Хабрахабр

Качество воздуха в доме зимой

image

Духота, сухость. Зимой воздух в помещении хуже всего. Особенно актуально, когда дома есть маленькие дети.
Как соблюсти баланс? Работает отопление, проветривать часто нельзя, потому что замерзнешь. Возможно ли это?

А еще свой вариант решения проблемы и устройство, собранное для этого. В статье я приведу цифры и расчеты. Кому интересно, прошу под кат…

Содержание СО2

На Хабре написано много статей про углекислый газ, про его нормативы и контроль.

Скажу лишь что надо хорошо проветривать чтобы удержать уровень СО2 в норме. По этому, сильно много писать про это не буду. Но тогда остро встает другая проблема:

Влажность

Сухой воздух в помещении это очень плохо. У людей появляется сухость во рту, корочки в носу. Появляется статическое электричество, одежда трещит и бьет током.

Деревянные вещи дома рассыхаются и портятся.

И чем ниже температура, тем хуже. При низких температурах воздух может удерживать очень мало влаги.

Вот табличка максимального содержания влаги в воздухе при разных температурах:

Допустим, сейчас на улице температура -20 и относительная влажность 60%.

0,88г/м3 х 0,6 = 0,53г влаги содержится в 1м3 забортного воздуха.
Теперь мы открыли окно и запустили этот забортный воздух домой. Смотрим по табличке, считаем. Батарея нагрела его до 25 градусов и что мы получаем?

При 25 градусах влажность этого воздуха будет 0,53 / 22,8 *100% = 2,3%.

Это же очень мало! Ого! Это потому что максимальное содержание влаги в воздухе при 25 градусах 22,8г/м3 (смотрим табличку).

И чем холоднее на улице, тем он суше.
Если не принимать мер, то влажность падает до 7%, обычный влагомер с сухим и мокрым термометром при этом зашкаливает. Именно по этому воздух в помещении зимой очень сухой.

И, само собой, проявляются все симптомы сухости.

При этом люди чувствуют себя хорошо. Норма влажности в помещении зимой 30-40%, летом 40-60%. Но чтобы обеспечить даже минимальный уровень влажности в 30%, нам надо добавить в каждый кубометр уличного воздуха: 22,8 х 0,3 – 0,53 = 6,3г воды.

Я не учел расширение воздуха при нагреве. И это еще очень грубый расчет. По факту, будет еще хуже.

Необходимо интенсивное увлажнение! Где ее взять эту недостающую воду? Человек выдыхает примерно 40г воды в час, но этого очень мало.

Проветривание

Человек дышит и безнадежно портит воздух. Причем очень много воздуха!

Посчитаем, как именно нам надо проветривать помещение. Этот воздух необходимо заменять путем проветривания.

При физических нагрузках – до 1,5кг. Человек в спокойном состоянии выдыхает в сутки 800-900г углекислого газа.

Будем считать, что в помещении человек спокоен и выдыхает 800г СО2 в сутки или 800 / 27 = 33,3г в час.

Почему? Норма содержания СО2 в помещении – до 1000ppm
После 2000ppm уже очень душно.
Поддерживать норму в 1000ppm зимой практически не реально.

Сейчас посчитаем:
Плотность воздуха при 25градусах 1,18 кг/м3
Предположим, что забортный воздух кристально свежий и содержание СО2 в нем 400ppm.
Ну, такой вот идеальный случай.

Если примем за максимум 1000ppm, то мы сможем «выдохнуть» 1000 – 400 = 600ppm
Или 1180 х 600 / 1000000 = 0,7г/м3 СО2

Если примем за максимум 2000ppm, то 2000 – 400 = 1600
Или 1180 х 1600 / 1000000 = 1,88г/м3 СО2

Теперь посчитаем сколько кубов воздуха человек безнадежно испортит за 1 час: Ранее мы посчитали, что человек выдыхает 33,3г СО2 в час.

Если максимум 1000ppm, то 33,3 / 0,7 = 47,6 м3

Если максимум 2000ppm, то 33,3 / 1,88 = 17,7 м3

Объем обычной комнаты в 20м2 и высотой 2,5м будет 50м3

И нам надо весь этот воздух нагреть и увлажнить, чтобы привести его в кондицию по остальным нормам. Это значит, что для того чтобы поддерживать уровень 1000ppm в обычной комнате при одном дышащем в ней человеке, нам надо заменять почти весь объем этой комнаты свежим воздухом каждый час!

Допустим, батареи жарят на полную. Ну ладно. Сразу учтем это. Посчитаем сколько воды надо испарить, чтобы привести в норму такой объем вновь поступившего с улицы воздуха.
Мы помним, что человек выдыхает 40г влаги в час.

Если максимум 1000ppm, то 47,6 х 6,3 – 40 = 260 г

Если максимум 2000ppm, то 17,7 х 6,3 – 40 = 71 г

Это на каждого дышащего человека!
2000 / 1000 = 2 6,24 / 1,7 = 3,67 То есть, чтобы поднять влажность при таком проветривании, надо потратить 6,24 л воды в сутки в первом или 1,7 л во втором случае.

Чем свежее воздух мы хотим, тем больше и больше воды нам придется тратить. Зависимость не линейная. И это только чтобы дотянуть до минимума по влажности! Ну и отопления тоже.

По этому, придется мириться с духотой зимой. Испарять 6,24л воды в сутки на каждого человека я считаю слишком много. Посмотрим, что получится. Тут ничего не поделаешь.
Я сейчас стараюсь поддерживать уровень СО2 1500ppm и влажность 30% при температуре 25 градусов.

Я использую увлажнитель вот такой:

То есть, на 2-3 дышащих человек его хватит. Производительность у него 300мл/ч.

Если заправлять обычной, то соли из воды оседают везде в виде белого налета. Увлажнитель заправляется дистиллированной водой. Это есть очень не хорошо.

Вода продается у нас вот в таких бутылях на 19л.

Посчитайте сами, сколько таких бутылей надо в месяц на вашу семью в первом и во втором случае проветривания.

Ну а теперь надо автоматизировать процесс

Для этого я собрал нехитрое устройство.

Вот оно:

А вот его схема:


Кликабельно

Я использовал ИК датчик СО2 MH-Z19, датчик температуры / влажности HTU21D.

Датчик температуры / влажности вынесен за пределы коробочки, чтобы нагрев коробочки меньше влиял на показания.

Я использую пока только 1 для включения увлажнителя. Управляет этим всем Arduino Nano, связь с внешним миром через модуль Bluetooth.
У моего устройства есть 2 канала управления. На второй можно подключить, например автоматическую вентиляцию или обогреватель.

Реле на 220в включается через оптический симистор.

Дешево, сердито и много отверстий для датчиков и индикаторов. В качестве корпуса я взял распред коробку.

Устройство умеет передавать данные по Bluetooth. Я могу задать устройству «вилку» параметров, при которых надо включать и выключать внешние устройства.

А еще на лицевой панели есть индикаторы:

Или индикатор спернутости низкого качества воздуха, если по-научному, по-правильному. Слева «пердахтунг».

Горит когда включается увлажнитель. Справа индикатор низкой влажности.

Так что как только загорится красный ахтунг, пора покидать помещение со всех ног открывать окошко. Автоматической проветривалки у меня нет.

Пишите комменты. Вот и все.

Теги
Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть