Охота на душный воздух, часть 2. Сколько СО2 в школе?

    В прошлый раз в блоге компании «Тион Умный микроклимат» вы читали об углекислом газе: почему он является важным индикатором качества воздуха и сколько его в Москве. Был в той статье и небольшой спойлер о нашем школьном мини-исследовании. Как и обещали, рассказываем о нем подробнее. Но сначала — немного общей информации о проблеме душного воздуха в школах.



    Тема не первой свежести


    В европейских школах давно известна проблема микроклимата в целом и превышенного содержания СО2 в частности. Там проводятся исследования на эту тему, с замерами СО2 и сбором статистики, публикуются отчеты и руководства по организации школьной вентиляции.

    Вот, например, картинка как раз из такого руководства — «Эффективная вентиляция для школ» (CETIAT, France, 2001). На ней показаны графики изменения уровня СО2 в учебном кабинете во время уроков (судя по шкале времени, один урок длится 2 часа). Для построения графиков использовались статистические данные по нескольким измерениям. Рассматриваются две ситуации: кабинет без вентиляции вообще (с проветриванием через окно на перемене) и кабинет с правильно работающей приточной вентиляцией.

    Напомним на всякий случай, что концентрация углекислого газа измеряется с миллионных долях (ppm). Оптимальным уровнем считаем до 800 ppm, допустимым — до 1400 ppm. Подробнее о влиянии СО2 в нашей прошлой статье.

    По темному графику видно: СО2 в школе — тема не первой свежести не только в фигуральном, но и в буквальном смысле. К концу второго урока в кабинете без вентиляции уровень СО2 превысил допустимое значение больше чем в 3 раза.

    Разумеется, это не единственное доказательство того, что в зарубежных школах беда с духотой. Многие современные учебные заведения находятся в старых зданиях, где вентиляция находится в плачевном состоянии. В апреле 2015 года эксперты Европейского бюро Всемирной организации здравоохранения били тревогу: европейские дети в школах страдают от духоты, неприятных запахов и сырости в школьных помещениях. Сейчас январь 2016, и вряд ли ситуация сильно изменилась.

    С 2011 года в Европе и Центральной Азии реализуется исследовательская программа «Внутришкольная среда и заболеваемость органов дыхания у детей» («School Environment and Respiratory Health of Children», или просто SEARCH). В рамках программы даже создан специальный план урока, цель которого — показать учителям и детям важность свежего воздуха и вентиляции.

    К сожалению, Россия не входит в число стран-участниц SEARCH. Это не значит, что в российских школах нет проблемы душного воздуха — она есть. Об этом регулярно пишут в СМИ (пример). Да и отечественные специалисты признают существование проблемы, равно как и то, что на нее почти не обращают внимание.

    «В российских классах трудно дышать еще и из-за пластиковых окон, которые устанавливают при ремонте школ. Комната, закрытая пластиком, превращается в закупоренную камеру, и углекислый газ в таких условиях может превышать нормативы во много раз. Однако в нашей стране данных по этой тематике практически нет, и работы по этой проблеме не ведется».
    © Заведующий лабораторией прогнозирования качества окружающей среды и здоровья населения, доктор медицинских наук Борис Александрович Ревич.

    Мы, как специалисты в области вентиляции и микроклимата, решили исправить это. И начали с небольшого разового измерения СО2, чтобы получить хотя бы поверхностное представление об уровне СО2 в российской школе.

    Как измеряли


    Для измерения СО2 в Москве мы использовали компактный переносной датчик Testo 480. Для длительного измерения СО2 в школьном классе больше подходит стационарный датчик. Мы использовали Green Eye. Предварительно датчик проверили и откалибровали.

    Важное условие измерения СО2 в школьном кабинете — датчик должен находиться в зоне дыхания. Известно, что в школьных и офисных помещениях ближе к потолку концентрация СО2 ниже, чем у пола. Это логично, ведь источники углекислого газа (учитель и школьники) находятся «в нижних слоях атмосферы».

    Даже если в школе есть центральная приточно-вытяжная вентиляция, то она, как правило, смесительного типа. В смесительной вентиляции приточные и вытяжные отверстия находятся под потолком неподалеку друг от друга. В этом случае активный воздухообмен проходит между этими отверстиями под потолком. А пузырь углекислого газа вокруг учеников остается нетронутым. Это видно на картинке ниже:



    Поэтому важно измерить уровень СО2 именно в нижней зоне помещения, на высоте около 1,5 метров от пола. Именно там мы и установили свой датчик.

