Качество воздуха в жилых и рабочих помещениях напрямую влияет на здоровье, самочувствие и продуктивность человека. Особенно остро этот вопрос стоит в больших городах, где природное проветривание ограничено, а помещения часто оснащены устаревшими или неэффективными системами вентиляции. Одним из ключевых показателей качества воздуха и эффективности вентиляции является показатель кратности воздухообмена или Air Changes per Hour (ACH), то есть сколько раз в час обновляется весь объём воздуха в комнате. Измерить этот параметр можно различными способами, однако профессиональное оборудование и услуги специалистов зачастую обходятся дорого и требуют специальных навыков. В связи с этим возникает необходимость найти более доступные, простые и эффективные методы для определения вентиляционных показателей самостоятельно, в домашних условиях.
Один из таких методов предлагает использование газа-трассера для оценки скорости воздухообмена. Газ-трассер - это вещество, концентрацию которого можно легко измерить, а также которое безопасно для человека и окружающей среды. Одним из наиболее доступных газов для подобных целей является углекислый газ (CO2), так как его концентрация можно повысить в помещении относительно просто и измерить с помощью портативных датчиков. Однако главная трудность заключается в восполнении концентрации углекислого газа до нужного уровня. Традиционные способы - например, использование сухого льда - связаны с высокими затратами и логистическими сложностями.
Альтернативой становится классический школьный эксперимент - реакция между содой и уксусом. При взаимодействии этих веществ выделяется CO2, что позволяет быстро и недорого увеличить концентрацию углекислого газа в замкнутом помещении для последующего измерения скорости его падения - а значит, оценки объёма приточного воздуха. Точное измерение уровня вентиляции возможно при учёте исходных параметров помещения. Например, для комнаты площадью приблизительно 30 квадратных метров и объёмом около 75 кубометров было рассчитано, что для повышения концентрации CO2 на 1000 ppm потребуется около 5 литров уксуса и 400 граммов соды. Такой набор можно приобрести практически в любом хозяйственном магазине или супермаркете за вполне приемлемую цену, что значительно упрощает процедуру.
Проводя эксперимент, помещение плотным образом закрывают, а сода и уксус смешиваются в ёмкости - в качестве безопасного сосуда может использоваться, например, пластиковая корзина для мусора. При химической реакции выделяется газ, который равномерно насыщает воздух комнаты. Датчик CO2 замеряет уровень концентрации с определённым интервалом - обычно раз в минуту - что даёт возможность проследить динамику изменения концентрации. После того как концентрация достигает максимума (например, около 1700 ppm), устанавливают естественную вентиляцию: открывают окна и двери, и наблюдают, как происходит спад уровня углекислого газа в воздухе. Анализ изменения концентрации в зависимости от времени даёт возможность определить показатель кратности воздухообмена (ACH).
Для этого применяют математическую модель с экспоненциальным законом распада концентрации газа, учитывающую уровень фонового CO2 (обычно около 400 ppm на открытом воздухе). Используя логарифмическое преобразование данных и методы линейной регрессии с помощью программных средств, таких как Python, можно получить числовое значение показателя ACH, отражающее, сколько раз в час обновляется воздух в помещении. Полученный таким образом показатель позволит оценить эффективность существующей вентиляционной системы или естественного проветривания. Важно отметить, что полученные результаты могут варьироваться в зависимости от точности измерения фонового уровня CO2, а также от распределённости газа в помещении во время эксперимента. По этой причине такие замеры больше пригодны для сравнительных исследований, например, для оценки эффекта от открытия окон, использования вентиляторов или иных способов улучшения воздухообмена, чем для абсолютных значений.
Один из практических вопросов - как направлять вентилятор в окне для максимального повышения вентиляции. Тесты с использованием метода изучения изменения концентрации CO2 позволяют понять, эффективнее ли вентилятор, направленный внутрь комнаты, или наоборот, выдувающий воздух наружу. Это существенно помогает оптимизировать домашние условия без дополнительных затрат. Методика замера вентиляции через химическую реакцию соды с уксусом при использовании CO2 в качестве трассера является оптимальным решением для домашних условий благодаря своей простоте, безопасности и доступности. Она не требует дорогостоящего оборудования или специальной подготовки, а результаты позволяют лучше понимать и контролировать качество воздуха в помещениях.
В будущем можно дополнительно улучшать метод за счёт более точных датчиков, автоматизации сбора данных и интеграции с домашними системами контроля микроклимата. Таким образом, простой эксперимент с содой и уксусом, основанный на классической школьной химии, предлагает инновационный и экономичный подход к оценке вентиляции в жилых помещениях. Это не только полезно для здоровья и комфорта, но и отражает растущую тенденцию к применению недорогих и эффективных способов контролировать окружающую среду самостоятельно. .
