извне.

Таким образом, объем требуемой вентиляции должен основываться на трех основных соображениях: качество воздуха, которое вы хотите получить, качество доступного наружного воздуха и общее количество загрязнений в помещении, которое будет вентилироваться. Это отправная точка исследований, проведенных профессором П.О. Фангером и его командой (Фангер, 1988, 1989). Эти исследования направлены на установление новых стандартов вентиляции, отвечающих требованиям к качеству воздуха и обеспечивающих приемлемый уровень комфорта, воспринимаемый жильцами.

Одним из факторов, влияющих на качество воздуха внутри помещений, является качество доступного наружного воздуха. Характеристики внешних источников загрязнения, таких как автомобильное движение и промышленная или сельскохозяйственная деятельность, делают контроль над ними недоступным для проектировщиков, владельцев и жильцов здания. Именно в таких случаях природоохранные органы должны взять на себя ответственность за установление руководящих принципов охраны окружающей среды и обеспечение их соблюдения. Однако существует множество мер контроля, которые можно применять и которые полезны для снижения и ликвидации переносимого по воздуху загрязнения.

Как упоминалось выше, особое внимание следует уделить расположению и ориентации воздухозаборных и вытяжных каналов, чтобы избежать обратного всасывания загрязнений из самого здания или его установок (холодильных башен, вентиляционных отверстий кухонь и ванных комнат и т. д.). , а также от зданий в непосредственной близости.

Когда обнаруживается, что наружный воздух или рециркулируемый воздух загрязнены, рекомендуемые меры контроля заключаются в его фильтрации и очистке. Наиболее эффективным методом удаления твердых частиц являются электростатические осадители и механические задерживающие фильтры. Последние будут тем эффективнее, чем точнее они откалиброваны по размеру удаляемых частиц.

Использование систем, способных удалять газы и пары посредством химической абсорбции и/или адсорбции, редко используется в непромышленных ситуациях; однако часто встречаются системы, которые маскируют проблему загрязнения, особенно запахи, например, с помощью освежителей воздуха.

Другие методы очистки и улучшения качества воздуха включают использование ионизаторов и озонаторов. Осторожность была бы наилучшей политикой в ​​отношении использования этих систем для улучшения качества воздуха до тех пор, пока не станут ясно известны их реальные свойства и возможное негативное воздействие на здоровье.

После обработки и охлаждения или нагрева воздуха воздух подается в помещения. Приемлемо или нет распределение воздуха, в значительной степени зависит от выбора, количества и размещения диффузионных решеток.

Учитывая разногласия по поводу эффективности различных процедур смешивания воздуха, некоторые проектировщики начали использовать в некоторых ситуациях системы распределения воздуха, которые подают воздух на уровне пола или на стенах в качестве альтернативы диффузионным решеткам. на потолке. В любом случае расположение обратных регистров должно быть тщательно спланировано, чтобы избежать короткого замыкания входа и выхода воздуха, что предотвратило бы его полное смешивание, как показано на рисунке 3.

Рис. 3. Пример короткого замыкания распределения воздуха во внутренних помещениях.

ИЕН010F3

В зависимости от того, насколько разделены рабочие места, распределение воздуха может представлять собой множество различных проблем. Например, в открытых рабочих помещениях, где на потолке установлены диффузионные решетки, воздух в помещении может перемешиваться не полностью. Эта проблема имеет тенденцию усугубляться, когда тип используемой системы вентиляции может подавать переменные объемы воздуха. Распределительные трубопроводы этих систем оснащены терминалами, которые изменяют количество воздуха, подаваемого в трубопроводы, на основе данных, полученных от локальных термостатов.

Трудность может возникнуть, когда воздух проходит с уменьшенной скоростью через значительное количество этих терминалов - ситуация, которая возникает, когда термостаты в разных областях достигают желаемой температуры - и мощность вентиляторов, которые толкают воздух, автоматически уменьшается. В результате общий поток воздуха через систему становится меньше, а в некоторых случаях намного меньше, или даже полностью прекращается поступление свежего наружного воздуха. Размещение датчиков, которые контролируют поток наружного воздуха на входе в систему, может гарантировать постоянное поддержание минимального потока свежего воздуха.

Еще одна проблема, которая регулярно возникает, заключается в том, что поток воздуха блокируется из-за размещения частичных или полных перегородок в рабочем пространстве. Есть много способов исправить эту ситуацию. Один из способов — оставить свободное пространство в нижней части панелей, разделяющих ячейки. Другие способы включают установку дополнительных вентиляторов и размещение диффузионных решеток на полу. Использование дополнительных индукционных фанкойлов способствует смешиванию воздуха и позволяет индивидуально регулировать тепловой режим данного помещения. Не умаляя важности качества воздуха сам по себе и средства управления ею, следует иметь в виду, что комфортная внутренняя среда достигается за счет равновесия различных элементов, влияющих на нее. Любое действие, даже положительное, затрагивающее один из элементов без учета остальных, может нарушить равновесие между ними, что приведет к новым жалобам со стороны жильцов здания. Таблицы 3 и 4 показывают, как некоторые из этих действий, направленных на улучшение качества воздуха в помещении, приводят к нарушению других элементов уравнения, так что корректировка рабочей среды может иметь последствия для качества воздуха в помещении.

Таблица 3. Меры контроля качества воздуха в помещении и их влияние на внутреннюю среду

Действие

эффект

Тепловая среда

Увеличение объема свежего воздуха

Увеличение сквозняков

Снижение относительной влажности для проверки микробиологических агентов

Недостаточная относительная влажность

Акустическая среда

Прерывистая подача наружного воздуха для сохранения
энергетика

Прерывистое шумовое воздействие

Визуальная среда

Сокращение использования люминесцентных ламп для уменьшения
фотохимическое загрязнение

Снижение эффективности освещения

Психосоциальная среда

Открытые офисы

Потеря близости и определенного рабочего пространства

 

Таблица 4. Регулировки рабочей среды и их влияние на качество воздуха в помещении

Действие

эффект

Тепловая среда

Основание подачи наружного воздуха на тепловой
соображения

Недостаточные объемы свежего воздуха

Использование увлажнителей

Потенциальная микробиологическая опасность

Акустическая среда

Увеличение использования изоляционных материалов

Возможный выброс загрязняющих веществ

Визуальная среда

Системы, основанные исключительно на искусственном освещении

Неудовлетворенность, гибель растений, рост микробиологических агентов

Психосоциальная среда

Использование оборудования на рабочем месте, такого как копировальные аппараты и принтеры

Повышение уровня загрязнения

 

Обеспечение качества общей среды здания, когда оно находится на стадии проектирования, в значительной степени зависит от его управления, но прежде всего от положительного отношения к жильцам этого здания. Жители являются лучшими датчиками, на которые владельцы здания могут положиться, чтобы оценить правильность функционирования установок, предназначенных для обеспечения качественной внутренней среды.

Системы управления, основанные на подходе «Большого брата», принимающие все решения, регулирующие внутреннюю среду, такие как освещение, температура, вентиляция и т. д., имеют тенденцию оказывать негативное влияние на психологическое и социальное благополучие жильцов. Затем жильцы видят, что их способность создавать условия окружающей среды, отвечающие их потребностям, уменьшается или блокируется. Кроме того, системы управления этого типа иногда не способны изменяться для удовлетворения различных требований к окружающей среде, которые могут возникнуть из-за изменений в деятельности, выполняемой в данном пространстве, количества работающих в нем людей или изменений в способе распределения пространства.

Решение может заключаться в установке системы централизованного контроля внутренней среды с локальным управлением, регулируемым жильцами. Эта идея, очень часто используемая в области визуальной среды, где общее освещение дополняется более локальным освещением, должна быть распространена на другие аспекты: общее и локальное отопление и кондиционирование воздуха, общее и локальное снабжение свежим воздухом и так далее.

Подводя итог, можно сказать, что в каждом случае часть условий окружающей среды должна быть оптимизирована посредством централизованного управления, основанного на соображениях безопасности, здоровья и экономики, в то время как различные локальные условия окружающей среды должны быть оптимизированы пользователями. пространство. Разные пользователи будут иметь разные потребности и будут по-разному реагировать на заданные условия. Компромисс такого рода между различными частями, несомненно, приведет к большему удовлетворению, благополучию и продуктивности.

 

Назад

Качество воздуха внутри здания зависит от ряда факторов, в том числе от качества наружного воздуха, конструкции системы вентиляции/кондиционирования воздуха, способа работы и технического обслуживания системы, а также от источников загрязнения внутри помещений. В общих чертах уровень концентрации любого загрязнителя в помещении будет определяться балансом между образованием загрязнителя и скоростью его удаления.

Что касается образования загрязняющих веществ, то источники загрязнения также могут быть внешними или внутренними. К внешним источникам относятся загрязнение атмосферы в результате промышленных процессов сжигания, движения автотранспорта, электростанций и т.д.; загрязнение, выбрасываемое рядом с воздухозаборными шахтами, через которые воздух всасывается в здание, например, из холодильных башен или вытяжных вентиляционных отверстий других зданий; и выделения из загрязненной почвы, такие как газ радон, утечки из бензобаков или пестицидов.

Среди источников внутреннего загрязнения следует упомянуть те, которые связаны с самими системами вентиляции и кондиционирования воздуха (преимущественно микробиологическое загрязнение любого сегмента таких систем), материалами, использованными для строительства и отделки здания, и обитателями помещений. строительство. Конкретными источниками загрязнения внутри помещений являются табачный дым, лаборатории, копировальные аппараты, фотолаборатории и типографии, спортивные залы, салоны красоты, кухни и столовые, ванные комнаты, гаражи и котельные. Все эти источники должны иметь общую систему вентиляции, и воздух, удаляемый из этих помещений, не должен рециркулироваться через здание. Когда того требует ситуация, в этих помещениях также должна быть локальная система вентиляции, работающая на вытяжке.

Оценка качества воздуха в помещении включает в себя, среди прочего, измерение и оценку загрязняющих веществ, которые могут присутствовать в здании. Несколько индикаторов используются для определения качества воздуха внутри здания. Они включают концентрации монооксида углерода и диоксида углерода, общее количество летучих органических соединений (TVOC), общее количество взвешенных частиц (TSP) и скорость вентиляции. Существуют различные критерии или рекомендуемые целевые значения для оценки некоторых веществ, обнаруженных во внутренних помещениях. Они перечислены в различных стандартах или рекомендациях, таких как рекомендации по качеству воздуха в помещении, опубликованные Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), или стандарты Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE).

Однако для многих из этих веществ не существует определенных стандартов. На данный момент рекомендуемым курсом действий является применение значений и стандартов для промышленных условий, установленных Американской конференцией государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH 1992). Затем применяются коэффициенты безопасности или поправочные коэффициенты порядка половины, одной десятой или одной сотой от указанных значений.

Методы контроля воздуха в помещении можно разделить на две основные группы: контроль источника загрязнения или контроль окружающей среды с помощью стратегий вентиляции и очистки воздуха.

