Температура воздуха при вентиляции: Вентиляция в доме, основные функции и параметры

alexxlab
03.04.2023
Комментарии: 0

Вентиляция в доме, основные функции и параметры

В первой части обсудим, как должна работать вентиляция, чтобы в доме был здоровый микроклимат.

Главное назначение вентиляции – ежедневно и круглосуточно обеспечивать дом здоровым воздухом. В цифрах свежий и чистый воздух выглядит так:

• Концентрация углекислого газа (СО2) – ниже 800-1000 ppm
• Концентрация частиц пыли, аллергенов, микробов, вредных газов и других загрязнителей – в пределах предельно-допустимых значений (для каждого загрязнителя оно свое)
• Относительная влажность – 40-60%
• Температура – 18-25°С (в зависимости от комнаты)

А что мы имеем на деле? В стандартной квартире часто наблюдаются признаки плохого микроклимата:

• Высокая концентрация углекислого газа – от 2000 ppm и выше. Такой уровень СО2 легко достигается всего за 1-2 часа, если в комнате с закрытыми окнами сидят 2-3 человека.
• Большое количество пыли – частицы шерсти, волос, кожи, уличной грязи, строительно-отделочных материалов и мебели.
• Повышенное содержание вредных веществ, в том числе формальдегида и поливинилхлорида. Их может выделять мебель из пластика и ДСП, виниловые обои, лакокрасочные материалы, даже некоторые детские игрушки.
• Биологические загрязнители: бактерии, вирусы, аллергены.
• Повышенная влажность воздуха, из-за которой отсыревают стены и потолки, появляется плесень, «потеют» пластиковые окна.
• Низкая температура воздуха и сквозняки (в холодное время года).

Как вентиляция справляется со всеми этими проблемами? Рассмотрим по порядку.

Воздухообмен

Углекислый газ часто используется как индикатор загрязнения воздуха. Если в комнате его много, то будьте уверены – другого «мусора» в воздухе тоже достаточно. Самый простой способ удалить СО2 и другие загрязнители – вытеснить душный и грязный воздух в вытяжную вентиляцию и заменить его свежим воздухом с улицы (с концентрацией СО2 около 400-500 ppm). Для этого нужно обеспечить воздухообмен – вытяжку старого воздуха из квартиры и приток свежего воздуха с улицы.

Важный момент: вытяжки без притока не бывает. Если пластиковые окна плотно закрыты и притока практически нет, то и вытяжки почти не будет. И наоборот. Сколько воздуха в квартиру входит, столько и выходит:

Приток = Вытяжка = Объем воздухообмена

Чем больше загрязнителей в помещении, тем выше должна быть кратность воздухообмена:

Кратность воздухообмена = Сколько уличного воздуха поступает в помещение за 1 час (м3/ч) / Площадь помещения (м2) Х Высота потолка (м)

Есть принятые нормативы воздухообмена для жилых комнат, кухни и туалета с ванной. Считать их можно по-разному: по количеству воздуха на одного человека, по кратности воздухообмена или по общей площади квартиры. Рассмотрим все варианты.

Воздухообмен для жилых комнат (спальни, детские, гостиные):

• 30 кубометров в час на одного человека – расчет по количеству человек (санитарно-гигиенический минимум)
• 60 кубометров в час на одного человека – расчет по количеству человек (комфортный уровень)
• 35 – расчет по кратности: за час в помещение должно поступать свежий воздух в объеме 35% от общего объема комнаты
• 3 кубометра на каждый квадратный метр – расчет по общей площади квартиры (в расчет не берется площадь кухни, ванной комнаты и туалета, а также балконов, лоджий и террас)

Для кухни:

• 60 кубометров в час – непрерывный воздухообмен при электрической плите
• 90 кубометров в час – непрерывный воздухообмене при газовой плите
• 180 кубометров в час – периодический воздухообмен (во время готовки)

  Для раздельных ванной комнаты и туалета:

• 25 кубометров в час из каждого помещения – непрерывный воздухообмен
• 90 кубометров в час из каждого помещения – воздухообмен сами-понимаете-когда

  Для совмещенного санузла:

• 50 кубометров в час – непрерывный воздухообмен
• 120 кубометров в час — воздухообмен сами-понимаете-когда

Данные нормативы актуальны и для вентиляции в комнате без окон
.

Если приточная вентиляция обеспечивает необходимый объем воздуха, а вытяжка в состоянии удалить тот же объем, то в вашей квартире будет здоровая атмосфера. При условии, что уличный воздух чистый. Если вы живете в пыльном и загазованном мегаполисе, вентиляцию следует дополнить хорошей системой очистки воздуха.

