Wentylacja:

• -powietrze atmosferyczne

• -człowiek

Wentylacja służy człowiekowi i wielu procesom technologicznym.

Powietrze-

Powietrze stanowi zewnętrzną powłokę kuli ziemskiej tzw. atmosfera oraz naturalne środowisko życia ludzi.

Parametry fizyczne powietrza:

• - temperatura,

• -ciśnienie,

• -gęstość.

Zmieniają się one ze wzrostem wysokości nad powierzchnią Ziemi. Gęstość i ciśnienie maleją wraz ze wzrostem wysokości.

Jako podstawową wielkość charakteryzującą powietrze atmosferyczne przyjęto średnie ciśnienie atmosferyczne na powierzchni morza 1,01325 Pa.(1,013 bara)

Powietrze jest mieszaniną gazów, składa się z powietrza suchego i pary wodnej (bardzo zmienna od kilku do 100%). Powietrze suche ma stały skład minimalne zmiany w zależności od położenia przeprowadzenia pomiaru składu chemicznego)

Skład powietrza suchego:

Gaz	% obj.	Wartość przybliżona
azot N2	78,04	78
tlen O2	20,9406	21
argon Ar	0,934	0,9
dwutlenek węgla CO2	0,314	0,03

Udział pary wodnej w powietrzu zmienia się w zależności od położenia na kuli ziemskiej, pory dnia oraz stanu atmosfery.

W naszym klimacie stanowi 0,08 - 2,5% masy powietrza.

Zanieczyszczenia powietrza pyłami.

Zanieczyszczenia pyłowe są to zbiory cząstek stałych, stanowiących fazę rozproszoną w powietrzu, czyli tzw. aerozole. Czynniki te posiadają średnicę 0,1 - 1000 µm oraz dowolny kształt (dyspersyjny, kulisty ja mam zapisane kondesacyine), różną strukturę i gęstość.

W zależności od wielkości cząstek, pyły dzielą się na:

- grube > 10 µm

- drobne 1 - 10 µm

- b. drobne < 1 µm

Cząstki mniejsze od 0,1 µm tworzą koloidy, tzn. fazę której ruch opadania pod wpływem grawitacji ma tę samą prędkość jak ruchy Brona.

Pyły mogą występować pod różnymi postaciami noszącymi powszechnie używane nazwy:

1. Sadza- bardzo rozdrobniony węgiel elementarny, powstający przy nie całkowitym spalaniu występujący w formie płatków.

2. Dym- zanieczyszczenia pochodzące ze spalania zawierające popiół, sadzę, związki metali, wodę, zanieczyszczenia gazowe oraz substancje smoliste.

3. Pyły mineralne- zawierające składniki nieorganiczne, takie jak: piasek, węgiel, popiół, różne materiały skałotwórcze, cement.

4. Pyły organiczne- są to pyły zawierające cząstki roślin, nasiona, sierści, włókna tekstylne, mąkę itp.

Zanieczyszczenia powietrza mikroorganizmami

- należą do nich bakterie, pierwotniaki, wirusy oraz części glonów i grzybów.

W powietrzu najczęściej występują bakterie i wirusy, które łatwo przyczepiają się do cząstek pyłów. Ze wzrostem zapylenia powietrza wzrasta głównie ilość bakterii. Mikroorganizmy w powietrzu posiadają wymiar 0,01 - 1 µm.

Zanieczyszczenia powietrza składnikami gazowymi

- źródłem zanieczyszczeń gazowych w powietrzu są różne procesy technologiczne, czynności i materiały stosowane w gospodarstwach domowych oraz sprzęty i materiały używane w wyposażeniu pomieszczeń. Do podstawowych zanieczyszczeń należą:

1. Tlenek węgla CO, powstający w procesach spalania zarówno paliw jak i używek np. wyrobów tytoniowych. Nagromadzenie CO w powietrzu jest szczególnie niebezpieczne, ponieważ jest to gaz bez smaku, barwy i zapachu a więc zmysły ludzkie nie ostrzegają o jego obecności. Działania toksyczne polegają na wiązaniu się CO z hemoglobiną krwi przy czym CO wykazuje 250 - 300 razy większe powinowactwo do hemoglobiny niż tlen.

W pomieszczeniach w których pali się wyroby tytoniowe stężenie CO dochodzi do 50 mg/m³, zaś stężenia COHb we krwi nałogowego palacza osiąga ok. 7% a człowieka przebywającego w atmosferze dymu tytoniowego ok. 2,3%.