Контроль источника загрязнения

Источник загрязнения можно контролировать различными способами, в том числе следующими:

  1. Ликвидация. Устранение источника загрязнения является идеальным методом контроля качества воздуха в помещении. Эта мера постоянна и не требует операций по техническому обслуживанию в будущем. Он применяется, когда известен источник загрязнения, как в случае с табачным дымом, и не требует замены загрязняющих веществ.
  2. подмена. В некоторых случаях замена продукта, который является источником загрязнения, является мерой, которую следует использовать. Иногда возможна замена вида используемых продуктов (для уборки, украшения и т. д.) на другие, предоставляющие те же услуги, но менее токсичные или представляющие меньший риск для людей, которые их используют.
  3. Изоляция или пространственное ограничение. Эти меры предназначены для снижения воздействия за счет ограничения доступа к источнику. Метод заключается в установке ограждений (частичных или полных) или ограждений вокруг источника загрязнения для сведения к минимуму выбросов в окружающий воздух и ограничения доступа людей на территорию вблизи источника загрязнения. Эти помещения должны быть оборудованы дополнительными системами вентиляции, которые могут вытягивать воздух и обеспечивать направленный приток воздуха там, где это необходимо. Примерами такого подхода являются закрытые печи, котельные и фотокопировальные.
  4. Герметизация источника. Этот метод заключается в использовании материалов, которые выделяют минимальные уровни загрязнения или не выделяют вообще. Эта система была предложена как средство, препятствующее рассеиванию свободных асбестовых волокон из старой изоляции, а также препятствующее выделению формальдегида из стен, обработанных смолами. В зданиях, загрязненных радоном, этим приемом заделывают шлакоблоки и щели в стенах подвала: применяют полимеры, препятствующие проникновению радона из почвы. Стены подвала также могут быть обработаны эпоксидной краской и полимерным герметиком из полиэтилена или полиамида для предотвращения проникновения загрязнений через стены или из почвы.
  5. Вентиляция путем локальной вытяжки. Местные вентиляционные системы основаны на улавливании загрязняющих веществ на месте или как можно ближе к источнику. Улавливание осуществляется колоколом, предназначенным для улавливания загрязнителя в воздушном потоке. Затем воздух проходит по каналам с помощью вентилятора для очистки. Если вытяжной воздух не может быть очищен или отфильтрован, то он должен выбрасываться наружу и не возвращаться обратно в здание.

 

Контроль окружающей среды

Внутренняя среда непромышленных зданий обычно имеет много источников загрязнения и, кроме того, они имеют тенденцию к рассеянию. Таким образом, система, наиболее часто используемая для исправления или предотвращения проблем с загрязнением внутри помещений, представляет собой вентиляцию, либо общую, либо разбавленную. Этот метод заключается в перемещении и направлении потока воздуха для улавливания, удержания и транспортировки загрязняющих веществ от их источника в систему вентиляции. Кроме того, общая вентиляция также позволяет контролировать тепловые характеристики помещения с помощью кондиционирования воздуха и рециркуляции воздуха (см. «Цели и принципы общей и приточно-вытяжной вентиляции» в другом месте этой главы).

Для разбавления внутренних загрязнений увеличение объема наружного воздуха целесообразно только в том случае, если система имеет надлежащий размер и не вызывает недостаточной вентиляции в других частях системы или когда добавленный объем не препятствует надлежащему кондиционированию воздуха. . Чтобы система вентиляции была максимально эффективной, на источниках загрязнения должны быть установлены локальные вытяжки; воздух, смешанный с загрязнениями, нельзя перерабатывать; жильцов следует размещать вблизи вентиляционных отверстий, а источников загрязнения – вблизи вытяжных вентиляционных отверстий; загрязняющие вещества должны удаляться кратчайшим путем; а в помещениях с локализованными источниками загрязнения следует поддерживать отрицательное давление по отношению к внешнему атмосферному давлению.

Большинство недостатков вентиляции, по-видимому, связано с недостаточным количеством наружного воздуха. Однако неправильное распределение вентилируемого воздуха также может привести к ухудшению качества воздуха. Например, в помещениях с очень высокими потолками, куда теплый (менее плотный) воздух подается сверху, температура воздуха может стать стратифицированной, и тогда вентиляция не сможет разбавить присутствующие в помещении загрязнения. Размещение и расположение диффузионных и возвратных вентиляционных отверстий по отношению к жильцам и источникам загрязнения является фактором, требующим особого внимания при проектировании системы вентиляции.

Методы очистки воздуха

Методы очистки воздуха должны быть точно разработаны и подобраны для конкретных, вполне конкретных видов загрязнителей. После установки регулярное техническое обслуживание предотвратит превращение системы в новый источник загрязнения. Ниже приведены описания шести методов, используемых для удаления загрязняющих веществ из воздуха.

Фильтрация частиц

Фильтрация является полезным методом удаления жидкостей или твердых частиц во взвешенном состоянии, но следует иметь в виду, что она не удаляет газы или пары. Фильтры могут улавливать частицы за счет препятствия, удара, перехвата, диффузии и электростатического притяжения. Фильтрация системы кондиционирования воздуха в помещении необходима по многим причинам. Одним из них является предотвращение скопления грязи, которая может привести к снижению эффективности нагрева или охлаждения. Система также может подвергаться коррозии некоторыми частицами (серной кислотой и хлоридами). Фильтрация также необходима для предотвращения потери равновесия в системе вентиляции из-за отложений на лопастях вентилятора и подачи ложной информации на органы управления из-за засорения датчиков.

Системы фильтрации воздуха в помещении выигрывают от последовательного размещения как минимум двух фильтров. Первый, предварительный фильтр или первичный фильтр, задерживает только более крупные частицы. Этот фильтр следует часто менять, и это продлит срок службы следующего фильтра. Вторичный фильтр более эффективен, чем первый, и может отфильтровывать грибковые споры, синтетические волокна и в целом более мелкую пыль, чем собираемая первичным фильтром. Эти фильтры должны быть достаточно тонкими, чтобы удалять раздражители и токсичные частицы.

Фильтр выбирается исходя из его эффективности, способности аккумулировать пыль, потери заряда и требуемого уровня чистоты воздуха. Эффективность фильтра измеряется в соответствии со стандартами ASHRAE 52-76 и Eurovent 4/5 (ASHRAE 1992; CEN 1979). Их способность к сохранение измеряет массу удерживаемой пыли, умноженную на объем отфильтрованного воздуха, и используется для характеристики фильтров, задерживающих только крупные частицы (фильтры низкой и средней эффективности). Для измерения удерживающей способности синтетическая аэрозольная пыль известной концентрации и гранулометрического состава пропускается через фильтр. часть, оставшаяся в фильтре, рассчитывается гравиметрически.

Эпоха затрат фильтра выражается путем умножения количества задерживаемых частиц на объем фильтруемого воздуха. Это значение используется для характеристики фильтров, которые также задерживают более мелкие частицы. Для расчета эффективности фильтра через него пропускается поток атмосферного аэрозоля, содержащего аэрозоль из частиц диаметром от 0.5 до 1 мкм. Количество захваченных частиц измеряется дымомером, который измеряет непрозрачность, вызванную осадком.

DOP — это значение, используемое для характеристики очень высокоэффективных фильтров для твердых частиц (HEPA). DOP фильтра рассчитывается с использованием аэрозоля, полученного путем испарения и конденсации диоктилфталата, который образует частицы диаметром 0.3 мкм. Этот метод основан на светорассеивающих свойствах капель диоктилфталата: если мы подвергаем фильтр такому испытанию, интенсивность рассеянного света пропорциональна поверхностной концентрации этого материала, а проникновение через фильтр можно измерить по относительной интенсивности. рассеянного света до и после фильтрации аэрозоля. Чтобы фильтр получил обозначение HEPA, его эффективность должна быть выше 99.97% на основе этого теста.

Хотя между ними существует прямая связь, результаты трех методов нельзя сравнивать напрямую. Эффективность всех фильтров снижается по мере их засорения, и тогда они могут стать источником запахов и загрязнения. Срок службы высокоэффективного фильтра можно значительно увеличить, установив перед высокоэффективным фильтром один или несколько фильтров более низкого номинала. В таблице 1 приведены начальный, конечный и средний выходы различных фильтров в соответствии с критериями, установленными ASHRAE 52-76 для частиц диаметром 0.3 мкм.

Таблица 1. Эффективность фильтров (по стандарту ASHRAE 52-76) для частиц диаметром 3 мм

Описание фильтра

АШРАЭ 52-76

Эффективность (%)

 

Пыль (%)

Арест (%)

Начальный

конец

медиана

Средний

25-30

92

1

25

15

Средний

40-45

96

5

55

34

Высокий

60-65

97

19

70

50

Высокий

80-85

98

50

86

68

Высокий

90-95

99

75

99

87

95% НЕРА

-

-

95

99.5

99.1

99.97% НЕРА

-

-

99.97

99.7

99.97

 

Электростатическое осаждение

Этот метод оказывается полезным для контроля твердых частиц. Оборудование такого типа работает путем ионизации частиц, а затем удаления их из воздушного потока, когда они притягиваются и захватываются собирающим электродом. Ионизация происходит, когда загрязненные стоки проходят через электрическое поле, создаваемое сильным напряжением, приложенным между собирающим и разгрузочным электродами. Напряжение получается генератором постоянного тока. Собирающий электрод имеет большую поверхность и обычно заряжен положительно, а разрядный электрод состоит из отрицательно заряженного кабеля.

Важнейшими факторами, влияющими на ионизацию частиц, являются состояние стока, его расход и характеристики частиц (размер, концентрация, сопротивление и др.). Эффективность улавливания возрастает с увеличением влажности, размеров и плотности частиц и снижается с повышением вязкости стоков.

Основное преимущество этих устройств заключается в том, что они очень эффективны при сборе твердых и жидких частиц, даже если размер частиц очень мал. Кроме того, эти системы могут использоваться для больших объемов и высоких температур. Потеря давления минимальна. Недостатками этих систем являются их высокая первоначальная стоимость, большие требования к пространству и риски для безопасности, которые они представляют, учитывая очень высокие напряжения, особенно когда они используются в промышленных целях.

Электростатические осадители используются во всем диапазоне, от промышленных установок для уменьшения выбросов частиц до бытовых установок для улучшения качества воздуха в помещении. Последние представляют собой устройства меньшего размера, которые работают при напряжении в диапазоне от 10,000 15,000 до XNUMX XNUMX вольт. Обычно у них есть системы с автоматическими регуляторами напряжения, которые гарантируют, что всегда прикладывается достаточное напряжение для ионизации, не вызывая разряда между обоими электродами.

Генерация отрицательных ионов

Этот метод используется для устранения взвешенных в воздухе частиц и, по мнению некоторых авторов, для создания более здоровой окружающей среды. Эффективность этого метода как способа уменьшить дискомфорт или болезнь все еще изучается.

Адсорбция газа

Этот метод используется для удаления загрязняющих газов и паров, таких как формальдегид, диоксид серы, озон, оксиды азота и органические пары. Адсорбция – это физическое явление, при котором молекулы газа захватываются твердым адсорбентом. Адсорбент состоит из пористого твердого вещества с очень большой площадью поверхности. Для очистки воздуха от такого рода загрязняющих веществ его пропускают через картридж, наполненный адсорбентом. Активированный уголь является наиболее широко используемым; он улавливает широкий спектр неорганических газов и органических соединений. Некоторыми примерами являются алифатические, хлорированные и ароматические углеводороды, кетоны, спирты и сложные эфиры.

Силикагель также является неорганическим адсорбентом и используется для улавливания более полярных соединений, таких как амины и вода. Существуют также другие органические адсорбенты, состоящие из пористых полимеров. Важно иметь в виду, что все твердые адсорбенты улавливают только определенное количество загрязняющих веществ, а затем, после насыщения, необходимо регенерировать или заменять. Другой метод улавливания через твердые адсорбенты заключается в использовании смеси активного оксида алюминия и угля, пропитанных специфическими реагентами. Некоторые оксиды металлов, например, улавливают пары ртути, сероводород и этилен. Необходимо иметь в виду, что углекислый газ адсорбцией не задерживается.

Абсорбция газа

Устранение газов и дымов путем абсорбции включает в себя систему, которая фиксирует молекулы, пропуская их через раствор абсорбента, с которым они вступают в химическую реакцию. Это очень селективный метод, и в нем используются реагенты, специфичные для загрязнителя, который необходимо уловить.

