Загрязняющие факторы и необходимая кратность воздухообмена в банях

Человек устроен так, что выдыхает воздух именно туда, откуда тотчас его и вдыхает. Поэтому очень важна не столько вентиляция всего помещения и даже не вентиляция места пребывания людей, сколько подача свежего воздуха именно в зону дыхания каждого конкретного человека около рта. Это может быть достигнуто либо естественной конвекцией (всплыванием) тёплого выдыхаемого с ускорением воздуха, либо перемешиванием воздуха за счёт циркуляции и вентиляции в помещении, либо движениями самого человека. Например, в современном автомобиле правильно сконструированная вентиляция не просто вентилирует кабину водителя, а подаёт свежий воздух непосредственно в зону дыхания к лицу неподвижно сидящего водителя.

Вдыхаемый человеком свежий воздух содержит по объёму 21% кислорода и 0,03% углекислого газа СО₂ (в том числе и в виде углекислоты Н₂СО₃↔ Н₂О+СО₂), а выдыхаемый — 16% кислорода и 4% углекислого газа (табл. 10). То есть в лёгких происходит потребление 5% об. кислорода и выделение вместо него 4% об. углекислого газа (оставшийся в организме 1% об. кислорода выводится иными путями без участия дыхания). Концентрация углекислого газа в воздухе лёгких, равная 4% об., является критической для нормального вывода из крови накапливающегося (и хорошо растворимого) углекислого газа (см. таблицу 11). Поэтому нервные рецепторы в стенках аорты, реагирующие на большие концентрации углекислоты в крови, дают сигнал в нервный дыхательный центр, в результате чего у человека при такой концентрации углекислого газа в лёгких возникает непреодолимое желание выдохнуть отработанный воздух и вдохнуть свежий (ощущение удушья). Если при этом человек вдохнёт тот же воздух, что только что выдохнул, то он и на самом деле начнёт задыхаться, испытывать головную боль, появляется шум в ушах, замедляется пульс. Потеря сознания и смерть наступает при концентрации углекислого газа в воздухе порядка 10%. Вместе с тем, концентрацию углекислого газа 4% об. нельзя назвать уровнем токсичности углекислого газа в воздухе (предельно допустимой концентрацией ПДК), так как этот уровень человек сам себе специально создаёт в лёгких несколько раз в минуту и по существу считает его необходимым для жизни. В этом и заключается парадокс: уровень концентрации углекислого газа более 4% об. является уже недопустимым для лёгких, но в то же время жизненно необходим на короткие промежутки времени. Если начать дышать чаще, то происходит гипервентиляция лёгких, и человек может потерять сознание от недостатка углекислого газа в лёгких (точно так же, как и от его избытка). Этот парадокс, видимо, как-то связан с доисторическими условиями обитания млекопитающих. В частности, достоверно известно, что атмосфера Земли когда-то содержала больше углекислого газа. Как нетрудно подсчитать из объёма лёгких и объёма вдоха, нормальная концентрация кислорода и углекислого газа в лёгких колеблется в пределах 16,0-16,3% об. и 3,7-4,0% об. соответственно. Концентрация же кислорода в альвеолах лёгких ещё ниже (до 12% об.), её человек устанавливает самостоятельно частотой и глубиной дыхания в зависимости от текущего состава атмосферы в среде обитания (нахождения). 

Отметим попутно ряд интересных медицинских фактов. Вдыхание воздуха с (1-3) % об. углекислого газа в течение 10-14 минут в спокойном состоянии несколько повышает процент насыщения крови кислородом. При этом кратковременная физическая работа выполняется легче, утомление наступает позже, пульс и артериальное давление остаются в норме (Воронин, 1963 г.). Вдыхание воздуха с (5-15)% об. углекислого газа повышает содержание кислорода в мышце сердца (Саноцкая, 1966 г.). Так, в медицине при затруднённом дыхании используют смесь кислорода с 5% об. СО₂ («карбоген»). В то же время постоянное избыточное количество углекислого газа оказывает токсическое действие, а недостаток углекислого газа в организме (гипокапния) сопровождается нарушением дыхания.

Таблица 10. Состав атмосферного воздуха (Краткий справочник химика, М.-Л.: Химия, 1964)

Газ Содержание, %
по объёму по массе
Азот 79,09 75,5
Кислород 20,95 23,10
Аргон 0,93 1,29
Неон 1,8•10⁻³ 1,2•10⁻³
Гелий 4,6•10⁻⁴ 7•10⁻⁵
Криптон 1,1•10⁻⁴ 3•10⁻⁴
Ксенон 8•10⁻⁶ 4•10⁻⁴
Радон 6•10⁻¹⁰ 7,6•10⁻⁴
Углекислый газ 0,03 0,046
Водород 5•10⁻⁵ 3,5•10⁻⁶
Озон 2•10⁻⁶ 3,3•10⁻⁶
Закись азота 5•10⁻⁵ 7,6•10⁻⁵
Водяные пары Сверх 100% с учётом относительной влажности

Примечания (к табл.10): 
1) Объёмное содержание газа Х% об. соответствует парциальному давлению газа 
р (атм) = 10-2.Х% об. 
2) Объёмный состав воздуха, выдыхаемого человеком: 79,8% об. азота; 16,4% об. кислорода; 3,8% об. углекислого газа; водяные пары 6% об. сверх 100%.

Таблица 11. Растворимость газов в воде при 20°С (при парциальном давлении рассматриваемого газа, равном 1 атм)

Газ Растворимость, м³/м³
Азот 0,015
Гелий 0,014
Кислород 0,031
Аргон 0,038
Углекислый газ 0,88
Водород 0,018
Сернистый газ 39
Хлористый водород 440

Человек в нормальных условиях покоя пропускает через лёгкие около 0,5 м³ воздуха в час, необратимо потребляя примерно 20 литров кислорода в час. Поэтому, если бы мы вдыхали воздух из бани, а выдыхали наружу, то кислорода в бане объёмом 10 м³ нам хватило бы на 20 часов. Но человек выдыхает из лёгких воздух прямо в баню, и концентрация углекислого газа (в объёме бани 10 м³ на одного человека) начинает расти со скоростью 0,2% об. СО₂ в час. Уровень концентрации 0,1% об. СО₂, считающийся ещё как абсолютно свежий воздух, будет достигнут через полчаса, после чего для обеспечения особо комфортных условий воздух в бане можно полностью сменить. Скорость воздухообмена в бане составит при этом 20 м³/час (а кратность воздухообмена 2 раза в час) в расчёте на одного человека. 

Помимо углекислого газа человек выделяет в бане до 1 литра пота в час, который может испаряться, увлажняя воздух и выделяя нежелательные запахи. Повышенная влажность создаёт духоту (перегрев лёгких с ухудшением связывания кислорода гемоглобином крови) и малокомфортную жару. Для достижения хомотермального режима захочется сменить воздух. Скорость воздухообмена при этом состоит те же 20 м³/час на одного человека. 

Что касается запахов (именно запахов), то они не расцениваются гигиенической наукой как вредные для здоровья факторы. По крайней мере, ни одна страна не умеет измерять запахи и не лимитирует пока количественно предельно допустимый уровень запаха. Вместе с тем, общеизвестна невыносимость (для обычного человека) характерных запахов скученных масс людей (в том числе и в лечебно-медицинских стационарах — проктологических, психоневрологических, травматических и др.). Но тем не менее никто не контролирует там уровень запаха иначе как органами чувств (обонянием). Именно появление духоты и неприятных запахов чаще всего заставляет вентилировать помещение. Однако запахи легче предупреждать, чем устранять вентиляцией, тем более общеобменной. 

Вредные вещества (в том числе и пахучие) в воздухе закрытых помещений методически подразделяются на две многочисленные группы: обусловленные самим помещением (выделениями из строительных материалов, бытовых препаратов, продуктов питания, их разрушения и разложения) и обусловленные самим человеком (так называемые антропотоксины). Антропотоксины подразделяются на первичные (выдыхаемые из лёгких, носоглотки и рта, выделяемые с потом и кишечными газами, мочой и фекалиями) и вторичные (образующиеся при микробиологическом разложении первичных антропотоксинов). Первичные антропотоксины (двууглекислый газ; гидриды — аммиак, сероводород, фосфин; амины; фенолы и т. п.) различны для разных людей (в том числе из-за индивидуальных заболеваний, например, кариеса зубов или грибковых заболеваний кожи), не столь уж токсичны (как бы «привычны», хоть и неприятны), изменчивы (в том числе за счёт духов, пудры, табака и т. п.). Вторичные антропотоксины могут стать очень опасными для здоровья. Так застарелый пот с сальными отложениями (кисло-солёный пот, а тем более пот бомжей) может быть ядовитым. Процессы гниения в тёплой застоявшейся воде душей, ванн, в конденсате кондиционеров вызывают развитие ряда опасных бактерий, типа легионеллы, вызывающей пневмонию («болезнь легионеров»). 

Опытом многих тысячелетий установлено, что человек в бане (и не только в бане), хоть и поглощает кислород и выделяет антропотоксины и запахи, тем не менее не создаёт за время банной процедуры сколько-нибудь серьезно угрожающую его жизни и здоровью воздушную обстановку. Во всяком случае медиков больше беспокоят вещества, выделяемые строительными материалами. В таблице 12 приведены для сведений предельно допустимые концентрации (ПДК) наиболее опасных, а потому нормируемых веществ, в контакте с которыми современный человек вынужден существовать всю жизнь. 

Таблица 12: Перечень наиболее гигиенически значимых веществ, загрязняющих воздушную среду помещений жилых зданий (полный текст Приложения 2 к СанПиН2.1.2.1002-00 «Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям»)

№ п/п Наименование вещества Формула Величина ПДК среднесуточная, мг/м³
1. Азот (IV) оксид NO2 0,04
2. Аммиак NH3 0,04
3. Ацетальдегид C2H4O 0,01
4. Бензол C6H6 0,1
5. Бутилацетат C6H12O2 0,1
6. Дистиламин C2H7N 0,0025
7. 1,2 - Дихрорэтан C2H4Cl2 1,0
8. Ксилол C8H10 0,2
9. Ртуть Hg 0,0003
10. Свинец и его неорганические соединения Pb 0,0003
11. Сероводород H2S 0,008
12. Стирол C8H8 0,002
13. Толуол C7H8 0,6
14. Углерод оксид (окись углерода, угарный газ) CO 3,0
15. Фенол C6H6O 0,003
16. Формальдегид CH2O 0,01
17. Диметилфталат C10H10O4 0,007
18. Этилацетат C4H8O4 0,1
19. Этилбензол C8H10 0,02

Как и тысячи лет назад, в индивидуальных (посемейных) загородных банях непрерывная вентиляция бывает нужна вовсе не для сохранения жизни и здоровья (т. е. не для подачи кислорода для дыхания), а для сохранения комфортности за счёт снижения температуры и/или влажности воздуха и/или устранения запахов. В то же время для предотвращения действительно опасных для здоровья задымлений бани необходима возможность быстрых залповых проветриваний: угарность воздуха (загрязненность окисью углерода) длительным лёгким проветриванием не устраняется. 

В крупных банях, в том числе общественных, где залповые проветривания больших помещений невозможны, необходимо руководствоваться требованиями официальных нормативных документов. Так, в соответствии со СНиП41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» (взамен бывших СНиП2.04.05-91) минимальный расход наружного воздуха на 1 человека в жилых помещениях должен составлять при естественном проветривании 30 м³/час при площадях более 20 м² и 3м³/час на 1 м² жилой площади при площадях менее 20 м², а при отсутствии естественного проветривания — 60 м³/час принудительного притока при любой величине площадей. Указанные нормы установлены на 1 человека, находящегося в помещении более двух часов непрерывно, то есть в условиях бань эти нормы применимы лишь для зон отдыха досуговых бань, а для парилок и мытейных комнат могут оказаться чрезмерными. Само собой разумеется, при наличии факторов повышенной опасности, способных загазовать помещение бани (печей на твёрдом, жидком и газообразном топливе, газовых аппаратов, угарных каменок и т. п.), необходима возможность немедленной эвакуации людей с последующим проветриванием, в том числе с помощью местных отсосов.

В сухих саунах и помещениях бассейнов, ванн и душей задачей приточно-вытяжной вентиляции тоже является отнюдь не подача кислорода и вывод углекислого газа, а вывод избыточной влажности воздуха, но в разных целях. В помещениях бассейнов, ванн и душей избыточную влажность необходимо устранять для предотвращения осаждения росы на стенах и окнах, а в сухих саунах — для предотвращения возникновения духоты и чрезмерной жары. Причём в сухих саунах можно вполне чётко оценить необходимую скорость смены воздуха. Как мы рассчитали выше, она равна как минимум 20 м³/час на одного человека. При объёме сухой сауны 10 м³ и одновременном нахождении трёх человек необходимая кратность обмена воздуха должна составить не менее 6 раз в час, что соответствует финским рекомендациям. В нашей же стране правилами СанПиН 2.1.2.568-96 «Гигиенические требования к устройству, эксплуатации и качеству воды плавательных бассейнов» установлена нормативная кратность воздухообмена в саунах 5 раз в час по вытяжке периодического действия при отсутствии людей (?!) и без специального притока, в массажных комнатах — 5 раз в час, в душевых — 10 раз в час, в раздевалках — 2 раза в час. Ранее долгие годы городские бани предусматривали по СНиП II-Л.8-62 (ныне отменённом) восьмикратный приток и девятикратную вытяжку в мыльных отделениях, что обычно составляло 55-85 м³/час воздухообмена на одного человека. 