2. CO₂- powstaje głównie przy spalaniu paliw, przy oddychaniu organizmów żywych, przy fermentacji alkoholowej, przy rozkładzie tlenowym i beztlenowym materii organicznej. Gaz bezbarwny i duszący, gdyż zwiększenie jego obecności w powietrzu powoduje zmniejszenie ilości tlenu. Badania wykazują, że zawartość CO₂ w powietrzu

> 4% powoduje nieodwracalne zmiany kory mózgowej.

3. Tlenki azotu NO_X- powstają w procesach spalania paliw, są to gazy toksyczne. Zalicza się do nich NO (tlenek azotu) bezbarwny i bez zapachu oraz NO₂ (dwutlenek azotu) brunatny o ostrej duszącej woni. Stężenie NO₂ w powietrzu wynosi przeciętnie 0,1 - 0,5 mg/m³.

4. Ozon O₃- jest bardzo reaktywną odmianą tlenu, gaz powstający przy wyładowaniach elektrycznych, procesach utleniania oraz podczas tzw. smogu fotochemicznego w którym tlenki azotu ze spalin samochodowych oraz spalania paliw kopalnych pod wpływem światła słonecznego reagują z parą wodną. Zawartość ozonu w powietrzu > 0,2 mg/m³.

Drażni drogi oddechowe.

5. Dwutlenek siarki SO₂- gaz powstający podczas spalania głównie paliw stałych i ciekłych, w powietrzu łatwo utlenia się do SO₃, który z parą wodną tworzy H₂SO₄- gaz bezbarwny, duszący, szkodliwy dla wszystkich organizmów żywych. Przedział szkodliwy 1 - 2 ppm.

6. Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne WWA- powstają podczas spalania paliw, wyrobów tytoniowych oraz szeregu procesów technologicznych. Są to substancje silnie trujące i rakotwórcze. Głównym przedstawicielem jest B(a)P.

7. Lotne związki organiczne LZO- stanowią grupę wielu tysięcy węglowodorów, których prężność pary wynosi powyżej 100 Pa. Wiele związków tej grupy stanowi duże zagrożenie dla ludzi. Znaczącym przykładem jest formaldehyd HCHO emitowany z płyt paździerzowych, pianek izolacyjnych, klejów i dywanów. Formaldehyd wywołuje ataki astmy, podrażnienie oczu, ból głowy i bezsenność, związek ten jest rakotwórczy.

8. Ręć Hg- występuje w powietrzu w postaci lotnego i lipidofilowego związku. Hg jest neurotoksyną i teratogenem (działa na system nerwowy, uszkadza mózg).

9. Ołów Pb -występuje w powietrzu w postaci aerozolu, jest on bardzo toksyczny, wchłaniany przez skórę i drogi oddechowe, jest kancerogenny, uszkadza obwodowy i ośrodkowy układ nerwowy oraz powoduje wzrost śmiertelności na choroby serca.

Dopuszczalne stężenie czynników szkodliwych i uciążliwych dla zdrowia w pomieszczeniach przemysłowych określają normy NDS.

Zapotrzebowanie na wymianę powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach w których znajdują się ludzie odbywa się na podstawie stężenia CO₂. Skalę zawartości CO₂ w powietrzu wprowadził Peten- Hoffera. Za złą jakość powietrza przyjmuje się zawartość CO₂ w powietrzu powyżej 0,1% obj. Opowiada to liczbie Peten Hoffera 0,1.

Zawartość maksymalną w pomieszczeniach biurowych uważa się 0, 14% obj.

Niebezpieczną jest zawartość 2,5% obj., przy której ludzie mają trudności z oddychaniem.

Powietrze wydychane przez człowieka ma zawartość od 4 - 5% obj., zaś przy zawartości 6 - 8% obj. występują zjawiska bezwładu.

Wymaganą ilość świeżego powietrza jaka powinna być doprowadzona do szczelnego pomieszczenia aby nie zostało przekroczone żądane stężenie CO₂ wynosi:

1. przy odpoczynku w pozycji leżącej 10 - 12 m³/godz. u człowieka

2. przy odpoczynku w pozycji siedzącej 12 - 15 m³/godz.

3. przy lekkiej pracy biurowej 18 - 24 m³/godz.

4. przy tańcu 55 - 70 m³/godz.

Radioaktywne zanieczyszczenia powietrza.

Człowiek poddawany jest działaniu promieniowania jonizującego:

1. α- jądra helu

2. β- elektronów

3. γ- fal elektromagnetycznych

Promieniowanie to pochodzi ze źródeł naturalnych oraz antropogenicznych.

Źródła naturalne to radon (gaz) w powietrzu, promieniowanie z kosmosu, promieniowanie wewnętrzne z pokarmów oraz promieniowanie z głębi Ziemi. Radon (strumień gazu wydobywający się z Ziemi) stanowi 55% dawki pochłoniętej.