Реагент обычно растворяют в воде. Он также должен быть заменен или регенерирован до того, как он будет израсходован. Поскольку эта система основана на переводе загрязнителя из газообразной фазы в жидкую, большое значение имеют физические и химические свойства реагента. Его растворимость и реакционная способность особенно важны; другими аспектами, которые играют важную роль в этом переходе из газообразной фазы в жидкую, являются рН, температура и площадь контакта между газом и жидкостью. Если загрязняющее вещество хорошо растворимо, достаточно барботировать его через раствор, чтобы зафиксировать его на реагенте. Там, где загрязняющее вещество не так легко растворяется, используемая система должна обеспечивать большую площадь контакта между газом и жидкостью. Некоторые примеры абсорбентов и загрязняющих веществ, для которых они особенно подходят, приведены в таблице 2.

Таблица 2. Реагенты, используемые в качестве абсорбентов различных загрязнений


Абсорбент

загрязнитель

Диэтилгидроксамин

Сероводород

Пермангенат калия

пахучие газы

Соляная и серная кислоты

Амины

Сульфид натрия

Альдегиды

Едкий натр

формальдегид


Озонирование

Этот метод улучшения качества воздуха в помещении основан на использовании озона. Озон образуется из газообразного кислорода под действием ультрафиолетового излучения или электрического разряда и используется для удаления загрязняющих веществ, рассеянных в воздухе. Большая окислительная способность этого газа делает его пригодным для использования в качестве антимикробного средства, дезодоранта и дезинфицирующего средства, а также помогает устранить вредные газы и пары. Он также используется для очистки помещений с высокой концентрацией угарного газа. В промышленных условиях он используется для обработки воздуха на кухнях, столовых, пищевых и рыбоперерабатывающих предприятиях, химических заводах, очистных сооружениях, каучуковых заводах, холодильных установках и т.д. В офисных помещениях используется с установками кондиционирования воздуха для улучшения качества воздуха в помещении.

Озон — голубоватый газ с характерным резким запахом. В высоких концентрациях он токсичен и даже смертелен для человека. Озон образуется под действием ультрафиолетового излучения или электрического разряда на кислород. Следует различать преднамеренное, случайное и естественное образование озона. Озон является чрезвычайно токсичным и раздражающим газом как при кратковременном, так и при длительном воздействии. Из-за того, как он реагирует в организме, неизвестны уровни, при которых не было бы биологических эффектов. Эти данные более подробно обсуждаются в разделе, посвященном химическим веществам. Энциклопедия.

Процессы, в которых используется озон, должны выполняться в закрытых помещениях или иметь локальную систему извлечения для улавливания любого выброса газа в источнике. Баллоны с озоном следует хранить в охлаждаемых помещениях, вдали от любых восстановителей, легковоспламеняющихся материалов или продуктов, которые могут катализировать его расщепление. Следует иметь в виду, что если озонаторы работают при отрицательных давлениях и имеют автоматические отключающие устройства в случае выхода из строя, то возможность утечек сводится к минимуму.

Электрическое оборудование для процессов, использующих озон, должно быть идеально изолировано, а его обслуживание должно выполняться опытным персоналом. При использовании озонаторов трубопроводы и вспомогательное оборудование должны иметь устройства, отключающие озонаторы немедленно при обнаружении утечки; в случае потери эффективности функций вентиляции, осушения или охлаждения; при возникновении избыточного давления или вакуума (в зависимости от системы); или когда производительность системы избыточна или недостаточна.

Когда озонаторы установлены, они должны быть оснащены детекторами озона. Обонянию нельзя доверять, потому что оно может стать насыщенным. Утечки озона можно обнаружить с помощью реактивных полосок йодида калия, которые становятся синими, но это не особый метод, поскольку тест дает положительный результат на большинство окислителей. Лучше отслеживать утечки на постоянной основе с помощью электрохимических ячеек, ультрафиолетовой фотометрии или хемилюминесценции, при этом выбранное устройство обнаружения подключается непосредственно к системе сигнализации, которая срабатывает при достижении определенных концентраций.

 

Назад

Когда загрязняющие вещества, образующиеся на рабочем месте, необходимо контролировать путем вентиляции всего помещения, о котором мы говорим общая вентиляция. Использование общеобменной вентиляции предполагает принятие того факта, что загрязняющее вещество будет в той или иной степени распространяться по всему пространству производственной площадки и, следовательно, может воздействовать на работников, находящихся вдали от источника загрязнения. Таким образом, общая вентиляция является стратегией, противоположной локализованное извлечение. Локальная вытяжка направлена ​​на устранение загрязнителя путем его перехвата как можно ближе к источнику (см. «Воздух в помещении: методы контроля и очистки» в другом месте этой главы).

Одной из основных задач любой общей системы вентиляции является контроль запахов тела. Этого можно добиться подачей не менее 0.45 куб.м в минуту, м3/мин, свежего воздуха на человека. При частом курении или тяжелой физической работе необходимая скорость вентиляции выше и может превышать 0.9 м.3/мин на человека.

Если единственные экологические проблемы, которые должна решать система вентиляции, — это только что описанные, то следует иметь в виду, что каждое помещение имеет определенный уровень «естественного» обновления воздуха с помощью так называемой «инфильтрации», которая происходит через двери и окна, даже когда они закрыты, и через другие места проникновения в стены. Инструкции по кондиционированию воздуха обычно содержат достаточно информации в этом отношении, но можно сказать, что как минимум уровень вентиляции за счет инфильтрации находится между 0.25 и 0.5 обновлениями в час. На промышленной площадке обычно происходит от 0.5 до 3 обновлений воздуха в час.

При использовании для контроля химических загрязнителей общеобменная вентиляция должна ограничиваться только теми ситуациями, когда количество образующихся загрязняющих веществ не очень велико, когда их токсичность относительно умеренная и когда рабочие не выполняют свои задачи в непосредственной близости от источника загрязнения. загрязнение. Если эти предписания не соблюдаются, будет трудно получить согласие на адекватный контроль рабочей среды, потому что необходимо использовать такие высокие скорости обновления, что высокие скорости воздуха, вероятно, создадут дискомфорт, и потому что поддерживать высокие скорости обновления дорого. Поэтому не рекомендуется рекомендовать использование общей вентиляции для контроля химических веществ, за исключением растворителей с допустимой концентрацией более 100 частей на миллион.

Когда, с другой стороны, целью общей вентиляции является поддержание тепловых характеристик рабочей среды с учетом допустимых законом пределов или технических рекомендаций, таких как руководящие принципы Международной организации по стандартизации (ISO), этот метод имеет меньше ограничений. Таким образом, общая вентиляция чаще используется для контроля температуры окружающей среды, чем для ограничения химического загрязнения, но следует четко осознавать ее полезность в качестве дополнения к методам локальной вытяжки.

Хотя на протяжении многих лет фразы общая вентиляция и вентиляция путем разбавления считались синонимами, сегодня это уже не так из-за новой стратегии общей вентиляции: вытесняющая вентиляция. Несмотря на то, что вентиляция с разбавлением и вентиляция с вытеснением подпадают под определение общей вентиляции, которое мы изложили выше, обе они сильно различаются по стратегии, используемой для контроля загрязнения.

Вентиляция разбавлением имеет целью максимально полное смешивание воздуха, подаваемого механически, со всем воздухом, уже находящимся в помещении, так, чтобы концентрация данного загрязняющего вещества была как можно более равномерной по всему объему (или чтобы температура была как можно более однородным, насколько это возможно, если желаемой целью является термоконтроль). Для достижения этой однородной смеси воздух нагнетается с потолка в виде потоков с относительно высокой скоростью, и эти потоки создают сильную циркуляцию воздуха. Результатом является высокая степень смешивания нового воздуха с воздухом, уже присутствующим внутри помещения.

Вентиляция вытеснением, в своей идеальной концептуализации состоит в нагнетании воздуха в пространство таким образом, что новый воздух вытесняет воздух, находившийся ранее, не смешиваясь с ним. Вытесняющая вентиляция достигается за счет нагнетания нового воздуха в помещение с низкой скоростью и близко к полу, а вытяжки воздуха у потолка. Использование вытесняющей вентиляции для регулирования тепловой среды имеет то преимущество, что оно использует естественное движение воздуха, создаваемое изменениями плотности, которые сами по себе возникают из-за разницы температур. Несмотря на то, что вытесняющая вентиляция уже широко используется в промышленных условиях, научная литература по этому вопросу все еще весьма ограничена, и поэтому оценка ее эффективности все еще затруднена.

Вентиляция путем разбавления

Конструкция системы вентиляции с разбавлением основана на гипотезе о том, что концентрация загрязнителя одинакова во всем рассматриваемом пространстве. Это модель, которую инженеры-химики часто называют мешалкой.

Если предположить, что воздух, нагнетаемый в помещение, не содержит загрязняющих веществ и что в начальный момент времени концентрация в помещении равна нулю, для расчета требуемой скорости вентиляции необходимо знать два факта: загрязняющего вещества, образующегося в пространстве, и искомого уровня концентрации в окружающей среде (который гипотетически будет одинаковым повсюду).

В этих условиях соответствующие расчеты приводят к следующему уравнению:

в котором

с (т) = концентрация загрязнителя в помещении в момент времени t

a = количество образовавшегося загрязняющего вещества (масса в единицу времени)

Q = скорость подачи нового воздуха (объем в единицу времени)

V = объем рассматриваемого помещения.

Приведенное выше уравнение показывает, что концентрация будет стремиться к устойчивому состоянию при значении а/к, и что он будет делать это тем быстрее, чем меньше значение Вопрос/В, часто называемое «количеством обновлений в единицу времени». Хотя иногда показатель качества вентиляции считается практически эквивалентным этому значению, приведенное выше уравнение ясно показывает, что его влияние ограничивается контролем скорость стабилизации условий окружающей среды, но не уровень концентрации, при котором такое устойчивое состояние будет иметь место. Это будет зависеть Важно от количества образующегося загрязняющего вещества (a), так и от скорости вентиляции (Q).

Когда воздух в данном помещении загрязнен, но не образуется новых количеств загрязнителя, скорость уменьшения концентрации за период времени определяется следующим выражением:

в котором Q и V имеют значение, описанное выше, t1 и t2 - соответственно начальное и конечное время и c1 и c2 – начальная и конечная концентрации.

Можно найти выражения для расчетов в случаях, когда начальная концентрация отлична от нуля (Constance 1983; ACGIH 1992), когда воздух, нагнетаемый в помещение, не полностью лишен загрязнителя (поскольку для снижения затрат на отопление в зимней части воздуха перерабатывается, например), или когда количество образующихся загрязняющих веществ изменяется в зависимости от времени.

Если пренебречь переходной стадией и предположить, что установившееся состояние достигнуто, уравнение показывает, что скорость вентиляции эквивалентна а / сИт, Где cИт – значение концентрации, которое необходимо поддерживать в данном пространстве. Это значение будет установлено нормативными актами или, как вспомогательная норма, техническими рекомендациями, такими как пороговые предельные значения (ПДК) Американской конференции государственных промышленных гигиенистов (ACGIH), которая рекомендует рассчитывать интенсивность вентиляции по формуле

в котором a и cИт имеют уже описанное значение и K является фактором безопасности. Значение K от 1 до 10 следует выбирать в зависимости от эффективности воздушной смеси в данном пространстве, от токсичности растворителя (чем меньше cИт то есть, чем больше значение K будет) и любых других обстоятельств, которые специалист по промышленной гигиене сочтет важными. ACGIH, среди прочего, приводит продолжительность процесса, цикл операций и обычное расположение рабочих по отношению к источникам выброса загрязнителя, количество этих источников и их расположение в заданном пространстве, сезонность. изменение объема естественной вентиляции и ожидаемое снижение функциональной эффективности вентиляционного оборудования в качестве других определяющих критериев.

В любом случае использование приведенной выше формулы требует достаточно точного знания значений a и K это следует использовать, и поэтому мы предлагаем некоторые предложения в этом отношении.

Количество образующихся загрязняющих веществ довольно часто можно оценить по количеству определенных материалов, израсходованных в процессе, в результате которого образуются загрязнители. Таким образом, в случае растворителя используемое количество будет хорошим показателем максимального количества, которое может быть обнаружено в окружающей среде.

