![]() | |
![]() ![]() |
На главную Водоснабжение Экологические катастрофы и биологическое оружие Микроклимат в помещениях Задачей систем ОВК является предоставление людям безопасных, здоровых, и комфортных условий для жизни и работы. В действительности данные системы не успешно справляются с указанными задачами, а иногда вообще не могут обеспечить все эти условия. Печально известный синдром «больного» здания наиболее часто встречается в зданиях с крупными системами ОВК. Наиболее значительными проявлениями неэффективной работы таких систем являются недостаточная вентиляция, плохое техническое обслуживание и их сложная конструкция. Мы можем так же добавить к этому перечню «короткое замыкание», которое происходит, если воздухозаборное отверстие приточного воздуха расположено неверно относительно выпускного отверстия для вытяжного воздуха.
Наряду с этими просчетами, внутренне связанными с системами ОВК, имеются некоторые виды внешней опасности. Закономерен вопрос: что необходимо предпринять, если качество наружного воздуха падает ниже показателей, задаваемых стандартами общественного здоровья. Что делать, если загрязненный воздух, смог, дым, частицы копоти делают воздух непригодным для дыхания? Что, если наружный воздух загрязнен в результате инцидента, повлекшего ухудшение экологической обстановки? Или если вандалы или террористы намеренно загрязнили окружающий или вентиляционный воздух химическими, биологическими и радиологическими агентами?
Воздух – жизненно важный предмет потребления
Предписания Союза немецких инженеров (VDI)
• Отключение вентиляции. Принимая интенсивность инфильтрации эквивалентной 0,3 ч1, но не учитывая адсорбцию и десорбцию1 во внутреннее пространство, получим, что для того, чтобы уровень загрязнения достиг уровня загрязнения наружного воздуха, понадобится 13 часов. При интенсивности инфильтрации 0,1 ч1 для этого понадобится не менее 39 часов ( .
• Очистку вентиляционного воздуха при помощи фильтров, воздухоочистителей, абсорбции, каталитического окисления и т. д.
• Задание расписания вентилирования в соответствии с периодами максимального и минимального загрязнения воздуха, например, при помощи ограничения времени включения, чередующегося режима работы и т. д.
Инфильтрация
При силе ветра, большей шести баллов шкалы Бофорта, и при направлении ветра, перпендикулярном стене здания, интенсивность инфильтрации можно приблизительно оценивать как 0,5 ч1 для весьма герметичных зданий и гораздо большей величиной для обычных зданий. На 1 показан ход кривой концентрации химических, биологических и радиологических агентов внутри и снаружи здания при различной интенсивности инфильтрации и при указанных условиях, причем адсорбция и десорбция не учитываются.
Создание в здании повышенного давления
При силе ветра 5–6 баллов по шкале Бофорта и при направлении ветра, перпендикулярном фасаду, разность давления воздуха снаружи и внутри здания может варьироваться от 50 до 100 Па для зданий, расположенных, соответственно, в пригородах и на плоской, открытой для ветра местности. Вероятно, нет нужды говорить, что в таких условиях создание в здании повышенного давления невозможно. Здания, которые могут быть потенциальными целями биологических террористов или которые уязвимы в случае экологической катастрофы, должны, по возможности, располагаться плоскостью фасада по доминирующему направлению ветра.
Адсорбция и десорбция внутри здания
Это аналогично известному явлению, при котором дым, запахи кухни или туалета могут впитываться в одежду и вновь выделяться из нее, когда человек попадает в чистое пространство. В литературе это явление обычно называется «эффект поглощения и выделения». Этот эффект усиливается в зависимости от «коэффициента ворсистости» ткани, равного общей площади тканых материалов в помещении, например, ковров, штор и обивки мебели, деленной на объем помещения (единицей измерения этого коэффициента является м1). В настоящее время проводятся интенсивные исследования этого явления как в реальных условиях, так и с применением моделей вычислительной гидродинамики.
«Короткое замыкание»
Более серьезна ситуация, когда воздух, загрязненный бактериями болезни легионеров, например из градирни, попадает в здание. Аналогично, общеизвестной опасностью для больниц является распространение находящихся в воздухе патогенных микроорганизмов изза короткого замыкания м. вытяжным воздухом и воздухозаборными отверстиями. Известно несколько таких случаев в Голландии.
Исключение любой возможности короткого замыкания является важной задачей инженеров ОВК, хотя иногда это может быть совсем не просто. На 3 дан пример конструкции приточных и вытяжных путей, гарантирующей отсутствие короткого замыкания. Независимо от направления ветра, чистый наружный воздух забирается с наветренной стороны здания, а загрязненный воздух уносится ветром с подветренной стороны.
Решение подобного рода должно быть введено в конструкцию здания на ранней стадии проектирования. Поэтому разработчик систем ОВК должен привлекаться уже на этапе определения общих контуров цикла разработки, и для этого он должен уже иметь определенное представление о подходящей системе ОВК, включая размер и расположение соответствующих помещений для оборудования. Нет нужды говорить, что архитектор также имеет право решающего голоса в этих основополагающих решениях цикла проектирования.
Безопасный забор воздуха
При заборе воздуха должна быть исключена принцип. возможность преднамеренного загрязнения в результате актов вандализма, терроризма или действий, производимых по какимлибо иным мотивам. Подброшенную во впускное отверстие для воздуха кустарную дымовую шашку можно рассматривать как своеобразную шутку, распыление слезоточивого газа из баллончика – как хулиганство, если же ктото пытается занести в устройства забора воздуха патогенные организмы, таящие в себе смертельную опасность, речь уже может идти об акте терроризма, угрожающем жизни людей. После 11 сентября 2001 года в Соединенных Штатах сообщалось об имевшемся террористическом плане по загрязнению системы кондиционирования воздуха в здании конгресса.
Поэтому рек. устанавливать вентиляционную решетку для забора воздуха чтобы она была незаметна и/или недоступна с внешней стороны здания. Установка решеток вблизи уровня земли крайне нежелательна не только изза опасности злонамеренных действий, но и изза того, что на этом уровне воздух более насыщен выхлопными газами, пыльцой растений и другими загрязняющими веществами. Забор воздуха ниже уровня земли, например из подвала, что иногда применяется в расположенных в подвале установках кондиционирования, абсолютно непригоден, т. к. в этом случае накапливается влага и грязь, служащие питательной средой для грибков и бактерий.
На фотографии задней части Городского музея Гааги показан пример разумного и соблазнительного расположения недоступных устройств забора воздуха. Несколько лет назад в рамках проекта капитальной реконструкции в музее была установлена система ОВК с базовой установкой обработки воздуха, расположенной в подвале. На фотографии видно размещение вентиляционной решетки, но можно ли ее распознать?3
Воздушные заслонки
Насколько долго в здании будет сохраняться приемлемое качество воздуха, отделенного от наружного воздуха, в большой степени будет зависеть от плотности заполнения здания людьми, герметичности наружных стен и от возможности установки работы системы кондиционирования в режиме рециркуляции воздуха.
Рециркуляция воздуха
• Заборное устройство для приточного воздуха должно быть в 2–3 раза больше, чем если бы оно использовалось только для вентиляции, что повышает вероятность короткого замыкания.
• Рециркуляционный воздух образуется внутри самого здания, поэтому он легко подвержен загрязнениям, источники которых находятся в здании.
Исследования показывают, что в зданиях с системами рециркуляции синдром «больного» здания проявляется чаще, т. к. табачный дым и летучие органические смеси, выделяющиеся внутри здания, циркулируют вместе с вентиляционным воздухом. Поэтому, начиная с середины 1980х годов, такие системы стали в СевероЗападной Европе менее популярными, и в настоящее время они редко используются в офисных зданиях в Голландии. но в Соединенных Штатах они все так же популярны. То, что рециркуляционные системы могут загрязняться из источников внутри здания, делает их чрезвычайно уязвивыми для биологического терроризма. Террорист может быть незаметным сотрудником, делающим свое зловещее дело под защитой своего собственного офиса.
Внутрення среда с закрытыми воздушными заслонками
В этих условиях качество внутреннего воздуха быстро снижается, т. к. все биологические выделения замыкаются внутри эффективно используемого объема внутренних помещений.
Если вентиляционный воздух служит также в качестве теплоносителя для отопления и охлаждения помещений, система ОВК в указанных условиях полностью выходит из строя. Это справедливо и для систем забора воздуха, используемого для распределения тепла и холода. С другой стороны, системы ОВК, в состав которых входят вентиляционные и охлаждающие конвекторы, системы охлаждающих и нагреваемых потолков, могут поддерживать тепловые параметры внутри помещений без участия вентиляции.
Системы с рециркуляцией (
Все системы ОВК с рециркуляцией, включая VAVсистемы и системы забора воздуха, могут продолжать работать и способны поддерживать внутренние тепловые параметры без участия системы вентиляции.
Снижение качества внутреннего воздуха
(в промилле) (Recknagel, 200 ,
где Ci (t) – концентрация CO2 внутри здания в момент времени (t), промилле;
Ce – концентрация CO2 в наружном воздухе;
Co – концентрация CO2 внутри здания в момент времени ( ;
P – интесивность вырабатывания CO2 внутри здания, см3/ч;
n – интенсивность инфильтрации, ч1;
V – эффективный объем внутреннего пространства, м3;
t – время, ч.
На 7 показаны примеры изменения концентрации CO2 как функции времени. Во всех представленных вариантах в качестве Ce берется значение 350 промилле, а Co – 800 промилле. В качестве эффективного объема внутреннего пространства для систем без рециркуляции берется значение 27 м3, рассчитанное для офисного помещения общей площадью 10 м2 и с высотой от пола до потолка 2,7 м. Для систем с рециркуляцией воздуха в качестве средней плотности заполнения людьми помещений предполагается 1 человек на 15 м2, высота помещения вместе с потолочной полостью принимается равной 3 м, что в результате дает объем V = 45 м3.
Интенсивность вырабатывания CO2 берется равной 20 л/ч = 0,02 x 106 см3/ч на человека. В качестве интенсивности инфильтрации берется 0,1 или 0,2 ч1 соответственно, что может рассматриваться как весьма небольшая инфильтрация.
Обсуждение
Эти значения соответствуют предельным величинам диапазона комфортного восприятия, касающегося оценки качества воздуха для людей, входящих в помещение со свежего воздуха и так же не адаптировавшихся к качеству внутреннего воздуха. Это является разумным допущением для общественных зданий и офисов с интенсивным перемещением людей, так же не адаптировавшихся к внутренним условиям.
Через некоторый промежуток времени чувствительность к определенным запахам изза привыкания (в данном контексте изза адаптации) снижается. Это явление наиболее отчетливо проявляется по отношению к запахам человеческого тела и в некоторой степени – по отношению к умеренно дымной атмосфере. Так как в чрезвычайной ситуации людям не хватает свежего воздуха, они не возражают против резкого роста концентрации CO Действительно, маловероятно, что привыкшие к запахам люди даже заметят такой рост. В этой связи можно упомянуть исследования качества воздуха в самолетах, где вариации концентрации CO2 от 1500 до 2000 являются скорее правилом, чем исключением. Несмотря на это, по результатам одного исследования выявлено, что лишь небольшое число (около 4 %) людей оценивают качество воздуха как плохое.
В качестве значения MAC4 для CO2 в воздухе принято 5000 промилле. Это соответствует максимальной концентрации в воздухе, при которой человек может дышать таким воздухом восемь часов в день без ухудшения здоровья. Исходя из предыдущего анализа, этот предел может быть повышен только в условиях отсутствия рециркуляции и инфильтрации воздуха (степень инфильтрации равна 0,0 ч1).
Воздушные фильтры
Это показано на Бактерии имеют размеры от 0,3 до 30 микрон, и как видно на графике, субмикронные частицы только частично удерживаются фильтрами даже с наиболее оптимальной эффективностью (типа А). Вирусы меньше 0,05 микрон, поэтому они беспрепятственно могут проходить через эти фильтры. В любом случае было бы интересно, как бы повели себя эти микроорганизмы, если бы они попали в воздушный фильтр. загодя можно предсказать их бурный рост в накапливаемой в воздушном фильтре питательной массе из пыли и влаги, обогащенной большим количеством кислорода. Кроме того, об этом говорилось в материалах некоторых исследований.
Электростатические воздухоочистители
Электростатические воздухоочистители могут удерживать весьма небольшие частицы, причем не только микробиологические организмы, но и табачный дым, пыльцу растений, зольную пыль, частицы копоти и т. д. В поле высокого напряжения образуется также озон, который окисляет пахучие вещества, и убивает бактерии и вирусы. Способность электростатических фильтров осаждать весьма мелкие частицы, которые в случае загрязнения наружного воздуха могли бы быть также загрязнены или пропитаны опасными веществами, делает их привлекательными в ситуациях, где необходимо обеспечение высокого стандарта качества воздуха.
Идеальная комбинация воздушных фильтров могла бы состоять из электростатического фильтра с последовательно подключенным к нему устройством промывки, которое нейтрализует оставшийся озон, поглощает пахучие вещества, охлаждает и при необходимости осушает или увлажняет воздух. В чрезвычайной ситуации, благодаря исключительно эффективной очистке воздуха, становится возможным использование в течение весьма длительных периодов только рециркуляционного воздуха, без существенного ухудшения качества внутреннего воздуха.
Работу такой комбинации фильтра и устройства промывки можно сравнить с действием грозового ливня после жаркого дня со смогом в атмосфере. Насыщенная кислородом холодная вода не только очищает воздух, но и создает бодрящую, свежую атмосферу.
Воздушные фильтры этого класса могут, в принципе, обеспечить прекрасную защиту в случае чрезвычайной ситуации, связанной с экологическими нарушениями или с проявлениями биологического терроризма. При совместной работе с системами кондиционирования и вентиляции любого типа они могут также давать свой вклад в энергосбережение и повышение качества воздуха. На рынке имеется множество различных моделей таких фильтров. Только их высокая стоимость (в 10–16 раз больше стоимости обычных воздушных фильтров), длительный срок окупаемости и «высокотехнологичный» характер (отпугивающий множественных инженеровустановщиков и пользователей) стоят в настоящее время на пути их широкого использования в комфортных приложениях в Европе.
В США, где бытовые воздушные отопительные системы широко распространены, такие фильтры служат в качестве обычных хозяйственных устройств. Пользователи промывают фильтры раз в неделю в посудомоечной машине, обеспечивая тем самым чистый воздух в доме.
Выбор естественной или гибридной вентиляции
В системах естественной и гибридной вентиляции наружный воздух поступает непосредственно снаружи через струйные вентиляционные проемы и/или через окна. Это затрудняет загрязнение воздуха из центральной точки ( .
В настоящее время в Голландии ведется интенсивная разработка гибридных вентиляционных систем для промышленных зданий. Охлаждение внутренних помещений может обеспечиваться комбинацией таких систем при интеграции охлаждающих конвекторов, охлаждающих полов и активировании панелей перекрытия (охлаждение и/или нагревание массы здания).
При использовании естественного забора воздуха концентрация твердых частиц внутри здания вообще меньше, чем снаружи, благодаря чему автоматически реализуется определенная мера защиты ( выше). Частицы, проникшие в здание, имеют тенденцию, как уже указывалось выше, оседать на стенах, полу, потолке и обстановке внутри, в результате период их нахождения в воздухе во взвешенном состоянии уменьшается. Степень проявления этого явления зависит, однако, от адсорбирующих характеристик этих поверхностей и от потоков воздуха, вызываемых деятельностью людей, работой вентиляторов, компьютеров и т. д.
Одно можно сказать со всей определенностью. В случае неминуемого террористического нападения или экологической катастрофы люди в зданиях с гибридной или естественной вентиляционной системой могут в некоторой степени защитить себя, закрыв окна и вентиляционные проемы.
Заключение
В случае экологической катастрофы система ОВК значительный период времени может работать в режиме рециркуляции, не подвергая опасности здоровье находящихся в здании людей. Предпочтительно, чтобы устанавливаемые системы имели принцип. возможность работы в режиме рециркуляции, даже если они рассчитаны на нормальную работу со 100процентным использованием наружного воздуха.
Команда «закрыть заслонки наружного воздуха и открыть заслонки рециркуляционного воздуха» должна исходить от одного из высокопоставленных лиц, способных принимать соответствующие решения. Следует избегать возможного злоупотребления этой властью, например для экономичности энергии.
Здания в потенциально уязвимых местах и здания особой общественной значимости (в том числе центры по борьбе с чрезвычайными ситуациями) должныбыть оснащены наилучшим из возможного оборудованием очистки, например, с использованием описываемой выше комбинации электростатических фильтров с воздухоочистителями. Управляющие зданий должны знать возможные действия, которые должны предприниматься в чрезвычайной ситуации:
• Закрыть все окна и вентиляционные решетки в стенах.
• Для систем обработки воздуха, на 100 % работающих с наружным воздухом: «остановить вентиляторы подачи воздуха и перекрыть клапаны наружного воздуха».
• Для систем обработки воздуха с возможностью работы в режиме рециркуляции: «закрыть заслонки наружного воздуха и полностью перейти на рециркуляцию».
Для каждого здания должен быть подготовлен подробный план действий, и все эти отдельные планы должныбыть скоординированы на базе общего плана действий в условиях чрезвычайной ситуации.
Подобного рода планы доказали свою полезность при экологических катастрофах.
Послесловие
Приведенное здесь высказывание принадлежит главе отдела медицины окружающей среды департамента общественного здравоохранения Роттердама (Woudenburg, 200 .
Побудительной причиной написания этой статьи было не стремление к сенсационности, а любопытство. На определенный момент любопытство было удовлетворено, но затем возник вопрос: рассматривалась ли связь м. городскими и региональными планами действий в чрезвычайных ситуациях, и если да, то в какую форму вылилась такая координация?
Должны ли здания,предназначенные для использования их в качестве кризисных центров в чрезвычайных ситуациях, удовлетворять определенным стандартам?
![]() ![]() ![]() ![]() На главную Водоснабжение 0.0028 |
|