Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Вентиляция и кондиционирование
.pdf
Прошли столетия, и постепенно на смену этим нена-
учным понятиям и представлениям пришли новые поня-
тия и термины, глубже отражающие суть вещей: худой
воздух (непригодный для дыхания), свежий воздух (при-
годный для дыхания и ведения горных работ), громовой
воздух (горящий и взрывающийся воздух по современ-
ным представлениям метано-воздушная смесь).
Развитие промышленности и расцвет западноевропей-
ской науки вносят свою лепту в понятие о воздухе. Из
однородного «элемента» воздух становится сначала сме-
сью двух газов: кислорода газа жизни и огня, и азота
не дающего жизнь (азооз по-гречески означает безжиз-
ненный). Это было революционное открытие, в результа-
те которого под воздухом стали понимать смесь разных
газов. К двум основным газам относительно быстро при-
бавляется углекислый газ (диоксид углерода согласно
современной химической терминологии). Затем процесс
понимания продолжается, число газов, составляющих
природный воздух, множится, но для обыденного созна-
ния и трех газов более чем достаточно.
Практически любой человек, кого бы вы ни спроси-
ли, на вопрос: «Из чего состоит воздух?», не задумыва-
ясь, ответит: «Из кислорода, азота и еще чего-то».
Парадоксально, но факт: природа устроена так, что
макрокомпоненты воздуха определяют его физико-хими-
ческие свойства в целом, а микрокомпоненты качество
воздушной среды для существования человека. Оказывает-
ся, что присутствие или отсутствие ничтожных количеств
микрокомпонентов воздушной смеси обязательно необхо-
димо для того, чтобы вся газовая смесь была качественно
хорошей или плохой. Без воды нет супа, но без соли или
перца (их по количеству ничтожно мало по сравнению с
объемом воды) нет главного вкуса! Вот почему качество
воздуха определяется не наличием азота и кислорода (без
них просто нет воздуха!), а наличием других микрокомпо-
нентов. Запах и «вкус» воздуха, конечно, определяются
микрокомпонентами. Их присутствие иногда настолько
ничтожно, что только наш нос, (еще лучше нос собаки)
может зафиксировать присутствие примесей. Итак, первая
стадия понимание: воздух является смесью газов и па-
ров (напомним, что паром называют газообразное состоя-
ние вещества, находящегося обычно в жидком состоянии).
71
Газовый состав на поверхности земли характеризуется
большим постоянством из-за высокой подвижности воз-
духа и взаимной компенсации процессов выделения и по-
глощения газов. Поэтому вблизи земной поверхности не
возникает проблемы искусственного поддержания требуе-
мого для жизнедеятельности человека газового состава воз-
духа. Из-за сложного динамического взаимодействия меж-
ду атмосферой и земной поверхностью (литосферой),
гидросферой, биосферой и т.д., состав природного возду-
ха непостоянен во времени и в пространстве, в нем бес-
прерывно идут процессы смешения, переноса, осаждения,
испарения, конденсации, агрегирования и т.п.
«Чистый воздух», т.е. смесь основных газов, лишенная
аэрозольных и газообразных «загрязнений». Само поня-
тие «чистый воздух» является научной абстракцией, иде-
ализацией состояния, которое не встречается в природе.
Это понятие необходимо для понимания всех других ре-
альных состояний природной и техногенно измененной
воздушной среды. В табл. 4 приводится средний химичес-
кий состав чистого природного воздуха.
