Новини від кафедри ТЕ НН ІЕЕ, Виноградов-Салтиков Володимир Олександрович, к.т.н., доц. каф. теплотехніки та енергозбереження

Я хотів би поділитись інформацією відносно придбанням нашою кафедрою – кафедрою теплотехніки та енергозбереження приладів в кінці минулого 2021 року для  енергоаудиту та контролю параметрів мікроклімату, а також для спостереження стану повітря в учбових та громадських закладах, житлових приміщеннях, на промислових підприємствах. Ці приладі були придбані за кошти наукових бюджетних тем, які виконують співробітники кафедри. Це так звані логгери (даталоггери) –  реєстратори температури і вологості  Benetech GM1365, детектор-даталоггер вуглекислого газу з термогігрометром – Xintest HT-501 та комплексний газоаналізатор D91.

Особливістю даних приладів є можливість спостерігати та записувати виміряні показники стану оточуючого повітря в часі такі як: температура, відносна вологість, показники СО₂, для газоаналізатора D91 всі вище перелічені та додатково – кількість формальдегіду, кількість мікрочастинок PM2.5 і PM10 та їх концентрація, висновки по допустимій концентрації –  загальній  кількості (та по окремим компонентам) шкідливих летючих органічних речовин. Цей запис можливо програмувати на певний час і на певний інтервал, а запис в залежності від інтервалу може мати термін від доби до кількох тижнів, що дуже зручно для проведення статистичного аналізу стану комфорту та контролю параметрів мікроклімату у квартирі, в учбових класах та аудиторіях, офісі, на складі або в промисловому приміщенні.

Ряд спостережень за якісним станом повітря в приміщеннях учбових аудиторій та класів в школах висвітлено в магістерських роботах студентів та наукових публікаціях, які торкаються дуже важливої проблематики, пов’язаної з вентиляцією приміщень та створення робочої, здорової творчої обстановки для навчання [1-5].

Умови комфорту для  приміщень прописані в ряді ДСТУ та ДБН, але дійсний стан повітря хіба що для температури може бути в межах цих рекомендацій, інші показники можуть суттєво перевищувати допустимі межі рівня забруднюючих речовин. Системи примусової вентиляції, в більшості випадків в навчальних закладах не працюють, поновити їх роботу неможливо, а встановлення сучасних вентиляційних систем з регулюванням стану повітря має значну вартість. Провітрювання навмання створює додаткові протяги, переохолодження приміщень взимку, а з цим і додаткові втрати теплоти, які можуть доходити до третини з отриманої теплової енергії. Дуже важливо відмітити, що для контролю стану повітря необхідно мати прилади та фахово оцінювати ситуацію, що нажаль в більшості випадків неможливо.

Одною із можливих сучасних рішень даної проблеми є автономна вентиляція на основі повітряних рекуператорів з наявністю регулювання стану повітря всередині приміщень та фільтрації зовнішнього повітря. Саме з приладами для висвітлення та організації комфортних, енергоощадних умов повітрообміну будуть знайомити студентів під час навчання, а в подальшому деякі будуть використовувати їх в науковій роботі.

Але є ще важлива інформація відносно якості оточуючого повітря вулиці – не завжди воно задовольняє вимоги стандартів, наприклад:

– по відносній вологості – в кімнатах та аудиторіях в більшості часу вона нижче потрібної, тому необхідно встановлювати зволожувачі, особливо влітку.

– Вміст формальдегідів, які навколо нас та пов’язані з виділень цього компонента у вигляді запахів з пластику, ДСП, фанера, покриття для підлоги, оздоблення меблів та інші побутова пластмаса, що нас оточують і які  стають особливо шкідливими виділення з часом, а також зовні чинники – смог, тютюновий дим, вихлопні гази автомобілів тощо. Вони внесені до списку потенційно канцерогенних сполук в розділі «ймовірні канцерогени для людини» та у будь-якому випадку вплив формальдегідів на людину вкрай негативний. Запах їх відчувається вже при концентрації в 25 разів меншій за допустиму санітарними нормами.  ГДК (гранично допустима концентрація) саме формальдегіду в повітрі становить 0,5 мг/м³, при цьому добова ГДК – в п’ять разів менше – 0,01 мг/м³[6].

– Вміст СО₂ хоча і вважається природною сполукою нашої життєдіяльності, але його збільшення в повітрі вище рекомендованих норм сприяє відчуттю задухи, а за спостереженнями сприяє втомлюваності, розсіюванню уваги та має потенційно токсичну дію, а маючі прилади по його визначенню можливо забезпечувати при його збільшенні вентилювання приміщення в потрібній кількості повітрообміну [1-5].

 – Ще є пил та пилок, присутній в оточуючому повітрі вулиці, які мають алергійну дію та загалом вкрай небезпечні для людей  і для прибирання яких потрібно використовувати спеціальні фільтри. Це пов’язано з мікроскопічністю цих забруднювачів та те що вони постійно знаходяться у леткому  зваженому стані, які можуть піднімаються вітром з землі, протягами з полу та нескінченно довго витати в просторі кімнати. Розміри цих часток можна порівняти та розглянути на рисунку [7].

Частинки менші за 10 мкм (РМ10) легко проникають крізь біологічні бар’єри і тому становлять найбільшу загрозу для організму. Всі ці частинки та крапельки розміром менше 2,5 мкм знаходяться у повітрі у зваженому стані. Вони є і в лісі, і на морі, однак саме повітря великих мегаполісів містить найвищу їх концентрацію, а також хімічно агресивніший «букет» даних частинок що становлять найбільшу небезпеку. В різних містах ці

частинки можуть дуже відрізнятися за складом та вмістом, а також бути пов’язані з водою і вже бути аерозолю.  Деякі викидаються у повітря вже готовими – у вигляді суцільних найдрібніших шматочків сажі, асфальту та автомобільних покришок, частинки мінеральних солей (сульфати, нітрати), з’єднання важких металів (переважно оксиди) та біологічні забруднювачі (пилок, сухостій  та мікроорганізми).

Якщо окремо розглядати частинки сажі, вони складається із вугілля – активного сорбенту, тому навіть на найдрібніших частинках сажі осаджуються токсичні сполуки. Під час роботі двигунів внутрішнього згоряння це, наприклад, поліциклічні ароматичні вуглеводні з великою молекулярною вагою і виходить на зовні не просто частка сажі, а частка «з начинкою» із шкідливої ​​органіки.

 Вторинні частинки пилу утворюються в атмосфері міського повітря  в результаті викидів оксидів азоту та сірки під час спалювання палива промисловими підприємствами, тепловими електростанціями, автомобільним транспортом тощо, при контакті з водяною парою повітря вони утворюють кислотні аерозолі, в які виходять тверді частинки солей (нітрати та сульфати).

Необхідно зазначити, що незалежно від місця розташування людині постійно доводиться дихати, пропускаючи через легені в середньому близько 15-35 м³ повітря за добу це тисячі м³ на рік. Відповідно, вищеназвані дрібнодисперсні частинки разом із повітрям потрапляють у бронхи та легені людини (дивись рис.) та негативно впливають на життєво важливі внутрішні органи людини .

Рівень PM 2.5 у повітрі не повинен перевищувати 25 мкг/м³ (mg/m³), а середньорічний – не більше 10 мкг/м³. Щодо рівня PM10 величини такі: середньодобовий – не більше 50 мкг/м³, а середньорічний – не більше ніж 25 мкг/м³.

Саме можливості комплексного газоаналізатора D91 дозволяють вимірювати вміст цих небезпечні речовини, як  в самому приміщенні, так і на вулиці.

Крім зазначених часток пилу прилад вимірює кількість значно менших за розмірами частинок пилу на рівні пилку, бактерій та димової сажі. Нажаль, не все гаразд у приміщенні, в якому проводились вимірювання, але важливо те, що є можливість проводити такі вимірювання та визначати вади та рекомендувати заходи.

 Є можливість на масштабних картах отримувати інформацію про забруднення повітря на сайтах, що передають дані в режимі реального часу, таких як World Air Quality Index, AirVisual, PurpleAir, Lufdaten.info. Рівень забруднення повітря частіше представлений у форматі Індексу якості повітря (Air Quality Index або AQI) з показниками за колірною шкалою від 0 до 500, чим вище показник, тим брудніше повітря, крім цього є попередження відносно самопочуття людей та заходи відносно якості повітря.

Використання комплексних приладів по визначення складових повітря розширюють можливості енергоаудиту, тісно пов’язують мікроклімат в цілому та в приміщеннях і комфортні умови нашого життя,  знання екологічної ситуації назовні та потреби в чистому повітрі за рахунок використання сучасних вентиляційних систем та інших усвідомлених заходів.

 

1. Виноградов-Салтиков В.О., Гаврилюк Д.С., Святний Л.О., Чубенко Д.Е. Результати досліджень умов повітряного комфорту в приміщеннях шкіл Соломянського району в м.Києві.//Збірка наук. праць. Матеріали VI Всеукр. наук.-практ. інтернет-конф. студ., асп. і молодих вч. «Актуальні проблеми сучасної енергетики» 24-25. 05. 2019 р. м. Херсон: ХНТУ,, 2019. С. 141-145.; Url: URL:http:// kntu. net.ua/ ISSN 2078-4481Conference_APME
2. Більда І.М., н.керівник Виноградов-Салтиков В.О. Дослідження повітряного комфорту в класі СЗШ під час учбового процесу.Збірник наукових праць. IІ наук.-техн. конф. магістрантів ІЕЕ пам’яті професора В. М. Винославського 21-22.11.19 р. м. Київ. КПІ ім. Ігоря Сікорського ІЕЕ, 2019. С.457-462. www.iee.kpi.ua/sites/default/files/2020-05/збірник_2019.pdf
3. В.І. Дешко, І.Ю. Білоус, В.О. Винорадов-Салтиков, І.О. Суходуб, О.I. Яценко. Експериментальне дослідження якості повітря і повітрообміну в установах освіти і житлових будинках. Вісник КНУТД № 3 (146), https://doi.org/DOI:10.30857/1813-6796/2020.
4. NATURAL VENTILATION OF EDUCATIONAL INSTITUTIONS. Deshko V., Bilous I., Vynogradov-Saltykov V., Khreptun D. Kielce, Poland: International Scientific-Technical Conference «Actual problems of renewable power engineering, construction and environmental engineering»: 2020-02-09 Web of Science. С.16 – 18.)
5. Valerii Deshko, Inna Bilous, Volodimer Vynogradov-Saltykov, Maryna Shovkaliuk, Hanna Hetmanchuk.

“Integrated Approaches to Determination of CO2 Concentration and Air Rate Exchange in Educational Institution”.  Volume 22. Year 2020. ISSN 1506-218X. 82-104, Web of Science Core Collection. Central-Pomeranian Scientific Society for Environment Protection, Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska.  

6. Формальдегід – вплив на людину. УкрХімАналіз. https://himanaliz.ua/uk/formaldegid-vpliv-na-lyudinu/.
7. https://tempting.pro/infogrfika__vizualizatsiya_otnositelnogo_

razmera_chastits_koronavirus_bakteriya_pyl_sol_i_drugie/

8. Індекс якості повітря в режимі реального часу (AQI) https://aqicn.org/station/