Popis:

Len pred pár rokmi v domácom regulačné dokumenty Pri navrhovaní vetrania v miestnostiach s ľuďmi bol CO2 zohľadnený len nepriamo v konkrétnych výmenných kurzoch vzduchu. V zahraničných normách slúži jeho koncentrácia vo vnútornom ovzduší ako ukazovateľ obsahu iných škodlivejších škodlivín a zodpovedajúcej intenzity vetrania.

K problematike normalizácie výmeny vzduchu obsahom CO 2 vo vonkajšom a vnútornom ovzduší

I. M. Kvashnin, Ph.D. tie. Sciences, popredný špecialista Vedeckého a výrobného podniku "Energomekhanika"

I. I. Gurin, riaditeľ spoločnosti Alfaintek Oy

V časopise „ABOK“, č. 4, 2008, bol uverejnený článok Yu D. Gubernsky a E. O. Shilkrot „. Koľko vzduchu potrebuje človek pre pohodlie?“, čo vyvolalo medzi odborníkmi veľký záujem. Materiál uvedený v článku ukazuje, že aj keď sa problematike normalizácie výmeny vzduchu podľa CO 2 venuje veľká pozornosť, zatiaľ nie je dostatok materiálu na vyriešenie tohto problému. Tento článok navrhuje pokračovať v diskusii o tomto probléme.

Len pred niekoľkými rokmi sa v domácich regulačných dokumentoch pri navrhovaní vetrania v miestnostiach s ľuďmi zohľadnil CO 2 len nepriamo v konkrétnych normách výmeny vzduchu. V zahraničných normách slúži jeho koncentrácia vo vnútornom ovzduší ako ukazovateľ obsahu iných škodlivejších škodlivín a zodpovedajúcej intenzity vetrania. Vysoké koncentrácie oxid uhličitý a iné plyny vo vonkajšom ovzduší veľkých miest vedú k potrebe voľby: buď zintenzívniť výmenu vzduchu, reťazová reakcia zvýšenie spotreby energie spaľovaním organického paliva s dodatočným znečistením ovzdušia (vrátane CO 2), alebo čistením privádzaného vzduchu od plynov. Zodpovedá to najnovšiemu výskumu vedcov o nebezpečenstve oxidu uhličitého pre ľudské zdravie, keď sa jeho koncentrácia v porovnaní s čistým atmosférickým vzduchom zvýši dvakrát až trikrát.

Podľa modernej medicíny ich bolo v metabolických (životných) sekrétoch ľudského tela identifikovaných niekoľko stoviek chemické zlúčeniny, z toho viac ako dvesto látok je z povrchu kože a vyše sto je s vydychovaným vzduchom. Jednou z najzaujímavejších látok je oxid uhličitý. Tento relatívne neškodný plyn podľa GOST 12.1.007-76 patrí do triedy nebezpečnosti 4, je obsiahnutý v malom množstve v čistom atmosférickom vzduchu. Podľa väčšiny zdrojov je jeho koncentrácia približne 0,03 % objemu (obj.), to znamená, že 1 m 3 obsahuje 0,3 l, alebo 0,3/22,4 = 0,01339 mol (podľa TSB - 0,0314 % obj.). Keď vieme, že molekulová hmotnosť oxidu dusičitého je 44 g/mol, je ľahké určiť jeho hmotnosť v 1 m3, konkrétne: 44 x 0,01339 = 0,589 g, koncentrácia je teda 589 mg/m3. V takom množstve je oxid uhličitý nevyhnutný pre ľudský život. Podľa GOST 8050-85 „Oxid uhličitý, plynný a kvapalný. technické údaje» Hustota plynného oxidu uhličitého je 1,839 kg/m 3 , čo je približne 1,5-násobok hustoty vzduchu. Tabuľka 1 ukazuje vzorce na prevod množstva z jednej jednotky na druhú. V domácich regulačných dokumentoch ani v zahraničných neexistuje žiadna norma pre maximálnu prípustnú koncentráciu oxid uhličitý v atmosférickom vzduchu. Je zrejmé, že obsah CO 2 vo vzduchu sa bude líšiť v závislosti od vidiecke oblasti, malé a Hlavné mestá. Koncentrácie pozadia sú určené emisiami vozidiel, spaľovaním paliva v tepelných elektrárňach a prácou priemyselné podniky. Problémom je, že monitorovanie hladín CO 2 nevykonávajú služby Centra pre hydrometeorológiu. V zahraničí je oxid uhličitý spolu s oxidmi dusíka, oxidom uhoľnatým, oxidom siričitým a prchavými organickými zlúčeninami typickou znečisťujúcou látkou, ktorú treba brať do úvahy pri posudzovaní vonkajšieho ovzdušia pri návrhu ventilačných a klimatizačných systémov. európsky štandard EN 13779 „Vetranie pre nebytové budovy – Požiadavky na výkon ventilačných a klimatizačných systémov“ ako všeobecná základná smernica navrhuje stanoviť koncentrácie oxidu uhličitého vo vidieckych oblastiach 350 ppm, v malých mestách 400 ppm, v centrách miest 450 ppm. . V skutočnosti môže byť výrazne vyššia. Napríklad merania v centre Moskvy v pokojnom počasí koncom leta v oblasti Garden Ring ukázali, že pri dostatočne intenzívnej premávke stúpla hladina CO 2 na 900 ppm (0,09 % obj.). Po niekoľkohodinovej chôdzi túto koncentráciu a bez vybavenia pocíti každý v podobe bolesti hlavy.

