Када се загађивачи који се стварају на радилишту треба контролисати проветравањем читавог локалитета о коме говоримо општа вентилација. Употреба опште вентилације подразумева прихватање чињенице да ће се загађивач у одређеној мери дистрибуирати кроз цео простор радилишта, па би стога могао да утиче на раднике који су удаљени од извора контаминације. Општа вентилација је, дакле, стратегија која је супротна локализована екстракција. Локализована екстракција настоји да елиминише загађивач тако што га пресретне што је ближе могуће извору (погледајте „Ваздух у затвореном простору: методе за контролу и чишћење“, на другом месту у овом поглављу).

Један од основних циљева сваког општег система вентилације је контрола телесних мириса. Ово се може постићи испоруком не мање од 0.45 кубних метара у минути, м³/мин, новог ваздуха по кориснику. Када је пушење често или је рад физички напоран, потребна је брзина вентилације већа и може премашити 0.9 м³/мин по особи.

Ако су једини еколошки проблеми које вентилациони систем мора да превазиђе управо описани, добро је имати на уму да сваки простор има одређени ниво „природне“ обнове ваздуха помоћу такозване „инфилтрације“, која јавља се кроз врата и прозоре, чак и када су затворени, и кроз друга места продора у зид. Упутства за климатизацију обично пружају довољно информација у вези са тим, али се може рећи да као минимум ниво вентилације услед инфилтрације пада између 0.25 и 0.5 обнављања на сат. Индустријска локација ће обично имати између 0.5 и 3 обнављања ваздуха на сат.

Када се користи за контролу хемијских загађивача, општа вентилација мора бити ограничена само на оне ситуације у којима количине створених загађивача нису велике, где је њихова токсичност релативно умерена и где радници не обављају своје задатке у непосредној близини извора. контаминација. Ако се ове наредбе не поштују, биће тешко добити прихватање за адекватну контролу радног окружења јер се морају користити тако високе стопе обнављања да ће велике брзине ваздуха вероватно стварати нелагодност и зато што су високе стопе обнављања скупе за одржавање. Стога је необично препоручити употребу опште вентилације за контролу хемијских супстанци, осим у случају растварача који имају дозвољене концентрације веће од 100 делова на милион.

Када је, с друге стране, циљ опште вентилације одржавање топлотних карактеристика радног окружења у погледу законски прихватљивих ограничења или техничких препорука као што су смернице Међународне организације за стандардизацију (ИСО), овај метод има мање ограничења. Општа вентилација се стога чешће користи за контролу топлотне средине него за ограничавање хемијске контаминације, али треба јасно препознати њену корисност као допуну техникама локализоване екстракције.

Док су дуги низ година фразе општа вентилација вентилација разблажењем сматрани синонимом, данас то више није случај због нове опште стратегије вентилације: вентилација померањем. Иако се вентилација разблажењем и вентилација померањем уклапају у дефиницију опште вентилације коју смо горе навели, обе се у великој мери разликују у стратегији коју користе за контролу контаминације.

Вентилација разблаживањем има за циљ што потпуније мешање ваздуха који се механички уводи са свим ваздухом који се већ налази у простору, тако да концентрација датог загађивача буде што уједначенија у целом простору (или тако да температура буде што већа). што је могуће уједначенији, ако је термичка контрола жељени циљ). Да би се постигла ова уједначена мешавина, ваздух се убризгава са плафона у виду струјања релативно великом брзином, а ови токови стварају снажну циркулацију ваздуха. Резултат је висок степен мешања новог ваздуха са ваздухом који је већ присутан у простору.

Вентилација померањем, у својој идеалној концептуализацији, састоји се од убризгавања ваздуха у простор на такав начин да нови ваздух истискује ваздух који је раније био тамо без мешања са њим. Вентилација померањем се постиже убризгавањем новог ваздуха у простор малом брзином и близу пода, и извлачењем ваздуха близу плафона. Коришћење вентилације померањем за контролу термичког окружења има предност у томе што профитира од природног кретања ваздуха генерисаног варијацијама густине које су саме због температурних разлика. Иако се вентилација померањем већ широко користи у индустријским ситуацијама, научна литература о овој теми је још увек прилично ограничена, па је стога и даље тешко проценити њену ефикасност.

Вентилација разблаживањем

Дизајн система вентилације разблаживањем заснива се на хипотези да је концентрација загађивача иста у целом предметном простору. Ово је модел који хемијски инжењери често називају резервоаром са мешањем.

Ако претпоставите да је ваздух који се убризгава у простор без загађивача и да је у почетном тренутку концентрација унутар простора нула, мораћете да знате две чињенице да бисте израчунали потребну брзину вентилације: количину загађивача који се генерише у простору и нивоа концентрације животне средине која се тражи (који би хипотетички био исти у целом простору).

Под овим условима, одговарајући прорачуни дају следећу једначину:

где

ц (т) = концентрација загађивача у простору у времену t

a = количина произведеног загађивача (маса по јединици времена)

Q = брзина којом се испоручује нови ваздух (запремина у јединици времена)

V = запремина дотичног простора.

Горња једначина показује да ће концентрација тежити стабилном стању при вредности а/К, и да ће то учинити брже што је мања вредност К/В, који се често назива „број обнављања по јединици времена“. Иако се повремено сматра да је индекс квалитета вентилације практично еквивалентан тој вредности, горња једначина јасно показује да је њен утицај ограничен на контролу брзина стабилизације услова околине, али не и нивоа концентрације на којој ће се такво стабилно стање појавити. То ће зависити само на количину загађивача који се генерише (a), и о брзини вентилације (Q).

Када је ваздух у датом простору контаминиран, али се не стварају нове количине загађивача, брзина смањења концентрације током одређеног временског периода је дата следећим изразом:

где Q V имају горе описано значење, t₁ t₂ су, респективно, почетно и коначно време и c₁ c₂ су почетна и крајња концентрација.

Изрази се могу наћи за прорачуне у случајевима када почетна концентрација није нула (Цонстанце 1983; АЦГИХ 1992), када ваздух убризган у простор није потпуно лишен загађивача (због смањења трошкова грејања у зимском делу ваздуха). се рециклира, на пример), или где количине произведеног загађивача варирају у зависности од времена.

Ако занемаримо прелазну фазу и претпоставимо да је стабилно стање постигнуто, једначина показује да је брзина вентилације еквивалентна а/ц_лим, Где c_лим је вредност концентрације која се мора одржавати у датом простору. Ова вредност ће бити утврђена прописима или, као помоћна норма, техничким препорукама као што су граничне вредности прага (ТЛВ) Америчке конференције владиних индустријских хигијеничара (АЦГИХ), која препоручује да се стопа вентилације израчунава по формули

где a c_лим имају већ описано значење и K је фактор сигурности. Вредност од K између 1 и 10 се мора изабрати у зависности од ефикасности мешавине ваздуха у датом простору, токсичности растварача (што је мањи c_лим је, што је већа вредност од K ће бити) и било које друге околности које индустријски хигијеничар сматра релевантним. АЦГИХ, између осталих, наводи трајање процеса, циклус рада и уобичајену локацију радника у односу на изворе емисије загађујућих материја, број ових извора и њихову локацију у датом простору, сезонски промене у количини природне вентилације и предвиђено смањење функционалне ефикасности вентилационе опреме као други одлучујући критеријуми.

У сваком случају, употреба горње формуле захтева разумно тачно познавање вредности a K то би требало искористити, и стога дајемо неке предлоге у вези са тим.

