Определяющим фактором комфорта проживания и нахождения в домах становится качество воздуха в помещении. Особенно в современных условиях глобального потепления и происходящих климатических изменений. Об этом заявили представители BEAMA.
BEAMA — крупнейшая британская ассоциация. Она объединяет производителей инженерной инфраструктуры и сервисные организации по ее установке и обслуживанию. Представители BEAMA призывают незамедлительно принять ряд мер. Они направлены на обеспечение хорошего качества воздуха в новых и ремонтируемых домах.
Как отмечается в документе, подготовленном BEAMA, современное строительство стремится повысить энергоэффективность и снизить потери тепла. Однако, при этом наши дома становятся все более воздухонепроницаемыми, т.е. лишенными должного воздухообмена. Поэтому крайне возрастает роль вентиляции, которая должна проектироваться с расчетом на герметичность помещений. И особенно влияет на то, как нам дышится качество ее установки. А оно повсеместно оставляет желать лучшее.
Отдельно следует отметить, что на качество воздуха влияет и отделка помещений. Например, какая наложена декоративная краска, какие наклеены обои, какие установлены пластиковые панели и т.д. Все это тоже должно подбираться так, чтобы не влиять отрицательно на качество воздуха в помещениях.
Всего BEAMA сформулировала несколько тезисов, как улучшить качество воздуха во внутренних помещениях. Во-первых, внести в строительные нормы и правила изменения, направленные на обеспечение высокого качества воздуха в помещениях. Во-вторых, улучшить соблюдение действующих строительных норм и правил при проведении работ. В-третьих, не применять во время ремонта и в процессе отделки решения, которые могут привести к снижению качества воздуха. И, наконец, вывести проблему обеспечения высокого качества воздуха во внутренних помещениях на правительственный уровень.
Качество воздуха в помещении должно стать лучше
Мэрия Лондона озаботилась проблемой улучшения качества воздуха в помещениях (indoor air quality (IAQ) — англ.). В городе будут разработаны стандарты качества воздуха в помещениях. Они станут определяющими при проектировании новых зданий.
Чтобы разработать такие стандарты руководство британской столицы будет привлекать производителей и дистрибьютеров систем вентиляции. А также прочих лиц, ответственных за обеспечение качества воздуха внутри дома. Разработанные стандарты будут учтены в городской стратегии по охране окружающей среды. Ранее на национальном уровне уже поднимался вопрос о разработке стандартов для бытовых котлов отопления. Логично, что стандарты качества воздуха станут следующим шагом в деле повышения энергоэффективности, охраны окружающей среды и здоровья граждан Британии. Кстати, новые «воздушные» стандарты, после их апробации в Лондоне, планируется распространить на всю страну.
Первым шагом по разработке стандартов станет предварительный сбор информации. Ведь качество воздуха в помещениях является сравнительно новой областью внимания мэрии Лондона. То есть требует более глубокого понимания климатехнической отрасли в целом.
Формальным поводом к беспокойству о качестве воздуха внутри домов стали результаты опубликованных и проведенных исследованиях. Они показали, что большинство людей в британской столице вдыхают содержащиеся в подаваемом в помещения воздухе тонкодисперсные частицы, диаметром менее 2,5 микрометра — в концентрации, превышающей безопасный уровень.
Лондонские стандарты качества внутреннего воздуха должны учитываться на протяжении всего строительного цикла новых домов. От проекта до конечной реализации. В перспективе, к 2050 году Лондон должен стать безопасным с точки зрения вредных выбросов и качества воздуха городом. Такую цель поставило себе его руководство.
О качестве воздуха в помещении
За последние 20 лет в экономически развитых странах мира вдвое чаще стали отмечаться аллергические реакции и случаи заболевания астмой. Это заболевание становится одной из важнейших проблем здравоохранения. Требуются огромные средства на лекарства, уход за больными и компенсацию временной нетрудоспособности.