Таблица 4
Средний газовый состав природной атмосферы (общий баланс)
В сухо м воздухе Во влажном воздухе
Ãà çîâ û å ê îì ï îíåí òû
Àçîò (N2)
Kислород (O
Âîäà (ïàð) (H
Àðã îí (Ar )
Углекислый газ (СО
Итого (основные
компоненты)
)
2
O)
2
2
)
% (ïî
объему)
78,09
20,94
0,93
0,032
99,99
ã/ì
895
274
15,2
0,57
3
% (ïî
массе)
75,54
23,13
1,28
0,048
99,99
% (ïî
объему)
75,65
20,29
3,12
0,90
0,031
99,99
ã/ì
867
265
23
14,7
0,55
3
% (ïî
массе)
74,08
22,64
1,97
1,26
0,047
99,99
Из данных таблицы следует, что суммарное содержа-
ние неосновных газовых составляющих воздуха (микро-
компонентов) ничтожно. Оно не превышает 0,01%, или
100 ppm (part per million часть на миллион), но именно
эти микрокомпоненты определяют качество воздуха. За-
метим, что соединения углерода, азота, серы (в первую
очередь их окислы), метан и другие углеводороды, озон и
криптон могут встречаться в природной атмосфере в кон-
центрациях, существенно превышающих значения, ука-
72
занные в таблице. При этом только инертные газы (неон,
гелий, криптон, ксенон) и озон (в концентрациях дев-
ственной природы) не считаются загрязнителями атмос-
феры. Средний состав атмосферного воздуха на уровне
моря (в процентах по объему):
Àçîò .......................................................................... 78,08
Кислород.................................................................. 20,95
Аргон .......................................................................... 0,93
Углекислый газ ......................................................... 0,03
Гелий, неон, криптон, ксенон, озон, радон,
водород, перекись водорода, аммиак, йод ........... 0,01
Кроме того, в земной атмосфере всегда содержится
определенное количество механических примесей: пыль
(включая дымы), мельчайшие капельки влаги, кристал-
лы льда. Запыленность атмосферного воздуха, как прави-
ло, больше над материками.
ВОЗДУХ ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ
Когда в плохую погоду приходится сидеть дома, мы
чаще всего чувствуем болезненное недомогание. Воздух
кажется каким-то несвежим и влажным, возникает ощу-
щение затхлости. И даже при увеличении температуры
воздуха в помещении чувство дискомфорта еще долго нас
не покидает. В большинстве случаев это объясняется тем,
что дом «не дышит». Это не относится к домам из дерева,
которые могут «дышать». На ðèñ. 33 показаны каналы ес-
тественной вентиляции деревянного дома.
Воздух внутри помещений загрязняется выделениями
газа, взвешенными твердыми частицами, летучими со-
ставляющими органических соединений, а также излиш-
ней влагой. За исключением паров воды, эти компоненты
воздушной среды помещения визуально никак себя не
проявляют. Для восстановления комфортности помеще-
ния следует уменьшить влажность воздуха, удалить из него
все твердые частицы и открыть доступ свежему воздуху.
Одним словом, чтобы обеспечить для своей семьи хоро-
ший воздух, все жилые комнаты в нем должны иметь хо-
рошую вентиляцию.
При оценке качества воздуха часто на первое место
ошибочно ставят содержание кислорода (т. к. недостаток
73
Á
4
2
1
À
2
1
Â
3
6
Рис. 33. Естественная вентиляция деревянного дома: А пространство
между стеной и утеплителем; Б обшивка стен; В вентиляция между
потолком и утеплителем; 1 утеплитель; 2 пароизоляция; 3 венти-
ляция через окна; 4 каналы вентиляции крыши; 5 проход воздуха
между стеной и утеплителем; 6 вентиляция подпольного простран-
ñòâà
5
последнего приводит к кислородному голоданию). Одна-
ко содержание других газов в воздухе (углекислый газ,
водяной пар) не менее важно. Содержащийся в выдыхае-
мом людьми воздухе углекислый газ постепенно накап-
ливается в помещении. С точки зрения воздействия на
здоровье людей допустимая концентрация СО
в воздухе
2
составляет около 0,15 % (по объему).
При дыхании человек поглощает примерно 1/5 кисло-
рода, содержащегося во вдыхаемом воздухе. В результате
выдыхаемый воздух содержит около 17% О
и около 4%
2
СО2. В таком воздухе несколько увеличивается содержа-
ние азота. Количество кислорода, поглощаемого челове-
ком несколько больше выделяемого углекислого газа.
Максимальное насыщение крови кислородом происхо-
74
дит при его парциальном давлении 160 мм рт.ст., что при
нормальном атмосферном давлении соответствует содер-
жанию кислорода в воздухе, равному примерно 21%, т.е.
нормальному содержанию его в приземном слое атмос-
феры. Системами вентиляции может поддерживаться один
из оптимальных параметров воздуха, если это экономи-
чески обосновано.