Количина произведеног загађивача се често може проценити количином одређених материјала утрошених у процесу који генерише загађивач. Дакле, у случају растварача, употребљена количина ће бити добар показатељ максималне количине која се може наћи у животној средини.

Као што је горе наведено, вредност од K треба одредити у функцији ефикасности ваздушне смеше у датом простору. Ова вредност ће, дакле, бити мања у директној сразмери са колико је добра процена проналажења исте концентрације загађивача у било којој тачки унутар датог простора. Ово ће заузврат зависити од тога како је ваздух распоређен у простору који се вентилира.

Према овим критеријумима, минималне вредности од K треба користити када се ваздух убризгава у простор на распоређен начин (на пример помоћу пленума), и када су убризгавање и извлачење ваздуха на супротним крајевима датог простора. С друге стране, веће вредности за K треба користити када се ваздух доводи повремено и када се ваздух извлачи на местима близу улаза новог ваздуха (слика 1).

Слика 1. Шема циркулације ваздуха у просторији са два доводна отвора

Треба напоменути да када се ваздух убризгава у дати простор - посебно ако се ради великом брзином - створена струја ваздуха ће вршити значајно привлачење ваздуха који га окружује. Овај ваздух се затим меша са струјом и успорава је, стварајући такође мерљиву турбуленцију. Као последица, овај процес доводи до интензивног мешања ваздуха већ у простору и новог ваздуха који се убризгава, стварајући унутрашње ваздушне струје. Предвиђање ових струја, чак и генерално, захтева велику дозу искуства (слика 2).

Слика 2. Предложени К фактори за улазне и издувне локације

Да би се избегли проблеми који настају због тога што су радници изложени струјама ваздуха при релативно великим брзинама, ваздух се обично убризгава путем дифузних решетки дизајнираних на такав начин да омогућавају брзо мешање новог ваздуха са ваздухом који је већ присутан у простор. На овај начин, области у којима се ваздух креће великом брзином остају што мање.

Управо описани ефекат струје се не производи у близини места где ваздух излази или се извлачи кроз врата, прозоре, вентилационе отворе или друге отворе. Ваздух доспева до усисних решетки из свих праваца, па чак и на релативно малој удаљености од њих, кретање ваздуха није лако перципирано као ваздушна струја.

У сваком случају, када се ради о дистрибуцији ваздуха, важно је имати на уму погодност постављања радних места, колико је то могуће, на начин да нови ваздух стигне до радника пре него што дође до извора контаминације.

Када се у датом простору налазе важни извори топлоте, кретање ваздуха ће у великој мери бити условљено конвекцијским струјама које настају због разлике у густини између гушћег, хладног ваздуха и лакшег, топлог ваздуха. У просторима ове врсте, пројектант дистрибуције ваздуха не сме пропустити да има у виду постојање ових извора топлоте, иначе се кретање ваздуха може показати веома другачијим од предвиђеног.

Присуство хемијске контаминације, с друге стране, не мења на мерљив начин густину ваздуха. Док у чистом стању загађивачи могу имати густину која се веома разликује од густине ваздуха (обично много већа), с обзиром на стварне, постојеће концентрације на радном месту, мешавина ваздуха и загађивача нема густину значајно другачију од густина чистог ваздуха.

Такође, треба истаћи да је једна од најчешћих грешака у примени ове врсте вентилације снабдевање простора само усисивачима ваздуха, без икаквог промишљања о адекватним усисима ваздуха. У овим случајевима, ефикасност усисних вентилатора је смањена и, стога, стварне стопе извлачења ваздуха су много мање од планираних. Резултат су веће амбијенталне концентрације загађивача у датом простору од првобитно израчунатих.

Да бисте избегли овај проблем, требало би размислити о томе како ће се ваздух увести у простор. Препоручени начин деловања је употреба имисионих вентилатора, као и вентилатора за екстракцију. Нормално, брзина екстракције треба да буде већа од брзине имисије како би се омогућила инфилтрација кроз прозоре и друге отворе. Поред тога, препоручљиво је да се простор држи под благим негативним притиском како би се спречило да контаминација која се генерира да однесе у подручја која нису контаминирана.

Вентилација по померању

Као што је горе поменуто, са вентилацијом померањем настоји се минимизирати мешање новог ваздуха и ваздуха који се раније налазио у датом простору, и покушава се прилагодити систем моделу познатом као проток утикача. Ово се обично постиже увођењем ваздуха малим брзинама и на ниским надморским висинама у датом простору и извлачењем у близини плафона; ово има две предности у односу на вентилацију разблажењем.

На првом месту, омогућава ниже стопе обнављања ваздуха, јер се загађење концентрише у близини плафона простора, где нема радника који би га удисали. Тхе srednja vrednost концентрација у датом простору ће тада бити већа од c_лим вредност на коју смо раније говорили, али то не значи већи ризик за раднике јер ће у заузетој зони датог простора концентрација загађивача бити иста или нижа од c_лим.

Поред тога, када је циљ вентилације контрола топлотне средине, вентилација померањем омогућава увођење топлијег ваздуха у дати простор него што би то захтевао систем вентилације разблажењем. То је зато што је топли ваздух који се извлачи на температури неколико степени вишој од температуре у зони заузетог простора.

Основне принципе вентилације померањем развио је Сандберг, који је раних 1980-их развио општу теорију за анализу ситуација у којима су постојале неуједначене концентрације загађујућих материја у затвореним просторима. Ово нам је омогућило да превазиђемо теоријска ограничења вентилације разблаживањем (које претпоставља уједначену концентрацију у датом простору) и отворило пут за практичну примену (Сандберг 1981).

Иако се вентилација померањем широко користи у неким земљама, посебно у Скандинавији, објављено је врло мало студија у којима се упоређује ефикасност различитих метода у стварним инсталацијама. Ово је несумњиво због практичних потешкоћа уградње два различита система вентилације у праву фабрику и због тога што експериментална анализа ових типова система захтева употребу трагача. Праћење се врши додавањем гаса за праћење у струју вентилације ваздуха, а затим мерењем концентрације гаса у различитим тачкама у простору иу извученом ваздуху. Ова врста испитивања омогућава да се закључи како је ваздух распоређен у простору и да се затим упореди ефикасност различитих вентилационих система.

Неколико доступних студија које су спроведене у стварним постојећим инсталацијама нису коначне, осим што се тиче чињенице да системи који користе вентилацију померањем обезбеђују бољу обнову ваздуха. У овим студијама, међутим, често се изражавају резерве у погледу резултата утолико што нису потврђени мерењима амбијенталног нивоа контаминације на радилиштима.

Назад

Једна од главних функција зграде у којој се обављају неиндустријске активности (канцеларије, школе, станови, итд.) је да обезбеди станарима здраво и удобно окружење за рад. Квалитет овог окружења у великој мери зависи од тога да ли су системи вентилације и климатизације зграде адекватно пројектовани и одржавани и правилно функционишу.

Ови системи стога морају да обезбеде прихватљиве термичке услове (температура и влажност) и прихватљив квалитет ваздуха у затвореном простору. Другим речима, требало би да имају за циљ одговарајућу мешавину спољашњег ваздуха са унутрашњим ваздухом и треба да користе системе за филтрирање и чишћење који могу да елиминишу загађиваче који се налазе у унутрашњем окружењу.

