Что такое ppm co2
Охота на душный воздух, часть 1. Сколько СО2 в Москве?
Открываем цикл статей о том, чем дышат жители разных городов. Начали со столицы. Генеральный директор «Тион Умный микроклимат» Михаил Амелькин проехался по Москве с датчиком СО2 и лично проверил столичный воздух.
Почему СО2?
Подавляющее большинство специалистов в области вентиляции сходятся во мнении: углекислый газ является индикатором состояния воздуха (авторитетный пруф из АВОК). Много СО2 — значит, много и более вредных веществ (формальдегиды и прочая ядовитая органика, PM2.5 и т.д.). Это логично: ведь если вентиляция не справляется с воздухообменом, то в помещении накапливается и выдыхаемый нами СО2, и весь остальной «воздушный коктейль». Так что вполне резонно измерять концентрацию СО2 в воздухе, чтобы оценить качество этого самого воздуха.
Является ли углекислый газ таким же загрязнителем воздуха, как автомобильные выхлопы или промышленные выбросы? Исследования на эту тему противоречивы. Есть много статей про вред СО2 (пример раз, пример два). Меньше исследований, согласно которым углекислый газ практически безвреден, но и такие есть (пример). Если вам интересна эта тема, пишите в комментариях. В будущем мы можем сделать подробный литобзор о влиянии СО2 на здоровье человека.
Наше мнение — углекислый газ однозначно влияет на самочувствие человека (вялость, утомляемость, сонливость). Вспомните, как вы чувствуете себя в душном офисе или квартире с закрытыми окнами. Усредненное влияние СО2 на человека выглядит примерно так:
Как измерить количество СО2 в воздухе?
Уровень углекислого газа в воздухе измеряется в ppm: 1 ppm = 0.0001%, то есть одна миллионная доля. Для России 1400 ppm углекислого газа в воздухе — это уже недопустимое количество (согласно ГОСТу 30494—2011). В Америке общие стандарты ASHRAE (американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха) гласят: жалобы на головную боль начинаются с 2000 ppm.
Все, заканчиваем с введением. Приступаем непосредственно к измерением. Слово Михаилу Амелькину.
Транспорт
Трип начался с самолёта. Перелет Новосибирск-Москва, около 4 часов. Самолёт полный, аэробус А316. Весь полёт концентрация СО2 около 2000 ppm! Добавьте сюда слишком высокую температуру на борту (около 28°С) и пониженное давление (786 гПа против 1007 гПа на земле), и поймете, почему нас так «колбасит» после перелетов. Для сравнения, в аэропорту прилета около 700 ppm, то есть норма. На обратном пути летел в полупустом самолёте и ситуация была гораздо лучше – весь полёт до 1000 ppm, что приемлемо.
Далее был аэроэкспресс. Оказалось, что при полном вагоне вентиляция тоже не справляется – более 1800 ppm! А вот на пути обратно вагон был пустой и вентиляция справлялась – около 500 ppm.
В метро все гораздо лучше. На самой станции под землёй 600 ppm. В старых, «дырявых» вагонах около 700 ppm. Вот в новых вагонах метро, где кондиционеры гоняют воздух по кругу, уже хуже – при неполной загрузке 1200 ppm. В набитом вагоне следует ожидать больше 2000 ppm. Но здесь стоит иметь в виду, что обычно в таких вагонах мы проводим мало времени, 10-20 минут, так что это не очень критично.
Улица
Сделал замер прямо на Красной Площади. Уровень около 450 ppm. Это выше, чем за городом, что, скорее всего, объясняется обилием транспорта, котельных и промышленности, которые активно выделяют в воздух СО2, создавая над городом «пузырь» углекислого газа. Но это не страшно. Пока.
Дом и отель
Мне повезло, и в моём номере всю ночь концентрация СО2 была меньше 600 ppm. Отлично! Я спал не в духоте. Это потому, что попросил номер с окном во двор и смог держать окно на микропроветривании, не просыпаясь от шума машин. Но вентиляции в номере нет, поэтому плата за свежий воздух тоже не малая — московский смог. Была бы вентиляшка с профессиональными фильтрами — было бы на пятерочку!