Как указано выше, значение K следует определять в зависимости от эффективности воздушной смеси в данном помещении. Это значение, следовательно, будет меньше прямо пропорционально тому, насколько точно можно определить ту же концентрацию загрязняющего вещества в любой точке данного пространства. Это, в свою очередь, будет зависеть от того, как распределяется воздух внутри вентилируемого помещения.

По этим критериям минимальные значения K следует использовать, когда воздух нагнетается в пространство распределенным образом (например, с помощью камеры нагнетания) и когда нагнетание и вытяжка воздуха осуществляются на противоположных концах данного пространства. С другой стороны, более высокие значения для K следует использовать, когда воздух подается с перерывами, а воздух вытягивается в точках, близких к впуску свежего воздуха (рис. 1).

Рис. 1. Схема циркуляции воздуха в помещении с двумя приточными отверстиями

ИЕН030F1

Следует отметить, что когда воздух нагнетается в заданное пространство, особенно если это делается с высокой скоростью, создаваемый поток воздуха будет оказывать значительное притяжение на окружающий его воздух. Затем этот воздух смешивается с потоком и замедляет его, создавая измеримую турбулентность. Как следствие, этот процесс приводит к интенсивному смешиванию воздуха, уже находящегося в помещении, с новым воздухом, который нагнетается, создавая внутренние воздушные потоки. Предсказание этих течений даже в общем случае требует большого опыта (рис. 2).

Рисунок 2. Предлагаемые коэффициенты К для мест впуска и выпуска

ИЕН030F2

Во избежание проблем, возникающих в результате воздействия на рабочих потоков воздуха с относительно высокой скоростью, воздух обычно нагнетается через рассеивающие решетки, сконструированные таким образом, чтобы они облегчали быстрое смешивание нового воздуха с воздухом, уже присутствующим в помещении. космос. Таким образом, площади, где воздух движется с высокой скоростью, остаются как можно меньше.

Только что описанный эффект потока не возникает вблизи мест, где воздух выходит или вытягивается через двери, окна, вытяжные вентиляционные отверстия или другие отверстия. Воздух достигает вытяжных решеток со всех сторон, поэтому даже на относительно небольшом расстоянии от них движение воздуха не так легко воспринимается как воздушный поток.

В любом случае при воздухораспределении важно иметь в виду удобство размещения рабочих мест по возможности таким образом, чтобы новый воздух поступал к рабочим раньше, чем к источникам загрязнения.

При наличии в данном пространстве важных источников тепла движение воздуха будет во многом обусловлено конвекционными течениями, возникающими из-за разности плотностей более плотного, холодного и более легкого, теплого воздуха. В таких помещениях проектировщик воздухораспределения должен обязательно учитывать существование этих источников тепла, иначе движение воздуха может оказаться совсем не таким, как предполагалось.

Наличие химического загрязнения, с другой стороны, не изменяет измеримым образом плотность воздуха. В то время как в чистом виде загрязняющие вещества могут иметь плотность, сильно отличающуюся от плотности воздуха (обычно намного большую), при реальных, существующих концентрациях на рабочем месте смесь воздуха и загрязняющего вещества не имеет плотности, существенно отличающейся от плотности плотность чистого воздуха.

Кроме того, следует отметить, что одной из самых распространенных ошибок при применении этого типа вентиляции является обеспечение помещения только вытяжными установками без учета достаточного притока воздуха. В этих случаях эффективность вытяжных вентиляторов снижается и, следовательно, фактические темпы вытяжки воздуха намного меньше запланированных. Результатом являются более высокие концентрации загрязнителя в окружающей среде в данном пространстве, чем первоначально рассчитанные.

Чтобы избежать этой проблемы, следует подумать о том, как воздух будет поступать в помещение. Рекомендуемый курс действий - использовать иммиссивные вентиляторы, а также вытяжные вентиляторы. Обычно скорость экстракции должна быть выше скорости иммиссии, чтобы обеспечить проникновение через окна и другие отверстия. Кроме того, рекомендуется поддерживать в помещении небольшое отрицательное давление, чтобы предотвратить попадание образующихся загрязнений в незагрязненные области.

Вентиляция вытеснением

Как упоминалось выше, при вытесняющей вентиляции стремятся свести к минимуму смешивание нового воздуха с воздухом, ранее находившимся в данном пространстве, и пытаются настроить систему на модель, известную как поршневой поток. Обычно это достигается путем подачи воздуха на малых скоростях и на малых высотах в данное пространство и его удаления у потолка; это имеет два преимущества перед вентиляцией с разбавлением.

Во-первых, это делает возможным более низкие скорости обновления воздуха, так как загрязнение концентрируется у потолка помещения, где нет рабочих, которые им дышат. в среднем концентрация в данном пространстве будет тогда выше, чем cИт значение, о котором мы говорили ранее, но это не означает более высокий риск для работников, так как в рабочей зоне данного помещения концентрация загрязняющего вещества будет такой же или ниже, чем cИт.

Кроме того, когда целью вентиляции является регулирование тепловой среды, вытесняющая вентиляция позволяет подавать в данное помещение более теплый воздух, чем это потребовалось бы для системы вентиляции с разрежением. Это связано с тем, что вытяжной теплый воздух имеет температуру на несколько градусов выше, чем температура в рабочей зоне помещения.

Основополагающие принципы вытесняющей вентиляции были разработаны Сандбергом, который в начале 1980-х годов разработал общую теорию для анализа ситуаций неравномерной концентрации загрязняющих веществ в закрытых помещениях. Это позволило нам преодолеть теоретические ограничения вентиляции с разбавлением (которое предполагает однородную концентрацию во всем заданном пространстве) и открыло путь для практических применений (Sandberg 1981).

Несмотря на то, что вытесняющая вентиляция широко используется в некоторых странах, особенно в Скандинавии, было опубликовано очень мало исследований, в которых сравнивалась эффективность различных методов в реальных установках. Это, без сомнения, связано с практическими трудностями установки двух разных вентиляционных систем на реальном заводе, а также с тем, что экспериментальный анализ этих типов систем требует использования трассеров. Отслеживание осуществляется путем добавления индикаторного газа в поток вентиляции воздуха, а затем измерения концентрации газа в различных точках в помещении и в вытяжном воздухе. Такое исследование позволяет сделать вывод о том, как воздух распределяется в помещении, а затем сравнить эффективность различных систем вентиляции.

Немногочисленные доступные исследования, проведенные на реальных существующих установках, не являются окончательными, за исключением того факта, что системы, использующие вытесняющую вентиляцию, обеспечивают лучшее обновление воздуха. Однако в этих исследованиях часто высказываются сомнения в отношении результатов, поскольку они не были подтверждены измерениями уровня загрязнения окружающей среды на рабочих местах.

 

Назад

Одной из главных функций здания, в котором осуществляется непроизводственная деятельность (офисы, школы, жилые дома и т. д.), является обеспечение обитателям здоровых и комфортных условий для работы. Качество этой среды в значительной степени зависит от того, правильно ли спроектированы, обслуживаются и функционируют системы вентиляции и кондиционирования здания.

Поэтому эти системы должны обеспечивать приемлемые тепловые условия (температуру и влажность) и приемлемое качество воздуха в помещении. Другими словами, они должны стремиться к подходящему сочетанию наружного воздуха с воздухом в помещении и должны использовать системы фильтрации и очистки, способные устранять загрязняющие вещества, присутствующие в помещении.

Идея о том, что чистый наружный воздух необходим для хорошего самочувствия в помещениях, высказывалась с восемнадцатого века. Бенджамин Франклин признавал, что воздух в помещении здоровее, если он обеспечивается естественной вентиляцией путем открывания окон. Идея о том, что наличие большого количества наружного воздуха может помочь снизить риск заражения такими болезнями, как туберкулез, получила распространение в девятнадцатом веке.

Исследования, проведенные в 1930-х годах, показали, что для разбавления биологических выделений человека до концентраций, которые не вызывают дискомфорта из-за запахов, объем свежего наружного воздуха, необходимый для помещения, составляет от 17 до 30 кубических метров в час на человека.

В стандарте № 62, установленном в 1973 году Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE), рекомендуется минимальный поток 34 кубических метра наружного воздуха в час на человека для контроля запахов. Абсолютный минимум 8.5 м3/час/чел., чтобы предотвратить превышение концентрации углекислого газа в 2,500 частей на миллион, что составляет половину предела воздействия, установленного для промышленных условий.

Эта же организация в стандарте № 90, установленном в 1975 году — в разгар энергетического кризиса — приняла вышеупомянутый абсолютный минимум, временно отложив в сторону необходимость увеличения вентиляционных потоков для разбавления загрязняющих веществ, таких как табачный дым, биологические выделения и т. д. вперед.

В своем стандарте № 62 (1981) ASHRAE исправил это упущение и установил рекомендацию 34 м.3/час/человек для зон, где разрешено курение и 8.5 м3/час/человек в местах, где курение запрещено.

Последний стандарт, опубликованный ASHRAE, также № 62 (1989 г.), установил минимум 25.5 м.3/час/человек для занятых внутренних помещений независимо от того, разрешено курение или нет. Также рекомендуется увеличить это значение, если поступающий в здание воздух недостаточно перемешивается в зоне дыхания или если в здании присутствуют необычные источники загрязнения.

В 1992 году Комиссия европейских сообществ опубликовала свой Руководство по требованиям к вентиляции в зданиях. В отличие от существующих рекомендаций по стандартам вентиляции, в этом руководстве не указаны объемы вентиляционного потока, которые должны быть обеспечены для данного помещения; вместо этого он предоставляет рекомендации, которые рассчитываются в зависимости от желаемого качества воздуха в помещении.

Существующие стандарты вентиляции предписывают установленные объемы вентиляционного потока, которые должны подаваться на одного человека. Тенденции, отраженные в новых рекомендациях, показывают, что одни только расчеты объема не гарантируют хорошего качества воздуха в помещении для всех условий. Это происходит по трем фундаментальным причинам.

Во-первых, они предполагают, что обитатели являются единственными источниками загрязнения. Недавние исследования показывают, что в качестве возможных источников загрязнения следует принимать во внимание и другие источники загрязнения, помимо жильцов. Примеры включают мебель, обивку и саму систему вентиляции. Вторая причина заключается в том, что эти стандарты рекомендуют одинаковое количество наружного воздуха независимо от качества воздуха, подаваемого в здание. И третья причина в том, что они четко не определяют качество воздуха в помещении, необходимого для данного помещения. Поэтому предлагается, чтобы будущие стандарты вентиляции основывались на следующих трех предпосылках: выборе определенной категории качества воздуха для вентилируемого помещения, общей нагрузке загрязняющих веществ в занимаемом помещении и качестве доступного наружного воздуха. .

Воспринимаемое качество воздуха

Качество воздуха в помещении можно определить как степень удовлетворения требований и потребностей человека. По сути, обитатели помещения требуют от воздуха, которым они дышат, двух вещей: воспринимать воздух, которым они дышат, как свежий, а не грязный, затхлый или раздражающий; и знать, что неблагоприятные последствия для здоровья, которые могут возникнуть в результате вдыхания этого воздуха, незначительны.

Принято считать, что степень качества воздуха в помещении больше зависит от компонентов этого воздуха, чем от воздействия этого воздуха на находящихся в нем людей. Таким образом, может показаться, что легко оценить качество воздуха, предполагая, что, зная его состав, можно установить его качество. Этот метод оценки качества воздуха хорошо работает в промышленных условиях, где мы находим химические соединения, которые используются или образуются в процессе производства, и где существуют измерительные устройства и эталонные критерии для оценки концентраций. Однако этот метод не работает в непромышленных условиях. Непромышленные объекты — это места, где можно обнаружить тысячи химических веществ, но в очень низких концентрациях, иногда в тысячу раз ниже рекомендуемых пределов воздействия; оценка этих веществ по одному приведет к ложной оценке качества этого воздуха, и воздух, вероятно, будет признан высококачественным. Но есть недостающий аспект, который еще предстоит рассмотреть, а именно отсутствие знаний о совместном воздействии этих тысяч веществ на человека, и это может быть причиной того, что этот воздух воспринимается как грязный, спертый. или раздражает.

