Реклама: Р-Климат | ИНН 7706739893 | ERID: 2VtzqvyKdmr

Summary:

СО₂ и качество воздуха в квартирах МКД

CO₂ and Air Quality in Apartments of Multi-Apartment Buildings

M. V. Ivanenko, design engineer of HVAC systems

Keywords: indoor air quality, CO₂ concentration, air exchange rate

An increase in the concentration of carbon dioxide in the air of large and industrial cities due to emissions from vehicles and various enterprises makes it necessary to adjust the approach to calculating air exchange in rooms with people.Current regulations do not actually take into account the concentration of carbon dioxide in the outside air. In this article, we will try to assess the air quality in the living rooms of apartments in multi-apartment buildingsand the influence of CO₂ on it when calculating air exchange according to current standards.

Описание:

Увеличение концентрации углекислого газа в воздухе крупных и промышленных городов из-за выбросов автотранспорта и различных предприятий вызывает необходимость корректировки подхода к расчету воздухообмена в помещениях с пребыванием людей. Действующие нормативные документы фактически не учитывают концентрацию углекислого газа в наружном воздухе. В данной статье попробуем оценить качество воздуха в жилых комнатах квартир МКД и влияние на него СО₂ при расчете воздухообмена по действующим нормам.

Ключевые слова: качество внутреннего воздуха, Величина воздухообмена, концентрации СО2

СО₂ и качество воздуха в квартирах МКД

М. В. Иваненко, инженер-проектировщик систем ОВиК

Углекислый газ и его влияние на организм человека

Углекислый газ (двуокись углерода, углерода диоксид, СО₂) – газ без цвета и запаха, который по степени воздействия на организм человека относится к 4-му классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76 [1].

Уровень содержания СО₂ часто используют в качестве общего индикатора загрязнения воздуха антропогенного происхождения в помещении. ГОСТ 30494-2011 [2] предусматривает четыре класса качества воздуха в помещении в зависимости от концентрации углекислого газа в помещениях сверх его содержания в наружном воздухе (около 400 ppm):

• 1-й класс (высокое качество воздуха) – концентрация углекислого газа не более 400 ppm;

• 2-й класс (среднее качество воздуха) – концентрация углекислого газа от 400 до 600 ppm;

• 3-й класс (допустимое качество воздуха) – концентрация углекислого газа от 600 до 1000 ppm;

• 4-й класс (низкое качество воздуха) – 1000 ppm и более.

Проанализировав ряд источников, можно детализировать данную классификацию и получить представление о влиянии концентрации СО₂ во внутреннем воздухе на организм человека (табл. 1).

Нормирование СО₂

СанПиН 1.2.3685-21 [5] устанавливает следующие концентрации СО₂ в воздухе рабочей зоны:

• 9000 мг/м³ (≈5000 ppm) – среднесменная предельно допустимая концентрация;

• 27 000 мг/м³ (≈15 000 ppm) – максимально разовая предельно допустимая концентрация.

Для жилых зданий ПДК СО₂ прямо не нормируется. В то же время, согласно требованиям, для жилых зданий следует принимать, как правило, 2-й класс качества воздуха, т. е. не более 1000 ppm (п. 5.3 [2]).

Источники выделения СО₂ в помещениях

Главным источником диоксида углерода в помещении обычно являются люди. Выдыхаемое количество СО₂ зависит от степени физической активности (см. табл. 2) [3]. Другими источниками выделения СО₂ в помещении являются процессы с горением – курение, приготовление пищи на открытом огне и т. д. Небольшой вклад в содержание СО₂ в воздухе помещений вносят и растения.

Концентрация СО₂ в воздухе населенных пунктов

Действующие нормативные документы приводят данные по среднегодовой концентрации диоксида углерода в воздухе сельской местности и городов [2, 4]. Там же оговаривается, что представленные данные не следует использовать при проектировании, т. к. максимальные концентрации будут выше. Для более подробной информации следует выполнить оценку загрязнений на месте или пользоваться соответствующими нормативными документами.

Сложность в том, что наблюдение за уровнем диоксида углерода информационными системами мониторинга качества атмосферного воздуха не ведется.

В примере ниже для оценки качества воздуха в квартирах МКД в качестве исходных данных приведена концентрация СО₂ в воздухе Челябинска – крупного промышленного города. Согласно [8], примем концентрацию СО₂ в воздухе города φ_{CO₂ (атм)} = 520 ppm (рис. 1).

Постановка задачи

Проанализировать качество воздуха в помещениях квартир МКД г. Челябинска в различных ситуациях. Количество людей в квартирах принимается по формуле: количество комнат + 1.

Расчет

Расчет воздухообмена в квартирах выполнен согласно требованиям [6]. Планировка квартир и расчет воздухообмена приведены здесь (pdf).

Для дальнейших расчетов примем следующие допущения:

• поступление наружного воздуха предусматривается только в жилые комнаты. Расход поступающего воздуха пропорционален количеству людей в комнате;

• не учитываем поступление воздуха через неплотности ограждающих конструкций и влияние ветрового напора.

Расчет концентрации СО₂, %, в воздухе помещения в зависимости от времени производится по формуле А.1 [3]:

где φ_{CO₂ (атм)} – объемная доля СО₂ в атмосферном воздухе, % (1 % = 10 000 ppm);

N – количество людей в помещении;

n – кратность воздухообмена, ч ^–1;

q_V,CO₂ – объем СО₂, выделенный индивидом, в единицу времени, л/ч;

t – время, ч;

V – объем помещения, м³.

Ниже рассмотрим различные ситуации.

Ситуация 1

Люди находятся в квартире в состоянии покоя (сон), q_V,CO₂ = 13 л/ч. Продолжительность сна у различных возрастных групп отличается. Поэтому будем отслеживать изменение концентрации СО₂ в воздухе помещений на протяжении восьми часов. Результаты расчета сведены в табл. 3. Проанализировав данные таблицы, можно сделать вывод, что качество воздуха в квартирах соответствует 2-му классу. Концентрация СО₂ в 1000 ppm не достигнута.

Ситуация 2

Люди находятся в квартире в состоянии покоя (сон), q_V,CO₂ = 13 л/ч. Поступление воздуха 30 % от расчетного значения. Такие ситуации возникают в зданиях с естественной вентиляцией при температуре наружного воздуха выше +5 °С (май–сентябрь). Окна в квартирах часто не открывают из-за уличного шума. Результаты аналогичного расчета приведены в табл. 4. Согласно полученным данным, концентрация СО₂ во всех комнатах квартир превысит значение в 1000 ppm менее чем через три часа. Наблюдается падение качества воздуха до 4-го класса.

Ситуация 3

Рассмотрим случай с работой на дому q_V,CO₂ = 17,5 л/ч).

В этом варианте, согласно расчетам, концентрация СО₂ в некоторых комнатах трехкомнатных квартир менее чем за три часа превысит значение в 1000 ppm (качество воздуха опускается до 3-го класса) (табл. 5).

Выводы

1. При расчете величины воздухообмена в квартирах МКД необходимо производить расчет на ассимиляцию СО₂ для поддержания качества воздуха не ниже 2-го класса.

2. Для повышения достоверности расчета величины воздухообмена требуются актуальные данные о концентрации СО₂ в наружном воздухе, что говорит о необходимости развития систем мониторинга воздуха в крупных и промышленных городах.

Литература

1. ГОСТ 8050-85 «Двуокись углерода газообразная и жидкая. Технические условия (с Изм. № 1, 2, с Поправкой)».

2. ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях (с Поправкой, с Изм. № 1)».

3. ГОСТ Р ИСО 16000-26-2015 «Воздух замкнутых помещений. Часть 26. Отбор проб при определении содержания диоксида углерода (СO₂) (Переиздание)».

4. ГОСТ Р 59972-2021 «Системы вентиляции и кондиционирования воздуха общественных зданий. Технические требования».

5. СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания».

6. СП 54.13330.2022 «СНиП 31-01-2003 Здания жилые многоквартирные».

7. Гурина И. В. Кто ответит за духоту в помещении // Химия и жизнь. – 2010. – № 2. – С. 22–25

8. Корляков К. А., Овчинников С. М. Содержание углекислого газа в больших и малых водоемах Челябинского городского округа // Современные технологии: актуальные вопросы теории и практики: Сб. статей III Международной научно-практической конференции. – Пенза: МЦНС «Наука и Просвещение», 2022.