Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка характеристик комплексной оценки экологической безопасности воздушной среды жилых помещений и мероприятия по ее обеспечению

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Разработка характеристик комплексной оценки экологической безопасности воздушной среды жилых помещений и мероприятия по ее обеспечению"

На правах рукописи

/у

РЯБОВ СТАНИСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ХАРАКТЕРИСТИК КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕЕ ОБЕСПЕЧЕНИЮ

Специальности 03.00.16 Экология

05.23.03 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ВОЛГОГРАД-2005

Работа выполнена в Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор СИДОРЕНКО

ВЛАДИМИР ФЕДОРОВИЧ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор САЗОНОВ

ЭДУАРД ВЛАДИМИРОВИЧ кандидат технических наук, доцент ГВОЗДКОВ

АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ

Защита диссертации состоится « 5 » июля 2005 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета К 212.026.03 в Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 400074, Волгоград, ул.Академическая, 1, ауд. В-710.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета Автореферат разослан 3 июня 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ведущая организация

МОСКОВСКИМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Анализ процессов загрязнения воздушной среды жилых помещений и существующих способов нормализации ее состояния выявил недостаточную изученность ряда вопросов в этой области. К ним относятся: отсутствие количественных характеристик взаимосвязи состояния наружного и внутреннего воздуха; отсутствие значений изменения концентрации вредных ингредиентов по высоте на фасадах жилого здания; отсутствие характеристик взаимосвязи между природно-климатическими, архитектурно-планировочными, инженерно-техническими, градостроительными факторами, влияющими на состояние и экологическую безопасность воздушной среды жилых помещений. Существующие характеристики оценки состояния воздушной среды не позволяют в полной мере учесть их комплексное влияние на экологическую безопасность жилых помещений.

Таким образом, актуальным является разработка характеристик комплексной оценки загрязнения воздушной среды жилых помещений с целью определения её экологического состояния.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель работы — совершенствование системы комплексной оценки состояния воздушной среды жилых помещений посредством установления взаимосвязей между качеством наружного и внутреннего воздуха.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- определение наиболее неблагоприятных периодов и сочетания факторов, влияющих на формирование загрязнения воздушной среды жилых помещений;

- экспериментальное определение зависимостей между качеством наружного и внутреннего воздуха с учетом влияния природных и антропогенных факторов;

- экспериментальные исследования состояния наружного воздуха в жилой за-

стройки и изменения концентрации вредных ингредиентов по высоте фасада жилого здания;

- разработка характеристик, позволяющих комплексно оценить состояние наружного и внутреннего воздуха;

- определение эффективности существующих мероприятий по улучшению экологической безопасности воздушной среды жилой застройки и жилых помещений;

- разработка рекомендаций по улучшению состояния воздушной среды жилых помещений при различном состоянии наружного и внутреннего воздуха;

- разработка основных принципов экологического мониторинга воздушной среды жилых помещений;

- разработка алгоритма выбора мероприятий по нормализации воздушной среды жилой застройки.

Основная идея работы состоит в совершенствовании подхода к проектированию жилых зданий с учетом влияния качества наружного воздуха на состояние внутреннего воздуха жилых помещений.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, сравнительный и системный анализ, натурные исследования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в натурных и в лабораторных условиях, с результатами других авторов.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- разработаны характеристики комплексной оценки состояния воздушной среды жилых помещений;

- получены экспериментальные зависимости, характеризующие изменение концентрации оксидов азота в наружном воздухе по высоте на фасадах здания;

- экспериментально определены значения концентрации NOX в воздушной среде жилых помещений в зависимости от концентрации NOX в наружном воздухе.

Практическое значение работы:

- разработаны характеристики оценки состояния воздушной среды жилых помещений с учетом состояния наружного воздуха;

- разработаны основные принципы проведения экологического мониторинга, как инструмента улучшения качества воздушной среды жилых помещений;

- разработан алгоритм выбора мероприятий по нормализации состояния воздушной среды жилых помещений;

- разработаны рекомендации по улучшению состояния воздушной среды жилых помещений при различном качестве наружного воздуха.

Реализация результатов работы:

- рекомендации по улучшению состояния воздушной среды жилых помещений, выводы и научные результаты работы использованы ООО «Универсал Проект» при проектировании жилых зданий;

- рекомендации, выводы и научные результаты исследования использованы группой предприятий «Интер-Термогаз»» при разработке проектной документации для систем вентиляции и кондиционирования;

- материалы диссертационной работы использованы кафедрой экологического строительства и городского хозяйства ВолгГАСУ в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 2905.00 «Городское строительство и хозяйство».

На защиту выносятся:

- характеристики комплексной оценки уровня загрязнения воздушной среды жилых помещений;

- экспериментальные зависимости, характеризующие изменение концентрации NOX по высоте на фасаде здания, для оценки качества поступающего в помещения наружного воздуха;

- экспериментальные значения, характеризующие содержание NOX в воздушной среде жилых помещений в зависимости от концентрации NOX в наружном

воздухе.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на: 5-й международной научно-практической конференции «Высокие технологии в экологии» (Воронеж, 2002г.)", международной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Волгоград 2003,2004 гг.); ежегодных научно-практических конференциях ВолгГАСУ (Волгоград 2002 - 2004г.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 13 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы, включающего 119 наименований, и приложений. Общий объем работы 134 страниц, содержит 32 рисунков и 37 таблиц, приложения из 40 таблиц и 15 рисунков, всего на 35 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ литературных источников показал, что формирование загрязнения воздушной среды жилых помещений происходит под воздействием природных и антропогенных источников. Для воздушной среды жилых помещений основными антропогенными источниками воздействия являются промышленные предприятия и автомобильный транспорт. Немаловажным природным источником загрязнения являются также городские неблагоустроенные территории. Распространение выбросов от источников загрязнения зависит от природно-климатических условий местности, архитектурно-планировочных решений застройки, а также подвержено сезонному воздействию и изменению, происходящему в течение суток.

