Домашняя климатическая установка: сколько человеку нужно воздуха⁠⁠

Привет моим тремста подписчикам. Вы, как оказалось, очень дотошные и общительные люди, о чем говорят несколько сотен комментариев к предыдущей статье. Моя же проблема в написании текстов - я кидаю слишком много информации в кучу. Поэтому в сложившейся ситуации придется брать себя в руки и подробно излагать отдельные моменты, вызывающие у вас наибольшее число вопросов.

Сегодня поговорим о том, о чем многие авторы приточек, даже с уважаемого Хабра и Форумхауза, не думали - о необходимых и требуемых объемах воздуха.

Когда концентрация углекислоты превышает 1000 ppm (0,1%), появляется дискомфорт, слабость, головная боль, проблемы с концентрацией внимания. Растет число ошибок в работе. Знакомые симптомы?

Перед тем, как улучшить климат в квартире, я, само собой, изучил множество решений, коммерческих и частных. Мне был нужен чистый, свежий и влажный воздух во всех комнатах, но среди просмотренных проектов не попалось ни одного, который был бы дешев, прост и решал все задачи.

Оказалось, все они содержат обогреватель входящего воздуха. Из-за требований пожарной безопасности это получался не просто кусок спирали, а целая большая коробка и еще куча прибамбасов вроде металлического канала на выходе, да асбестовых прокладок. Примерно такая.

Но стоп, сказал я, разве обычная вытяжная (пассивная) вентиляция требует электроподогрева? Нет, не требует - хватает обычных же радиаторов. С другой стороны, приточка нужна, чтобы было больше свежего воздуха, значит, воздушный поток должен возрастать и его надо дополнительно подогревать, чтобы в квартире не стало холодно.

Но сколько нужно этого воздуха? Человек пропускает через лёгкие 300-600 литров в час. А какие у нас нормы вентиляции? Пишут, 30-50 кубометров в час. ЧЕГО??? В одном кубометре 1000 литров. Получаем, что в типовую квартиру и так обычно подается в СТО, мать его, раз больше воздуха, чем нужно человеку. Почему тогда вообще стоит проблема избытка СО2 и недостаточной свежести в помещениях?

В поисках разгадки я набрел на эти вычисления (привожу просто потому, что обязательно найдутся комментаторы чтобы ткнуть меня носом, мол уважаемая статья противоречит моим выкладкам). Да, расчеты там правильные. Но вот исходная посылка... Автор пишет: "Буду считать, что испорченный воздух успевает равномерно перемешаться по комнате." Конечно, это неправда! А значит, и точные, красивые расчеты - неприменимы.

В самом деле, воздух в помещении распределяется неравномерно. Мы выдыхаем газы с температурой, на 10-5 градусов выше средней по комнате - значит они отправятся вверх, к потолку. Диффузии тут недостаточно: формула Эйнштейна — Смолуховского дает значения порядка миллиметров в секунду. Конвекция, как правило, очень слабая - чтобы равномерно перемешать воздух, нужен мощный вентилятор, а у кого он есть и кто его включает круглый год? Я таких не видел.

Размышляя, родил гипотезу: в квартире наибольшая концентрация СО2 соответствует месту частого пребывания людей (кухня, кровать), а самый чистый воздух находится на пути между входом и выходом. В квартире с пластиковыми окнами, которые не пропускают воздух, создается приток из двери подъезда, а сток идет через туалетную/кухонную вентиляцию. Примерно так:

Тут многие скажут: но мы же открываем окна для проветривания! Да, но на короткое время. Холодный свежий воздух опускается на пол, затем ползёт в сторону туалета. Вы же продолжаете надышивать углекислым газом маленький объем вокруг себя.

Я достал измеритель углекислоты и проверил свою гипотезу. Получилось таки да: больше всего СО2 - там, где человек пребывает большее время. Мама мия, это же очевидно.

Для справки:
350 ppm (0,035%) - на природе,

до 700 ppm - никто не чувствует дискомфорта,

при концентрации углекислоты 1000 ppm и более все испытывают дискомфорт и у большинства падает работоспособность.

Те, кто рассчитывал нормы вентиляции, видимо, тоже исходил из модели, при которой углекислота распределяется по помещению равномерно, как моча в бассейне. Если же применить мою модель, то получается, в типовой квартире при таких нормах нам будет душно, многие станут жаловаться.

Стоп, а если эти принципы повернуть себе на службу? Нет, не спать и работать в коридоре, как могли бы пошутить острословы, а доставлять воздух прямо к людям - туда, где углекислоты больше всего? Тогда можно было бы дышать очень свежим воздухом (с концентрацией СО2 как на улице), притом соблюдая типовые нормы расхода, а значит, без необходимости ставить подогреватель!

Так у меня и родилась идея климатической приточно-увлажнительной установки, не требующей калорифера или рекуператора, а значит, дешевой и легкой в реализации. В следующих статьях опубликую подробности и руководство по сборке и установке. Давайте проводить зиму с хорошим настроением:)

P.S. Конечно, о цифрах. Сначала я держал приток на рекомендуемом уровне 50 м3 на человека  в час, но потом снизил где-то до 20 и все равно было свежо, с чем соглашался прибор. Но пришлось вернуть 50, ибо без этого было очень жарко со стандартным отоплением:)