Курс лекций: Вентиляция общественных зданий, Хабаровск, 2002 г (стр. 13 )

5.2. Предельно-допустимые концентрации вредных веществ в рабочей зоне

При наличии в воздухе некоторого количества вредных веществ они оказывают на организм некоторое негативное воздействие. Результат этого воздействия по отношению к некоторому среднему человеку в целом зависит от трех факторов:

а) тип вредного вещества;

б) концентрации его в воздухе, мг/м3;

в) продолжительности воздействия.

При одинаковой концентрации в воздухе воздействие различных веществ может быть крайне разным. Одни вещества могут вызывать очень быстрое ухудшение самочувствия человека, а действие других может проявиться спустя значительное время. Путем специальных исследований медиками-гигиенистами установлены максимальные значения концентраций различных веществ, которые можно допустить в рабочей зоне помещений без ущерба для здоровья человека. Эти концентрации вредных веществ называются предельно-допустимыми концентрациями в рабочей зоне (ПДКрз).

Предельно-допустимая концентрация вредного вещества в рабочей зоне – это такая концентрация, которая при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Кроме ПДК рабочей зоны гигиенистами установлены также предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе населенных мест: максимально-разовые (ПДКмр), отнесенные к периоду воздействия 20-30 минут, и среднесуточные, отнесенные к периоду воздействия в течение всего жизненного цикла человека (70 лет). Эти концентрации используются при решении вопросов охраны воздушного бассейна.

Значения ПДКрз для большого количества вредных веществ приведены в ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны".

Таким образом, ПДКрз это максимальное значение концентрации вредного вещества, которое можно допустить в помещении. При этом должно соблюдаться соотношение  Св < ПДКрз,  или  Св / ПДКрз < 1

Вредные вещества по-разному воздействуют на организм человека: одни являются кровяными ядами (угарный газ), другие обладают раздражающим действием (кислота), третьи воздействуют на сосудисто-нервную систему (углеводороды), четвертые (вещества фиброгенного действия) воздействуют на легкие (окись кремния, цемент, другие неорганические пыли), пятые вызывают онкологические заболевания (асбест, бензол, бенз(а)пирен, мышьяк, никель, хроматы и бихроматы). При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ они могут обладать однонаправленным действием. Список групп веществ, обладающих однонаправленным действием, составляется органам государственного санитарного надзора.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений фактических концентраций каждого из них (С1, С2 ... Сn) в воздухе к их ПДК (ПДК1, ПДК2 ... ПДКn) не должна превышать единицы

5.3. Классы опасности вредных веществ

Вредные вещества по опасности воздействия на организм человека подразделяются на четыре класса: I, II,  III, IV. Класс I – это самые опасные вещества, а класс IV – наименее опасные. Вещества, отнесенные к каждому классу, имеют ПДКрз в следующих диапазонах: 

класс I  — менее 0,1 мг/м3;

класс II  — от 0,1 до 1 мг/м3;

класс III — от 1 до 10 мг/м3;

класс IV — более 10 мг/м3.

Кроме собственно значения ПДКрз  при отнесении вещества к тому или иному классу опасности учитываются и дополнительные особенности воздействия его на человека (например, возможность накопления его в организме, что характерно для тяжелых металлов).

5.4. Основные виды вредностей и их влияние на самочувствие человека

В помещения общественных зданий поступают следующие вредности: а) углекислый газ; б) явное тепло;  в) влага (и связанное с ней скрытое тепло). Поступление других вредностей маловероятно, так как связано с протеканием какого-либо технологического процесса.

Углекислый газ выделяется в воздух помещений при дыханнии людей. Молекулярная масса СО2 равна 46, то есть этот газ существенно тяжелее воздуха, для которого М=29. Соответственно, плотность СО2 при 20°С равна 1,9 кг/м3  против 1,2 кг/м3 для воздуха.

Следует отметить, что углекислый газ в небольших концентрациях не является ядовитым и вредным для человека, поэтому мы спокойно пьем газированную воду. Только при высоких концентрациях СО2 наблюдается его негативное воздействие на организм человека. Однако причиной его образования в общественных зданиях является дыхание людей, при котором из воздуха помещения потребляется кислород. Поэтому наличие углекислого газа является свидетельством понижения концентрации кислорода, что негативно сказывается на самочувствии человека. Именно поэтому углекислый газ относят к вредным выделениям, и для него существуют предельно допустимые концентрации.