Был сделан вывод о том, что традиционные методы, используемые для промышленной гигиены, недостаточно приспособлены для определения степени качества, воспринимаемой людьми, вдыхающими оцениваемый воздух. Альтернативой химическому анализу является использование людей в качестве измерительных приборов для количественной оценки загрязнения воздуха с привлечением судейской коллегии для проведения оценок.

Человек воспринимает качество воздуха двумя органами чувств: обонянием, расположенным в носовой полости и чувствительным к сотням тысяч пахучих веществ, и химическим чувством, расположенным на слизистых оболочках носа и глаз и чувствительным к одинаковое количество раздражающих веществ, присутствующих в воздухе. Именно совместная реакция этих двух органов чувств определяет, как воспринимается воздух, и позволяет субъекту судить о приемлемости его качества.

Олф юнит

один олф (от латинского = обоняние) – интенсивность выброса загрязняющих веществ в атмосферу (биосточных вод) от условного человека. Один нормативный человек – это средний взрослый человек, работающий в офисе или на аналогичном непромышленном рабочем месте, сидячий и в тепловом комфорте с гигиеническим нормативом до 0.7 ванны/сутки. Загрязнение от человека было выбрано для определения термина олф по двум причинам: во-первых, хорошо известны биологические выделения человека, а во-вторых, имеется много данных о неудовлетворенности, вызванной такими биологическими выделениями.

Любой другой источник загрязнения может быть выражен как количество стандартных лиц (olfs), необходимых для того, чтобы вызвать такое же количество неудовлетворенности, как и оцениваемый источник загрязнения.

На рис. 1 изображена кривая, определяющая olf. Эта кривая показывает, как загрязнение, производимое стандартным человеком (1 olf), воспринимается при различных скоростях вентиляции, и позволяет рассчитать долю неудовлетворенных лиц, другими словами, тех, кто будет воспринимать качество воздуха как неприемлемое сразу после они вошли в комнату. Кривая основана на различных европейских исследованиях, в которых 168 человек оценили качество воздуха, загрязненного более чем тысячей мужчин и женщин, которое считается стандартным. Аналогичные исследования, проведенные в Северной Америке и Японии, показывают высокую степень корреляции с европейскими данными.

Рисунок 1. Кривая определения Олфа

ИЕН040F1

Единица дециполя

Концентрация загрязнения в воздухе зависит от источника загрязнения и его разбавления в результате проветривания. Воспринимаемое загрязнение воздуха определяется как концентрация биологических выделений человека, которая может вызвать такой же дискомфорт или неудовлетворенность, как и оцениваемая концентрация загрязненного воздуха. Один деципол (с латинского загрязнение) представляет собой загрязнение, вызванное стандартным человеком (1 olf) при скорости вентиляции 10 литров незагрязненного воздуха в секунду, так что мы можем написать

1 деципол = 0.1 олф/(литр/сек)

Рисунок 2, полученный из тех же данных, что и предыдущий рисунок, показывает соотношение между воспринимаемым качеством воздуха, выраженным в процентах неудовлетворенных людей и в дециполах.

Рисунок 2. Соотношение между воспринимаемым качеством воздуха, выраженным в процентах неудовлетворенных лиц и в дециполях.

ИЕН040F2

Чтобы определить скорость вентиляции, требуемую с точки зрения комфорта, важно выбрать желаемую степень качества воздуха в данном помещении. В таблице 1 предложены три категории или уровня качества, полученные из рисунков 1 и 2. Каждый уровень соответствует определенному проценту неудовлетворенных людей. Выбор того или иного уровня будет зависеть, прежде всего, от того, для чего будет использоваться пространство, и от экономических соображений.

Таблица 1. Уровни качества воздуха в помещении

Воспринимаемое качество воздуха

Категории
(уровень качества)

Процент недовольных
лиц

Дециполы

Требуемая скорость вентиляции1
литры/секунду × olf

A

10

0.6

16

B

20

1.4

7

C

30

2.5

4

1 Предположим, что наружный воздух чистый, а эффективность системы вентиляции равна единице.

Источник: ЦИК, 1992 г.

 

Как отмечалось выше, данные являются результатом экспериментов, проведенных с судейской коллегией, но важно иметь в виду, что некоторые из обнаруженных в воздухе веществ, которые могут быть опасны (канцерогенные соединения, микроорганизмы и радиоактивные вещества, для например) не распознаются органами чувств, и что сенсорные эффекты других загрязняющих веществ не имеют количественной связи с их токсичностью.

Источники загрязнения

Как указывалось ранее, одним из недостатков современных вентиляционных норм является то, что они учитывают только жильцов как источники загрязнения, тогда как признано, что будущие стандарты должны учитывать все возможные источники загрязнения. Помимо жильцов и их деятельности, в том числе возможности курения, существуют и другие источники загрязнения, которые вносят значительный вклад в загрязнение воздуха. Примеры включают мебель, обивку и ковровое покрытие, строительные материалы, изделия, используемые для отделки, чистящие средства и саму систему вентиляции.

Что определяет нагрузку загрязнения воздуха в данном пространстве, так это совокупность всех этих источников загрязнения. Эта нагрузка может быть выражена как химическое загрязнение или сенсорное загрязнение, выраженное в olfs. Последний объединяет действие нескольких химических веществ, как они воспринимаются людьми.

Химическая нагрузка

Загрязнение, которое исходит от данного материала, может быть выражено как скорость выделения каждого химического вещества. Общая нагрузка химического загрязнения рассчитывается путем сложения всех источников и выражается в микрограммах в секунду (мкг/с).

В действительности может быть трудно рассчитать нагрузку загрязнения, потому что часто имеется мало данных о скорости выбросов для многих широко используемых материалов.

Сенсорная нагрузка

Нагрузка загрязнения, воспринимаемая органами чувств, вызвана теми источниками загрязнения, которые влияют на воспринимаемое качество воздуха. Заданное значение этой сенсорной нагрузки можно рассчитать, сложив все виды различных источников загрязнения, существующих в данном пространстве. Как и в предыдущем случае, информации о olfs на квадратный метр (olfs/м2) из многих материалов. По этой причине оказывается более практичным оценивать сенсорную нагрузку всего здания, включая находящихся в нем людей, обстановку и систему вентиляции.

В таблице 2 показана загрязняющая нагрузка на людей, находящихся в здании, при выполнении ими различных видов деятельности, в процентах от курящих и некурящих, а также производство различных соединений, таких как двуокись углерода (CO2), угарный газ (CO) и водяной пар. В Таблице 3 приведены некоторые примеры типичной заполняемости различных помещений. И последнее, т.в состоянии 4 отражает результаты сенсорной нагрузки, измеряемой в олфах на квадратный метр, в различных зданиях.

Таблица 2. Загрязнение от лиц, находящихся в здании

 

Сенсорная нагрузка olf/пассажир

CO2  
(л/(час × пассажир))

CO3   
(л/(час × жилец))

Водяной пар4
(г/(час × пассажир))

Сидячий, 1-1.2 м.1

0% курильщиков

2

19

 

50

20% курильщиков2

2

19

11x10-3

50

40% курильщиков2

3

19

21x10-3

50

100% курильщиков2

6

19

53x10-3

50

Физическая нагрузка

Низкий, 3 мет

4

50

 

200

Средний, 6 мет

10

100

 

430

Высокий (спортивный),
10 встретились

20

170

 

750

Дети

Центр ухода за детьми
(3–6 лет),
2.7 встретились

1.2

18

 

90

Школа
(14–16 лет),
1.2 встретились

1.3

19

 

50

1 1 мет - скорость метаболизма человека, ведущего малоподвижный образ жизни в состоянии покоя (1 мет = 58 Вт/м).2 поверхности кожи).
2 Среднее потребление 1.2 сигареты в час на одного курильщика. Средняя скорость эмиссии, 44 мл СО на одну сигарету.
3 От табачного дыма.
4 Применимо к людям, близким к тепловому нейтралитету.

Источник: ЦИК, 1992 г.

 

Таблица 3. Примеры степени заполнения различных зданий

Здание

Жильцов/м2

Офисы

0.07

Конференц-залы

0.5

Театры, другие места массового скопления людей

1.5

Школы (классы)

0.5

Детские центры

0.5

Жилища

0.05

Источник: ЦИК, 1992 г.

 

Таблица 4. Загрязнение здания

 

Сенсорная нагрузка — olf/m2

 

Средняя

Интервал

Офисы1

0.3

0.02-0.95

Школы (классы)2

0.3

0.12-0.54

Детские учреждения3

0.4

0.20-0.74

Театры4

0.5

0.13-1.32

Здания с низким уровнем загрязнения5

 

0.05-0.1

1 Данные получены в 24 офисах с механической вентиляцией.
2 Данные получены в 6 школах с механической вентиляцией.
3 Данные получены в 9 детских садах с механической вентиляцией.
4 Данные получены в 5 операционных с механической вентиляцией.
5 Цель, которую должны достичь новые здания.

Источник: ЦИК, 1992 г.

 

Качество наружного воздуха

Еще одна предпосылка, которая завершает исходные данные, необходимые для создания стандартов вентиляции в будущем, — это качество доступного наружного воздуха. В публикации приведены рекомендуемые значения воздействия для определенных веществ как внутри помещений, так и снаружи. Руководство по качеству воздуха для Европы ВОЗ (1987).

В таблице 5 показаны уровни воспринимаемого качества наружного воздуха, а также концентрации нескольких типичных химических загрязнителей, обнаруживаемых вне помещений.

Таблица 5. Уровни качества наружного воздуха

 

Воспринимается
качество воздуха
1

Загрязняющие окружающую среду вещества2

 

Десипол

CO2 (Мг / м3)

СО (мг/м3)

НЕТ2 (Мг / м3)

SO2 (Мг / м3)

У моря, в горах

0

680

0-0.2

2

1

Город, высокое качество

0.1

700

1-2

5-20

5-20

Город, низкое качество

> 0.5

700-800

4-6

50-80

50-100

1 Значения воспринимаемого качества воздуха представляют собой среднесуточные значения.
2 Величины загрязняющих веществ соответствуют среднегодовым концентрациям.

Источник: ЦИК, 1992 г.

 

Следует иметь в виду, что во многих случаях качество наружного воздуха может быть хуже, чем уровни, указанные в таблице или в рекомендациях ВОЗ. В таких случаях воздух необходимо очищать перед подачей в жилые помещения.

Эффективность систем вентиляции

Другим важным фактором, который будет влиять на расчет потребности в вентиляции для данного помещения, является эффективность вентиляции (Ev), который определяется как отношение между концентрацией загрязняющих веществ в вытяжном воздухе (Ce) и концентрации в зоне дыхания (Cb).

Ev = Ce/Cb

Эффективность вентиляции зависит от распределения воздуха и расположения источников загрязнения в данном помещении. Если воздух и загрязнения полностью перемешаны, эффективность вентиляции равна единице; если качество воздуха в зоне дыхания лучше, чем у вытяжного воздуха, то КПД больше единицы и желаемое качество воздуха может быть достигнуто при меньших скоростях вентиляции. С другой стороны, большие скорости вентиляции потребуются, если эффективность вентиляции меньше единицы, или, иначе говоря, если качество воздуха в зоне дыхания уступает качеству вытяжного воздуха.

При расчете эффективности вентиляции целесообразно разделить помещения на две зоны, в одну из которых подается воздух, а в другую — остальную часть помещения. Для систем вентиляции, работающих по принципу смешения, зона подачи воздуха обычно находится выше зоны дыхания, а наилучшие условия достигаются при настолько тщательном перемешивании, что обе зоны становятся одной. Для вентиляционных систем, работающих по принципу вытеснения, воздух подается в зону, занятую людьми, а зона вытяжки обычно располагается над головой; здесь наилучшие условия достигаются, когда смешивание между обеими зонами минимально.

Таким образом, эффективность вентиляции зависит от расположения и характеристик элементов, подающих и удаляющих воздух, а также от расположения и характеристик источников загрязнения. Кроме того, это также функция температуры и объемов подаваемого воздуха. Эффективность вентиляционной системы можно рассчитать с помощью численного моделирования или проведения измерений. Если данные недоступны, значения на рис. 3 можно использовать для различных систем вентиляции. Эти контрольные значения учитывают влияние распределения воздуха, но не местонахождение источников загрязнения, предполагая вместо этого, что они равномерно распределены по всему вентилируемому пространству.

Рисунок 3. Эффективность вентиляции в зоне дыхания при разных принципах вентиляции

ИЕН040F3

Расчет требований к вентиляции

На рис. 4 показаны уравнения, используемые для расчета потребности в вентиляции с точки зрения комфорта и защиты здоровья.

Рисунок 4. Уравнения для расчета потребности в вентиляции

ИЕН040F4

Требования к вентиляции для комфорта

Первым шагом в расчете требований к комфорту является определение уровня качества воздуха в помещении, который желательно получить для вентилируемого помещения (см. Таблицу 1), и оценка качества доступного наружного воздуха (см. Таблицу 5).

Следующий шаг состоит в оценке сенсорной нагрузки с использованием таблиц 8, 9 и 10 для выбора нагрузок в зависимости от обитателей и их деятельности, типа здания и уровня занятости на квадратный метр поверхности. Общее значение получается путем сложения всех данных.

В зависимости от принципа работы вентиляционной системы и по рисунку 9 можно оценить эффективность вентиляции. Применение уравнения (1) на Рисунке 9 даст значение требуемой степени вентиляции.

Требования к вентиляции для охраны здоровья

Процедура, аналогичная описанной выше, но использующая уравнение (2) на рис. 3, даст значение вентиляционного потока, необходимого для предотвращения проблем со здоровьем. Для расчета этой величины необходимо выделить вещество или группу критических химических веществ, которые предполагается контролировать, и оценить их концентрации в воздухе; также необходимо учитывать различные критерии оценки, принимая во внимание воздействие загрязнителя и чувствительность людей, которых вы хотите защитить, например детей или пожилых людей.

К сожалению, по-прежнему сложно оценить потребности в вентиляции для охраны здоровья из-за отсутствия информации о некоторых переменных, входящих в расчеты, таких как скорость выброса загрязняющих веществ (G), критерии оценки внутренних помещений (Cv) и другие.

Исследования, проведенные в полевых условиях, показывают, что в помещениях, где требуется вентиляция для достижения комфортных условий, концентрация химических веществ невелика. Тем не менее, эти помещения могут содержать источники загрязнения, представляющие опасность. Наилучшей политикой в ​​этих случаях является устранение, замена или контроль источников загрязнения, а не разбавление загрязняющих веществ общей вентиляцией.

 

Назад

Что касается отопления, потребности данного человека будут зависеть от многих факторов. Их можно разделить на две основные группы: связанные с окружающей средой и связанные с человеческим фактором. К факторам, связанным с окружающей средой, можно отнести географию (широту и высоту), климат, характер воздействия пространства, в котором находится человек, или барьеры, защищающие пространство от внешней среды, и т. д. К человеческим факторам относятся потребление энергии работником, темп работы или количество усилий, необходимых для работы, одежда или предметы одежды, используемые против холода, а также личные предпочтения или вкусы.

Потребность в отоплении носит сезонный характер во многих регионах, но это не означает, что в холодное время года отопление не требуется. Холодные условия окружающей среды влияют на здоровье, умственную и физическую работоспособность, точность и иногда могут увеличить риск несчастных случаев. Целью системы отопления является поддержание приятных тепловых условий, которые предотвратят или сведут к минимуму неблагоприятные последствия для здоровья.

Физиологические особенности человеческого организма позволяют ему выдерживать большие колебания температурных условий. Люди поддерживают свой тепловой баланс через гипоталамус с помощью тепловых рецепторов в коже; температура тела держится между 36 и 38°C, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Механизмы терморегуляции у человека

ИЕН050F1

Системы отопления должны иметь очень точные механизмы управления, особенно в тех случаях, когда рабочие выполняют свои задачи сидя или в фиксированном положении, которое не стимулирует кровообращение в конечностях. Там, где выполняемая работа допускает определенную мобильность, управление системой может быть несколько менее точным. Наконец, если работа выполняется в аномально неблагоприятных условиях, например, в холодильных камерах или в очень холодных климатических условиях, могут быть предприняты вспомогательные меры для защиты специальных тканей, регулирования времени нахождения в этих условиях или подачи тепла с помощью встроенных электрических систем. в рабочую одежду.

Определение и описание тепловой среды

Требование, которое может быть предъявлено к любой правильно функционирующей системе отопления или кондиционирования воздуха, заключается в том, что она должна позволять контролировать переменные, определяющие тепловую среду, в определенных пределах для каждого сезона года. Эти переменные

    1. температура воздуха
    2. средняя температура внутренних поверхностей, определяющих пространство
    3. влажность воздуха
    4. скорости и равномерность скоростей движения воздуха в помещении

           

          Было показано, что существует очень простая связь между температурой воздуха и поверхностей стен данного помещения и температурами, которые обеспечивают такое же воспринимаемое тепловое ощущение в другой комнате. Это отношение может быть выражено как

          в котором

          Tесть = эквивалентная температура воздуха для данного теплового ощущения

          TDBT = температура воздуха, измеренная термометром с сухим термометром

          Tфилиал = измеренная средняя температура поверхности стен.

          Например, если в данном помещении воздух и стены имеют температуру 20°С, эквивалентная температура будет равна 20°С, а воспринимаемое ощущение тепла будет таким же, как в помещении, где средняя температура стен составляет 15°С. 25°C, а температура воздуха XNUMX°C, потому что в этой комнате будет такая же эквивалентная температура. С точки зрения температуры воспринимаемое ощущение теплового комфорта будет таким же.

          Свойства влажного воздуха

          При реализации плана кондиционирования воздуха необходимо учитывать три вещи: термодинамическое состояние воздуха в данном помещении, воздуха снаружи и воздуха, который будет подаваться в помещение. Выбор системы, способной преобразовывать термодинамические свойства воздуха, подаваемого в помещение, будет основываться на существующих тепловых нагрузках каждого компонента. Поэтому нам необходимо знать термодинамические свойства влажного воздуха. Они следующие:

          TDBT = показание температуры сухого термометра, измеренное термометром, изолированным от излучаемого тепла

          TЦСТ = показание температуры точки росы. Это температура, при которой ненасыщенный сухой воздух достигает точки насыщения.

          W = отношение влажности, которое колеблется от нуля для сухого воздуха до Ws для насыщенного воздуха. Выражается в кг водяного пара на кг сухого воздуха.

          RH = относительная влажность

          t* = термодинамическая температура с влажным термометром

          v = удельный объем воздуха и водяного пара (выраженный в единицах м3/кг). Это обратная плотность

          H = энтальпия, ккал/кг сухого воздуха и связанного с ним водяного пара.

          Из перечисленных выше переменных только три поддаются непосредственному измерению. Это показания температуры сухого термометра, показания температуры точки росы и относительной влажности. Существует четвертая переменная, которая поддается экспериментальному измерению и определяется как температура смоченного термометра. Температура влажного термометра измеряется с помощью смоченного термометра, который перемещается, как правило, с помощью ремня, через ненасыщенный влажный воздух с умеренной скоростью. Эта переменная на незначительную величину отличается от термодинамической температуры по сухому термометру (3%), поэтому их обе можно использовать для расчетов, не слишком ошибаясь.

          Психрометрическая диаграмма

          Свойства, определенные в предыдущем разделе, функционально связаны и могут быть представлены в графической форме. Это графическое изображение называется психрометрической диаграммой. Это упрощенный график, полученный из таблиц Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Энтальпия и степень влажности указаны в координатах диаграммы; нарисованные линии показывают сухую и влажную температуры, относительную влажность и удельный объем. С психрометрической диаграммой знание любых двух из вышеупомянутых переменных позволяет вам получить все свойства влажного воздуха.

          Условия теплового комфорта

          Тепловой комфорт определяется как состояние ума, выражающее удовлетворение тепловой средой. На него влияют физические и физиологические факторы.

          Трудно предписать общие условия, которые должны соблюдаться для обеспечения теплового комфорта, поскольку условия различаются в различных рабочих ситуациях; разные условия могут даже требоваться для одного и того же рабочего места, когда оно занято разными людьми. Техническая норма тепловых условий, необходимых для комфорта, не может быть применима ко всем странам из-за различных климатических условий и различных обычаев, регулирующих одежду.

          Были проведены исследования с рабочими, выполняющими легкий ручной труд, и был установлен ряд критериев температуры, скорости и влажности, которые показаны в таблице 1 (Бедфорд и Чренко, 1974).

          Таблица 1. Предлагаемые нормы факторов окружающей среды

          Экологический фактор

          Предлагаемая норма

          Температура воздуха

          21 ° C

          Средняя лучистая температура

          ≥ 21 °С

          Относительная влажность

          30-70%

          Скорость воздушного потока

          0.05–0.1 м/с

          Температурный градиент (от головы к ногам)

          ≤ 2.5 ° C

           

          Вышеуказанные факторы взаимосвязаны, требуя более низкой температуры воздуха в случаях, когда имеется высокое тепловое излучение, и требуя более высокой температуры воздуха, когда скорость воздушного потока также выше.

          Как правило, исправления, которые должны быть выполнены, следующие:

          Температура воздуха должна быть повышена:

          • если скорость воздушного потока высокая
          • для сидячей работы
          • если используемая одежда легкая
          • когда люди должны быть акклиматизированы к высоким температурам в помещении.

           

          Температура воздуха должна быть снижена:

          • если работа связана с тяжелым ручным трудом
          • при использовании теплой одежды.

           

          Для хорошего ощущения теплового комфорта наиболее желательна ситуация, когда температура окружающей среды несколько выше температуры воздуха, а поток излучаемой тепловой энергии одинаков во всех направлениях и не является чрезмерным над головой. Повышение температуры по высоте должно быть сведено к минимуму, сохраняя ноги в тепле, не создавая слишком большой тепловой нагрузки на голову. Важным фактором, влияющим на ощущение теплового комфорта, является скорость воздушного потока. Существуют диаграммы, на которых дана рекомендуемая скорость воздуха в зависимости от выполняемой деятельности и типа используемой одежды (рис. 2).

          Рис. 2. Зоны комфорта по показаниям общей температуры и скорости воздушных потоков

          ИЕН050F3

          В некоторых странах существуют нормы минимальных температур окружающей среды, но оптимальные значения пока не установлены. Как правило, максимальное значение температуры воздуха составляет 20°C. С недавними техническими усовершенствованиями сложность измерения теплового комфорта увеличилась. Появилось множество индексов, в том числе индекс эффективной температуры (ЭТ) и индекс эффективной температуры с поправкой (СЕТ); индекс калорийной перегрузки; индекс теплового стресса (HSI); температура по влажному термометру (WBGT); и индекс медианных значений Фангера (IMV), среди прочего. Индекс WBGT позволяет определить интервалы отдыха, необходимые в зависимости от интенсивности выполняемой работы, чтобы исключить термическое напряжение в условиях труда. Более подробно это обсуждается в главе Жара и холод.