Идеја да је чист спољашњи ваздух неопходан за добробит у затвореним просторима изражена је још од осамнаестог века. Бенџамин Френклин је препознао да је ваздух у просторији здравији ако јој се обезбеди природна вентилација отварањем прозора. Идеја да би обезбеђивање великих количина спољашњег ваздуха могло помоћи у смањењу ризика од заразе болестима попут туберкулозе постала је популарна у деветнаестом веку.

Студије спроведене током 1930-их су показале да, да би се људски биолошки ефлувија разблажила до концентрација које не би изазвале неугодност због мириса, количина новог спољашњег ваздуха потребна за просторију је између 17 и 30 кубних метара на сат по кориснику.

У стандарду бр. 62 који је постављен 1973. године, Америчко друштво инжењера за грејање, хлађење и климатизацију (АСХРАЕ) препоручује минимални проток од 34 кубна метра спољашњег ваздуха на сат по кориснику за контролу мириса. Апсолутни минимум 8.5 м³/хр/особљу се препоручује да спречи да угљен-диоксид пређе 2,500 ппм, што је половина границе изложености постављене за индустријска окружења.

Ова иста организација, у стандарду бр. 90, постављеном 1975. – усред енергетске кризе – усвојила је горе поменути апсолутни минимум остављајући по страни, привремено, потребу за већим вентилационим токовима да би се разблажили загађивачи као што су дувански дим, биолошки излив итд. напред.

АСХРАЕ је у свом стандарду бр. 62 (1981) исправио овај пропуст и утврдио своју препоруку као 34 м.³/сат/станара за просторе у којима је пушење дозвољено и 8.5 м³/хр/станара у просторима где је пушење забрањено.

Последњи стандард који је објавио АСХРАЕ, такође бр. 62 (1989), утврдио је минимум од 25.5 м³/хр/станар за заузете унутрашње просторе независно од тога да ли је пушење дозвољено или не. Такође препоручује повећање ове вредности када се ваздух који се доводи у зграду не меша на одговарајући начин у зони дисања или ако у згради постоје необични извори загађења.

Комисија европских заједница је 1992. објавила свој Смернице за захтеве за вентилацију у зградама. За разлику од постојећих препорука за стандарде вентилације, овај водич не наводи запремине вентилационог протока које треба обезбедити за дати простор; уместо тога даје препоруке које су израчунате као функција жељеног квалитета ваздуха у затвореном простору.

Постојећи стандарди за вентилацију прописују одређене количине вентилационог протока које треба обезбедити по кориснику. Тенденције које се виде у новим смерницама показују да само прорачуни запремине не гарантују добар квалитет ваздуха у затвореном простору за сваку поставку. Ово је случај из три основна разлога.

Прво, претпостављају да су станари једини извори контаминације. Најновија истраживања показују да би и друге изворе загађења, поред станара, требало узети у обзир као могуће изворе загађења. Примери укључују намештај, пресвлаке и сам систем вентилације. Други разлог је што ови стандарди препоручују исту количину спољашњег ваздуха без обзира на квалитет ваздуха који се преноси у зграду. И трећи разлог је што нису јасно дефинисани квалитет унутрашњег ваздуха који је потребан за дати простор. Стога се предлаже да се будући стандарди вентилације заснивају на следеће три премисе: одабир дефинисане категорије квалитета ваздуха за простор који ће се проветравати, укупно оптерећење загађујућих материја у заузетом простору и квалитет спољашњег ваздуха који је на располагању. .

Опажени квалитет ваздуха

Квалитет ваздуха у затвореном простору може се дефинисати као степен у коме су испуњени захтеви и захтеви човека. У основи, станари простора захтевају две ствари од ваздуха који удишу: да перципирају ваздух који удишу као свеж, а не прљав, устајао или иритантан; и да знају да су штетни ефекти на здравље који могу бити последица удисања тог ваздуха занемарљиви.

Уобичајено је мислити да степен квалитета ваздуха у простору више зависи од компоненти тог ваздуха него од утицаја тог ваздуха на станаре. Стога може изгледати лако проценити квалитет ваздуха, под претпоставком да се познавањем његовог састава може утврдити његов квалитет. Овај метод процене квалитета ваздуха добро функционише у индустријским окружењима, где налазимо хемијска једињења која су укључена у производни процес или су изведена из процеса и где постоје мерни уређаји и референтни критеријуми за процену концентрација. Ова метода, међутим, не функционише у неиндустријским окружењима. Неиндустријска окружења су места где се могу наћи хиљаде хемијских супстанци, али у веома ниским концентрацијама, понекад хиљаду пута нижим од препоручених граница излагања; процењивање ових супстанци једне по једне резултирало би погрешном проценом квалитета тог ваздуха и вероватно би се проценило да је ваздух високог квалитета. Али постоји један аспект који остаје да се размотри, а то је недостатак знања које постоји о комбинованом дејству тих хиљада супстанци на људска бића, и то може бити разлог зашто се тај ваздух перципира као прљав, устајао или иритантан.

Закључак до којег се дошло је да традиционалне методе које се користе за индустријску хигијену нису добро прилагођене да дефинишу степен квалитета који ће перципирати људска бића која удишу ваздух који се оцењује. Алтернатива хемијској анализи је коришћење људи као мерних уређаја за квантификацију загађења ваздуха, коришћење панела судија за процену.

Људска бића перципирају квалитет ваздуха помоћу два чула: мирисног, који се налази у носној дупљи и осетљивог на стотине хиљада мирисних супстанци, и хемијског, који се налази у слузокожи носа и очију, осетљив на сличан број иритирајућих материја присутних у ваздуху. Комбиновани одговор ова два чула одређује како се ваздух перципира и омогућава субјекту да процени да ли је његов квалитет прихватљив.

Олф јединица

Један олф (од латинског = олфацтус) је стопа емисије загађивача ваздуха (биоефлуента) од стандардне особе. Једна стандардна особа је просечна одрасла особа која ради у канцеларији или на сличном неиндустријском радном месту, седећи иу топлотном комфору са стандардном хигијенском опремом до 0.7 купатила/дан. Загађење од људског бића је одабрано да дефинише појам олф из два разлога: први је тај што је биолошки излив који човек емитује добро познат, а други је што је било много података о незадовољству изазваном таквим биолошким изливом.

Било који други извор контаминације може се изразити као број стандардних особа (олфс) који су потребни да изазову исту количину незадовољства као извор контаминације који се процењује.

Слика 1 приказује криву која дефинише олф. Ова крива показује како се контаминација коју производи стандардна особа (1 олф) перципира при различитим брзинама вентилације и омогућава израчунавање стопе незадовољних појединаца — другим речима, оних који ће приметити да је квалитет ваздуха неприхватљив одмах након ушли су у собу. Крива је заснована на различитим европским студијама у којима је 168 људи проценило квалитет ваздуха који је загадило преко хиљаду људи, мушкараца и жена, који се сматра стандардним. Сличне студије спроведене у Северној Америци и Јапану показују висок степен корелације са европским подацима.

Слика 1. Крива Олф дефиниције

Јединица деципол

Концентрација загађења у ваздуху зависи од извора контаминације и његовог разблажења услед вентилације. Уочено загађење ваздуха се дефинише као концентрација људског биолошког ефлувије која би изазвала исту нелагодност или незадовољство као и концентрација загађеног ваздуха која се процењује. Једно деципол (од латинског поллутио) је контаминација коју изазива стандардна особа (1 олф) када је брзина вентилације 10 литара у секунди неконтаминираног ваздуха, тако да можемо написати

1 деципол = 0.1 олф/(литар/секунда)

Слика 2, изведена из истих података као и претходна слика, приказује однос између перципираног квалитета ваздуха, израженог у процентима незадовољних појединаца и у дециполима.

