Вентиля́ція (від — провітрювання) — створення обміну повітря в приміщенні для видалення надлишків теплоти, вологи, шкідливих та інших речовин з метою забезпечення допустимих метеорологічних, санітарно-гігієнічних, технологічних умов повітряного середовищаДСТУ 2388-94 Системи вентиляційні. Терміни та визначення.. Вентиляція створює умови повітряного середовища, сприятливі для здоров'я і самопочуття людини, що відповідають вимогам технологічного процесу, збереження устаткування і будівельних конструкцій будівлі, зберігання матеріалів, продуктів, книг, картин тощо.
Для оптимального теплового самопочуття людина повинна зберігати постійну температуру тіла, що забезпечується безперервним відведенням тепла, яке утворюється в процесі життєдіяльності організму і сприйманої ним теплоти — у довкілля. Теплообмін і теплове самопочуття людини обумовлюються сумісним впливом температури повітря і навколишніх предметів, вологості повітря і швидкості його руху біля тіла.
Історія
Примітивні системи вентиляції були знайдені в археологічній пам'ятці Плочнік (культури Вінча) у Сербії та були вбудовані у ранні мідетопні печі. Піч, побудована ззовні цеху, мала схожі на земляні труби вентиляційні отвори з сотнями крихітних отворів у них і прототип димоходу, щоб повітря надходило в піч для живлення вогню та для безпечного виходу диму.
Про системи пасивної вентиляції та пасивного охолодження багато писали у Середземномор'ї в класичні часи. Як джерела тепла, так і джерела охолодження (такі як фонтани та підземні резервуари тепла) використовувалися для циркуляції повітря, а будівлі проектувалися таким чином, щоб заохочувати або виключати протяги, відповідно до клімату та функції. Громадські лазні часто були особливо досконалими у сфері опалення та охолодження. Відомі льодовні, яким кілька тисячоліть, що були частиною добре розвиненої льодової промисловості в класичні часи.
Розвиток штучної вентиляції спонукала поширена наприкінці 18-го та на початку 19-го століття міазматична теорія хвороб, згідно з якою вважалося, що застійне повітря поширює хвороби. Раннім методом вентиляції було використання вентиляційного вогню біля вентиляційного отвору, який змушував повітря в будівлі примусово циркулювати. Англійський інженер Джон Теофілус Десаґульєрс навів ранній приклад цього, коли встановив вентиляційні вогнища у повітряних трубах на даху Палати громад. Починаючи з театру Ковент-Гарден, газові люстри на стелі часто створювалися спеціально для вентиляції.
Механічні системи
У середині 19 століття була розроблена складніша система, що передбачає використання механічного обладнання для циркуляції повітря. Інженер Стівен Гейлз у середині 1700-х років запровадив базову систему сильфонів для вентиляції Ньюгейтської в'язниці та прилеглих будівель. Проблема з цими ранніми пристроями полягала в тому, що для їх роботи потрібна була постійна людська праця. Девіда Босвелла Ріда викликали для свідчень перед парламентським комітетом щодо запропонованих архітектурних проектів нової Палати громад Великобританії після того, як стара згоріла під час пожежі в 1834 році. У січні 1840 року Рейд був призначений комітетом Палати лордів, який займався будівництвом нової будівлі Палати парламенту. Фактично це була посада інженера з вентиляції; і з її створенням почалася довга низка сварок між Рейдом та архітектором Чарлзом Баррі.
Рейд виступав за встановлення в новому будинку дуже передової системи вентиляції. Його конструкція передбачала, що повітря втягується в підземну камеру, де воно нагрівається або охолоджується. Потім повітря мало підійматися до камери через тисячі маленьких отворів, просвердлених у підлозі, та витягатися крізь стелю за допомогою спеціального вентиляційного вогнища у димовій трубі.
Репутація Рейда була створена його роботою у Вестмінстері. У 1837 році залізниця Лідса та Селбі замовила його для дослідження якості повітря в тунелі. Парові судна, побудовані для експедиції в Нігері 1841 року, були оснащені системами вентиляції на основі Вестмінстерської моделі Рейда.Milne, Lynn. McWilliam, James Ormiston. Oxford Dictionary of National Biography (вид. онлайн). Oxford University Press. Повітря сушили, фільтрували й пропускали над вугіллям. Метод вентиляції Рейда також був більш повно застосований для Сент-Джордж Холлу Ліверпуля, де архітектор Харві Лонсдейл Елмс попросив, щоб Рейд був залучений до проектування вентиляції. Рейд вважав це єдиною будівлею, в якій була повністю реалізована його система.
Вентилятори З появою практичних парових машин стало можливим використовувати для вентиляції. стельові вентилятори. Рейд встановив чотири парових вентилятори на стелі лікарні Святого Георгія в Ліверпулі, так аби тиск, створюваний вентиляторами, змушував повітря надходити вгору через вентиляційні отвори в стелі. Новаторська робота Ріда стала основою для систем вентиляції й донині.
Історія та розвиток норм вентиляції Провітрювання приміщення свіжим повітрям має на меті уникнути «поганого повітря». Дослідження того, що таке погане повітря, почалося ще в 1600-х роках, коли англійський дослідник Джон Мейоу вивчав асфіксію тварин у закритих пляшках. Пізніше Лавуазьє наприкінці 1700-х років визначив отруйний компонент повітря як вуглекислий газ (), що поклало початок дискусії щодо природи «поганого повітря», яке люди сприймають як задушливе або неприємне. Ранні гіпотези включали надмірні концентрації та вичерпання кисню. Однак наприкінці 1800-х років вчені вважали, що біологічне забруднення, а не кисень або , є основним компонентом неприйнятного повітря в приміщенні. Однак ще в 1872 році було зазначено, що концентрація тісно корелює зі сприйняттям якості повітря.
Перша оцінка мінімальної вентиляції була розроблена Томасом Тредголдом у 1836 році.Tredgold, T. 1836. «The Principles of Warming and Ventilation — Public Buildings». London: M. Taylor Надалі дослідженнями на цю тему займалися Джон Шоу БіллінгсBillings, J.S. 1886. «The principles of ventilation and heating and their practical application 2d ed., with corrections» у 1886 році та Карл Флюгге у 1905 році. Рекомендації Біллінгса та Флюгге були включені до численних будівельних норм 1900–1920-х років й опубліковані як галузевий стандарт ASHVE (попередник ASHRAE) у 1914 році.
Дослідження продовжувалось у вивченні різноманітних впливів температурного комфорту, кисню, вуглекислого газу та біологічних забруднень. Дослідження проводилися на людях у контрольованих тестових камерах. Два дослідження, опубліковані між 1909 та 1911 роками, показали, що вуглекислий газ не був шкідливим компонентом. Суб'єкти залишалися задоволеними в камерах з високим рівнем до тих пір, поки камера залишалася прохолодною (згодом було встановлено, що насправді є шкідливим у концентраціях понад 50 000 ppm).
У 1919 році ASHVE розпочала серйозні дослідження. У 1935 році фінансоване ASHVE дослідження, проведене Лембергом, Брандтом і Морсом, знову ж таки з використанням людей у випробувальних камерах, показало, що основним компонентом «поганого повітря» є запах, який сприймається нюховими нервами людини.Lemberg WH, Brandt AD, and Morse, K. 1935. «A laboratory study of minimum ventilation requirements: ventilation box experiments». ASHVE Transactions, V. 41 Було виявлено, що реакція людини на запах логарифмічної концентрації забруднюючих речовин та пов'язана з температурою. За нижчих, більш комфортних температур нижча швидкість вентиляції була задовільною. Дослідження камери для випробувань людей у 1936 році, проведене Яглу, Райлі та Коггінсом, стало кульмінацією значної частини цих зусиль, враховуючи запах, об'єм приміщення, вік мешканців, вплив охолоджувального обладнання та наслідки рециркуляції повітря, які керували швидкістю вентиляції.Yaglou CPE, Riley C, and Coggins DI. 1936. «Ventilation Requirements» ASHVE Transactions, v.32 Дослідження Константина Яглу було підтверджено та прийнято в галузеві стандарти, починаючи з коду ASA в 1946 році. На основі цієї дослідницької бази ASHRAE (замінивши ASHVE) розробила рекомендації для кожного простору та опублікувала їх як стандарт ASHRAE 62-1975: Вентиляція для прийнятної якості повітря в приміщенні.
У міру того, як архітектура включала механічну вентиляцію, вартість зовнішньої вентиляції стала піддаватися певній пильній перевірці. У 1973 році, у відповідь на нафтову кризу 1973 року та проблеми збереження, стандарти ASHRAE 62-73 і 62-81) зменшили необхідну вентиляцію з 10 CFM (4,76 л/с) на людину до 5 CFM (2,37 л/с) на людину. У холодному, теплому, вологому або пиловому кліматі бажано мінімізувати вентиляцію зовнішнім повітрям для економії енергії, витрат або фільтрації. Ця критика (наприклад, TillerTiller, T.R. 1973. ASHRAE Transactions, v. 79) призвела до того, що ASHRAE зменшила рівень зовнішньої вентиляції в 1981 році, особливо в приміщеннях для некурців. Проте подальші дослідження Фангера,Berg-Munch B, Clausen P, Fanger PO. 1984. «Ventilation requirements for the control of body odor in spaces occupied by women». Proceedings of the 3rd Int. Conference on Indoor Air Quality, Stockholm, Sweden, V5 В. Кейна та Янссена підтвердили модель Яглу. Виявлено, що знижена швидкість вентиляції є фактором, що сприяє синдрому «хворої будівлі». in section 3 «Inadequate ventilation»
Стандарт ASHRAE 1989 року (стандарт 62–89) стверджує, що відповідні рекомендації щодо вентиляції становлять 20 CFM (9,2 л/с) на людину в офісній будівлі та 15 CFM (7,1 л/с) на людину для шкіл, тоді як стандарт 2004 року 62.1- 2004 рік знову має нижчі рекомендації (див. таблиці нижче). ANSI/ASHRAE (стандарт 62–89) припустив, що «критерії комфорту (запаху), ймовірно, будуть задоволені, якщо швидкість вентиляції встановлена таким чином, щоб не перевищувати 1000 ppm CO2»«Standard 62.1-2004: Stricter or Not?» ASHRAE IAQ Applications, Spring 2006. accessed 11 June 2014, тоді як OSHA встановило обмеження 5000 ppm понад 8 годин.Apte, Michael G. Associations between indoor CO2 concentrations and sick building syndrome symptoms in U.S. office buildings: an analysis of the 1994—1996 BASE study data." Indoor Air, Dec 2000: 246–58. +Історичні показники вентиляції Автор або джерело рік Швидкість вентиляції (IP) Швидкість вентиляції (SI) Підстава або обґрунтування Тредголд 1836 рік 4 CFM на людину 2 л/с на людину Основні метаболічні потреби, частота дихання та горіння свічки Біллінгс 1895 рік 30 CFM на людину 15 л/с на людину Гігієна повітря в приміщенні, запобігання поширенню хвороб Флюгге 1905 рік 30 CFM на людину 15 л/с на людину Надмірна температура або неприємний запах ASHVE 1914 рік 30 CFM на людину 15 л/с на людину На основі Біллінгса, Флюгге та сучасників Ранні кодекси США 1925 рік 30 CFM на людину 15 л/с на людину Само, як і вище Яглу 1936 рік 15 CFM на людину 7,5 л/с на людину Контроль запаху, зовнішнє повітря як частка загального повітря ASA 1946 рік 15 CFM на людину 7,5 л/с на людину На основі Яхлоу та сучасників ASHRAE 1975 рік 15 CFM на людину 7,5 л/с на людину Само, як і вище ASHRAE 1981 рік 10 CFM на людину 5 л/с на людину Для місць для некурців знижено. ASHRAE 1989 рік 15 CFM на людину 7,5 л/с на людину На основі Фангера, В. Кейна та Янссена ASHRAE продовжує публікувати рекомендації щодо швидкості вентиляції у кожному просторі, рішення щодо яких приймає консенсусний комітет експертів галузі. Сучасними нащадками стандарту ASHRAE 62-1975 є стандарт ASHRAE 62.1 для нежитлових приміщень і ASHRAE 62.2 для житлових приміщень.
У 2004 році метод розрахунку було переглянуто, щоб включити як компонент забруднення на основі мешканців, так і компонент забруднення на основі території.Stanke D. 2006. «Explaining Science Behind Standard 62.1-2004». ASHRAE IAQ Applications, V7, Summer 2006. accessed 11 June 2014 Ці два компоненти є додатковими, щоб отримати загальну швидкість вентиляції. Зміна була зроблена, щоб визнати, що густонаселені райони іноді були надмірно вентильовані (що призводило до збільшення енергії та витрат) з використанням методології на людину.