О проблеме высоких концентраций углекислого газа в школьных классах.
В настоящее время содержание углекислого газа является только
Тем не менее, в настоящее время наметилась тенденция увеличения содержания диоксида углерода в помещениях различного назначения, в том числе — школьных и дошкольных учреждений. Это связано со стремлением проектировщиков занижать производительность вентиляционных систем в помещениях с целью энергосбережения — экономии энергии, затрачиваемой на отопление зданий в холодный период года. Так, с 1 января 2021 года прекратили своё действие СанПиН
Таким образом, считается, что благоприятное состояние воздушной среды обеспечивается на стадии проектирования выполнением установленных строительными нормами и правилами требований по удельному воздухообмену. В настоящее время эти нормативы составляют (при возможности естественного проветривания): 40 м3/час на одного человека для офисов административных зданий и 30 м3/(час∙чел) для производственных помещений, 30 м3/(час∙чел) для жилых комнат и детских комнат дошкольных учреждений, 20 м3/(час∙чел) для классных помещений и учебных кабинетов общеобразовательных учреждений.
Но даже правильно спроектированная и установленная система вентиляции может не обеспечивать благоприятное качество воздуха в процессе эксплуатации здания вследствие различных причин — увеличение расчётного количества людей в помещении, замена оконных рам на стеклопакеты, засорение или перекрытие воздуховодов
Таким образом, очевиден утилитарный, прагматический, а не физиологический подход к установлению допустимого содержания углекислого газа в воздухе помещений, даже предназначенных для пребывания детей младшего и среднего возраста. В итоге, всё большее распространение получает так называемый СБЗ — синдром больного здания. Люди, проводящие долгое время в «больных зданиях» испытывают нарушения здоровья, проявляющиеся в виде раздражения и воспаления слизистых оболочек глаз, нарушения дыхательной системы (воспаление носоглотки, ринит, першение в горле, сухой кашель), аллергии, головной боли, снижения работоспособности, понижения концентрации внимания.
На форуме АВОК (ассоциация специалистов по вентиляции, отоплению и кондиционированию) была поднята следующая тема: http://forum.abok.ru/index.php?showtopic=2534&pid=609165&st=940&#entry609165
Вопрос: А что делать школам, где старые «дырявые» окна поменяли на
ПВХ-стеклопакеты ? Реальная ситуация, кабинет 20 кв.м, два окна 0,5×1,5 м, учеников — 10 человек (кабинет переделали изчего-то , так часто теперь делают). После 20 мин урока (до этого проветрили) дышать нечем, микро проветривание не помогает. Ставить кучу клапанов? Требовать запретить там проводить занятия? Ставить приточку на всю школу? Прочитав тему заметил, все про жилье говорят, а про общественные заведения ни слова… Учащиеся проводят не меньше времени в учебных заведениях чем дома, там ведь те же СНиПы действуют, нет?Ответ: При «освоении средств», выделенных на ремонт школы, построенной 30–50 лет назад, обязательно меняют окна. После откатов
и т. п. денег остается лишь на самую убогую комплектацию окон. Обычно, это максимум «глухого» остекления и одна створка с распашным открыванием, часто даже без режима «щелевого проветривания». Итог — после интенсивного проветривания во время перемены концентрация СО2 растет очень быстро, 5000 ppm набирается легко. На одном из оконных форумов есть целая тема по этой проблеме в г. Миассе. К концу урока бывают обмороки детей. Как учителя пытаются решить проблему? На время урока створки оставляют в положение «откинуто». Результат — ангины и отит на следующий день у учеников крайнего ряда у окон. Урок делится на две части, 20 минут и перемена, еще 20 минут и перемена. Наиболее сообразительные учительницы пробуют откидывать створки окон, а два образовавшихся по бокам створки треугольных отверстия закладываются тряпками, чтобы холодный воздух втекал в помещение как можно выше. Кардинальное решение — перевод ребенка в школу, где еще осталась старая «столярка».
Проблема СБЗ имеет не только российскую специфику, а наблюдается по всему миру. Это подтверждается зарубежными исследованиями. Ведь атмосфера у нас общая для всех, а вентиляция, то есть воздухообмен помещений с окружающей средой — единственный способ регулирования химического состава воздуха в зданиях и сооружениях.
Вызывающее тревогу открытие.
Сильно загрязненный воздух в школьных классах Европы
Группа итальянских ученых представила результаты своих исследований на Конгрессе Европейского Респираторного Общества
Более чем два ребенка школьного возраста из трех в Европе испытывают на себе негативное воздействие повышенного уровня углекислого газа и мелких частиц (РМ10) в помещении.