Слика 2. Однос између перципираног квалитета ваздуха израженог као проценат незадовољних појединаца и деципола

Да би се одредила потребна вентилација са становишта удобности, неопходно је одабрати степен жељеног квалитета ваздуха у датом простору. Три категорије или нивоа квалитета су предложене у табели 1, а изведене су из слика 1 и 2. Сваки ниво одговара одређеном проценту незадовољних људи. Избор једног или другог нивоа зависиће пре свега од тога за шта ће се простор користити и од економских разлога.

Табела 1. Нивои квалитета ваздуха у затвореном простору

¹ Под претпоставком да је спољашњи ваздух чист и ефикасност вентилационог система једнака један.

Извор: ЦИК 1992.

Као што је већ наведено, подаци су резултат експеримената спроведених са судским већем, али је важно имати на уму да неке од супстанци које се налазе у ваздуху могу бити опасне (канцерогена једињења, микроорганизми и радиоактивне супстанце, за на пример) чула не препознају и да сензорни ефекти других загађивача немају квантитативни однос са њиховом токсичношћу.

Извори контаминације

Као што је раније наглашено, један од недостатака данашњих стандарда вентилације је што узимају у обзир само станаре као изворе контаминације, док је познато да будући стандарди треба да узму у обзир све могуће изворе загађења. Поред станара и њихових активности, укључујући могућност да пуше, постоје и други извори загађења који значајно доприносе загађењу ваздуха. Примери укључују намештај, пресвлаке и тепихе, грађевински материјал, производе који се користе за декорацију, производе за чишћење и сам систем вентилације.

Оно што одређује оптерећење загађења ваздуха у датом простору је комбинација свих ових извора контаминације. Ово оптерећење се може изразити као хемијска контаминација или као сензорна контаминација изражена у олфовима. Ово последње интегрише дејство неколико хемијских супстанци онако како их људска бића перципирају.

Хемијско оптерећење

Контаминација која потиче из датог материјала може се изразити као брзина емисије сваке хемијске супстанце. Укупно оптерећење хемијским загађењем израчунава се сабирањем свих извора, и изражава се у микрограмима у секунди (μг/с).

У стварности, може бити тешко израчунати оптерећење загађења јер је често доступно мало података о стопама емисије за многе најчешће коришћене материјале.

Сензорно оптерећење

Оптерећење загађења које опажају чула изазивају они извори контаминације који утичу на перципирани квалитет ваздуха. Задата вредност овог сензорног оптерећења може се израчунати сабирањем свих олфа различитих извора контаминације који постоје у датом простору. Као иу претходном случају, још увек нема много информација о олфовима по квадратном метру (олфс/м²) од многих материјала. Из тог разлога се испоставило да је практичније проценити сензорно оптерећење целе зграде, укључујући станаре, намештај и вентилациони систем.

У табели 2 приказано је оптерећење загађивањем у олфовима од стране станара зграде док обављају различите врсте активности, као удео оних који пуше и не пуше, као и производњу различитих једињења попут угљен-диоксида (ЦО₂), угљен моноксид (ЦО) и водена пара. Табела 3 показује неке примере типичних стопа попуњености у различитим врстама простора. И на крају, тспособан 4 одражава резултате сензорног оптерећења – мерено у олфс по квадратном метру – које се налази у различитим зградама.

Табела 2. Контаминација услед корисника зграде

¹ 1 мет је брзина метаболизма седентарне особе у мировању (1 мет = 58 В/м² површине коже).
² Просечна потрошња од 1.2 цигарете/сат по пушачу. Просечна емисија, 44 мл ЦО по цигарети.
³ Од дуванског дима.
⁴ Применљиво на људе блиске термалној неутралности.

Извор: ЦИК 1992.

Табела 3. Примери степена заузетости различитих објеката

Извор: ЦИК 1992.

Табела 4. Контаминација због зграде

¹ Подаци добијени у 24 канцеларије са механички вентилацијом.
² Подаци добијени у 6 школа са механичком вентилацијом.
³ Подаци добијени у 9 центара за бригу о деци са механичком вентилацијом.
⁴ Подаци добијени у 5 сала са механичком вентилацијом.
⁵ Циљ који треба да се постигне новим зградама.

Извор: ЦИК 1992.

Квалитет спољашњег ваздуха

Још једна премиса, она која заокружује инпуте потребне за креирање вентилационих стандарда за будућност, је квалитет расположивог спољашњег ваздуха. Препоручене вредности изложености одређеним супстанцама, како из унутрашњег тако и спољашњег простора, налазе се у публикацији Смернице за квалитет ваздуха за Европу од стране СЗО (1987).

Табела 5 показује нивое запаженог квалитета спољашњег ваздуха, као и концентрације неколико типичних хемијских загађивача пронађених напољу.

Табела 5. Нивои квалитета спољашњег ваздуха

¹ Вредности перципираног квалитета ваздуха су дневне просечне вредности.
² Вредности загађујућих материја одговарају просечним годишњим концентрацијама.

Извор: ЦИК 1992.

Треба имати на уму да у многим случајевима квалитет спољашњег ваздуха може бити лошији од нивоа наведених у табели или у смерницама СЗО. У таквим случајевима ваздух треба да се очисти пре него што се пренесе у заузете просторе.

Ефикасност вентилационих система

Други важан фактор који ће утицати на прорачун вентилационих захтева за дати простор је ефикасност вентилације (E_v), који се дефинише као однос између концентрације загађујућих материја у извученом ваздуху (C_e) и концентрација у зони дисања (C_b).

E_v = Ц_e/C_b

Ефикасност вентилације зависи од дистрибуције ваздуха и локације извора загађења у датом простору. Ако су ваздух и загађивачи потпуно помешани, ефикасност вентилације је једнака један; ако је квалитет ваздуха у зони за дисање бољи од квалитета извађеног ваздуха, онда је ефикасност већа од један и жељени квалитет ваздуха се може постићи нижим брзинама вентилације. С друге стране, веће стопе вентилације ће бити потребне ако је ефикасност вентилације мања од један, или другачије речено, ако је квалитет ваздуха у зони дисања инфериорнији у односу на квалитет извађеног ваздуха.

У прорачуну ефикасности вентилације корисно је просторе поделити на две зоне, једну у коју се доводи ваздух, а другу остатак просторије. За вентилационе системе који раде по принципу мешања, зона у коју се доводи ваздух се углавном налази изнад зоне дисања, а најбољи услови се постижу када је мешање толико темељно да обе зоне постају једна. За вентилационе системе који раде по принципу померања, ваздух се доводи у зону у којој живе људи, а зона екстракције се обично налази изнад главе; овде се најбољи услови постижу када је мешање између обе зоне минимално.

Ефикасност вентилације је, дакле, функција локације и карактеристика елемената који доводе и одводе ваздух и локације и карактеристика извора контаминације. Поред тога, то је такође функција температуре и запремине ваздуха. Ефикасност вентилационог система могуће је израчунати нумеричком симулацијом или мерењем. Када подаци нису доступни, вредности на слици 3 могу се користити за различите вентилационе системе. Ове референтне вредности узимају у обзир утицај дистрибуције ваздуха, али не и локацију извора загађења, под претпоставком да су они равномерно распоређени по вентилираном простору.

