Динамика потребления кислорода человеком в покое и при работе. Сколько литров воздуха вдыхает человек Сколько воздуха потребляет человек
Мой поиск по Инету дал из разных источников такие данные: среднее потребление человеком воздуха - 0,5-1 кубометра в час.
Однако!!!
Эти данные взяты для случая уноса углекислого газа от человека, т.е. как бы - на свежем воздухе, и поэтому к расчетам по проветриванию помещений эти цифры не имеют ни малейшего отношения.
Придумался подход, который поможет определить потребности жилищ в проветривании, ибо СНиПам и продавцам счастья я не верю.
Коротко: кислород - полезный газ, СО2 - вредный. Надо по каждому из них определить, рассчитать потребность в проветривании (кубометров воздуха в час на человека), а потом выбрать максимальную цифру из двух. Она и будет обоснованной цифрой по воздухообмену в жилищах.
Такую методику я нашел в этой статье:
Углекислый газ - главная причина для проветривания:
"Если провести небольшой расчет, то выясняется следующее.
Например в комнате 33 м3, находится 10 человек. 10 человек выдыхают в час приблизительно (10Х25) 250 литров углекислого газа. В результате уровень углекислого газа за 21 минуту вырастет в два раза, а уровень кислорода упадет за тот же промежуток времени на доли процента."
...
"В нашей стране исследования о влиянии углекислого газа на человека. проводились еще в 60-е годы. О.В. Елисеева, использовавшая методы пневмографии, реовазографии и электроэнцефалографии, в статье « К обоснованию ПДК двуокиси углерода в воздухе» в журнале Гигиена и санитария. – 1964. – № 8., пришла к следующим выводам:
- Кратковременное вдыхание здоровыми людьми двуокиси углерода в концентрациях 0,5 и 0,1% вызывает отчетливые сдвиги в функции внешнего дыхания, кровообращения и электрической активности головного мозга.
- Изменения в указанных функциях выражены в большей степени при действии СО2 в концентрации 0,5%.
- Полученные данные позволяют заключить, что концентрация СО2 в воздухе жилых и общественных зданий не должна превышать 0,1% независимо от источника, среднее же содержание СО2 не должно превышать 0,05%."
Предположим, что во сне - 10 литров СО2 в час, а в активном состоянии - 30л/час (небольшая, домашняя активность).
Попробуем отсюда вытащить потребности в проветривании во время сна в помещении.
Предположим у нас есть герметичная комната - 20 кв. метров (= 50 кубометров). Если, например, в ней перед сном хорошо проветрить, то концентрация СО2 будет 0,04%. После 8-ми часов сна человека, он выдохнет 0,08 кубометра СО2, что составит 0,16%, а в комнате к утру станет 0,2% СО2 (0,16%+0,04%), что превышает допустимое значение в 2 раза, но предположительно - не смертельно.
Т.е., во время сна воздухообмен должен быть никак не меньше, чем 50/8=6,25 кубометров в час. А для здорового сна - примерно 15 кубометров в час.
Определим потребность в проветривании по СО2 в процессе бодрствования (выдох - 30 литров СО2 в час).
При объеме герметичной комнаты 50м3 один час дыхания добавит к концентрации СО2 0,06%. В сумме с начальной концентрацией (0,04%+0,06%) - 0,1%. Т.е. свежего воздуха хватит только на час.
Таким образом (по СО2) воздухообмен в режиме активной домашней деятельности должен составлять 50 кубов в час на одного человека (при максимальном содержании СО2 - 0,1%, т.к. среднее значение "по больнице" здесь не годится).
Наверное, надо искать и покупать измеритель СО2 и потихоньку разбираться что творится в квартире и на даче...
Например, Смарт-2C02 (спасибо за наводку -
Основное требование к вентиляционной системе - обеспечить необходимый уровень обмена воздуха в помещении при соблюдении определенных климатических параметров внутри помещения. Именно от объема обработанного вентиляционной системой воздуха зависит и ее стоимость и последующие эксплуатационные расходы. Для ответа на сей непраздный вопрос мы определимся, что будем пока рассматривать требования к жилым и административным помещениям, а вот многовариантные требования к промышленным помещениям оставим и рассмотрим отдельно.
Итак, во-первых, всем понятно, зачем вообще необходим свежий воздух внутри помещения - конечно, для дыхания. И вот, руководствуясь именно этой основной задачей, и можно определить необходимый объем приточного воздуха в помещении. Очевидно, что он будет зависеть от количества людей в помещении. Итак, принято считать, что на одного взрослого человека необходимо 30 м 3 /час, на ребенка можно и 20 м 3 /ч. Эта цифра была подобрана почти опытным путем и закреплена в соответствующих документах, регламентирующих проектирование вентиляционных систем. (Представьте, что у среднего взрослого человека объем легких 4,5 литра или 0,0045 м 3 , и дышит он не чаще 1 раза в секунду, да и то неполной грудью, - это всего 16,2 м 3 . Но есть еще время, которое отработанный воздух будет находиться в помещении. Трудно же представить, что каждый следующий вдох будет свежим воздухом.)
Для жилых помещений в нашей стране определена также норма в 3 м 3 на кв.метр жилой площади, и она не лишена смысла, ибо точно определить количество людей в комнате невозможно, и эта величина отталкивается от принятых норм жилой площади на одного человека. Стоит учесть также, что вентиляция кроме подачи свежего воздуха производит удаление отработанного, который содержит в себе все вредности, выделяемые внутри помещения - от радиоактивного радона до ядовитых испарений современных моющих средств (один комет со своим замечательным хлором чего стоит!). Затронув проблему загрязнения внутреннего воздуха, мы подошли к следующему параметру вентиляционных систем - КРАТНОСТИ. Нормативные требования сводятся к 0,5-1 кратному обмену в жилых помещениях, и 3-кратному на кухнях. Но заметьте, что расчет на кратность не учитывает количество людей и интенсивность загрязнения внутреннего воздуха, расчет на количество людей не учитывает объемы помещений и также выделение вредностей в них.
Очевидно, необходим более точный расчет, который учитывает и то и другое, а стало быть, и более точное описание помещений. Однако, опыт, заключенный в регламентирующих документах ни в коем случае не стоит отвергать. Замечено, что при кратности воздухообмена в помещении менее 0,5 - человек ощущает духоту в жилом помещении, а в рабочем офисе рекомендуется кратность уже от 3 до 8. Ниже приведены рекомендованные значения рассмотренных параметров стандарту ASHRAE, DIN 1946, уважаемом во всем мире для определения объема вентиляции V.
Кратность воздухообмена. Объем V=s*Vp , где s- кратность, Vp - объем помещения.
Таблица 1.
Расчет на количество людей в помещении.
Объем вентиляции V =s s* Vi , гдеs s- количество человек, Vi - норма наружного воздуха на одного человека
Таблица 2.
Обратите внимание на значения в табл. 1 и табл. 2. Если принимать значения в табл.1 за основу, то, получается, они приводят к гораздо большему объему вентиляции, нежели тот, который бы получился при расчете от значений Vi по табл.2. Ну, например, офис - среднее рекомендованное значение воздухообмена 5,5 крат. Предположим, что в помещении площадью 100 м 2 и высоте потолков 3 м работают около 10 человек (10 м 2 на человека - достаточно плотно, при учете всей площади офиса). Тогда, отталкиваясь от расчета по табл.2, необходимый объем вентиляции 10*40 = 400 м 3 /час, а если отталкиваться от рекомендаций по табл.1, то получается 100*3*5,5 = 1750 м 3 /час - ничего себе разница! Но, что интересно, никакого парадокса здесь нет. Все дело в том, что рекомендации по табл. 1 основаны на основе усредненного учета всех параметров внутренней среды помещения, определяющих комфортные условия для находящихся там людей. Об этом мы говорили выше - температура, влажность, запахи, движение воздуха, температура ограждений (стен, потолка и т.п.).
Количество кислорода, потребленного человеком натощак в состоянии мышечного покоя, лежа, является показателем обмена, необходимого для поддержания жизненно важных функций организма в покое, т. е. основного обмена. Основной обмен человека характеризуется потреблением кислорода в пределах 200-250 мл/мин с энергетической затратой примерно 1-1,2 ккал/мин. На основной обмен оказывают влияние пол, возраст, вес и поверхность тела, состав пищи, климатические условия, температура окружающей среды и др. За норму энергетического основного обмена взрослого человека принята 1 ккал на 1 кг веса в час.
Повышенное потребление кислорода при работе необходимо для окисления продуктов распада углеводов в аэробной фазе (молочной кислоты), жиров, а также для ресинтеза азотсодержащих веществ в анаэробной фазе. Потребность организма в кислороде тем больше, чем напряженнее работа. В определенных пределах существует линейная зависимость между тяжестью выполняемой работы и потреблением кислорода. Это соответствие обеспечивается усилением работы сердечно-сосудистой системы и увеличением коэффициента диффузии кислорода через ткань легких. Коэффициент диффузии увеличивается от 50 при работе мощностью 450 кг/мин до 61 при работе мощностью 1590 кг/мин.
Количество кислорода в минуту, необходимое для полного окисления продуктов распада, носит название кислородного запроса, или кислородной потребности, максимальное же количество кислорода, которое организм может получить в минуту, носит название кислородного потолка. Кислородный потолок у нетренированных к физической работе людей составляет примерно 3 л/мин, а у тренированных может достигать 4-5 л/мин.
