Попытка рассчитать реальную потребность в воздухе

Доброго всем времени суток.

Собственно, откуда возникло желание произвести такой расчёт? Чтобы спроектировать систему вентиляции в своем будущем доме, мне нужно знать потребную интенсивность воздухообмена. Казалось бы, всё должно быть просчитано до нас. Ан нет: разными людьми называются совершенно разные цифры, от 2 м.куб./час на человека, до (3 * S дома) м.куб. в час. Т.е. разница вплоть до 2 порядков! Причём обоснования везде a priori, т.е. на основе неких общих норм типа СНиПов, данных по объему дыхания человека и т.д. Практически без привлечения экспериментальных данных. Вот я и решил такие данные получить, на примере своей квартиры. Гипотеза проста: вычислить воздухообмен в ней, поделить на 2 (кол-во постоянно живущих) и получить тот разумный минимум, который обеспечивает комфорт и отсутствие проблем в виде высокой влажности, запотевания окон и проч.

Итак, все окна - пластиковые. Сейчас, зимой, их почти не открываем для проветривания. Чаще для регулирования температуры (топят нещадно, до +26). Буквально на неск. минут в день суммарно на микропроветривание. Считаю, этим можно пренебречь. Площадь окон суммарная (S) 5,63 м.кв. Воздухопроницаемость ПВХ-профиля (ВП) 1,136 кг/(м.кв.*Па).

Нашел в сети формулу, которая вроде как позволяет рассчитать перепад давления:

Dp = (p.внут-p.внеш)*g*h, Па

p(T)=353/(273+T), кг/м.куб.
g = 9,8 м/с.кв.
h, м. - перепад высоты, вот с ним главная загвоздка!

*: проверка соответствия размерностей. Dp [Па?] = [кг/м.куб.] * [м/с.кв.] * [м] = [кг/(м.кв.*с.кв.)] * [м] = [кг/(м.*с.кв.)] = [Па!]

В источнике, откуда взята формула, считается перепад давления в бане, для целей определения возможности её пассивного проветривания, и h берется равным 3 метра, с указанием, что это высота бани от пола до потолка (а не до конька). Если принять Т.наруж = -15, Т.внут = +25, то формула для величины воздухообмена за 1 час выглядит так:

ВО = S * Вп * Dp = 5.63 * 1.136 * (353/(273+25)-353/(273-15)) * 9.8 * h = -11.5 * h, [кг]. Знак минус показывает наличие тяги из помещения.

Попытка подставить в кач-ве h расстояние от потолка квартиры до крыши дома, порядка 18 метров, закончилась курьезом: расчет показывает, что в этом случае скорость течения воздуха через вытяжные каналы достигнет 3 м/с!! На практике скорость ниже минимум на порядок, т.к. пламя зажигалки лишь чуть-чуть отклоняется, если её поднести прямо к самой вент. решетке. А при 3 м/с в вентканале бы ветер выл В общем, пока не нашел ничего лучшего, чем поделить 18 м на 6, т.е. на мин. число квартир, которые пользуются этим же вентканалом, и тогда скорость ВО получается равной:

11.5 * 3 = 34.5 кг = 26.5 м.куб. За 1 час. Т.е. достаточно воздухообмена не более 13 м.куб./чел-час. Хотя и то получается, что через вытяжки должен идти ощутимый поток воздуха в 0.5 м/с, однако рука движения воздуха не ощущает. Так что, думаю, можно поделить результат на 2, а то и на 3.

Собственно, вопрос: что думаете насчет корректности формулы для расчета перепада давления, и (если она корректна) как определить h для квартиры в многоэтажном доме?


Ура, смог уточнить физический смысл формулы! ::
Итак, согласно Пособию 12.91 к СНиП 2.04.05-91, это упрощенный вариант формулы (6):

Т.о., h в моей формуле составляет от силы 0.2 м. В результате имеем показатель реального воздухообмена 0.9 м.куб./чел-час. в квартире с закрытыми пластиковыми окнами. Чё-то как-то маловато :: Есть, конечно, еще приток воздуха через входную дверь, но т.к. в подъезде теплее, то и разность давлений будет намного меньше. Да и площадь двери относительно площадей окон мала. Ну с учётом двери и пары щелей у подоконника наверно реально ВО составляет 2-3 м.куб./чел-час. И этого нам хватает.

Та что требования ВО в размере 60 м.куб./чел-час (это я такое встретил в одной из соседних тем) являются неоправданно завышенными!

 

вентиляционщикам такие расчеты не понравятся

кстати, если считать по вдоху/выдоху, многие по разному дышат, те кто поздоровее - 4-6 циклов в минуту в покое, кто в предболезненном состоянии - 18-20 (таких большинство) но ведь дышут то ведь не стопроцентно свежим воздухом, а некоей смесью.

 

Знаю, во многом потому и написал свои выкладки. Странно, думал, что со мной будут спорить. Но до сих пор всё тихо.

