В настоящее время качество внутреннего воздуха, если вообще, оценивается по температуре, влажности и концентрации диоксида углерода (CO2). Однако, зачастую люди жалуются на качество воздуха даже в тех случаях, если все эти значения показывают оптимальный уровень. Комфорт людей, которые проводят время в помещениях, также снижают запахи, дым, испарения от оборудования интерьеров, и т. д. Большинство из этих веществ, которые мы воспринимаем обонянием (но даже те, которые мы не в состоянии различить), относится к группе летучих органических веществ.

Летучие органические соединения или же VOC (volatile organic compounds) представляют собой химические вещества, которые освобождаются в виде газов из твердых или жидких веществ и легко испаряются в воздух даже при комнатной температуре. Концентрация этих веществ в помощениях может быть даже в 100 раз выше, чем снаружи. Множество изделий, которые мы используем каждый день, или же воздействию которых мы подвергаемся каждый день, выделяют в воздух летучие органические вещества. В то время, как все VOC предрасположены к тому, чтобы быть вредными, существует несколько VOC, которые могут быть особенно опасны, и, несмотря на это, выделяются рядом изделий в наших домах. Этими VOC являются формальдегид, бензол и фенол, определяемые как опасные загрязнители воздуха по классификации Агентства по охране окружающей среды США (EPA), US Green Building Council (USGBC) и Европейского союза (ЕС). Исследования утверждают, что значение выше 500 нг/л (нанограмм на литр) летучих органических веществ может представлять опасность для здоровья жителей домов. Тем не менее, данные тысяч тестированных домов показывают, что среднее значение составляет 1200 нг/л – более двухкратного размера допустимого уровня. Даже умеренно повышенные уровни этих химических веществ в воздухе могут вызывать у людей проблемы со здоровьем, особенно у маленьких детей, пожилых людей, беременных женщин, а также у тех, кто страдает от аллергии и астмы.

Воздух в интерьерах

Типичные вещества

Решения
Источник загрязнения Источник выбросов VOC Другое
 

 

Присутствие людей и их деятельность

 

дыхание CO2, влажность управляемое проветривание по реальной необходимости

 

дыхание кожи и потоотделение н-Октаналь, н-Деканаль, α-Пинен
влажность
косметика лимонен, эвкалипт, силоксаны
моющие средства спирты, сложные эфиры, лимонен
сгорание (оборудование, табачный дым, варка, выпекание, замораживание…) несгоревшие углеводороды
СО, СО2, влажность
Строительные материалы, мебель, офисное оборудование, …

 

краски, клеи, растворители, ковры формальдегид, алканы, спирты, альдегиды, кетоны, силиконы постоянная вентиляция на 5–10 % (особенно в недавно отремонтированных интерьерах)

 

ПВХ толуол, ксилол, углеводород
принтеры, копировальные аппараты, компьютеры бензол, стирол, фенолы

Отсюда очевидно, что оценка качества воздуха только на основании диоксида углерода в некоторых случаях недостаточна. Вентиляция согласно концентрации СО2 играет важную роль в управлении современными системами вентиляции, но этот газ не является единственным (и не самым вредным) веществом, загрязняющим внутренние пространства. Сам диоксид углерода в небольших концентрациях для человека не опасен, тем не менее, этот газ считается надежным показателем при оценке качества воздуха.

Между концентрацией VOC и СО2 в воздухе помещений часто наблюдается некая корреляция, которая дана в первую очередь присутствием людей. Согласно таблицы видно, что метаболизм человека производит как CO2 самим дыханием, так и VOC. Однако реальные измерения показывают, что повышенная концентрация вредных веществ в воздухе не обязательно означает повышенную концентрацию СО2, но все же воздух содержит множество вредных для здоровья веществ. Таким образом, система вентиляции логически должна реагировать и на эту ситуацию, а не только на концентрацию CO2.


Для измерения качества воздуха не только по содержанию СО2 в последнее время все чаще используют «датчики качества воздуха», что является общим названием датчиков летучих органических веществ. Это широкоспектральные датчики смешанных газов, способные определить количество различных видов газа и их соединений. В характеристике этих датчиков отмечают, что их измерения очень подобны человеческому восприятию запахов. Кроме того, датчики распознают также вещества, не улавливаемые человеческим обонянием.

Датчики VOC в основном работают по принципу косвенно накаливаемой полупроводниковой структуры, использующей МОП технологию (металл-оксид-полупроводник), проявляющую отличную чувствительность к VOC и изменяющую ее проводимость именно в зависимости от концентрации VOC . Полупроводниковые сенсоры характерны чрезвычайно длительным сроком службы. Это связано с принципом функции, когда газ адсорбируется на поверхности сенсора, в следствие изменяется сопротивление полупроводника. Полупроводник требует химическую стабильность, поэтому не используется кремний, а оксиды олова. Для правильного функционирования датчик, помимо полупроводника, также включает в себя нагревательный элемент, который накаляет датчик до рабочей температуры (сто и более °C) для облегчения химических реакций на поверхности полупроводника. Изменение проводимости затем используется для преобразования с помощью электроники в соответствующий сигнал со значением, свидетельствующем о текущем качестве воздуха.

Широкий диапазон обнаруживаемых газов позволяет следить за различными концентрациями газов, что упрощает мониторинг качества воздуха. Обнаруженные концентрации колеблются в диапазоне от единиц ppm до тысяч ppm. Недостатком данной универсальности является возможность реакции даже на нежелательные вещества, поэтому для различных приложений необходимо оснастить датчик селективным фильтром, который захватит нежелательный газ.

Для датчиков VOC характерно оперативное время реакции, относительно высокая чувствительность, но они проявляют более широкую дисперсию измеренных значений. Эт свойства предопределяют данные датчики к использованию в менее загруженных пространствах, таких как дома, общественные помещения, школы, спортивные залы, и т. д.

 

CO2

VOC

Школы

x

Общественные помещения

x

Офисы

x

Жилые помещения

x

x

Раздевалки

x

Столовые

x

Кухни

x

Спортивные залы, фитнес-центры

x


Использованием датчиков VOC мы не заменяем сенсоры CO2, а только дополняем их и лучше оцениваем качество воздуха. Вопрос всегда состоит в конечном применении датчиков CO2 или VOC. Все зависит от подходящего размещения датчика. Датчики VOC хорошо использовать в интерьерах, где диоксид углерода не является единственным загрязняющим элементом.

 
Русский