Зачем нужна вентиляция?

Интересный эксперимент – сравнение содержания CO₂ при оконном проветривании и механической приточно-вытяжной вентиляцией Zehnder на примере жилого дома. Прочитав эту статью, вы поймете зачем нужна и почему важна вентиляция.

Важность качества воздуха в помещениях
Описание эксперимента
Предмет исследования и способ измерения
Результаты исследования
Качество воздуха
Качества воздуха в помещениях в течение года
Количество «нездоровых» часов
Выводы эксперимента

Важность качества воздуха в помещениях

«Иди подыши свежим воздухом»: это был совет, который давали нам наши бабушки и дедушки, когда мы были детьми. И они были правы! Каждый день мы вдыхаем примерно 11.000 литров воздуха и это эквивалентно примерно 50 ванным, полным воздуха.

Многочисленные исследования чётко показывают опасность загрязнённого воздуха для нашего здоровья. Помимо мелкой пыли и других загрязняющих веществ, основным показателем качества воздуха в помещениях является уровень CO₂. Уровень CO₂ выше 1.000 ppm может привести к головной боли, невнимательности и усталости. А сочетание вредных веществ в воздухе может привести к опасным заболеваниям, таким как астма или даже сердечные приступы.

Поскольку мы проводим почти 90% нашего времени в помещениях и 65% дома, нам определенно нужно немного свежего воздуха дома. Вот почему важна вентиляция. Большинство из нас живёт в густонаселённых городах, а то и вблизи промышленных зон. Даже если мы часто открываем окна, наши лёгкие все равно могут быть загрязнены. Кроме того, новые и отремонтированные здания очень хорошо теплоизолированы и герметичны. Эта герметичность защищает наши дома от потерь тепла, но при этом снижает скорость воздухообмена. Чтобы поддерживать качество воздуха в помещении на нужном уровне, его необходимо часто заменять.

Zehnder всегда фокусируется на инновационных решениях по разработке изделий и услуг для здорового, комфортного и энергоэффективного микроклимата в помещениях. Поэтому мы решили провести большое исследование, чтобы выяснить, как лучше всего обеспечить свежий и чистый воздух и здоровые условия жизни дома: путём установки системы приточно-вытяжной вентиляции или путём регулярного открытия дверей и окон.

Для этого в течение целого года мы вели тематический эксперимент. Объектом исследования был многоквартирный дом в городке Бюрен (Швейцария), в котором мы постоянно контролировали условия в четырёх квартирах, что позволило нам получить обширные данные о качестве воздуха в помещениях. При этом две квартиры были оснащены системой приточно-вытяжной вентиляции Zehnder, а две другие проветривались открытием окон.

Описание эксперимента. Зачем нужна вентиляция в доме?

Здание


Рис. 1 Многоквартирный жилой дом в д. Бюрен.

Сравниваемые квартиры находятся в доме, построенном в 2017 году в Бюрене (Швейцария). Здание имеет современную изоляцию и высокий уровень герметичности. В доме четыре уровня: два этажа, пентхаус и подвал. На первом и втором этажах находятся по две квартиры. Площадь квартир слева составляет 80 м², справа – 113 м²

Рис. 2 Схема здания с расположением квартир и систем вентиляции.

В верхней левой квартире живёт один человек, в каждой из остальных – по двое. В квартирах на верхнем этаже для проветривания есть только окна. В двух квартирах нижнего этажа установлены вентиляционные установки Zehnder ComfoAir Q350.
Установки ComfoAir Q оснащены энтальпийным теплообменником, который обменивает тепло и влагу между поступающим и отводимым воздухом. При этом в них также можно открывать все окна и двери.

Предмет исследования

Целью сравнения является анализ качества воздуха в помещении. В качестве показателя качества воздуха в помещениях измеряется содержание CO₂ в ppm. В соответствии с рекомендациями медицинских организаций, мы рассматриваем значения выше 1.000 ppm как вредные для здоровья, значения ниже 800 ppm как хорошие и от 800 до 1.000 ppm как средние.

Способ измерения

Установки Zehnder ComfoAir Q передают сведения о приточно-вытяжной вентиляции. Показатели измеряются и записываются каждые пять минут;
Датчики качества воздуха собирают данные о качестве воздуха во всех помещениях каждую минуту;
Открытие окон контролируется датчиками контакта, которые могут различать откинутое и полностью открытое положение;
Специальный датчик расстояния используется для измерения степени открытия раздвижных дверей.

Результаты исследования

Качество воздуха

Как видно на графике (рис. 3), квартира с приточно-вытяжной вентиляцией имеет среднее значение CO₂ от 400 до 600 ppm в гостиной и спальне. Ночью уровень CO₂ самый высокий. В течение дня жильцы, вероятно, находятся на работе, но система вентиляции продолжает обменивать/освежать воздух, в результате чего значение CO₂ в квартире падает с почти 600 до 400 ppm. Вечером значение CO₂ незначительно увеличивается, но тем не менее, в течение дня среднее качество воздуха в помещении соответствует высокому уровню.

