Энергетика и промышленность России - избранные материалы.
ВЫПУСК 30.

Чем мы дышим?

Герой детской книжки Джанни Родари - Чиполлино - возглавил восстание против режима ненавистного диктатора синьора Помидора. Чашу терпения жителей сказочной страны переполнил указ о налоге на воздух, который, видимо, показался им верхом абсурда и самодурства. Нам, живущим в ХХI веке, так уже не кажется. То, что за чистый воздух надо платить, нас уже не удивляет.

Известно, что состав земной атмосферы не изменялся тысячелетиями за время существования человечества. Вулканические извержения, конечно, «портили воздух», но эти события случались не часто и не принимали характер глобальной катастрофы. Наши предки дышали воздухом, состав которого приведен в Таблице 1.

Таблица 1.  Концентрация газов в атмосфере Земли в древности.

Вещество	Концентрация в сухом воздухе (по объему)
Азот (N2)	78.084%
Кислород (O2)	20.9476%
Аргон (Ar)	0.934%
Углекислый газ (CO2)	0.034%
Остальные газы	0.0004%

Кроме газов, приведенных в таблице 1, в атмосфере Земли в измеримых количествах присутствуют (в порядке убывания): неон, криптон, метан, гелий, ксенон, окислы азота, моноксид углерода (угарный газ), водород, аммиак, окислы серы, сероводород, углеводороды. На долю этих веществ приходится всего около 0,0004%. Тем не менее, многие из них существенно отравляют человеку жизнь.

Последние десятилетия бурного научно-технического прогресса помимо удобств и комфорта «подарили» человечеству разнообразные аллергические заболевания. Медицина связывает аллергические проявления с неадекватной реакцией организма на незнакомые вещества. Действительно, откуда знать иммунной системе человека, которая закладывалась еще до «Потопа», о появлении в ХХ веке, например, бенз(а)пирена, который в изрядном количестве присутствует в выхлопе двигателя внутреннего сгорания. На сегодняшний день мы дышим тем же воздухом, но с некоторыми «дополнениями».

Таблица 2.  Концентрация газов в атмосфере Земли в настоящее время.

Основные загрязнители воздуха	ПДК (мг/м3)	Источники загрязнений
Угарный газ (СО)	1,0	Автомобиль, курильщик табака
Окислы азота (NОx)	0,04	Автомобиль, газовая плита
Окислы серы (SOx)	0,05	ТЭЦ
Фенол	0,03	Мебель, строительный утеплитель
Формальдегид	0,003	Мебель, строительный утеплитель
Стирол	0,002	Строительный утеплитель
Бензопирен	0,000001	Автомобиль
Озон	0,03	Офисная оргтехника, фотохимические реакции
Свинец	0,03	Дизель

Летучие химические соединения.

Кроме химически инертного азота (N2) и жизненно необходимого кислорода (O2) во времена зарождения человечества в атмосфере Земли присутствовали в небольших количествах безобидные аргон (Ar) и углекислый газ (CO2).

Здесь следует уделить отдельное внимание озону. Существует устойчивое мнение, что этот газ в небольших количествах очень полезен для здоровья. А в качестве доказательства сторонники этого заблуждения обязательно процитируют: «Люблю грозу в начале мая...», связывая легкость дыхания в весеннем лесу с образованием озона в результате удара молнии. Оказывается, озон чрезвычайно вреден для здоровья человека. По своим химическим свойствам он похож на газообразный хлор, да и в промышленности применяется там же, где и хлор, например при очистке и обеззараживании сточных вод. Кстати, ПДК озона в точности равна ПДК газообразного хлора, а хлор - все-таки считается боевым отравляющим веществом и применялся Германией в I мировую войну именно по этому назначению.

По данным Москомприроды, в районах жилых застроек вблизи автомагистрали уровень загрязнений по угарному газу и окислам азота превышает предельно допустимый (ПДК) в 10-15 раз. Это означает, что точно такую же концентрацию загрязнителей можно обнаружить и у себя дома. От уличных летучих загрязнителей нельзя укрыться ни за какими герметичными стеклопакетами - чистому воздуху просто неоткуда взяться. Но и это еще не все.

В квартире нас «встречают» наши собственные источники загрязнения воздуха. Недорогую современную мебель делают из недорогих современных материалов - фанеры, ДСП, ДВП. В этих материалах в качестве связующего используется фенолформальдегидная смола. У этого полимерного соединения множество достоинств: оно удобно в работе, очень недорого в производстве, почти не горит. Есть у него и недостаток: оно постепенно разлагается на фенол и формальдегид, а вот эти оба соединения считаются ядовитыми для человека. ПДК фенола и формальдегида - 0,03 мг/м3 и 0,003 мг/м3 соответственно.

