Зоны для курения.
Проектирование систем вентиляции.
Опыт Италии

Общее отношение к табакокурению в Италии находится сейчас в фазе глубокой трансформации: с некоторым опозданием начинает одерживать верх тенденция, давно уже укрепившаяся в большинстве промышленно развитых стран, связанная со все большим ужесточением законодательных норм с целью предотвращения либо существенного снижения уровня воздействия на некурящих так называемого пассивного курения. Путь, по которому пошли итальянские законодатели для достижения необходимого результата, предусматривает в учреждениях и организациях, где все еще разрешено курить, для предотвращения распространения табачного дыма в остальные помещения локализацию курильщиков в специальных отдельных зонах путем применения ряда технических средств, пока еще не закрепленных соответствующими нормативными документами.

	Рисунок 1. (подробнее) Принципиальная схема воздушных потоков в помещении с системой перемешивающей вентиляцией с переменным расходом воздуха (VAV-системой) и притоком в верхнюю зону помещения. Табачный дым распределяется по всему помещению
	Рисунок 2. (подробнее) Пример распределения температуры в помещении с вытесняющей вентиляцией. Табачный дым, выделяемый курильщиками, поднимается вверх, где установлены вытяжные решетки
	Рисунок 3. (подробнее) Система на основе «частичной» вытесняющей вентиляции с раздачей воздуха изпод пола. В этом случае табачный дым также поднимается вверх, хотя и не столь интенсивно, как в предыдущем случае

Инженерные решения

Рассматриваемая тема весьма неоднозначна с технической точки зрения.

Примеров помещений для курящих, оборудованных по всем правилам, не так много — потому что не так легко дать нормативное определение этим самым правилам. Например, после длительных острых дискуссий категория помещений для курящих была исключена из последней редакции стандарта Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) «ASHRAE Standard. Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality» («Вентиляция для обеспечения приемлемого качества воздуха») и оставлена лишь в информационном приложении. Здесь приведена методика расчета дополнительного воздухообмена для помещений с умеренным количеством табачного дыма. В целом речь идет о том, что к базовым нормам воздухообмена для помещений определенной площади добавляются от 36 до 144 м³/ч расхода воздуха на человека — в зависимости от уровня загрузки помещения и количества выделяемого табачного дыма. Заявленная цель — компенсация обонятельных неудобств (ассимиляция запахов). При этом подчеркивается, что воздух, забираемый из зон, отведенных для курения, не может идти на рециркуляцию, равно как и перетекать в помещения для некурящих. Официальная позиция ASHRAE известна: утверждается, что нельзя обозначить требования по уровню воздухообмена, пока не будет научно обоснован пороговый уровень риска вдыхания табачного дыма из окружающей среды (пассивного курения).

Тем не менее выделение специальных зон для курящих предусмотрено законодательством многих стран.

Наша обязанность — проектировать системы вентиляции таких зон как можно более эффективными.

Реальные цели

Работая с табачным дымом, мы имеем дело с канцерогенным загрязняющим веществом. Если бы нам пришлось разрабатывать систему вентиляции для лаборатории, где применяются, к примеру, кадмий, никель либо бензол, технические решения отличались бы не сильно.

Мы не можем довольствоваться лишь компенсацией обонятельных неудобств: нашей задачей является улучшение комфорта и минимизация рисков заболевания посетителей и сотрудников общественных заведений. Ни одно предприятие сейчас не имеет официально установленных предельно допустимых концентраций (ПДК) табачного дыма, однако большая часть отдельных составляющих табачного дыма имеет вполне определенные уровни предельно допустимой концентрации.

Корректный расчет систем вентиляции помещений, отведенных для курения, должен преследовать следующие цели:

• предотвращение распространения дыма за пределы участка, отведенного для курения;

• удаление табачного дыма максимально быстро и эффективно;

• предотвращение перетекания загрязняющих веществ с рециркуляционным воздухом;

• обеспечение качества воздуха и концентрации загрязняющих веществ не худших, чем в помещении без отведенного места для курения;

• обеспечение наилучшего качества воздуха и минимальной концентрации загрязняющих веществ непосредственно в зоне для курения из тех, которые можно обеспечить имеющимися технологическими средствами.