Да, есть все эти данные: и что объем вдоха взрослого человека такой-то, и частота дыхания такая-то. Далее есть требование санитарное, что концентрация углекислого газа должна быть не выше 1-2%, кажется. Беда в том, что очень сложно теоретически расчитать, сколько надо свежего воздуха подвести, чтобы непонятно как смешиваясь с имеющимся, он понизил конц. СО2 до нормы.

А по идее, величину ВО можно было бы сильно сократить, если был бы способ удалять только углекислоту из воздуха. Ведь в выбрасывамом из вент.трубы воздухе еще очень много кислорода. На самом деле, такое делается, я слышал, в подводных лодках специальными устройствами. А еще СО2 хорошо "всасывают" растения в течение дня (но только дня! а ночью - наоборот) и холодная (это важно) вода.

Так что если оборудовать в доме небольщой бассейн/большой аквариум/водопадную панель и растений насадить (но только не в спальнях!), то можно улучшить кач-во воздуха и помимо вентиляции.

 

2-3 м.куб./чел-час.

Попробуйте пробыть час в герметичной бочке объемом 2-3м3 ,получиться и комфортно ли будет Необходимо замещать в помещении объем выдыхаемого человеком воздуха и объем воздуха забирающего загрязнения с поверхностей в помещении . Понятно что можно серьезно фильтровать воздух ( убирать СО , очень мелкую пыль -которую даже простая HEPA трудно останавливает , каким то образом связывать продукты применения бытовой химии и т.д ) и добавлять кислород и т.д . Но в обычных условиях необходимо ли это все ? Легче поменять определенный объем воздуха . объемы 20-60 м3 взялись не с потолка - они рекукомендуются для пассивных домов .

 

Ссылки на расчеты - в студию. Или придется считать, что таки именно "с потолка"

 

На немецком читаешь?


http://de.wikipedia.org/wiki/Passivhaus#L.C3.BCftung

общее описание пассивных домов , в ссылка есть указания на стандарты DIN по теме там найдешь и цифры .


Вот будет все для расчетов по интересующей теме .
http://www.schweizer-fn.de/lueftung/volumenstrom/v2_volumenstrom.htm;)


http://www.schweizer-fn.de/lueftung/volumenstrom/v2_volumenstrom.htm

 

Вовсе не сложно.
Для наглядности представьте, что в мешок с горохом добавили горсть фасоли и перемешали. Ну и задача в таком случае - сколько гороха надо заменить, чтобы фасоли было заданное отношение к гороху.
Следующий этап наглядности - представьте, что мешок с горохом в 5 раз больше. Сколько гороха надо заменить после 5 подсыпаний фасоли и размешивания?
Вторая задача даст вам ответ, почему считают замену воздуха на объём помещения, а не на человека.

 

Увы, только на английском. Слышал, что у немцев по нормам получаются наиболее "душные" пассивные дома, они уже караул кричат и проводят исследования, доказывающие, что атмосфера в них хуже чем на автостраде в будний день.

Мне, как человеку, привыкшему оперировать цифрами и фактами, видеть такие умозрительные эксперименты вместо расчетов довольно смешно Особенно когда они повторяются из раза в раз в различных вариациях. Почему вы считаете, что используемые вами аналогии правомерны? Потому, что Вам так кажется? А мне нет. Потому что смесь газов - это не смесь бобовых, не смесь сыпучих тел и даже не смесь жидкостей. Свойства физические у смеси газов другие. Чем искать аналогии, лучше бы отталкиваться от человеческой физиологии - всё больше толку будет. Ну и самое главное: мне никаких аналогий не надо. Потому, что это подход a priori, т.е. до опыта (и часто вместо опыта). Очень слабый подход, на уровне науки Средних веков.

Я собрал данные, построил модель и проверил ее несложными экспериментами. Полученную оценку ваши аналогии ни подтвердить ни опровергунуть не смогут, уж простите Для этого нужны новые факты и расчеты.

 

В доме без нормальной вентиляции действительно воздух очень плох -причина этому продукты жизнедеятельности человека в купе выхлопом современных материалов ( пластмасс , лакокрасочных покрытий и т.д) бытовой химии .К тому же температурный режим идеален для развития бактерий , грибков и т.д .
Относительно немцев с их душным воздухом честного говоря не зная -везде бы он был столь спертым . У них остановка работы вентиляции и кондиционирования эта причина для закрытия отеля и т.д . Хотя конечно фору им дадут австрийцы -эти ребята в области экологии , энергосбережения и пользы для человека впереди всех . Это у них сродни хобби причем хобби это щедро потдерживает и финансирует государство . Так вот они так же придерживаются похожих нормативов , и не делают поправки на дыхание стен т.д .


P.S. На немецком был не транслируемый документ по расчету необходимого воздухообмена , поэтому и спрашивал .

 

Хочу подчеркнуть, что тот ВО, который я посчитал (2-3 м.куб./чел-час) является, на мой взгляд, тем, что обеспечивает минимальный комфорт дыхания. А не оптимальный! В свой проект я заложил в несколько раз бОльшие цифры. Но не в 20 раз

 

Закон сохранения вещества у газов выполняется.
И как бы вы не мешали - больше или меньше газов в объёме не станет.
А это единственное, что определяет концентрацию.
Поскольку человек не ощущает напрямую концентрацию СО2, да и очень многих примесей тоже - то ваш опыт показывает уровень вашей чувствительности, а не соответствие нормам.
Вот вам ссылочка с формулами.