Очистка воздуха

Сразу оговоримся: очиститель воздуха и приточная вентиляция с фильтрацией – это разные вещи. Первый очищает воздух, который уже в помещении, а вторая очищает воздух, который только входит в дом. В данной статье речь только о фильтрах для вентиляции. Прежде всего нужно понять, от чего именно следует очистить воздух. Классификация частиц по размеру и фильтры, которые их задерживают:

Коротко пройдемся по каждой группе фильтров:

Фильтры грубой очистки (класс от G1 до G4) Используется в качестве префильтра – для очистки воздуха от самых крупных частиц (пуха, крупной пыли и т.д.). Фильтров класса G недостаточно для полноценной фильтрации, после них в вентиляции должны стоять фильтры более тонкой очистки. В этом случае грубый префильтр защищает тонкие фильтры от преждевременного засорения и продлевает их срок службы.

Фильтры тонкой очистки (класс от F5 до F9) Задерживают крупную и среднюю пыль, бактерии, некоторые аллергены (пыльца, споры плесени).

Высокоэффективные HEPA-фильтры (класс от Е10 до h24) Задерживают частицы любого размера, но используются для финальной очистки от самых мелких частиц (до 10 мкм). Ставить НЕРА без предварительной очистки фильтром G или F неразумно, так как НЕРА-фильтры дорогие, а крупные частицы быстро засоряют его. В хорошей вентиляции должен быть каскад фильтров, в идеале – G + F + HEPA.

Угольные фильтры Содержат сорбент, который впитывает в себя вредные газы и неприятные запахи. Как и НЕРА-фильтры, стали применяться в бытовых системах вентиляции сравнительно недавно, в связи с высоким загрязнением воздуха в городах.

Краткий вывод.

Если вы живете в хороших экологических условиях, то можно обойтись одним фильтром F. Чтобы продлить ему жизнь, необходимо поставить перед ним префильтр G. Но сегодня во многих городах концентрация мельчайших частиц РМ 2,5 и вредных газов превышает предельно-допустимые значения. Поэтому появилась необходимость использования угольных и НЕРА-фильтров, которые изначально применялись на промышленных и медицинских объектах. Сейчас ими оснащаются многие бытовые вентиляционные устройства и очистительные мультикомплексы. Если вы живете в крупном городе (например, Москве), в идеале вам нужна приточная вентиляция с комплексной фильтрацией: G и/или F, HEPA и уголь. Такой каскад обеспечивает максимальный срок эксплуатации каждого фильтра. Чтобы увеличить срок службы фильтров G и F, их можно регулярно чистить пылесосом.

Поддержание температурного режима

По нормативам комнатная температура для жилых помещений (спальня, гостиная и т.д.) должна быть не ниже +20°С, на кухне – минимум +18°С, а в ванной комнате не ниже +25°С. Есть нормативы и для температуры приточного воздуха. Вентиляция в доме работает и в +40, и в -40°С, и очевидно, что летом приточный воздух скорее всего нужно будет охлаждать, а зимой — нагревать. По строительным нормам допустимое отклонение температуры в приточной струе от комнатной температуры составляет плюс-минус 1-1.5°С. В зависимости от того, что вам нужно: согреть воздух в помещении или охладить.

Приведенные нормативы в случае устройства собственной вентиляции носят скорее рекомендательный характер. Вы вправе настраивать приточную вентиляцию по собственным ощущениям. Главное, чтобы между температурами притока и комнатного воздуха не было большого перепада. При соблюдении этого условия они легко перемешаются, и в комнате установится комфортный для вас температурный режим.

Если приточная струя будет слишком холодной, она «ляжет» на пол тяжелым холодным «куском», а старый теплый воздух останется вверху. Активного перемешивания воздуха не будет.

В любом случае температуру притока лучше не опускать ниже 0°С. В холодной вентиляции может образоваться конденсат (например, на распределительной решетке «приточки»), и при отрицательной температуре он превратится в лед. В итоге обмерзнут и система вентиляции, и прилегающие к ней стены, может пострадать ремонт.

Краткий вывод.

Даже если вы – «морж» и любите морозный свежий воздух, в условиях российской зимы вам все равно понадобится нагрев в приточной вентиляции. Об этом говорят не только нормативы, но и здравый смысл. Причем «исправлять» температуру воздуха нужно именно на входе в помещение, чтобы не пострадала ни сама вентиляция, ни отделка.

Летом для поддержания комфортного температурного режима следует позаботиться об охлаждении воздуха. Мощность кондиционера следует подбирать, исходя из площади квартиры и суммарного тепловыделения проживающих в ней людей и бытовой техники.

Нормализация влажности

Оптимальная влажность воздуха в помещении – 40-60%. Это относительная влажность, она зависит от температуры и количества воды в воздухе (влагосодержание).

Зимой в уличном воздухе мало воды, но из-за низкой температуры относительная влажность воздуха может быть сравнительно высокой – 60-70%. Когда холодный воздух из приточной вентиляции попадает домой, он нагревается и расширяется, а его относительная влажность падает. В итоге весь воздух в квартире становится более сухим. В этом случае зимой рекомендуем включать в доме увлажнитель воздуха.

Летом часто бывает обратная ситуация. На улице тепло и влажно, и приточная вентиляция, наоборот, увлажняет воздух в квартире. Особенно это актуально для южных регионов. В этом случае надо понижать влажность в квартире: специальным осушителем или простым кондиционером (он выводит на улицу избыточную влажность в виде конденсата).

Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях

Системы вытесняющей вентиляции (Displacement Ventilation, DV, и их модификации – Cooled Beam, UFAD и т. п.) продолжают интересовать специалистов отрасли у нас в стране и за рубежом. Этот интерес определяется двумя причинами: одна из них – определенная «нетрадиционность» методов их расчета; вторая состоит в том, что область применения DV, методы их проектирования и регулирования до настоящего времени четко не определены.

В нашем журнале в 2001–2002 годах был опубликован ряд статей (см. «Системы вытесняющей вентиляции для промышленных зданий. Типы, область применения, принципы проектирования», «АВОК», 2001, № 5, с. 36–46; «Системы вентиляции с воздухораспределителями в полу / Опыт применения», «АВОК», 2002, № 6, с. 40–42; «Системы вентиляции с воздухораспределителями в полу / Температурная стратификация», «АВОК», 2002, № 6, с. 44–50) с редакционными комментариями, в которых достаточно подробно рассмотрены физические процессы, лежащие в основе формирования распределения воздушных и тепловых потоков в помещениях, принципы расчета, возможная область применения, достоинства и недостатки системы и т. п. Данные публикации не содержали конкретных сведений, позволяющих инженеру-проектировщику выполнить необходимые расчеты и подобрать оборудование. Фирмы-производители воздухораспределителей для вытесняющей вентиляции, например «Trox», «Halton» и др., предлагают в своих каталогах определенную информацию о DV, однако ее недостаточно для проектирования систем.

В 2002 году Федерация Европейских ассоциаций в области отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (REHVA) начала подготовку серии справочников (REHVA Guidebook) по актуальным вопросам специальности. Первым изданием из серии был справочник «Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях» («Displacement Ventilation in Non-Industrial Premises»).

Авторы-составители справочника – Haokon Skistad (ред.), Elisabeth Mundt, Peter V. Nielsen, Kim Hagstrom, Jorma Railio – известные специалисты из скандинавских стран, где еще в 1980-х годах началось применение систем вытесняющей вентиляции и были разработаны первые конструкции воздухораспределителей.

НП «АВОК» получило право на перевод, издание и адаптацию справочника для российских условий. Ожидается, что российское издание справочника «Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях» будет подготовлено в 2003 году.

Справочник состоит из следующих основных разделов:
1. Общий обзор вытесняющей вентиляции.
2. Терминология, символы и единицы.
3. Основные сведения о вытесняющей вентиляции, в том числе:
– принципы организации воздухообмена;
– распределение температуры воздуха по высоте вентилируемых помещений и практические рекомендации по его определению;
– сведения о конвективных потоках над источниками тепла;
– распределение загрязняющих веществ в помещении;
– эффективность вытесняющей вентиляции;
– отопление помещений.
4. Воздухораспределители для вытесняющей вентиляции.
5. Проектирование систем вытесняющей вентиляции.
6. Энергоэффективность вытесняющей вентиляции.
7. Системы автоматики и управления.
8. Примеры расчета и проектирования вытесняющей вентиляции в ресторане, офисе, зале заседаний, аудитории, классе.
Ниже представлена подробная аннотация справочника «Вытесняющая вентиляция в непроизводственных зданиях», подготовленная по материалам доклада его редактора Хакона Скистада (Haokon Skistad) на 43-м международном симпозиуме AICARR («Качество среды и технологические решения»), Милан, 7–8 марта 2002 года. Е. О. Шилькрот, вице-президент НП «АВОК»

Основные принципы вытесняющей вентиляции

В системах вытесняющей вентиляции (DV) приточный воздух подается с уровня пола непосредственно в обслуживаемую зону помещения, при этом его температура должна быть ниже температуры воздуха в помещении (?Т=1–8 °C). Если приточный воздух холоднее воздуха помещения более чем на 3 °C, то его следует смешивать с воздухом помещения, чтобы избежать неприятных ощущений для людей от холодных воздушных потоков на уровне пола. Удаление нагретого загрязненного воздуха, вытесняемого в верхнюю зону в конвективных потоках над тепловыми источниками, происходит на уровне потолка помещения.

Для обеспечения устойчивой вытесняющей вентиляции объемы подаваемого воздуха (qs) должны равняться сумме объемов воздуха в конвективных потоках над тепловыми источниками на уровне границы раздела, уровня стратификации, нижней зоны помещения, заполненной свежим и чистым воздухом, и верхней зоны, заполненной загрязненным воздухом (рис.

Воздухораспределители

Приточный воздух подается в помещение через воздухораспределители, расположенные на уровне пола либо встроенные непосредственно в пол. На рис. 2 представлены типовые схемы организации подачи воздуха.

В театрально-концертных залах воздух зачастую подается из-под кресел (рис. 3). Такое решение хорошо себя зарекомендовало, однако на практике оно требует особого внимания в части предотвращения неприятных холодных потоков на уровне щиколоток.