Рисунок 4. Динамика уровней наружной (фиолетовая линия) и внутренней (ресторан, где разрешено курить — красная линия) концентрации PM10 (твердых частиц диаметром 5—10 мкм) на протяжении суток. Территориально объект находится в центре Милана. Можно отметить, что если курение в заведении не ограничено, то концентрация загрязняющих веществ в воздухе помещения может достигать чрезвычайно высокого уровня. Если бы осуществлялась вентиляция всего объема ресторана исключительно наружным городским воздухом (который, как видно на графике, сам по себе уже достаточно загрязнен), какой бы потребовался воздухообмен, чтобы довести концентрацию РМ10 до уровня ниже 100 мкг/м3 (синяя линия), соответствующего максимально допустимому значению для обеспечения приемлемого качества воздуха? Вполне очевидно, что снизить уровень воздухообмена до разумного уровня можно только прибегнув к фильтрации как внутреннего воздуха (чтобы снизить концентрацию загрязнителей, подлежащих ассимиляции), так и наружного (чтобы повысить эффективность ассимиляции)

Существо проблемы

В общественных зданиях загрязняющие вещества весьма разнятся по своим характеристикам и происхождению: это очень сложная смесь твердых частиц, газа или пара. Часть из них образовалась в этом же помещении (табачный дым, биоэфлюэнты, монооксид углерода, углекислый газ, запахи, различные химические вещества, выделяемые облицовочными материалами или используемыми в помещении моющими средствами, алкогольными напитками, продуктами питания и пр.), тогда как другие — и их немало — попадают в помещение извне (различные твердые частицы, озон, оксиды углерода и азота, углеводороды, например, бензол или IPA — полициклические ароматические углеводороды и т. п.).

Табачный дым в воздухе помещения представляет собой смесь двух видов веществ: это дым, выделяющийся непосредственно при горении табака, и дым, выдыхаемый курильщиком. Около половины фракции твердых частиц и большая часть газообразной фракции происходят из дыма, выделяющегося при непосредственном горении табака. Размеры частиц — от 0,1 до 0,15 мкм, т. е. эти частицы совершенно спокойно достигают самых глубин дыхательного аппарата (в частности, фракция взвешенных твердых частиц табачного дыма). Частицы настолько малы, что могут оставаться во взвешенном состоянии очень продолжительное время — свыше 500 ч в закрытом невентилируемом помещении. Газообразные загрязнители из табачного дыма как таковые находятся в воздухе, либо всасываются пористой поверхностью гранул, либо растворяются в мельчайших капельках аэрозоли. Не менее ста видов газообразных загрязнителей следует считать вредными для здоровья, и точно доказано, что около сорока из них обладают канцерогенными и мутагенными свойствами. Помимо некоторых веществ, образующихся исключительно от сгорания табака, таких как никотин, некоторые виды пиридина и нитрозамина, другие загрязнители воздуха могут поступать изнутри или снаружи из различных источников (кухни, городской транспорт, промышленное загрязнение и пр.).

Общие условия

Законом об охране здоровья некурящих, принятого недавно итальянским Сенатом, предусмотрена разработка специального стандарта, который должен будет установить порядок и требования оборудования мест для курящих. Сейчас мы не можем знать, какими они будут. В некоторых интервью министра здравоохранения прозвучала норма воздухообмена на уровне 60 м³/ч. Дополнительную информацию можно почерпнуть из проекта стандарта «Инженерное оборудование мест для курения», разработанного Итальянской ассоциацией по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (AICARR) совместно с Научно-технической комиссией по оснащению помещений при Министерстве здравоохранения Италии. Этот документ с подробно прописанными процедурами пока считается окончательным. Чтобы не отнимать время у читателей, ограничимся беглым рассмотрением некоторых параграфов, дающих представление о методике проектирования таких инженерных систем.

