Для того чтобы предотвратить изменение физико-химических свойств воздуха, следует осуществлять воздухообмен. При расчёте необходимого объёма воздуха на ребёнка в час принято исходить из количества выдыхаемой им в час углекислоты и предельно допустимой концентрации её в воздухе помещений. Выделенная углекислота должна распределиться в воздухе помещения и не превысить предельно допустимого содержания. Расчёт ведётся по формуле:
С= К: (Р-q)
Где С-объём воздуха, необходимый ребёнку; К - количество углекислоты (м3), выделяемое ребёнком в течение часа; Р – предельно допустимое содержание углекислоты в 1 м3 воздуха; q- содержание углекислоты в 1 м3 атмосферного воздуха.
Количество углекислоты, выделяемой за час, зависит от возраста ребёнка и характера выполняемой им работы. Дети дошкольного возраста выдыхают около 4 л углекислоты в час, дети младшего школьного возраста – 8-10 л, старшие школьники – 10-12 л.
Исходя из предельно допустимого содержания углекислоты в помещениях для детей 0,1% и содержания её в атмосферном воздухе 0,04% вычисляем объём воздуха на одного ребёнка школьного среднего возраста:
С=0,012: (0,001-0,0004)=0,012:0,0006=20 м3.
При физической работе и подвижных играх выделяется в 2-3 раза больше углекислоты, и необходимый объём воздуха также увеличивается вдвое-втрое.
Изменение физических, химических и биологических качеств воздушной среды оказывает неблагоприятное влияние на организм детей: ухудшается работоспособность, появляются головная боль и вялость. Химические загрязнения воздуха могут вызвать токсическое действие, аллергию. Повышается заболеваемость. Поэтому большое значение придаётся санитарно-гигиеническому контролю за показателями воздушной среды и правильной эксплуатации систем отопления и вентиляции в детских и подростковых учреждениях.
Температура воздуха в помещениях для детей и подростков должна быть дифференцирована в зависимости от назначения помещения, строительно-климатической зоны, возраста детей и др.
| № | Наименование помещения | Температура помещения (t0) | ||
| Младшее звено | Среднее звено | Старшее звено | ||
| 1 | Классные помещения, учебные кабинеты, лаборатории | 21-23 | 19-20 | 17-19 |
| 2 | Учебные мастерские | 20-21 | 18-19 | 17 |
| 3 | Учебно-спортивные залы | 19 | 17 | 17 |
| 4 | Кабинет врач | 22 | 22 | 22 |
| 5 | Рекреационные помещения | 20 | 19 | 18 |
| 6 | Вестибюли | 19 | 16 | 16 |
Оптимальные показатели относительной влажности воздуха приняты 30-50%, подвижности воздуха – 0,06-0,25 м/с, допустимые: 25-60% и не более 0,3м/с. В игровых и групповых, расположенных на 1-м этаже, температура поверхности пола в зимний период должна быть 230С.
В различных климатических районах при выполнении разных видов деятельности детьми и подростков наблюдается разный уровень теплообразования и теплоотдачи организма. Чтение, письмо, тихие игры детей сопровождаются малым выделением тепла. В помещении с высокой температурой воздуха, особенно в сочетании с высокой влажностью и малыми скоростями движения воздуха, отдача тепла затрудняется, что неблагоприятно отражается на тепловом состоянии детей и их работоспособности.
Дети с ослабленным здоровьем должны заниматься в помещении с несколько повышенной температурой. Оптимальные показатели температуры воздуха помещений могут быть снижены путём закаливания детей.
Для поддержания оптимальных условий микроклимата помещений применяют различные системы отопления. Наиболее широко используется центральное водяное отопление низкого давления с температурой воды-теплоносителя для дошкольных учреждений 850С, для школ и других учебных заведений – 95%.
При водяном отоплении нагревательные приборы (конвекторы, радиаторы) отдают тепло омывающему их воздуху помещения, при этом температура стен остаётся низкой и вызывает отрицательную радиацию, то есть потерю тепла организмом путём излучения.
Лучистые системы отопления (или панельное отопление) представляют собой заключённые в ограждающие конструкции трубы или каналы, по которым циркулирует нагретая вода или воздух. При этом теплоотдающими поверхностями могут быть пол и потолок или стены помещения.
Лучистая система отопления имеет ряд преимуществ: равномерность температуры воздуха в помещении, отсутствие пригорания пыли, возможность лучше проветривать помещения, так как тепловой комфорт детей обеспечивается при более низкой температуре воздуха. Для обеспечения оптимального теплового состояния детей рекомендуется температура нагрева панелей полов детских учреждений в помещениях младших классов не выше 240С, потолков – 280С, стен – 30-350С.