НЕКОТОРЫЕ ПОЯСНЕНИЯ
Принцип работы системы вытесняющей вентиляции, в основу которого положен приток воздуха в обслуживаемую зону и удаление воздуха и горячих газов на уровне потолка, известен и применяется уже сотни лет на промышленных объектах, главным образом на объектах тяжелой промышленности.

Одним из первых научных исследований в области изучения данного принципа вентиляции считается работа Батурина 1940 года. С начала 80-х годов прошлого столетия системы вытесняющей вентиляции стали широко и довольно успешно применяться в скандинавских странах в административных помещениях и конференц-залах.

В последние 20 лет системы вытесняющей вентиляции стали использоваться еще шире, причем не только в промышленности. К несчастью, многие разработчики не придавали должного значения ограничениям, которые имеются у данных систем. В результате они зачастую применялись с проектными ошибками, а иногда и в таких случаях, когда их использование просто-напросто противопоказано. И наоборот, когда система корректно рассчитана, спроектирована и смонтирована, она имеет целый ряд бесспорных преимуществ по сравнению с системой перемешивающей вентиляции, особенно в помещениях с высокими потолками.

ОБОЗНАЧЕНИЯ
с – концентрация загрязняющих веществ, мг/м3, ppm
ce – концентрация загрязняющих веществ на вытяжке, мг/м3, ppm
cexp – концентрация загрязняющих веществ во вдыхаемом воздухе, мг/м3, ppm
coz – концентрация загрязняющих веществ на обслуживаемом участке (на высоте 1,1 м от уровня пола), мг/м3, ppm
cs – концентрация загрязняющих веществ на подаче, мг/м3, ppm
qe – объем отводимого воздуха, л/с
qs – объем подаваемого воздуха, л/с
qp – объем воздуха, генерируемый тепловым шлейфом, л/с
z – высота потолков в помещении, м
e – температура воздуха на вытяжке, °C
oz – температура воздуха на обслуживаемом участке, °C
s – температура воздуха на подаче, °C

Вытесняющая вентиляция и качество воздуха

Основное преимущество вытесняющей вентиляции – существенное повышение качества воздуха. При неизменных объемах вентиляционного воздуха и эмиссии загрязняющих веществ и равных прочих условиях качество воздуха в обслуживаемой зоне будет лучше, если в помещении используется вытесняющая вентиляция, а не традиционная перемешивающая (MV) (рис. 4). Преимущества определяются высотой стратификации загрязненного воздуха.

Достаточно большие объемы вентиляционного воздуха гарантируют распределение воздуха, представленное на рис. 5 слева. Эксперименты, проведенные Сандбергом (Sandberg) и Этериджем (Etheridge), показали, что конвективный поток, формирующийся человеком, может вызвать приток чистого свежего воздуха до высоты вдыхания воздуха (рис. 6).

Лабораторные испытания дают основания утверждать, что объемы вентиляционного воздуха порядка 10 л/с на человека, подающиеся непосредственно в обслуживаемую зону помещения, дают улучшение качества воздуха, аналогичное тому качеству, которое перемешивающая вентиляция обеспечивает при воздухообмене 20 л/с на человека. Эти данные получены в лабораторных исследованиях и в условиях практической деятельности пока не проверялись.

Вытесняющая вентиляция в помещениях с избытками тепла

На рис. 7 представлена типичная схема распределения температуры в помещениях с вытесняющей и перемешивающей системами вентиляции. Особенность вытесняющей вентиляции состоит в том, что температура повышается от пола к потолку. Особо следует подчеркнуть, что температура воздуха на уровне пола выше температуры его поверхности, что обусловлено перемешиванием приточного воздуха с воздухом помещения и радиационным теплообменом между потолком и полом.

Вертикальный градиент температуры воздуха в помещении не должен превышать 1,5–2 °C (рис. 8), что фактически ограничивает разность температур между зоной обслуживания, нижней зоной и верхней зоной вытяжки. При определенной температуре воздуха в обслуживаемой зоне температура приточного воздуха (при вытесняющей вентиляции) не может быть низкой, как это происходит в системах перемешивающей вентиляции. В помещениях с потолками высотой около 2,4 м разность температур составляет примерно 2 °C. В помещениях с более высокими потолками это значение может повышаться. В примере, показанном на рис. 9, эта разница составляет 4,5 °C.

	Рисунок 7. Вертикальный градиент температуры воздуха в помещениях с вытесняющей и перемешивающей системами вентиляции при равных воздухообменах и тепловой нагрузке
	Рисунок 8. Ограничение разности температур между зоной обслуживания и верхней зоной вертикальным градиентом температур
	Рисунок 9. Схема температурного распределения в помещении с высокими потолками – сравнительные характеристики вытесняющей и перемешивающей систем вентиляции
	Рисунок 10. Театрально-концертный зал с системой вытесняющей вентиляции и рециркуляцией воздуха

Поскольку вытесняющая вентиляция обуславливает более низкую температуру воздуха в обслуживаемой зоне при определенной фиксированной температуре приточного воздуха, имеется возможность на протяжении практически всего года пользоваться естественным охлаждением, или, иначе говоря, охлаждением наружным воздухом. Кроме того, температура воздуха в обслуживаемой зоне может быть ниже, чем при перемешивающей вентиляции.

Поскольку в системе вытесняющей вентиляции холодный приточный воздух подается непосредственно в обслуживаемую зону, необходимо использовать воздухораспределители, которые обеспечивали бы необходимое перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения. Ошибка с выбором приточной системы неизбежно влечет за собой проблемы холодных воздушных потоков, создающих дискомфорт для людей.

Зачастую оказывается, что объемы воздуха, необходимые для обеспечения теплового комфорта, значительно больше, чем требуется для получения максимальных преимуществ по качеству воздуха в системах вытесняющей вентиляции (от 10 до 20 л/с на человека). В этом случае экономически целесообразным решением, по сравнению с прямоточными системами, может стать рециркуляция (рис. 10). Предположим, что объем вентиляционного воздуха составляет 10 л/с на человека, при этом 40 % этого воздуха идет по рециркуляции. В этом случае концентрация СО2 в зоне дыхания составит примерно 900 ppm, тогда как в помещении с перемешивающей системой вентиляции она поднимется до 1 350 ppm [2]. Таким образом, система вытесняющей вентиляции дает ощутимые преимущества и в плане качества воздуха, и в плане экономии энергоресурсов по кондиционированию помещений.

Охлаждаемые потолки и система кондиционирования воздуха

Охлаждаемые потолки в сочетании с системой вытесняющей вентиляции могут оказаться даже более полезными, чем задумывали проектировщики. При этом стратификация воздуха в помещении не нарушается. Показано, что в помещении, где охлаждаемые потолки сочетаются с вытесняющей вентиляцией, до 50 % общей тепловой нагрузки может сниматься с потолка. Увеличение нагрузки, снимаемой с потолка, вызывает интенсификацию нисходящих воздушных потоков и нежелательное расширение зоны перемешивания воздуха, что практически сводит к нулю эффект вытесняющей вентиляции. Вопрос, какую вентиляционную систему предпочесть для помещений высотой от 2,5 до 3 м, где основной вредностью являются тепловыделения, представляется достаточно спорным. Несомненно, однако, что для помещений с высокими потолками предпочтительной является система вытесняющей вентиляции.

Вытесняющая вентиляция и отопление помещений

Когда речь идет о вытесняющей вентиляции, считается за правило, что вентиляционный воздух не может использоваться в целях отопления. Обычно тепло обеспечивается радиаторами, располагающимися под окнами либо на наружной стене. В качестве альтернативы может рассматриваться применение теплого пола: в этом случае температура пола достаточно низкая, чтобы приточный воздух растекался по нему, не сильно нагреваясь.

Подача воздуха

Как уже отмечалось, одна из основных проблем вытесняющей вентиляции – наличие характерных потоков холодного воздуха вблизи воздухораспределителей. Главная причина – неправильный их подбор. В этой связи представляется целесообразным подчеркнуть следующие обстоятельства:

• Проблемы потоков холодного воздуха чаще всего возникают у воздухораспределителей, представляющих собой перфорированные пластины и разного рода решетки.
• Воздухораспределители различного назначения имеют разные аэродинамические характеристики.
• «Хороший» воздухораспределитель, предназначенный для подачи приточного воздуха с ?Т=4–10 °C , обеспечивает хорошее перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения и имеет ограниченную зону температурного дискомфорта.
• «Хороший» воздухораспределитель, предназначенный для подачи приточного воздуха с ?Т=0,5–2 °C, обеспечивает незначительное перемешивание приточного воздуха с воздухом помещения. Таким образом, для обеспечения корректной работы вентиляционной системы с оптимальными рабочими и эксплуатационными характеристиками следует использовать воздухораспределители, предназначенные именно для данного вида помещений и имеющие подробную техническую документацию изготовителя.

Подача в помещение холодного воздуха

Когда воздух, подаваемый в помещение, холоднее воздуха помещения, он скользит по полу стратифицированным потоком, имеющим примерно одинаковую толщину, как правило, около 20 см. Максимальная скорость движения наблюдается на высоте примерно 2 см от пола (рис. 12). Перед воздухораспределителем образуется зона, для которой характерны высокая скорость и низкая температура. В такой зоне люди могут испытывать определенный дискомфорт на уровне щиколоток, обусловленный движением холодных потоков. Оптимальный побор воздухораспределителей должен свести к минимуму площадь такой зоны (рис. 13). Важно подчеркнуть, что низкоскоростной воздухораспределитель – это не просто перфорированная пластина. Он имеет определенные параметры подачи воздуха. И лучше, если он будет изготовлен фирмой с надежной репутацией.

Подача изотермического или нагретого воздуха

При подаче изотермического приточного воздуха его движение происходит по горизонтали вглубь помещения. А при подаче нагретого воздуха он поднимается вверх к потолку (рис. 14). Таким образом, очевидно, что система вытесняющей вентиляции эффективна только тогда, когда приточный воздух холоднее воздуха в помещении.

Тепловое картирование дыхательных путей человека

. 1985 г., февраль; 58 (2): 564–70.

doi: 10.1152/jappl.1985.58.2.564.

Э. Р. Макфадден-младший, Б. М. Пичурко, Х. Ф. Боуман, Э. Ингенито, С. Бернс, Н. Доулинг, Дж. Солуэй

• PMID: 3980358
• DOI: 10.1152/яппл.1985.58.2.564

ER McFadden Jr et al. J Appl Physiol (1985). 1985 фев.

. 1985 г., февраль; 58 (2): 564–70.

doi: 10.1152/jappl.1985.58.2.564.

Авторы

Э. Р. Макфадден-младший, Б. М. Пичурко, Х. Ф. Боуман, Э. Ингенито, С. Бернс, Н. Доулинг, Дж. Солуэй

• PMID: 3980358
• DOI: 10.1152/яппл.1985.58.2.564

Абстрактный

Чтобы охарактеризовать внутригрудные тепловые явления, возникающие при дыхании у людей, мы разработали гибкий зонд (наружный диаметр 1,4 мм), содержащий несколько термисторов, равномерно расположенных на расстоянии более 30,2 см, который можно было вводить в трахеобронхиальное дерево с помощью оптоволоконного бронхоскопа. С помощью этого устройства мы одновременно регистрировали температуру воздушного потока в шести точках от трахеи до субсегментарных бронхов у шести здоровых испытуемых, когда они дышали окружающим и холодным воздухом при нескольких уровнях вентиляции (VE). При спокойном дыхании комнатным воздухом средняя температура колебалась от 32,0±0,05°С в верхних отделах трахеи до 35,5±0,3°С в субсегментарных бронхах. По мере увеличения вентиляции температура вдоль дыхательных путей прогрессивно снижалась, и при VE 100+ 1/мин температура в двух указанных выше местах снизилась до 29.2 +/- 0,5 и 33,9 +/- 0,8 градуса С соответственно. Интервальные точки были промежуточными между этими крайностями. С холодным воздухом изменения были значительно более глубокими. При спокойном дыхании локальные температуры приближались к значениям, зарегистрированным при максимальном VE в комнатном воздухе, а при максимальном VE температура в проксимальных и дистальных дыхательных путях составляла 20,5 ± 0,6 и 31,6 ± 1,2 °C соответственно. На выдохе температура по ходу дыхательных путей прогрессивно снижалась по мере продвижения воздуха от периферии легкого ко рту: чем больше охлаждение на вдохе, тем ниже температура на выдохе. Эти данные показывают, что в процессе кондиционирования вдыхаемого воздуха внутригрудные и внутрилегочные дыхательные пути претерпевают глубокие термические изменения, распространяющиеся далеко на периферию легкого.

Похожие статьи

• Прямая регистрация температуры трахеобронхиального дерева у человека в норме.

  Макфадден Э. Р. младший, Денисон Д. М., Уоллер Дж. Ф., Ассуфи Б., Пикок А., Сопвит Т. McFadden ER Jr и соавт. Джей Клин Инвест. 1982 март; 69 (3): 700-5. DOI: 10.1172/jci110498. Джей Клин Инвест. 1982. PMID: 7061708 Бесплатная статья ЧВК.

• Косвенная оценка температуры поверхности слизистой оболочки дыхательных путей: теория и тесты.

  Ingenito EP, Solway J, McFadden ER Jr, Pichurko B, Bowman HF, Michaels D, Drazen JM. Ингенито Е.П. и др. J Appl Physiol (1985). 1987 ноябрь; 63(5):2075-83. doi: 10.1152/jappl.1987.63.5.2075. J Appl Physiol (1985). 1987. PMID: 3693240

• Температурные профили внутри дыхательных путей при физической нагрузке и гипервентиляции у здорового человека.

  Макфадден Э.Р. младший, Пичурко Б.М. McFadden ER Jr и соавт. Джей Клин Инвест. 1985 г., сен; 76 (3): 1007-10. DOI: 10.1172/JCI112052. Джей Клин Инвест. 1985. PMID: 4044825 Бесплатная статья ЧВК.

• Теплообмен и водный обмен в дыхательных путях человека.

  Макфадден Скорая помощь мл. Макфадден ER Jr. Ам преподобный Респир Дис. 1992 ноябрь; 146 (5 часть 2): S8-10. doi: 10.1164/ajrccm/146.5_Pt_2.S8. Ам преподобный Респир Дис. 1992. PMID: 1443909 Обзор.

• Последствия чрезмерной влажности.

  Уильямс РБ. Уильямс РБ. Respir Care Clin N Am. 1998 г., июнь; 4(2):215-28. Respir Care Clin N Am. 1998. PMID: 9648183 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Расшифровка роли температуры при РНК-вирусных инфекциях.