Надо сказать, что замеры в квартирах с закрытыми окнами часто показывают очень плохие результаты, пара человек в комнате запросто могут «надышать» 2000 ppm минут за 40-60. А окна обычно закрыты, чтобы не было сквозняков и шума с улицы. Вывод тот же, что и в случае с отелем – дома вентиляция must have. При этом проще и дешевле поставить компактные бризеры, чем заморачиваться с полноценной вентиляцией.
Рестораны и кинотеатры
Тут картина сильно разная, но одно очевидно (кто-то скажет, что это ясно и без приборов) – любят наши рестораторы экономить на вентиляшке! Например, у меня была деловая встреча в кофейне «Хлеб насущный» на Никольской. Место хорошее, но вот с воздухом беда – 2000 ppm! В такой атмосфере очень сложно думать и решать деловые вопросы. В «Чайхоне №1» на Пушкинской было чуть лучше, до 1500 ppm.
Но есть и хорошие места: в «Старбакс» на Площади революции и в «Пять звёзд» на Павелецкой 700 ppm и 800 ppm соответственно. А вот в самом кинозале этого замечательного кинотеатра было «не айс» — до 1500 ppm весь сеанс. При этом администрация не поскупилась на кондиционеры – в залах было прохладно и это «скрашивало» ситуацию. Но кондеи не заменяют вентиляцию! Температура – температурой, а кислород – кислородом, должно быть и то, и другое.
Пока это вся информация по Москве. Обязуюсь сделать обзорный трип в Новосибирске. Что можно сказать по итогу?
Выводы
В этот раз не получилось «поохотиться» на СО2 в школах, детсадах и офисах, но есть основания считать, что и там регулярно наблюдаются превышенные концентрации углекислого газа. Немного заспойлерю: уже сделали замеры СО2 в классе одной из новосибирских школ – больше 2000 ppm! А дети же там должны учиться и работать головой. А как требовать от ребенка концентрации и успеваемости, когда голова не варит просто физиологически?
Примечание Tion: скоро будет материал про наше мини-исследование в школе.
Короче, я хочу выбирать места работы и отдыха еще и по качеству воздуха. Верю, что это существенно улучшит «среднюю температуру по палате» — самочувствие моё и моей семьи.
Как измерить уровень углекислого газа в квартире с помощью смартфона
Каждый день в процессе дыхания человек выделяет до 1 кг чистого углекислого газа и в каждом выдохе его содержание примерно в 100 раз больше, чем в обычном уличном воздухе. И несмотря на то, что сам по себе CO2 не считается токсичным, по воздействию на организм человека, он является удушающим газом и относится к веществам четвертого класса опасности.
Нормы концентрации углекислого газа
Углекислый газ принято измерять в миллионных долях (ppm) от общего объема воздуха. Для города концентрация углекислого газа варьируется на уровне 400−700 ppm, в зависимости от транспортной загруженности. Для жилых помещений нормой считается концентрация на уровне 600−800 ppm.
Предельно допустимой концентрацией для рабочей зоны считается уровень в 9000 ppm, однако уже при уровне CO2 в 1500—2500 ppm у человека уже может наблюдаться плохое самочувствие и общая утомляемость.
Критически опасным для человека принято считать уровень концентрации выше 50 000 ppm, то есть когда содержание углекислого газа в воздухе выше 5%. Такая концентрация СО2 может приводить к тахикардии, одышке и даже к потере сознания. Концентрация выше 80 000 ppm приводит к быстрому отравлению и смерти.
Какие факторы приводят к скоплению CO2 в квартире
Основных причин повышенной концентрации CO2 в помещении может быть несколько:
Плохая вентиляция
Ухудшению качества воздуха в квартире, в первую очередь, способствует плохая вентиляция. Часто люди не уделяют должного внимания вытяжке на кухне и в санузле. А между тем, кухня с работающей газовой или электрической плитой — самый большой источник скопления углекислого газа в квартире. Эксперименты показывают, что даже одна газовая горелка, несмотря на работающую вытяжку, способна поднять уровень CO2 до значений в 1500—2000 ppm за довольно короткий промежуток времени.