Слика 3. Ефикасност вентилације у зони дисања према различитим принципима вентилације

Израчунавање захтева за вентилацију

На слици 4 приказане су једначине које се користе за израчунавање вентилационих захтева са становишта удобности, као и са становишта заштите здравља.

Слика 4. Једначине за прорачун захтева за вентилацију

Захтеви за вентилацију за удобност

Први кораци у прорачуну захтева за комфором је да се одреди ниво квалитета унутрашњег ваздуха који се жели да добије за вентилисани простор (видети табелу 1), и да се процени квалитет спољашњег ваздуха на располагању (видети табелу 5).

Следећи корак се састоји у процени сензорног оптерећења, коришћењем табела 8, 9 и 10 за одабир оптерећења према станарима и њиховим активностима, типу зграде и степену заузетости по квадратном метру површине. Укупна вредност се добија сабирањем свих података.

У зависности од принципа рада вентилационог система и коришћењем слике 9, могуће је проценити ефикасност вентилације. Примена једначине (1) на слици 9 ће дати вредност за потребну количину вентилације.

Захтеви за вентилацију ради заштите здравља

Процедура слична горе описаној, али коришћењем једначине (2) на слици 3, обезбедиће вредност протока вентилације неопходну за спречавање здравствених проблема. За израчунавање ове вредности потребно је идентификовати супстанцу или групу критичних хемијских супстанци које се предлаже за контролу и проценити њихове концентрације у ваздуху; такође је неопходно омогућити различите критеријуме за процену, узимајући у обзир ефекте загађивача и осетљивост станара које желите да заштитите—деце или старијих, на пример.

Нажалост, још увек је тешко проценити потребе вентилације за здравствену заштиту због недостатка информација о неким варијаблама које улазе у прорачуне, као што су стопе емисије загађивача (G), критеријуме за оцењивање затворених простора (C_v) и други.

Студије спроведене на терену показују да је у просторима где је потребна вентилација за постизање угодних услова концентрације хемијских супстанци ниске. Ипак, ти простори могу да садрже изворе загађења који су опасни. Најбоља политика у овим случајевима је елиминисање, замена или контрола извора загађења уместо разблаживања загађивача општом вентилацијом.

Назад

Што се тиче грејања, потребе дате особе ће зависити од многих фактора. Могу се сврстати у две главне групе, оне које се односе на окружење и оне које се односе на људске факторе. Међу онима који се односе на околину могу се убројати географска ширина (географска ширина и надморска висина), клима, врста изложености простора у коме се особа налази, или баријере које штите простор од спољашње средине, итд. Међу људским факторима су потрошња енергије радника, темпо рада или количина напора потребног за посао, одећа или одећа која се користи против хладноће и личних преференција или укуса.

Потреба за грејањем је сезонска у многим регионима, али то не значи да је грејање неопходно током хладне сезоне. Хладни услови животне средине утичу на здравље, менталну и физичку ефикасност, прецизност и повремено могу повећати ризик од несрећа. Циљ система грејања је одржавање пријатних топлотних услова који ће спречити или минимизирати штетне последице по здравље.

Физиолошке карактеристике људског тела омогућавају му да издржи велике варијације у термичким условима. Људска бића одржавају своју топлотну равнотежу кроз хипоталамус, помоћу термалних рецептора у кожи; телесна температура се одржава између 36 и 38°Ц као што је приказано на слици 1.

Слика 1. Терморегулациони механизми код људи

Системи грејања морају да имају веома прецизне механизме управљања, посебно у случајевима када радници обављају своје задатке у седећем или фиксном положају који не стимулише циркулацију крви у екстремитетима. Тамо где обављени рад дозвољава одређену мобилност, контрола система може бити нешто мање прецизна. Коначно, када се рад одвија у ненормално неповољним условима, као у расхладним коморама или у веома хладним климатским условима, могу се предузети мере подршке за заштиту посебних ткива, за регулисање времена проведеног у тим условима или за снабдевање топлотом преко електричних система који су уграђени. у одећу радника.

Дефиниција и опис термичког окружења

Захтев који се може захтевати од било ког правилно функционисања система грејања или климатизације је да он треба да омогући контролу варијабли које дефинишу топлотну средину, у одређеним границама, за свако годишње доба. Ове варијабле су

1. температура ваздуха
2. просечна температура унутрашњих површина које дефинишу простор
3. влажност ваздуха
4. брзине и уједначеност брзина струјања ваздуха унутар простора

Показало се да постоји веома једноставан однос између температуре ваздуха и зидних површина датог простора и температура које пружају исти перципирани топлотни осећај у другој просторији. Овај однос се може изразити као

где

T_јести = еквивалентна температура ваздуха за дати топлотни осећај

T_ДБТ = температура ваздуха мерена сувим термометром

T_аст = измерена средња температура површине зидова.

На пример, ако су у датом простору ваздух и зидови на 20°Ц, еквивалентна температура ће бити 20°Ц, а уочени осећај топлоте ће бити исти као у просторији у којој је просечна температура зидова 15°Ц, а температура ваздуха 25°Ц, јер би та просторија имала исту еквивалентну температуру. Са становишта температуре, перципирани осећај топлотне удобности би био исти.

Особине влажног ваздуха

Приликом реализације плана климатизације, три ствари које се морају узети у обзир су термодинамичко стање ваздуха у датом простору, спољашњег ваздуха и ваздуха који ће бити доведен у просторију. Избор система способног да трансформише термодинамичка својства ваздуха који се доводи у просторију ће се тада заснивати на постојећим топлотним оптерећењима сваке компоненте. Стога морамо знати термодинамичка својства влажног ваздуха. Они су следећи:

T_ДБТ = очитавање температуре сувог термометра, мерено термометром изолованим од зрачене топлоте

T_дпт = очитавање температуре тачке росе. Ово је температура на којој незасићени суви ваздух достиже тачку засићења

W = однос влажности који се креће од нуле за сув ваздух до В_s за засићени ваздух. Изражава се као кг водене паре у кг сувог ваздуха

RH = релативна влажност

t* = термодинамичка температура са влажном сијалицом

v = специфична запремина ваздуха и водене паре (изражена у јединицама м³/кг). То је инверзно од густине

H = енталпија, кцал/кг сувог ваздуха и припадајуће водене паре.

Од наведених варијабли, само три су директно мерљиве. То су очитавање температуре сувог термометра, очитавање температуре тачке росе и релативне влажности. Постоји четврта варијабла која је експериментално мерљива, дефинисана као температура влажног термометра. Температура влажног термометра се мери термометром чија је сијалица навлажена и који се помера, обично уз помоћ ремена, кроз незасићени влажни ваздух умереном брзином. Ова варијабла се незнатно разликује од термодинамичке температуре са сувом сијалицом (3 процента), тако да се обе могу користити за прорачуне без превелике грешке.

Психрометријски дијаграм

Својства дефинисана у претходном одељку су функционално повезана и могу се приказати у графичком облику. Овај графички приказ назива се психрометријски дијаграм. То је поједностављени графикон изведен из табела Америчког друштва инжењера за грејање, хлађење и климатизацију (АСХРАЕ). Енталпија и степен влажности приказани су на координатама дијаграма; повучене линије показују суву и влажну температуру, релативну влажност и специфичну запремину. Са психрометријским дијаграмом, познавање било које две од горе поменутих променљивих омогућава вам да изведете сва својства влажног ваздуха.

Услови за топлотни комфор

Топлотни комфор се дефинише као стање духа које изражава задовољство термалним окружењем. На то утичу физички и физиолошки фактори.

Тешко је прописати опште услове који треба да буду испуњени за топлотни комфор јер се услови разликују у различитим радним ситуацијама; чак би се за исто радно место могли захтевати различити услови када га заузимају различити људи. Техничка норма за термичке услове потребне за удобност не може се применити на све земље због различитих климатских услова и њихових различитих обичаја одевања.

Истраживања су спроведена са радницима који раде лакши ручни рад, успостављајући низ критеријума за температуру, брзину и влажност који су приказани у табели 1 (Бедфорд и Цхренко 1974).

Табела 1. Предложене норме за факторе животне средине

Наведени фактори су међусобно повезани, захтевају нижу температуру ваздуха у случајевима када постоји велико топлотно зрачење и захтевају вишу температуру ваздуха када је и брзина струјања ваздуха већа.

Генерално, исправке које треба извршити су следеће:

Температуру ваздуха треба повећати:

• ако је брзина струјања ваздуха велика

• за ситуације седентарног рада

• ако је одећа која се користи лагана

• када се људи морају аклиматизовати на високе унутрашње температуре.

Температуру ваздуха треба смањити:

• ако рад подразумева тежак физички рад

• када се користи топла одећа.

За добар осећај топлотног комфора најпожељнија је ситуација у којој је температура околине нешто виша од температуре ваздуха и где је ток топлотне енергије зрачењем исти у свим правцима и није претерано изнад главе. Повећање температуре по висини треба свести на минимум, одржавајући стопала топлим без стварања превеликог топлотног оптерећења изнад главе. Важан фактор који утиче на осећај топлотне удобности је брзина струјања ваздуха. Постоје дијаграми који дају препоручене брзине ваздуха у зависности од активности која се обавља и врсте одеће која се користи (слика 2).

Слика 2. Комфорне зоне на основу очитавања укупних температура и брзина ваздушних струја

У неким земљама постоје норме за минималне температуре животне средине, али оптималне вредности још нису утврђене. Типично, максимална вредност температуре ваздуха је 20°Ц. Са недавним техничким побољшањима, сложеност мерења топлотног комфора је повећана. Појавили су се многи индекси, укључујући индекс ефективне температуре (ЕТ) и индекс ефективне температуре, исправљене (ЦЕТ); индекс калоријског преоптерећења; индекс топлотног стреса (ХСИ); температура кугле по влажном термометру (ВБГТ); и Фангеров индекс средњих вредности (ИМВ), између осталих. Индекс ВБГТ нам омогућава да одредимо интервале одмора који су потребни у зависности од интензитета обављеног посла како бисмо спречили топлотни стрес у радним условима. О томе се детаљније говори у поглављу Топлота и хладноћа.

Зона топлотне удобности у психрометријском дијаграму

Опсег на психрометријском дијаграму који одговара условима под којима одрасла особа доживљава топлотну удобност пажљиво је проучаван и дефинисан у АСХРАЕ норми на основу ефективне температуре, дефинисане као температура мерена термометром са сувим термометром у униформној просторији са 50 проценат релативне влажности, где би људи имали исту размену топлоте енергијом зрачења, конвекцијом и испаравањем као што би имали са нивоом влажности у датој локалној средини. Скала ефективне температуре је дефинисана од стране АСХРАЕ за ниво одеће од 0.6 цло—цло је јединица изолације; 1 цло одговара изолацији коју обезбеђује нормалан сет одеће—који претпоставља ниво топлотне изолације од 0.155 К м²W^{-КСНУМКС}, где је К размена топлоте проводношћу мерена у ватима по квадратном метру (В м^{-КСНУМКС}) за кретање ваздуха од 0.2 мс^{-КСНУМКС} (у мировању), за излагање од једног сата при одабраној седентарној активности од 1 мет (јединица метаболичке брзине=50 Кцал/м²х). Ова зона комфора је приказана на слици 2 и може се користити за термичка окружења у којима је измерена температура од зрачеће топлоте приближно иста као температура мерена термометром са сувим термометром и где је брзина струјања ваздуха испод 0.2 мс^{-КСНУМКС} за људе обучене у лагану одећу и који обављају седеће активности.

Формула удобности: метода Фангер

Метода коју је развио ПО Фангер заснива се на формули која повезује варијабле температуре околине, просечне температуре зрачења, релативне брзине струјања ваздуха, притиска водене паре у амбијенталном ваздуху, нивоа активности и топлотне отпорности одеће која се носи. Пример изведен из формуле удобности приказан је у табели 2, која се може користити у практичним применама за постизање угодне температуре у зависности од одеће која се носи, брзине метаболизма извршене активности и брзине протока ваздуха.

Табела 2. Температуре топлотног комфора (°Ц), при 50% релативне влажности (на основу формуле ПО Фангера)

Системи грејања

Дизајн било ког система грејања треба да буде директно повезан са послом који се изводи и карактеристикама зграде у којој ће бити уграђен. У случају индустријских зграда, тешко је пронаћи пројекте у којима се разматрају потребе радника за грејањем, често зато што процеси и радне станице тек треба да буду дефинисани. Обично се системи пројектују са веома слободним дометом, узимајући у обзир само топлотна оптерећења која ће постојати у згради и количину топлоте која треба да се испоручи да би се одржала дата температура унутар зграде, без обзира на дистрибуцију топлоте, ситуацију радних станица и други слично мање општи фактори. То доводи до недостатака у пројектовању појединих објеката који се претварају у недостатке као што су хладне тачке, промаја, недовољан број грејних елемената и други проблеми.

Да бисте добили добар систем грејања у планирању зграде, треба обратити пажњу на следеће:

• Размислите о правилном постављању изолације како бисте уштедели енергију и минимизирали температурне градијенте унутар зграде.

• Смањите што је више могуће инфилтрацију хладног ваздуха у зграду како бисте минимизирали температурне варијације у радним подручјима.

• Контролишите загађење ваздуха кроз локализовану екстракцију ваздуха и вентилацију померањем или дифузијом.

• Контролисати емисије топлоте услед процеса који се користе у згради и њихову дистрибуцију у настањеним деловима зграде.

Када се грејање обезбеђује горионицима без издувних димњака, посебну пажњу треба обратити на удисање продуката сагоревања. Обично, када су запаљиви материјали лож уље, гас или кокс, они производе сумпор-диоксид, азотне оксиде, угљен-моноксид и друге производе сагоревања. Постоје границе излагања људи овим једињењима и треба их контролисати, посебно у затвореним просторима где концентрација ових гасова може брзо да порасте, а ефикасност реакције сагоревања може да се смањи.

Планирање система грејања увек подразумева балансирање различитих разматрања, као што су ниска почетна цена, флексибилност услуге, енергетска ефикасност и применљивост. Због тога би коришћење електричне енергије у време ван вршних сати када би могла бити јефтинија, на пример, могло да учини електричне грејаче исплативим. Употреба хемијских система за складиштење топлоте који се затим могу ставити у употребу током вршне потражње (користећи натријум сулфид, на пример) је друга опција. Такође је могуће проучити постављање неколико различитих система заједно, чинећи да раде на такав начин да се трошкови могу оптимизовати.

Посебно је интересантна уградња грејача који могу да користе гас или лож уље. Директна употреба електричне енергије значи потрошњу првокласне енергије која се у многим случајевима може показати скупом, али може омогућити потребну флексибилност под одређеним околностима. Топлотне пумпе и други системи когенерације који користе преосталу топлоту могу приуштити решења која могу бити веома повољна са финансијске тачке гледишта. Проблем са овим системима је њихова висока почетна цена.

Данас је тенденција система грејања и климатизације да имају за циљ оптимално функционисање и уштеду енергије. Нови системи стога укључују сензоре и контроле распоређене по просторима који се загревају, обезбеђујући снабдевање топлотом само у временима неопходним за постизање топлотног комфора. Ови системи могу уштедети до 30% трошкова енергије за грејање. Слика 3 приказује неке од доступних система грејања, указујући на њихове позитивне карактеристике и њихове недостатке.

Слика 3. Карактеристике најчешћих система грејања који се користе на градилиштима

Системи климатизације

Искуство показује да индустријска окружења која су близу зоне комфора током летњих месеци повећавају продуктивност, имају тенденцију да региструју мање незгода, имају мањи број изостанака и, уопште, доприносе побољшању међуљудских односа. У случају малопродајних објеката, болница и зграда са великим површинама, климатизација обично треба да буде усмерена како би била у стању да обезбеди топлотни комфор када то спољни услови захтевају.

У одређеним индустријским срединама где су спољни услови веома тешки, циљ система грејања је више усмерен на обезбеђивање довољно топлоте да спречи могуће штетне последице по здравље него на обезбеђивање довољно топлоте за удобно термално окружење. Фактори које треба пажљиво пратити су одржавање и правилна употреба опреме за климатизацију, посебно када је опремљена овлаживачима, јер они могу постати извор микробне контаминације са ризицима које ови загађивачи могу представљати по здравље људи.

Данас системи за вентилацију и контролу климе имају тенденцију да покрију, заједнички и често користећи исту инсталацију, потребе за грејањем, хлађењем и климатизацијом ваздуха у згради. За расхладне системе се може користити више класификација.

У зависности од конфигурације система, могу се класификовати на следећи начин:

• Херметички затворене јединице, са расхладним флуидом инсталираним у фабрици, које се могу отварати и пунити у радионици. То су клима уређаји који се иначе користе у канцеларијама, становима и слично.

• Полухерметичке јединице средње величине, фабрички направљене, веће су од кућних јединица и које се могу поправити кроз отворе предвиђене за ту намену.

• Сегментирани системи за складишта и велике површине, који се састоје од делова и компоненти који су јасно диференцирани и физички одвојени (компресор и кондензатор су физички одвојени од испаривача и експанзионог вентила). Користе се за велике пословне зграде, хотеле, болнице, велике фабрике и индустријске зграде.

У зависности од покривености коју пружају, могу се класификовати на следећи начин:

• Системи за једну зону: једна јединица за третман ваздуха опслужује различите просторије у истој згради иу исто време. Просторије које се опслужују имају сличне потребе за грејањем, хлађењем и вентилацијом и регулишу се заједничком контролом (термостат или сличан уређај). Системи овог типа могу на крају бити неспособни да обезбеде одговарајући ниво удобности свакој просторији ако план дизајна није узео у обзир различита топлотна оптерећења између просторија у истој зони. Ово се може десити када дође до повећања попуњености просторије или када се додају осветљење или други извори топлоте, попут рачунара или машина за копирање, који су били непредвиђени током првобитног дизајна система. Нелагодност се може јавити и због сезонских промена у количини сунчевог зрачења које соба прима, или чак због промена из једне просторије у другу током дана.

• Системи за више зона: системи овог типа могу да обезбеде различите зоне са ваздухом на различитим температурама и влажности грејањем, хлађењем, влажењем или одвлаживањем ваздуха у свакој зони и варирањем протока ваздуха. Ови системи, чак и ако углавном имају заједничку и централизовану јединицу за хлађење ваздуха (компресор, испаривач, итд.), опремљени су разним елементима, као што су уређаји који контролишу проток ваздуха, грејни калемови и овлаживачи. Ови системи су у стању да прилагођавају услове у просторији на основу специфичних топлотних оптерећења, које детектују помоћу сензора распоређених у просторијама широм области коју опслужују.

• У зависности од протока ваздуха који ови системи упумпавају у зграду, класификују се на следећи начин:

• Константна запремина (ЦВ): ови системи пумпају константан проток ваздуха у сваку просторију. Промене температуре се врше загревањем или хлађењем ваздуха. Ови системи често мешају проценат спољашњег ваздуха са рециклираним унутрашњим ваздухом.

• Променљива запремина (ВАВ): ови системи одржавају топлотну удобност варирањем количине загрејаног или охлађеног ваздуха који се доводи у сваки простор. Иако функционишу првенствено на овом принципу мешања, могу се комбиновати и са системима који мењају температуру ваздуха који уносе у просторију.

Проблеми који најчешће муче ове типове система су прекомерно грејање или хлађење ако систем није прилагођен да реагује на варијације у топлотном оптерећењу или недостатак вентилације ако систем не уводи минималну количину спољашњег ваздуха да би обновио циркулисање. унутрашњи ваздух. Ово ствара устајале унутрашње средине у којима се погоршава квалитет ваздуха.

Основни елементи свих система климатизације су (погледајте и слику 4):

• Јединице за задржавање чврстих материја, обично врећасти филтери или електростатички филтери.

• Јединице за грејање или хлађење ваздуха: топлота се у овим јединицама размењује топлотном разменом са хладном водом или расхладним течностима, принудном вентилацијом лети и грејањем помоћу електричних калемова или сагоревањем зими.

• Јединице за контролу влажности: зими се влажност може додати директним убризгавањем водене паре или директним испаравањем воде; лети се може уклонити помоћу расхладних калемова који кондензују вишак влаге у ваздуху, или помоћу система за хлађење воде у коме влажан ваздух струји кроз завесу од капи воде која је хладнија од тачке росе влажног ваздуха.

Слика 4. Поједностављена шема система климатизације

Назад

Јонизација је једна од техника која се користи за уклањање честица из ваздуха. Јони делују као кондензациона језгра за мале честице које, како се држе заједно, расту и таложе се.

Концентрација јона у затвореним затвореним просторима је, по општем правилу, и ако нема додатних извора јона, инфериорна у односу на отворене просторе. Отуда и уверење да повећање концентрације негативних јона у ваздуху у затвореном простору побољшава квалитет ваздуха.

Неке студије засноване на епидемиолошким подацима и планираним експерименталним истраживањима тврде да повећање концентрације негативних јона у радним срединама доводи до побољшања ефикасности радника и побољшава расположење запослених, док позитивни јони имају негативан утицај. Међутим, паралелне студије показују да су постојећи подаци о ефектима негативне јонизације на продуктивност радника недоследни и контрадикторни. Стога се чини да још увек није могуће недвосмислено тврдити да је стварање негативних јона заиста корисно.

Природна јонизација

Појединачни молекули гаса у атмосфери могу негативно јонизовати добијањем или позитивно губљењем електрона. Да би се то догодило, дати молекул прво мора да добије довољно енергије - која се обично назива енергија јонизације тог одређеног молекула. У природи се јављају многи извори енергије, како космичког тако и земаљског порекла, који су у стању да произведу овај феномен: позадинско зрачење у атмосфери; електромагнетни соларни таласи (посебно ултраљубичасти), космички зраци, атомизација течности као што је прскање изазвано водопадима, кретање великих маса ваздуха по површини земље, електрични феномени као што су муње и олује, процес сагоревања и радиоактивне супстанце .