Энергетические затраты при динамической отрицательной работе составляют примерно 50% энергетических затрат при динамической положительной работе. Так, передвижение груза по горизонтальной плоскости в 9-16 раз легче, чем подъем груза.
Рис. 1. Динамика потребления кислорода при физической работе. Штриховка в клетку - потребление кислорода во время работы; горизонтальная штриховка - кислородный запрос; вертикальная штриховка - кислородный долг. Рисунок слева - работа средней тяжести; рисунок справа - работа с прогрессирующей кислородной задолженностью.
Потребление кислорода при динамической положительной работе показано на рис. 1. Как видно из этого рисунка, кривая потребления кислорода в начале работы растет и только через 2-3 минуты устанавливается на определенном уровне, который затем удерживается длительное время (устойчивое состояние). Сущность такого хода кривой в том, что вначале работа производится при неполном удовлетворении кислородного запроса и вследствие этого - при нарастающем кислородном долге, так как энергетические процессы в мышце при сокращении ее происходят мгновенно, а доставка кислорода вследствие инертности сердечно-сосудистой и дыхательной систем - медленно. И лишь тогда, когда доставка кислорода соответствует полностью кислородной потребности, наступает устойчивое состояние потребления кислорода.
Кислородный долг, образовавшийся в начале работы, погашается уже после прекращения работы, в период восстановления, во время которого потребление кислорода достигает исходного уровня. Такова динамика потребления кислорода при работе легкой и средней тяжести. При тяжелой работе устойчивое состояние потребления кислорода по существу никогда не наступает, к дефициту кислорода в начале работы присоединяется дефицит кислорода, образовавшийся во время нее. В этом случае потребление кислорода все время растет вплоть до кислородного потолка. Восстановительный период при такой работе значительно удлиняется. В случае, когда кислородный запрос при работе превышает кислородный потолок, наступает так называемое ложное устойчивое состояние. Оно отражает кислородный потолок, а не истинную потребность в кислороде. Восстановительный период при этом оказывается еще более длительным.
Таким образом, по уровню потребления кислорода в связи с работой можно судить о тяжести выполняемой работы. Устойчивое состояние потребления кислорода во время работы может указывать на то, что кислородный запрос полностью удовлетворяется, что накопление молочной кислоты в мышцах и крови не происходит, что она успевает ресинтезироваться в гликоген. Отсутствие же устойчивого состояния и рост потребления кислорода во время работы свидетельствуют о тяжести работы, о накоплении молочной кислоты, требующей кислорода для своего ресинтеза. Еще более тяжелая работа характеризуется ложным устойчивым состоянием.
Длительность периода восстановления потребления кислорода также указывает на большую или меньшую тяжесть работы. При легкой работе кислородная задолженность небольшая. Образовавшаяся молочная кислота в большей своей части успевает ресинтезироваться в мышцах в гликоген во время работы, длительность восстановительного периода не превышает нескольких минут. После тяжелой работы потребление кислорода падает сначала быстро, а затем очень медленно, общая длительность восстановительного периода может доходить до -30 минут и более.
Восстановление потребления кислорода не означает восстановления нарушенных функций организма в целом. Многие функции организма, например состояние дыхательной и сердечно-сосудистой систем, дыхательный коэффициент, биохимические процессы и др., к этому времени еще не достигают исходного уровня.
Для анализа газообменных процессов определенный интерес могут представить изменения дыхательного коэффициента CO 2 /O 2 (ДК).
При устойчивом состоянии потребления кислорода во время работы ДК может указывать на характер окисляемых веществ. При тяжелой работе ДК повышается до 1, что указывает на окисление углеводов. После работы ДК может быть больше 1, что объясняется нарушением кислотно-щелочного равновесия крови и повышением концентрации водородных ионов (рН): повышенная рН продолжает возбуждать дыхательный центр и вследствие этого углекислота усиленно вымывается из крови при одновременном падении потребления кислорода, т. е. в отношении CO 2 /O 2 числитель увеличивается, а знаменатель уменьшается.
В более поздней стадии восстановления ДК может быть ниже исходного дорабочего показателя. Объясняется это тем, что в восстановительном периоде освобождаются щелочные резервы крови, и для поддержания нормальной рН задерживается углекислота.
При статической работе потребление кислорода носит иной характер. В трудовом процессе наиболее конкретным выражением статической работы является поддержание рабочей позы человека. Рабочая поза как состояние равновесия тела может осуществляться в порядке активного противодействия внешним силам; при этом возникает длительное тетаническое напряжение мышц. Этот вид статической работы весьма неэкономен в иннервационном и энергетическом отношениях. Рабочая же поза, при которой поддержание равновесия происходит путем приспособления к направлению силы тяжести, значительно более экономна, так как при этом отмечается тоническое, а не тетаническое напряжение мышцы. В практике наблюдаются оба вида статической работы, нередко сменяющие друг друга, но основное значение с точки зрения физиологии труда имеет статическая работа, сопровождающаяся тетаническим напряжением. Динамика потребления кислорода при таком виде статической работы показана на рис. 2.
Из схемы видно, что во время статического напряжения потребление кислорода значительно меньше, чем кислородный запрос, т. е. мышца работает почти в анаэробных условиях. В период, непосредственно следующий за работой, потребление кислорода резко возрастает, а затем постепенно падает (феномен Лингарда), причем период восстановления может быть длительным, так почти вся потребность в кислороде удовлетворяется после работы. Лингард дал следующее объяснение открытому им феномену. При тетаническом «сокращении мышцы вследствие сжатия сосудов создается механическое препятствие кровотоку и тем самым доставке кислорода и оттоку продуктов распада - молочной кислоты. Статическая работа анаэробна, следовательно, характерный скачок в сторону повышения потребления кислорода после работы обусловлен потребностью окисления продуктов распада, образовавшихся при работе.
Это объяснение не является исчерпывающим. На основании учения Н. Е. Введенского низкое потребление кислорода при статической работе может быть обусловлено не столько механическим фактором, сколько снижением обмена вследствие прессорно-рефлекторных влияний, механизм которых заключается в следующем. В результате статического напряжения (непрерывные импульсы с мышцы) определенные клетки коры головного мозга приходят в состояние сильного длительного возбуждения, приводящего в конечном итоге к тормозным явлениям типа парабиотического блока. После прекращения статической работы (пессимального состояния) наступает период экзальтации - повышенной возбудимости и как следствие - повышение обмена. Состояние повышенной возбудимости распространяется на дыхательный и сердечно-сосудистый центры. Описанный вид статической работы малоэнергоемкий, потребление кислорода, даже при очень значительном статическом напряжении, редко превышает 1 л/мин, но утомление может наступать довольно быстро, что объясняется изменениями, происшедшими в центральной нервной системе.
Другой вид статической работы - поддержание позы за счет тонического сокращения мышц - требует незначительных энергетических затрат и менее утомителен. Объясняется это характерными для тонической иннервации редкими и более или менее равномерными импульсами из центральной нервной системы и особенностями самой сократительной реакции, редкой и слабой импульсацией, тягучестью и слитностью импульсов, устойчивостью эффекта. Примером может служить привычное положение человека стоя.
Рис. 2. Схема феномена Лингарда.
Куда в доме уходит тепло? Куда уходит зимой, когда холодно и откуда приходит летом, когда жарко? Часть тепла уходит на нагрев ВОЗДУХА.
Осталось вспомнить такую небольшую деталь, собственно ради которой и строится дом - это жильцы. Для жизни людей нужен свежий воздух, который должен обновляться. А сколько кубов воздуха за час должно обновляться в доме? Сколько кубов реально обновляется за час в помещении, где вы сейчас находитесь? На этот вопрос нет единого ответа.
Формально, в соответствии со СНиПом советских времён три метра кубических за час на метр квадратный, проще говоря в обычном помещении при высоте потолков 2,5 - 3 метра воздух за час должен обновиться однократно! Всегда ли нужен свежий воздух?
Нет, не всегда. В помещениях, где нет людей и нет потребляющих воздух технологических процессов, воздухообмен вообще не нужен. Зачем там воздухообмен? В доме в режиме консервации (при пониженной температуре) он вообще вреден! С новым (свежим) воздухом помещения могут наполняться ненужной влагой и пылью.
А сколько воздуха для дыхания нужно человеку? «Взрослые люди в условиях покоя производят в среднем от 16 до 20 дыхательных движений в 1 минуту. Объем каждого вдоха обычно составляет около 500мл, отсюда минутный объем дыхания равен 500*16=8000мл. У новорожденного частота дыхания 60-70 вдохов в 1 минуту, к 5 годам она снижается до 26, а к 15-20 годам, до 20 в минуту. При работе, движении, при лихорадке (в условиях повышенного обмена) число дыхательных движений в 1 мин увеличивается. Вентиляция легких, равная в покое в среднем 8 л, при тяжелом физическом труде возрастает в 20 раз.» Так как дома тяжелой физической работой занимаются крайне редко, а если и занимаются, то, бывает, и окна настежь открывают, даже не для дыхания, а охладиться дабы. Будем считать, что дома норма дыхания может быть перевыполнена, допустим в 3-4 раза. Так один человек использует приблизительно 2 м3 воздуха в час. Поскольку свежий воздух смешивается со старым в неясном соотношении, предположим, что в кубе обновляется 20% воздуха, значит на одного человека нужно (даже с четырёхкратным запасом) 10м3 воздуха за час. Логика подсказывает что интенсивность воздухообмена должна зависеть не от объёма помещения (однократно за час), а от количества людей в этом помещении находящихся. Одно дело жилая комната с одним жильцом, другое дело, например, учебный класс в котором постоянно присутствуют более 30-ти человек. В спальной комнате объёмом 30м3 достаточно замены 10м3/час - это 1/3 смены воздуха в помещении. А в переполненной аудитории, 130м3 и двукратного воздухообмена за час окажется недостаточно - на 30 человек нужно воздуха 300м3. Подобными соображениями успешно спекулируют инженерные компании, навязывающие наивным владельцам коттеджей мощные вентиляционные и дорогостоящие рекуперационные (энергосберегающие) установки.