Poznámka:
S a – číselná hodnota koncentrácie v daných jednotkách;
C x – číselná hodnota koncentrácie v požadovaných jednotkách;
M je molekulová hmotnosť plynu;
P – celkový tlak plynnej zmesi, Pa;
T – teplota, °K.

Jednou z metód, ktoré sa na Západe široko používajú na určenie požadovaného výmenného kurzu vzduchu vo verejných budovách, je použitie oxidu uhličitého ako indikátora kvality ovzdušia. Jeho koncentrácia sa používa na posúdenie obsahu iných látok emitovaných človekom, z ktorých sa menej tvorí v relatívnych koncentráciách (pomer skutočnej koncentrácie k maximálnej prípustnej koncentrácii). Keď sa hladina CO 2 zníži riedením privádzaný vzduch Súčasne klesá hladina koncentrácie iných látok. Oxid uhličitý bol vybraný, pretože jeho koncentrácia sa dá ľahko merať s pomerne vysokou presnosťou a jeho hromadné uvoľňovanie je oveľa väčšie ako u iných škodlivých látok.

Je dobre známe, že jedna osoba v pokojnom stave, napríklad pracovník v kancelárii, spotrebuje 20–30 litrov kyslíka za hodinu, pričom uvoľní 18–25 litrov oxidu uhličitého a pri cvičení vo fitness a telocvičniach až 36 litrov alebo viac. Ak vdychovaný vzduch obsahuje 0,03 % (obj.) CO 2, potom vydychovaný vzduch obsahuje 3,6 % (obj.), to znamená, že sa zvýši viac ako 100-krát. Oxid uhličitý sa intenzívne uvoľňuje z plynová pec pri varení. Pri zvýšení obsahu CO2 vo vzduchu nad určitú hodnotu sa človek začína cítiť nepríjemne, môže upadať do ospalého stavu, objavujú sa bolesti hlavy, nevoľnosť, pocit dusenia. Jeho vplyv je taký postupný a slabý, že je ťažké ho okamžite odhaliť. Táto hranica je individuálna pre rôznych ľudí – mužov a ženy, deti. Až donedávna však v domácich dokumentoch neexistovala žiadna norma kvality vnútorného ovzdušia pre oxid uhličitý. Iba hygienické normy zaviedli v roku 2006 maximálnu jednorazovú MPC rovnajúcu sa 13 790 ppm (27 000 mg/m 3) a zmenový priemer 4 597 ppm (9 000 mg/m 3) pre vzduch pracovného priestoru výrobné priestory. Pre porovnanie: v USA sú tieto čísla 30 000 ppm (58 740 mg/m3) a 5 000 ppm (9 790 mg/m3). V baniach na pracoviskách je povolená koncentrácia 0,5 % (obj.) alebo 5 000 ppm. V súlade s GOST 8050-85 “Pri koncentráciách vyšších ako 5% má oxid uhličitý škodlivý účinok na ľudské zdravie... Zároveň sa znižuje objemový podiel kyslíka vo vzduchu, čo môže spôsobiť fenomén kyslíka nedostatok a dusenie“. Pripomeňme, že maximálnu jednorazovú a priemernú zmenovú koncentráciu MPC vzduchu v pracovnom priestore určuje GOST 12.1.005-88 a hygienické normy GN 2.2.5.1313-03, GN 2.2.5.1314-03.

Pre priestory obytných a verejných budov táto norma stále chýba. Konflikt vzniká v dôsledku skutočnosti, že v súlade s SNiP 41-01-2003 „Vykurovanie, vetranie a klimatizácia“, SanPiN 2.1.2.1002-00 „Sanitárne a epidemiologické požiadavky na obytné budovy a priestory“ atď. predpokladá sa, že štandard kvality je rovnaký pre ovzdušie obývaných oblastí (GN 2.1.6.1338-03; GN 2.1.6.1339-03), ktorý, ako bolo uvedené vyššie, chýba. Na rozdiel od mnohých iných škodlivín, ktoré sa v interiéri prakticky nevypúšťajú, sa však obsah oxidu uhličitého rýchlo zvyšuje. Je zaujímavé, že referenčná kniha R. V. Shchekin z roku 1976 poskytuje výpočet potrebnej výmeny vzduchu na riedenie CO 2 jednou osobou.

Európska norma z roku 2004 navrhuje rozdeliť vzduch v miestnostiach s ľuďmi do kvalitatívnych kategórií od IDA 4 - nízka, IDA 2 a 3 - stredná, až po IDA 1 - vysoká. Existuje niekoľko spôsobov, ako určiť kategóriu kvality. Jeden z nich hodnotí prebytok hladín CO 2 ako indikátor vo vnútornom vzduchu nad vonkajším vzduchom (tabuľka 2).

tabuľka 2

Kategória izby Nadmerná hladina CO 2 v miestnosti nad jej obsah vo vonkajšom vzduchu, ppm Typický rozsah Nastavte hodnotu IDA 1 <400 350 IDA 2 400–600 500 IDA 3 600–1 000 800 IDA 4 ≥1000 1 200

Pri znalosti polohy budovy (vidiecka oblasť, mesto) a úrovne koncentrácie CO 2 vo vonkajšom vzduchu je ľahké určiť jeho odhadovaný obsah vo vnútornom ovzduší. Nasledujú odporúčania pre inštaláciu určitých tried filtrov, zvyčajne aspoň dvoch stupňov, aby sa dosiahla požadovaná čistota vzduchu v súlade s požadovanou kategóriou kvality IDA. To platí nielen pre tuhé prachové častice, ale aj pre hlavné plyny: NO x, SO 2, polycyklické aromatické uhľovodíky a prchavé organické zlúčeniny. Norma uvádza: „V mestskom prostredí sa odporúča použitie molekulárnych (plynových) filtrov. Pripomeňme, že podľa návrhu združenia ASINCOM bola európska norma prijatá bez zmien ako domáca GOST R EN 13779-2007 „Vetranie v nebytových budovách. Technické požiadavky na vetranie a klimatizáciu.“ FSUE STANDARDINFORM oznámil, že nadobudne účinnosť 1. októbra 2008.

Prípustnú prípustnú hodnotu obsahu oxidu uhličitého v miestnostiach s ľuďmi stanovili hygienici a akceptovali ju napríklad norma ASHRAE 62-1989 na úrovni 1 000 ppm (1 958 mg/m 3) alebo 0,1 % (obj.). Mnohí autori sa pri výpočte výmeny vzduchu opierajú o túto hodnotu. Táto hodnota je uvedená v SP 2.5.1198-03 „Sanitárne pravidlá pre organizáciu osobnej dopravy“ pre železničné stanice a SanPiN 2.5.1.051-96 „Podmienky práce a odpočinku pre letový personál civilného letectva“ pre kabíny lietadiel. Poznanie emisií CO 2 jednou osobou v kancelárii - 18 l/h (0,005 l/s) alebo 35 200 mg/h podľa vzorca (L.2) SNiP 41-01-2003, požadovaný prietok privádzaného vzduchu pre jedného človek je rovný

L = 35 200 / (1 958 – 589) = 25,7 m3/h.

V jednotkách l/sa ppm L = x 106 = 7,14 l/s.

