как снизить уровень co2 в квартире
Вред CO2 для человека и способы его устранения
Каждый городской житель в той или иной мере испытал или испытывает синдром хронической усталости. Человек просыпается с чувством «разбитости» и только крепкий кофе с трудом помогают ему настроиться на работу. В офисе его одолевает сонливость и снова кофе. Дома вялые дети никак не могут сосредоточиться на выполнении домашнего задания, и вся семья засыпает перед телевизором. А завтра с утра всё повторяется. И только мечта об отпуске где-нибудь далеко на море или в горах еще как-то даёт надежду на выживание.
А причина всего этого давно известна: мы находимся дома, на работе и даже в транспорте в практически постоянном состоянии отравления углекислым газом!
Все знают, что образование СО2 происходит при дыхании людей и животных, разложении органики и при прочих бытовых процессах. Известно, что один человек в спокойном состоянии за один час потребляет 20-30 л кислорода с выделением 18-25 л углекислого газа. В выдыхаемом человеком воздухе углекислого газа содержится в 100 раз больше, чем в чистом атмосферном воздухе. Всем знакомо ощущение «спертости» воздуха при высокой концентрации углекислого газа в помещении, которое особенно заметно при входе с улицы. Более значительная концентрация СО2 приводит к появлению неблагоприятных ощущений, которые значительно ухудшают качество жизни. Но как-то все забывают, что в опасных концентрациях углекислый газ, вообще, способен привести к смерти. Наука уже давно привязала концентрацию СО2 в ppm (от англ. parts per million —частей на миллион, или условно одна частица СО2 на миллион частиц воздуха) к ощущениям взрослых здоровых людей:
Как видно из таблиц, СО2 — это очень серьёзно, а мы часто вообще не задумываемся о важности контроля и поддержания в норме уровня углекислого газа в доме или офисе. До сих пор многим кажется, что достаточно проветривать помещение и всё, но «забывчивость» из-за перегруженности заботами, боязнь холода и сквозняков часто не позволяют нам делать это.
Каковы типичные причины высокой концентрации CO2 в доме или офисе?
Первая причина источника повышенного уровня СО2: пластиковые окна без клапанов
В заботе об утеплении и, соответственно, об абсолютной герметизации жилья, мы не задумываемся о том, что отсутствие притока свежего воздуха повышает уровень СО2. Поэтому, очень важно, чтобы ваши современные оконные системы имели специальные клапаны, обеспечивающие приток. Правда, возникает вопрос на уровне здравого смысла: зачем тратиться на дорогие сверх герметичные энергосберегающие окна, если потом открывать в них отверстия для пропускания холодного воздуха…
Вторая причина: неработающая вытяжка
Часто люди не обращают внимание на то, что вытяжная вентиляция, которой обязательно по СНиП должны оборудоваться все жилые помещения и офисы, не работает или работает неэффективно. При ремонте вытяжные вентиляционные отверстия закрываются или при эксплуатации помещения их доводят до высокого уровня засора, что останавливает работу вентиляции.
И в том и в другом случае качество воздуха в доме, квартире или офисе ухудшается, воздух не обновляется, наблюдается высокая концентрация загрязняющих веществ, в том числе углекислого газа. Из-за повышенной влажности на стенах и потолке появляется плесень. В конце концов, все это приводит к целому «букету» хронических болезней.
Третья причина: несоблюдение санитарных нормативов вентиляции
Если в жилом помещении или офисе, вентиляция которых рассчитанных на небольшое количество людей, разместить еще несколько человек, то неизбежно повышение концентрации СО2. Понятно, что вентиляция жилого помещения или офиса должна соответствовать максимальному количеству людей, которые могут находиться в них при использовании этих помещений по назначению. К примеру, поступление свежего воздуха 25,5 м 3 /час на одного человека, находящегося в помещении, соответствует уровню концентрации CO2 в 1000 ppm, а поступление свежего воздуха 34 м 3 /час на одного человека, находящегося в помещении, соответствует уровню концентрации CO2 в 800 ppm. Согласно же действующим в настоящее время в нашей стране нормативам, подача свежего воздуха должна быть не менее 60 м 3 /ч на человека (для помещения площадью более 20м 2 ).
Какие существуют на сегодня способы решения проблемы с СО2?
Вывод очевидный и однозначный: необходимо контролировать уровень СО2.
Как это можно сделать?
Намного лучше устроить автоматическую приточную вентиляцию одним из перечисленных способов:
Последний способ, хоть и самый дорогой, но и самый эффективный, и поэтому предпочтительный, если, конечно, Вас интересует результат (а он должен интересовать, поскольку речь идёт, напомним, о здоровье и качестве жизни).