    Что получили


    Период измерений: с пятого урока первой смены до пятого урока второй. У нас, в отличие от данных французского CETIT, уроки длятся не по 2 часа, а по 45 минут. В классе была стандартная школьная вентиляция — отверстия естественной вытяжки под потолком, организованного притока нет, воздух входит в класс через окна и щели в стенах с улицы и через дверь из коридора.

    Пройдемся по графику от начала до конца.

    Первая смена

    Пятый урок: класс давно не проветривали, и в уже начале занятия уровень СО2 был выше 2000 ppm. Окна были закрыты, и концентрация углекислого газа выросла еще больше и подобралась к 2500 ppm. После урока ученики покинули кабинет. Учитель открыл окно – уровень СО2 резко понизился: на графике видим резкий скачок вниз. За десять минут перемены при открытом окне количество углекислого газа уменьшилось с 2000 до 1500 ppm.

    Шестого урока не было, класс оставался пустым, поэтому углекислого газа становилось все меньше и меньше. К началу второй смены его количество достигло приемлемого уровня. Ближе к началу первого урока график пополз вверх — в классе снова появились ученики. Началась вторая смена.

    Вторая смена

    Во время первого урока второй смены уровень СО2 вырос почти на 300 ppm. После занятия ученики освободили помещение, но окно по каким-то причинам не открыли. Поэтому за перемену углекислого газа стало не намного меньше, и его количество по-прежнему было выше нормы.

    На втором уроке наблюдается та же картина: уровень СО2 вырос еще на 300 ppm. Учитывая, что на прошлой перемене проветрить класс не удалось, к концу второго урока количество углекислого газа достигло критических 1800 ppm. После урока была длинная перемена. На этот раз удалось открыть окно, и уровень СО2 упал до приемлемых 1200 ppm.

    Третий урок начался при относительно свежем воздухе. И в целом на протяжении всего занятия количество СО2 оставалось в пределах 1500 ppm, а после проветривания опять снизилось до 1200 ppm.

    Четвертый урок выдался удачным: окна оставались открытыми на протяжении всего занятия. Благодаря постоянному проветриванию воздух в классе оставался свежим все 40 минут. Впервые за учебный день школьники провели занятие в максимально здоровых условиях. Уровень СО2 опустился ниже 1000 ppm и почти достиг естественного уровня – 500 ppm.

    Что дальше


    Как видим, открытые окна на переменах дают кратковременное снижение СО2, этого достаточно для поддержания предельно допустимых 1400 ppm. Однако для поддержания по-настоящему здорового микроклимата нужно держать окна открытыми в течение всего урока. Часто это невозможно из-за шума под окнами, холодных сквозняков, неприятных запахов, дыма и так далее. Поможет организованная приточная вентиляция. С ней окна можно держать закрытыми, свежий воздух будет поступать в помещение через специальные приточные отверстия.

    Важно расположение приточных отверстий. Как мы уже говорили выше, смесительная вентиляция не всегда помогает нормализовать уровень СО2 в школьном кабинете. Для школы больше подходит другой тип вентиляции — вытесняющая. К слову, она широко применяется в американских и европейских школах.

    В вытесняющей вентиляции вытяжные отверстия располагаются так же под потолком, а приточные отверстия у пола. В этом случае свежий приток вытесняет душный, «отработанный» воздух снизу вверх. И распределение СО2 выглядит так:



    Во многих школах сложно или даже невозможно сделать центральную приточно-вытяжную вентиляцию, еще и вытесняющую. Это требует прокладки новых воздуховодов, установки вытеснительных воздухораспределителей и капитального ремонта. В этом смысле компактные приточные устройства установить намного проще.

    Наша цель — показать, что нормальной, здоровой концентрации СО2 можно добиться в любом классе. Причем «малой кровью» для школы, без проектирования центральной приточно-вытяжной вентиляции и капитального ремонта. Для этого планируем провести повторные замеры СО2, но уже в классах с установленными бризерами.

    Для достоверности наше следующее исследование будет включать выборку экспериментов. О результатах обязательно расскажем в нашем блоге. Следите за новостями!

    Читайте также:
    Охота на душный воздух, часть 1. Сколько СО2 в Москве?

    Tion
    53,00
    Создание современных высокотехнологичных продуктов
    Поделиться публикацией

    Комментарии 26

      +1
      Вы поясните все же, чем бризер во столько раз лучше (дороже) обычного приточного вентиляционного клапана, устанавливаемого таким же образом, как и бризер?
        +1
        я больше года пользуюсь двумя тионами (и думаю третий поставить).
        До этого, на прошлой квартире, ставил аэропак.