Źródła antropogeniczne stanowią 18% dawki pochłoniętej, w tym głównie ze spalania wyrobów tytoniowych.

Dawkę pochłoniętą mierzy się w grejach (Gy) = 1 J/kg. Dawka śmiertelna 4 greje.

Radon (Rn) powstaje z rozpadu uranu i radu w głębi Ziemi. Jest emitowany z dymem. Nadmierne stężenie tego gazu jest bardzo niebezpieczne dla ludzi. Gaz ten łatwo przenika przez przegrody budowlane i gromadzi się w pomieszczeniach w których brak jest wentylacji. Może on powodować chorobę popromienną.

Zanieczyszczenia powietrza odorami.

W powietrzu znajdują się różnego rodzaju i pochodzenia substancje dla których charakterystycznym parametrem jest zapach. Substancje te nazywa się zapachowymi. Mogą one być pochodzenia roślinnego, zwierzęcego lub syntetycznego. W powietrzu pomieszczeń pochodzą często z organizmu ludzkiego tj. amoniak, metan, kwasy tłuszczowe oraz z takich sprzętów jak: meble dywany, tapety, farby i materiały budowlane. Mogą być również wynikiem procesów spalania prowadzonych wewnątrz pomieszczeń i przenikać do nich z zewnątrz np. spaliny z pieców, kuchenek gazowych, spaliny samochodowe i dym ze spalania tytoniu. Procesy gnicia i pleśnienia są również źródłem zapachów. Zapachy powstają również w wielu procesach przemysłowych np. lakierniach, galwanizeriach, pralniach, fermach zwierzęcych itp.

Zapachy mogą wywoływać u ludzi uczucie wstrętu i być przyczyną pogorszenia samopoczucia człowieka łącznie z bólem głowy i torsjami. Takie zapachy nazywa się odorami.

Analogicznie do komfortu cieplnego wprowadzono pojęcie stopnia komfortu w odniesieniu do zanieczyszczenia powietrza odorami. Poziomem odniesienia jest tutaj zapach jednego człowieka. Istnieją substancje które pomimo spełnienia NDS nawet przy bardzo dużym rozcieńczeniu są odczuwalne.

Jednostka miary dla natężenia źródła zapachu jest 1 olf.

1 olf jest to zapach 1 człowieka o cechach standardowych tj. posiadającego powierzchnię skóry = 1,8m², biorącego prysznic 0,7 razy w ciągu dnia i noszącego codziennie świeżą bieliznę.

Przykładowe wartości natężenia odorów emitowanych przez ludzi i materiały wynoszą:

- dziecko 12 lat - 2 olfy

- ćwiczący sportowiec - 30 olfów

- palący ciągle - 25 olfów

- dywan z włókna sztucznego 0,3 olfy/m²

Wilgotność powietrza.

(przy 100% wilgotności pot nie paruje)

Woda jak każda inna ciecz stykając się z powietrzem paruje tzn. cząstki H₂O przechodzą do powietrza i tworzą z nim roztwór gazowy. Ciśnienie tego roztworu wynosi:

P = P_a + P_w

P_a- ciśnienie cząsteczkowe powietrza

P_w- ciśnienie cząsteczkowe pary wodnej czyli wigoci

Jednostką jest Pascal.

Z prawa Daltona:

P_a = r_a * P

P_w = r_w * P

r_a- stężenie powietrz suchego w roztworze nasyconym

r_w- stężenie pary wodnej w tym roztworze

Wartość r_w w roztworze nie jest dowolna lecz zależy od temperatury powietrza.

Rzeczywiste wartości stężenia pary wodnej w powietrzu są zazwyczaj mniejsze od tych, które wynikają ze stanu nasycenia. Stężenie to w praktyce określa się jako wilgotność bezwzględną.

1. Miara wilgotności powietrza:

Para na szybach (własność fizyczna), największa w 100°C- ciepłe powietrze skrapla się w zetknięciu z szybą (wilgotność).

2. Współczynnik wilgoci zwany wilgotnością właściwą, drugi wskaźnik określający wilgotność powietrza:

masa wilgoci/masa powietrza suchego

Stężenie pary wodnej ulega ciągłym zmianom. W cyklu dobowym najwyższe wartości wilgotności bezwzględnej występują koło południa czyli w godzinach najwyższych temperatur, a najniższe nocą gdy temperatura powietrza spada.

W cyklu rocznym najwięcej pary wodnej w powietrzu jest latem a najmniej zimą.