В последнее время в школьных зданиях широкое распространение получило воздушное отопление. При этой системе наружный воздух поступает в воздухо-заборную шахту, затем в приточную шахту, затем в приточную камеру, после чего подвергается кондиционированию (нагрев, очистка и увлажнение) и через приточные отверстия подаётся в учебные помещения в количестве 16 м3/ч на одного учащегося. Температура факела воздуха не должен превышать 400С.
Одновременно из учебных помещений предусматривается естественная вытяжная вентиляция через рекреации с последующей вытяжкой из санитарных узлов. В школах малой вместимости в сельской местности допускается печное отопление. При этом должны соблюдаться следующие условия: обеспечение нормируемого уровня нагрева воздуха, суточные колебания температуры не более 30С, нагрев поверхности печи не выше 900С, расположение топливников и задвижек вне учебного помещения.
Вентиляция обеспечивает приток чистого воздуха и удаление загрязнённого, способствует поддержанию в помещениях оптимальных микроклиматических условий и чистоты воздуха.
Естественная вентиляция предусматривает поступление наружного воздуха под влиянием теплового или ветрового напора и удаление загрязнённого через вытяжные каналы. Приток воздуха осуществляется через фрамуги. Правильное устройство фрамуги такое, когда наружная створка открывается наружу на петлях, укреплённых в верхней части фрамуги, а внутренняя – внутрь на петлях, укреплённых в нижней части фрамуги. При таком устройстве фрамуги наружный воздух направляется к потолку и в зону нахождения детей поступает уже нагретым, не вызывая их охлаждения. В тёплое и переходное время года аэрация помещений может осуществляться непрерывно в присутствии детей. Для обеспечения достаточного притока воздуха отношение площадей сечения фрамуги и пола должно быть не менее 1:50.
Чистота воздуха помещений достигается правильной организацией проветривания классных помещений во время перемен. Продолжительность проветривания определяется температурой наружного воздуха. До начала занятий рекомендуется сквозное проветривание.
Зависимость длительности проветривания учебных помещений от температуры наружного воздуха
| Температура наружного воздуха, 0С | Время проветривания, мин | |
| В малые перемены | В большие перемены | |
| От +10 до +6 | 4-10 | 25-35 |
| От +5 до 0 | 3-7 | 20-30 |
| От 0 до –5 | 2-5 | 15-25 |
| От –5 до –10 | 1-3 | 10-15 |
| Ниже -10 | 1-1,5 | 5-10 |
В холодное время аэрация учебных помещений должна проводиться до прихода детей и заканчиваться за 30 минут до их появления.
Скорость движения воздуха выражается в метрах в секунду (м/сек). Скорости движения воздуха менее 1 м/сек не ощущается человеком, превышающие 1 м/сек воспринимаются как ветер.
Так же как и температура и влажность окружающего нас воздуха, движение воздуха воздействует на теплообмен. В условиях высокой и низкой температуры окружающего воздуха движение воздуха повышает теплоотдачу. Скорость движения воздуха в детских помещениях не более 0,2 м/сек.
Быстрое улучшение качества воздуха достигается сквозным проветриванием (одновременно открыты фрамуги и дверь), но обязательно в отсутствие детей. Эффективность сквозного проветривания в 5-10 раз выше по сравнению с обычным только через фрамуги или форточки.
Система вытяжной вентиляции на естественном побуждении малоэффективна, она обеспечивает полутора-двухкратный воздухообмен.
Механическая вентиляция позволяет увеличить кратность воздухообмена до 4-6 объёмов в час. При такой вентиляции резко возрастает скорость движения воздуха (до 0,3-0,8 м/с), но учащиеся, сидящие в первом ряду у окон, испытывают тепловой дискомфорт. Кроме того, установлено неправильное перемещение воздуха с первых этажей здания в верхние, в результате чего загрязняется воздух рекреаций трёх этажей. Этот загрязнённый воздух вследствие подпора и наличия в классах вытяжных каналов поступает в классы. В настоящее время для вентиляции учебных помещений рекомендуется использовать механическую приточную вентиляцию, которая может быть организована в двух вариантах: децентрализованный приток неподогретого воздуха и централизованный, совмещённый с отоплением (воздушное отопление).
Разработана вентиляционная установка, обеспечивающая местный приток атмосферного воздуха в помещение. Она состоит из вентилятора, приточных коробок, съёмного противопылевого фильтра. Струи воздуха, нагнетаемые вентилятором, направляются к потолку, продвигаются по нему к противоположной стене, оттуда постепенно опускаются. Система обеспечивает оптимальные условия воздушной среды в сочетании с панельным отоплением, но использование её ограничено температурой наружного воздуха (не ниже 150С).