 

Вопрос из темы я бы задал тем, кто проектирует и строит дома.
Они же как-то рассчитывают. Вот и мне в квартиру рассчитали: типовой панельный дом (проект 90-х с деревянные окнами) + пластиковые окна = отсутствие вентиляции + все опции включены (плесень, влажность и т.д.).
Причем проект согласован кем-то и дома в нашем районе на раз, два строят уже больше 4 лет. А самое главное их комиссии принимают. почему бы не принять, ведь им же в них не жить.

 

У меня всё то же самое, но почему-то ни плесени, ни запотевания окон. Да и влажность, по ощущениям, в норме. Часто пишут, что перечисленные вами проблемы возникают из-за неправильной установки пласт. окон. Хотя х.з., я не спец.

 

Кстати, возможно. Я почти всю сознательную жизнь занимаюсь плаванием, и поэтому организм достаточно тренрован выдерживать высокий уровень СО2 в крови (проплываю 2 бассейна, т.е. 40 м под водой на одном вдохе). К тому же дышу редко: 7 раз в минуту в покое (специально замерял; и это вместо 14 раз по норме). Причем это неглубокие вдохи. Если дышу глубоко, то частота дыхания уменьшается до 3 раз в минуту, причем концентрация кислорода в крови даже увеличивается (слегка кружится голова).

Еще один фактор, который, возможно, помогает обходиться столь малым ВО без существенного превышения ПДК СО2, это довольно большое кол-во комнатных растений: на 52 м.кв. и 2 постоянных жильцов (которые проводят дома много времени) 13 средних растения и 4 крупных. Я понимаю, что улучшают они атмосферу только днём, а ночью ухудшают, но ведь ночью и интенсивность дыхания минимальна.

Вот спасибо. Составил модель, исходя из таких данных:
1. Конц. СО2 в наружном воздухе = 0.03%
2. В выдыхаемом воздухе конц. СО2 = 4.95%
3. ПДК СО2 = 0.1%
4. Потребление воздуха 1 чел. (при А=2): 0.4 м.куб./час
Искомый объем ВО - Х м.куб./час.

Тогда должно выполняться равенство:
0,03%*Х + 0,4*4,95% = (Х+0,4)*0,1%
отсюда находим Х = 27,7 м.куб./час (на 1 человека)
То есть опять курьёз, при таком ВО скорость отхода воздуха через вентканал будет более 1 м/с - т.е. с заметным ветерком. Которого нет и в помине.

Даже если принять, что я дышу на 0.2 м.куб./час, а ПДК превышена в 1.2 раза (судя по измерениям энтузиастов, это в городских квартирах обычная ситуация), и то надо 16.9 м.куб./чел-час. Если же принять максимальную оценку ВО по прямым измерениям (3 м.куб./чел-час) и вспомнить, что конц. СО2 в городе как минимум 0.04%, то выходит, что концентрация СО2 у нас в квартире должна быть 0.454%! Т.е. мы давно должны были бы задохнуться, но не задыхаемся. Почему?..

Предположений всего два:
1. Дело в растениях.
2. Происходит выход СО2 из помещения за счёт газообмена через стены.

Что думаете по этому поводу?

 

Похоже, я нашёл ответ ::
Дело таки в комнатных растениях!

Далее будет доказательство с привлечением ряда данных, найденных в нете.
Итак, сколько я выделяю углекислоты, во время работы за компом (а это более половины времени, которое я провожу дома): 7 выдохов в минуту * 0.5 литра каждый * 60 минут * 3.7% [3] = 7.77 л.

Прямо передо мной на подоконнике стоит (в числе прочих) молочай высотой ок. 70 см. На свету со 100 см.кв. листьев поглощается 5-25 мг СО2 [2]. При плотности СО2 при +25 в 2.16 кг/м.куб., это 32.4 см.куб. Т.е. при общей площадь его листьев 7900 см.кв. он поглощает в час:

(7900 / 10^2) * 32.4 = 2560 см.куб. = 2.56 л.

Т.е. треть того СО2, который выдыхает 1 человек, поглощает одно крупное комнатное растение! А у нас 5 (пересчитал) крупных и 13 мелких растений. Все вместе они способны поглощать около 10-20 л СО2 в час, что примерно равно тому, сколько выделяют 2 человека в спокойном состоянии. Вот вам и цветочки...

Конечно, это днем, на свету. А ночью? Да, ночью они, наоборот, дышат. Но растения выделяют, согласно [1] в 16 раз меньше СО2, чем поглощают его днем. Т.е. всего лишь 6%!

Ссылки на источники:
1. ввв.wikiznanie.ru/ru-wz/index.php/Дыхание_растений
2. revolution.allbest.ru/biology/00188546_1.html
3. liceum.secna.ru/bl/projects/barnaul2007/borovkov/s_dih_obem.html