Эти тревожные данные прозвучали на ежегодном конгрессе Европейского Респираторного Общества (European Respiratory Society — ERS) в Мюнхене, где были представлены результаты большого международного исследования, в котором принимали участие более 500 школьников в возрасте от 9 до 10 лет.
Качество воздуха и вещества, загрязняющие его внутри помещения, являются предметом все большей обеспокоенности организаций общественного здравоохранения. Признано, что эти факторы оказывают основное влияние на респираторное здоровье детей и взрослых.
Поскольку дети проводят большую часть своего времени в школе, было признано целесообразным исследовать возможное респираторное влияние веществ, загрязняющих воздух в классах.
Этим должна была заняться международная группа, работающая по программе Влияние школьной экологии на здоровье HESE (Health Effects of School Environment). Данная программа была запущена в рамках Генерального директората Европейского союза по здравоохранению и защите прав потребителей.
Результаты, которые были доложены на конгрессе ЕРО и основывались на измерениях сделанных в пяти европейских странах, оказались очень тревожными.
Загрязнение и респираторный синдром.
На конгрессе заслушали выступление Марции Симонии (Marzia Simoni), сотрудницы отделения Легочной эпидемиологии окружающей среды при Итальянском Государственном исследовательском совете г. Пиза. Целью исследования было определить влияние загрязнения окружающей среды в школьном помещении в различных странах Европы (Дании, Франции, Италии, Норвегии и Швеции) на респираторное здоровье школьников.
Качество воздуха оценивалось во время отопительного сезона путем измерения количества твердых частиц диаметром 10 микрон и менее (РМ10) и уровня концентрации двуокиси углерода. Концентрация более 50 микрограмм на кубический метр воздуха и более чем 1000 ррм или 0,1% СО2 была признана высокой в соответствии со стандартами (EPA, ASHRAE) США.
Респираторное и аллергическое состояние детей так же оценивалось, используя два метода. В дополнение к опросному листу, посланному родителям, пять случайно выбранных детей из каждого класса прошли серию клинических тестов, включая спирометрию, выдыхание окиси азота, акустическую ринометрию, сбор назального секрета, исследование раздражения глаз и др.
В каждой стране было выбрано четыре школы, и в каждой школе было выбрано два класса, в каждом из которых обучались дети в среднем десятилетнего возраста. Таким образом, на Конгрессе были представлены данные, касающиеся в общей сложности 547 детей, посещающие школы в г. Сиене и г. Удине (Италия), в г. Орхус (Дания), в г. Реймс (Франция), в г. Осло (Норвегия) и в г. Упсала (Швеция).
Тревожные результаты.
Предсказуемым, но, тем не менее, тревожным следствием этого является то, что у детей в классах с высоким содержанием загрязняющих веществ наблюдалось тяжелое дыхание, отдышка, сухой кашель и ринит чаще, чем у других детей.
Суммируя логически регрессивный анализ, который принимал во внимание, например, влияние сигаретного дыма в домах учащихся и влияние РМ10 — СО2, так же было обнаружено, что дети, подвергающиеся влиянию «высокого» уровня СО2, в 3,5 раза более подвержены риску возникновения у них ночного сухого кашля и в 2 раза более — развитию ринита. Дети, подверженные влиянию повышенного содержания СО2 в воздухе внутреннего помещения имеют более уязвимую носоглотку, чем их ровесники.
«Похоже, что в европейских классах присутствует воздух достаточно низкого качества, судя по уровню содержания РМ10 — СО2.»,- сообщила Симонии конгрессу ЕРО. «Таким образом, мы должны пропагандировать осознание того, как качества воздуха в классном помещении влияет на здоровье наших детей»
http://dev.ersnet.org/uploads/Document/WEB_CHEMIN_89_1161864847.doc
Симптомы длительного хронического воздействия повышенных уровней СО2 были описаны ещё в начале развития водолазной техники. При пребывании в водолазных колоколах (таких, как на приведённом в начале статьи рисунке), в результате накопления углекислого газа, у водолазов (как и у современных сидельцев в душных помещениях) наблюдались симптомы отравления СО2.
Летаргия в офисе? Головная боль? В этом может быть виноват высокий уровень СО2 , предупреждает KPMG, всемирно известная международная аудиторская компания.
Новости KPMG, 16 ноября 2007 г.
(Перевод с английского)
Высокий уровень СО2 негативно влияет на самочувствие сотрудников и уровень их продуктивной работы, предупреждает KPMG (крупная европейская аудиторская компания).
В то время как ученые уже давно подозревают, что есть связь между растущим уровнем СО2 в окружающей среде и глобальным потеплением, и в помещении углекислый газ может являться причиной многих проблем. Высокое содержание углекислого газа в помещении может являться причиной головной боли, воспаления глаз, проблем с носоглоткой, негативно влиять на респираторную систему и вызывать общее чувство усталости.
Уровень углекислого газа в офисе должен составлять 600–800 ррm (0,06–0,08%). В результате недавних исследований, проведенные KPMG совместно с Университетом Миддлэсэкс (Middlesex University) среди 300 взрослых, было обнаружено, что более высокий уровень СО2 снижает концентрацию внимания на целых 30%. При уровне выше 1500 ррm — 79% опрошенных испытывали чувство усталости, а при уровне выше 2000 ррm — две трети из них заявили, что не в состоянии сосредоточиться. 97% из тех, кто страдает время от времени мигренью, заявили, что головная боль появляется у них уже при уровне 1000 ррm.
Управляющий отдела здоровья KPMG Джули Беннетт (Julie Bennett), которая проводила исследования совместно с Университетом Миддлэсэкс, уверена, что высокий уровень углекислого газа в офисных помещениях это очень распространенное явление.
«Если сотрудники ощущают сонливость, апатию и не могут сосредоточиться, то возможно это не от рутинной работы, а от того, что уровень углекислого газа вокруг них слишком высокий. Я делала замеры в офисах компаний, в общественных зданиях, в школах и хочу заметить, что уровень на много превышающий 1000 ррm — это не редкость. Это тот факт, которому организации должны уделять больше внимание»
Подводя итог, можно сказать следующее. Цена плохого качества воздуха (в пересчете на больничные листы и время, потраченное на поиски решения проблем/жалоб) в крупном государственном здании, в котором находилось 2500 сотрудников, составила 400000 фунтов стерлингов в ценах 1990 года, согласно отчету, сделанному Комиссией по окружающей среде для Британского Парламента.
«Компании должны проверять уровень углекислого газа в их офисных зданиях», — говорит Джули Беннетт. «В противном случае, это может негативно сказаться на самочувствии сотрудников и их продуктивной работе, что в свою очередь может стоить компании тысячи фунтов стерлингов. Уровень СО2 является одним из основным факторов, приводящих к синдрому больного здания.»
University of Exeter
Рост уровня СО2 ведет к снижению внимания школьников. В классах, где уровень СО2 высокий, ученики менее внимательны. Менее сосредоточены на том, что говорит учитель, и это со временем отражается на качестве обучения.
Derek G Shendell, Richard Prill и др. Статья «Соотношение уровня концентрации СО2 в классной комнате и посещаемостью учащихся в Вашингтоне и Айдахо», 30 января, 2004 г.
Выводы сделанные в результате исследований, приведенных в данной статье следующие:
В случае, если уровень СО2 в школьном здании возрастает до 1350 ррm (при норме до 1000 ррm), то количество пропусков уроков по болезни возрастает на c 10 до 20%.
«Предварительные исследования соотношения уровня вентиляции в классе и результатов тестирования учащихся»
Shaughnessy RJ,
Indoor Air Program, The University of Tulsa, Tulsa, OK 74104, USA.
Результаты исследования были опубликованы в декабре 2006 года в журнале Journal of Indoor Air.
В исследованиях приняли участие 300 учеников 10–12 лет.
Исследовалось влияние качества воздуха в классе (уровень СО2) на результаты тестирования учащихся по математике и чтению. Снижение концентрации СО2 в классе на 1000ррm соответствовало улучшению результатов тестирования по математике на 14,7%, а по чтении на 13,7%.
David Birr из компании Synchronous Energy Solutions заявляет, что для поддержания СО2 в классной комнате на уровне 1000 ррm, необходимый уровень вентиляции должен составлять около 25 м3 на ученика в час, при условии, что концентрация СО2 на улице 350 ррm.
Оптимальный уровень СО2 для хорошего самочувствия в помещении должен быть около 600 ррm. Многие школы в США имеют настолько низкий уровень вентиляции, что концентрация СО2 в классах поднимается до 2500 ррm.
David Birr отмечает, что пребывание в помещении, где уровень СО2 выше 3500 ррm даже 15 мин. приводит к ощущению клаустрофобии, усталости, сонливости, затруднению дыхания, тошноте.
Исследования, проведенные Georgetown University, показывают что результаты стандартных тестов учеников в классах с низким уровнем СО2 были на 11% лучше, чем у учеников в классах с плохим качеством внутреннего воздуха.
Исследования показали, что хорошее качество воздуха увеличивает продуктивность работы учителей на 5%.
Title: Does the Indoor Air Quality in Schools Impact Student Performance?
Magazine/Journal: School Business Affairs, a magazine of ASBO International
Audience: School Business Officials
Date: February, 2004
Author:
«Влияет ли качество воздуха в школе на обучаемость учеников?»
Magazine/Journal: School Business Affairs, a magazine of ASBO International
Audience: School Business Officials
Date: February, 2004
Author:
В результате исследований было выявлено, что
В 1996 г. в 8 школах Европы было проведено исследование. 800 учащихся заполняли опросный лист о своем самочувствии, компьютер мерил их способность сосредоточиться, в то время, как в классе проводились замеры уровня СО2 (Myhrvold, Olsen and Lauridsen, 1996). Исследования показали, что уровень СО2 непосредственно связан с появлением таких симптомов у учащихся, как головная боль, раздражение глаз и верхних дыхательных путей, а так же со способностью концентрировать внимание.
Влияние концентрации СО2 в помещении на приступы астмы у детей.
CS Kim, YW Lim, JY Yang, CS Hong, DC Shin
Institute for Environmental Research, Yonsei University College of Medicine, Seoul, Korea
В исследовании принимали участие 181 ребенок моложе 14 лет из 110 домов и квартир г. Сеула, Корея.
В домах и квартира, где живут дети замерялся уровень содержания веществ, которые считаются основными загрязнителями воздуха в помещении, таких как СО, NO2, аллергены и СО2.
В результате данных исследований были сделаны выводы о том, что из всего перечисленного выше только уровень концентрации СО2 в жилом помещении влияет на увеличение частоты приступов астмы у детей.
Исследование показало, что концентрация СО2 в жилом помещение является самым важным фактором влияющим на возникновение приступов астмы у детей страдающих этим заболеванием.
Поскольку повышенный уровень СО2 является показателем плохого качества вентиляции, в результате исследования не было сделано однозначного вывода о том только ли один углекислый газ влияет на возникновение приступов астмы или к нему добавляются
Служащие офисов, школ и детских учреждений по всему миру испытывают одни и те же проблемы в связи с загрязнением воздуха в помещении, которые сейчас довольно часто называют синдромом «больного здания» (СБЗ).
Жалобы на плохое самочувствие и описание случаев заболеваний, связанных с проживанием или пребыванием в таких зданиях, стали очень распространенными.
«Концентрация уровня СО2 и симптомы «Синдрома больного здания» в исследованиях Building Assessment Survey and Evaluation (BASE). На основе анализа 100 зданий.
CA Erdmann, KC Steiner, and MG Apte
Indoor Environment Dept., Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA, USA
Данное исследование, проводимое BASE (компанией, занимающейся осмотром состояния зданий) показало зависимость возникновения у людей болей в горле и хрипов при дыхании от увеличения концентрации СО2 в воздухе помещения. При увеличении концентрации СО2 в воздухе помещения на 100 ррm, случаи заболевания горла возрастали в 1,17 раз, а заболевания дыхательной системы возникали в 1,2 раза чаще.
В статье описываются симптомы, которые человек испытывает при нахождении в СБЗ и, которые ассоциируются с повышенным уровнем СО2. Это: головная боль, усталость, раздражение глаз, носоглотки, дыхательной системы.
В результате предыдущих исследований, проведенных BASE в 1994 -1996 годах, были получены данные о том, что, если уровень СО2 в помещении возрастает на 100 ррm, такие симптомы, как боль в горле, раздражение носоглотки, ощущение тяжести в груди и хрипы при дыхании возникают в 1,2 — 1,5 раз чаще.
Заключение
Возможно предложить следующий способ уменьшения содержания СО2 в воздухе, которым каждый житель техносферы дышит в течение длительного времени в помещениях.
Создание замкнутой искусственной среды обитания с использованием технологий регенерации необходимого человеку химического состава воздуха и воды.
В случае более быстрого возрастания концентрации СО2 в атмосфере критически важная величина в 426 ppm будет достигнута уже к 2030 году, после чего начнутся массовые заболевания людей, вызванные последствиями ацидоза. Более подробно об этом рассказывается в статье: Взгляд в будущее
https://k100.space/
Для решения проблемы можно предложить реализовать проект перевода производственной и жилой среды на принцип замкнутости внутреннего газообмена, потоков воды и рециклинга твёрдого вещества. Тогда регенерация необходимого для человека химического состава воздуха и воды будет производиться с использованием
Ткаченко Ю.Л., к.т.н., Москва.
Гошка Л.Л., инженер, Сыктывкар.