Prvým domácim dokumentom, ktorý sa pokúša regulovať obsah CO 2 vo vonkajšom a vnútornom ovzduší, je norma ABOK „Obytné a verejné budovy. Štandardy výmeny vzduchu“. Ako odporúčaná referencia sa navrhuje maximálna prípustná koncentrácia vo vonkajšom ovzduší: vidiecke oblasti - 332 ppm (650 mg/m 3), malé mestá - 409 ppm (800 mg/m 3), veľké mestá - 511 ppm (1 000 mg /m3). Horná prípustná hranica koncentrácie CO 2 v obytných a verejných budovách by nemala prekročiť koncentráciu vo vonkajšom ovzduší o 638 ppm (1 250 mg/m 3). V tomto prípade bude potrebná výmena vzduchu na osobu 28 m3/h.

Výsledkom nedávneho výskumu indických vedcov v meste Kalkata bolo zistenie, že rovnako ako NO 2, aj CO 2 je potenciálne toxický pre ľudí aj v nízkych koncentráciách, berúc do úvahy jeho vplyv na bunkovú membránu a biochemické zmeny, ako je zvýšenie napätia CO 2 v krvi, zvýšenie koncentrácie bikarbonátových iónov v krvi a moči, acidóza a pod. bola vykonaná hladina bikarbonátu v krvi a moči osoby. Celkovo bolo študovaných 593 ľudí z obytných, obchodných a priemyselných oblastí mesta a kontrolnej oblasti umiestnenej v ekologicky čistej vidieckej oblasti. Hladiny sérového bikarbonátu, biologického indikátora účinkov CO2, boli v priemere o 60 % vyššie u obyvateľov Kalkaty ako vo vidieckych oblastiach a boli najvyššie u obyvateľov priemyselnej oblasti. V meste Kalkata bol CO 2 prítomný vo vzduchu v koncentráciách od 0,03 do 0,06 %. Úroveň vetrania v interiéri bola primeraná v takmer 75 % obytných a pracovných priestorov. Ak vezmeme do úvahy, že zvýšenie hladiny CO 2 v atmosfére vedie k zvýšeniu jeho koncentrácie vo vnútornom ovzduší, môžeme povedať, že môže spôsobiť zvýšenie hladiny bikarbonátu v krvi.

Anglický vedec D. S. Robertson vo svojich prácach píše, že úroveň oxidu uhličitého v atmosfére, pri ktorej môže ľudstvo prežiť, je oveľa nižšia, ako sa očakávalo, takže úroveň oxidu uhličitého bezpečná pre ľudí si vyžaduje revíziu. Maximálnu bezpečnú hladinu oxidu uhličitého v atmosfére pre ľudí vypočítal na 426 ppm. Vedec sa tiež domnieva, že pod vplyvom oxidu uhličitého, ktorého hladina je vyššia ako uvedená hodnota, klesá hodnota pH v krvnom sére, čo vedie k acidóze. Symptómy počiatočného stupňa acidózy sú nasledovné: stav nadmernej excitácie a mierna hypertenzia. Ďalej sa k nim pridáva ospalosť a úzkosť a v dôsledku toho sa znižuje túžba po fyzickej aktivite. Existuje možnosť, že keď atmosférický oxid uhličitý dosiahne 426 ppm, čo by sa mohlo stať za menej ako dve generácie, zdravotný stav aspoň časti svetovej populácie sa zhorší.

Fínski vedci pod vedením Olliho Seppanena vykonali 21 experimentov založených na viac ako 30 000 subjektoch, aby študovali vplyv koncentrácie oxidu uhličitého. Ak bola hladina oxidu uhličitého v kancelárskych priestoroch pod 800 ppm (0,08 % obj.), u zamestnancov sa vyskytli príznaky ako zápaly očí, upchatý nos, zápal nosohltanu, dýchacie problémy, bolesti hlavy, únava a problémy s koncentráciou koncentrácie sa výrazne znížili.

Tlačová správa z výročnej konferencie Európskej respiračnej spoločnosti v roku 2006 zverejnila výsledky štúdií vykonaných v piatich krajinách EHS skupinou talianskych vedcov. Štúdie ukázali, že 68 % detí je negatívne ovplyvnených hladinami CO 2 nad 1 000 ppm. Častejšie ako iné deti pociťovali ťažké dýchanie, dýchavičnosť, suchý kašeľ a nádchu. Boli urobené tieto závery: deti žijúce v miestnosti s vysokou hladinou CO 2 majú 3,5-krát vyššie riziko vzniku suchého kašľa a 2-krát vyššie riziko vzniku nádchy. Majú zraniteľnejší nosohltan ako ich rovesníci.