        Почему ставил и доволен:
        1) шумоизоляция. Сигнализация машин во дворах, шкрябающие по утрам дворники, голоса и т.д — всё это глушится стеклопакетами. И не глушится открытыми окнами. А Тион по тишине не уступает или мало уступает закрытому стеклопакету.
        2) фильтры. Тут исследований я не проводил, но верю что они помогают.
        вот фото нового и год проработавшего фильтра грубой очистки
        www.dropbox.com/s/a8avlg6fl6e3xap/2015-12-04%2009.58.45.jpg?dl=0
        3) подогрев. Жена не позволяет окна открывать — сквозняки, дети. С Тионом конструктивно воздух вверх выдувается, плюс подогревается.
        4) малошумный вентилятор. Один из наших Тионов в спальне, работает и ночью.

        я достаточно серьезно отношусь к теме CO2, покупал себе измеритель.
        с проветривателем действительно показания находятся на приемлимом уровне.
          +1
          Нет. Вы кажется меня немного не поняли.
          Вот есть устройство, например http://www.domvent.com/product/domvent.html
          Устанавливается под окно, в районе радиатора отопления.
          Шумоизоляция также есть.
          Устройство абсолютно пассивное.
          Средняя стоимость — 1500 рублей.
          Чем оно в 10-20 раз хуже бризера?
            +1
            ааа.
            ну с моей бытовой точки зрения и исходя из понимания вопроса:
            1) чтобы через пассивный клапан входил воздух, должна быть тяга воздуха из квартиры в другом месте
            2) вряд ли эту тягу создаст что-то, кроме домовой вентиляции (хотя можно подумать о вытяжном вентиляторе где-то, но тут я не в теме).
            3) притом, если вы хотите получать +60 или + 160 кубов воздуха с улицы в дом (на одну комнату), столько должно засасываться в вентиляцию (умножим на число комнат).
            4) такого, по факту, не происходит. Например, на последних этажах (мой случай). У всех или почти у всех в летний период — когда разницы давлений почти нет.
              +1
              Домвент — фактически тот же КИВ-125. Приток пассивный, очистка самая простая, нагрева нет. Есть вывод воздушного потока на батарею, но в этом случае есть риск образования конденсата вокруг прибора, в том числе на стенах. В интернет нетрудно найти фото с примерами того, как выглядят обои над батареей вокруг клапана.
                0
                В квартире стоит такой, автоматизировал заслоники с помощью сервопривода, чтобы не выстуживал комнату ниже заданной температуры. Когда на улице ниже 15 градусов со стороны комнаты образуется небольшая сосулька, если чуть выше 15 градусов то на клапане нависают капли, которые иногда капают на пол.
                  +1
                  Разница в нескольких факторах
                  1. Фильтры !!!!!!..
                  примерно 30% времени особенно в зимнее время, выхлопные газы с улицы не дают проветривать, с фильтрами посторонних запахов нет.
                  2. Нагрев (реально с -26 за бортом греет на выход +25).
                  Покупал пару лет назад и производитель ограничивал температуру. Можно снять через сервис меню (возрастет потребление электроэнергии), но необходимости за два с половиной года не появилось. Температура ниже -26 бывает далеко не каждый день. В остальное время в квартире не происходит снижения температуры за счет постоянного притока большого количества холодного воздуха.
                  3. Принудительная вентиляция.
                  Пассивная вентиляция не работает или работает плохо если есть проблемы с вытяжной вентиляцией.
                  4. Климат контроль.
                  При изменении температуры система автоматически регулирует подогрев сохраняя заданную выходную температуру воздуха или отключится при похолодании ниже -26 (в моем случае).

                  Эти четыре пункта простой клапан переплюнуть не сможет.

                  но есть и минусы
                  1. Нормально работает только на одну комнату и нет версий на несколько.
                  2. Высокая стоимость.
                  2-3 комнаты в квартире и покупка Тиона будет под большим вопросом, проще озаботиться централизованной приточной системой.
                    0
                    Действительно, бризер — это решение только для одной комнаты. Для 2-3-комнатной квартиры в идеале надо 2-3 бризера. Нетрудно посчитать, сколько это будет стоить. А теперь оцените стоимость центральной приточно-вытяжной вентиляции для 2-3-комнатной квартиры. Это можно сделать тут). Прибавьте к этому все работы, связанные с монтажом вентиляционной установки и воздуховодов по всей квартире. А потом еще и ремонт нужно будет делать.