Powietrze może robić wrażenie suchego lub wilgotnego. W powietrzu suchym materiały wilgotne szybko schną, a w wilgotnym wolno lub wcale.

Taka właściwość powietrza jest nie tylko funkcją bezwzględną wartości stężenia pary wodnej, lecz również stopnia nasycenia. Właściwość tą określa:

3. Wilgotność względna (najważniejszy sposób określania wilgotności powietrza)- jest to stosunek rzeczywistego ciśnienia cząstkowego pary wodnej w powietrzu do ciśnienia pary wodnej w stanie nasycenia w danej temperaturze:

Powietrze wilgotne może być:

1. nienasycone- para wodna w powietrzu jest parą przegrzaną

2. nasycone- para wodna w powietrzu jest parą suchą nasyconą

3. zamglone- gdy w powietrzu występuje woda w postaci pary wilgotnej

Przy obniżaniu temperatury powietrza wilgotnego pod określonym ciśnieniem do temperatury, w której staje się nasycone parą wodną, para wodna zaczyna się skraplać. Temperatura ta nazywa się temperaturą punktu masy.

Podczas procesów meteorologicznych i klimatyzacyjnych masa suchego powietrza nie ulega zmianie. Masa pary wodnej zawartej w powietrzu może się zmieniać przez nawilżanie i osuszanie powietrza.

Spadek wilgotności względnej poniżej 35% powoduje unoszenie się pyłów, które osiadają na grzejnikach. Z ogrzanego na grzejnikach pyłu wydziela się amoniak i inne gazy drażniące drogi oddechowe.
W suchym powietrzu tworzywa sztuczne łatwiej się elektryzują i przyciągają cząsteczki kurzu. Dochodzi do wysuszenia u człowieka błon śluzowych górnych dróg oddechowych.

Gdy wilgotność względna przekroczy 70% para wodna skrapla się w zimnych miejscach a na materiałach pochodzenia organicznego powoduje tworzenie się pleśni i gnicie.

W przypadku podyktowanych względami technicznymi konieczności dużych zmian wilgotności względnej w krótkim czasie należy brać pod uwagę możliwość przystosowania się organizmu ludzkiego do nowych warunków klimatycznych. Prędkość zmian wilgotności względnej powietrza nie powinna przekraczać 20% w ciągu godziny.

Ruch powietrza

- ma bardzo duże znaczenie dla warunków komfortu cieplnego. Dobre samopoczucie zakłóca owiewające ciało człowieka powietrze, które ma temperaturę niższą niż powietrze w pomieszczeniu. Zjawisko to nazywa się przeciągiem.

Przeciąg jest to odczucia oziębienia ciała człowieka wskutek ruchu powietrza.

Minimalny ruch powietrza jest konieczny dla przenoszenia ciepła. Ruch ten musi być jednak taki by nie zakłócać odczucia komfortu cieplnego.

Komfort cieplny

- warunki mikroklimatyczne, w których samopoczucie cieplne człowieka jest dobre, tj. nie odczuwa on chłodu ani nie jest mu zbyt gorąco. Decydujący wpływ na odczuwanie komfortu cieplnego ma intensywność wymiany ciepła między organizmem człowieka a otoczeniem. Podstawowymi parametrami wpływającymi na samopoczucie człowieka są:

1. Temperatura powietrza wg wskazań termometru suchego.

2. Wilgotność względna powietrza.

3. Prędkość i kierunek ruchu powietrza.

4. Temperatura powietrza przegród otaczających.

Wypadkowy wpływ tych parametrów na intensywność wymiany ciepła między człowiekiem a otoczeniem charakteryzuje zdolność chłodzącą tego pomieszczenia.

Takie same warunki komfortu można stworzyć dobierając różne wartości poszczególnych parametrów tak, aby ich łączny efekt dawał taką samą zdolność chłodzącą.

Warunki komfortu cieplnego dla ludzi normalnie ubranych, odpoczywających lub wykonujących lekką pracę panują w pomieszczeniu, gdy:

1. Temperatura powietrza w okresie zimowym wynosi 20- 22°C, latem 23- 25°C, dopuszczalna wartość temperatury w pomieszczeniach przemysłowych w lecie- 28°C.

2. Wilgotność względna powietrza wynosi 30- 70%, optymalnie 40- 60%, szybkość zmiany wilgotności względnej nie przekracza 20% w ciągu godziny.

3. Prędkość powietrza nie przekracza:

0,15m/s dla t ≤ 20°C

0,50m/s dla t ≥ 26°C

4. Średnia temperatura przegród otaczających jest równa lub możliwie bliska temperaturze powietrza w pomieszczeniu: ∆t ≤ 1K.

1

---