Сколько в действительности требуется приточного воздуха

Во время проектирования вентиляционных систем количество приточного воздуха, как правило, определяется, исходя из существующих нормативов относительно поступления наружного воздуха для людей, которые пребывают в помещении временно или постоянно. Однако при этом не учитывается главная функция вентиляции – создание микроклимата, комфортного для человека, а не подача в помещение наружного воздуха в соответствии с определенными нормами.

Расчет пропускной способности приточной конструкции произвести достаточно сложно. Разберемся в этом вопросе. Нормативы, касающиеся качества воздуха, одинаковы по всей территории страны. Нормативные показатели подачи уличного воздуха отличаются в разных нормативных документах. Если говорить о химическом составе воздуха, то он может значительно изменяться не только в городах одного региона, но и на разных улицах одного населенного пункта.

В статье будут рассмотрены как прописанные в разных нормативных документах требования к расчету расхода поступающего уличного воздуха, так и оценена их актуальность и проведены собственные измерения расхода наружного потока воздуха.

Нормативные документы, которые регламентируют качественные параметры воздуха в помещениях

Показатели качества, расхода воздуха, наличие в нем вредных соединений определяются большим количеством нормативной документации. Ознакомимся с наиболее важными.

Первый документ СП 60.13330.2016 является самым важным, так как ряд его положений по тематике, которая нас интересует, входит в Перечень национальных стандартов и сводов правил. Его обязательное применение обеспечивает соблюдение Федерального закона от 30.12.2009 № 384-ФЗ.

Требования СП 60.13330.2016

В соответствии с пунктом 7.4.2, количество поступающего наружного воздуха в помещение должно быть не ниже указанных параметров в приложениях Ж, И.

Приложение Ж рекомендует использовать наибольшее количество воздуха, необходимое для того, чтобы обеспечить санитарно-гигиенические показатели, нормы взрывопожарной безопасности, а также условия, которые исключают выпадение влаги (конденсата). На каждый показатель приводятся расчетные формулы.

В приложении И представлена таблица 1, по которой определяются конкретные минимальные нормы поступающего наружного воздуха для тех людей, что постоянно пребывают в помещении более 2 часов (в расчете на 1 человека).

Таблица 1

Помещения

Потребление воздуха (кубометров/за час)

Осуществляется естественное проветривание

нет проветривания естественным способом

Промышленные строения

30

60

Здания, которые имеют административное назначение*

40

60

20**

Жилые, если площадь на одного человека составляет:

   

более 20 м2

30***

45

менее 20 м2

3 куб. м/ч на один квадратный метр жилой площади

 

* Нормативы поступления наружного воздуха касаются кабинетов, офисов, которые расположены в общественных зданиях административного назначения. А в других общественных помещениях норму поступающего уличного воздуха нужно рассчитывать согласно требованиям, прописанных в соответствующих нормативных документах.

** Для общественных зданий, в которых люди постоянно пребывают менее 2 часов (кинотеатры, театры, конференц-залы и др.).

*** Воздухообмен в час должен составлять не менее третьей части от общего объема воздуха в квартире.

Требования относительно качества воздуха в жилых и общественных зданиях, прописанные в ГОСТ 30494–2011

В пятом разделе речь идет о том, что расход поступаемого извне воздуха определяется

  • на основе удельных параметров обмена воздуха;

  • исходя из расчетных показателей воздухообмена, который необходим для недопущения увеличения допустимого количества загрязняющих соединений.

Во второй таблице представлены 4 класса качества воздуха, регламентируемые названным документом. Также указано количество СО2 в помещениях для каждого класса воздуха.

Таблица 2

Класс Качество воздуха Предельный показатель концентрации углекислого газа*, см33
Наилучшее Допустимое
1 Высокое - 400
2 Среднее - 400-600
3 - Допустимое 600-1000
4 - Низкое от 1000
* Допустимое количество углекислого газа в помещениях принимают больше, чем его содержание в наружном воздухе

В третьей таблице указано приблизительное содержание вредных компонентов в уличном воздухе для разных территорий.

Таблица 3

Местность

Содержание в воздухе*

углекислого газа,см3/м3

монооксида углерода (чадного газа), мг/м3

оксида азотакг/м3

оксида серымкг/м2

Местность сельского типа

350

1

5–35

5

Маленький город

375

1-3

15-40

5-15

Центральная часть многонаселенного города

400

2-6

30–80

10-50

* Данные показатели – это среднегодовые значения. Их не нужно брать во внимание при проектировании, так как максимальное содержание вредных соединений будет гораздо выше. Чтобы получить более подробную информацию, необходимо оценить уровень загрязнения воздуха на месте.

Сноска во второй таблице указывает на то, что приведенные допустимые показатели к-ва углекислого газа в помещениях принимают больше, чем его количество в уличном воздухе, которое в качестве примера можно взять из третьей таблицы. Получается, что в разной местности существуют различные показатели качества воздуха в помещении. Высокий его уровень в строениях, расположенных в сельской местности, определяется, если количество СО2 не превышает показатель 750 см³ на кубометр, а в центральной части города с большим количеством населения — 800 см³ на кубометр. Такие показатели, по меньшей мере, неоднозначны, так как люди в любой местности одинаковы и действие загрязняющих компонентов на их здоровье тоже одинаковое.

Исходя из ГОСТ 30494–2011, реальное потребление поступающего уличного воздуха не должно превышать расчетные показатели, которые определяются коэффициентом эффективности системы распределения воздуха.

По выше названному ГОСТу, самым неэффективным считается распределение воздуха при естественной вентиляции (коэффициент - единица). При подаче воздуха вентиляционными системами в рабочую зону принимается коэффициент 0,6 - 0,8, что может снижать расчетный расход притока воздуха в 1,25 - 1,67 р.

Требования ГОСТ Р ЕН 13779–2007 к вентиляционным системам и кондиционированию

Названный документ – перевод стандарта EN13779:2005, который принят в Европе и является первоисточником для определения качества воздуха в строениях по 4 классам в ГОСТ 30494–2011. ГОСТ Р ЕН 13779–2007 классифицирует качество воздуха по следующим показателям:

  • диоксид углерода;

  • общее количество вредных компонентов в воздухе;

  • расход поступающего уличного воздуха на одного человека.

В таблице 4 качество воздуха классифицировано по расходу наружного воздуха на 1 сотрудника для помещений, в которых как существует запрет на курение, так и отменен(классы IDA 1-4 соответствуют классам 1-4 в таблице 2)

Таблица 4

Класс

Качество воздуха

Единица измерения

Показатель расхода наружного воздуха

запрет на курение

отсутствие запрета

максимальное

оптимальное

максимальное

оптимальное

IDA 1

Высокое

куб.м за час на чел.

л/(с-чел)

больше 54

больше 15

72

20

больше 108

больше 30

144

40

IDA 2

Среднее

куб.м за час на чел.

л/(с-чел)

36-54

10-15

45

12,5

72-108

20-30

90

25

IDA 3

Допустимое

куб.м за час на чел.

л/(с-чел)

22-36

6-10

29

8

43-72

12-20

58

16

IDA 4

Низкое

куб.м за час на чел.

л/(с-чел)

меньше 22

меньше 6

18

5

меньше 43

меньше 12

36

10

Подведем итог: І класс качества воздуха предусматривает предельный расход не менее 54 кубометров за один час (допустимый расход) и оптимальный расход – 72 кубометра за час (рекомендуемый). При низком качестве воздуха подается 18 м3 уличного воздуха за час

Получается, что перечисленные выше параметры дают возможность экономить на приточном воздухе, но при этом его качество в помещении будет не самое высокое. Общий расход поступающего воздуха = произведению количества работающих в здании людей на расход воздуха на 1 человека. Можно сэкономить и на этом показателе: если необходимая информация отсутствует, то рекомендуется применять стандартные цифры, касающиеся плотности размещения работников в офисном помещении. К примеру, в больших помещениях на 1 работающего рекомендуется отводить 7 – 20 м2 (типовое значение – 12 м2). Что касается небольших офисов, то здесь показатели находятся в пределах 8 – 12 м2/ чел. (типовое – 10 м2/ чел.)

Так, для крупных помещений на 1 человека должно приходиться 7 - 20 кв. м с типовым значением 12 кв. м на человека, для малых помещений диапазон составляет 8 - 12, а типовое значение — 10 кв. м на человека (таблица 22 ГОСТ Р ЕН 13779–2007).

Приведенные показатели существенно выше, чем российские (6 м2/ чел.). Стоит при этом отметить, что фактически плотность размещения работников значительно ниже рекомендуемой и составляет в лучшем случае 4 м2/ чел. (встречается и показатель 3 – 3,5 м2/ чел.).

Получается, что нормы ГОСТ выше в три - четыре раза, чем среднестатистические по России. А это значит, что теоретический расход уличного воздуха может быть во столько же раз меньше фактического. Если в технических условиях прописать низкий или приемлемый класс показателя качества воздуха, то фактический расход может оказаться в 6 – 12 раз заниженным.