V štúdii kórejských vedcov o vplyve koncentrácie CO 2 v interiéri na astmatické záchvaty u detí, v domoch a bytoch, kde žijú deti s astmou, sa zistilo množstvo látok, ktoré sa považujú za hlavné znečisťujúce látky vnútorného ovzdušia, ako sú CO, NO 2, alergény a CO2. Na základe týchto štúdií sa dospelo k záveru, že najdôležitejším faktorom ovplyvňujúcim výskyt astmatických záchvatov u detí je hladina koncentrácie CO 2 .

Ak vezmeme do úvahy prípustnú koncentráciu CO 2 vo vonkajšom vzduchu metropoly 450 ppm a optimálnu koncentráciu vo vnútornom ovzduší 800 ppm, bude potrebná výmena vzduchu na osobu.

L = 106 = 14,29 l/s = 51,4 m3/h.

V skutočnosti môže byť koncentrácia vo vonkajšom vzduchu ešte vyššia a v interiéri môžu byť iné zdroje emisií CO 2, napríklad počas varenia. Ak je rozdiel v obsahu CO 2 vo vonkajšom a vnútornom vzduchu 100 ppm, požadovaná výmena vzduchu bude 180 m 3 / osoba, čo prekračuje rozumné limity.

Ako jedno z opatrení nová americká norma ANSI/ASHRAE Standard 62.1-2004 zabezpečuje dynamickú zmenu prevádzkových režimov vetrania obytných a verejných budov. To sa realizuje pomocou DCV (Demand-Controlled Ventilation, DCV), reguláciou množstva privádzaného čerstvého vzduchu nad minimálnu požadovanú hodnotu pri zmene aktuálnej situácie, určenú počtom osôb prítomných vo vetranom priestore. Objektívnym predpokladom pre využitie v domácej praxi je výrazné zníženie nákladov na obvody riadenia otáčok ventilátorov meniča v posledných rokoch vďaka využívaniu čoraz dostupnejších frekvenčných meničov. Technológia DCV je jasne popísaná v článku. Takéto opatrenie však nemôže vždy dosiahnuť efektívny výsledok.

O ďalšom opatrení na zníženie obsahu škodlivých plynov vo vzduchu v interiéri P. Ole Fanger vo svojom článku napísal: „Čistenie vzduchu v interiéri od plynných škodlivín je sľubnou metódou na zlepšenie kvality ovzdušia a čiastočnú náhradu vetrania. Vyvíjajú sa rôzne metódy čistenia vzduchu, vrátane sorpcie a fotokatalýzy. Ukázalo sa, že posledná uvedená metóda má významné filtračné účinnosti, ktoré boli zaznamenané pri filtrovaní vybraných chemikálií prítomných vo vzduchu. Pre typickú zmes stoviek chemikálií prítomných vo vnútri budovy vo veľmi nízkych koncentráciách je možné pomocou týchto dvoch metód reálne dosiahnuť účinnosť úpravy viac ako 80 %, čo znamená, že úprava môže znížiť koncentrácie znečisťujúcich látok a zlepšiť kvalitu vzduchu v interiéri päťkrát. Zároveň je zrejmé, že na zlepšenie účinnosti čistenia typických zdrojov znečistenia vnútorného ovzdušia je potrebný ďalší vývoj čistiacej technológie a ďalší výskum.“

Fotokatalytická oxidácia (PCO) je veľmi sľubná technológia na redukciu prchavých organických zlúčenín (VOC) vo vnútornom ovzduší. Štúdie vykonané národným laboratóriom v Berkeley v rokoch 2005 a 2007 však ukázali, že metóda fotokatalytickej oxidácie znižuje množstvo VOC vo vzduchu v interiéri, ale vytvára formaldehyd ako vedľajší produkt. Vedci sa domnievajú, že táto technika si vyžaduje ďalšie štúdium, aby sa buď znížilo množstvo formaldehydu a acetaldehydu produkovaného reakciou, alebo sa táto technológia spojila s použitím práčok plynu na zachytenie toxických vedľajších produktov predtým, ako vstúpia do atmosféry. K tomu treba dodať, že FKO oxid uhličitý neodstraňuje, ale pridáva do miestnosti, keďže konečnými produktmi reakcie by mali byť CO 2 a voda.