                    На наш взгляд, проще как раз таки озаботиться как раз установкой 2-3 бризеров.
                +1
                Клапан, который устанавливается, как бризер, — речь про стеновой КИВ-125, верно? Он обеспечивает неорганизованный приток, так называемую инфильтрацию. Объем притока зависит от перепадов температуры и высоты между приточным и вытяжным отверстием. И от работы естественной вытяжки тоже зависит. Если летом не хватает температурного перепада, если на верхних этажах не хватает перепада высот между отверстием клапана и выходным отверстием вытяжной шахты, если вытяжная вентиляция забита и «выкачивает» воздух из квартиры — во всех этих случаях производительность клапана может быть сильно меньше заявленного значения (и без того невысокого, около 50 м3/ч). Зимой клапан работает лучше, но воздух попадает в квартиру холодным, со всеми вытекающими. В том числе и с вероятностью обмерзания самого клапана. И наконец, в клапане нет никакой очистки воздуха. По сути, клапан — то же самое, что открытая форточка, только поэстетичнее.

                Теперь коротко о бризере, для сравнения:
                — Фиксированный механический приток воздуха, независящий ни от каких факторов. У вентилятора 4 режима работы: от 30 до 120 м3/ч
                — Нагрев воздуха с климат-контролем (не для обогрева помещения, а для защиты прибора от обмерзания)
                — Фильтрация воздуха в 3 этапа (F7 + H11 + угольный адсорбционно-каталитический фильтр)

                Естественно, соотношение функционала и стоимости каждый оценивает для себя сам.
                  0
                  Поправляем некорректную форумлировку. В клапанах есть очистка воздуха, но самая грубая, только от крупной пыли и пуха. Правильнее сказать, что клапан — это не просто открытая форточка, а форточка с москитной сеткой.
                +1
                Для школы больше подходит другой тип вентиляции — вытесняющая

                А какие еще существуют типы вентиляции?

                И если СО2 внизу, так почему бы не сделать приток на потолке, вытяжка рядом с полом?
                  0
                  По способу раздачи воздуха вентиляция бывает смесительной или вытесняющей. В статье мы коротко описали оба типа. Еще раз в паре слов. Смесительная вентиляция обеспечивает приблизительно однородный состав воздуха по всему объему помещения. Вытесняющая создает градиент «чистоты» воздуха: снизу свежее и чище, вверху — соответственно, грязнее и более душно.

                  Если основные источники СО2 внизу, то именно сверху и должна быть вытяжка. Углекислый газ в помещении с людьми вырабатывается в режиме нон-стоп. Цель вытесняющей вентиляции — чтобы приток, как поршень, вытолкнул отработанный воздух подальше от зоны дыхания. А если сделать вентиляция по предложенному вами принципу (приток сверху, а вытяжка снизу), то поршень, наоборот, будет постоянно нагнетать концентрацию СО2 в зоне дыхания. В то время, как под потолком будет никому не нужный пузырь свежего воздуха.
                  +1
                  Что-то много за вентилятор с фильтрами. Добавили бы к нему увлажнитель еще.
                    0
                    И кондиционер в придачу :)
                    Вообще, было бы круто иметь универсальный прибор, сочетающий в себе функционал вообще всех климатических приборов. Но пока такого прибора нет на рынке (и не факт, что появится когда-нибудь). Наше мнение: если хочется корректировать несколько параметров микроклимата, на данный момент оптимальный вариант — покупать несколько специализированных приборов, которые решают свои задачи.

