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), поэтому качество воздуха в помещениях становится всё более серьёзной проблемой. Широко признано, что качество воздуха в помещениях оказывает значительное негативное влияние на здоровье (Edwards et al., 2001; de Oliveira et al., 2004; Weisel et al., 2005). Современные стандарты вентиляции направлены на защиту здоровья и обеспечение комфорта жильцов, но большинство из них в значительной степени основаны на инженерных решениях ввиду ограниченного количества научных обоснований. В этом разделе будут описаны существующие и перспективные методы оценки требуемого расхода воздуха для вентиляции, а также представлен обзор важных действующих 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 входящим в помещение. Для оценки интенсивности запаха можно использовать заключение выездной испытательной комиссии (Fanger et al., 1988).
Углекислый газ (CO2) не является основным фактором, влияющим на здоровье при воздействии воздуха в помещениях жилых домов. CO2 является маркером биологических отходов людей и может быть связан с неприятным запахом. CO2 был основой практически всех требований к вентиляции в зданиях со времен работы Петтенкофера (1858). Он признал, что, хотя CO2 безвреден при нормальных уровнях внутри помещений и не обнаруживается людьми, это измеримый загрязнитель, на основе которого можно разрабатывать стандарты вентиляции. На основании этого исследования он предложил так называемый «PettekoferZahl» в 1000 ppm в качестве максимального уровня CO2 для предотвращения запахов от человеческих отходов. Он предположил, что наружная концентрация составляет около 500 ppm. Он рекомендовал ограничить разницу CO2 между внутренним и наружным пространством до 500 ppm. Это эквивалентно расходу воздуха для взрослого человека около 10 дм3/с. Это количество до сих пор является основой требований к вентиляции во многих странах. Позднее Яглоу (1937), Боуман (1983), Кейн (1983) и Фангер (1988) провели дальнейшее исследование подхода к вентиляции, «управляемой неприятными запахами», используя CO2 в качестве маркера.
Таблица: Общепринятые ограничения CO2 в помещениях (Gids 2011)
Недавнее исследование показывает, что сам CO2 может влиять на когнитивные способности людей (Satish et al., 2012). Если производительность труда людей является наиболее важным параметром в таких помещениях, как учебные классы, аудитории и даже, в некоторых случаях, офисы, уровень CO2 должен определять уровень вентиляции, а не дискомфорт и/или комфорт. Для разработки стандартов, основанных на CO2 для когнитивных способностей, необходимо установить приемлемый уровень воздействия. Согласно этому исследованию, поддержание уровня около 1000 ppm, по-видимому, не ухудшает работоспособность (Satish et al., 2012).
ОСНОВА ДЛЯ БУДУЩИХ СТАНДАРТОВ ВЕНТИЛЯЦИИ
ВЕНТИЛЯЦИЯ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ
Загрязняющие вещества выбрасываются в помещение или попадают в него, где они затем вдыхаются. Вентиляция — один из способов удаления загрязняющих веществ и снижения воздействия, либо путём удаления загрязняющих веществ непосредственно у источника, например, с помощью вытяжек, либо путём разбавления воздуха в доме с помощью общедомовой вентиляции. Вентиляция — не единственный способ снижения воздействия и может оказаться неподходящим во многих ситуациях.
Для разработки стратегии вентиляции или контроля за загрязняющими веществами, ориентированной на здоровье, необходимо чётко понимать, какие загрязняющие вещества подлежат контролю, источники загрязнения в помещении и их интенсивность, а также допустимые уровни воздействия в доме. В рамках Европейской программы совместных действий был разработан метод определения требований к вентиляции для достижения хорошего качества воздуха в помещении в зависимости от концентрации этих загрязняющих веществ (Bienfait et al., 1992).
Наиболее важные загрязнители в помещении
Загрязняющие вещества, которые, по-видимому, обуславливают хронические риски для здоровья, связанные с воздействием воздуха в помещениях:
• Мелкие частицы (PM2,5)
• Вторичное табачное курение (SSS)
• Радон
• Озон
• Формальдегид
• Акролеин
• Загрязнители, связанные с плесенью и влагой
В настоящее время недостаточно данных о мощности источников и их вкладе в воздействие на здоровье в жилых домах для разработки стандарта вентиляции с учётом влияния на здоровье. Характеристики источников значительно различаются в зависимости от жилища, и при выборе оптимальной интенсивности вентиляции для дома может потребоваться учитывать источники внутри помещения и поведение жильцов. Эта область исследований продолжается. В будущем стандарты вентиляции могут быть основаны на данных о влиянии на здоровье для установления достаточной интенсивности вентиляции.