Высказываются гипотезы, что главной причиной этой проблемы является ухудшение качества воздуха в жилых помещениях.
Рост тарифов на энергию и, в особенности, на электроэнергию, масштабные кампании по стимулированию энергосбережения ведут к утеплению и «герметизации» жилищ при одновременном снижении расходов на вентиляцию. В холодное время года во многих домах воздухообмен достиг предельно низкого уровня. Воздух застаивается в помещении, где постоянно возрастает концентрация вредных для здоровья веществ из-за использования различных строительных и отделочных материалов, конструкционных и обивочных материалов мебели, полимеров, пластмасс, бытовой химии, а также множества различных электронных устройств.
Радикально изменить ситуацию сможет только улучшение качества воздуха в 4-7 раз.
Что касается офисных помещений, то, как показывает практика, улучшение качества воздуха здесь резко снижает издержки, связанные с невыходом на работу по болезни и лечением. Но гораздо более важным последствием повышения качества воздуха является прямое влияние на производительность труда.
…в Дании и Швеции
Исследования, проведенные в Дании и Швеции, показали четкую зависимость производительности типичного конторского труда от качества воздуха. Интересно, что источником загрязнения в одном из случаев служил ковер, в другом — несколько лишних компьютеров с обычными мониторами. Плоские экраны, например, в меньшей степени снижают качество воздуха. По данным исследования, разное качество воздуха достигалось как за счет изменения интенсивности вентилирования помещения, так и за счет использования старых и новых фильтров в системе вентиляции. Установлено, что, например, отклонения температуры воздуха от «идеальной» (около 22°С) как в сторону повышения, так и в сторону понижения негативно сказываются на производительности труда. Вместе с тем, повышение производительности труда в офисных помещениях и уменьшение количества ошибок в процессе работы, в конечном итоге, с лихвой окупают дополнительные расходы на установку и эксплуатацию климатического оборудования.
Та же проблема существует и в школах, где качество воздуха зачастую не очень высокое. Зачастую по соображениям экономии системы вентиляции не задействуются вообще и оказываются в запущенном состоянии. Неоднократно высказывались предположения, что плохая вентиляция школьных помещений негативно сказывается на успеваемости учеников. Так, было установлено, что у десятилетних детей на 15% повышалась работоспособность и результативность обучения при увеличении подачи воздуха с 5 л/с до 10 л/с.
… в США
В Соединенных Штатах Америки предлагаются пять классов качества среды зданий.
Здоровая среда
- здания отвечают требованиям стандартов ASHRAE 62-1989 и 55-1992 в течение всего периода занятости;
- отсутствуют жалобы на IAQ со стороны 80% пользователей;
- системы обслуживаются должным образом;
- штатным расписанием предусмотрена служба качества среды здания (building health management).
Практически здоровая среда
- здания отвечают требованиям стандартов ASHRAE 62-1989 и 55-1992 большую часть периода занятости;
- в течение нескольких часов периода занятости выявлены временные несоответствия требованиям нормативов
- относительная влажность в зимний период ниже рекомендуемого минимального уровня на 30%;
- относительная влажность в летний период выше рекомендуемого максимального уровня на 60%;
- в часы пик при нагрузке здания, превышающей проектную, расход наружного воздуха ниже нормативного минимального уровня;
- неудовлетворительное обслуживание систем с постепенным ухудшением IAQ;
- комплекс HVAC отключается в периоды низкой занятости.
Нездоровая среда, причины не выявлены
- здания не отвечают требованиям стандартов ASHRAE 62-1989 и 55-1992 большую часть периода занятости;
- имеются жалобы на IAQ со стороны свыше 20% пользователей;
- симптомы SBS имеются у менее 20% пользователей;
- узлы и регулировки комплекса HVAC, не обеспечивающие должного IAQ, дирекцией и обслуживающими техническими службами здания не определены.