Парциальное давление и, следовательно, насыщение
крови человека кислородом меняются в зависимости от
атмосферного давления. Эти факторы, отражающиеся на
самочувствии человека, растут с увеличением давления и
уменьшаются при его падении. В условиях снижения кис-
лорода в атмосфере примерно до 17% наступают одышка
и сердцебиение, а при 12% атмосфера становится опас-
ной. Если без пищи человек может жить 3040 дней, а
без воды 1012 дней, то без кислорода жизнь прекраща-
ется через 45 минут.
Углекислый газ (СО
химически инертен, не горит и
2)
не поддерживает горения, физиологически слабо ядовит.
При небольших концентрациях в воздухе (до 3%) угле-
кислый газ стимулирует дыхание, раздражая дыхатель-
ный центр. Однако при увеличении концентрации в воз-
духе углекислого газа наблюдаются обратные явления
при 6% появляется одышка и слабость, при 10% возмож-
но обморочное состояние, при 2025% смертельное от-
равление. Вследствие большого удельного веса при малых
скоростях воздуха СО
обычно скапливается у пола.
2
Влажность воздуха является очень важным показате-
лем и определяется количеством содержащегося в нем
водяного пара (воды в газообразном состоянии). Абсолют-
ная влажность физический термин, определяющий
количество водяного пара, содержащегося в одном кубо-
метре воздуха. Эта величина зависит от температуры воз-
духа, поскольку способность воздуха удерживать воду за-
висит от его температуры. Например, в холодные зимние
дни в воздухе не может содержаться много влаги. Мороз
осушает воздух. Чем теплее воздух, тем больше влаги он
может содержать. Именно поэтому жаркий июльский воз-
дух может быть также влажным и «густым». Всего лишь 2,8
литра водяного пара (влаги) увеличивают относительную
влажность воздуха с 15 до 60% во всем доме общей пло-
щадью 93 м
2
. Борьба с повышенной влажностью возмож-
75
на при помощи приточно-вытяжной вентиляции или спе-
циальных осушителей воздуха и т.п.
Относительная влажность воздуха характеризуется
процентным содержанием паров воды в данном объеме
воздуха по сравнению с максимальным количеством
воды, которое может быть удержано им в этом объеме
при заданной температуре. Например, воздух с относи-
тельной влажностью 50% содержит половину того макси-
мального количества водяного пара, которое может со-
держаться в нем при той же самой температуре. Чем ближе
относительная влажность воздуха приближается к 100%,
тем труднее что-либо высушить. Измеряют относитель-
ную влажность прибором, который называется психро-
метром. Принцип действия этого прибора состоит в раз-
нице показаний «сухого» и «мокрого» термометров. Это
значит, что «сухой» термометр измеряет температуру воз-
душной среды, а «мокрый» температуру слоя воздуха,
соприкасающегося с водой. Для этого «мокрый» термо-
метр обвязывают тканью, смоченной в воде.
Понятие относительной влажности является основным
при сравнении влажности наружного воздуха и воздуха
внутри помещения при различных температурах. Для ил-
люстрации отметим, что наружный воздух при темпера-
туре 0°С и относительной влажности 100% полностью
насыщен. Однако при попадании такого воздуха в поме-
щение и при нагреве его до 20°С он может принять в себя
еще в четыре раза больше водяного пара, пока вновь не
достигнет точки насыщения. Одну и ту же относительную
влажность наружный и внутренний воздух имеет при раз-
личных температурах.
Поскольку в зимнее время дома редко оставляются без
обогрева и без притока свежего воздуха, то такой высо-
кий процент влажности в обжитых домах бывает редко.
Однако для того, чтобы жители домов почувствовали, что
воздух чрезвычайно влажный, совершенно не обязатель-
но, чтобы он достигал состояния насыщения. Свидетель-
ства избыточной влажности воздуха проявляются доста-
точно очевидно в виде елочных узоров на окнах, потеков
воды на подоконниках и под ними, около дверей, в углах
между стенами и даже в виде пятен на стенах.