V súčasnosti možno za najbezpečnejšie na čistenie vzduchu od plynov v miestnostiach, kde sa zdržiavajú osoby, považovať filtre založené na metóde adsorpcie škodlivín ako súčasť prívodných vetracích jednotiek. Ako filtračný prvok sa používa aktívne uhlie a vysoko účinné materiály. Takéto filtre sú už ponúkané na klimatickom trhu.

Ak nie je možné udržiavať kvalitu vzduchu na vysokej úrovni pomocou ventilačných systémov, prebytočný vzduch je možné odstrániť pomocou domácich adsorbérov oxidu uhličitého.

závery

1. Oxid uhličitý je pre človeka toxický už v relatívne nízkych koncentráciách. Nemalo by sa považovať len za ukazovateľ účinnosti vetrania. Najlepšia hladina oxidu uhličitého pre človeka v interiéri je taká, ktorá je čo najbližšie k atmosférickej úrovni.

2. Koncentrácia CO 2 si vyžaduje neustále monitorovanie v miestnostiach s ľuďmi v priemyselných mestách a veľkých mestách, kde priemysel a doprava neustále znečisťujú atmosférický vzduch oxidom uhličitým a inými plynmi. To platí najmä pre detské ústavy a iné verejné budovy.

3. Nárast oxidu uhličitého v atmosfére, najmä vo veľkých mestách v dôsledku emisií z motorových vozidiel, energetiky a priemyselných podnikov, si vyžaduje zvýšenie výmeny vzduchu v miestnostiach, kde sa nachádzajú ľudia. To vedie k zvýšenej spotrebe energie a zvýšeným emisiám CO 2 pri jeho výrobe. Východiskom zo situácie je dosiahnutie rozumného optima medzi množstvom privádzaného čerstvého vzduchu a požadovaným odstránením oxidu uhličitého a iných plynov.

Literatúra

1. GOST 8050-85. Oxid uhličitý plynný a kvapalný. Technické podmienky.

2. Norma EN 13779:2004. Vetranie pre nebytové budovy – Požiadavky na výkon systémov vetrania a klimatizácie miestností.

3. Hygienické normy GN 2.2.5.2100-06. Najvyššie prípustné koncentrácie (MPC) škodlivých látok vo vzduchu pracovnej oblasti (Dodatok č. 2 k GN 2.2.5.1313-03. Najvyššie prípustné koncentrácie (MAC) škodlivých látok vo vzduchu pracovnej oblasti).

4. RD-06-28-93. Bezpečnostné pravidlá pri výstavbe (rekonštrukcii) a banskej prevádzke objektov nachádzajúcich sa v podloží, ktoré nesúvisia s ťažbou nerastných surovín.

5. SanPiN 2.2.3.570-96. Hygienické požiadavky na podniky uhoľného priemyslu a organizácia práce.

6. SNiP 41-01-2003. Kúrenie, vetranie a klimatizácia.

7. SanPiN 2.1.2.1002-00. Hygienické a epidemiologické požiadavky na obytné budovy a priestory.

8. Príručka zásobovania teplom a vetrania. Kniha druhá. Vetranie a klimatizácia / R.V. Shchekin a kol. - Kyjev: Budivelnik, 1976.

9. SP 2.5.1198-03. Hygienické pravidlá pre organizáciu prepravy osôb.

10. SanPiN 2.5.1.051-96. Podmienky práce a odpočinku pre letový personál civilného letectva.

11. ŠTANDARD AVOK – 1 2002. Obytné a verejné budovy. Normy výmeny vzduchu. – M.: AVOK-PRESS, 2002.

12.Dr. R. N. Chaudhuri, Dr. D. Sengupta. Správa o výskumnom projekte o hodnotení environmentálnych expozícií N02, C02, benzénu a olova v Kalkate pomocou biologických monitorovacích techník.

13. D. S. Robertson. Účinky zvýšenia koncentrácie oxidu uhličitého v atmosfére na zdravie. Súčasná veda, roč. 90, č. 12, 25. júna 2006.

14. D. S. Robertson. Nárast koncentrácie oxidu uhličitého v atmosfére a účinky na ľudské zdravie. Med. Hypotézy, 2001, 56.

15. Olli Seppanen. Energeticky efektívne vetracie systémy na zabezpečenie kvalitnej vnútornej mikroklímy// ABOK. – 2000. – č.5.

16. Stanke. Do dizajnérskej knižnice. DCV technológie vo ventilačných systémoch // Climate World. – č. 43.

17. P. Ole Fanger. Kvalita vnútorného vzduchu v budovách postavených v chladnom podnebí a jej vplyv na zdravie, učenie a produktivitu práce ľudí // ABOK. – 2006. – č.2.

18. C. D. Keeling, T. P. Whorf. Záznam atmosférického oxidu uhličitého z Mauna Loa. Záznamové obdobie 1958–2003. Skupina pre výskum oxidu uhličitého, Scripps Institution of Oceanography, University of California, internetový zdroj.

Takmer každá meteostanica, vrátane lacných čínskych modelov za pár dolárov, dokáže merať základné parametre vzduchu – teplotu a vlhkosť. S oxidom uhličitým je všetko komplikovanejšie: v predaji prakticky neexistujú žiadne domáce spotrebiče, ktoré by ho dokázali merať. Situáciu komplikuje to, že CO2 je plyn bez farby a zápachu, takže je takmer nemožné vnímať jeho koncentráciu nosom.

Detaily a miery pod strihom.

Samotný snímač MH-Z19 tu na stránke už bol popísaný. Ako základ bol vzatý článok „“ a tento materiál je jeho logickým pokračovaním. O meraní koncentrácie CO2 na ulici, tam však neboli poskytnuté žiadne údaje o koncentrácii v byte. Vyplňte túto medzeru.

Železo

V prvom rade boli na eBay objednané nasledujúce komponenty:
- Arduino Micro ATmega32U4 3,3V(emisná cena 5 USD). Pretože Senzor má 3-voltovú logiku, je lepšie nepoužívať bežné Arduino.
- OLED LCD displej I2C 0,91" 128x32(emisná cena 7 USD). Displej sa pripája na štandardné piny Arduino i2c.
- Samotný senzor MH-Z19(emisná cena 28 USD).
- Sada vodičov s konektormi pre kolíkové kontakty (cena vydania 1-2 USD)
Celkové náklady boli teda ~ 40 dolárov alebo 2 600 rubľov. Značkové zariadenie od známej spoločnosti stojí približne dvakrát toľko, aj keď ide skôr o technickú zaujímavosť ako o ekonomiku.

Kód pre Arduino bol vypožičaný z vyššie uvedeného, ​​pridal výstup údajov na displej a pre pohodlnejšiu analýzu údajov bol výstup prevedený do formátu jednoduchého oddeľovaného reťazca. Boli pridané aj časové pečiatky, z ktorých každá zodpovedá 10 sekundám.

Zdroj

#include #include // I2C OLED #include "SSD1306Ascii.h" #include "SSD1306AsciiWire.h" #define I2C_ADDRESS 0x3C SSD1306AsciiWire oled; // Senzor CO2: SoftwareSerial mySerial(8,9); // RX,TX byte cmd = (0xFF,0x01.0x86.0x00.0x00.0x00.0x00.0x00.0x79); nepodpísaná odpoveď na znak; void setup() ( // Serial Serial.begin(9600); mySerial.begin(9600); // OLED Wire.begin(); oled.begin(&Adafruit128x32, I2C_ADDRESS); oled.set400kHz(); oled.setFont( ZevvPeep8x16); oled.println("setup::init()"); void loop() ( mySerial.write(cmd, 9); memset(response, 0, 9); mySerial.readBytes(response, 9); int i; byte crc = 0; for (i = 1; i< 8; i++) crc+=response[i]; crc = 255 - crc; crc++; oled.clear(); if (!(response == 0xFF && response == 0x86 && response == crc)) { Serial.println("CRC error: " + String(crc) + " / "+ String(response)); oled.println("Sensor CRC error"); } else { unsigned int responseHigh = (unsigned int) response; unsigned int responseLow = (unsigned int) response; unsigned int ppm = (256*responseHigh) + responseLow; Serial.print(String(t)); Serial.print(","); Serial.print(ppm); Serial.println(";"); if (ppm <= 400 || ppm >4900) ( oled.println("CO2: žiadne údaje"); ) else ( oled.println("CO2: " + Reťazec (ppm) + "ppm"); if (ppm< 450) { oled.println("Very good"); } else if (ppm < 600) { oled.println("Good"); } else if (ppm < 1000) { oled.println("Acceptable"); } else if (ppm < 2500) { oled.println("Bad"); } else { oled.println("Health risk"); } } } delay(10000); t += 10; }