          Зона теплового комфорта на психрометрической диаграмме

          Диапазон на психрометрической диаграмме, соответствующий условиям, при которых взрослый воспринимает тепловой комфорт, был тщательно изучен и определен в норме ASHRAE на основе эффективной температуры, определяемой как температура, измеренная термометром с сухим шариком в однородном помещении при температуре 50°С. процент относительной влажности, при котором люди будут иметь такой же обмен тепла лучистой энергией, конвекцией и испарением, как и при уровне влажности в данной локальной среде. Шкала эффективной температуры определена ASHRAE для уровня одежды 0.6 кло — единица теплоизоляции; 1 кло соответствует теплоизоляции, обеспечиваемой обычным комплектом одежды, что предполагает уровень теплоизоляции 0.155 К·м.2W-1, где K — теплообмен теплопроводностью, измеренный в ваттах на квадратный метр (Вт·м-2) для движения воздуха 0.2 мс-1 (в покое), для воздействия в течение одного часа при выбранной сидячей активности 1 мет (единица скорости метаболизма = 50 ккал/м2час). Эта зона комфорта показана на рис. 2 и может использоваться для тепловых сред, где температура, измеренная лучистым теплом, примерно такая же, как температура, измеренная термометром с сухим термометром, и где скорость воздушного потока ниже 0.2 мс.-1 для людей, одетых в легкую одежду и ведущих малоподвижный образ жизни.

          Формула комфорта: метод Фангера

          Метод, разработанный П. О. Фангером, основан на формуле, связывающей переменные температуры окружающей среды, средней лучистой температуры, относительной скорости воздушного потока, давления водяного пара в окружающем воздухе, уровня активности и термического сопротивления надетой одежды. Пример, полученный из формулы комфорта, показан в таблице 2, которую можно использовать в практических приложениях для получения комфортной температуры в зависимости от надетой одежды, скорости метаболизма выполняемой деятельности и скорости воздушного потока.

          Таблица 2. Температуры теплового комфорта (°С) при относительной влажности 50 % (по формуле П. О. Фангера)

          Метаболизм (Ватт)

          105

          Температура излучения

          CLO

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Одежда (кло)
          0.5 Va /(м.сг-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

          Одежда (кло)
          0.5 Va /(м.сг-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

          Метаболизм (Ватт)

          157

          Температура излучения

          CLO

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Одежда (кло)
          0.5 Va /(м.сг-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

          Одежда (кло)
          0.5 Va /(м.сг-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

          Метаболизм (Ватт)

          210

          Температура излучения

          CLO

          20 ° C

          25 ° C

          30 ° C

          Одежда (кло)
          0.5 Va /(м.сг-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

          Одежда (кло)
          0.5 Va /(м.сг-1)


          0.2


          -7.0


          /


          /

           

          0.5

          -1.5

          -3.0

          /

           

          1.5

          -5.0

          2.0

          1.0

           

          Системы отопления

          Проектирование любой системы отопления должно быть напрямую связано с выполняемыми работами и характеристиками здания, в котором она будет установлена. В случае промышленных зданий трудно найти проекты, в которых учитываются потребности рабочих в отоплении, часто потому, что процессы и рабочие места еще не определены. Обычно системы проектируются с очень широким диапазоном, принимая во внимание только тепловые нагрузки, которые будут существовать в здании, и количество тепла, которое необходимо подавать для поддержания заданной температуры внутри здания, без учета распределения тепла, положения рабочих мест. и другие аналогичные менее общие факторы. Это приводит к недостаткам в конструкции некоторых зданий, которые выражаются в недостатках, таких как холодные точки, сквозняки, недостаточное количество нагревательных элементов и другие проблемы.

          Чтобы в конечном итоге иметь хорошую систему отопления при планировании здания, необходимо учесть следующие моменты:

          • Подумайте о правильном размещении изоляции для экономии энергии и минимизации температурных градиентов внутри здания.
          • Максимально уменьшите проникновение холодного воздуха в здание, чтобы свести к минимуму колебания температуры в рабочих зонах.
          • Контролируйте загрязнение воздуха за счет локального извлечения воздуха и вентиляции путем вытеснения или диффузии.
          • Контролируйте выбросы тепла из-за процессов, используемых в здании, и их распределение в занимаемых помещениях здания.

           

          При отоплении горелками без дымоходов особое внимание следует уделить вдыханию продуктов сгорания. Обычно, когда горючими материалами являются печное топливо, газ или кокс, они выделяют двуокись серы, оксиды азота, окись углерода и другие продукты сгорания. Существуют пределы воздействия этих соединений на человека, и их следует контролировать, особенно в закрытых помещениях, где концентрация этих газов может быстро увеличиваться, а эффективность реакции горения может снижаться.

          Планирование системы отопления всегда предполагает балансировку различных соображений, таких как низкая начальная стоимость, гибкость обслуживания, энергоэффективность и применимость. Таким образом, использование электроэнергии в непиковые часы, когда она может быть дешевле, например, может сделать электрические обогреватели рентабельными. Еще одним вариантом является использование химических систем для аккумулирования тепла, которые затем можно использовать во время пикового спроса (например, с использованием сульфида натрия). Также можно изучить размещение нескольких различных систем вместе, заставив их работать таким образом, чтобы можно было оптимизировать затраты.

          Особенно интересна установка обогревателей, которые могут работать на газе или мазуте. Прямое использование электроэнергии означает потребление первоклассной энергии, которая во многих случаях может оказаться дорогостоящей, но при определенных обстоятельствах может обеспечить необходимую гибкость. Тепловые насосы и другие когенерационные системы, использующие остаточное тепло, могут предложить решения, которые могут быть очень выгодными с финансовой точки зрения. Проблема с этими системами заключается в их высокой начальной стоимости.

          Сегодня тенденция систем отопления и кондиционирования воздуха направлена ​​на обеспечение оптимального функционирования и энергосбережения. Таким образом, новые системы включают в себя датчики и элементы управления, распределенные по отапливаемым помещениям, обеспечивающие подачу тепла только в течение времени, необходимого для обеспечения теплового комфорта. Эти системы позволяют экономить до 30% энергозатрат на отопление. На рис. 3 показаны некоторые из имеющихся систем отопления с указанием их положительных характеристик и недостатков.

          Рисунок 3. Характеристики наиболее распространенных систем отопления, используемых на стройплощадках.

          ИЕН050F7

          Системы кондиционирования

          Опыт показывает, что производственная среда, близкая к зоне комфорта в летние месяцы, повышает производительность, регистрирует меньше несчастных случаев, снижает количество прогулов и в целом способствует улучшению человеческих отношений. В случае предприятий розничной торговли, больниц и зданий с большими площадями кондиционирование воздуха обычно должно быть направлено на обеспечение теплового комфорта, когда этого требуют внешние условия.

          В некоторых промышленных условиях, где внешние условия очень суровые, цель систем отопления больше направлена ​​на обеспечение достаточного количества тепла для предотвращения возможных неблагоприятных последствий для здоровья, чем на обеспечение достаточного количества тепла для комфортной тепловой среды. Факторами, за которыми следует тщательно следить, являются техническое обслуживание и правильное использование оборудования для кондиционирования воздуха, особенно если оно оснащено увлажнителями, поскольку они могут стать источниками микробного загрязнения с риском, который эти загрязняющие вещества могут представлять для здоровья человека.

          Сегодня системы вентиляции и климат-контроля, как правило, совместно и часто с использованием одной и той же установки покрывают потребности в отоплении, охлаждении и кондиционировании воздуха в здании. Для холодильных систем может использоваться несколько классификаций.

          В зависимости от конфигурации системы их можно классифицировать следующим образом:

          • Герметичные агрегаты с установленной на заводе охлаждающей жидкостью, которые можно открыть и заправить в ремонтной мастерской. Это кондиционеры, обычно используемые в офисах, жилых домах и т.п.
          • Полугерметичные агрегаты среднего размера заводского изготовления, которые имеют больший размер, чем бытовые агрегаты, и которые можно ремонтировать через отверстия, предназначенные для этой цели.
          • Сегментированные системы для складов и больших площадей, состоящие из частей и компонентов, которые четко различаются и физически разделены (компрессор и конденсатор физически отделены от испарителя и расширительного клапана). Они используются для больших офисных зданий, гостиниц, больниц, крупных заводов и промышленных зданий.

           

          В зависимости от охвата, который они обеспечивают, их можно классифицировать следующим образом:

          • Системы для одной зоны: одна установка обработки воздуха обслуживает разные помещения в одном здании и в одно и то же время. Обслуживаемые помещения имеют одинаковые потребности в отоплении, охлаждении и вентиляции и регулируются общим регулятором (термостат или подобное устройство). Системы этого типа могут оказаться неспособными обеспечить надлежащий уровень комфорта в каждом помещении, если в плане проектирования не учтены различные тепловые нагрузки между помещениями в одной и той же зоне. Это может произойти, когда увеличивается количество людей в помещении или когда добавляется освещение или другие источники тепла, такие как компьютеры или копировальные машины, которые не были предусмотрены при первоначальном проектировании системы. Дискомфорт также может возникать из-за сезонных изменений количества солнечного излучения, получаемого помещением, или даже из-за перехода из одной комнаты в другую в течение дня.
          • Системы для нескольких зон: системы этого типа могут обеспечивать разные зоны воздухом с разной температурой и влажностью за счет нагрева, охлаждения, увлажнения или осушения воздуха в каждой зоне и за счет изменения потока воздуха. Эти системы, даже если они, как правило, имеют общий и централизованный блок воздушного охлаждения (компрессор, испаритель и т. д.), снабжены разнообразными элементами, такими как устройства, регулирующие поток воздуха, нагревательные змеевики и увлажнители. Эти системы способны регулировать условия помещения в зависимости от конкретных тепловых нагрузок, которые они обнаруживают с помощью датчиков, расположенных в помещениях по всей обслуживаемой ими территории.
          • В зависимости от потока воздуха, нагнетаемого этими системами в здание, они классифицируются следующим образом:
          • Постоянный объем (CV): эти системы подают постоянный поток воздуха в каждую комнату. Изменение температуры происходит за счет нагревания или охлаждения воздуха. Эти системы часто смешивают часть наружного воздуха с рециркулируемым воздухом в помещении.
          • Переменный объем (VAV): эти системы поддерживают тепловой комфорт, изменяя количество нагретого или охлажденного воздуха, подаваемого в каждое помещение. Несмотря на то, что они работают в первую очередь на основе этого принципа смешивания, они также могут быть объединены с системами, которые изменяют температуру воздуха, который они подают в помещение.

           

          Проблемы, которые чаще всего возникают в этих типах систем, включают избыточный нагрев или охлаждение, если система не приспособлена к изменениям тепловых нагрузок, или отсутствие вентиляции, если система не вводит минимальное количество наружного воздуха для обновления циркулирующего воздуха. воздух в помещении. Это создает несвежую внутреннюю среду, в которой ухудшается качество воздуха.

          Основными элементами всех систем кондиционирования являются (см. также рис. 4):

          • Установки для удержания твердых частиц, обычно рукавные фильтры или электрофильтры.
          • Установки воздушного отопления или охлаждения: обмен теплом в этих установках происходит за счет теплообмена с холодной водой или охлаждающими жидкостями, за счет принудительной вентиляции летом и за счет нагрева с помощью электрических змеевиков или путем сжигания зимой.
          • Установки для контроля влажности: зимой влажность может быть добавлена ​​путем прямого впрыска водяного пара или путем прямого испарения воды; летом его можно удалить охлаждающими змеевиками, конденсирующими избыток влаги в воздухе, или охлаждающей водяной системой, в которой влажный воздух проходит через завесу из капель воды, которая холоднее точки росы влажного воздуха.

           

          Рисунок 4. Упрощенная схема системы кондиционирования воздуха

          ИЕН050F8

           

          Назад

          Среда, Февраль 16 2011 01: 25

          Воздух в помещении: ионизация

          Ионизация является одним из методов, используемых для удаления твердых частиц из воздуха. Ионы действуют как ядра конденсации для мелких частиц, которые, слипаясь, растут и выпадают в осадок.

          Концентрация ионов в закрытых помещениях, как правило, и при отсутствии дополнительных источников ионов ниже, чем в открытых помещениях. Отсюда убеждение, что увеличение концентрации отрицательных ионов в воздухе помещений улучшает качество воздуха.

