Система качественной воздушной среды «чистых помещений»

1 стр. из 1

Как известно, «чистое помещение» может быть определено как замкнутое гигиеническое пространство, в котором контролируется счетная концентрация частиц загрязняющих веществ и удерживается в допустимых границах, в соответствии с требованиями стандартов при производстве продукции или услуг высокого качества.


Кроме того, в «чистом помещении» также контролируются климатические параметры его воздушной среды, такие как температура, влажность, давление и подвижность. Чистые помещения существуют в медицине, фармацевтике, электронной и пищевой промышленности и многих других областях.

В воздушной среде таких помещений также должны быть выполнены условия гигиенического состояния по критериям: обеспечения минимальной концентрации микроорганизмов в допустимых пределах; удаления из помещения загрязняющих веществ, таких как выделяющиеся газы; подачи санитарной нормы свежего, содержащего кислород наружного воздуха. Задача создания «чистого помещения» должна решаться на основе комплексного подхода, учитывающего специфическое технологическое назначение помещения, его объемно-планировочные и строительные данные, требования, предъявляемые к качеству его воздушной среды, климатическим и гигиеническим параметрам.

При создании «чистого помещения» любого назначения всегда приходится решать задачи вентиляции и кондиционирования помещения с помощью специальных климатических систем. Чистой воздушной среды в помещении можно добиться только при удалении отработанного воздуха и подачи подготовленного, отфильтрованного, кондиционированного с применением в его составе наружного воздуха в качестве свежего. Огромное значение имеют чистота оборудования и оснащения самого помещения, а также гигиена персонала. Обычно стандартные решения воздухоподготовки для таких помещений предусматривают 3-ступенчатую очистку воздуха фильтрами класса EU4,EU7, H13-H14, иногда добавляя 4-ступень U15-U17. Такие решения известны на практике и опубликованы в сборнике [1]. Для «чистых помещений», в зависимости от типа производства и класса помещения, у нас применяются стандарты ГОСТ ИСО14644-2002, в Германии стандарт VDI 2083, в США US209, во Франции AFNOR44001, в Англии BS 5295. Для отрасли производства лекарственных средств — Правила GMP, для лечебных учреждений у нас с 1.01.2007 г. действует ГОСТ Р52539-2006.

Однако приходится констатировать, что в связи с современным уровнем загрязненности (загазованности), а иногда и инфицированности наружного воздуха городов, использование его в качестве «свежего» для вентиляции помещений возможно лишь при принятии дополнительных, специальных мероприятий по его очистке от проявившихся в настоящее время молекулярных загрязнителей с помощью специальных устройств и систем, еще до того, как этот воздух попадет на обработку в кондиционер «чистого помещения». Такое положение справедливо для систем различных помещений и зданий, в том числе и для «чистых помещений». Сразу отметим, что эффективность работы систем вентиляции всегда рассматривалась не только с позиций специалистов — инженеров по системам вентиляции, но и с позиций гигиенистов, так как воздушная среда помещения — это среда обитания людей. Поэтому понятно существование набора стандартных руководящих документов и методов оценки качества воздушной среды помещений тех и других специалистов.

1. Качество воздушной среды (общая оценка)

Воздушная среда городов России загрязнена и продолжает загрязняться в результате деятельности людей, промышленности и транспорта. В городах уровень загрязненности наружной воздушной среды нередко превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) в несколько раз по многим газовым составляющим. Эта воздушная среда используется в системах приточной вентиляции городских зданий в качестве «свежего воздуха», в том числе и для подачи в «чистые помещения». Кроме того, на повестке дня появление инфекционных вирусов, бактерий, которые также могут присутствовать в воздушной среде помещений и распространяться посредством воздушно-капельного переноса от людей с помощью систем вентиляции.

В атмосфере городов России присутствуют различные загрязняющие вещества (табл. 1 — краткие сведения по отдельным городам).

Табл. 1. Краткие сведения по загрязняющим веществам в  отдельных городах

Город

Загрязняющие вещества

Москва

Взвешенные вещества, СО, SO2, NO2, NO, H2S, NH3, формальдегид, бензол, фенол, ксилол, толуол, бенз(а)пирены, этилбензин, озон и т. д.

Ростов-на-Дону

Взвешенные вещества, СО, SO2, NO2, NO, H2S, NH3, HF, сульфаты растворимые, фенол, тяжелые металлы, бенз(а)пирены, озон

Красноярск

Взвешенные вещества, СО, SO2, NO2, NO, H2S, NH3, Cl2, HCl, сульфаты растворимые, формальдегид, тяжелые металлы, бенз(а)пирены, бензол, ксилол, толуол, этилбензин

Владивосток

Взвешенные вещества, СО, SO2, NO2, NO, H2S, сульфаты растворимых тяжелых металлов, бенз(а)пирены, формальдегид

Санкт-Петербург

Взвешенные вещества, СО, SO2, NO2, NO, H2S, бенз(а)пирены, формальдегид, озон и т. д.

Как видно из табл. 1, выбросы аэрозолей и различных газовых поллютантов, наблюдающиеся в атмосфере городов в настоящее время, являются тяжелой и непредвиденной нагрузкой на системы приточной вентиляции, кондиционирования воздуха, не говоря уже об организме человека. В связи с постепенно налаживающимся промышленным производством и ростом транспорта мало надежды на изменение их интенсивности и величины. Ситуация достаточно сложная. В московской газете «МК» даже появилась рубрика «Под газом», где приводятся ежедневные данные загазованности воздуха города в разных районах. Поэтому специалистам по системам вентиляции и кондиционирования воздуха следует внимательно относиться к выбору производительности приточных систем, их фильтрующих средств и способов контроля параметров наружного воздуха, используемого для подачи в вентилируемые помещения, особенно в «чистые помещения».

Загрязняющие, токсичные вещества могут поступать в помещения зданий не только с приточным вентиляционным воздухом. Основные источники загрязнения воздушной среды помещений разделяют на четыре поддающихся учету группы [2, 3]:
1. вещества, поступающие в помещения вместе с загрязненным наружным воздухом;
2. вещества, выделяемые внутри помещений строительными и отделочными материалами;
3. антропоксины (продукты жизнедеятельности присутствующих людей);
4. продукты сгорания бытового газа и деятельности человека.

Строительные оболочки современных зданий не обеспечивают полную защиту воздушной среды помещений от процессов инфильтрации наружной среды. Концентрация вредных примесей в наружном воздухе, инфильтрирующемся в помещения здания на уровнях 1–3 этажей, может в 2–3 раза превысить ПДК [2, 3]. Современные строительные оболочки зданий способны ослабить концентрации внешних загрязнителей, попадающих в помещения путем инфильтрации наружного воздуха, лишь на 30–40%. При наиболее неблагоприятных внешних метеоусловиях зафиксированы концентрации СО на уровне 1 этажа, в 10–12 раз превышающие ПДК (при работе автотранспорта на расстоянии от стены здания 8–10 м. Серьезность состояния наружной воздушной среды показывают следующие данные. Например, для некоторых районов Москвы в один из зимних дней 2006 г. содержание оксида углерода достигало значения 1,7 ПДК, оксида и диоксида азота — 1,8 ПДК. При этом концентрация взвешенных частиц размером менее 10 мкм и суммарных углеводородов превышала среднегодовые значения в 1,5–2 раза.

Люди, находящиеся длительное время в условиях «газовой атаки», подвергаются хроническому воздействию множества токсичных агентов, находящихся в основном в газообразном состоянии, что приводит к накоплению в организме вредных веществ и, как следствие, к постепенной потере здоровья.

Это очень беспокоит медицинские и санитарно-гигиенические организации страны наряду с накоплением данных о вполне возможном, определяющем влиянии процессов вентиляции в помещении на распространение микробной загрязненности воздушно-капельным путем [4, 5, 6, 7]. Следует ожидать этого и при возможности проявления пандемии птичьего гриппа [6, 9].

Отметим, что большое влияние на физические процессы, происходящие в загрязненном приточном воздухе и в воздухе помещений, и на физическое состояние людей в помещении оказывает его влагосодержание [9]. В наружном приточном воздухе всегда содержится некоторое количество влаги в газообразном состоянии. При изменении влажности воздуха и изменении его температуры (при обработке в кондиционере) в воздухе образуются мельчайшие частицы влаги (капли, аэрозоли), в которых растворяются частицы загрязняющих веществ, образуя растворы кислот и других соединений, часто достаточно высокой концентрации. Эти растворы, осаждаясь на поверхностях строительных конструкций, воздуховодов и т. д., вызывают интенсивную коррозию, ухудшающую процессы изменения качества приточного воздуха, его ионного состава и, как следствие, ионного состава воздуха помещения. Таким образом, имеем достаточно сложное комплексное воздействие внешней воздушной среды [8].