Рис. 3 Уровень СО2 в течение типового рабочего дня в квартире с механической вентиляцией Zehnder.

Жильцы, проветривающие квартиры открытием окон, держат несколько окон открытыми ночью (рис. 4). Когда утром жильцы уходят, они оставляют одно окно в откинутом положении, что не позволяет обеспечить необходимый воздухообмен в помещении. Значение CO₂ остаётся на уровне около 800 ppm в течение дня. Когда жильцы возвращаются домой вечером, все окна и двери закрыты. В результате CO₂ увеличивается до 1.200 ppm. В течение дня значение CO₂ не опускается ниже 600 ppm. Несмотря на проветривание, качество воздуха в помещении соответствует среднему (800- 1.000 ppm) или даже низкому (выше 1.000 ppm). Вот почему так важна и нужна вентиляция в доме.

Рис. 4 Уровень СО2 в течение типового рабочего дня в квартире с естественной вентиляцией.

Качества воздуха в помещениях в течение года

Графики значений, полученных в результате годовых наблюдений, позволяют легко увидеть существенные различия качества воздуха в исследуемых квартирах. На таком графике удобно наблюдать, в какие периоды дня и в какое время года качество воздуха в помещении было высоким, средним или низким на основе концентрации СО₂ (рис 5).

Рис. 5 Шкала значений качества воздуха: зеленый — высокое, желтый — среднее, красный — низкое.

Как видно из графика (рис. 6), квартиры с механическими системами вентиляции Zehnder имеют существенно лучшее качество воздуха, чем квартиры с оконным проветриванием. Следует отметить, что и для квартир с механической вентиляцией зафиксированы значения свыше 1.000 ppm, однако эти периоды обусловлены рождественскими каникулами и другими семейными мероприятиями, когда в доме находилось большее количество людей, чем это предусмотрено проектом. Для чистоты эксперимента у жильцов не было возможности изменить интенсивность вентиляции в такие периоды.

Рис 6. Качество воздуха в течение одного года во всех комнатах квартир. Отдельные плоские графики показывают изменения с июля 2019 года по июнь 2020 года по горизонтали и с 0:00 до 23:00 вертикально вниз. Зелёный цвет означает высокое качество воздуха в помещении, оранжевый – среднее значение, а красный – низкое значение качества воздуха.

Количество «нездоровых» часов

Мы также подсчитали количество часов, когда уровень CO₂ превышал 1.000 ppm. Как видно из рис. 7, существует огромная разница между квартирами с приточно-вытяжной вентиляцией и квартирами с оконным проветриванием. Типичное количество «нездоровых» часов за год составляет менее 100 часов для приточно-вытяжной вентиляции и от 3.000 до 5.000 часов для оконной вентиляции.

Это означает, что в квартирах с оконным проветриванием качество воздуха в помещениях находится на нездоровом уровне примерно в 30-50 раз чаще. В целом, квартиры с приточно-вытяжной вентиляцией имеют нездоровые показатели CO₂ только 1% времени в течение года; в то же время в квартирах с оконным проветриванием такие показатели фиксируются в течение 30% – 60% всего времени.

Рис. 7 Поэтажный план с указанием количества часов со значением CO2 выше 1000 ppm. Для сравнения в % указан годовой коэффициент проветривания.

Выводы эксперимента

Для поддержания здорового качества воздуха в помещении необходимо обеспечивать регулярный воздухообмен, чтобы удалять загрязнения и осуществлять постоянную подачу свежего воздуха. Контроль качества воздуха в помещениях с оконным проветриванием показывает, что такие квартиры проветриваются, когда открыты окна или двери, но при этом их невозможно держать открытыми постоянно. Как только окна закрываются, а в доме все еще находятся люди, загрязнение воздуха начинает резко расти. Результатом является плохой микроклимат в помещении, при котором 30-60% времени в году качество воздуха можно оценить как нездоровое (значение CO₂ выше 1.000 ppm).

В помещениях же, где микроклимат обеспечивается сбалансированной системой приточно-вытяжной вентиляции Zehnder, воздух обновляется постоянно и в достаточной степени. Жильцы по-прежнему используют свои окна для временного проветривания, но открывать окна для поддержания здорового климата в помещении не обязательно. Скорее всего это обусловлено силой привычки. Результатом является очень хорошее качество воздуха, где только в 1% или ниже случаев в году значения CO₂ превышают 1.000 ppm.

Отвечая на вопрос – зачем нужна вентиляция — общий вывод заключается в том, что механическая сбалансированная приточно-вытяжная вентиляция Zehnder обеспечивает гораздо более качественный и здоровый микроклимат. Ожидается, что люди в квартире с механической вентиляцией привыкнут к тому, что им не нужно открывать окна для хорошего качества воздуха в квартире. Как только это произойдет, потребление энергии на отопление и охлаждение снизится ещё сильнее и будет намного ниже, чем в квартирах, вентилируемых только через оконные проемы. Эксперимент показал необходимость вентиляция и объяснил почему важна вентиляция в современных домах.