          В некоторых исследованиях, основанных на эпидемиологических данных и запланированных экспериментальных исследованиях, утверждается, что увеличение концентрации отрицательных ионов в рабочей среде приводит к повышению работоспособности и улучшению настроения сотрудников, а положительные ионы оказывают неблагоприятное воздействие. Однако параллельные исследования показывают, что имеющиеся данные о влиянии отрицательной ионизации на производительность труда непоследовательны и противоречивы. Поэтому, кажется, еще нельзя однозначно утверждать, что генерация отрицательных ионов действительно полезна.

          Естественная ионизация

          Отдельные молекулы газа в атмосфере могут ионизироваться отрицательно, приобретая или положительно теряя электрон. Чтобы это произошло, данная молекула должна сначала получить достаточную энергию, обычно называемую энергия ионизации этой конкретной молекулы. В природе встречается множество источников энергии как космического, так и земного происхождения, способных вызвать это явление: радиационный фон в атмосфере; электромагнитные солнечные волны (особенно ультрафиолетовые), космические лучи, распыление жидкостей, например брызги, вызванные водопадами, движение больших масс воздуха над земной поверхностью, электрические явления, такие как молнии и бури, процесс горения и радиоактивных веществ .

          Электрические конфигурации ионов, которые образуются таким образом, хотя и не полностью известны, по-видимому, включают ионы карбонизации и H+, H3O+,+, N+ОН, H2O И O2. Эти ионизированные молекулы могут агрегировать за счет адсорбции на взвешенных частицах (туман, кремнезем и другие загрязняющие вещества). Ионы классифицируются в зависимости от их размера и подвижности. Последняя определяется как скорость в электрическом поле, выраженная в таких единицах, как сантиметры в секунду, через напряжение на сантиметр (см/с/В/см), или, более компактно,

          Атмосферные ионы имеют тенденцию исчезать в результате рекомбинации. Их период полураспада зависит от их размера и обратно пропорционален их подвижности. Отрицательные ионы статистически меньше, и их период полураспада составляет несколько минут, в то время как положительные ионы больше, и их период полураспада составляет около получаса. пространственный заряд является отношением концентрации положительных ионов к концентрации отрицательных ионов. Значение этого отношения больше единицы и зависит от таких факторов, как климат, местоположение и время года. В жилых помещениях этот коэффициент может иметь значения меньше единицы. Характеристики приведены в таблице 1.

          Таблица 1. Характеристики ионов заданных подвижностей и диаметра

          Подвижность (см2/Против)

          Диаметр (мм)

          Характеристики

          3.0-0.1

          0.001-0.003

          Маленький, высокая мобильность, короткий срок службы

          0.1-0.005

          0.003-0.03

          Промежуточный, медленнее, чем маленькие ионы

          0.005-0.002

          > 0.03

          Медленные ионы, агрегаты на твердых частицах
          (ионы Ланжевена)

           

          Искусственная ионизация

          Деятельность человека изменяет естественную ионизацию воздуха. Искусственная ионизация может быть вызвана промышленными и ядерными процессами и пожарами. Твердые частицы, взвешенные в воздухе, способствуют образованию ионов Ланжевена (ионов, агрегированных на твердых частицах). Электрические радиаторы значительно увеличивают концентрацию положительных ионов. Кондиционеры также увеличивают объемный заряд воздуха в помещении.

          На рабочих местах имеется оборудование, производящее положительные и отрицательные ионы одновременно, как и в случае машин, являющихся важными локальными источниками механической энергии (прессы, прядильные и ткацкие станки), электрической энергии (двигатели, электронные принтеры, копировальные аппараты, высоковольтные линии и установки). ), электромагнитной энергии (электронно-лучевые экраны, телевизоры, компьютерные мониторы) или радиоактивной энергии (терапия кобальтом-42). Эти виды оборудования создают среду с более высокой концентрацией положительных ионов из-за более высокого периода полураспада последних по сравнению с отрицательными ионами.

          Концентрация ионов в окружающей среде

          Концентрации ионов варьируются в зависимости от условий окружающей среды и метеорологических условий. В районах с небольшим загрязнением, например в лесах и горах, или на больших высотах концентрация малых ионов возрастает; в районах, близких к радиоактивным источникам, водопадам или речным порогам, концентрации могут достигать тысяч малых ионов на кубический сантиметр. С другой стороны, вблизи моря и при высоком уровне влажности наблюдается избыток крупных ионов. В целом средняя концентрация отрицательных и положительных ионов в чистом воздухе составляет 500 и 600 ионов на кубический сантиметр соответственно.

          Некоторые ветры могут нести большие концентрации положительных ионов — Фён в Швейцарии, Санта-Ана в Соединенных Штатах, Сирокко в Северной Африке, Чинук в Скалистых горах и Шарав на Ближнем Востоке.

          На рабочих местах, где отсутствуют значительные ионизирующие факторы, часто происходит скопление крупных ионов. Особенно это актуально, например, в герметичных местах и ​​в шахтах. Концентрация отрицательных ионов значительно снижается во внутренних помещениях, а также в загрязненных или запыленных помещениях. Существует множество причин, по которым концентрация отрицательных ионов также снижается в помещениях с системами кондиционирования воздуха. Одна из причин заключается в том, что отрицательные ионы остаются в воздуховодах и воздушных фильтрах или притягиваются к положительно заряженным поверхностям. Электронно-лучевые экраны и компьютерные мониторы, например, заряжаются положительно, создавая в непосредственной близости от них микроклимат, бедный отрицательными ионами. Системы фильтрации воздуха, предназначенные для «чистых помещений», которые требуют, чтобы уровни загрязнения твердыми частицами поддерживались на очень низком минимуме, по-видимому, также устраняют отрицательные ионы.

          С другой стороны, избыток влаги приводит к конденсации ионов, а ее недостаток создает сухую среду с большим количеством электростатических зарядов. Эти электростатические заряды накапливаются в пластиковых и синтетических волокнах как в помещении, так и на людях.

          Генераторы ионов

          Генераторы ионизируют воздух, вырабатывая большое количество энергии. Эта энергия может исходить от источника альфа-излучения (такого как тритий) или от источника электричества при приложении высокого напряжения к остроконечному электроду. Радиоактивные источники запрещены в большинстве стран из-за второстепенных проблем радиоактивности.

          Электрогенераторы сделаны из заостренного электрода, окруженного короной; на электрод подается отрицательное напряжение в тысячи вольт, а коронка заземляется. Отрицательные ионы выбрасываются, а положительные ионы притягиваются к генератору. Количество генерируемых отрицательных ионов увеличивается пропорционально приложенному напряжению и количеству электродов, которые он содержит. Генераторы с большим количеством электродов и более низким напряжением безопаснее, потому что при напряжении выше 8,000–10,000 XNUMX вольт генератор будет производить не только ионы, но также озон и некоторые оксиды азота. Распространение ионов достигается за счет электростатического отталкивания.

          Миграция ионов будет зависеть от выравнивания магнитного поля, генерируемого между точкой выброса и окружающими ее объектами. Концентрация ионов, окружающих генераторы, неоднородна и значительно уменьшается по мере удаления от них. Вентиляторы, установленные в этом оборудовании, увеличат зону рассеивания ионов. Важно помнить, что активные элементы генераторов необходимо периодически чистить, чтобы обеспечить их правильную работу.

          Генераторы также могут быть основаны на распылении воды, на термоэлектрических эффектах или на ультрафиолетовых лучах. Существует множество различных типов и размеров генераторов. Они могут быть установлены на потолках и стенах или могут быть размещены в любом месте, если они небольшие, переносные.

          Измерение ионов

          Иономерные устройства изготавливаются путем размещения двух проводящих пластин на расстоянии 0.75 см друг от друга и подачи переменного напряжения. Собранные ионы измеряют пикоамперметром и регистрируют силу тока. Переменные напряжения позволяют измерять концентрации ионов с различной подвижностью. Концентрация ионов (N) рассчитывается исходя из силы генерируемого электрического тока по следующей формуле:

          в котором I сила тока в амперах, V это скорость воздушного потока, q - заряд одновалентного иона (1.6x10-19) в кулонах и A - эффективная площадь коллекторных пластин. Предполагается, что все ионы имеют один заряд и все они удерживаются в коллекторе. Следует иметь в виду, что этот метод имеет свои ограничения из-за фонового тока и влияния других факторов, таких как влажность и поля статического электричества.

          Воздействие ионов на организм

          Предполагается, что малые отрицательные ионы обладают наибольшим биологическим эффектом из-за их большей подвижности. Высокие концентрации отрицательных ионов могут убивать или блокировать рост микроскопических патогенов, но никаких побочных эффектов на человека описано не было.

          Некоторые исследования показывают, что воздействие высоких концентраций отрицательных ионов вызывает у некоторых людей биохимические и физиологические изменения, которые оказывают расслабляющее действие, снижают напряжение и головные боли, улучшают бдительность и сокращают время реакции. Эти эффекты могут быть связаны с подавлением выработки нервного гормона серотонина (5-НТ) и гистамина в среде, насыщенной отрицательными ионами; эти факторы могут повлиять на гиперчувствительный сегмент населения. Однако другие исследования приходят к другим выводам о влиянии отрицательных ионов на организм. Таким образом, преимущества отрицательной ионизации все еще открыты для обсуждения, и необходимы дальнейшие исследования, прежде чем вопрос будет решен.

           

          Назад

          ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: МОТ не несет ответственности за контент, представленный на этом веб-портале, который представлен на каком-либо языке, кроме английского, который является языком, используемым для первоначального производства и рецензирования оригинального контента. Некоторые статистические данные не обновлялись с тех пор. выпуск 4-го издания Энциклопедии (1998 г.)».

          Содержание:

          Справочные материалы по контролю окружающей среды в помещении

          Американская конференция государственных промышленных гигиенистов (ACGIH). 1992. Промышленная вентиляция — Руководство по рекомендуемой практике. 21-е изд. Цинциннати, Огайо: ACGIH.

          Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). 1992. Метод испытания воздухоочистителей, используемых в общей вентиляции для удаления твердых частиц. Атланта: АШРАЭ.

          Батурин, ВВ. 1972. Основы промышленной вентиляции. Нью-Йорк: Пергамон.

          Бедфорд, Т. и Ф.А. Чренко. 1974. Основные принципы вентиляции и отопления. Лондон: Х. К. Льюис.

          Европейский центр нормализации (CEN). 1979. Метод испытания воздушных фильтров, используемых в общей вентиляции. Евровент 4/5. Антверпен: Европейский комитет стандартов.

          Чартерный институт строительных услуг. 1978. Экологические критерии проектирования. : Чартерный институт строительных услуг.

          Совет Европейских Сообществ (СЕС). 1992. Руководство по требованиям к вентиляции в зданиях. Люксембург: ЕС.

          Констанс, JD. 1983. Контроль внутризаводских загрязнителей воздуха. Проектирование системы и расчеты. Нью-Йорк: Марсель Деккер.

          Фэнгер, ПО. 1988. Внедрение единиц ol и decipol для количественной оценки загрязнения воздуха, воспринимаемого людьми внутри и снаружи помещений. Энергетическая сборка 12:7-19.

          —. 1989. Новое уравнение комфорта для качества воздуха в помещении. Журнал ASHRAE 10:33-38.

          Международная организация труда (МОТ). 1983. Энциклопедия охраны труда и техники безопасности, под редакцией Л. Пармеджани. 3-е изд. Женева: МОТ.

          Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH). 1991. Качество воздуха в здании: руководство для владельцев зданий и управляющих объектами. Цинциннати, Огайо: NIOSH.

          Сандберг, М. 1981. Что такое эффективность вентиляции? Построить среду 16:123-135.

          Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ). 1987. Руководство по качеству воздуха для Европы. Европейская серия, № 23. Копенгаген: Региональные публикации ВОЗ.