ПДК для углекислого газа, в отличие от других вредных веществ,  обычно указывают не в мг/м3, а в л/м3 . В некоторой литературе концентрацию СО2 указывают в процентах по объему. Учитывая, что 1 м3 равен 1000 л, 1 л/м3 равен 0,1% по объему или 1900 мг/м3. Значения ПДК для СО2 составляют от 0,7 л/м3 для больниц до 2 л/м3 для магазинов и приведены в разделе "Расчетные параметры воздуха".

Ниже в таблице 1 указано влияние повышенных концентраций СО2 на человеческий организм.

Таблица 1. Влияние концентраций углекислый газ на человеческий организм

Концентрация СО2	Результат воздействия СО2
% по объему	л/м3
1-2	10-20	При непрерывном воздействии нарушается электролитический баланс в теле человека
2	20	После нескольких часов воздействия появляется слабая головная боль и одышка
3	30	Сильная головная боль, обильное выделение пота, одышка
5	50	Депрессивное состояние
6	60	Ухудшается зрение, появляется озноб
10	100	Потеря сознания

Выделяющееся в помещении тепло влияет на тепловой комфорт человека. Понятие теплового комфорта рассматривалось в курсах "Строительная теплофизика" и "Отопление". Напомним основные положения.

С точки зрения теплотехники тело человека представляет нагретое тело с внутренними источниками теплоты, температура которого должна поддерживаться на постоянном уровне 36,6°. Теплота от тела может отводиться следующими путями:

а) за счет теплоотдачи с поверхности ввиду наличия разности температур тела и окружающего воздуха;

б) за счет передачи явной и скрытой теплоты с выдыхаемым воздухом;

в) за счет скрытой теплоты, затрачиваемой на испарение влаги с поверхности кожи. 

Передача теплоты тем или иным путем зависит от параметров воздуха в помещении, средней радиационной температуры окружающих поверхностей.

Явное тепло с поверхности тела передается за счет конвективного и лучистого теплообмена. Когда температура окружающего воздуха низкая, то теплоотдача конвекцией идет интенсивно, и существенно снижается с понижением температуры. Когда температура внутреннего воздуха становится равной температуре тела, теплоотдача конвекцией равна 0. Можно считать, что теплоотдача конвекцией пропорциональна разнице температур тела человека и окружающего воздуха. Кроме того, теплоотдача конвекцией с поверхности кожи сильно зависит от подвижности воздуха в помещении. Наличие застойных зон с низкой подвижностью воздуха ухудшает теплоотдачу конвекцией и, кроме того, способствует локальному повышению в этих зонах концентрации вредных веществ. Теплоотдача излучением зависит от температуры окружающих поверхностей. Особенно чувствительны к излучению оголенные поверхности кожи человека.

В специальной литературе приводятся диаграммы  комфортных условий человека, то есть сочетания параметров, при которых средний человек ощущает тепловой комфорт. Параметры микроклимата, при которых тепло отводится от тела человека естественным путем и не требуется напряжение системы терморегуляции организма, называются оптимальными параметрами. Параметры микроклимата, при которых система терморегуляции организма при небольшом напряжении способна успешно обеспечить отвод образующегося тепла от тела, и тем самым поддержать нормальную температуру тела, называются допустимыми параметрами. При других сочетаниях параметров человек чувствует сильный дискомфорт, так как система терморегуляции работает с большим напряжением. В некоторых ситуациях, например при высокой температуре и влажности, система терморегуляции не справляется со своей задачей и наступает перегрев организма.

5.5. Расчет поступления вредностей от людей

Расчет поступлений всех вредностей от людей (тепла, влаги  и углекислого газа), как правило, выполняется одновременно, так как при этом используется одна и та же методика и нормативная литература. Расчет следует выполнять для трех периодов: холодного, переходного и теплого, и вести его с учетом принятого значения температуры внутреннего воздуха для каждого периода года. Расчет выполняется с использованием удельных значений тепловыделений, влаговыделений и газовыделений, приводимых в справочной литературе (таблица 4), причем раздельно подсчитываются явные и полные тепловыделения от людей.

Qя  =  qя  N;

Qп  =  qп  N;

Мw  =  mw  N;

VСО2 =  vсо2 N, 

где  N  — количество людей в помещении;

  qя, qп  — удельные выделения явного и полного тепла, Вт/чел;

  Qя, Qп  — общие теплопоступления явного и полного тепла от людей, Вт;

  mw  — удельные выделения влаги одним человеком, г/(час чел);