Чрезмерная герметичность помещения
В погоне за экономией тепла, многие привыкли как следует герметизировать свои жилища. Еще больше эта ситуация усугубилась после наступления эры пластиковых окон и натяжных потолков. Несмотря на всю эстетику и функциональность, современные пластиковые окна несут в себе опасность в виде излишней герметизации помещения, что, в свою очередь, способствует росту концентрации углекислого газа в квартире. И если летом эта проблема не так актуальна, так как часто мы держим окна открытыми, то зимой концентрация CO2 часто может доходить до критических отметок.
Для создания комфортных условий в квартире советуем вам установить современные системы очистки воздуха, такие как:
Более подробно о том, как можно очистить воздух в квартире, мы писали здесь.
Чем измерить уровень CO2 в квартире
Для того, чтобы лучше понять, когда стоит использовать приточную вентиляцию, не лишним будет знать текущий уровень концентрации CO2 в квартире. Контролировать уровень углекислого газа вам помогут компактные детекторы CO2. До недавнего времени детекторы из-за дороговизны были практически недоступны для бытового применения, но сегодня ситуация изменилась, а хороший детектор можно приобрести практически на любых популярных маркетплейсах по цене до 100$.
Для измерения современные устройства используют несколько методов. Для измерения самых низких концентраций CO2 в технологических газах или в атмосферном воздухе используют газохроматографический метод, основанный на распределении компонентов анализируемой смеси между двумя несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами.
В большинстве портативных детекторов получил распространение метод недисперсионной инфракрасной спектрометрии (NDIR). Прибор с помощью инфракрасного светодиода измеряет поглощение света длины волны в зависимости от концентрации углекислого газа в анализируемом пространстве, и переводит значение в миллионные доли.
Такие настольные детекторы представляют собой небольшой прибор, который подключается к источнику питания и непрерывно выводит результаты измерений на дисплей. Детектор оснащен звуковым оповещением и тремя светодиодами, которые загораются при достижении определенного уровня концентрации CO2 в помещении. Звуковое оповещение напомнит о необходимости проветрить помещение в зависимости от концентрации углекислого газа в квартире.
Еще один интересный гаджет не так давно представила группа калифорнийских ученых. Карманный Детектор Atmotube способен к измерениям не только концентрации углекислого газа в квартире, но и распознает уровни других летучих соединений, таких, например, как формальдегид и фенол.
Кроме того, прибор может отслеживать физические условия: относительную влажность, температуру, атмосферное давление, окружающий шум и уровень освещенности. И все это в одной компактной алюминиевой трубке с титановым покрытием, которая подключается к смартфону по Bluetooth и имеет встроенный аккумулятор на 350 m/Ah.
В начинке прибора установлен комплексный металлооксидный датчик газов (MOX). Принцип работы такого датчика основан на чувствительности резистивного слоя, нанесенного на тонкую мембрану из диоксида кремния. Встроенный вольфрамовый нагреватель очень быстро нагревает мембрану до 400 гр. Цельсия, а изменения сопротивления сенсора говорят о наличии того или иного вредного вещества в воздухе и передаются в приложение на ваш смартфон в виде понятных величин.
Заключение
Основная масса людей большую часть своего времени так или иначе вынуждена находиться в закрытых плохо проветриваемых помещениях. Такие мелочи, как закрытая форточка, кажутся нам незначительными в нескончаемом рабочем ритме. Практически такая же ситуация складывается и во многих городских квартирах, где простой вентиляции обычно недостаточно, чтобы обеспечить нормальный уровень кислорода. Мы уверены, что измерители уровня углекислого газа — это не очередная игрушка, а устройство, которое способно позаботиться о вашем самочувствии и предупредить вас о необходимости внести глоток свежего воздуха в вашу квартиру.
Монитор качества воздуха от Даджет. Измерение углекислого газа
Задумывались ли вы как плохое качество воздуха в жилых и офисных помещениях влияет на ваше самочувствие? Симптомами могут быть повышенная утомляемость, сонливость, сухость в носу и першение в горле, резь в глазах.
Ниже — попробуем разобраться как гику и не только улучшить воздух в помещениях так, чтобы повысить качество жизни. Поможет нам в этом Монитором качества воздуха от Даджет.
Почему важно знать состояние воздуха в помещениях
Содержание углекислого газа
Повышенная концентрация углекислого газа в помещении может являться опасным для здоровья людей. Внешнее это проявляется появлением ряда субъективных симптомов:
Предел концентрации CO2 индивидуален для каждого человека, в зависимости от пола, возраста и состояния здоровья, но приняты такие границы комфорта:
Внешне у людей гиперкапния характеризуется появлением ряда субъективных симптомов, а именно головной боли, головокружения, чувства разбитости, раздражительности, нарушений сна. Снижение работоспособности точно коррелирует с повышением процентного содержания углекислого газа в атмосферном воздухе. При приближении этого показателя к 1 % увеличивается время двигательной реакции, уменьшается точность реакции слежения; при 1,5—2% начинает качественно меняться умственная деятельность человека, нарушаются функции дифференцировки, восприятия, оперативной памяти и распределения внимания. При длительной работе в атмосфере, содержащей 3% углекислого газа, начинаются существенные расстройства мышления, памяти, тонкой двигательной координации, резко возрастает число описок и ошибок деятельности, начинаются расстройства слуха и зрения.
Относительная влажность
Относительная влажность в помещениях также важна. В первую очередь страдают слизистые оболочки, контактирующие с открытым воздухом, они покрываются микротрещинами и пересыхают, открывая прямую дорогу в организм вредоносным бактериям и вирусам. При недостатке влажности могут проявляться такие симптомы:
При повышенной влажности особенно сильно реагируют больные гипертонической болезнью, атеросклерозом, люди с различными сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Лично у меня, в зимние периоды появляется сильная резь в глазах. Поэтому купил себе увлажнитель воздуха, советую всем. Проблему решает.
Температура воздуха
Думаю с температурой воздуха проще всего. Без особых исследований по собственному опыту понятно, что в сильную жару или холод работать не комфортно.
Стандарты и нормы
Для офисных работников (категории Iа и Iб) согласно СанПиН 2.2.4.548-96 — оптимальные величины 21-24 °С в холодный и 22-25 °С в тёплый периоды года. Относительная влажность воздуха 40-60 % в любой период года.
В отечественных документах можно опираться на стандарт АВОК «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена». Так, в помещениях верхний допустимый предел концентрации СО2: сельская местность – 970 ppm, малые города – 1047 ppm, большие города – 1149 ppm.
В качестве рекомендуемой справочной предлагается предельно допустимая концентрация в наружном воздухе: сельская местность – 332 ppm (650 мг/м3), малые города – 409 ppm (800 мг/м3), большие города – 511 ppm.
Верхний допустимый предел концентрации СО2 в помещениях жилых и общественных зданий не должен превышать концентрацию в наружном воздухе на 638 ppm.
Также существует европейский стандарт EN 13779:2004. Ventilation for non-residential buildings – Performance requirements for ventilation and room-conditioning systems.
При высокой категории качества помещения (IDA 1) уровень CO2 не должен превышать наружный воздух более чем 400 ppm.
Обзор Монитора качества воздуха от Даджет
Внешний вид прибора
Прибор продаётся в добротной коробке. На обратной стороне видим всю информацию: краткая информация о приборе, технические характеристики, условия эксплуатации, комплектация и др.
Об уровне качества говорят светодиоды. Всё интуитивно понятно. Зеленый, желтый и красный. ( 1200 ppm соответственно).
При превышении концентрации СО2 более 1200 ppm — прибор начинает негромко пикать. На лицевой поверхности кнопка MUTE. Для офиса отличная функция. Запищало — проветри. А вот дома лучше отключить звук, чтобы ночью не проснуться в панике.
Кнопка выключения звука и светодиоды
Дисплей имеет белую подсветку, которая не отключается. Она средней яркости и может мешать чувствительным людям спать. В этом случае не стоит располагать монитор качества воздуха на прикроватной тумбе.
Примерно так работает подсветка
Характеристики прибора
Способ измерения СО2 — диффузионный инфракрасный двухлучевой.
Не задохнуться: замеры уровня CO2 в различных местах и ситуациях
На улице, в общественном транспорте, офисе, однушке, включая кухню, и в салоне автомобиля с закрытой заслонкой. В последнем случае шанс умереть отнюдь не призрачный, а вполне реальный, и его можно легко вычислить.
В чем проблема
Вдыхаем кислород, выдыхаем углекислый газ. В выдохе его примерно 4,5%, в то время как в окружающем пространстве должно быть около 0,04%. Исследованиями доказано, что даже при достаточном количестве кислорода увеличение доли углекислого газа приводит к появлению головной боли, сонливости, сложности с концентрацией внимания, а при высоком содержании (5-7% и выше) к потере сознания.
В чем измеряется и сколько должно быть
Из-за малых величин концентрацию CO2 обычно выражают в количестве частей на миллион (ppm), что эквивалентно десятитысячным долям процента.
Ниже наименее пугающая картинка из интернета, которая расскажет как повышенная концентрация углекислого газа сказывается на самочувствии. Цифры на шкале — те самые ppm.
Важный вопрос – сколько может “надышать” человек? В интернете мне удалось найти такую цифру: за один час в закрытом помещении 20 м2 один человек поднимет уровень СО2 на 50 ppm. По моим собственным наблюдениям это вполне похоже не правду.
Ну а теперь к методике и замерам.
Чем измерялось
Все измерения проводились недорогим комнатным прибором HT-501, обзор которого я постил вот тут.
В нем установлен датчик CO2 шведской компании SenseAir. Приборчик может сохранять статистику с заданным интервалом и потом выгружать ее в специальную прогу на ПК. Делая замеры я просто носил прибор в руке или открытой сумке и потом изучал полученные данные.
Сами замеры производились в феврале.
Замеры на улице
В мегаполисе (Москве), если не подходить к дорогам с интенсивным движением, прибор показывает значения в пределах 400-450 ppm. В центре города на тротуарах оживленных улиц показатели могут подняться до 620 ppm.
Замеры в офисе
В нашем просторном опенспейсе с хорошей вентиляцией воздух был примерно как на улице — 450-500 ppm. Но в какой-то из дней вентиляция дала сбой, и типичным значением CO2 стало 950 ppm. Причем к вечеру оно поднималось до 1200 ppm.
Из личных ощущений: как только показатели уходили за 1100 ppm, у окружающих возникало коллективное желание проветрить. После короткого проветривания показатели опускались до 850 ppm.
Замеры в однушке
Если регулярно не проветривать, типичный уровень углекислого газа в квартире 28 м2 и потолками 2,5 м при нахождении в ней двух взрослых колеблется от 800 до 1300 ppm в зависимости от забортной температуры. И чем холоднее на улице, тем лучше начинает работать вентиляция (это в моем доме так, в других может быть по-другому).
Кухня 5,5 м2 с газовой плитой
Кухня — самое интересное место в плане замеров. При закрытой двери одна включенная в полсилы конфорка (на фото ниже) за 15 минут нагоняет более 2300 ppm (вентиляция при этом тянет исправно).
Тот же самый эксперимент, но с открытой дверью и выставленным на зимнее проветривание окном, дает за этот же промежуток времени цифру в 1600 ppm. Ну а если с закрытой дверью и две конфорки — через 15 минут будет 2700 ppm на столе и 3300 ppm на уровне головы в центре помещения.