Нездоровая среда, причины выявлены
- здания не отвечают требованиям стандартов ASHRAE 62-1989 и 55-1992 большую часть периода занятости;
- имеются жалобы на IAQ со стороны свыше 20% пользователей;
- симптомы SBS имеются у менее 20% пользователей;
- подсистемы, не обеспечивающие должного IAQ, определены. Однако, источник проблем IAQ и SBS не может быть отнесен на счет специфических узлов комплекса HVAC.
SBS/BRI
- более 20% пользователей здания страдают синдромом SBS;
- имеются один-два документально подтвержденных случая заболеваний, связанных с качеством среды здания (BRI);
- ежедневно пользователи отмечают симптомы недомоганий, связанных с IAQ, во время пребывания внутри здания.
Существующие стандарты качества
Существующие стандарты качества воздуха и руководства по их обеспечению исходят из того, что качество воздуха признается приемлемым, если «всего лишь» 15-30% наиболее чувствительных индивидуумов высказывают свою неудовлетворенность им.
Мало хорошего в том, что сознательно планируются условия, неподходящие для столь значительного количества людей. Но чего бы стоили усилия для сведения этого количества к минимуму, скажем, к 1%?
Если исходить из данных последних исследований в этой области, то для этого потребуется улучшение «стандартного» качества воздуха на один-два порядка. Для достижения этого с помощью только лишь более интенсивной вентиляции помещений потребуются неприемлемые уровни капиталовложений и расходов на энергию.
К счастью, существуют альтернативные способы достижения этой цели. Это контроль источников загрязнения, очистка воздуха, индивидуальная вентиляция, выбор правильного сочетания температуры и влажности воздуха.
Требования к HVAC-системам
Совершено очевидно, что прежде всего необходимо заняться источниками загрязнения воздуха в помещении, в том числе, самими HVAC-системами. И здесь особое внимание следует обратить на фильтры, строительные материалы и внутреннее убранство помещений (мебель, ковры, декорация), персональные компьютеры.
Так, увеличение расхода воздуха при старых фильтрах еще больше загрязняет поступающий в помещение воздух. Поэтому рекомендуется частая замена традиционных фильтров. А еще лучше — использование новых технологий очистки воздуха, для чего необходимо расширение научно-исследовательских работ в этой области.
При выборе строительных и отделочных материалов исключать те из них, которые выделяют в атмосферу вредные вещества, например, фталаты. Коврами лучше не пользоваться вообще или пользоваться только теми, которые прошли строгую проверку. Серьезный источник загрязнения — компьютер, особенно его монитор с электронно-лучевой трубкой. Желательно пользоваться экологически безопасными компьютерами и мониторами на жидких кристаллах.
При четком выполнении рекомендаций по контролю за источниками загрязнения можно повысить качество воздуха в помещении в 5 раз.
Способы повышения качества воздуха
Очистка поступающего в помещение воздуха от газообразных поллютантов — весьма многообещающий способ повышения качества воздуха. Изучаются, в частности, такие методы очистки, как сорбция и фотокатализ. Последний показал высокую эффективность в отношении ряда веществ. Сочетание двух методов позволяет удалять свыше 80% вредных веществ. Таким образом, достигается пятикратное улучшение качества воздуха без дополнительных затрат на вентиляцию. Естественно, требуются дальнейшие научные исследования для совершенствования упомянутых методов.
Если в офис подается, например, 10 литров наружного воздуха в секунду на человека, то из этого количества вдыхается всего 1%. Неоправданный расход сил и средств! Но и этот 1% «не безгрешен»: он загрязнен различными биологическими выделениями, строительными материалами, работающими компьютерами и другими источниками загрязнения.
Меньшие объемы воздуха, но непосредственно в зону дыхания
Традиционная практика обработки воздуха предусматривает полное перемешивание поступающего чистого воздуха с загрязненным воздухом помещения. Что хотелось бы видеть в будущем? Это системы, которые подают гораздо меньшие объемы воздуха, но «адресно». То есть, непосредственно в зону дыхания каждого человека в помещении. Идея — подать каждому свежий воздух. Причем, он должен быть максимально защищен от загрязнения источниками такового в самом помещении. В офисе несложно организовать гибкую раздачу чистого воздуха из основной струи до его перемешивания с воздухом помещения. Скорость и турбулентность подаваемого воздуха не должны производить даже впечатления сквозняка. Такие системы уже разрабатываются и испытываются. Первые результаты этих испытаний дают основание полагать, что такой подход позволит повысить качество воздуха на целый порядок. Ощущение комфортности значительно возрастет, если пользователь сможет легко контролировать положение «отдушины», скорость и даже температуру поступающего воздуха.
Функциональные схемы двух систем индивидуального регулирования микроклимата на рабочем месте. Первая предусматривает подачу воздуха в настольный диффузор непосредственно из фальшпола, все пространство которого является воздухораспределительной камерой. Во втором случае воздуховод, проложенный в фальшполу, соединен напрямую с диффузором посредством гибкой подводки. Распределение воздуха общеобменной вентиляцией в помещении обеспечивается через напольные диффузоры.
Таким образом, посредством настольных диффузоров осуществляется индивидуальная настройка микроклиматических условий в соответствии с пожеланиями служащих.
Как известно, восприятие человеком качества окружающей атмосферы зависит от температуры и влажности вдыхаемого им воздуха. Мы отдаем предпочтение более сухому и прохладному воздуху. Нам нравится, когда вдыхаемый воздух несколько «холодит», вызывая ощущение приятной свежести. Повышенное теплосодержание воздуха не вызывает такого приятного ощущения свежести и сказывается на субъективной оценке человеком качества воздуха в целом.
Опыты показали, что снижение температуры воздуха на несколько градусов (например с 24°С) вызывает ощущение «удвоения» качества воздуха. Снижение относительной влажности воздуха также положительно сказывается на восприятии качества воздуха. Однако, не более чем до значения 20%. Слишком сухой воздух человек начинает «чувствовать» кожей и глазами.
Так что же произойдет, если мы прибегнем к одновременному использованию всех перечисленных выше методов?
Для сравнения возьмем типичный офис с температурой воздуха 23-24°С, где обеспечивается подача в помещение 10 литров наружного воздуха в секунду на человека. С помощью контроля источников загрязнения воздуха, очистки подаваемого воздуха, индивидуальной вентиляции мы можем сократить загрязнение воздуха в 4х5х10=200 раз без каких-либо дополнительных усилий по вентилированию помещения. Разумеется, в этой грубой оценке мы исходим из предположения, что наружный воздух чистый. Снизив температуру и влажность воздуха, мы можем еще вдвое улучшить показатель восприятия качества воздуха. То есть, в общей сложности в 400 раз по сравнению со стандартным офисом.
Таким образом, улучшение качества воздуха в помещении в 2-7 раз, по сравнению с типичным уровнем в странах с холодным климатом, поведет к снижению риска заболевания астмой, повышению производительности труда служащих и успеваемости учащихся. Потенциальная польза для общества неоценима. Улучшение качества воздуха на 1-2 порядка снизит количество неудовлетворенных им с 15-30%, допускаемых сегодняшними нормативами.
Предлагаемые методы для достижения требуемых улучшений позволят одновременно сократить усилия по вентилированию помещений и экономить на расходах на энергию. Достижение такого качества воздуха в помещениях, что даже самые чувствительные индивидуумы будут находить его удовлетворительным, потребует определенного изменения подхода к проблеме. Можно ожидать коренного изменения в подходах к этой проблеме и к системе ценностей как таковой. Мы научимся обрабатывать воздух таким образом, что люди будут воспринимать его качество как столь же приятное и освежающее, как и на природе, например, у моря. В перспективе — создание такого воздуха в помещениях, по сравнению с которым даже горный воздух будет казаться недостаточно свежим и чистым!
По материалам 5-й международной конференции Cold Climate HVAC
