Среда, Февраль 16 2011 00: 49

Воздух в помещении: методы контроля и очистки

Оценить этот пункт
(2 голосов)

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.

Ассоциация 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

Medium

25-30

92

1

25

15

Medium

40-45

96

5

55

34

High

60-65

97

19

70

50

High

80-85

98

50

86

68

High

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

Читать 8053 раз Последнее изменение во вторник, 06 сентября 2011 23: 11

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.