ВЕНТИЛЯЦИЯ ДЛЯ КОМФОРТА
Как уже упоминалось, запахи могут играть важную роль в обеспечении комфорта и благополучия. Другой аспект комфорта — это тепловой комфорт. Вентиляция может влиять на тепловой комфорт, перенося охлажденный воздух.
Нагретый, увлажненный или осушенный воздух. Турбулентность и скорость воздуха, создаваемые вентиляцией, могут влиять на ощущение теплового комфорта. Высокая инфильтрация или интенсивный воздухообмен могут создавать дискомфорт (Liddament, 1996).
Расчёт необходимой кратности вентиляции для обеспечения комфорта и здоровья требует разных подходов. Вентиляция для обеспечения комфорта в основном основана на снижении уровня запахов и контроле температуры/влажности, в то время как для обеспечения здоровья стратегия основана на снижении воздействия. В руководстве по согласованным действиям (CEC, 1992) предлагается отдельно рассчитывать кратность вентиляции, необходимую для обеспечения комфорта и здоровья. При проектировании следует использовать максимальную кратность 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 разработал 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 и правилах, таких как Раздел 24 Калифорнии, и рассматривается как стандарт практики во многих программах по энергоэффективности и организациями, которые обучают и сертифицируют подрядчиков по эксплуатационным характеристикам домов. Стандарт определяет общую скорость вентиляции наружного воздуха на уровне жилого помещения как функцию площади этажа (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 стандарта уделяется общей скорости вентиляции. Этот акцент был основан на идее, что риски в помещениях обусловлены постоянно распределёнными источниками выбросов, такими как формальдегид из мебели и биологические выделения человека (включая запахи). Требуемый уровень механической вентиляции во всём помещении был основан на тщательном экспертном мнении, но не на анализе концентраций химических загрязнителей или других факторах, влияющих на здоровье.
ЕВРОПЕЙСКИЕ СТАНДАРТЫ ВЕНТИЛЯЦИИ
В разных европейских странах существует множество стандартов вентиляции. Димитроулопулу (2012) представляет обзор действующих стандартов в табличной форме для 14 стран (Бельгия, Чешская Республика, Дания, Финляндия, Франция, Германия, Греция, Италия, Нидерланды, Норвегия, Португалия, Швеция, Швейцария, Великобритания), а также описание исследований моделирования и измерений, проведенных в каждой стране. Во всех странах указаны показатели расхода воздуха для всего дома или отдельных его комнат. Расход воздуха был указан как минимум в одном стандарте для следующих комнат: гостиная, спальня, кухня, ванная комната, туалет. В большинстве стандартов расход воздуха указан только для подгруппы комнат.
Основа для требований к вентиляции различается от страны к стране, и требования основаны на количестве людей, площади этажа, количестве комнат, типе комнаты, типе блока или некоторой комбинации этих входных данных. Брелих и Олли (2011) обобщили 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, чтобы сравнить полученные кратности воздухообмена (AER), рассчитанные на основе этих стандартов. Они сравнили требуемые скорости воздушного потока для всего дома и вентиляции задач. Требуемые кратности 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 составляет 5,6–41,7 дм3/с.
Минимальная скорость удаления воздуха из туалетов составляла 4,2–15 дм3/с.
Минимальный расход вытяжной вентиляции из санузлов составил 4,2–21,7 дм3/с.
Похоже, в большинстве стандартов существует общее мнение о том, что требуется интенсивная вентиляция всего дома, а также дополнительные более высокие уровни вентиляции для помещений, в которых 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 падению производительности вентилятора. В настоящее время нет требований по 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 расходы могут не соответствовать предписанным или проектным значениям. Stratton et al (2012) измерили расходы 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 установленным стандартам (Dimitroulopoulou, 2012). Ввод в эксплуатацию потенциально может быть добавлен к существующим стандартам для обеспечения соответствия домов.
Время публикации: 15 октября 2021 г.