Современные системы кондиционирования воздуха способны решать задачи очистки воздуха от основных фракций аэрозолей и частично от молекулярных загрязнителей с помощью специальных фильтров, а также поддерживать оптимальные параметры микроклимата. Однако в принимаемых решениях специалистами по управлению качеством воздушной среды остаются практически невыполненными требования отечественных гигиенистов по обеспечению необходимого ионного состава воздуха помещений. Разработанные новые электронные технологии очистки и обеззараживания приточного воздуха для вентиляционных систем позволяют решать задачи комплексной очистки воздуха, включая и стандартную 3-ступенчатую очистку фильтрами EU4, EU7, H13-H14 и обеспечить подготовку воздушной среды высокого качества, отвечающего гигиеническим требованиям к ионному составу воздуха.

2. Аэроионизация — новый технологический способ обработки воздуха в технике вентиляции и кондиционирования воздуха, являющийся дополнительным к известным вариантам получения качественной воздушной среды в общественных, производственных и «чистых» помещениях и осуществляемый при помощи специальных электронных устройств, встраиваемых в системы кондиционирования воздуха и создающих необходимый ионный состав воздуха помещений.

Известно, что ионы в наружном воздухе (с положительным (+) зарядом или отрицательным (–) зарядом) образуются из нейтральных молекул под влиянием воздействия космических лучей, ультрафиолетовых солнечных лучей, электромагнитного воздействия, а также солнечной радиации. Основной причиной является существование высокого напряжения между землей и геосферой, доходящее до 7,8х106 В, которое не везде одинаково. В атмосфере часто имеют место электрические разряды-молнии, напряжение которых достигает 300 кВ.
При таком разряде происходит расщепление молекул воздуха за счет отрыва от них нескольких электронов и образование положительных ионов. Отрицательные ионы воздуха образуются при присоединении электронов к нейтральной частице. Возникающий при этом атомарный кислород обусловливает повышенный уровень О2.

Снаружи, в воздушной среде городской улицы, района образование ионов практически происходит постоянно. В таких местах концентрация ионов воздуха является индикатором загрязненности. В загрязненных районах города концентрация ионов воздуха крайне низкая (10–50 ионов/куб. см), тогда как в чистой горной или сельской местности она колеблется от несколько сотен до несколько тысяч ионов на куб. см. В чистом воздухе помещения содержание отрицательных ионов несколько выше, чем положительно заряженных. В загрязненном же воздухе доля положительных ионов увеличивается. Есть сведения, что на ионизацию внутреннего воздуха влияет работающая в помещении компьютерная техника.

Комплекс отрицательно и положительно заряженных частиц в воздухе помещения благотворно влияет на лучшее усвоение кислорода красными клетками крови, при этом улучшается легочный воздухообмен. Отсутствие надлежащего количества ионов (соответствующего природному уровню) в наружном воздухе, подаваемом в помещение, и в самом помещении не позволяет осуществляться таким благоприятным воздействиям.

Кроме того, загрязнители, содержащиеся в строительных и отделочных материалах помещения и выделяющиеся ими, взаимодействуя между собой и с загрязнителями, поступающими с наружным воздухом, рециркулируют в помещении при помощи системы вентиляции и влияют на этот процесс.

Ухудшение (уменьшение) количественного ионного состава внутреннего воздуха из-за малого ионного и плохого «газового» состава наружного воздуха, да еще в связи с различными внутренними загрязнителями приводит к еще большему эффекту негативного воздействия на людей: снижению иммунитета, появлению аллергических реакций, ухудшению самочувствия.

Приведение ионного состава к нормируемому, оптимальному по природным показателям обусловливает положительный эффект. Ю. Д. Губернский отмечает [10], что все процессы обработки воздуха в системах кондиционирования, его транспортировка и первоначальные загрязнения токсичными веществами критично влияют на этот эффект. Поэтому в настоящее время создание безопасной воздушной среды в помещениях должно происходить на основе комплексной оценки всех экологогигиенических параметров воздушной среды и принятия практических проектно-конструкторских мер по улучшению ее ионного состава.

Государственный стандарт — СанПиН 2.2.4.1294-2003 «Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений» и Постановление Главного государственного санврача РФ от 22.04.2003 №64, Минюст, рег. №4511 нормируют не только поддержание в воздухе помещений определенной концентрации аэроионов, но и также определенное отношение концентрации аэро-ионов положительной полярности к концентрации аэроионов отрицательной полярности, оцениваемое как коэффициент униполярности V (табл. 2). Стандарт имеет силу на всей территории РФ для производств и зданий любого вида собственности.

Табл. 2

Нормируемые показатели

Концентрация аэроионов Р, ион/куб. см

Коэффициент униполярности V

положительной полярности (+)

отрицательной полярности (­–)

Максимально допустимые

Р > 400

Р > 600

0,4 < V < 1,0

Минимально допустимые

Р < 50000

Р < 50000

0,4 < V < 1,0

Согласно этим требованиям, должен осуществляться обязательный контроль аэро-ионного состава воздуха производственного и общественного помещения:
 -  не реже одного раза в год;
 -  при вводе в эксплуатацию рабочих мест в помещении;
 -  при вводе в эксплуатацию оборудования, способного создавать или накапливать электростатический заряд;
 -  при необходимости осуществления нормализации аэроионного состава воздуха, т. е. приведение его в соответствие с установленными нормами.
 
Принятые к исполнению Санитарные правила СанПиН 2.2.4.1294-2003 и утвержденные Постановлением Правительства РФ от 24.07.2000 г. № 554 (Собрание Законодательства РФ, 2000 г., № 31, статья 3295), а также СанПиН 2.2.2/2.4 1340-03 «Гигиенические требования к персональным ЭВМ и организации работы» действуют на всей территории РФ и устанавливают санитарные нормы и правила к аэроионному составу воздушной среды производственных и общественных помещений, где может иметь место аэроионная недостаточность или избыток ионов, включая:
 -  помещения, оснащенные системами принудительной вентиляции (включая централизованные), очистки и кондиционирования воздуха;
 -  помещения, в отделке и (или) меблировке которых используются синтетические материалы или покрытия, способные накапливать электростатический заряд (к этому типу помещений относятся практически все помещения с искусственным напольным покрытием, за исключением спецслучаев, когда покрытия имеют специальные антистатические свойства);
 -  помещения, где эксплуатируется оборудование, способное создавать электростатические поля, включая видеотерминалы, персональные ЭВМ, оргтехника, аппаратура связи и т. д.;
 -  помещения, в которых осуществляются технологические процессы;
 -  гермозамкнутые помещения с искусственной средой обитания.
Таким образом, проектируемые и принимаемые к установке и эксплуатации в зданиях и помещениях системы вентиляции (кондиционирования), призванные обеспечивать качественную воздушную среду по своему предназначению, должны обеспечивать эту воздушную среду с определенным составом аэроионов.

3. Новые технологии высокоэффективной очистки и подготовки воздушной среды
Применение разработанных систем электронной очистки и обеззараживания воздушной среды для «чистых помещений» базируется на нескольких принципиальных решениях.

а) Воздух для помещений подготавливается в центральных кондиционерах еще на стадии обработки и подготовки наружного воздуха не только на основе трех-(четырех-)ступенчатого способа очистки по контрольной счетной операции частиц загрязнения для заданного класса и технологии помещения, но и с учетом обеспечения необходимого ионного состава приточного воздуха, с тем, чтобы создать в объеме помещения воздушную среду, отвечающую всем требованиям российских и международных стандартов.
б) Принимается прямоточная схема распределения воздуха в помещении.
в) В связи с достаточно серьезным состоянием воздушной среды городов, объясняемым повышенным загрязнением наружного воздуха, его газовым многокомпонентным составом и его возможной инфицированностью, предлагается выполнять в составе центральных кондиционеров дополнительное конструкторское решение — «гигиенический модуль», встраиваемый в центральный кондиционер в виде отдельной секции и обеспечивающий цикл практически полной многоступенчатой очистки от всевозможных молекулярных газовых загрязнителей и обеззараживания от микроорганизмов и вирусов.

Выполнение «гигиенического модуля» осуществлено по bioclimatic технологии (Германия). Модуль имеет четыре ступени очистки и обеззараживания воздуха: 1-я ступень — предварительная очистка: фильтр тонкой очистки на всасывающей стороне устройства эффективно отделяет частицы пыли из потока приточного воздуха; 2-я ступень — процесс активного окисления. Фотохимическая очистка (стерилизация) воздуха за счет окислительных процессов, приводящих к распаду органических растворителей и запахов и превращения их в воду и О2. Происходит ионизация атомов и молекул под воздействием электромагнитного и ультрафиолетового коротковолнового излучения (UVC) с последующей комбинацией фотоокислительного и каталитического процессов одновременно, что обусловливает дезактивацию (стерилизацию) органических веществ, вирусов и их химическое превращение. В качестве ламп УФО используются безозонные амальгамные бактерицидные лампы высокой интенсивности; 3-я ступень — последующее каталитическое окисление. Устанавливается фотокаталитический фильтр, служащий катализатором для ускорения процессов каталитического окисления; 4-я ступень — биполярная ионизация. Последняя ступень очистки, дезинфекции и ионизации обеспечивает обогащение воздуха активированным кислородом и создание в воздухе естественных оздоровительных ионов необходимой концентрации, продолжительную стерилизацию воздуха и эффективную нейтрализацию запахов.