С ошибками в строительстве связано появление «аммиачных домов». При постройке здания в зимнее время, для того чтобы не замерзал кладочный раствор, в него добавляют карбамид (мочевину). Это безвредное вещество по невыясненным причинам может начать разлагаться с образованием аммиака. В результате жилье приобретает характерный запах общественного туалета, а жильцы «аммиачного дома» перестают приглашать к себе в гости друзей, и начинают приглашать к себе в гости тех, кто этот дом построил. Проблема также ждет своего решения. И такое решение есть - очиститель Аэролайф.

Пыль и аэрозоли

Придорожная пыль деревенского проселка, конечно, неприятна, но не столь опасна, как та же пыль у ворот местного химкомбината. Частички пыли, покрытые пленкой воды (туман), способны поглощать и переносить на большие расстояния огромные количества любых веществ, в том числе и вредных.

Например, активированный уголь или угольная пыль применяются в качестве фильтра во многих современных воздухоочистителях. Та же угольная пыль из выхлопа дизельного автомобиля, содержащая продукты неполного сгорания, такие, как бенз(а)пирен, альдегиды, является страшным ядом даже при очень малых концентрациях; она способна привести к респираторным расстройствам при разовом воздействии и к раковым заболеваниям при длительном.

Атмосферная пыль может иметь любой состав - от чистого кварца до смеси органических соединений. Размер пылинок колеблется от 10 мкм до 0,1 мкм. Частички более 10 мкм (песчинки, пыльца) быстро оседают, пылинки размером от 0,2 мкм до 5 мкм плавают в воздухе по нескольку дней, аэрозоли величиной менее 0,1 мкм ведут себя подобно газам. Таким образом не от всякой пыли можно избавиться при помощи обычного пылесоса и мокрой тряпки. В очистителях Аэролайф пыль осаждается на стенках корпуса, а содержащиеся в ней вредные соединения дезактивируются на фотокатализаторе.

Микроорганизмы

Для полноты картины укажем на еще один источник загрязнений - это сам человек, его любимые домашние животные и комнатные растения. На их долю приходится распространение вирусов и бактерий, а также спор грибов, т.е. плесени. Любопытно, что в нежилых помещениях вирусы и бактерии не живут. Шведские ученые приняли нормативы, по которым на каждого человека в помещении должно приходиться по 25 кубических метров воздуха. При уменьшении этой величины возрастает вероятность переноса инфекционных заболеваний.

Cуществует еще одна неприятность, которая уже случилась в Европе и поджидает нас. В Германии результатом борьбы за сохранение тепла в жилых помещениях (утепление стен и герметизация окон стеклопакетами) стало массовое распространение плесени и, как следствие, всплеск аллергических заболеваний. Проблема приняла государственные масштабы. Причина - в уменьшении воздухообмена и повышении влажности из-за тотальной герметизации. Средство спасения известно: частое проветривание или активная приточная вентиляция. Но если немцы решают свои проблемы централизованно - модернизируют вентиляционную систему своего жилья, то российские обладатели стеклопакетов в своих квартирах вынуждены бороться сами, но уже не в одиночку, потому что теперь вам поможет Аэролайф.

Такого рода наблюдения можно продолжать до бесконечности, но у нас нет стремления окончательно запугать читателя. И без того нарисовалась довольно мрачная картина жизни человека в современном городе. Все говорит об одном: воздух, которым мы дышим, надо очищать

Кондиционеры. Как это было.

Мало кто знает, что слово «кондиционер» впервые было произнесено вслух еще в 1815 году. Именно тогда француз Жанн Шабаннес получил британский патент на метод «кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях». Однако практического воплощения идеи пришлось ждать достаточно долго. Только в 1902 году американский инженер-изобретатель Уиллис Карриер собрал промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке. Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, здорово ухудшавшей качество печати...

Правда, уже через год аристократия Европы, посещая Кельн, считала своим долгом посетить местный театр. Причем живой интерес публики вызывала не только (и не столько) игра труппы, но и приятный холодок, царивший в зрительном зале даже в самые знойные месяцы. А когда в 1924 году система кондиционирования была установлена в одном из универмагов Детройта, наплыв зевак был просто умопомрачительным. Если бы хозяин заведения догадался брать плату за вход, то, наверное, в короткий срок обогнал бы и Форда, и Рокфеллера. Впрочем, заведение внакладе не осталось - в считанные дни его оборот вырос более чем в три раза!

Эти первые аппараты и стали предками современных систем центрального кондиционирования воздуха. Уже в те годы существовали водоохлаждающие машины - чиллеры, внутренние блоки - фанкойлы и нечто напоминающее современные центральные кондиционеры.

Со временем появлялись более совершенные компрессоры, в качестве хладагента стал использоваться фреон, а фанкойлы стали похожими на внутренние блоки сплит-систем. Однако принципиальная схема работы традиционных центральных систем кондиционирования осталась неизменной и по сей день.

«Ископаемым» предком всех современных сплит-систем и оконников может считаться первый комнатный кондиционер, выпущенный компанией General Electric еще в 1929 году. Поскольку в качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак, пары которого небезопасны для здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу. То есть, по своей сути, это устройство было самой настоящей сплит-системой! Однако, начиная с 1931 года, когда был изобретен безопасный для человеческого организма хладагент - фреон, конструкторы сочли за благо собрать все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни. Более того, в США, Латинской Америке, на Ближнем Востоке и в Индии «оконники» до сих пор являются наиболее популярным типом кондиционеров. Причины их успеха очевидны: они примерно вдвое дешевле аналогичных по мощности сплит-систем, а их монтаж не требует наличия специальных навыков и дорогостоящего инструмента. Последнее особенно важно вдали от очагов цивилизации, где легче отловить снежного человека, нежели найти гражданина, знакомого с труборезом и заправочной станцией с блоком манометров.

Долгое время лидерство в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако в конце 50-х начале 60-х годов инициатива прочно перешла к японцам. В дальнейшем именно они определили лицо современной индустрии климата.

В 1958 году японская компания Daikin разработала первый тепловой насос, тем самым научив кондиционеры работать на тепло. А еще через три года произошло событие, в значительной мере предопределившее дальнейшее развитие бытовых и полупромышленных систем кондиционирования воздуха. Начался массовый выпуск сплит-систем. С 1961 года, когда японская компания Toshiba впервые запустила в серийное производство кондиционер, разделенный на два блока, популярность этого типа климатического оборудования постоянно росла. Благодаря тому, что наиболее шумная часть кондиционера - компрессор - теперь вынесена на улицу, в помещениях, оборудованных сплит-системами, намного тише, чем в комнатах, где работают «оконники».

Интенсивность шума уменьшена на порядок! Второй огромный плюс - это возможность разместить внутренний блок сплит-системы в любом удобном месте.

Сегодня выпускается немало различных типов внутренних устройств: настенные, подпотолочные, напольные и встраиваемые в подвесной потолок - кассетные и канальные. Это важно не только с точки зрения дизайна - различные типы внутренних блоков позволяют создавать наиболее оптимальное распределение охлажденного воздуха в помещениях определенной формы и назначения.

В 1969 году компания Daikin выпустила кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало сразу несколько внутренних. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в себя от двух до шести внутренних блоков различных типов.

Существенным нововведением стало появление кондиционера инверторного типа. В 1981 году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою мощность, а уже в 1998 году инверторы заняли 95% японского рынка.

Ну и, наконец, последний из наиболее популярных в мире типов кондиционеров - VRV-система - был предложен компанией Daikin в 1982 году. Центральные интеллектуальные системы типа VRV состоят из наружных и внутренних блоков, которые могут быть удалены друг от друга на сто метров, причем пятьдесят из них по вертикали. К тому же установка VRV-систем достаточно проста и не занимает много времени. Монтаж можно вести даже после проведения отделочных работ, а при острой необходимости - не прерывая работу офиса. Возможен и поэтапный ввод мощностей, с отдельных этажей или помещений. А вот традиционные центральные системы кондиционирования надо закладывать в проект еще на стадии строительства.

Благодаря целому ряду уникальных достоинств VRV-системы составили серьезную конкуренцию традиционным центральным системам кондиционирования воздуха, а в ряде стран, например в Японии, практически полностью вытеснили их с рынка.

Конечно, на этом прогресс в развитии климатической техники не закончился, однако сейчас совершенствуются уже существующие типы оборудования. Появляются новые функциональные возможности, меняется дизайн, разрабатываются новые холодильные агенты. Однако это материал для отдельной статьи.

«Мир климата»

В тридцать первом выпуске читайте: Энергия ветра.

С вопросами и предложениями обращайтесь по адресу ep@eprussia.ru

Подписаться на печатную (бумажную) версию газеты "Энергетика и промышленность России" (периодичность - раз в месяц, объем - 32 полосы) можно ЗДЕСЬ. Ознакомительный экземпляр высылается бесплатно.

С расценками на размещение рекламы в печатной (бумажной) версии газеты "Энергетика и промышленность России", а также на сайте газеты www.eprussia.ru можно ознакомиться ЗДЕСЬ.