Для частного дома канальная приточная установка с системой подающих воздуховодов также будет предпочтительной с точки зрения обеспечения комфортных условий проживания в доме. А если применить приточно-вытяжную канальную установку с рекуперацией тепла и влажности, то такая система вентиляции еще и обеспечит значительное энергосбережение т.е. позволит значительно снизить эксплуатационные затраты на отопление при эксплуатации дома. Особенно установка с рекуператором порадует тех, кто использует для отопления своего дома дорогие источники тепла (электричество, дизель, пеллеты и др.). «Фишка» рекуперации при этом заключается в использовании тепла вытяжного воздуха, по сути выбрасываемого в окружающую среду, для нагрева свежего воздуха подаваемого в дом через приточку. Также производится и возврат в дом влаги, если в рекуператоре используются специальные водопроницаемые мембраны, разделяющие вытяжной и приточный воздух. Возврат влаги весьма полезен, поскольку если это не делать, то в холода сухой приточный воздух через вентиляцию будет «пересушивать» дом, замещая постепенно внутренний воздух с нормальной влажность.
Дополнительно снизить затраты на вентиляцию (читайте на отопление) можно, если использовать для управления приточно-вытяжной установкой специальный контроллера СО2. Этот контроллер будет включать установку только тогда когда в доме есть люди и концентрация СО2 превысит установленное пользователем значение. Если же в дом «набьётся» много народу и на контроллере будет превышен очередной запрограммированный предел концентрации углекислого газа, то установка включится на повышенную производительность и увеличит воздухообмен в доме.
Всё это замечательно, но есть одна проблема. Дело в том, что если в доме проживает, к примеру, 3 человека, то вроде как, надо подать в него по нормам порядка 3х60=180м 3 /ч свежего воздуха. Однако на практике воздуха подаётся обычно в разы больше, исходя из необходимости обеспечения соответствующей кратности воздухообмена в разных помещениях дома согласно СНиП. Опуская нюансы, делается это для того, чтобы обеспечить одновременно «правильную» вентиляцию всех помещений дома, в которых жильцы могут оказаться по одному или все вместе. А ведь весь этот приточный воздух надо профильтровать, нагреть и «продвинуть» по воздуховодам, на что требуются даже с рекуперацией достаточно большие затраты энергоресурсов.
Решить проблему значительных расходов на вентиляцию можно, установив в доме воздушную климатическую систему (т.н. воздушное отопление). Такая система уже в базе обеспечит вентиляцию, но кроме этого она обеспечит отопление и чистку воздуха в доме, а оборудование для охлаждения (кондиционирования) и увлажнения легко устанавливается в неё как опции.
В этой системе внутренний воздух дома циркулирует и используется как теплоноситель. Для циркуляции воздуха внутри дома используются подающие и обратные воздуховоды. К забранному из помещений обратными воздуховодами воздуху подмешивается свежий воздух с улицы в объёме 60 м3/ч на каждого жильца. Эта «смесь» проходит через системный фильтр, вентилятор, нагреватель и подаётся во все помещения за исключением санузлов, технических помещений и кухни, откуда воздух удаляется через вытяжку. На сегодняшний день, только воздушная климатическая система в состоянии управлять всеми параметрами домашнего климата, обеспечивая высокие показатели качества домашней атмосферы, создавая комфортные условия проживания при разумных затратах и значительном энергосбережении. Именно по этой причине воздушное отопление давно уже популярно за океаном и начинает приобретать известность и у нас.
Выводы
Для обеспечения необходимой экологии в доме и создания условий для полноценного отдыха всей семьи, а в офисе для комфортной и эффективной работы стоит уделить особое внимание контролю уровня СО2, а значит — вентиляции! Помните, мы, люди, живём в газовой среде, и качество нашей жизни очень сильно зависит от качества воздуха, окружающего нас!
Углекислый газ в Вашем доме
— углекислый газ CO2 0,03%,
Человек является основным источником углекислого газа в помещении. Мы выдыхаем от 18 до 25 л/час СО2. Повышенное содержание уровня углекислого газа наблюдается во всех помещениях, где находятся люди.
То, что нам не хватает кислорода в душном помещении – это миф!
Нам душно из-за высокой концентрации углекислого газа
400 ppm = 0,04 % за городом
600 ppm= 0,06 % в спальне
1000 ppm = 0,1 % в офисе
Расчеты показывают, что головная боль, слабость, и другие симптомы возникают у человека в помещении не от недостатка кислорода, а от избытка углекислого газа!
Ещё недавно в Европейских странах и США уровень углекислого газа в помещении измеряли только для того, чтоб проверить качество работы вентиляции, и считалось, что СО2 опасен для человека только в больших концентрациях.
Исследования же о влиянии углекислого газа на организм человека в концентрации приблизительно 1000 ppm появились совсем недавно.
Мало кто знает, что чистый воздух за городом содержит около 400 ppm углекислого газа, и, чем ближе содержание СО2 в помещении к этой цифре, тем лучше чувствует себя человек.
Жители крупного мегаполиса подвергаются негативному влиянию повышенного уровня углекислого газа круглосуточно. Сначала в переполненном общественном транспорте и в собственных автомобилях, которые подолгу стоят в пробках. Затем на работе, где часто бывает душно и нечем дышать.
Так же очень важно поддерживать хорошее качество воздуха и в собственном доме, особенно в спальне, там мы проводим треть своей жизни. Для того, чтобы хорошо выспаться, гораздо важнее чистый воздух, чем продолжительность сна, а уровень СО2 в спальнях и детских комнатах должен быть ниже 600 ppm. Высокий уровень СО2 в этих помещениях может стать причиной таких симптомов, как заложенность носа, раздражение горла и глаз, головной боли и бессонницы.
Финские ученые нашли способ решения этой проблемы, исходя из аксиомы, что если в природе уровень углекислого газа составляет 350-400 ppm, то и в помещениях он должен быть приближен к этому уровню.
*Все указанные в таблице уровни вполне нормальны и допустимы время от времени.
Углекислый газ в офисных помещениях снижает производительность труда сотрудников, ухудшает состояние их здоровья, приводит к Синдрому больного здания (СБЗ). Замеры, проведенные в офисах показали, что концентрация углекислого газа СО2 достигала 2000 ppm и выше.
Исследования показали, что при концентрации углекислого газа выше 800-1000 ppm сотрудники офисных зданий начинают испытывать симптомы СБЗ: раздражение слизистых оболочек, сухой кашель, головная боль, снижение работоспособности, воспаление глаз, заложенность носа, воспаление носоглотки, проблемы, связанные с дыхательной системой, сухой кашель, головная боль, усталость и сложность с концентрацией внимания. Причем, углекислый газ является одной из главных причин развития СБЗ.
Для того, чтобы понять в каких пределах находится концентрация СО2, мы произвели следующие замеры:
на улице в доме без вентиляции
В городской квартире без вентиляции:
утром в спальне начало проветривания окончание проветривания
В офисе с вентиляцией:
У тех, кто заботится о своём здоровье и здоровье своих близких, наверняка, после прочтения этой статьи возникнет желание проверить концентрацию СО2 в квартире или офисе. Теперь при заказе в компании Интелл Хаус вентиляционного оборудования, наши сотрудники дополнительно произведут замеры СО2 до и после монтажа вентиляции, совершенно бесплатно!
Наши решения для вентиляции в квартире
Не задохнуться: замеры уровня CO2 в различных местах и ситуациях
На улице, в общественном транспорте, офисе, однушке, включая кухню, и в салоне автомобиля с закрытой заслонкой. В последнем случае шанс умереть отнюдь не призрачный, а вполне реальный, и его можно легко вычислить.
В чем проблема
Вдыхаем кислород, выдыхаем углекислый газ. В выдохе его примерно 4,5%, в то время как в окружающем пространстве должно быть около 0,04%. Исследованиями доказано, что даже при достаточном количестве кислорода увеличение доли углекислого газа приводит к появлению головной боли, сонливости, сложности с концентрацией внимания, а при высоком содержании (5-7% и выше) к потере сознания.
В чем измеряется и сколько должно быть
Из-за малых величин концентрацию CO2 обычно выражают в количестве частей на миллион (ppm), что эквивалентно десятитысячным долям процента.
Ниже наименее пугающая картинка из интернета, которая расскажет как повышенная концентрация углекислого газа сказывается на самочувствии. Цифры на шкале — те самые ppm.
Важный вопрос – сколько может “надышать” человек? В интернете мне удалось найти такую цифру: за один час в закрытом помещении 20 м2 один человек поднимет уровень СО2 на 50 ppm. По моим собственным наблюдениям это вполне похоже не правду.
Ну а теперь к методике и замерам.
Чем измерялось
Все измерения проводились недорогим комнатным прибором HT-501, обзор которого я постил вот тут.
