Важность качества воздуха в помещении
В современном мире мы проводим всё больше времени в помещениях. Некоторые исследования показывают, что в среднем мы проводим до 90% времени в закрытых пространствах. Дома и здания стали лучше утеплены, чтобы экономить энергию. Но улучшенная теплоизоляция и герметичность помещений требуют и лучшей вентиляции, чтобы поддерживать качество воздуха на должном уровне. Воздух, которым мы дышим внутри зданий, важен не только для комфорта или работы. Он напрямую влияет на наше здоровье — особенно в долгосрочной перспективе. Типичные проблемы, возникающие при длительном воздействии плохого воздуха, варьируются от головной боли, раздражения глаз, носа и горла до серьёзных заболеваний, таких как болезни дыхательных путей, сердца и даже рак. Поэтому важно не недооценивать значение контроля и улучшения качества воздуха в помещении. Хорошо спроектированная адаптивная вентиляционная система удаляет вредные вещества из воздуха и заменяет их на отфильтрованный, свежий наружный воздух.
В современном мире мы проводим всё больше времени в помещениях. Некоторые исследования показывают, что в среднем мы проводим до 90% времени в закрытых пространствах. Дома и здания стали лучше утеплены, чтобы экономить энергию. Но улучшенная теплоизоляция и герметичность помещений требуют и лучшей вентиляции, чтобы поддерживать качество воздуха на должном уровне. Воздух, которым мы дышим внутри зданий, важен не только для комфорта или работы. Он напрямую влияет на наше здоровье — особенно в долгосрочной перспективе. Типичные проблемы, возникающие при длительном воздействии плохого воздуха, варьируются от головной боли, раздражения глаз, носа и горла до серьёзных заболеваний, таких как болезни дыхательных путей, сердца и даже рак. Поэтому важно не недооценивать значение контроля и улучшения качества воздуха в помещении. Хорошо спроектированная адаптивная вентиляционная система удаляет вредные вещества из воздуха и заменяет их на отфильтрованный, свежий наружный воздух.
Недостаток избыточной вентиляции — это лишние энергозатраты. Энергия расходуется с одной стороны на электричество, а с другой — на поддержание тепла или охлаждения. Чем выше скорость вентилятора, тем больше он потребляет электроэнергии. У большинства вентиляторов есть квадратичная кривая крутящего момента. Это значит, что даже небольшое снижение скорости вентилятора может привести к значительной экономии энергии. Также есть и потери тепловой энергии. Когда в дом поступает холодный наружный воздух, а тёплый отработанный воздух удаляется, происходит потеря тепла. Благодаря современным вентиляционным системам с высокоэффективными теплообменниками эти потери становятся минимальными. Ещё больше оптимизировать систему можно, регулируя объём подаваемого воздуха (то есть скорость вентилятора) с помощью датчиков, которые следят за качеством воздуха в помещении. На основе этих измерений можно оптимизировать скорость вентилятора. Так подача свежего воздуха становится регулируемой в зависимости от потребности, и хорошее качество воздуха сочетается с энергосбережением. Существует множество различных способов измерения качества воздуха в помещении. Тип помещения часто определяет, какой именно датчик нужен для поддержания оптимального качества воздуха.
Температура и влажность — основные параметры для поддержания комфорта 
Температура и влажность напрямую влияют на наше чувство комфорта. Ни холодное и сырое помещение, ни сухое и слишком тёплое не создают ощущения уюта. В зависимости от уровня активности, человеку комфортнее всего находиться в помещении с температурой от 20 до 25 °C и относительной влажностью от 35 до 60 %. В повседневной жизни — во время приготовления пищи, принятия душа, сушки белья и других действий — в воздух попадает много влаги. В хорошо утеплённом и герметичном доме этой влаге сложно выйти наружу. Избыток влаги в помещении — это не только дискомфорт. Она может повредить конструкцию здания и повышает риск образования плесени. Плесень вредна для здоровья жильцов. Вдыхание спор плесени увеличивает риск вышеупомянутых заболеваний, особенно при длительном воздействии.
Относительная влажность — это соотношение количества водяного пара в воздухе к его максимально возможному количеству при данной температуре. Это максимальное значение зависит от температуры. Относительная влажность выражается в процентах. Чем теплее воздух, тем больше влаги он может удерживать. Когда тёплый (внутренний) воздух контактирует с холодной поверхностью — например, с окном — происходит конденсация. Температура, при которой возникает конденсация, называется точкой росы (выражается в °C). Поэтому вентиляционная система должна поддерживать относительную влажность в комфортных пределах. Обычно это от 35 до 60 %. Кроме того, важно следить за тем, чтобы температура в помещении всегда оставалась выше точки росы. Если температура окажется ниже точки росы, начнёт образовываться конденсат, что увеличивает риск появления плесени.
Температура, относительная влажность и точка росы — это важнейшие параметры для комфорта жильцов. Эти показатели обычно учитываются при управлении адаптивной системой вентиляции. Именно поэтому большинство профессиональных датчиков могут измерять эти параметры. Такие базовые HVAC-датчики особенно рекомендуется устанавливать в помещениях с повышенной влажностью, таких как ванные комнаты и кухни.
CO₂ как показатель человеческой активности в помещении
Хорошая вентиляция не только поддерживает баланс влажности, но и предотвращает накопление вредных веществ и газов в воздухе помещения. Один из таких газов — CO₂, или углекислый газ. В обычных концентрациях CO₂ не вреден для человека. Он даже входит в пятёрку основных компонентов атмосферы наряду с азотом, кислородом, водяным паром и аргоном. Без CO₂ растения не могут расти. Однако при более высоких концентрациях он становится менее безвредным. Когда содержание CO₂ в воздухе помещения становится слишком высоким, появляются жалобы на сонливость, снижение концентрации, а затем — головные боли.
Без системы вентиляции уровень CO₂ в закрытом помещении может повышаться очень быстро. Чем больше людей находится в комнате и чем выше физическая активность, тем быстрее растёт концентрация CO₂. В организме пища, содержащая углерод, «сгорает» и превращается в энергию. В ходе этого обменного процесса выделяется CO₂, который затем выдыхается. Поэтому измерение концентрации CO₂ в воздухе даёт полезную информацию о заполняемости помещения и о том, насколько необходимо подать дополнительный объём свежего воздуха.
Концентрация CO₂ в закрытом пространстве также может указывать на возможное количество аэрозолей в воздухе. Аэрозоли могут переносить вирусы. Это микроскопические капли, которые выделяются при кашле, чихании или разговоре. Когда другие люди вдыхают эти капли или заносят их в рот, нос или глаза через руки, они могут заразиться вирусом. Чтобы жильцы чувствовали себя комфортно и избежать сонливости и снижения концентрации, рекомендуется поддерживать уровень CO₂ ниже 800 ppm за счёт достаточной подачи свежего воздуха.
Датчики CO₂ дают хорошее представление о количестве людей в помещении, так как концентрация CO₂ напрямую связана с человеческой активностью. Поэтому такие датчики чаще всего устанавливаются в помещениях, где число людей сильно меняется. Чем выше зафиксированная концентрация CO₂, тем выше уровень активности и тем больше требуется вентиляции. При этом не только люди и животные производят CO₂. Помимо человеческой активности, есть и другие источники его образования. CO₂ также образуется при (полном) сгорании ископаемого топлива. Поэтому уровень CO₂ в наружном воздухе зависит от региона. В городе он выше, чем в сельской местности. Типичная концентрация CO₂ в наружном воздухе составляет около 450 ppm.
Как же уровень CO₂ в атмосфере остаётся более-менее стабильным, если люди и животные на протяжении веков производят его? Природа сама обеспечивает удаление CO₂ из атмосферы. В процессе фотосинтеза деревья и растения превращают CO₂ в углерод и кислород. Углерод используется растениями для роста — сами растения и деревья в основном состоят из углерода. Кислород возвращается в атмосферу. Океаны также поглощают CO₂ из воздуха. Сначала он попадает в верхние слои воды, затем опускается глубже, где планктон, водоросли и криль перерабатывают его снова в углерод и кислород. Однако эти процессы занимают много времени. Рост численности населения и промышленности нарушает этот природный баланс. Человеческая деятельность выбрасывает в атмосферу гораздо больше CO₂, чем природа способна поглотить. Лишние молекулы CO₂ задерживают инфракрасное — то есть тепловое — излучение и частично возвращают его обратно на Землю. В результате Земля постепенно становится всё теплее.
ЛОС как показатель качества воздуха в помещенииЛОС, или летучие органические соединения (от англ. VOC — Volatile Organic Compounds), — это общее название группы химических веществ, которые могут присутствовать в жилой среде. Это летучие, то есть быстро испаряющиеся вещества, содержащие один или несколько атомов углерода (органические соединения). Типичные примеры — бензол, этиленгликоль, формальдегид, метиленхлорид, тетрахлорэтилен, толуол, ксилол и бутадиен. Эти химические вещества могут содержаться в бытовых чистящих средствах, парфюмерии, растворителях в красках и в баллончиках с лаком для волос. ЛОС также встречаются в ароматизаторах, строительных материалах и табачном дыме. Характерный запах новой мебели или нового автомобиля может показаться приятным, но на самом деле это смесь летучих органических соединений. На открытом воздухе концентрация ЛОС обычно очень низкая. На загруженных дорогах и в городах она может быть выше — в основном из-за выхлопных газов. Влияние и вред этих веществ могут сильно различаться.
Иногда наличие высокой концентрации ЛОС можно почувствовать по запаху (например, краски), но вредные концентрации могут присутствовать и без какого-либо запаха. Влияние на здоровье жильцов зависит от типа ЛОС, количества вдыхаемого вещества и продолжительности воздействия. Кратковременное воздействие высокой концентрации ЛОС, например при покраске или использовании чистящих средств, может вызывать головокружение, тошноту, проблемы с концентрацией, раздражение глаз и дыхательных путей. Эти симптомы носят временный характер. OPS, или органо-психосиндром, — известное последствие длительного или регулярного воздействия высоких концентраций ЛОС у профессиональных маляров. Он проявляется в виде различных психических нарушений и проблем с памятью. Такой вред является необратимым. При типичных концентрациях ЛОС в жилых помещениях последствия менее выражены. Часто в краткосрочной перспективе жалобы отсутствуют, и запах ЛОС не ощущается.
ЛОС — летучие вещества, поэтому их концентрация со временем уменьшается. Этот период зависит от источника и уровня концентрации. Новое строительство, ремонтные работы, а также новый ковёр или диван обычно временно вызывают повышение уровня ЛОС в помещении. В течение первых месяцев рекомендуется дополнительная вентиляция. Использование ЛОС в помещениях следует максимально ограничивать из-за их негативного влияния на качество воздуха. При повышенной концентрации ЛОС решением становится дополнительная вентиляция. В принципе, датчики ЛОС можно использовать в любых помещениях. Особенно уместны они в кладовых с бытовой химией и в ванных комнатах.
Обнаружение токсичных газов с помощью датчиков CO и СУГ
Угарный газ (CO) — это бесцветный газ без запаха. Он является крайне опасным. CO образуется при неполном или неправильном сгорании ископаемого топлива (угля, газа, мазута, древесины, пеллет, нефти и т. д.). Поэтому CO может появляться только там, где есть открытое пламя, и в помещениях, где установлены отопительные приборы. CO немного легче воздуха, но разница настолько мала, что на практике он обычно полностью смешивается с воздухом в закрытых пространствах. Поэтому его часто называют «тихим убийцей». Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) установила предельно допустимую концентрацию CO при длительном воздействии — 6 ppm, с возможностью кратковременного повышения до 26 ppm на один час в день.
У человека гемоглобин — пигмент в красных кровяных тельцах — переносит кислород от лёгких к клеткам. При этом способность CO связываться с гемоглобином в 210–260 раз выше, чем у кислорода. Даже при низких концентрациях CO будет связываться с гемоглобином, вытесняя кислород. Это нарушает доставку кислорода к клеткам и вызывает кислородное голодание. Воздействие низкой концентрации CO проявляется в виде тошноты, головокружения и головной боли. Человек чувствует слабость и легко задыхается при лёгких физических нагрузках. Очевидно, что токсичные газы, такие как угарный газ, необходимо как можно скорее удалить из здания. Как только газ обнаружен, нужно обеспечить подачу достаточного количества свежего воздуха.
Не менее важно измерение других опасных газов, например, СУГ (сжиженного углеводородного газа). СУГ легко воспламеняется и может взрываться, поэтому в закрытых помещениях, таких как подземные гаражи, утечка газа может привести к пожару или взрыву. СУГ широко используется как топливо для автомобилей и как источник тепла. В закрытых зонах газ может просачиваться из транспортных средств или хранилищ. Измерение уровня СУГ позволяет своевременно обнаружить потенциальные утечки и следить за возможным накоплением опасных концентраций.
Во многих странах существуют нормы и правила по использованию и хранению СУГ в общественных местах. Регулярный контроль и измерение уровня СУГ помогают соблюдать эти нормы и тем самым снижают риск пожаров и взрывов. СУГ тяжелее воздуха, поэтому он стремится скапливаться ближе к полу. Размещение датчиков ближе к полу позволяет более точно обнаруживать утечки, так как концентрация газа обычно выше именно в этих зонах. Однако при установке датчиков важно учитывать особенности планировки и вентиляции помещения. Например, наличие вентиляционных каналов или вентиляторов может повлиять на распространение газа, поэтому датчики нужно размещать с учётом этих факторов. Чтобы обеспечить наиболее эффективное размещение, рекомендуется проконсультироваться со специалистами по безопасности или инженерами, работающими с газоанализаторами.
Датчики CO и СУГ чаще всего устанавливаются в парковках или технических помещениях, где размещены отопительные приборы. В таких зонах также рекомендуется использовать датчики CO₂ для управления вентиляцией. Датчики CO и СУГ предупреждают о потенциально опасных ситуациях. Как только токсичные газы обнаружены, необходимо обеспечить достаточную вентиляцию, чтобы как можно скорее восстановить безопасное качество воздуха в помещении.
Преимущества адаптивной вентиляции
Каждое помещение в здании имеет своё назначение. Поэтому оно редко используется непрерывно и обычно не с одинаковой интенсивностью. Например, ванная чаще всего используется утром и вечером. Спальни — ночью. Каждое помещение имеет собственный характер использования и заполняемости. Система вентиляции обычно рассчитывается с запасом, чтобы обеспечивать подачу дополнительного свежего воздуха в периоды пиковых нагрузок. Как правило, такие пики занимают лишь небольшую часть общего времени. В остальное время система может работать на пониженной мощности. Установка соответствующих датчиков в каждом помещении и управление вентиляцией на основе их показаний позволяет оптимизировать качество воздуха в помещении и одновременно значительно сэкономить энергию. Дополнительное преимущество — это снижение уровня шума от вентиляционной системы при её работе на низкой скорости.