Допустимые уровни концентрации

Как мы отмечали выше, большая часть загрязняющих веществ, обусловленных сгоранием табака, существует в корпускулярной форме, в т. ч. фракция газообразных молекул, находящихся в фазе конденсации либо абсорбции. По этой причине взвешенные твердые частицы табачного дыма, подпадающие под определение РМ2,5 (твердые частицы диаметром до 2,5 мкм), используемое для оценки концентрации аналогичных частиц загрязнения в городской среде, обладают сильным раздражающим действием на слизистую оболочку глаз и верхних дыхательных путей. Их концентрация в значительной мере влияет на уровень ощущаемого комфорта: проектом стандарта предусмотрены три класса приемлемости качества воздуха в зависимости от концентрации взвешенных твердых частиц табачного дыма.

Показатели ниже 100 мкг/м³ соответствуют высокой приемлемости качества воздуха (при этих значениях 80 % некурящих качество воздуха вполне устраивает), 400 мкг/м³ соответствуют средней приемлемости качества воздуха (запах табачного дыма некурящими отчетливо ощущается), свыше 700 мкг/м³ — низкая приемлемость качества воздуха (ощущаются раздражения слизистых дыхательных путей и глаз). Если же ставится задача максимальной защиты здоровья, то помимо устранения табачного запаха в качестве приемлемых должны рассматриваться еще более низкие показатели концентрации взвешенных твердых частиц табачного дыма. К примеру, в Ломбардии допустимая концентрация РМ10 (твердых частиц диаметром 5—10 мкм) является 50 мкг/м³, а пороговая, при превышении которой власти обязаны приостановить движение транспортных средств, — 75 мкг/м³.

Таблица 2. (подробнее) Расчет расхода воздуха для вентиляции мест, выделенных для курения

Уровень загрузки помещения и количество дыма

В целях обеспечения корректности расчетов проект стандарта предлагает в качестве отправных придерживаться следующих значений загрузки помещения — 0,7 человека на квадратный метр площади при среднем количестве выкуриваемых сигарет в час 3—4. Не будем, однако, забывать, что многие из курящих предпочитают сигары, а некоторые — курительные трубки, особенно, если речь идет о заведениях определенного рода. А сигара или трубка эквивалентны 30—40 сигаретам. Иными словами, один любитель сигар или трубки обойдется вам как примерно 10 человек, курящих сигареты.

Расчет воздухообмена

По совокупности имеющихся данных наиболее целесообразной в этом случае следует признать вытесняющую вентиляцию.

Как известно, такая технология предусматривает подачу приточного воздуха в нижнюю зону помещения на уровне пола через специальные воздухораспределители с ограниченной скоростью подачи воздуха*. Поскольку табачный дым имеет температуру существенно более высокую, чем температура воздуха в помещении, он естественным образом устремляется вверх, стратифицируясь на определенной высоте (там, где образуется участок температурного равновесия). Поднимающаяся вверх однородная масса свежего воздуха выталкивает табачный дым к воздухозаборным устройствам, расположенным в верхней зоне помещения, по возможности не создавая завихрений во избежание перемешивания воздушных масс. Таким образом, осуществляется непрерывная вентиляция помещения с эффективным очищением воздуха от табачных загрязнителей.

Чтобы предотвратить перетекание табачного дыма в зону для некурящих, необходимо поддерживать на участке для курящих пониженное давление не менее чем на 5 Па, для чего вытяжная установка должна работать с большей мощностью, чем приточная. В идеале следует предусмотреть двойные двери с междверным компенсационным тамбуром — это единственный эффективный барьер, предотвращающий перетекание загрязняющих веществ в другие помещения.

Что же касается собственно расчета оборудования, в проекте стандарта приводится удобная формула, учитывающая количество сигарет, выкуриваемых в час на единицу площади, общую площадь места для курения и эффективность вентиляции. Результат в любом случае не может быть меньше 30 л/с или 108 м³/ч на человека. По опыту можно утверждать, что данный показатель лишь на первый взгляд кажется весьма высоким, а на самом деле представляет лишь необходимый минимум, обеспечивающий высокую приемлемость качества воздуха (концентрация взвешенных твердых частиц табачного дыма на уровне 100 мкг/м³ или ниже). При таких расходах воздуха требуется установка систем регенерации тепла.