Комната 15 м2
С закрытой дверью и закрытыми пластиковыми окнами двое взрослых и один ребенок за восемь часов сна поднимают уровень CO2 с 1000 до 2100 ppm. Если оставить окно на зимнее проветривание (щель), то уровень будет стабилизироваться примерно на 1350 ppm. Все то же, но с открытой дверью — 900-1200 ppm.
Почему открытие на зимнее проветривание дает такой заметный эффект? Просто воздух начинает протягиваться из щели окна через комнату и в вентиляцию. Если закрыть щель, комната становится полностью изолированным помещением.
Просто для справки: как себя чувствуешь, когда проснулся, а на датчике 2800 ppm? Духота, жара, тяжелая голова как с похмелья, хочется поскорее выйти на улицу или постоять, подышать у открытого окна.
Замеры в московском метро
Вообще в метро душновато. На станциях и переходах показатели колебались в пределах 750-1250 ppm. Причем день ото дня показатели менялись. В полупустом вагоне “Оки” (все сидячие заняты и немного стоячих) датчик фиксировал примерно 1300 ppm. А в час пик там начинался ад.
Когда люди набивались как селедка в бочку, датчик на уровне пояса стабильно фиксировал 1850 ppm. Поднять его на уровень головы и сделать замеры было уже невозможно. Думаю, он бы зашкаливал, поскольку все вокруг выдыхают именно в верхнее пространство.
Ощущение от нахождения в таких условиях: легкое головокружение, учащенное дыхание и огромное желание выйти и подышать немного. Как люди так катаются каждый день — не представляю.
В подмосковной электричке
В забитом тамбуре гуляют сквозняки, однако уровень CO2 находится примерно на отметке 1400 ppm. В самом вагоне ситуация хуже. При полностью занятых сидячих местах, но в отсутствии стоячих пассажиров, уровень углекислоты составил 2200 ppm.
В автомобиле
В качестве “тестовой площадки” выступал салон старенького Тигуана. В обычных городских поездках с одним водителем в салоне уровень CO2 колебался в пределах 400-600 ppm. В пробках можно было наблюдать примерно 650 ppm. Но самое интересное, разумеется, при включенной рециркуляции воздуха. Ровно за 15 минут CO2 подскакивал с 620 до 1780 единиц! Т.е. рост идет примерно по 80 ppm в минуту и, например, за час он мог бы скакнуть до 4800 единиц. В общем, теперь вы знаете, почему в машине нельзя спать с закрытыми окнами и оставлять в салоне детей или животных. Причем, таких смертельных случаев регистрируется достаточно много. Погуглите.
Выводы: кто виноват и что делать
Эта часть специально для тех, кто начал читать отсюда.
Начнем с общественного транспорта. В нем практически везде душновато, за исключением, пожалуй, маршруток с высокими потолками, где еще можно увидеть приемлемый уровень в 700 ppm.
Очень туго в метро в час пик и ничуть не лучше в электричках. Там зашкаливает даже когда есть сидячие места.
В офисах раз на раз не приходится. И примерно у половины населения опенспейсов возникает желание проветрить, когда уровень начинает превышать 1100 ppm.
В квартире этот уровень воспринимается по-другому, и проветрить хочется когда на датчике более 1300-1400 ppm. И главный совет всем владельцам пластиковых окон — проветривайте почаще, а лучше всегда оставляйте открытой щель зимнего проветривания (это когда ручка повернута градусов на 40 от вертикали).
Это зимой. А летом окна лучше держать открытыми.
Из прочего, самый ад — на кухне с газовыми плитами. Если включена вполсилы пара конфорок и закрыты окна и двери, то через 15 минут на уровне головы будет 3500 ppm. И это при хорошо работающей вентиляции.
Отдельный привет любителям поспать в машине с закрытыми окнами. Очень велик шанс не проснуться. То же можно сказать и про ситуацию, когда вы забыли открыть заслонку забортного воздуха после обгона чадящего грузовика. Показатели в салоне начинают шкалить очень быстро.
Пожалуй, это пока все. Единственное, где я еще хотел бы провести замеры, так это летом в лесу. Надеюсь доживу и проапдейчу данный материал.