- Часть 1: фотосинтез, все живое дышит, шоковые измерения.
- Часть 2: вентиляция помещений, вред собраний, преимущество двух приборов для проведения экспериментов.
- Часть 3: графики, калибровка, разбор прибора, принцип работы.
Чем больше народа, тем меньше кислорода
Воздух является тонкой материей, в которой диоксид углерода занимает по количеству лишь четвертое место, но имеет важнейшее значение для всего живого. По концентрации углекислого газа, которая определяется сравнительно легко, можно косвенно судить о содержании других веществ и использовать ее для анализа качества воздуха.
Концентрацию углекислого газа измеряют в пропромиллях — частей на миллион ppm (ppmv), миллиграммах на кубический метр или процентах.
Чтобы “поплавать” в значениях концентрации углекислого газа, можно почитать любую статью по обеспечению воздухообмена, пример “Сколько воздуха нужно человеку для комфорта?”
При повышенном содержании углекислого газа человек ощущает проблемы с дыханием (духота, удушье, кислородная недостаточность, нехватка воздуха), учащенный пульс, чувство усталости, разбитость, головную боль, головокружение, сонливость, невозможность сосредоточиться, потерю внимания, снижение работоспособности, раздражительность, обморок (хотя его он уже не ощущает) и т. д. — к счастью, не все симптомы сразу, и не каждым человеком.
Поговорка про количество народа/кислорода актуальна при нахождении людей в закрытом помещении — они поглощают кислород, а выделяют углекислый газ и другие вещества. Поэтому необходимо осуществлять контроль над содержанием углекислого газа в каждом помещении, где находятся люди.
Старость начинается тогда, когда больше денег тратится на поддержание здоровья, чем на его разрушение
Интересны люди, которые часто жалуются на свое здоровье, отдают огромные деньги врачам и фармацевтам, но не пытаются создать условия жизни такими, чтобы хворь отступала автоматически, без развития тяжелых последствий.
Для этого надо совсем немного — помимо генов (тут уже ничего не изменить), получать качественные и в достаточных количествах свет, воздух, воду, питание, вести ЗОЖ.
Человек значительную часть своей жизни проводит в закрытых помещениях, где актуально то, чем он дышит.
Измерение концентрации углекислого газа является наиболее простым и доступным способом контролировать качество воздуха, а значит, при необходимости, желании и небольших усилиях, сделать его лучше, что скажется на здоровье человека. Чем раньше по возрасту начать это делать, тем позже начнется разрушение организма.
Дышать хорошим воздухом в помещении энергозаторатно. Но лучше отдать деньги энергетикам, чем врачам, ведь дороже здоровья только лечение.
Чтобы пополнять помещение воздухом с большим содержанием кислорода, необходимо вытягивать отработанный воздух с повышенным содержанием углекислого газа и других веществ. Отсюда возникают простые требования:
1. Помещение должно обладать достаточным объемом, чтобы человеку всегда хватало, чем дышать. Поэтому при покупке жилища желательно считать не только квадратные метры, но и кубические.
2. Необходимо обеспечить как приток воздуха, так и его отток. При отсутствии одного или другого, процесс воздухозамещения происходит долго и не поспевает за увеличением концентрации углекислого газа.
Пример. В старых домах все было сделано очень грамотно — поступление свежего воздуха равномерно осуществлялось через щели в окнах и дверях, а удаление отработанного — через вытяжную вентиляцию в туалете. После установки современных герметичных окон и дверей человек резко ограничил не только поступление свежего воздуха, но и отток отработанного. Помогают приточные клапана, но они поставляют воздух локально, по сравнению с равномерным распределением из щелей старого окна.
Естественная или активная вентиляция должна обеспечивать такой воздухообмен, чтобы в любое время в присутствии разного количества людей содержание кислорода, углекислого газа и многих других составляющих воздуха, всегда находилось в комфортных пределах.
3. В зимнее время возможно обеспечить подогрев поступающего воздуха. Простейший вариант — установка приточного клапана между подоконником и радиатором отопления (современный аналог щели). Чтобы не выбрасывать тепло с уходящим из помещения воздухом, можно использовать системы рекуперации, когда уходящий поток подогревает входящий.
4. Датчик содержания углекислого газа позволяет включать вентиляцию и регулировать ее производительность в автоматическом режиме так, чтобы энергия тратилась только в присутствии человека при увеличении концентрации углекислого газа.
5. О вреде кондиционера. Помимо холодного потока воздуха, часто падающего на головы людей, перепада температур при выходе на улицу, бактерий, комфортно живущих в прохладе, существует опасность, о которой редко упоминается. В целях экономии электроэнергии, при работе кондиционера закрывают все окна. При этом концентрация углекислого газа быстро достигает значительной величины и получается прохладный, но бедный кислородом воздух. Поэтому форточку необходимо держать открытой — здоровье дороже.
С тех пор, как мы ввели налог на воздух, вы стали меньше дышать, возмутительно!
У нас в стране налог еще не ввели? Но все возможно. Поэтому необходимо бороться за то, чтобы он был справедливым, и мы платили бы деньги не “за воздух” а “за чистый воздух”. Одним из приборов для контроля состояния воздуха является измеритель концентрации углекислого газа.
Не соответствует воздух норме, соответственно и налог должен быть меньше.
Если оснастить все детские сады, школы и рабочие места такими приборами, глядишь, и что-то изменится. Ведь при качественном воздухе и отличном здоровье, человека и дышит реже (снижение налога), и думает лучше.
Существует ложь, наглая ложь и статистика
На работе примерно также — бывает комфортный рабочий день, тяжелый и собрание.
День 1. В комфортный день окно всегда приоткрыто и производительность труда находится на высоком уровне даже для двух человек. Кабинет имеет объем 6,07х 2,9 х 2,88 = 50,7 м3. На человека приходится 50,7 м3 / 2 = 25,35 м3.
День 2. В тяжелый день, ради науки, в порядке эксперимента окно закрыли на весь день — типичная ситуация для многих сотрудников, которые еще и все щели на окнах заклеивают. На этот раз коллега по работе под разными предлогами сбегал от эксперимента в соседние кабинеты, и отдуваться (в прямом смысле) значительную часть времени приходилось одному, поэтому на одного сотрудника приходилось и 25,35 м3 и 50,7 м3. В момент прихода еще двух коллег (50,7 / 4 = 12,7 м3/чел.) удалось достичь концентрации углекислого газа 1742 ppm — на графике, пик “Дайте воздуха”. Что интересное, зашедшие с улицы на короткое время люди никаких претензий по нехватке воздуха не высказывали, а ранее находившимся в нем было тяжело. Каждое открывание двери при выходе из помещения или возвращении наполняло комнату живительным кислородом (удаляло углекислый газ) и становилось немного легче. На более подробном графике было видно, что при каждом возвращении в кабинет наблюдается волна всплеска концентрации. По всей видимости, воздух в нижней части помещения при плотно закрытой двери имеет более высокую концентрацию углекислого газа, и при движении человека от двери он поднимается наверх и накрывает прибор, находящийся на столе. Затем, постепенно опускается вниз, занимая свое привычное место — волна повышенной концентрации спадает.
На графике также прекрасно видно время начала/окончания рабочего дня и обеденного перерыва.
В целом, работоспособность в тяжелый день была низкой, после обеда хотелось спать, с нетерпением ожидался конец рабочего дня.
Абсолютное большинство людей живут и работают в обстановке, которая была на второй день, оправдывая это отсутствием сквозняков, защитой от проникновения холодного воздуха (зимой) и боязнью простудиться. Возможно, они привыкают и работают продуктивно, но такая атмосфера не по мне. Особенно тяжело, когда повышенное содержание уровня углекислого газа продолжается длительное время.
День 3. Окно вновь приоткрыто, в помещении находится один человек и уровень концентрации ниже, чем был в первый комфортный день.
Теперь о собрании.
При объеме помещения 12 х 6 х 2,8 = 201,6 м3 и 28 человек, на одного сотрудника пришлось 7,2 м3 воздуха (представьте себя в кубике со стороной 1,93 м). В связи с этим интересно посмотреть требования к системам очистки и вентиляции воздуха на подводных лодках и космических кораблях.
Перед собранием помещение было хорошо проветрено. Люди прибывали заранее и концентрация с комфортных 435 ppm начала расти. Как всегда, кому-то стало прохладно, окно закрыли…
Через 6 минут после начала собрания был превышен уровень 1200 ppm, через 29 минут — 2000 ppm, а через 68 минут был “пробит” потолок рабочего диапазона прибора 3000 ppm. На индикаторе загорелись буквы Hi”, прибор ни на что не реагировал. Собрание продолжалось 1 час 43 минуты, после чего люди разошлись, окно и дверь вновь открыли, но индикатор еще 3 минуты находился в запредельном состоянии. Только через 60 минут уровень опустился до 500 ppm.
Спасло то, что собрание длилось не целый рабочий день.
Поэтому, кто желает реже дышать углекислым газом и ценит свое время так же, как Дэвид Грейди — прислушайтесь к призыву Владимира Маяковского из стихотворения «Прозаседавшиеся».
Как только находишь свою половинку, вокруг начинают бродить другие половинки и заставляют тебя сомневаться, поэтому — колебаться надо уверенно
Чтобы не было сомнений, что все половинки имеют близкие характеристики, в тестировании приняли участие два измерителя,
которым задавали вопросы о содержании углекислого газа
И о температуре. Ответы были близки к идеальным, где в качестве идеала температуры использовались показания уже потертого, самодельного прибора на базе датчика SHT75 (кто плавал, тот знает).
На видео «Запуск измерителя CO2» можно наблюдать процесс “устаканивания” значений, и вполне возможно — редчайшие кадры работы автоматической калибровки. Это не сравнение с аналогичными устройствами, а борьба с себе подобным.
Для окончательной проверки схожести показаний был проведен опыт с пакетом, когда два прибора помещены в одно замкнутое пространство. Для чистоты эксперимента, чтобы исключить влияние возможно сработавшей автоматической калибровки датчика режима “8bC”, особенно после фотосинтеза с искусственным освещением, когда концентрация снижалась до 293 ppm, проведен предварительный сброс на заводские настройки.
Через 30 минут нахождения в пакете была зафиксирована лишь незначительная разница, что является хорошим показателем для бытового прибора.
Два тестовых прибора дали возможность проведения экспериментов по измерению концентрации одновременно в разных частях помещения.
Сравнение окно и стол.
Окно — старое окно с добрыми щелями, через которые в комнату поступает свежий незауглекисленный воздух и “омывает” прибор, установленный на подоконнике. График не поднимается выше значения 500 ppm и слабо реагирует на процессы внутри помещения.
Людей тянет к окну не только поглазеть — они хотят подышать свежим воздухом из щелей. Сейчас окна у большинства пластиковые и непродуваемые, а привычка подходить к окну все равно осталась.
На столе, находящемся в паре метров от окна, график слишком нервный — реагирует на все, хотя датчик расположен так, чтобы на него не попадал выхлоп дыхания.
Сравнение верх — низ.
Датчики расположены в одном месте комнаты. Низ — на полу, верх — на высоте 2,2 метра (больше не позволяет длина кабеля).
Так как окно имеет щели, то поступающий в комнату свежий холодный воздух стелется понизу. В результате, график нижнего датчика более прямой,
чем верхнего.
Выступ на верхнем графике вызван тем, что в этот момент производилось фотографирование способа установки датчика при помощи короба для прокладки кабелей.
Показания приборов на разной высоте зависят не только от точности датчика, наличия людей и их активности.
Во многих комнатах, в частности у нас, окна не герметичные и имеют хорошие щели. Дверь также не идеальна. Если дверь очень плотно закрыть, сквозняк не ощущается. Но стоить оставить малейшую щель, то начинается движение воздуха от окна к двери. Дверное полотно имеет размер 2000 х 800 мм. Считаем, что со стороны петель при небольшом открытии двери воздух не проходит. При щели в 1 мм, проем для движения воздуха имеет площадь 2800 мм2 — это квадрат со стороной 53 мм. Для щели 2 мм — квадрат со стороной 75 мм, для 3-х мм — 92 мм, для 5-ти — 118 мм.
Имеет значение и направление ветра. Если он дует в окно, то скорость воздухообмена увеличивается.
Таким образом, при сквозняке в зимних условиях, когда свежий холодный воздух поступает в комнату, он стелется понизу и концентрация углекислого газа там ниже.
Если помещение герметично, то концентрация в нижней части помещения при наличии людей повышенная. Углекислый газ хорошо растворяется в воздухе, но он тяжелее воздуха.
Закройте окно, дует!
В коллективе почти всегда имеется человек, которому “дует”. Это может быть вызвано особенностями характера, здоровьем, неправильным расположением рабочего места, неудачной планировкой помещения, ошибками проектирования или монтажа систем вентиляции и кондиционирования.
У нас таких нет, поэтому можно спокойно работать с приоткрытым окном и применять экстремальное проветривание.
На высоте 2, 2 метра график проветривания выглядит так
На полу он такой:
Идеи по применению.
1. Прибор МТ8057 можно использовать в системах автоматизации даже без его вскрытия. Для подключения достаточно одного/двух/трех фотоэлементов, которые устанавливаются напротив “светофора” прибора. В этой возможности заключается большое преимущество рассматриваемой модели по сравнению с теми, которые оснащены только ЖК индикатором. Пороги включения/отключения сигнальных светодиодов настраиваются в приборе, поэтому можно реализовать различные алгоритмы управления вентиляцией или окном. В этом направлении можно использовать любую из электронных платформ, которые освоил радиолюбитель. Начинающие специалисты могут с легкостью реализовать простейшую приставку к прибору для управления системой вентиляции или сигнализирующим устройством.
Передавать сигнал на управляющее устройство можно по проводам или радиоканалу.
2. Экономия затрат на вентиляции.
Помимо автоматизации включения вентиляции и регулировки производительности при помощи датчика углекислого газа, можно еще больше уменьшить потребление энергии. Чтобы обеспечить здоровый сон и не вентилировать всю квартиру, достаточно уменьшить вентилируемый объем до одной комнаты и даже меньше, при использовании над кроватью балдахина.
3. Дышать как птицы в лесу.
Не каждый городской житель может дышать чистым лесным воздухом. Даже садовод не всегда работает среди деревьев.
Не у всех, но возможны ситуации, когда забор чистого и свежего воздуха для приточной вентиляции можно организовать непосредственно из кроны дерева, если оно расположено на доступном расстоянии от дома. Теперь мы знаем, для чего нужно построить дом, вырастить сына и посадить дерево. Если предки человека слезли с дерева, то современные люди вновь стремятся к истокам.
4. Индикатор концентрации углекислого газа можно использовать в системах охраны. Легко определяется наличие человека, количество людей и физическая активность. При наличии человека фиксируется открытие двери или окон.
Множество фотографий — инструкция по работе с прибором и его основные технические характеристики, результаты измерений, печатная плата и графики работы приведены в альбоме “Измеритель углекислого газа”.
Продолжение следует…
←сюда туда→
Автор: Kidar