Електричне конфигурације јона који се формирају на овај начин, иако још нису у потпуности познате, изгледа да укључују јоне карбонације и Х₊, Х₃O₊, ИЛИ₊, Н₊, ОХ^-, Х₂O^- и О₂^-. Ови јонизовани молекули могу да се агрегирају адсорпцијом на суспендованим честицама (магла, силицијум диоксид и други загађивачи). Јони су класификовани према њиховој величини и њиховој покретљивости. Ово последње се дефинише као брзина у електричном пољу изражена као јединица као што су центиметри у секунди по напону по центиметру (цм/с/В/цм), или, компактније,

Атмосферски јони имају тенденцију да нестану рекомбинацијом. Њихово време полураспада зависи од њихове величине и обрнуто је пропорционално њиховој покретљивости. Негативни јони су статистички мањи и њихово време полураспада је неколико минута, док су позитивни јони већи и њихово време полураспада је око пола сата. Тхе просторни набој је количник концентрације позитивних јона и концентрације негативних јона. Вредност ове релације је већа од један и зависи од фактора као што су клима, локација и годишње доба. У стамбеним просторима овај коефицијент може имати вредности ниже од један. Карактеристике су дате у табели 1.

Табела 1. Карактеристике јона датих покретљивости и пречника

Вештачка јонизација

Људска активност модификује природну јонизацију ваздуха. Вештачка јонизација може бити изазвана индустријским и нуклеарним процесима и пожарима. Чврсте материје суспендоване у ваздуху погодују формирању Лангевинових јона (јона агрегираних на честицама). Електрични радијатори значајно повећавају концентрацију позитивних јона. Клима уређаји такође повећавају просторни набој ваздуха у затвореном простору.

Радна места имају машине које производе позитивне и негативне јоне истовремено, као у случају машина које су важни локални извори механичке енергије (пресе, машине за предење и ткање), електричне енергије (мотори, електронски штампачи, копир машине, високонапонски водови и инсталације). ), електромагнетне енергије (екрани катодних зрака, телевизора, компјутерских монитора) или радиоактивне енергије (терапија кобалтом-42). Ове врсте опреме стварају окружења са већом концентрацијом позитивних јона због дужег полуживота ових других у поређењу са негативним јонима.

Концентрације јона у животној средини

Концентрације јона варирају у зависности од животне средине и метеоролошких услова. У областима са малим загађењем, као што су шуме и планине, или на великим надморским висинама, концентрација малих јона расте; у областима близу радиоактивних извора, водопада или речних брзака концентрације могу достићи хиљаде малих јона по кубном центиметру. У близини мора и када су нивои влаге високи, с друге стране, постоји вишак великих јона. Генерално, просечна концентрација негативних и позитивних јона у чистом ваздуху је 500 и 600 јона по кубном центиметру респективно.

Неки ветрови могу да носе велике концентрације позитивних јона — Фохн у Швајцарској, Санта Ана у Сједињеним Државама, Сироццо у северној Африци, Цхиноок у Стеновитим планинама и Схарав на Блиском истоку.

На радним местима где нема значајних јонизујућих фактора често долази до акумулације великих јона. Ово посебно важи, на пример, на местима која су херметички затворена иу рудницима. Концентрација негативних јона значајно опада у затвореним просторима и у контаминираним подручјима или просторима који су прашњави. Много је разлога зашто се концентрација негативних јона смањује и у затвореним просторима који имају системе за климатизацију. Један од разлога је тај што негативни јони остају заробљени у ваздушним каналима и ваздушним филтерима или их привлаче површине које су позитивно наелектрисане. Екрани катодних зрака и компјутерски монитори, на пример, су позитивно наелектрисани, стварајући у њиховој непосредној близини микроклиму са недостатком негативних јона. Системи за филтрацију ваздуха дизајнирани за „чисте собе” који захтевају да се нивои контаминације честицама одржавају на веома ниском минимуму, такође елиминишу негативне јоне.

С друге стране, вишак влаге кондензује јоне, док њен недостатак ствара суву средину са великим количинама електростатичког наелектрисања. Ова електростатичка наелектрисања се акумулирају у пластичним и синтетичким влакнима, како у просторији тако и на људима.

Генератори јона

Генератори јонизују ваздух испоруком велике количине енергије. Ова енергија може доћи из извора алфа зрачења (као што је трицијум) или из извора електричне енергије применом високог напона на оштро зашиљену електроду. Радиоактивни извори су забрањени у већини земаља због секундарних проблема радиоактивности.

Електрични генератори су направљени од шиљасте електроде окружене круном; електрода се напаја негативним напоном од хиљаде волти, а круница је уземљена. Негативни јони се избацују док се позитивни јони привлаче у генератор. Количина генерисаних негативних јона расте пропорционално примењеном напону и броју електрода које садржи. Безбеднији су генератори који имају већи број електрода и користе мањи напон, јер када напон пређе 8,000 до 10,000 волти генератор ће производити не само јоне, већ и озон и неке азот-оксиде. Дисеминација јона се постиже електростатичким одбијањем.

Миграција јона зависиће од поравнања магнетног поља генерисаног између тачке емисије и објеката који је окружују. Концентрација јона који окружују генераторе није хомогена и значајно се смањује како се растојање од њих повећава. Вентилатори уграђени у ову опрему повећаће зону јонске дисперзије. Важно је запамтити да се активни елементи генератора морају периодично чистити како би се осигурало правилно функционисање.

Генератори такође могу бити засновани на распршивању воде, на термоелектричним ефектима или на ултраљубичастим зрацима. Постоји много различитих типова и величина генератора. Могу се инсталирати на плафонима и зидовима или се могу поставити било где ако су мали, преносиви тип.

Меасуринг Ионс

Уређаји за мерење јона се израђују тако што се две проводне плоче на размаку од 0.75 цм и применом променљивог напона. Сакупљени јони се мере пикоампереметром и региструје се интензитет струје. Променљиви напони омогућавају мерење концентрација јона различите покретљивости. Концентрација јона (N) се израчунава из интензитета генерисане електричне струје користећи следећу формулу:

где I је струја у амперима, V је брзина струјања ваздуха, q је наелектрисање једновалентног јона (1.6к10^{-КСНУМКС}) у Кулонима и A је ефективна површина колекторских плоча. Претпоставља се да сви јони имају једно наелектрисање и да се сви задржавају у колектору. Треба имати на уму да овај метод има своја ограничења због позадинске струје и утицаја других фактора као што су влажност и поља статичког електрицитета.

Ефекти јона на тело

Мали негативни јони су ти који би требало да имају највећи биолошки ефекат због своје веће покретљивости. Високе концентрације негативних јона могу убити или блокирати раст микроскопских патогена, али нису описани штетни ефекти на људе.

Неке студије сугеришу да излагање високим концентрацијама негативних јона код неких људи производи биохемијске и физиолошке промене које делују опуштајуће, смањују напетост и главобољу, побољшавају будност и скраћују време реакције. Ови ефекти могу бити узроковани супресијом неуралног хормона серотонина (5-ХТ) и хистамина у срединама оптерећеним негативним јонима; ови фактори би могли да утичу на преосетљив сегмент популације. Међутим, друге студије доносе различите закључке о ефектима негативних јона на тело. Стога су предности негативне јонизације још увек отворене за дебату и потребно је даље проучавање пре него што се о томе одлучи.

Назад