В результате осуществляемые процессы: уменьшают запахи более чем на 90%, эффективно уничтожают органические летучие вещества; осуществляют аэроионную обработку воздуха, оптимизированного по своему составу согласно СанПиН 2.2.4 1294-03; уничтожают более чем 90% содержащихся в воздухе ядер пылеобразования; улучшают и поддерживают состояние свежести воздушной среды в течение сроков эксплуатации систем вентиляции, кондиционирования. Получаются безвредные, газообразные продукты реакции, не влияющие на качество воздушной среды помещения, а улучшающие ее свойства. Подобные технологии устройств системы очистки и дезинфекции воздуха проверены и имеют сертификат Европейского Института вирусологии.

Комплексные средства и системы молекулярной очистки и ионизации воздуха для современных систем вентиляции и кондиционирования воздуха включают в себя: 1) гигиенический модуль с 4-ступенчатой обработкой приточного воздуха, дополнительный к стандартным средствам очистки, и включающий устройство двухполярной ионизации воздуха; 2) датчики (сенсоры) качества приточного воздуха для помещений, датчик относительной влажности, датчик озона на входе и выходе из помещения, датчик качества воздуха по ионному составу на входе и выходе из помещения и в рециркуляционном канале; 3) устройство автоматического управления и контроля за состоянием воздушной среды всей системы. Интенсивность ионизации автоматически настраивается и программно поддерживается для создания оптимального режима в зависимости от ситуации и параметров загрязнителей для создания оптимального воздушного режима; 4) устройство передачи данных в центр обработки данных локальной сети объекта.

Комплексный подход к интегрированному комплексированию систем кондиционирования с включением в их состав «гигиенических модулей» и средств их автоматического управления и регулирования ионного состава воздушной среды помещений позволяет обеспечивать одновременный учет разнообразных требований по созданию воздушной среды высокого качества и, как следствие, — созданию оптимальных условий не только для технологических процессов в «чистом помещении», но и работы и жизнедеятельности людей.


Литература
1. «Чистые помещения». Монография под редакцией А. Е. Федотова. — М.: АСИНКОМ, 2003, 576 с.
2. «Качество воздуха в крупных городах России за 10 лет». — СПб.: Гидрометеоиздат, 1999, 120 с.
3. Денисов В. Н., Половцев И. Н. «Благо-устройство жилых территорий». — СПб.: МАИЭБ, 2004, 95 с.
4. Румянцева Е. Е., Губернский Ю. Д., Кулакова Т. Ю. «Экологическая безопасность строительных материалов конструкций и изделий». — М.: Логос, 2005, 200 с.
5. Волкова В. Н., Горячева Л. В. «Система мер гигиенической безопасности: аналитическая оценка состояния воздушной среды». — М.: ФГУН «Федеральный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 2007.
6. Рудницкий Л. В. «Птичий грипп». СПб.: Питер, 2006.
7. «Гигиенические аспекты качества воздуха внутри помещений». — Копенгаген: ВОЗ, 1981.
8. Губернский Ю. Д., Дмитриев М. Т. «Комплексная характеристика качества воздуха жилых и общественных зданий». // Гигиена и санитария. № 1, 1983, с. 10.
9. А. А. Дударев, С. И. Бурцев и др. //Инженерные системы. № 1 (21), 2006, с. 56–59.
10. Губернский Ю. Д. «Экологические аспекты кондиционирования воздуха». Журнал СОК, № 7, 2003, с. 64–65.
11. «Обеспечение санитарно-эпидемиологического благополучия воздушной среды». // Журнал СОК, № 7, 2003, с. 46–47.
12. «Аэронотерапия». Научно-методические материалы. Лазерная академия наук РФ. Калуга, 1996, стр. 11. Режимы аэронотерапии.
13. Grundlagen der Luftbefenchtung. СF. Мller. 2005, ISBN3-978-7880-7760-0 Iselt/Arndt/Wilcke.
14. МУК.4.3.1675-03. «Общие требования к проведению контроля аэрационного состава воздуха».

Дата: 16.04.2007
Г. В. Резников, К. Г. Резников
"СтройПРОФИль" 2/1-2007
1 стр. из 1


«« назад

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!