Обратная тяга может вызвать проблемы с комфортом и качеством воздуха в помещении
Люди проводят большую часть своего времени в жилых помещениях (Klepeis et al. 2001), что делает качество воздуха в помещениях все более серьезной проблемой. Широко признано, что бремя здоровья от воздуха в помещениях является значительным (Edwards et al. 2001; de Oliveira et al.2004; Weisel et al. 2005). Текущие стандарты вентиляции установлены для защиты здоровья и обеспечения комфорта жителей, но большинство из них в значительной степени полагаются на инженерные суждения из-за ограниченного существования научного обоснования. В этом разделе будут описаны текущие и потенциальные методы оценки требуемых скоростей потока для вентиляции и представлен обзор важных существующих стандартов.
ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ОТХОДЫ И УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ
Базы Петтенкофера Заля для стандартов вентиляции
Потоотделение, по-видимому, является основным источником запаха тела, определяющим воспринимаемое качество воздуха в помещении (Gids and Wouters, 2008). Запахи создают дискомфорт, поскольку хорошее качество воздуха часто воспринимается как отсутствие запаха. Во многих случаях жильцы привыкают к запахам, которые хорошо ощущаются теми, кто входит в помещение. Оценка группы экспертов-экспертов (Fanger et al. 1988) может быть использована для оценки интенсивности запаха.
Углекислый газ (CO2) не является основным фактором воздействия на здоровье при воздействии воздуха в помещениях жилых домов. CO2 является маркером биоотходов людей и может быть связан с неприятным запахом. CO2 был основой почти всех требований к вентиляции в зданиях со времен работы Петтенкофера (1858). Он признал, что, хотя CO2 безвреден при нормальных уровнях в помещении и не обнаруживается людьми, это измеримый загрязнитель, вокруг которого можно было бы разработать стандарты вентиляции. В этом исследовании он предложил так называемый «PettekoferZahl» в 1000 ppm в качестве максимального уровня CO2 для предотвращения запахов от человеческих выделений. Он предположил, что внешняя концентрация составляет около 500 ppm. Он рекомендовал ограничить разницу в CO2 между внутренним и внешним пространством до 500 ppm. Это эквивалентно расходу для взрослого человека около 10 дм3/с на человека. Это количество по-прежнему является основой требований к вентиляции во многих странах. Позднее Яглоу (1937), Боуман (1983), Кейн (1983) и Фангер (1988) провели дополнительные исследования подхода к вентиляции, «управляемой неприятными запахами», на основе CO2 в качестве маркера.
Таблица: Обычно используемые ограничения CO2 в помещениях (Gids 2011)
Недавнее исследование показывает, что сам CO2 может влиять на когнитивные способности людей (Satish et al. 2012). В случае, если производительность людей является наиболее важным параметром в таких помещениях, как классы, лекционные залы и даже в некоторых случаях офисы, уровень CO2 должен определять уровень вентиляции, а не неудобства и/или комфорт. Для того чтобы разработать стандарты, основанные на CO2 для когнитивных способностей, необходимо установить приемлемый уровень воздействия. На основании этого исследования, поддержание уровня около 1000 ppm, по-видимому, не ухудшает производительность (Satish et al. 2012)
ОСНОВА ДЛЯ БУДУЩИХ СТАНДАРТОВ ВЕНТИЛЯЦИИ
ВЕНТИЛЯЦИЯ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ
Загрязнители выбрасываются или попадают в помещение, где их вдыхают жильцы. Вентиляция обеспечивает один из вариантов удаления загрязняющих веществ для снижения воздействия либо путем удаления загрязняющих веществ у источника, например, с помощью вытяжек, либо путем разбавления воздуха в доме с помощью вентиляции всего дома. Вентиляция — не единственный вариант контроля для снижения воздействия и может не быть правильным инструментом во многих ситуациях.
Для того чтобы разработать стратегию вентиляции или контроля загрязняющих веществ, основанную на здоровье, необходимо четко понимать загрязняющие вещества, которые необходимо контролировать, внутренние источники и интенсивность источников этих загрязняющих веществ, а также приемлемые уровни воздействия в доме. Европейская совместная акция разработала метод определения требований к вентиляции для достижения хорошего качества воздуха в помещении в зависимости от этих загрязняющих веществ (Bienfait et al. 1992).
Наиболее важные загрязняющие вещества в помещении
Загрязнители, которые, по-видимому, обусловливают хронические риски для здоровья, связанные с воздействием воздуха в помещениях:
• Мелкие частицы (PM2.5)
• Вторичный табачный дым (TSS)
• Радон
• Озон
• Формальдегид
• Акролеин
• Загрязнители, связанные с плесенью/влагой
В настоящее время недостаточно данных о силе источника и конкретных вкладах источника в воздействие в домах для разработки стандарта вентиляции на основе здоровья. Существует значительная изменчивость характеристик источника от дома к дому, и соответствующая скорость вентиляции для дома может потребовать учета внутренних источников и поведения жильцов. Это текущая область исследований. Будущие стандарты вентиляции могут полагаться на результаты для здоровья, чтобы установить достаточные скорости вентиляции.
ВЕНТИЛЯЦИЯ ДЛЯ КОМФОРТА
Как описано выше, запахи могут играть важную роль в комфорте и благополучии. Другим аспектом комфорта является тепловой комфорт. Вентиляция может влиять на тепловой комфорт, транспортируя охлажденный,
нагретый, увлажненный или высушенный воздух. Турбулентность и скорость воздуха, вызванные вентиляцией, могут влиять на воспринимаемый тепловой комфорт. Высокая инфильтрация или скорость воздухообмена могут создавать дискомфорт (Liddament 1996).
Расчет требуемой скорости вентиляции для комфорта и здоровья требует разных подходов. Вентиляция для комфорта в основном основана на снижении запаха и контроле температуры/влажности, в то время как для здоровья стратегия основана на снижении воздействия. Предложение руководства по согласованным действиям (CEC 1992) заключается в том, чтобы отдельно рассчитывать скорость вентиляции, необходимую для комфорта и здоровья. Для проектирования следует использовать самую высокую скорость вентиляции.
СУЩЕСТВУЮЩИЕ СТАНДАРТЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
СТАНДАРТЫ ВЕНТИЛЯЦИИ США: ASHRAE 62.2
Стандарт 62.2 Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) является наиболее широко принятым стандартом вентиляции жилых помещений в Соединенных Штатах. ASHRAE разработало Стандарт 62.2 «Вентиляция и приемлемое качество воздуха в помещениях малоэтажных жилых зданий» для решения проблем качества воздуха в помещениях (IAQ) (ASHRAE 2010). ASHRAE 62.2 теперь требуется в некоторых строительных нормах, таких как Раздел 24 Калифорнии, и рассматривается как стандарт практики во многих программах по энергоэффективности и организациями, которые обучают и сертифицируют подрядчиков по эффективности домов. Стандарт определяет общую скорость вентиляции наружного воздуха на уровне жилого помещения как функцию площади пола (суррогат для материальных выбросов) и количества спален (суррогат для выбросов, связанных с жильцами) и требует вытяжных вентиляторов для ванных комнат и кухни. Обычно считается, что основное внимание в стандарте уделяется общей скорости вентиляции. Этот акцент был основан на идее, что риски в помещении обусловлены постоянно выделяемыми, распределенными источниками, такими как формальдегид из мебели и биовыбросы (включая запахи) от людей. Требуемый уровень механической вентиляции всего жилого помещения был основан на лучших суждениях экспертов в этой области, но не был основан на каком-либо анализе концентраций химических загрязнителей или других специфических для здоровья проблемах.
ЕВРОПЕЙСКИЕ СТАНДАРТЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
В разных европейских странах существует множество стандартов вентиляции. Димитроулопулу (2012) приводит обзор существующих стандартов в табличном формате для 14 стран (Бельгия, Чешская Республика, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Италия, Нидерланды, Норвегия, Португалия, Швеция, Швейцария, Великобритания) вместе с описанием исследований моделирования и измерений, проведенных в каждой стране. Все страны указали скорость потока для всего дома или определенных комнат дома. Поток воздуха был указан по крайней мере в одном стандарте для следующих комнат: гостиная, спальня, кухня, ванная комната, туалет. Большинство стандартов указали поток воздуха только для подмножества комнат.
Основа для требований к вентиляции различается от страны к стране, требования основаны на количестве людей, площади этажа, количестве комнат, типе комнаты, типе блока или некоторой комбинации этих входных данных. Брелих и Олли (2011) собрали стандарты вентиляции для 16 стран Европы (Болгария, Чешская Республика, Германия, Финляндия, Франция, Греция, Венгрия, Италия, Литва, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Румыния, Словения, Великобритания). Они использовали набор стандартных домов для сравнения полученных скоростей воздухообмена (AER), рассчитанных на основе этих стандартов. Они сравнили требуемые скорости воздушного потока для всего дома и вентиляции задач. Требуемые скорости вентиляции всего дома варьировались от 0,23 до 1,21 ACH с самыми высокими значениями в Нидерландах и самыми низкими в Болгарии.
Минимальная производительность вытяжки составила 5,6–41,7 дм3/с.
Минимальная скорость удаления воздуха из туалетов составляла от 4,2 до 15 дм3/с.
Минимальная скорость удаления воздуха из ванных комнат составила 4,2–21,7 дм3/с.
Похоже, что большинство стандартов сходятся во мнении, что требуется интенсивная вентиляция всего дома с дополнительными более высокими уровнями вентиляции для помещений, где могут происходить выбросы загрязняющих веществ, например, кухни и ванные комнаты, или где люди проводят большую часть своего времени, например, гостиные и спальни.
СТАНДАРТЫ НА ПРАКТИКЕ
Строительство нового дома якобы строится в соответствии с требованиями, указанными в стране, в которой построен дом. Вентиляционные устройства выбираются в соответствии с требуемыми расходами. Расход может зависеть не только от выбранного устройства. Обратное давление от вентиляционного отверстия, прикрепленного к данному вентилятору, неправильная установка и засоренные фильтры могут привести к снижению производительности вентилятора. В настоящее время нет требований к вводу в эксплуатацию ни в американских, ни в европейских стандартах. Ввод в эксплуатацию является обязательным в Швеции с 1991 года. Ввод в эксплуатацию — это процесс измерения фактических характеристик здания для определения их соответствия требованиям (Stratton and Wray 2013). Ввод в эксплуатацию требует дополнительных ресурсов и может считаться непомерно дорогим. Из-за отсутствия ввода в эксплуатацию фактические потоки могут не соответствовать предписанным или проектным значениям. Stratton et al (2012) измерили расход в 15 домах в Калифорнии, США, и обнаружили, что только 1 из них полностью соответствовал стандарту ASHRAE 62.2. Измерения по всей Европе также показали, что многие дома не соответствуют предписанным стандартам (Dimitroulopoulou 2012). Ввод в эксплуатацию потенциально должен быть добавлен к существующим стандартам, чтобы гарантировать соответствие в домах.
Время публикации: 15 октября 2021 г.