Toto všetko sa dalo dokopy, náčrt bol nahraný do Arduina, výsledok vyzerá asi takto:

Samozrejme, toto nie je vrchol priemyselného dizajnu (plánuje sa nájsť nejaký druh krytu), ale na úlohu meracieho prístroja schopného pracovať autonómne aj prenášať dáta cez USB si zariadenie poradí celkom dobre. Pre príjem dát cez USB stačí otvoriť monitor portu v Arduino IDE, tam sa dáta zobrazia. Text odtiaľ je možné skopírovať a otvoriť v akomkoľvek programe, napríklad Excel.

Merania

Ďalšia otázka znie: čo vlastne meriame? Zariadenie poskytuje údaje v ppm (parts per million, parts per million). 1000 ppm = 0,1 % obsah CO2. Na internete nájdete nasledujúcu tabuľku prípustných koncentrácií:
- 350 - 450 ppm: Normálna úroveň vonku.
- < 600 ppm : Prijateľné úrovne. úroveň. odporúčame do spální, škôlok a škôl.
- 600 - 1000 ppm: Sťažnosti na zatuchnutý vzduch, možná znížená koncentrácia.
- 1000 ppm: Maximálna úroveň noriem ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) a OSHA (Správa bezpečnosti a ochrany zdravia pri práci).
- 1000 - 2500 ppm: Celková letargia, znížená koncentrácia, možná bolesť hlavy.
- 2500 - 5000 ppm: Možné nepriaznivé účinky na zdravie.

A nakoniec výsledky. Senzor bol umiestnený v kuchyni, okná boli kovoplastové, doba merania bola cca 8 hodín.



Výsledky sa ukázali byť celkom zaujímavé. Horizontálny čas je v sekundách, 3600 sekúnd zodpovedá 1 hodine.

Krivky na grafe sú dešifrované takto:
0h: hodnoty sú asi 420 str./min (zodpovedá údajom na ulici), nikto nebol doma, prišiel som z práce a zároveň som zapol senzor.
0-2 hodiny: Som v kuchyni, môžete vidieť, ako sa v prítomnosti osoby pomaly zvyšuje koncentrácia CO2 niekde okolo 900 ppm.
2-4 hodiny: Odišiel som z miestnosti, môžete vidieť, ako moja koncentrácia pomaly upadá.
4-6 hodín: Vrátil som sa, moja koncentrácia sa opäť začala zvyšovať.
6. hodina: na sporák sa položí panvica s knedľami. Je zaujímavé vidieť, ako sa koncentrácia takmer okamžite zvýšila na 1700 ppm, potom začala pomaly klesať. Hoci plyn nehorel dlho (10-15 minút), vysoké hladiny >1000 ppm pretrvávali aspoň hodinu.
Koniec grafu: Okno sa otvorilo a hladiny CO2 klesli takmer okamžite.

závery

Ukázalo sa, že zariadenie je celkom zaujímavé a obzvlášť dôležité pre tých, ktorí pracujú doma na počítači. Napríklad počas písania tohto článku sa hladina CO2 v miestnosti zvýšila z 500 na 770 ppm. Pohľad na obrazovku vás núti buď častejšie otvárať okno, alebo sa konečne zamyslieť nad inštaláciou normálneho vetrania v dome (pravdepodobne by nebol zbytočný režim mikroventilácie v okne, ale lepšia by bola nejaká digestor). Ak by som teraz kupoval nové okná, asi by som rozmýšľal nad viac-menej kvalitným modelom s bežným vetraním.

Je tiež dôležité poznamenať dôležitosť dobrého vetrania v kuchyni: ako ukazuje graf, už za 10 minút plynový horák môže „spáliť“ celý prívod kyslíka, čím sa koncentrácia CO2 dostane na veľmi vysokú úroveň. Merania v spálni ukázali, že z hľadiska vetrania tiež nie je všetko veľmi dobré: do rána je koncentrácia CO2 viac ako 1000 ppm a dobrý spánok je pre duševnú prácu veľmi dôležitý.

Vo všeobecnosti ide o jednoduchý a lacné zariadenie umožňuje veľmi efektívne kontrolovať kvalitu vzduchu v byte alebo kancelárii.
Autor praje všetkým pevné zdravie a dobrú náladu. No a dobrý vzduch samozrejme tiež.