Перепечатано с сокращениями из журнала «Costruire Impianti».

Перевод с итальянского С. Н. Булекова.

К вопросу о фильтрах в зонах для курения

Вряд ли можно себе представить, что для ассимиляции загрязнений воздуха в помещении будет использоваться только наружный воздух, сам по себе уже частично загрязненный. И без того огромные расчетные расходы приточного воздуха вырастут до невероятных размеров. Как же поступить в районах плотной городской застройки с интенсивным движением транспорта, где концентрация и состав загрязняющих веществ в наружном воздухе вплотную приближается к характеристикам воздуха мест, выделенных для курения, который и подлежит очистке? Для удаления твердых частиц можно использовать высокоэффективные воздушные очистные фильтры, лучше электростатические, которые дают наименьшие потери напора. А вот с газообразными и парообразными загрязняющими веществами дело обстоит сложнее. Здесь требуются фильтры, способные поглощать либо химически абсорбировать загрязняющие вещества (хотя, следует отметить, что достаточно большая часть летучих веществ удерживается на поверхности гранул, составляющих твердые частицы). Если при этом стремиться удержать эксплуатационные затраты в определенных пределах, то особое значение приобретает вопрос обслуживания очистных фильтров. Во-первых, забор наружного воздуха следует осуществлять как можно выше от поверхности земли, где концентрация загрязняющих веществ ниже. В этом случае и фильтры предварительной очистки, и основные фильтры прослужат дольше. В частности, забор воздуха на уровне третьего этажа и выше, лучше не снаружи, а со стороны внутреннего дворика, подальше от транспорта и иных источников загрязнения, уже позволяет снизить на порядок концентрацию загрязняющих веществ в приточном воздухе. Опыт показывает, что оптимальные результаты дает использование фильтров нескольких типов, соединенных последовательно. На входе требуется, прежде всего, хорошая предварительная очистка (два ряда фильтров) не ниже класса G2 или даже G3. Затем ставятся фильтры F9 электростатического типа. Особое внимание следует обратить на скорость воздуха (если требуется обеспечить высокую производительность очистки от частиц размером менее 1 мкм, скорость воздуха в коллекторе фильтра не должна превышать 0,5—0,8 м/с). Отфильтровав самые маленькие твердые частицы, переходим к газообразной фракции, наиболее критичной в плане очистки. На сегодняшний день для этих целей чаще всего применяется смесь окатышей активированного угля с добавлением перманганата калия. Раствор (имея неплохую эффективность) требует последующей очистки воздуха от неизбежной остаточной пыли и приводит к значительным потерям напора. Эксплуатационные затраты такой фильтрующей установки могут составить немалую сумму, если учесть, что эффективность работы установки определяется грамотностью и периодичностью ухода. Новое поколение фильтров обещает в целом решить эти проблемы. Речь идет о новейших разработках, позволяющих совместить в себе функции фильтрации крупноформатной пыли, электростатического фильтра твердых частиц и каталитического фильтра, работающего при комнатной температуре, который обеспечивает окисление летучих органических веществ. Кстати говоря, именно такие фильтры могли бы существенно снизить концентрацию всего спектра загрязняющих веществ, составляющих табачный дым, в любых местах, где в силу каких-либо причин не представляется возможным оборудовать специальные помещения для курения вытесняющей вентиляцией соответствующей производительности. Электрокаталитический фильтр нового поколения, разработанный для поглощения сложных смесей загрязняющих веществ, в частности, табачного дыма. Электрокаталитические фильтры отлично задерживают твердые частицы, приводят к незначительным потерям напора (аналогично электростатическим фильтрам). Но, кроме этого, они оказывают окисляющее воздействие на летучие органические вещества. Могут использоваться для очистки наружного воздуха либо для очистки рециркуляционного воздуха.