В нем установлен датчик CO2 шведской компании SenseAir. Приборчик может сохранять статистику с заданным интервалом и потом выгружать ее в специальную прогу на ПК. Делая замеры я просто носил прибор в руке или открытой сумке и потом изучал полученные данные.
Сами замеры производились в феврале.
Замеры на улице
В мегаполисе (Москве), если не подходить к дорогам с интенсивным движением, прибор показывает значения в пределах 400-450 ppm. В центре города на тротуарах оживленных улиц показатели могут подняться до 620 ppm.
Замеры в офисе
В нашем просторном опенспейсе с хорошей вентиляцией воздух был примерно как на улице — 450-500 ppm. Но в какой-то из дней вентиляция дала сбой, и типичным значением CO2 стало 950 ppm. Причем к вечеру оно поднималось до 1200 ppm.
Из личных ощущений: как только показатели уходили за 1100 ppm, у окружающих возникало коллективное желание проветрить. После короткого проветривания показатели опускались до 850 ppm.
Замеры в однушке
Если регулярно не проветривать, типичный уровень углекислого газа в квартире 28 м2 и потолками 2,5 м при нахождении в ней двух взрослых колеблется от 800 до 1300 ppm в зависимости от забортной температуры. И чем холоднее на улице, тем лучше начинает работать вентиляция (это в моем доме так, в других может быть по-другому).
Кухня 5,5 м2 с газовой плитой
Кухня — самое интересное место в плане замеров. При закрытой двери одна включенная в полсилы конфорка (на фото ниже) за 15 минут нагоняет более 2300 ppm (вентиляция при этом тянет исправно).
Тот же самый эксперимент, но с открытой дверью и выставленным на зимнее проветривание окном, дает за этот же промежуток времени цифру в 1600 ppm. Ну а если с закрытой дверью и две конфорки — через 15 минут будет 2700 ppm на столе и 3300 ppm на уровне головы в центре помещения.
Комната 15 м2
С закрытой дверью и закрытыми пластиковыми окнами двое взрослых и один ребенок за восемь часов сна поднимают уровень CO2 с 1000 до 2100 ppm. Если оставить окно на зимнее проветривание (щель), то уровень будет стабилизироваться примерно на 1350 ppm. Все то же, но с открытой дверью — 900-1200 ppm.
Почему открытие на зимнее проветривание дает такой заметный эффект? Просто воздух начинает протягиваться из щели окна через комнату и в вентиляцию. Если закрыть щель, комната становится полностью изолированным помещением.
Просто для справки: как себя чувствуешь, когда проснулся, а на датчике 2800 ppm? Духота, жара, тяжелая голова как с похмелья, хочется поскорее выйти на улицу или постоять, подышать у открытого окна.
Замеры в московском метро
Вообще в метро душновато. На станциях и переходах показатели колебались в пределах 750-1250 ppm. Причем день ото дня показатели менялись. В полупустом вагоне “Оки” (все сидячие заняты и немного стоячих) датчик фиксировал примерно 1300 ppm. А в час пик там начинался ад.
Когда люди набивались как селедка в бочку, датчик на уровне пояса стабильно фиксировал 1850 ppm. Поднять его на уровень головы и сделать замеры было уже невозможно. Думаю, он бы зашкаливал, поскольку все вокруг выдыхают именно в верхнее пространство.
Ощущение от нахождения в таких условиях: легкое головокружение, учащенное дыхание и огромное желание выйти и подышать немного. Как люди так катаются каждый день — не представляю.
В подмосковной электричке
В забитом тамбуре гуляют сквозняки, однако уровень CO2 находится примерно на отметке 1400 ppm. В самом вагоне ситуация хуже. При полностью занятых сидячих местах, но в отсутствии стоячих пассажиров, уровень углекислоты составил 2200 ppm.
В автомобиле
В качестве “тестовой площадки” выступал салон старенького Тигуана. В обычных городских поездках с одним водителем в салоне уровень CO2 колебался в пределах 400-600 ppm. В пробках можно было наблюдать примерно 650 ppm. Но самое интересное, разумеется, при включенной рециркуляции воздуха. Ровно за 15 минут CO2 подскакивал с 620 до 1780 единиц! Т.е. рост идет примерно по 80 ppm в минуту и, например, за час он мог бы скакнуть до 4800 единиц. В общем, теперь вы знаете, почему в машине нельзя спать с закрытыми окнами и оставлять в салоне детей или животных. Причем, таких смертельных случаев регистрируется достаточно много. Погуглите.
Выводы: кто виноват и что делать
Эта часть специально для тех, кто начал читать отсюда.
Начнем с общественного транспорта. В нем практически везде душновато, за исключением, пожалуй, маршруток с высокими потолками, где еще можно увидеть приемлемый уровень в 700 ppm.
Очень туго в метро в час пик и ничуть не лучше в электричках. Там зашкаливает даже когда есть сидячие места.
В офисах раз на раз не приходится. И примерно у половины населения опенспейсов возникает желание проветрить, когда уровень начинает превышать 1100 ppm.
В квартире этот уровень воспринимается по-другому, и проветрить хочется когда на датчике более 1300-1400 ppm. И главный совет всем владельцам пластиковых окон — проветривайте почаще, а лучше всегда оставляйте открытой щель зимнего проветривания (это когда ручка повернута градусов на 40 от вертикали).
Это зимой. А летом окна лучше держать открытыми.
Из прочего, самый ад — на кухне с газовыми плитами. Если включена вполсилы пара конфорок и закрыты окна и двери, то через 15 минут на уровне головы будет 3500 ppm. И это при хорошо работающей вентиляции.
Отдельный привет любителям поспать в машине с закрытыми окнами. Очень велик шанс не проснуться. То же можно сказать и про ситуацию, когда вы забыли открыть заслонку забортного воздуха после обгона чадящего грузовика. Показатели в салоне начинают шкалить очень быстро.
Пожалуй, это пока все. Единственное, где я еще хотел бы провести замеры, так это летом в лесу. Надеюсь доживу и проапдейчу данный материал.
Удаление углекислого газа из помещений
За последние 40 тыс. лет уровень СО2 не поднимался выше 320 ррm. Исследования показывают, что увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, происходящее в настоящее время связано с деятельностью человека, например, с неэкономным сжиганием топлива.
До недавнего времени в научных статьях и исследованиях уровень СО2 в помещении рассматривался лишь как суррогатный показатель адекватной работы вентиляции, однако исследования ученых, проведенные в последнее время, показывают, что даже при низких концентрациях углекислый газ сам по себе токсичен для человека. Всем знакомо ощущение духоты в помещении и связанные с этим симптомы: усталость, сонливость, раздражительность, сложность с концентрацией внимания.
Такие состояния многие связывают с нехваткой кислорода. Однако расчеты показывают, что появление этих симптомов вызвано с тем, что содержание углекислого газа превысило комфортный и безопасный для человека уровень, в то время как кислород остается еще на уровне, вполне нормальном для дыхания человека. Поэтому добавление кислорода в воздух кислородными генераторами ничего не дает, если не удалять избыток СО2 из воздуха помещения.
Результаты замеров уровня СО2 и О2 в школьном классе показывают, что в конце урока уровень СО2 увеличивался до 1650 ppm (частиц на миллион частиц), а уровень кислорода держался в пределах 15–20 %, что является вполне нормальными условиями, при которых состояние человека никак не меняется. Данные измерения демонстрируют, что, несмотря на достаточное количество кислорода в воздухе помещения, человек начинает ощущать симптомы нехватки свежего воздуха именно из-за избытка углекислого газа.
Основным источником углекислого газа в помещении является человек, кроме того, углекислый газ поступает в помещение с улицы через вентиляционные системы и открытые окна.
Влияние углекислого газа на организм человека
Последние исследования ученых показали, что нахождение в помещении с повышенной концентрацией СО2 в воздухе может привести к негативным изменениям в крови. Под влиянием углекислого газа происходит снижение величины pH в сыворотке крови (ее кислотность увеличивается), что ведет к ацидозу. В этом состоянии организм плохо усваивает такие минералы, как кальций, натрий, калий и магний, которые из-за избыточной кислотности выводятся из организма.
Ацидоз может наносить вред организму незаметно, но постоянно в течение нескольких месяцев и даже лет. Ацидоз может спровоцировать заболевания сердечнососудистой системы, прибавление в весе, диабет, снижение иммунитета, проблемы с опорно-двигательным аппаратом, общую слабость и др. Особенно негативно коварный и незаметный углекислый газ влияет на людей, страдающих аллергией и астмой.
Токсичный уровень СО2
В научных исследования описано, как высокий уровень СО2 влияет на здоровье человека. Когда концентрация углекислого газа в помещении достигала 600 ppm (0,06 %), люди начинали чувствовать ухудшение качества воздуха. Если концентрация СО2 продолжала расти, у некоторых людей появлялись симптомы отравления углекислотой: проблемы с дыханием, учащенный пульс, головная боль, снижение слуха, гипервентиляция, потливость, усталость.
При уровне 1000 ppm (0,1 %) почти все из находившихся в помещении испытывали те или иные симптомы из описанных выше. В научной статье «Производительный офис» были опубликованы исследования финских ученых, проведенные под руководством Сеппянена [1], согласно которым в тех случаях, когда уровень углекислого газа в офисном помещении был ниже 800 ppm (0,08 %), такие симптомы, как воспаление глаз, заложенность носа, воспаление носоглотки, проблемы, связанные с дыхательной системой, головная боль, усталость и сложность с концентрацией внимания, отмечавшиеся у сотрудников при более высокой концентрации СО2, исчезали.
Английский ученый Робертсон считает, что если уровень углекислого газа в помещении не опускается ниже 500 ppm, это может привести к изменениям в метаболизме, в частности, к снижению pH сыворотки крови, что может послужить причиной широкого распространения ацидоза [2, 3, 4]. То же самое подтвердили исследования, проведенные учеными в городе Калькутта.
Изменение pH сыворотки крови в свою очередь приводит к увеличению чувствительности к другим негативным факторам [5]. В таблице приведены данные, показывающие, как меняется состояние людей в зависимости от уровня содержания углекислого газа в помещении офиса.
Уровень углекислого газа в офисном помещении
На рис. 3 приведены результаты замеров уровня СО2, которые были сделаны в течение двух рабочих дней (18–19 марта) при помощи прибора даталоггера в офисном помещении одной из компаний в городе Хельсинки, Финляндия. График показывает, как уровень СО2 в офисном помещении может меняться в течение дня. Так, 18 марта был обычный рабочий день, но некоторые из сотрудников не присутствовали в офисе, а 19 марта, когда в помещении были все сотрудники, уровень углекислого газа вырос до отметки 1600 ррm, что негативно отразилось на работоспособности персонала.
Из графика ясно, что разовые замеры уровня углекислого газа неэффективны, поскольку зависят от времени дня и загруженности помещения. Поэтому более объективными являются показания, снятые непрерывно хотя бы в течение одних суток.
Состояние проблемы в России
В России нет исследований влияния углекислого газа в невысоких концентрациях на здоровье человека, а также нет организаций, контролирующих уровень СО2 в помещениях. По такому показателю, как содержание СО2, качество воздуха в офисах и учебных помещениях в нашей стране никто не проверяет. Это происходит потому, что углекислый газ в России никогда не считался токсичным. Работы, на которые ссылаются некоторые авторы, считающие, что углекислый газ вреден для человека только в концентрациях, превышающих 5000 ррm, были проведены в 1960-е годы [6].
Исследования проводились для концентраций СО2 ниже 10000 ppm (1 %), однако столь высокие концентрации пока невозможно встретить в имеющихся в настоящее время жилых и офисных помещениях. Было выявлено, что нежелательные сдвиги в функции внешнего дыхания отмечаются при действии СО2 в концентрации свыше 5000 ppm. При концентрации 500–1000 ppm никаких отрицательных явлений не отмечается.
Эти исследования не проводились для случаев, когда люди подвергаются длительному воздействию повышенного уровня СО2 в помещении. Неслучайно все западные исследования проводились в школах или в офисах — в этих помещениях люди находятся по нескольку часов ежедневно в течение нескольких месяцев. Нужно также заметить, что уровень углекислого газа в атмосфере даже крупных городов был значительно ниже.
Только в 2006 г. в России гигиеническими нормативами была введена максимально разовая среднесменная норма — 4597 ppm для воздуха рабочей зоны производственных помещений. Для жилых, офисных, учебных и других помещений в России такая норма до сих пор отсутствует. В 2003 и 2006 гг. в Венгрии были проведены специальные исследования влияния уровня углекислого газа на производительность труда человека [7, 8]. В двух изолированных камерах ученые поддерживали высокий уровень вентиляции.
В первой камере уровень СО2 всегда был равен 600 ррm (0,06 %), а во вторую камеру постоянно добавляли большое количество чистого углекислого газа так, чтобы качество воздуха по всем остальным показателям, кроме содержания СО2, было хорошим. Люди, находившиеся в камерах, должны были в течение 70 мин. проводить поиск ошибок в текстах, которые им предлагались. Первый тест проводился при уровне СО2, равном 5000 ррm (0,5 %). Испытуемые, которые не знали о том, каков уровень углекислого газа в камере, крайне низко оценивали качество воздуха в помещении.
Способность концентрировать внимание была значительно хуже, чем у испытуемых в первой камере. Второй тест проводился при уровне СО2, равном 4000 ррm (0,4 %). Количество ошибок, сделанных испытуемыми во второй камере, было значительно выше, чем у испытуемых в первой камере. Третий тест проводился для уровня 3000 ррm СО2. Концентрация внимания испытуемых в этом тесте была низкой, а количество ошибок намного выше, чем у тех, кто находился в первой камере с воздухом хорошего качества.
Результаты данного исследований наглядно подтверждают тот факт, что именно углекислый газ, а не какие-либо другие антропогенные загрязнители воздуха помещения, в котором находятся люди, влияет на их самочувствие и работоспособность. В свете данных исследований можно с уверенностью сказать, что гигиеническая норма 4597 ppm для воздуха рабочей зоны производственных помещений сильно завышена. Согласно последним исследованиям, проведенным в США, из-за ухудшения качества воздуха в помещении продуктивность работы офисного персонала может снизиться на 12 %.
При улучшении качества воздуха в помещении сотрудники лучше справляются и делают меньше ошибок в работах, связанных арифметическими вычислениями, написанием и сверкой текстов и другими видами деятельности, требующими высокой концентрации внимания [9, 10]. Ученые исследовали влияние уровня СО2 на качество работы сотрудников, работающих на компьютере. В результате было выявлено, что скорость работы на компьютере снижалась, а количество ошибок значительно возрастало, если уровень СО2 превышал 1000 ррm (0,1 %) [11, 12].
Принимая во внимание результаты исследования, описанного выше, можно сделать вывод о том, что необходимо контролировать уровень углекислого газа во всех помещениях, где работают люди. Особенно это касается тех мест, где работает персонал, от которого требуется высокая концентрация внимания, таких, например, как диспетчерские аэропортов и атомных станций. Относится это и к помещениям, в которых работает персонал, по роду своей деятельности занимающийся расчетами, а также набором или сверкой текстов и др.
Как пишут академик Ю.Д. Губернский и к.т.н. Е.О. Шилькрот, измерения в офисах и на улицах Москвы показали, что в ряде офисов уровень СО2 достигал 2000 ppm и выше [13]. Уровень углекислого газа на улицах доходил до 1000 ррm, причем измерения были сделаны в дни, не самые неблагополучные с точки зрения метеорологической обстановки. В России с 1 октября 2008 г. действует новый ГОСТ Р ЕН 13779–2007 «Вентиляция в нежилых зданиях. Технические требования к вентиляции и кондиционированию», в основу которого положен Европейский стандарт 2004 г. по качеству воздуха в помещениях с пребыванием людей [14].
В этом стандарте сказано, что по содержанию СО2 воздух высокого качества в помещении должен отличаться от наружного воздуха населенного пункта всего на 350 ррm. Трудности заключаются в том, что службы Центра по гидрометеорологии не ведут мониторинг атмосферного уровня СО2 в городах, а за рубежом углекислый газ, наряду с окислами азота, оксидом углерода, диоксидом серы и летучими органическими соединениями, признан типичным загрязняющим веществом, которое подлежит учету.
Возникает законный вопрос: если в различных районах городов России никто не замеряет уровень СО2, то чем следует руководствоваться, чтобы правильно рассчитать необходимый уровень подачи воздуха в помещение посредством вентиляции? Если в центре Москвы, например, концентрация углекислого газа может быть 800 ррm и выше, что в сумме дает 800 + 350 = 1150 ррm, то качество такого воздуха в помещении даже хорошим назвать сложно, а по расчетам в соответствии с вводимым нормам качество этого воздуха должно считаться отличным.
В большинстве стран, принявших Европейский стандарт 2004 г., по качеству воздуха, углекислого газа в воздухе городов значительно меньше, чем в крупных городах России. Это происходит потому, что в Европе нормы по уровню содержания СО2 в выхлопных газах автомобилей значительно строже. Если взять для примера Москву, где автомобильный парк насчитывает уже около три миллиона автомобилей, то только треть из них по уровню содержания СО2 в выхлопных газах отвечает Европейскому стандарту.
А ведь именно автотранспорт является основным источником углекислого газа на улицах городов. Поэтому применение нового ГОСТ к расчету необходимого воздухообмена для помещений, находящихся в крупных российских городах, представляется мало возможным.
Как сберечь «вентиляционное» тепло
Одним из ресурсов сбережения «вентиляционного» тепла является более рациональный подход к нормам воздухообмена. Когда проектируется система вентиляции, предполагается, что содержание СО2 в воздухе, который подается с улицы, соответствует нормальному атмосферному уровню, который теперь уже составляет 370 ppm (0,037 %). Но в действительности такой уровень можно встретить только в экологически чистых местах. Как отмечалось в статье Ю.Д. Губернского и Е.О. Шилькрота, колебания показателей уровня углекислого газа на улицах могут достигать 1000 ррm [13].
Ясно, что увеличение кратности воздухообмена при таких условиях ничего не дает. Более того, как показывает расчет, для чистоты воздуха в помещении при некоторых условиях кратность воздухообмена не является существенным фактором. Рассмотрим пример. Человек в спокойном состоянии выдыхает около 2 м3/ч. Если представить, что человек находится в комнате площадью 20 м2 с высотой потолков 3 м (объем комнаты составляет 60 м3), то понятно, что при однократном воздухообмене он будет дышать воздухом, состоящим на 2/60 = 3,3 % из старого и 96,7 % нового внешнего воздуха.
При двукратном воздухообмене во вдыхаемом воздухе будет 2/120 = 1,6 % старого воздуха и 98,4 % нового. Чистота внутреннего воздуха, таким образом, изменится незначительно, но затраты на его нагрев вырастут вдвое. При расчете необходимого воздухообмена следует учитывать, что рост энергопотребления вентиляционными системами в свою очередь приводит к увеличению выброса углекислого газа в атмосферу.
Вспомнив то, что писал Робертсон о достижении критического уровня СО2 в атмосферном воздухе [2], можно понять, почему необходимо подходить к расчету норм воздухообмена очень рационально. В своей статье «Качество внутреннего воздуха в зданиях, построенных в холодном климате и о необходимости приточной и вытяжной вентиляции» П. Оле Фангер писал: «Очистка внутреннего воздуха от газообразных загрязняющих веществ представляет собой многообещающий метод повышения качества воздуха и частичного замещения вентиляции».
В настоящее время наиболее безопасными для очистки воздуха в помещениях, где находятся люди, можно считать очистители воздуха, основанные на методе абсорбции ЛОС и других загрязняющих воздух помещения веществ. Правильное сочетание очистителей воздуха с разумным уровнем вентиляции может дать очень хороший результат и хороший уровень энергосбережения. До недавнего времени рекомендации по борьбе с углекислым газом в помещении сводились к усилению воздухообмена.
Все это помогает в условиях экологически благополучных городов и деревень. В условиях мегаполисов для достижения низкого уровня единственно возможным представляется искусственное удаление избытка СО2 из воздуха внутреннего помещения. До недавнего времени такая возможность не представлялась реальной, т.к. на рынке не существовало устройств очистки воздуха соответствующего типа.
Финские ученые нашли способ решения этой проблемы. Изобретенное им бытовое устройство Uniqfresh удаляет из воздуха помещений избыток углекислого газа. Принцип действиях прибора основан на абсорбции (поглощении) избытка СО2 из воздуха помещения в то время, когда там находятся люди, и регенерации фильтра абсорбера в периоды, когда помещение не используется. Это единственное в мире бытовое устройства очистки воздуха подобного рода.
Кроме того, Uniqfresh с помощью угольного фильтра и фильтра HEPA очищает воздух от других опасных для здоровья загрязнений, таких как пыль, перхоть домашних животных, пыльца, споры плесени и микроскопические частицы. Выпускаются две модели — Uniqfresh 100 и 400, имеющие производительность 72 и 180 м3/ч, соответственно.
Экономия электроэнергии с помощью прибора Uniqfresh
Устройство Uniqfresh 400 очищает в час 180 м3 воздуха от СО2 и других загрязнений. Одного устройства достаточно для помещения около 40 м2. За 10 ч работы устройство потребляет 40 × 10 = 400 Вт. За весь процесс регенерации оно потребляет около 3 кВт электроэнергии. Итого за весь цикл работы в сутки — 3,4 кВт. Если вентиляционная система работает так, что обеспечивается подача воздуха в помещение на уровне 180 м3/ч в течение 10 ч при температуре на улице 0 °C, то расходы электроэнергии только на подогрев воздуха составят минимум 1,25 × 10 = 12,5 кВт.
Установив в такой комнате устройство Uniqfresh, можно уменьшить воздухообмен в помещении и сократить затраты на обогрев/охлаждение воздуха, поступающего с улицы. Абсорбер углекислого газа может существенно улучшить качество воздуха в помещениях, где нет вентиляции. Он также может явиться разумным дополнением к существующим или устанавливаемым вновь вентиляционным системам.
Выводы