Рассмотрим пример. Офис имеет площадь 58 м2, на которой размещается 13 рабочих мест и 4 – для посетителей. Инженер оценит для данной планировки объем приточного воздуха так: 13 х 60 + 4 х 20 = 860 м3/ час (13 человек по 60 и 4 посетителя по 20 м3/ час).

Если рассчитывать плотность рабочих мест по значению 6 м2 на человека, то получим показатель 10, при этом расход поступающего воздуха будет составлять 600 м3/ час (10 х 60).

В том случае, если размещение рабочих мест в помещении неизвестно, а заказчик выдвигает требование – создать нормальные условия воздухообмена, то получим приблизительно 5 мест (ГОСТ Р ЕН 13779–2007: 58/12 приблизительно 5). Из таблицы 4 получаем 29 м3/час на человека – расход поступающего воздуха, т.е. общий расход 145 м3/час (5 х 29). Выше названный документ дает возможность уменьшить потребление уличного воздуха в 6 раз.

Требования СанПиН 2.1.2.2645-10

Речь идет о санитарно-эпидемиологических требованиях к условиям, которые создаются в жилых зданиях. В таблице 5 представлены их предельные и оптимальные параметры (в соответствии с Приложением 2).

Таблица 5

Название помещения

t воздуха, °C

Результирующаяt, °C

Относительная влажность, %

Скорость движения воздуха, м/с

предельная

допустимая

предельная

допустимая

предельная

допустимая

предельная

допустимая

Холодное время года

Жилое помещение

20–22

18–24

19-20

17–23

45-30

60

0,15

0,2

То же, в районах самой холодной пятидневки (tниже

-30°C)

21-23

20-24

20-22

19-23

45-30

60

0,15

0,2

Кухня

19-21

18-26

18-20

17-25

Нет нормы

Нет нормы

0,15

0,2

Туалетная комната

19-12

18-26

18-20

17-25

Нет нормы

Нет нормы

0,15

0,2

Ванная комната, объединенный санитарный узел

24-26

18-26

23-27

17-26

Нет нормы

Нет нормы

0,15

0,2

Коридор между квартирами

18-20

16-22

17-19

15-21

45-30

60

0,15

0,2

Вестибюль, межэтажная лестница

16- 18

14-20

15-17

13-19

Нет нормы

Нет нормы

0,2

0,3

Кладовые

16-18

12-22

15-17

11-21

Нет нормы

Нет нормы

Нет нормы

Нет нормы

Теплое время года

Жилое помещение

22-25

20-28

22-24

18-27

60-30

65

0,2

0,3

В пункте 4.10 названного документа сказано, что при сдаче жилого дома в эксплуатацию количество загрязняющих химических соединений в воздухе, который поступает в помещения, должно находиться в границах средних за сутки показателей предельно допустимых концентраций (ПДК, данные которых находятся в документе ГН 2.1.6.1338-03), что установлены для конкретной территории. А при отсутствии среднесуточных показателей ПДК - не разовые предельные значения или ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ, показатели которых – в документе ГН 2.1.6.2309-07).

Перечень требований ГОСТ 12.1.005–88

В данном документе прописаны требования к качеству воздуха в производственных помещениях. Производится нормирование оптимальных и предельных температурных параметров как на постоянных, так и на временных рабочих местах, а также относительной влажности воздуха и скорости его движения относительно сложности выполняемых заданий(таблица 1 ГОСТ 12.1.005–88). Также представлены методики для проведения контроля и измерений параметров загрязнения воздуха в рабочей области. В Приложении 2 к данному документу – таблица, в которой определены максимальные показатели вредных компонентов в воздухе рабочей области, а также представлена классификация по уровням опасности и воздействию на человеческий организм.

Влияние СО2 на здоровье человека

ГОСТ 30494–2011 прописывает не полное процентное содержание данного химического соединения в воздухе, а только его превышение над концентрацией в уличном воздухе, т.е. один и тот же показатель комфорта формально обеспечивается разным содержанием СО2. Стоит при этом обратить внимание на то, что разные концентрации данного химического элемента вызывают определенные изменения в самочувствии человека, что отображено в шестой таблице.

Таблица 6

Концентрация CO2, см33(ppm)

Где находится

Самочувствие человека при длительном воздействии углекислого газа

400

Воздух на улице

Отличное

800

Воздух в помещениях (офис, квартира, кафе, ресторан и др.), которые хорошо проветриваются или вентилируются, а также в старых вагонах метро, если их загруженность – средняя.

Хорошее

1100

Слегка душный воздух – в названных выше помещениях, которые не проветривались 30 минут. Также такой воздух наблюдается в кинотеатрах во время сеансов, в старых вагонах метро, если речь идет о часах пик, и в новых автобусах.