Количество водяного пара в воздухе внутри помеще-
ния влияет как на жильцов, так и на строительную кон-
76
струкцию Люди плохо воспринимают как излишек влаж-
ности, так и сухость воздуха. Еще большее значение име-
ет относительная влажность воздуха для строительных
конструкций. Если теплый воздух из помещений с высо-
кой относительной влажностью воздуха соприкасается с
холодными строительными деталями, то это может при-
вести к образованию конденсата. С точки зрения физики
возникновение конденсата явление вполне естествен-
ное. Окружающий воздух содержит влагу в виде водяного
ïàðà.
Причин повышения влажности воздуха в помещениях
может быть несколько. Как наружный, так и внутренний
воздух всегда содержит определенное количество воды.
Влага попадает в воздух из разных источников: прием ван-
ны, душа, стирка, приготовление пищи, дыхание людей
и животных и т.п. Внутри помещения влажность создается
также растениями, которые находятся в нем. Какое-то
количество воды выделяется в воздух из материалов кон-
струкции дома и из мебели. Стиральная машина для се-
мьи из четырех человек производит 2 литра водяного пара.
При отсутствии вентиляции в доме при стирке белья в
воздух выделяется 12 литров пара.Таким образом средняя
семья из четырех человек может «произвести» до 15 л
воды в день. Содержание водяного пара в воздухе зависит
от температуры. Так, например, при температуре 20°С воз-
дух может содержать 17,5 г водяного пара на 1 м
3
. À ïðè
О°С тот же объем воздуха содержит не более 5 г водяного
пара. Образующийся при снижении температуры избыток
влаги осаждается в виде конденсата.
Избыточная влажность воздуха проявляется прежде
всего на окнах. При избыточной длительной влажности
воздуха влага конденсируется на окнах в виде капелек
воды, которые стекают вниз на подоконник и на пол.
Проблема повышенной влажности помещения со време-
нем становится все актуальнее, так как стены и внутри-
стенная изоляция поглощают накапливающиеся в возду-
хе водяные пары, особенно в ванной комнате и на кухне.
Вредное воздействие повышенной влажности проявляет-
ся со всей очевидностью, когда на стенах вокруг окон
начинают образовываться черные пятна плесени, а в не-
которых домах даже начинает вырисовываться несущий
каркас. В зимнее время года, когда влажность в домах под-
77
держивается на определенном уровне (в зависимости от
температуры помещения рекомендуемое значение отно-
сительной влажности составляет от 30 до 50%), она ни-
каких проблем не порождает. Однако, если влажность в
помещении слишком низкая, то воздух становится су-
хим, при этом нос человека либо постоянно закладыва-
ет, либо в нем появляется ощущение зуда.
Воздух, содержащий слишком много влаги, может
оказывать вредное влияние на здоровье людей. Тело чело-
века чувствует влажный холод быстрее и сильнее, в этом
случае холод «пробирает до костей», и человека бросает в
дрожь. Холод проникает повсюду. Спастись от него можно
либо повышением температуры воздуха, либо надев на
себя всю одежду, которая есть в доме. Специалисты в об-
ласти здоровья человека считают, что в сыром, плохо
вентилируемом помещении очень быстро распространя-
ются различные бактерии. При этом значительно возрас-
тает опасность возникновения инфекции.
Одним из серьезных следствий периодического повы-
шения влажности помещений является постепенное разру-
шение домов. Такое воздействие влажности часто становит-
ся заметным не сразу, но оно, тем не менее, есть. Каркас
стены, особенно вблизи окон и в районе ванной комнаты,
а также крыша две области в конструкции домов, наибо-
лее сильно подверженные отрицательному воздействию из-
быточной влажности воздуха в помещениях.
Температура внутреннего воздуха помещений в теплый
период зависит от температуры наружного воздуха, так
как вентиляционные системы обычно не оборудуются
воздухоохладителями. При этом температура воздуха по-
мещений не должна превышать 28°С для общественных и
административно-бытовых помещений с постоянным
пребыванием людей. Допустимые параметры воздуха в
жилых и общественных зданиях приведены в òàáë. 5.
В теплый период года метеорологические условия не
нормируются в помещениях:
жилых зданий;
общественных, административно-бытовых и про-
изводственных в периоды, когда в помещениях отсутству-
þò ëþäè.
В холодный период допускается понижение расчетных
показателей, приведенных в таблице, но не ниже 14°С
78
Таблица 5
Допустимые параметры воздуха в жилых и общественных зданиях
Период г ода
Теплый
Холодный и
переходные
периоды
Ò åì ï å ðà òóð à âîç äóõà ,
°Ñ
Не более чем на 3°С
выше рас четной
температуры наруж-
ног о воздух а
18 2 2 65 0,2
Относительная
âë àæí î ñ ò ü â î çäóõ à ,
%, не более
65 0,5
Скоро сть
äâè æ åí è ÿ âîç äóõ à ,
ì/ñ, íå áîë åå
для общественных и административно-бытовых помеще-
ний с пребыванием людей в уличной одежде.
ВНУТРЕННИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ВОЗДУХА
В любом жилом доме все помещения наполнены ми-
риадами загрязняющих воздух микрочастиц и элементов
самого различного рода и происхождения. Большая часть
из них невидима невооруженным глазом и не представ-
ляет какой-либо опасности для здоровья человека, если
воздух в помещениях постоянно обновляется. Например,
летом, когда окна в доме открыты и дом продувается про-
хладным вечерним ветерком, влияние этих частиц на здо-
ровье его обитателей совершенно незначительно, потому
что эти частицы растворены в потоке свежего наружного
воздуха. Однако в холодное время года ситуация изменя-
ется кардинальным образом: загрязняющие воздух части-
цы становятся трудноудалимыми, поскольку воздух в по-
мещениях обновляется в недостаточной степени. В такое
время все эти загрязнители воздуха постоянно воздей-
ствуют на организм человека и могут оказывать влияние
на его здоровье, что и должно быть причиной беспокой-
ства его обитателей.
Широко известным загрязнителем воздуха является
табачный дым. Накапливаясь в помещении, он проника-
ет в каждый его уголок, в каждую щелку и наполняет дом
газами и частицами, которые в нем содержатся (а это
более 2000 химических компонентов).
79
Менее известным загрязнителем воздуха является
газ формальдегид, который выделяется в воздух из синте-
тических ковров, пенополиуретановой изоляции, мате-
риалов отделки помещения, из мебели, штор и т. д. Он
внес¸н в список канцерогенных веществ, обладает хро-
нической токсичностью, негативно воздействует на на-
следственную генетическую и хромосомную мутацию,
дыхательные пути, глаза, кожный покров, репродуктив-
ные органы.
Ртуть из разбитых ранее градусников, ламп дневного
света и других приборов никуда не исчезает из квартиры,
а скапливается под полом. Она может отравлять ничего не
подозревающих жильцов.
Окись азота является одним из газов, которые образу-
ются при работе газовых нагревательных приборов, ка-
минов, а также печей, работающих на дровах или угле. Да
и другие, использующие открытый огонь нагреватели, в
том числе водяные нагреватели и бельевые сушилки, так-
же являются источниками окиси азота. Не имеющий цве-
та и запаха, этот газ может быть причиной раздражения
глаз и дыхательных путей, что, в свою очередь, может
привести к хроническому бронхиту.
Домашние нагревательные приборы, в которых ис-
пользуется открытый огонь, особенно газовые плиты,
выделяют при работе одноокись углерода, которая также
воздействует на глаза и дыхательные пути человека. Дву-
окись углерода, также как и одноокись углерода, может
быть причиной появления головных болей и тошноты,
кроме того, она снижает количество кислорода в крови,
что, в свою очередь, повышает чувство усталости чело-
âåêà.
В некоторых помещениях присутствует радиоактивный
газ радон, который выделяется из грунта или из горных
пород, на которых построены здания. Иногда в этом газе
можно обнаружить следы урана или радия. Многие уче-
ные считают радон второй по значимости (после куре-
ния) причиной образования рака легких у человека. Ос-
новную часть дозы облучения от радона человек получает
в закрытых помещениях. Радон проникает в дом сквозь
трещины в основании стен.
Двадцать пять лет назад Международное агентство по
изучения рака (МАИР) начало работы по определению
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]