                    Справедливость стоимости бризера предлагаем оценить по решаемым задачам несколько типов приборов с примерно той же ценой, около 30 тысяч рублей:
                    — Бризер: приток свежего воздуха, нагрев воздуха, очистка воздуха класса медицинского класса
                    — Кондиционер: охлаждение воздуха
                    — Мойка воздуха: увлажнение воздуха + немного охлаждения и очистки воздуха. Вообще, очистка воздуха в мойке — вещь экзистенциальная, у мойки воздуха нет класса очистки. В этом смысле она фактически ничем не лучше испарительных охладителей или традиционных увлажнителей воздуха.
                    0
                    Я слышал страшную историю про то как кто-то уезжая на новогодние праздники оставил приточную вентиляцию выключенной. И по приезду обнаружил внутренний модуль со свисающими сосульками и промороженную стенку вокруг него. К сожалению нагуглить чего-то подобного не удалось.
                    Такой сценарий возможен?
                      0
                      Мы вам не скажем за всю Одессу, но касательно бризеров ситуация такова. Если монтаж был произведен правильно и сам прибор не имеет брака, то при включенном климат-контроле обмерзание прибора исключено. Для того и создавали этот самый нагрев воздуха.
                      Обмерзание бризера возможно по нескольким причинам:
                      — Пользователь вручную отключил нагрев воздуха. Раньше мы такую опцию даже не допускали — нагрев был неотключаем. Но по просьбам пользователей при очередном апгрейде включили ручное отключение нагревателя. И каждого предупреждаем о вероятности обмерзания в этом случае.
                      — Монтаж был произведен некорректно, из-за чего прибор неплотно прилегает к стене. Или неплотно прилегает теплоизоляционная трубка в сквозном канале в стене. Если монтаж проводили наши специалисты, вероятность такой ситуации низка. В любом случае, на монтаж есть гарантия. Если все-таки была допущена ошибка, достаточно обратиться в нашу сервисную службу — и мы все пофиксим.
                      — Бракованный прибор. Увы, от брака не застрахован ни один из производителей. На приборы, естественно, тоже есть гарантия. Схема та же: обращение в сервисную службу, обработка заявки и далее либо ремонт с предоставлением подменного устройства, либо замена.
                        0
                        Я правильно понял, что на несколько недель его выключенным зимой лучше не оставлять?
                        А если очень нужно есть какой-то вариант снять его и временно изолировать канал напихав в него утеплителя или еще как-то?
                        Очень хочется себе поставить, но останавливает именно этот момент — придется надолго оставлять зимой без присмотра.
                          0
                          Если монтаж и сам прибор в порядке, то его можно оставлять выключенным хоть всю зиму. Заслонка будет плотно закрывать сквозное отверстие, никаких сквозняков, никаких обмерзаний. Таким образом, нет нужды снимать прибор на время.

                          Если же прибор надо снять (например, при переезде), но тут возможны 2 варианта:
                          1. Закрыть отверстие анемостатом. В этом случае косметический ремонт не потребуется.
                          2. Заделать отверстие монтажной пеной, затем зашпаклевать и заклеить обоями. Тут, естественно, потребуется ремонт.

                          Ну или можно показать новому жильцу достоинства бризера, включить его стоимость в стоимость сделки и оставить прибор ему. А себе купить новый :)
                            0
                            уезжал на 10 дней на эти новогодние праздники, полет нормальный.
                              0
                              За несколько лет пользования тоже проблем не испытывал, использую в Сибири, с -26 до -43 ни чего не намерзает.
                              После первой зимы снимал смотрел как дела в канале и что со стеной, не понравилось уплотнение между стеной и блоком. Купил метр тонкого оконного уплотнителя в первом попавшемся строймаркете. Кстати снимается он легко со стены.
                              Главное чтобы зазора не было между стеной и блоком. Ну и трубка чтобы плотно прилегала. иначе клапан будет плохо закрывать канал.
                          +1
                          Предлагаю долгосрочный эксперимент!

                          Поставьте в одном классе (лучше всего, математики) на полгода бризеры и сравните успеваемость за первые и вторые две четверти учебного года.
                          Вот это будет реально круто, если успеваемость вырастет из-за насыщения воздуха кислородом и снижения CO2!
                            +1
                            Отличная идея! Спасибо. Есть хорошая статья о влиянии СО2 на когнитивные способности: www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3548274
                            И это не единственное исследование на эту тему. Думаем, предложенный вами эксперимент может подтвердить эти данные.
                              0
                              Ну сами понимаете, исследования-исследованиями, а тут результат на лицо!

                              Кстати, передавайте привет Юле Дудиной. Я всё-таки надеюсь дождаться фильтров до и после эксплуатации;)
                            0
                            Все эти бризеры, суть торжество маркетологов, когда канальный вентилятор + ТЭН продается по цене хорошего кондиционера.
                            Самое страшное, что есть люди, которые это покупают.
                              0
                              Спасибо за не голословный комментарий с обоснованием собственного мнения и примерами из опыта. Хотя… oh, wait!
                                +1
                                На мой взгляд, бризер — это действительно приточный вентклапан + вентилятор + ТЭН + контроллер. И да, я был бы готов его купить, если бы он стоил как совокупность этих устройств + небольшая маржа производителю. Но за стоимость кондиционера — увольте.

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое