К вопросу об инновациях по обеспечению качества воздуха в помещении

Существующая нормативная база с позиции биогеохимической теории Попытаемся дать оценку воздуха с позиции биогеохимической теории [1], согласно которой причиной возникновения многих заболеваний костно-суставной системы человека является дисбаланс экзогенно (извне) поступающих в организм макро- и микроэлементов. Считается [2], что характерным признаком жизненной необходимости элемента является колокообразный характер кривой, построенной в координатах «ответная реакция организма — доза элемента». При недостаточном поступлении какого либо элемента в организм человека наносится существенный ущерб его росту и развитию. Это объясняется снижением активности ферментов, в состав которых входит данный элемент. При повышении дозы поступления этого элемента ответная реакция организма возрастает, достигает нормы. Данная концентрация биогенного элемента, при которой организм функционирует в норме, определяется как биологически значимая концентрация (БЗК). Дальнейшее увеличение дозы приводит к снижению функционирования организма вследствие токсического действия избытка этого элемента вплоть до летального исхода. Характерным примером данного процесса является реакция организма человека на увеличение концентрации углекислого газа в крови человека: алкалоз→норма→ацидоз→летальный исход. Следовательно, как избыток элемента, так и его дефицит может наносить вред организму. Поэтому все живые организмы, так или иначе, но реагируют как на недостаток, так и на избыток или неблагоприятное соотношение элементов. Предположим, что в герметичном помещении выделяется только одно химическое соединение (например, Sr(NO₃)₂). Кроме как с воздухом это соединение может поступать в организм человека с пищей и водой. Схематично данный процесс можно изобразить следующим образом — см. рис. 1. При поступлении в организм человека с воздухом, пищей и водой нитрат стронция Sr(NO₃)₂ растворяется, а при диссоциации стронций может образовывать фосфаты, карбонаты, гидроксиды и другие соединения. Поэтому нитрат стронция является исходным реагентом биогенного элемента стронция [Sr²⁺] в организме человека. Следовательно, концентрация биогенного элемента в организме человека будет зависеть от концентрации исходного реагента в воздухе, пище и воде, т.е. от нитрата стронция. Поэтому мы, влияя на концентрацию исходного реагента в воздухе помещения, можем смещать равновесие в организме человека и включать его защитные функции на неопределенный срок. Например, если дополнительно к нитрату стронция в воздух или в пищу и воду добавим хлорид стронция SrCl₂, мы, не меняя химического состава, можем увеличить концентрацию ионов стронция в организме человека. А верхняя предельно допустимая концентрация стронция в организме человека будет определяться произведением растворимости различных соединений стронция (например, (формула), [Sr²⁺]∙[OH^–]² = 3,2󕇎^–4, (формула) и т.д.). В тех случаях, когда в организме произведение концентраций кристаллообрзующих ионов превысит произведение растворимости, то в организме человека могут образоваться соответствующие патогенные биоминералы. Если мы будем моделировать образование патогенных биоминералов в организме человека через образование кристаллов в гелях, то процесс зародышеобразования идет с существенным изменением кислотности среды, где они образуются. Следовательно, первая реакция организма на образование любого патогенного биоминерала должна приводить к изменению бикарбоната в крови. Но, учитывая, что емкость буферных систем в нашем организме не безгранична, то при дальнейшем увеличении концентрации ионов стронция мы можем изменить кислотность в организме человека до уровня, который может быть несовместим с жизнедеятельностью, т.е. до летального исхода. Вывод: Биогеохимическая теория ограничивает концентрации биогенных элементов в организме человека как сверху, так и снизу и рассматривает различные источники их поступления в организм человека. В то же время в существующих нормативных документах не регламентируется зависимость изменения концентрации биогенногоэлемента в организме человека от всех исходных реагентов, находящихся в воздухе помещения, и не регламентируется связь возможного поступления биогенных элементов с воздухом, пищей и водой. Связь между расходом наружного воздуха и концентрацией биогенных элементов в организме человека Между тем уже сегодня при создании климатических систем можно учитывать общие закономерности отрицательного воздействия воздуха на организм человека. Пусть в организм человека экзогенно поступают различные химические элементы, например, Sr(NO₃)₂, SrO, Sr(OH)₂, SrSO₄, SrHPO₂, Sr₃(PO₄)₂, и т.д, и не только стронция. Обозначим их как МeA₁, МeA₂, …, МeA_n. Эти химические соединения могут поступать в организм человека в виде твердой, газообразной или жидкой фазы, поэтому концентрация элемента [Мe⁺] в организме человека будет зависеть от концентрации этих исходных реагентов в воздухе, пище и воде. В общем виде зависимость концентрации элемента [Мe+]в организме человека от исходных реагентов при их растворении и диссоциации в крови человека можно выразить как СMe⁺ ~ f(СMeA₁, СMeA₂, …, СMeA_n). (1) Разделим источники поступления химических соединений в организм человека. Предположим, что нам известно, какая концентрация элемента [Мe⁺] должна поступать в организм человека с воздухом, пищей и водой для обеспечения поддержания баланса в нем по данному элементу. Пусть (символ) — среднесуточная биологически значимая концентрация (БЗК) элемента [Мe⁺], которая должна обеспечивать баланс поступления этого элемента в организм человека с воздухом; (символ) — среднесуточная БЗК элемента [Мe⁺], которая должна обеспечивать баланс поступления этого элемента в организм человека с пищей; (символ) — среднесуточная БЗК элемента [Мe⁺], которая должна обеспечивать баланс поступления этого элемента в организм человека с водой. Тогда общую среднесуточную норму поступления элемента [Мe⁺] в организм человека можно выразить как (формула) При этом концентрация элемента (символ), поступающего при внешнем дыхании в организм человека, будет зависеть от концентрации химических соединений, содержащих этот элемент [Мe⁺] в воздухе помещения, т.е. от исходных реагентов (3) Следовательно, для того, чтобы в организме человека выполнялось условие (формула), необходимо в помещении поддерживать на определенном уровне концентрацию химических соединений (прогрессия) А эффективным механизмом поддержания необходимой и определенной концентрации исходных реагентов в воздухе помещения, как в ионизированном виде, так и в химических соединениях может быть расход наружного воздуха, т.е. можно предположить, что должна существовать реальная зависимость изменения концентраций исходных реагентов, находящихся в воздухе помещения, от расхода наружного воздуха. Будем считать, что при расходе наружного воздуха L_опт в организме человека будет выполняться условие (формула) Пусть при расходе наружного воздуха L_доп в организме человека будет поддерживаться концентрация элемента [Мe⁺] в интервале (формула) Графически этот процесс можно изобразить следующим образом — см. рис. 2. Тогда нижнюю предельно допустимую концентрацию биогенного элемента можно определить как (формула) а верхнюю как (формула) Будем считать, что в интервале концентраций от (символ) до (символ) этот элемент не приводит к существенному отрицательному влиянию на организм человека. Следовательно, если бы нам был известен эталон качественного воздуха, т.е. его химический состав и концентрации этих эталонных химических соединений, которые необходимо поддерживать в воздухе помещения, то задача, решаемая климатическими системами, могла бы существенно расшириться. Мы сразу получили бы ограничения по ионизации воздуха, по глубокой очистке приточного воздуха и, вполне возможно, что дополнительно нам пришлось бы обогащать приточный воздух необходимыми организму химическими соединениями, которые отсутствуют в атмосферном воздухе. На сегодняшний день системы вентиляции решают только частный случай общей задачи, удаляют известные вредности из помещения. При этом эталоном воздуха является атмосферный воздух, который может быть существенно загрязнен. Зависимость качества воздуха в помещении от воздухообмена Учитывая, что мы разбавляем известные вредности в помещении за счет атмосферного воздуха и, не имея пока другого эталона, мы вынуждены использовать его как эталон таким, какой он есть. Рассмотрим герметичное помещение, в котором отсутствует вентиляция, а проветривание проводится один раз в сутки. Предположим, что в помещении выделяется только одно вредное химическое соединение MeA. Через промежуток времени Т после проветривания в данном помещении наступит равновесие, т.е. равновесная концентрацияэтого соединения в воздухе помещения составит С_пом. Пусть в атмосферном воздухе присутствует это же соединение, но с концентрацией С_атм, при этом С_пом >> С_атм. Пусть другие химические соединения в атмосферном воздухе не содержат элемент [Мe⁺]. Для оценки качества воздуха в помещении можно ввести коэффициент К_кач в виде (4) Тогда граничные условия будут выглядеть следующим образом: 1. В отсутствии проветривания в помещении коэффициент качества воздуха будет стремиться к значению К_кач = 1; 2. Во время проветривания при хорошем сквозняке коэффициент качества воздуха будет стремиться к значению К_кач = 0. Далее в этом помещении организуем воздухообмен, используя систему вентиляции c механическим побуждением и переменным расходом наружного воздуха L. Интервал расхода наружного воздуха зададим таким образом, чтобы выполнялось условие 0 < L ≤ L_сквозн, где величина расхода наружного воздуха L_сквозн соответствует хорошему сквозняку при проветривании. При большой величине воздухообмена L ≈ L_сквозн качество воздуха в помещении по данному элементу будет соответствовать качеству атмосферного воздуха, т.е. эталону. По мере уменьшения расхода наружного воздуха (L→0) в начальные моменты времени он будет существенно преобладать над скоростью выделения вредностей в помещении. Поэтому на данном этапе скоростью выделения вредностей можно пренебречь, но при достижении расхода наружного воздуха определенного значения скорость выделения вредностей начнет влиять на качество воздуха в помещении. При дальнейшем постепенном уменьшении расхода наружного воздуха скорость выделения вредностей станет преобладать над расходом воздуха, следовательно, в помещении концентрация вредностей постепенно будет увеличиваться, тем самым, постепенно будет ухудшаться и качество воздуха в нем. Тогда зависимость изменения коэффициента качества воздуха в помещении от расхода наружного воздуха можно представить как К_кач ~ f(1/L). Графически эту зависимость можно представить следующим образом — см. рис. 3. Необходимые условия по обеспечению качества воздуха в помещении Если в это помещение поместить исследуемый объект (человека), то можно определить расход наружного воздуха L_опт, при котором в его организме будет выполняться условие (формула) по данному элементу (например, по изменению бикарбоната в крови), или определить L_доп, когда (формула) Отсюда следует вывод: для того, чтобы организм человека функционировал в режиме нормы, расход наружного воздуха в помещении мы должны поддерживать на уровне не ниже L_опт. Это основное необходимое условие по обеспечению качества воздуха в помещении. Для обеспечения воздухообмена в объеме L_опт на нагрев наружного воздуха нам потребуется минимальное количество энергии Q_min. Это второе необходимое условие. Эти два условия должны выполняться неукоснительно, и именно они определяют капитальные и эксплуатационные затраты. Поэтому любой конкурс или тендер, где основным критерием является минимальная цена контракта, вступает в противоречие с этими условиями. Из графика (рис. 3) можно сделать вывод: ❏ Если созданная система вентиляции обеспечивает расход наружного воздуха L в интервале0 < L < L_доп, то мы выбросили деньги «на ветер». В этом случае лучше ничего не делать, а использовать «форточную» систему вентиляции. ❏ Если расход наружного воздуха L попадает в интервал L_доп < L < L_опт, то мы получаем приемлемое качество воздуха, но при этом нет гарантии, что мы что-нибудь в функционировании организма (нашего, не чужого!) не приносим в жертву ради экономии финансовых средств. ❏ Если расход наружного воздуха L = L_опт, то организм будет функционировать в режиме нормы, но это не означает, что мы получили комфортные условия. Может оказаться, что комфортные условия будут обеспечиваться при условии L_опт < L_комф. Но это уже другая задача. К большому сожалению, значения БЗК пока не определены, а значит, пока неизвестен и нормативный расход наружного воздуха, необходимый для нормального функционирования организма. И если в основу определения нормативного расхода наружного воздуха (L_опт) по обеспечению качества воздуха для административных зданий положить биогеохимическую теорию, то может оказаться, что этот расход воздуха может быть как 60–90, так и все 120 м³/ч на человека. Ответ мы можем получить только тогда, когда фундаментальная наука установит все закономерности данных процессов. Если на этом этапе соотнести стоимость создаваемых климатических систем за год, которые способны обеспечивать качество воздуха в помещении к стоимости продаваемого климатического оборудования, то мы можем получить удручающий результат. Моделирование процессов зарождения и роста кристаллов в гелях — связующее звено по обеспечению качества воздуха в помещении Между тем уже сегодня на основании модели зарождения и роста кристаллов в гелях [4, 6, 7] можно попытаться оценить процесс воздействия воздуха на организм человека. Условие пересыщения, эквивалентности и уравнение диффузии могут предопределять появление в геле зоны активного роста (ЗАР). (формула) где [Мe⁺]— концентрация кристаллообразующего иона металла; [A^–]— концентрация кристаллообразующего иона слабой кислоты или основания; ПР — произведение растворимости; pM⁺ = –lg([М⁺]), pA^– = –lg([A^–]); γ— параметр модели. Это та зона, в которой зарождаютсяи растут кристаллы в гелях. Размер ЗАР зависит от концентрации исходных реагентов и кислотности среды. Варьируя этими двумя параметрами, т.е. влияя на ЗАР, удается управлять зародышеобразованием и ростом кристаллов в гелях. Если предположить, что образование патогенных биоминералов происходит по тем же законам, что и кристаллов в гелях, то можно попробовать привести схему влияния расхода наружного воздуха на образование патогенных биоминералов в нашем организме. Нас интересуют граничные условия возможности появления патогенных биоминералов, т.е. какие концентрации исходных реагентов в воздухе помещения могут привести к появлению ЗАР и соответственно к риску зарождения биоминералов в нашем организме. Схематично это может выглядеть следующим образом — см. рис. 4. Из приведенной схемы можно сделать вывод, что расход наружного воздуха: ❏ может влиять на химико-биологические процессы в нашем организме; ❏ влияет на капитальные затраты по созданию климатических систем; ❏ влияет на эксплуатационные затраты. Таким образом, функционирование нашего организма в режиме нормы в первую очередь будет зависеть от проектировщика (от принятых проектных решений). А проектные решения определяют как капитальные, так и эксплуатационные затраты. Реально снизить полную стоимость климатической системы, не ухудшая качества воздуха в помещении, в первую очередь возможно за счет снижения эксплуатационных затрат, т.е. внедряя энергоэффективные технологии. Обеспечение качества воздуха в помещении неразрывно связано с внедрением энергоэффективных технологий Рассмотрим ТР АВОК-4–2004 «Технические рекомендации по организации воздухообмена в квартирах многоэтажного жилого дома». — М.: АВОК-ПРЕСС, 2004. Данный документ мы рассматриваем с учетом того, что нашему организму безразлично, в каком помещении находиться — на работе или дома, т.к. в наших интересах, чтобы он функционировал в режиме нормы в любом помещении. Для этого значение расхода наружного воздуха должно быть L_опт. Следовательно, из необходимого нашему организму значения расхода наружного воздуха можно определить и необходимое минимальное энергопотребление климатической системы, а это уже прямые неизбежные эксплуатационные затраты, т.е. расходы будущих периодов. В соответствии с п. 9.1.7 расчетные расходы тепла на вентиляцию определяются как Q_вент = с_рr_н(t_в – t_н)L_вент, (5) где с_р — теплоемкость воздуха 1,005 кДж/(кг•°С); r_н — плотность наружного воздуха при расчетных температурах, кг/м³; t_в и t_н — значения температуры наружного и внутреннего воздуха в квартире при расчетных для проектирования вентиляции условиях; L_вент — расчетный расход воздуха в квартире (рекомендуется использовать табличное значение), м³/ч. Первое, и самое простое желание, которое возникает при анализе уравнения (5), — это снизить энергопотребление за счет уменьшения расхода наружного воздуха. Из графика (рис. 2) следует такой же вывод, что расход наружного воздуха необходимо уменьшить до L_опт. С оговорками его можно уменьшить и до L_доп. Хорошо, если в будущем расчетное значение расхода наружного воздуха L_вент, определяемое по ТР АВОК-4–2004, окажется больше значения L_доп, а если меньше, да еще отличаться будет в несколько раз? Поэтому в наших интересах попробовать определить количество тепла Q_вент, необходимого на нагрев только L₁ = 1 м³/ч наружного воздуха за отопительный период. Если мы определим Q_вент только для L₁, то в дальнейшем без труда вычислим количество тепла, необходимого для любого значения расхода наружного воздуха L_вент, т.е. это значение Q_вент необходимо будет только увеличить в L_вент/L₁ раз. Для этого выберем следующее схемное решение: 1. При условии, когда в зимний период года естественные суммарные теплопоступления в помещении ΣQ_пост не могут компенсировать естественные суммарные теплопотери ΣQ_потер, т.е. ΣQ_пост < ΣQ_потер, компенсация может идти за счет искусственно создаваемых инженерных систем, т.е. управляемой системы отопления ∆Q_отоп c поддержанием нормированной температуры в помещении t_норм, т.е. ΣQ_пост + ∆Q_отопл = ΣQ_потер, (6) тогда приточно-вытяжная вентиляция с механическим побуждением может обеспечивать расход наружного воздуха в объеме L_опт или L_доп с температурой приточного воздуха t_прит, равного температуре в помещении t_норм, т.е. t_прит = t_норм (рис. 5). 2. При условии когда в переходный период года суммарные теплопоступления в помещении ΣQ_пост превышают суммарные теплопотери ΣQ_потер, т.е. ΣQ_пост > ΣQ_потер, система отопления автоматически отключается, а компенсация теплопоступлений может идти за счет снижения температуры приточного воздуха, т.е. увеличиваем теплопотери за счет системы вентиляции ∆Q _вент: ΣQ_пост = ΣQ_потер + ∆Q _вент. (7) Этого можно достичь, если у вентиляционной установки использовать функцию контроля за температурой вытяжного воздуха (например, у SwegonGold эта функция называется ОВ-регулирование). При этом температура приточного воздуха автоматически будет снижаться, т.е. будет t_прит < t_норм. 3. При условии, когда в переходный период года суммарные теплопоступления в помещении ΣQ_пост превышают суммарные теплопотери ΣQ_потер и в помещении поддерживаются оптимальные параметры микроклимата, а температура в приточной струе достигла допустимого отклонения t_доп, т.е. t_доп = t_прит, а t_прит < t_пом, дальнейшая компенсация теплопоступлений возможна за счет использования системы кондиционирования воздуха ∆Q _конд: ΣQ_пост = ΣQ_потер + ∆Q _вент + ∆Q _конд. (8) 4. В летний период ΣQ_пост + Q _вент = ΣQ_потер + ∆Q _конд. (9) Компенсация теплопоступлений возможна за счет использования системы кондиционирования воздуха, а значение теплопоступлений за счет вентиляции Q _вент в летний период будет зависеть от того, какая система вентиляции используется — прямоточная или с утилизацией удаляемого воздуха, и от режима ее работы в течение суток. Далее для климатических условий г. Сыктывкара попробуем создать систему вентиляции для офисных помещений. Пусть расход наружного воздуха в административном здании составляет L_опт. Из уравнения (5) следует, что на нагрев одного кубического метра наружного воздуха на один градус необходимо тепла Q _вент = с_рr_н. Для упрощения задачи возьмем плотность воздуха равную r_н = 1,2 кг/м³. Тем самым мы внесем некоторую неточность в вычисления расчетного энергопотребления, но внесем эту неточность одновременно в расчет всех рассматриваемыхнами систем вентиляции, поэтому, когда мы будем их сравнивать между собой, погрешность вычислений не должна внести существенного вклада в полученный результат. Следовательно, на нагрев 1 м³/ч на один градус требуется тепловой энергии в объеме Q _вент: Q _вент = с_рr_н •1 °С •1 м³/ч = 1,2 •1,005 = 1,206 кДж/ч, (10) или 3,35 •10^–4 кВт, т.е. в нашем случае данную величину можно считать постоянной. С принятым нами схемным решением в отсутствии вентиляции в помещении поддерживается температура воздуха или 20 °С (допустимые параметры воздуха), или 22 °С (оптимальные параметры воздуха). Следовательно, воздух в помещение нам необходимо подавать с температурой t_в = 20 °С или t_в = 22 °С. Счетчик потребления тепловой энергии определяет почасовой расход энергии. Поэтому далее воспользуемся таблицей средней продолжительности стояния температуры наружного воздуха [3] различных градаций в часах для климата г. Сыктывкара (табл. 1). Используя уравнение (10) и табл. 1, можно определить количество тепла, необходимого на нагрев 1 м³/ч наружного воздуха, за отопительный период: Q = ΣQ_вент(t_в – t_н)_nТ_n = Σ3,35•10^–4•( t_в – t_н)_n•Т_n, (11) где Т_n — время стояния данной температуры t_н в течение отопительного периода в часах, а суммирование производится от n = 1 до n = 25. Если ввести коэффициент пропорциональности К_q = Σ3,35•10^–4( t_в – t_н)_nТ_n, то получаем Q = К_qL₁. (12) Аналогичные вычисления были проведены в статье [5], только с использованием разности энтальпий. При коэффициентах (формула) и (формула) на нагрев 1 м³/ч наружного воздуха до температуры приточного воздуха t = 20 °С в среднем за отопительный период нам требуется Q⁽²⁰⁾ = 52,534 [кВт•ч] энергии, а для t = 22 °С нам уже потребуется Q⁽²²⁾ = 56,492 кВт•ч энергии. Таким образом, при расходе наружного воздуха L_опт, необходимого нашему организму для функционирования, в режиме нормы минимальное энергопотребление на нагрев наружного воздуха системой вентиляции нам потребуется Q⁽²⁰⁾ = 52,534L_опт [кВт•ч], или Q⁽²²⁾ = 56,492L_опт [кВт•ч] энергии за отопительный период. Далее, не уменьшая значения расхода наружного воздуха L_опт, попытаемся снизить энергопотребление за счет внедрения энергоэффективных технологий. Для этого нам необходимо определиться с режимом работы системы вентиляции. Образование патогенных биоминералов (кристаллов) может происходить не только внутри организма человека, но и на любой высокоразвитой поверхности внутри помещения. Поэтому для того, чтобы исключить возможность образования дополнительных химических соединений на высокоразвитых поверхностях в помещении, режим работы данной системы вентиляции должен быть круглосуточный и круглогодичный. Пусть в рабочее время расход наружного воздуха составляет L_р = L_опт. Очевидно, что в нерабочее время в отсутствии одного из источников загрязнения воздуха в помещении человека расход наружного воздуха должен быть меньше. Пусть в нерабочее время расход наружного воздуха составляет L_н = 0,25L_р. Если отопительный период (T_отоп) в часах разбить на рабочее и нерабочее время T_отоп = T_р + T_н, то объем наружного воздуха, прошедшего за отопительный период через помещение, составит V = (L_рT_р + L_нT_н) [м³]. Тогда уравнение (12) можно представить как (13) Для того, чтобы учесть использование вторичных энергетических ресурсов, количество тепловой энергии, подаваемой на границу раздела между наружным и приточным воздухом, представим в виде: Q = Q_пр + Q_Вт, (14) где Q_пр — количество тепла, необходимого при прямом нагреве наружного воздуха; Q_Вт — количество тепла, получаемого за счет вторичных энергетических ресурсов. Введем коэффициент использования вторичных энергетических ресурсов η, который для пластинчатого утилизатора будет составлять η= 0,5, роторного η= 0,8. Тогда количество тепла Q_Вт, получаемого за счет тепловых вторичных энергетических ресурсов, в общем потреблении энергии, необходимой на нагрев наружного воздуха, будет составлять Q_Вт = ηQ. (15) Учитываем, что мы оплачиваем расход энергии, необходимой только на прямой нагрев наружного воздуха. Подставим в (14) выражение (15). Тогда количество тепла, необходимого для прямого нагрева наружного воздуха, составит Q_пр = Q – Q_Вт = (1 – η)Q, (16) подставим в (16) выражение (13) и получим (17) Тогда потребление энергии на нагрев наружного воздуха системой вентиляции с естественным побуждением при η= 0, L_р = L_н составит Q_прест = К_qL_р. (18) При схемном решении п. 1, где ΣQ_пост + ∆Q_отоп = ΣQ_потер, при использовании системы вентиляции с естественным побуждением получим, что (19) т.е. количество тепла в объеме (символ) ложится дополнительной нагрузкой на систему отопления. При использовании данной системы вентиляции организовать глубокую очистку приточного воздуха будет невозможно. Чтобы оставить себе возможность организовать глубокую очистку приточного воздуха, мы можем использовать прямоточную систему вентиляции с механическим побуждением при η= 0 и постоянным расходом наружного воздуха L_р = L_н. При этом потребление энергии на нагрев наружного воздуха составит Q_пр = К_qL_р. (20) При схемном решении п. 1 ΣQ_пост + ∆Q_отоп = ΣQ_потер. (21) Наши действия привели к тому, что мы сняли нагрузку с системы отопления и перенесли ее на калорифер, т.е. не только ничего не сэкономили, а дополнительно увеличили энергопотребление за счет использования вентиляторов. Чтобы нам приступить к экономии, мы можем: ❏ использовать прямоточную систему вентиляции с механическим побуждением при η= 0 и переменным расходом наружного воздуха L_н = 0,25L_р. При этом потребление энергии на нагрев наружного воздуха составит (22) ❏ а можем использовать систему вентиляции с механическим побуждением и утилизацией удаляемого воздуха, т.е. при η= 0,5 и L_н = 0,25L_р. При этом потребление энергии на нагрев наружного воздуха составит (23) или при η= 0,8 и L_н = 0,25L_р. При этом потребление энергии на нагрев наружного воздуха составит (24) Тем самым мы получили очень интересный результат. В одних и тех же климатических условиях, при одном и том же расходе наружного воздуха и режиме работы системы вентиляции экономия энергии зависит только от энергоэффективности используемого оборудования. При использовании системы вентиляции с механическим побуждением утилизацией удаляемого воздуха η= 0,5 и переменным расходом наружного воздуха L_н = 0,25L_р по отношению к прямоточной системе вентиляции с механическим побуждением η= 0 и L_н = 0,25L_р потребление энергии только на нагрев наружного воздуха может отличаться не менее чемв два раза. (формула) При использовании системы вентиляции с механическим побуждением утилизацией удаляемого воздуха η= 0,8 и переменным расходом наружного воздуха L_н = 0,25L_р по отношению к прямоточной системе вентиляции с механическим побуждением η= 0 и L_н = 0,25L_р потребление энергии только на нагрев наружного воздуха может отличаться не менее чем в пять раз. (формула) Пусть рабочее время за отопительный период составляет T_р = 1301 ч, а нерабочее T_н = 4555 ч. Тогда при использовании системы вентиляции с механическим побуждением утилизацией удаляемого воздуха η= 0,8 и переменным расходом наружного воздуха L_н = 0,25L_р по отношению к системе вентиляции с естественным побуждением η= 0 и L_н = L_р потребление энергии только на нагрев наружного воздуха может отличаться не менее чем в 12 раз. (формула) Вывод: Недооценка значения расхода наружного воздуха на функционирование организма человека может приводить к грубым ошибкам в разделе энергосбережения и, как следствие, к неоправданным финансовым потерям. Приведем небольшой пример. Рассмотрим здание с теплоизоляцией ограждающих конструкций со стеклопакетами и вентиляцией с естественным побуждением. При схемном решении п. 1 и использовании системы вентиляции с естественным побуждением мы получили (19), что (формула) Так как здание с теплоизоляцией ограждающих конструкций, то мы снижаем теплопотери в здании на величину ∆Q_потер (формула) Но даже при одно- или двухкратном сквозняке (воздухообмене) сколько не утепляй стены, теплее не станет, т.к. Q_пр >> ∆Q_потер. Наверное для того, чтобы эффект энергосбержения все-таки присутствовал, необходима была установка герметичных стеклопакетов, т.е. устремляя расход наружного воздуха к нулю (L→0), получаем соизмеримыми две величины: Q_пр ≈ ∆Q_потер. Тем самым мы получили здание с вентиляцией не с естественным побуждением, а с «форточной». Эксплуатироваться такое здание будет всегда в режиме «форточка–открыто», т.е. при условии (формула) Спрашивается, в каком месте и сколько мы сэкономили энергии? А вот стоимость квадратного метра увеличилась! На сегодняшний день в практической работе ощущается острая необходимость в создании теории обеспечения качества воздуха в помещениях и энергосбережении. Без этой теории обеспечить качество воздуха в помещении будет невозможно.

1. Полякова Е.В. Стронций в подземных водах и его влияние на организм человека // Минералогия и жизнь: Материалы IV Международного семинара. Сыктывкар: Геопринт, 2007. 2. Жолнин А.В. Химия биогенных элементов. Конспект лекций по общей химии. — Челябинск, 2001 г. http:medpulse.h1.ru/medjoum/HTML/Biogen.htm. 3. Справочное пособие к СНиП. Строительная климатология. — Научно-исследовательский институт строительной физики Госстроя СССР. 4. Гошка Л.Л., Рузов В.П. Исследования процессов роста кристаллов в гелях // Сыктывкарский гос. ун-т. — Сыктывкар, 1983. — Деп. в ВИНИТИ №0841–83. 5. Гошка Л.Л. Скупой платит дважды, или Чем грозит установка морально устаревающего оборудования? // Журнал «С.О.К.», №5/2006. 6. Cipanov A.V., Goshka L.L., Kolosov S.I., Rusov V.P.: Crist. Res. Technol. 2. (1990). 119 (b). 7. Cipanov A.V., Goshka L.L., Rusov V.P.: Crist. Res. Technol. 7. (1990). 737 (a)м.