Воздушный режим в закрытых помещениях и гигиеническое значение вентиляции

Гигиеническое значение загрязнения воздуха в закрытых помещениях. Эталоном чистого воздуха признают воздух открытой атмосферы вдали от населенных мест и других источников его загрязнения. Им легко дышится, он освежает, тонизирует, способствует восстановлению сил и работоспособности, физическому развитию детей, улучшению состояния больных.

Эти свойства обусловлены природным химическим составом воздуха, его ионизацией, отсутствием газообразных и пылевидных примесей и запахов. Поэтому человек дышит глубоко, легкие хорошо вентилируются, создаются оптимальные условия для течения окислительных процессов. Освежающее действие связано и с тем, что микроклимат открытых пространств динамичен; варьирующее по скорости движение воздуха, воздействуя на термо - и барорецепторы тонизирует нервную систему. Определенное тонизирующее действие оказывает и высокий уровень освещенности. Кроме того, пребывание на открытом воздухе, как правило, связано с движением — важнейшим стимулятором деятельности всех физиологических систем человеческого организма. Благотворное психофизиологическое и эстетическое действие оказывают различные виды зеленых насаждений и природный ландшафт.

Однако современный человек большую часть суток (до 20—22 ч) проводит в закрытых помещениях различного назначения, в которых имеется немало источников загрязнения воздуха. В помещениях жилых и общественных зданий основным источником загрязнения воздушной среды является выдыхаемый людьми воздух. Он по сравнению с атмосферным содержит меньше кислорода, в 100 раз больше углекислого газа, насыщен водяным паром, нагрет до температуры тела и деионизирован. Кроме того, он содержит летучие продукты метаболизма, которые еще в прошлом столетии были названы (Дюбуа Реймоном) — антропотоксинями поскольку конденсат, полученный из выдыхаемого человеком воздуха, при перфузии угнетал деятельность изолированного сердца лягушки. Применение газовой хроматографии, инфракрасной спектрометрии, масс- спектрометрии позволило в настоящее время расшифровать состав антропотоксинов, в который входят свыше 30 газообразных продуктов жизнедеятельности (угарный газ, аммиак, ацетон, углеводороды, сероводород, альдегиды, органические кислоты, диэтиламин, метилацетат, крезол, фенол и др.). Кроме них в воздух помещений поступает около 100 летучих веществ, образующихся при разложении органических веществ на поверхности кожи тела, одежде, в комнатной пыли.

Уже давно было замечено, что воздух плохо вентилируемых закрытых помещений— жилье, аудитории, больничные палаты, кинотеатры и др.,— неблагоприятно влияет на людей. При этом ухудшается самочувствие, появляются жалобы на духоту, затруднение дыхания, тяжесть головы, головную боль, потливость, сонливость, падение умственной, а затем и физической работоспособности. С момента становления экспериментальной гигиены было проведено много исследований с целью выявления ведущей причины подобной реакции. Ею последовательно назывались уменьшение концентрации кислорода, избыток углекислого газа, антропотоксины, увеличение температуры и влажности воздуха, деионизация воздуха и др. Анализ результатов этих исследований привел к так называемой синтетической теории, объясняющей дискомфорт и ухудшение состояния человека в плохо проветриваемых помещениях следствием изменения всего комплекса ранее перечисленных факторов. В конкретных условиях могут превалировать те или иные факторы; так, в жаркое время года ведущая роль принадлежит повышению температуры и влажности воздуха. Поскольку в практических условиях определение всех факторов, обусловливающих состояние воздушной среды в закрытых помещениях, затруднительно, исследовалась возможность гигиенической оценки ее качества по одному из них. М. Петтенкофером с этой целью было предложено определять содержание углекислого газа, концентрация которого возрастает по мере загрязнения воздуха другими ингредиентами. Исследования показали, что если концентрация углекислого газа в воздухе менее 0,07%, то вентиляцию помещения можно оценить как хорошую, до 0,1% — удовлетворительную, до 0,15% - допустимую лишь при кратковременном пребывании людей (кинотеатр).

Эпидемиолого-гигиеническое значение микробного загрязнения воздушной среды. В механизме передачи ряда инфекционных заболеваний воздушной среде закрытых помещений принадлежит ведущее место. Источником массивного загрязнения воздушной среды являются главным образом слизистые оболочки дыхательных путей больных людей и бациллоносителей. Мелкокапельная фаза аэрозоля образуется лишь в тех случаях, когда скорость движения воздуха в дыхательных путях превышает 4 м/с (громкий разговор— до 16 м/с, чиханье — до 46 м/с, кашель— до 100 м/с). При одном акте чиханья образуются тысячи капелек, содержащих от 4000 до 150 000 патогенных микробов, при акте кашля — сотни капелек, при громком разговоре на 100 слов от 50 до 800 капелек, в зависимости от величины слюноотделения.

Дальнейшая судьба бактериального аэрозоля определяется диаметром его частиц. Крупные капли (более 100 мкм) распыляются на расстояние до 2—3 м и более; они быстро (в течение секунд) оседают на пол и предметы, обсеменяя пыль. Кинетическая энергия капель среднего (20—:100 мкм) и мелкого (1—20 мкм) размера меньше, поэтому в момент выделения они разлетаются лишь на расстояние 80— 100 см (это учитывают при размещении соседних коек в больнице, казарме). Они медленно оседают, причем этот процесс замедляется из-за движения воздуха, высыхания капель и уменьшения их размера. Мельчайшие капли — «бактериальная пыль» — могут длительно (до суток и более) дрейфовать в воздухе, передвигаясь с его токами в соседние помещения, а по лестничной клетке или вентиляционным каналам с этажа на этаж. Если осевшие на пыли микробы устойчивы к высыханию (туберкулезная и дифтерийная палочки, стафилококки и др.), то при уборке (особенно «сухой»), ходьбе людей, перестилании постелей и т. п. они вместе с пылью снова поступают в воздух и могут долго циркулировать в системе пол — воздух — пол.

Гигиенические основы вентиляции. Важнейшим мероприятием по сохранению чистоты воздуха в помещениях является вентиляция, т. е. смена загрязненного воздуха закрытых помещений чистым. Вентиляция, кроме того, способствует улучшению микроклимата и имеет противоэпидемическое значение; в ряде наблюдений радикальное улучшение вентиляции в яслях-садах и школьных классах приводило к значительному снижению заболеваемости детей инфекционными болезнями, передаваемыми капельным путем.

Вентиляцию (воздухообмен) характеризуют объем и кратность воздухообмена.

Объемом вентиляции называют количество воздуха (в м3), которое поступает в помещение в течение 1 ч. В основе расчета воздухообмена жилых помещений, аудиторий и т. п. лежит определение необходимого объема вентиляции на одного человека исходя из допустимой концентрации в воздух углекислого газа.

Взрослый человек при легкой физической работе производит в течение 1 мин 18 дыхательных движений с объемом каждого дыхания 0,5 л и, следовательно, в течение часа выдыхает 540 л воздуха (18 • 0,5 • 60 = 540 л). Поскольку в выдыхаемом воздухе содержится 4—4,4% углекислого газа, то общее количество выдохнутого углекислого газа за час составляет около 22 л.

Содержание СО2 в наружном воздухе около 0,04% или 0,4 л в 1 м3 воздуха. Таким образом, 1 м3 атмосферного воздуха, поступая в помещение, может разбавить при заданной концентрации СО2 0,1% (1 л СО2 в 1 м3 воздуха) 1 л — 0,4 л = 0,6 л СО2. Следовательно, для разбавления 22 л СО2 потребуется 22 : 0,6 = = 36 м3 атмосферного воздуха.

Исходя из этих расчетов принимают, что минимальный объем вентиляции на одного человека должен быть не менее 30 м3 в 1 ч для жилищ, аудиторий. Полагают, что в помещениях с временным пребыванием людей, например кинотеатрах, можно допустить концентрацию углекислого газа до 0,15%; в этом случае расчет показывает, что объем вентиляции на одного человека равняется 20 м3/ч (22 : (1,5—0,4) = 20). Исследования последних лет свидетельствуют о том, что указанные объемы вентиляции следует рассматривать как минимальные, оптимальные условия воздушной среды в закрытых помещениях обеспечиваются лишь при объеме вентиляции 80— 120 м3/ч.

Кратность воздухообмена — это число, показывающее, сколько раз в течение часа меняется воздух помещения. Кратность воздухообмена определяют по формуле К = V : Р, где К — кратность воздухообмена в течение часа, V—объем вентиляции на одного человека (в м3/ч), Р — воздушный куб (в м3) помещения на одного человека.

Процесс вентиляции может включать подачу в помещение чистого воздуха (приточная вентиляция) и удаление из него загрязненного воздуха (вытяжная вентиляция). Обычно знаком «плюс» обозначают кратность воздухообмена по притоку, знаком «минус» — по вытяжке. Так « + 2— 3» означает, что в данное помещение подается в час двукратное, а извлекается из него трехкратное к объему помещения количество воздуха. Если вытяжка преобладает над притоком, загрязненный воздух не будет распространяться в соседние помещения, наоборот, воздух из соседних помещений будет подсасываться сюда. В операционной приток должен преобладать над вытяжкой. При такой организации вентиляции воздух из операционной поступает в соседние помещения, а не из них в операционную. В жилых зданиях основная роль в обеспечении необходимого воздухообмена принадлежит естественному проветриванию и средствам усиления его.

Естественная вентиляция помещений обусловливается разностью температур наружного и комнатного воздуха и силой ветра. Нагретый в помещении воздух поднимается вверх и уходит Из комнаты через верхнюю часть стен, оконные и дверные проемы. На его место в нижнюю часть помещения устремляется холодный атмосферный воздух.

Вентиляции помогает сила ветра. Ветровой напор оказывает на одну сторону здания давление, вгоняя воздух в помещения, а с подветренной стороны здания отсасывает воздух из помещений. Этим объясняется образование сильных потоков воздуха, сквозняков в случае открытия окон с противоположных сторон здания. При закрытых окнах и дверях естественная вентиляция незначительна; кратность воздухообмена при ней чаще всего до 0,5 и даже зимой — не больше единицы (Г. В. Хлопин). В связи с этим возникает необходимость применять средства усиления естественной вентиляции: открывание окон, форточек или фрамуг.

Наилучший эффект проветривания достигается в тех случаях, когда комнаты одной квартиры расположены на противоположных сторонах здания. Благодаря этому возникает возможность сквозного проветривания. При этом кратность воздухообмена достигает 25—100.

К средствам усиления естественной вентиляции относят также вытяжные вентиляционные каналы, расположенные в стенах зданий. Они заканчиваются на крыше специальными насадками — дефлекторами, которые усиливают отсасывание воздуха за счет энергии ветра. В жилых квартирах вытяжные вентиляционные каналы рационально устраивать лишь в кухне, ванной, уборной. В этом случае воздух из жилых помещений будет поступать во вспомогательные, а не наоборот. Исследования показали, что при наличии в кухне газовой плиты форточки и вытяжного канала не всегда достаточно для удаления продуктов горения. Радикальное улучшение воздухообмена в кухнях во время работы плиты может быть достигнуто с помощью электрического вентилятора в вытяжном канале.

Существенным недостатком естественной вентиляции является неопределенность и изменчивость количества притекающего в помещение и вытекающего из него воздуха. Поэтому в тех помещениях, где долгое время находится много людей или происходит сильное загрязнение воздуха газами, пылью, водяными парами или микроорганизмами, естественная вентиляция недостаточна. В таких случаях оборудуют помещения механической искусственной вентиляцией, которая обеспечивает любую необходимую кратность воздухообмена и позволяет управлять движением воздуха между помещениями.

Механическая вентиляция может быть приточной, вытяжной или приточно-вытяжной.

Приточная вентиляция подает свежий воздух в помещение вентилятором, загрязненный воздух удаляется естественным путем. Одну приточную вентиляцию устраивают сравнительно редко (например, на производстве для улучшения условий микроклимата) .

При вытяжной вентиляции воздух из помещении отсасывается : помощью вентилятора, а свежий воздух поступает естественным путем. Вытяжную вентиляцию применяют тогда, когда помещения загрязняются вредными газами, пылью или водяными парами.

В зимнее время помещение с интенсивной вытяжной вентиляцией сильно охлаждается, так как в него поступает холодный воздух с улицы. Этого недостатка не имеет приточно-вытяжная вентиляция. При ней вентилятором засасывается атмосферный воздух и после очистки, подогрева и увлажнения он подается через приточные каналы, например в верхнюю зону помещений. Тогда отверстия вытяжных каналов располагают у пола. Через них воздух отсасывается из помещения другим вентилятором и выбрасывается наружу.

Приточно-вытяжную вентиляцию устраивают в больницах, школах, производственных помещениях, зрелищных предприятиях и др. Механическая вентиляция требует квалифицированного обслуживания.

В случаях, когда средствами обычной искусственной вентиляции обеспечить нормальный микроклимат в жилых и общественных зданиях нельзя, используют кондиционирование воздуха. Под кондиционированием воздуха понимают создание и автоматическое поддержание в помещении заданных оптимальных температуры, влажности и скорости движения воздуха, а если требуется, и ионизации. Кондиционеры подразделяются на центральные и местные.

Центральные кондиционеры обслуживают все здание или отдельные группы помещений. Они состоят из ряда узлов, каждый из которых выполняет определенною функцию: охлаждает или подогревает воздух, увлажняет или сушит его, очищает от пыли и микроорганизмов, ионизирует. Связанные между собой электронной автоматикой, узлы включаются или выключаются в зависимости от параметров воздуха в помещении. Местные или комнатные кондиционеры (климатизеры) предназначаются лишь для охлаждения воздуха, подаваемого в отдельные помещения. Оптимизация воздушной среды помещений с помощью кондиционеров улучшает теплоощущение, значительно повышает работоспособность и способствует улучшению состояния больных. При кондиционировании воздуха в аудиториях, кинотеатрах и т. п. поддерживают на уровне головы температуру воздуха порядка 20—22° С, влажность 40—60%. скорость движения 0,15 м/с (не более 0,3). Наиболее целесообразно создавать пульсирующий микроклимат, например, каждые 15 мин на две минуты понижают температуру воздуха на 3—4° С, для получения тонизирующего эффекта и предупреждения усыпляющего действия монотонного микроклимата.