У вас сколько метров квадратных дом? - 600. - 600? Прекрасно… 600м2 площади *3м высоты = 1800м3 воздуха. 1800 кубов воздуха вам нужно заменять за час по требованию СНиПа - не меньше! А это значит что зимой (-20 С) на нагрев такого объёма воздуха за час будет затрачено 24кВт/час или 576кВт за сутки. - Почти 600кВт за сутки!!! Однако…. - Ну вы же не хотите задохнуться? - Конечно, нет! - Причём, заметьте, мы ничего не придумываем, вот СНиП - это официальный документ. Теперь вы понимаете, как вам остро необходима система рекуперации, которая будет вам экономить до 60% этих энергозатрат, ведь часть тепла отработанный (выброшенный на улицу) воздух передаст свежему, предварительно подогрев его! Здорово?! - Здорово…
И говорится это в то время, как такого объёма воздуха реально хватит для комфортного дыхания 180 человек! А в доме том всего 4-6 человек жить будет (включая обслугу). А во время «банкета» и окна приоткрыть - не проблема. Менять воздух однократно в час!!! В то время, как запас воздуха для дыхания в доме 600м2 такой, что если непрерывно дышать всей семьёй, его можно «передышать» только за двое суток - 45 часов. Когда горели торфяники, мой знакомый так и сделал: во время сильных дымов задраил все окна и спокойно дышал запасённым в доме воздухом (1200м2 с потолками 3,5м) без ущерба для здоровья целую неделю.
А какой воздухообмен происходит в наших квартирах?
В обычной квартире 80 м2 при высоте потолка 2,65м объём помещений составляет 200м3. Квартир таких, подключённых к общему вентиляционному каналу, 14, а в других домах бывает и 16, и 22. Если предположить, что во всех квартирах происходит однократный в час воздухообмен, то из вентиляционного стояка за час должно выходить 2800м3 воздуха, в случае вентиляционной шахты сечением 0,24м2 этот воздух являет собой столб высотой 11,6км. Значит воздух из вентканала должен выходить со скоростью 11,6км/час или 3,2м/сек! Я на крышу лазил - воздуховод в полном порядке (не перекрыт, как это обычно бывает), в квартирах все живут и воздуха не жалеют. Такого потока там нет, даже и в помине!
Так какой же реально воздухообмен должен быть в коттедже, ведь мы рассматриваем именно этот случай. Если в доме нет или немного экологически вредных испарений от предметов или других негативных факторов, влияющих на качество воздуха, то приток свежего воздуха (обновление) на одного человека, даже с запасом, должен быть примерно 10м3/час. Значит на семью (5 человек) это будет 50м3/час, и какая разница, где проживает эта семья??? Одна семья проживает в малогабаритной квартире 50м2 с потолками 2,5м, а другая семья проживает во дворце 1000м2 с потолками 3,5м, а по СНиПам получается, что во дворце нужно менять 3500м3 воздуха каждый час??? Это что, семья оттого что живёт во дворце, дышать станет в 70 раз больше?! Заведомый абсурд! Дышат такие люди не больше, чем обычные граждане - сам видел. В противном случае для продувки (вентиляции) дворца необходимо было бы позаимствовать турбину от аэродинамической трубы в г. Жуковском, в то время, как все знают, что дворцы всегда без турбин и вентиляторов с древних времен обходились. Неувязочка в концепции…
Необходимо заметить такую деталь, (о чём скромно умалчивают продавцы этих систем), что рекуперации подвергается только чистый, сухой, без пыли и жира воздух - воздух из обычных жилых помещений, но ни в коем случае воздух, загрязнённый маслами и жирами, обогащённый влагой воздух из вытяжек кухонь, ванных комнат, саун и туалетов. Хотя, следуя логике энергосбережения, именно у такого воздуха нужно отбирать тепло в первую очередь.
Что вы, такой воздух нам не нужен! Он же сразу нам все фильтры, все вентканалы, всё наше оборудование и датчики своей грязью, жиром и влагой позабивает! Наш рекуператор на такое никак не рассчитан, да нам его через день разбирать для техобслуживания придётся! Что вы, что вы,..
Давайте посмотрим, по какому принципу происходит замещение воздуха в доме, проследим алгоритм его движения. Через форточку или щель в окне свежий, чистый, хочется так думать, воздух попадает в комнату. Потом слегка подержанный он попадает вглубь дома: в коридор или на лестницу - там он портится ещё больше. В конце-концов он затягивается в одно из помещений, где портится уже окончательно - в санузел, где (ну вы понимаете…) или в ванную, где он напитывается влагой, или на кухню, где он насыщается дымом-жиром от плиты, или паром от супа и только тогда уже безжалостно выбрасывается наружу. Вот именно такого - грязного, влажного и жирного, воздуха рекуператоры и боятся (я их отлично понимаю). Все знают, как выглядит забитая грязью вентиляционная решётка. Сколько грязи лежит в вытяжном вентканале на кухне или в ванной? Ужас! Вы вообще, когда-нибудь эту вентиляцию чистили? Многие даже не подозревают о её существовании! А фильтры рекуператора будто бы чистить будут!
Зачем тогда вообще нужны рекуператоры?
Система рекуперации вещь, безусловно, хорошая и нужная, для помещений, переполненных людьми - для офисов, для торговых центров и так далее… Но нам в коттедже она ни к чему. Дело тут не в экономике и не в теплопотерях. Дело тут в том, что мы ведём речь о загородном жилом доме. Вот в этих словах ЗАГОРОДНЫЙ и ЖИЛОЙ заключено очень много смысла. Очень большая разница в подходах и идеологии проектирования городского многоэтажного дома из, например, бетонного монолита, или офисного центра, или гипермаркета, или завода, или складского комплекса, и... всего лишь загородного жилого дома.
Любая система воздуховодов предполагает забор воздуха извне. Чтобы в воздуховоды не залетали птицы, не забегали крысы и прочая живность на входе как минимум ставится крупная сетка. Чтобы не залетали мухи, осы и комары - ставится сетка помельче, чтобы не летел тополиный пух и пыль (в том числе при весеннем цветении деревьев) ставится фильтр из гофрированной бумаги - типа салонного фильтра в машине. В любой вент. системе (неважно с или без рекуператора) фильтр стоит - иначе все воздуховоды загрязнятся очень быстро! Это факт… Фильтрация в любой системе вентиляции содержащей сеть вентканалов делается не ради пользы или вреда для человека, а ради нормального (с технической точки зрения) функционирования самой системы. Она необходима по определению!
Я не хочу, живя на природе - загородом дышать воздухом, поступающим ко мне в комнату через систему металлических или пластиковых воздуховодов! Я хочу, чтобы свежий воздух поступал ко мне напрямую - через форточку в окне! Понимаете, это так же дико и аномально, как приехать на озеро или реку и варить уху из рыбных консервов! Потому, как если воздух предварительно не зафильтовать, то все воздуховоды забьються пылью и грязью и заселятся мышами, микробами и вообще непонятно чем - на этом был даже построен сюжет фильма «Гремлины». А если его зафильтровать, то получится вот что: например сейчас в воздухе на улице пыль или ещё какой-нибудь загрязнитель (допустим что прошла колонна Камазов на стройку к соседу) - воздух прошел сквозь фильтр (как салонный в машине) и от этой пыли-гари-копоти очистился. Воздух стал чище - браво! Но фильтр-то стал грязнее! На фильтре осела вся эта пыль-гарь-копоть. Грязные дни или часы (или минуты) прошли, и воздух за окном опять стал чист как слеза, но он поступает в дом сквозь этот же фильтр уже до того загаженный прежним - грязным воздухом. Так ударная доза грязи однажды попавшая на фильтр постоянно инжектируется с новым - кристально чистым воздухом к вам в помещение! Инжектируется уже не в виде крупной пыли и гари, а на качественно ином - молекулярном и ионном уровне! То есть до тех пор, пока вы фильтр не замените на новый, вы, даже при наличии чистейшего воздуха будете дышать композицией, которую оставили вам Камазы бетонировавшие соседу цоколь может даже полгода назад! То есть грязь, однажды оказавшись в воздухе и попав к вам в фильтр упорно… УПОРНО втюхивается системой вентиляции вам в легкие, разлагаясь со временем от механических воздействий (вибрация вентиляторов) на мелкие (более опасные для здоровья) фракции и компоненты, которые покидают свое временное пристанище-фильтр и проходят дальше. Захочешь грязным воздухом подышать - специально такого не придумаешь: создать устройство для переработки крупной грязи в грязь помельче, для того, чтобы лучше её усвоить! Находка для террориста, который захочет вас извести - кинуть разбитый ртутный градусник из аптеки к вам в воздухозаборник - вся ртуть с гарантией успешно окажется в доме! Я уже не говорю о колониях смертельно опасных бактерий, которые могут оказаться в вентканалах новосёлами. Человек сам создал новую среду обитания - жди гостей! Там обязательно кто-то поселится: «свято место - пусто не бывает». Вот в чём тут дело!
Как бывает обычно...? На улице пошли Камазы - закрыли форточки - посидели немного в стесненных условиях. Камазы прошли - вы форточки открыли и дышите свежим воздухом. Даже если грязь и попадёт в помещение воздух очистится методом отстаивания, со временем вся грязь осядет в виде пыли в комнате, а воздух окажется чистым! (С пылью борются методом влажной уборки.)
Воздух, пропущенный сквозь фильтры и вентканалы, которые невозможно чистить - воздух экологически вредный! Воздух, пропущенный сквозь плотный фильтр (как для камеры сгорания двигателя в авто) изменят ионную структуру и становится МЁРТВЫМ ВОЗДУХОМ, который полезен только для сжигания топлива в двигателе внутреннего сгорания! Мы живем в не в бомбоубежише, а на ДАЧЕ!
Исходя из такой логики, я рекомендую делать приточную вентиляцию в виде отдельных каналов сквозь стену или через клапана в окнах. Холодный зимний воздух стремится вниз и стелется по полу (холодный воздух тяжелее). В этом случае тёплые полы из керамики и будут являться эффективным нагревателем свежего приточного воздуха! Ясное дело нужна вытяжная вентиляция из каждого помещения, а не только из кухни-ванной-туалета. А что будет в вентканалах для отработанного воздуха мне уже глубоко безразлично (нужно чтобы они были, по возможности, без горизонтальных участков).
А вот чтобы объём протекающего сквозь дом воздуха не был огромным и не выдувал всё тепло зимой - нужно строить дом из экологически чистых материалов, чтобы воздух в доме никто кроме людей больше не портил. Всё вышесказанное можно сравнить с воздухом выбрасываемым пылесосом - принцип тот же, только пылесос всасывает грязи больше чем система вентиляции, и с точки зрения здоровья плохой пылесос вреден более чем грязь на полу. Пока грязь была на полу, она создавала чисто эстетический дискомфорт, а когда грязь перемещена пылесосом (грязевой миксер) и струёй воздуха выброшена в помещение, то она стала вдыхаться людьми, и стала действительно опасной, так как оказалась уже не в углу под диваном, а у нас в лёгких! Поэтому тем, у кого аллергия на пыль или астма, уборка квартиры плохим пылесосом смерти подобна! Именно поэтому пылесосы пытаются совершенствовать - очищают воздух, пропуская его сквозь водяные вихри и так далее. Система вентиляции с воздуховодами - тот же пылесос! Кто хочет дышать воздухом из-под пылесоса?
МОРЕ РУК... А что у нас с кондиционерами реально происходит? Придёшь к людям - у них кондиционер аж черный весь от грязи! Как поставили 10 лет назад, так к нему с тех пор и не прикасался никто... там не то что сопрофиты... оттуда палочки туберкулёные тебе рожи строют и язык показывают... а народ ничего... сидит-работает целыми днями. - Вам нормально? - Угу, - у нас всё ОК! Никто не жалуется...
Так какой реально воздухообмен происходит в коттедже?
Если нет экологически вредных испарений от отделочных материалов или радона из подвала, в доме любой величины реальный воздухообмен составит: для дыхания людей 50м3 и для технологических нужд, ну ещё 100м3. Итого кубов 150 свежего воздуха в час хватит за глаза! В проекте Пирос, например, объём помещений внутри дома составляет 450м3, значит, достаточно всего 1/3 смены воздуха за час (в три раза меньше, чем по требованиям СНиПа). Для нагрева 150м3 кубических воздуха на 40град С нужно 2 кВт/час или 48кВт за сутки.
Вот это уже похоже на правду. Можно считать, что на нагрев приточного воздуха постоянно работает 2кВт тепловентилятор. Вот именно для этого, для того чтобы в комнате не было сквозняков от открытых форточек, нужна не только вытяжная, но ещё и приточная вентиляция. Нужен предварительно подогретый и очищенный от пыли воздух, а при необходимости (в случае лесных или торфяных пожаров) ещё и от дыма при помощи дополнительного угольного фильтра. Но увлекаться принудительной приточной вентиляцией не стоит... Прошедший сквозь фильтры воздух меняет свой ионный состав и полезным для здоровья - «свежим» быть уже перестаёт - для дыхания он (как и дистиллированная вода для питья) уже не годится.
Резюме: реальный воздухообмен в коттедже значительно ниже норм СНиПа и не зависит от объёма его помещений. При условии, что там проживает не рота солдат, а семья из 4-6 человек, объём вентиляции составляет пару сотен кубов свежего (приточного) воздуха в час. В этом случае система рекуперации для коттеджа не оправдывает себя, тем более, если учесть, что она не способна перерабатывать влажный, загрязнённый жирами, маслами и пылью воздух. Впрочем, почему не способна? Пару месяцев способна… до первого ремонта...
Систему приточной вентиляции без горизонтальных участков с возможностью предварительного подогрева и очистки воздуха для использования её в экстренных случаях (задымление - лесные пожары и т.д.) иметь весьма полезно, но увлекаться очищенным воздухом не стоит. Очищенный воздух - он для карбюратора или инжекторной системы в автомобиле хорош, но не для дыхания человека. (О системе вытяжной вентиляции, как о вещи очевидной, я не говорю.) Не забудем и о приточной вентиляции для открытого камина или печи, если таковые имеются.
..сколько литров воздуха нужно человеку в день?
Количество воздуха, перекачиваемое человеческими легкими за одну минуту в технике (и не только в ней) называется легочной вентиляцией. Эта величина меняется в довольно широких пределах. Она зависит как от физических и физиологических свойств конкретного индивидуума, так и от вида его деятельность. Обычно при рассчетах систем жизнеобеспечения принимают, что в состоянии покоя легочная вентиляция равна 6 л/мин, при легкой физической нагрузке - ок. 20 л/мин, а при тяжелой работе - 60 и более л/мин.
Так что, если я правильно понял Ваш вопрос, то через легкие человека за сутки будут перекачаны 8,6-16,0 куб.м воздуха (если на нем не пахали).
Если же человек сидит в невентилируемом помещении, то это совсем другая задачка, тоже легко решаемая. В стандартном виде формула пребывания людей в замкнутой камере без вентиляции обычно определяет время, которое они могут там просидеть, и имеет следующий вид:
T=[(V-0,08*n)*(Kд-K)]:M*n (эх, неудобно формулы в почте писать). Здесь Т - допустимое время пребывания в камере, час., V - объем камеры, л, n - число людей в камере, Кд - допустимая концентрация углекислого газа, л/л, К - начальная концентрация углекислого газа перед закрытием камеры, л/л, М - среднее выделение углекислого газа одним человеком в камере, л/час. Так как перед нами стоит другая задача - определить необходимый объем камеры при известном времени нахождения в ней, мы эту формулу преобразуем и получим:
V=(T*M+0,08Кд-0,08K):(Кд-К)
Дальше подставляем параметры.
Вы написали, что необходимое время - одни сутки, значит Т=24; Выделение углекислого газа, если человек сидит там сутки и не занимается подготовкой к боксерскому поединку за звание чемпиона мира, думаю, можно принять среднесуточным, то есть 30л/час (если больше - подставьте нужное; меньше вряд ли). Кд, то есть допустимая концентрация углекислого газа. Здесь большое поле для фантазии. Кто сидит - молодые здоровые лбы или люди болезненные и хилые? Дети? Старики? В общем, если режим щадящий, то эту величину никак нельзя делать больше 0,5%, а если молодые здоровяки, которые возможную легкую головную боль перенесут шутя, то ничего страшного и при 1% за сутки не случится. Да, кстати, Вы пишите о гипоксии, так это именно нехватка кислорода, кислородное голодание. Мы же расчет ведем по углекислому газу, так что возможное неприятное состояние будет называться гиперкопния, то есть избыток СО2.
Так вот, Кд принимаем в пределах 0,005-0,01, то есть - от полупроцента до процента. Ну, а К известно, если воздух не загазован, то это 0,03%, то есть 0,0003.
Если подставим и округлим, то в итоге получим необходимый объем камеры для одного человека от 72000 до 144000 литров, или от 72 до 144 кубометров. Разница, естественно, получается из-за того, что допустимую концентрацию мы считали в пределах 0,5-1%. В объеме 72 куба за сутки один организм надышит примерно до процента, в 144 - до полупроцента.
Вообще же хочу сказать, что такие эксперименты лучше все же проводить, имея в камере газоанализаторы на кислород и углекислый газ. Если приборы достать сложно, можно хотя бы купить стеклянные трубочки для экспресс-анализа и делать его через каждый час. Дело в том, что иногда попадаются отдельные идивидуумы, жрущие кислород (и, соответственно, выделяющие углекислоту) в очень больших количествах. У нас, например, есть один такой (я работаю на подводных аппаратах "Мир"), у него газообмен примерно в два раза выше, чем у нормальных людей. Далее - в этом объеме категорически нельзя курить, и если будете сажать курильщика, лучше ему за сутки воздержаться от курения, иначе окись углерода надышит, а это похуже, чем СО2. Ну и лучше всего, конечно, организовать в замкнутом объеме какую-нибудь простенькую системку жизнеобеспечения. Тогда хоть в трех кубометрах неделю сиди - было бы что пить-есть.