  Бишт К., Те Вельтус А.Дж.В. Бишт К. и др. мБио. 2022 26 октября; 13 (5): e0202122. doi: 10.1128/mbio.02021-22. Epub 2022 18 августа. мБио. 2022. PMID: 35980031 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Оптимизация роста и титрования человеческого коронавируса OC43.

  Савойя К., Липпе Р. Савойя С и др. Пир Дж. 2022 8 июля; 10:e13721. doi: 10.7717/peerj.13721. Электронная коллекция 2022. Пир Дж. 2022. PMID: 35833016 Бесплатная статья ЧВК.

• Профессиональное воздействие холода в связи с возникновением симптомов со стороны дыхательных путей в северной Швеции: проспективное популяционное исследование.

  Стернбрандт А., Хедман Л., Лильелинд И., Вальстрём Дж. Стернбрандт А. и др. Int Arch Occup Environ Health. 2022 ноябрь; 95(9):1871-1879. doi: 10.1007/s00420-022-01884-2. Epub 2022 31 мая. Int Arch Occup Environ Health. 2022. PMID: 35641664 Бесплатная статья ЧВК.

• Многоуровневое регулирование Neisseria meningitidis NHBA при физиологически релевантных температурах.

  Борги С., Антунес А., Хааг А.Ф., Спинсанти М., Бриньоли Т., Ндони Э., Скарлато В., Делани И. Борги С. и др. Микроорганизмы. 2022 18 апреля; 10 (4): 834. doi: 10.3390/microorganisms10040834. Микроорганизмы. 2022. PMID: 35456883 Бесплатная статья ЧВК.

• Дыхательная маска ослабляет острую реакцию дыхательных путей на физические упражнения в условиях минусовой температуры у здоровых людей.

  Стенфорс Н. , Перссон Х., Тутт А., Тафвессон Э., Андерссон Э.П., Айнегрен М., Хэнсток Х.Г. Стенфорс Н. и соавт. Eur J Appl Physiol. 2022 июнь; 122(6):1473-1484. doi: 10.1007/s00421-022-04939-x. Epub 2022 7 апр. Eur J Appl Physiol. 2022. PMID: 35391634 Бесплатная статья ЧВК.

Просмотреть все статьи “Цитируется по”

Типы публикаций

термины MeSH

Грантовая поддержка

• HL-17873/HL/NHLBI NIH HHS/США
• HL-19170/HL/NHLBI NIH HHS/США

Качество окружающей среды в помещении: управление HVAC | NIOSH

Только системы HVAC могут выступать в качестве источников загрязняющих веществ. Если эти системы не обслуживаются должным образом, воздушные фильтры вентиляции могут стать насыщенными, что приведет к потенциальному росту микробов и проблемам с запахом. Рост микробов также может быть результатом застоя воды в дренажных поддонах или неконтролируемой влажности внутри воздуховодов и охлаждающих змеевиков.

Проектирование вентиляционной системы

Количество воздуха, которое должно быть доставлено в данное помещение системой HVAC, в первую очередь зависит от количества людей, занимающих помещение, типа и количества оборудования, а также общего размера помещения. Очень важно обеспечить правильное распределение вентиляционного воздуха по всем рабочим помещениям. Когда помещения в здании используются не по своему первоначальному назначению, может потребоваться модификация системы HVAC, чтобы приспособиться к этим изменениям. Например, если помещение для хранения преобразовано в помещение, занимаемое людьми, может потребоваться изменение (балансировка) системы ОВКВ для подачи в помещение достаточного количества кондиционированного воздуха.

Подача наружного воздуха

Надлежащая подача наружного воздуха, обычно подаваемая через систему HVAC, необходима в любой офисной среде для разбавления загрязняющих веществ, выделяемых оборудованием, строительными материалами, мебелью, продуктами и людьми. Углекислый газ (CO ₂ ) является нормальным компонентом выдыхаемого воздуха; таким образом, CO ₂ также будет увеличиваться во время заселения здания. Уровни CO ₂ обычно собирают в исследованиях качества воздуха, потому что они могут указать, поступает ли достаточное количество наружного воздуха в занимаемое помещение для приемлемого контроля запаха. Американский национальный институт стандартов (ANSI) и ASHRAE разработали согласованные стандарты и рекомендации для систем HVAC. Примечания ASHRAE в информационном приложении D к стандарту ANSI/ASHRAE 62.1-2016:  Вентиляция для обеспечения приемлемого качества воздуха в помещении    что концентрации CO ₂ в помещении не более чем на 700 частей на миллион (частей на миллион) выше концентрации CO ₂ на улице удовлетворят существенное большинство (около 80%) пассажиров s . Обычно это соответствует концентрациям внутри помещений ниже 1200 частей на миллион, поскольку концентрации CO ₂ на открытом воздухе обычно колеблются от 375 до 500 частей на миллион. Тем не менее, CO ₂ не является эффективным индикатором адекватности вентиляции, если вентилируемая площадь не занята с ее обычной плотностью людей в то время, когда CO ₂ измеряется. Повышенные концентрации CO ₂ указывают на то, что другие загрязняющие вещества внутри помещений также могут быть повышены. Если концентрация CO ₂ повышена, возможно, потребуется увеличить количество наружного воздуха, подаваемого в вентилируемое помещение.

В некоторых случаях владельцы/управляющие здания или жильцы открывают двери или окна, чтобы увеличить количество наружного воздуха, поступающего в их здание. Однако, полагаясь на открытые двери и окна, могут возникнуть проблемы. Например, воздух, поступающий в здание через двери, может не достигать всех жилых помещений в здании. Входящий воздух не фильтруется и может содержать загрязнители наружного воздуха, такие как пыльца и пыль. Кроме того, открытые двери могут повлиять на способность системы HVAC адекватно контролировать температуру и влажность. Рекомендации ASHRAE содержат конкретные сведения о вентиляции для обеспечения приемлемого качества окружающей среды в помещении. Эксперт по системе вентиляции может помочь выполнить требования ASHRAE по вентиляции в здании. ANSI/ASHRAE 62.1-2016 рекомендует нормы подачи наружного воздуха с учетом источников, связанных с людьми, а также источников, связанных со зданиями. Для офисных помещений, конференц-залов и приемных рекомендуется пять кубических футов наружного воздуха в минуту на человека (cfm/чел.) для источников, связанных с людьми, и дополнительно 0,06 кубических футов в минуту на каждый квадратный фут (cfm/ft2) занятых помещений. пространства рекомендуется для учета источников, связанных со зданием. В классах начальной и старшей школы 10 кубических футов в минуту на человека плюс 0,12 кубических футов в минуту на фут ² наружного воздуха. Чтобы найти ставки для других внутренних помещений, обратитесь к таблице 6.2.2.1, которая находится в ANSI/ASHRAE 62.1-2016.

Скорость вытяжки

Для помещений, где преобладают переносимые по воздуху загрязняющие вещества и запахи, стандарт ANSI/ASHRAE 62. 1-2016 предлагает минимальную скорость вытяжки из помещения. Для копировальных и типографских помещений стандарт рекомендует скорость вытяжки не менее 0,5 кубических футов в минуту/фут ² непосредственно на открытом воздухе. Подпиточный воздух для этого вытяжного воздуха может состоять из любого сочетания наружного воздуха, рециркуляционного воздуха или воздуха, поступающего из соседних помещений. Когда обычная разбавляющая вентиляция не снижает воздействие на жильцов выбросов от офисного оборудования до приемлемого уровня, необходимо рассмотреть возможность использования какой-либо формы местной вытяжной вентиляции для удаления загрязнителя из источника, прежде чем он сможет распространиться по занимаемому пространству. Тем не менее, было проведено мало научных исследований для разработки и / или проверки характеристик местных вытяжных систем для типичного офисного оборудования.

Настройки температуры и присутствия

Измерения температуры и относительной влажности часто собираются как часть исследования качества внутренней среды, поскольку эти параметры влияют на восприятие комфорта в помещении. Восприятие теплового комфорта связано с метаболическим производством тепла, передачей тепла в окружающую среду, физиологическими адаптациями и температурой тела. На передачу тепла от тела к окружающей среде влияют такие факторы, как температура, влажность, движение воздуха, личная деятельность и одежда. Стандарт ANSI/ASHRAE 55-2017: Температурные условия окружающей среды для пребывания человека определяет сочетания факторов внутренней среды и личных факторов, которые создают приемлемые тепловые условия для большинства людей, находящихся в помещении.

При условии медленного движения воздуха (менее 40 футов в минуту) и относительной влажности воздуха в помещении 50 % рабочая температура, рекомендованная ASHRAE, находится в диапазоне от 68,5 ^o F до 75 ^o F зимой и от 75 ^o F. F до 80,5 ^o F летом. Разница в температурных диапазонах между сезонами во многом обусловлена ​​выбором одежды. ASHRAE также рекомендует поддерживать относительную влажность в помещении на уровне 65 % или ниже [ANSI/ASHRAE 2017] без предписанного нижнего предела влажности.

Параметры занятости и незанятости

Здания с простыми системами HVAC часто включают систему вентиляции в часы присутствия, а затем полностью отключают ее на ночь или в другие периоды, когда в здании никого нет. Хотя отключение системы может сэкономить энергию, в зависимости от внешних условий, это часто увеличивает нагрузку на систему HVAC при ее повторном включении. По сути, оборудование должно работать дольше и усерднее, чтобы достичь желаемых значений температуры и влажности в помещении. Это также может создать проблемы с конденсацией, если уровень влажности в помещении повышается в периоды «выключения». Особенно это актуально для регионов с теплым климатом. Более сложные системы HVAC с программируемыми термостатами или системами автоматизации зданий позволяют «отключать» вентиляционное оборудование в периоды отсутствия людей. Этот метод по-прежнему позволяет температуре и влажности в помещении отклоняться от заданных значений для занятых, но в конечном итоге система HVAC включится, чтобы предотвратить колебания настолько экстремальные, какими они могли бы быть в противном случае при выключенном оборудовании.