В особо сухих спортивных саунах кратность обмена воздуха повышают порой до десятков раз в час (для реализации «сухого потения» в целях быстрого сброса веса). В паровых же парилках повышенная влажность воздуха является самой сутью процедуры. Поэтому столь высокую кратность воздухообмена, как в сухих банях, применять нельзя. В СНиП2.08.02-89 «Общественные здания и сооружения» установлена кратность вентиляции в парилках встроенных бань, равная единице. 

Все эти нормативные величины являются столь значительными ввиду применения смесительной схемы вентиляции (см. далее) и в этом плане их следует неукоснительно учитывать при проектировании систем вентиляции, по крайней мере, при выпуске официальных проектов (во избежание нареканий со стороны заказчиков и контролирующих инстанций). В то же время все понимают, что это условные цифры, используемые для выбора проектной мощности вентагрегатов и площади вентиляционных проёмов. А вот будут ли эти вентагрегаты потом реально монтироваться, будут ли они включаться, будут ли они использоваться лишь периодически при необходимости или работать постоянно, будут ли открываться окна и форточки или нет — все эти вопросы будут решаться дачником самостоятельно по собственному разумению. Поэтому бояться слишком высоких кратностей вентиляции (именно регулируемой вентиляции, а не неуправляемой инфильтрации воздуха через щели и неплотности), заложенных в проект, не стоит. Высокая проектная кратность вентиляции указывает лишь на большие возможности проектируемого объекта, и в этом вопросе лучше перестраховаться, особенно во встроенных банях, чем потом мучиться в раздумьях, как всё же сделать вентиляцию помощней. 

В рядовых отдельно стоящих дачных банях вопросы необходимой кратности вентиляции никогда не были и не будут определяющими. Если становится душно, дачник просто напросто приоткрывает дверь или окно бани. Поэтому значительно большее влияние на комфортность банной процедуры оказывают вопросы равномерности вентиляции по объёму бани, отсутствия сквозняков и другие чисто аэродинамические аспекты. 

Во многих публикациях по саунам специально и совершенно необоснованно подчёркивается, что высокая температура воздуха в сочетании с высокой влажностью обусловливает низкое содержание кислорода в воздухе и, как следствие, плохое самочувствие человека. Поэтому, мол, и следует получше вентилировать баню. При этом пребывание в парной с температурой 100°С приравнивается (якобы в части нехватки кислорода для дыхания) к условиям высокогорья на высоте 2000 м. Подобные высказывания путают понятия объемов воздуха и объемов пространства. 

Действительно, за счёт термического расширения воздуха при нагреве до температур порядка 100°С массовое (но не объёмное!) содержание кислорода (а также и азота) в 1 м³ пространства снижается на 20-25%. Тем не менее, человек это не чувствует, поскольку при вдохе воздух охлаждается в гортани до 36°С, а потому и сжимается, массовое содержание кислорода в 1м³ пространства возвращается на нормальный уровень. В гортани и трахее банный воздух всегда охлаждается или нагревается, осушается или увлажняется (в зависимости от своего состояния) так, чтобы температура стала равна 36°С, а абсолютная влажность воздуха (массовое содержание водяных паров) — 0,04 кг/м³. А вот в условиях высокогорья человек своим дыханием не в состоянии сжать воздух и повысить его давление в альвеолах лёгких до нормального уровня и на самом деле может почувствовать недомогание из-за нехватки кислорода. 

В заключение отметим, что в быту часто ошибочно отождествляют двуокись углерода СО₂ (углекислый, двууглекислый газ) с окисью углерода СО (угарным газом). Например, говорят, что, мол, так «надышали, что угорели совсем». На самом же деле, человек не выделяет окись углерода ни при дыхании, ни с потом. Угарный газ содержится в дымовых газах печей, в табачном дыму (до 0,5%), в выхлопах автомобилей (до 3%). Окись углерода ( в отличие от двуокиси) очень токсична, поскольку намного лучше кислорода связывается с гемоглобином крови, что ведёт к потере сознания. Предельно допустимая концентрация СО в воздухе жилой зоны составляет 5 мг/м³ (0,0005% об.), в то время как в составе атмосферы его содержится в 50 раз меньше. Окись углерода не имеет ни цвета, ни запаха, очень плохо поглощается активированным углем обычного противогаза и требует использования спецпротивогазов со смесью окислов МnО₂+СuО («гопкалитом») для каталитического окисления кислородом воздуха. Если появляется в бане запах дыма, надо не вентилировать баню, а покинуть её и залповым образом проветрить.

Источник: health.totalarch.comДачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008

Добавить комментарий

CAPTCHA
Подтвердите, что вы не спамер