Внимание, активность, уровень восприятия поступающей информации – снижены

1500

Душный воздух – офисное помещение, которое не проветривалось 60 минут, плохо вентилируемые кафе и рестораны, новые вагоны метро, если загрузка средняя (кондиционеры хорошо охлаждают воздух, но недостаточно его вентилируют)

Чувство усталости, общее утомление, нежелание принимать любые решения и воспринимать информацию

2000

Очень душный воздух – офисное помещение, которое не подвергалось проветриванию 90 - 120 минут, а также новые вагоны метро в «пиковые» часы, самолеты (если при полных рейсах пассажиры не используют индивидуальную вентиляцию), кафе и рестораны, которые оснащены кондиционерами без вентиляции

Развитие апатии, длительно протекающей усталости, нежелания выполнять активные действия, тяжесть в голове, иногда возникает головокружение

Подведем итог: данные таблицы свидетельствуют о том, что хорошая вентиляционная система - залог комфорта и отличного самочувствия человека. Чтобы этого достигнуть, необходимо поддерживать показатель углекислого газа не больше 800 см³ на кубометр. Во время проектирования вентиляционной системы в помещении необходимо работать над тем, чтобы количество СО2 не превышало названную отметку в абсолютном выражении, а не над показателем этого химического элемента в строении сверх фоновых количественных данных показателя уличного воздуха и не над обеспечением каждого работника 60 кубическими метрами воздуха в час.

Скажем по-другому: выдвигаемые требования к использованию поступающего в помещения воздуха в чистых с экологической точки зрения районах должны быть ниже, нежели в загрязненных регионах. Таким образом, и использование уличного воздуха в помещениях, окна которых выходят на заводы или автомагистрали, должно быть выше, нежели в офисах, размещенных, к примеру, в лесопарковой области.

Расчет приточного воздуха по СО2 на объектах в разных экологических зонах

Рассмотрим на примере. Есть помещение, предназначенное под офис, площадь – 58 м2, на которой размещается 13 рабочих мест. Высота потолков составляет 2,85 м, а объем помещения – 165 м3. Предположим, что в одном случае строение находится в районе, который является экологически чистой зоной (к-во СО2 в уличном воздухе равняется 350 см3 на кубометр). В другом случае здание расположено в центральной части Москвы (к-во углекислого газа в воздухе составляет 500 см3 на кубометр). Вентиляционная система должна поддерживать количество СО2 на показателе, который не превышает 800 см³ на кубометр.

Ежечасно каждый человек выделяет в окружающее пространство в среднем приблизительно 25 литров углекислого газа, группа из 13 работников – 325 л. Получается, что названное количество сотрудников увеличивает каждый час количество данного химического соединения в офисе на 325 · 1000/165 = 1970 см³ на куб.м.

Подведем итог: с теоретической точки зрения в помещении, которое полностью герметично и имеет плотно расположенные рабочие места (4 с половиной кв. м на 1 сотрудника), работники всего лишь за 60 минут увеличат концентрацию углекислого газа до предельной духоты, чем спровоцируется головокружение и состояние апатии.

На практике в каждом помещении имеются различные неплотности в дверных и оконных проемах, а количество СО2, которое выделяет группа людей, будет периодически меняться и зависеть от содержания данного газа в поступающем в здание воздуха (т.е. того, который человек вдыхает). Немаловажным является и то, что молярная масса углекислого газа равняется 44 г/моль, что больше молярной массы воздуха, составляющей 29 г/моль. Этот факт способствует тому, что СО2 опускается в нижнюю часть помещения – именно в ту область, где располагаются рабочие места. Получается, что если в офисе не работает вентиляционная система, то через 60 минут в помещении станет душно, а через 120 минут возникнет критическая концентрация СО2, что отрицательно повлияет на выполнение служебных обязанностей сотрудниками. Приведенные показатели в таблице 6 свидетельствуют о том, что наши расчеты правильны.

Теперь произведем расчет параметров вентиляционной системы для офисного помещения, которое рассматривалось ранее. Количество поступающего воздуха, необходимое для того, чтобы поддерживать заданную концентрацию СО2, определяется по формуле Ж.2, содержащуюся в Приложении Ж СП 60.13330.2016:

L = Lw,z + (mpo - Lw,z ∙ (qw,zqin) )/( ql - qin) (1), в которой

Lw,z — количество расходуемого воздуха, который используется в технологическом процессе и удаляется смонтированными вентиляционными системами из основной и вспомогательной зоны помещения (м³/ч); (в рассматриваемом примере Lw,z = 0);

mpo — расход вредных или взрывоопасных компонентов, которые поступают в воздушную среду помещения, мг/ч; при плотности углекислого газа - 1,97 кг/на кубометр и объеме выделения - 325 л/ч имеем mpo = 325 · 1,97 · 1000 = 640250 мг/ч;

qw,z — количественное содержание вредного или взрывоопасного соединения в воздухе помещения, которое выводится из обслуживаемой зоны, мг/м³; при Lw,z = 0 не берется во внимание;

ql — количество вредного или взрывоопасного компоненте в воздухе здания, который убирается из рабочей зоны, мг/м³; ql = 800 · 1,97 = 1576 мг/на кубометр;

qin — концентрация названных выше соединений в воздухе, который поступает в помещение, мг/м³; qin_парк = 350 · 1,97 = 690 мг/м³; qin_город = 500 · 1,97 = 985 мг/на куб. метр.

Используя полученные данные в формуле (1), получим расход поступающего воздуха для офисного помещения, которое расположено в чистом с экологической точки зрения районе:

Lпарк = Lw,z + (mpo - Lw,z ∙ (qw,zqin) )/( ql - qin_парк) = 0 + (640250 - 0)/(1576 - 690) = 773 м3

Если офис находится в центре многонаселенного города, то имеем следующий показатель:

Lгород = Lw,z + (mpo - Lw,z ∙ (qw,zqin) )/( ql - qin_город) = 0 + (640250 - 0)/(1576 - 985) = 1083 м3

Исходя из классической нормы расхода воздуха на одного человека (60 кубометров/час), получаем величину: Lлюди = 13 · 60 = 780 кубометров за час.

Если сравнить данные значения, то полученные результаты по классическим нормам расхода воздуха приближаются к показателям по выводу СО2 для районов с чистой экологией.

Стоит отметить, что данная норма на человека (60 куб. метров/час) была рекомендована для практического применения несколько десятилетий назад, в то время, когда показатель углекислого газа в уличном воздухе был меньше, чем в настоящее время (сегодня количество СО2 в воздухе равняется приблизительно 410 см³ на кубометр, а в 80 годы ХХ столетия данный показатель находился на уровне 340 см³ на кубометр).

Актуальность этой нормы в настоящее время можно рассматривать исключительно для районов с чистой экологией. Для преобладающего количества объектов, расположенных в больших городах, требуется подача большего количества уличного воздуха, чем предусмотрено классическими нормами.

Используя данные проведенных выше расчетов относительно количества СО2 в уличном воздухе (500 см³ на кубометр, количество воздуха на 13 человек - 1083 м³/ч; значит, на 1 человека необходимо 1083/13 = 83 м³/ч), получаем, что на самом деле для одного сотрудника требуется поступление уличного воздуха в размере не меньше, чем 80 м3 за час.

Необходимо отметить важный момент: требования, которые выдвигаются к вентиляционным системам, не являются прихотью инженеров или данью модным тенденциям, или желанием реализовать более мощное и дорогостоящее оборудование. На первом месте в данном случае – комфорт работников, их здоровье, производительность труда, а также другие показатели, которые, казалось бы, не имеют прямого отношения к финансовым затратам, но непосредственно влияющие на качество выполнения работы.

Заключение

Российская Федерация применяет несколько нормативных документов, в которых регламентируется расход приточного воздуха в вентиляционных системах, качественные показатели воздушной среды в зданиях, нормативы для воздуха внутри помещений.

Основным является СП 60.13330.2016, так как требования данного документа включены в список обязательных к исполнению для выполнения Федерального закона от 30.12.2009 № 384-ФЗ .

В зависимости от того, какой выбран вид расчета использования поступающего воздуха, показатели могут значительно отличаться. И речь в данном случае идет не о нескольких процентах, а о нескольких разах. Если производительность вентиляционных систем искусственно занижается, то это приводит к существенному повышению процентного содержания СО2 в воздухе помещения, что оказывает негативное влияние на работоспособность сотрудников, приводя к их быстрой утомляемости.

Нормативы, которые касаются притока уличного воздуха на одного сотрудника, одинаковы по территории всего государства. При этом не берется во внимание различное количественное содержание СО2 в экологически разных регионах. Полученные расчетные данные позволяют сделать вывод: нормативный показатель в 60 м3 в час на одного сотрудника создает оптимальные параметры воздуха исключительно в экологически чистых областях. В противном случае необходимо проводить уточняющие расчёты.

В данной статье осуществлен анализ качественных показателей воздуха в зависимости от того, какое в нем процентное количество СО2. При создании реального проекта рекомендуется учитывать и другие вредные соединения.

Статья подготовлена на основе материалов с сайта www.mir-klimata.info