Обобщение данных о состоянии воздушной среды в жилых помещениях показало, что недостаточно полно представлены: зависимость изменения экологического состояния воздушной среды жилых помещений от качества наружного воздуха; изменение концентрации вредных ингредиентов в наружном воздухе по высоте на фасадах жилого здания непосредственно перед проникновением в жилые помещения.

На основании результатов собственных исследований и обобщения имеющихся данных определено изменение степени загазованности территории

жилой застройки в течение года (рис.1). Натурные исследования изменения концентрации NOx проводились в различных точках города Волгограда на границе жилой застройки вблизи улиц с интенсивным движением (2000 3000 автУчас). Анализ полученных результатов показывает, что с мая по октябрь наблюдается увеличение концентраций NOX в наружном воздухе, в результате чего происходит превышение ПДК в 1,1+2,6 раза, что необходимо учитывать при оценке качества воздушной среды жилых помещений.

месяцы года

Рис. 1. Осреднённый график изменения концентрации NOx в воздушной среде жилой застройки С целью определения концентрации вредных веществ, с которыми воздух попадает в жилые помещения, и установления зависимостей, характеризующих изменение распространения вредных ингредиентов по высоте фасада, были проведенные натурные исследования.

Отбор проб проводился в пяти точках застройки, характеризующих различные планировочные решения (рис.2). В точках Т1,Т2,ТЗ- у пятиэтажных зданий, в точках Т4 и Т5 - у девятиэтажного здания. В каждой точке (Т1-*Т5) пробы отбирались по высоте на уровнях 1,5 м (зона дыхания человека); 7,5 и 15 м (половина высоты здания); 15 м и 30 м (уровень последнего этажа). Район исследования соответствует наиболее характерным планировочным решениями для жилой застройки города Волгограда.

Исследования были направлены на определение концентрации оксидов азота в наружном воздухе, как одного из массовых компонентов содержащихся в отработавших газах автотранспорта. Натурные исследования определения концентраций оксида азота в наружном воздухе проводились при наиболее не-

благоприятных условиях, соответствующих малым скоростям ветра (до 1м/с) и интенсивному движению автотранспорта. Натурные замеры производились в июне-августе 2004 года.

На рис.2 представлена схема расположения точек замеров и эпюры концентрации оксида азота в зависимости от высоты здания. При этом изменения концентрации оксидов азота представлены в относительных значениях, где за единицу принята концентрация на высоте 1,5 м.

Рис.2. План размещения точек отбора проб в жилой застройке и эпюры концентраций N O X

Дня получения данных на промежуточных высотах был использован интерполяционный полином второй степени, который можно получить, воспользовавшись формулой Лагранжа

Обработка результатов экспериментальных исследований позволила получить зависимость, характеризующую снижение концентрации оксидов азота по высоте на фасаде здания при различных вариантах застройки

Сф = 0,0022Ь2 - 0,103311 + 1,15 (2) Сф = - 0,0037Ь2+0,016711 +0,9833 (3) Сф = 0,0004Ь2 - 0,0169Ь + 0,2244 (4) Сф = - 0,0015112 - 0,029Ь +0,9599 (5) Сф = -0,000016112-0,00ь +0,153 (6)

На рис. 3 представлен график, характеризующий изменение концентрации N0* в точке 1.

О ' 3 6 9 12 15 ь-м

Рис. 3. Графическая зависимость изменения концентрации оксидов азота по высоте пятиэтажного дома Выражение (2) характеризует изменение концентрации Ж)х в точке 1 по высоте фасада пятиэтажного здания, расположенного перпендикулярно направлению движения автотранспорта. Выражения (3) и (4) характеризуют изменение концентрации N0* по высоте двух фасадов пятиэтажного жилого зда-

ния (точки 2 и 3), расположенного в зоне аэродинамической тени девятиэтажного здания. Выражения (5) и (6) характеризуют изменение концентрации NOX на фасадах девятиэтажного здания в точках 4 и 5, расположенного параллельно направлению движения автотранспорта.

Для определения степени влияния наружного воздуха на состояние внутреннего были проведены исследования внутри жилых помещений. Замеры концентрации NOX проводились в жилых помещениях при двух режимах:

1) при полностью закрытых оконных проемах;

2) в режиме проветривания (при открытой оконной форточке). Результаты проведенных исследований позволили оценить степень влияния наружного воздуха на качество внутреннего воздуха:

- при полностью закрытых оконных проемах концентрации оксида азота в воздушной среде жилых помещений составляет до 15% от концентрации оксида азота на фасаде здания;

- при положении оконных конструкций в режиме проветривания в воздушной среде жилых помещений концентрация оксида азота достигает 70% от концентрации на фасаде здания.

При разработке характеристик комплексной оценки экологической безопасности воздушной среды жилых помещений, были проанализированы внутренние факторы, влияющие на формирование загрязнений.

Выражение (7) характеризует степень загрязнения внутреннего воздуха жилья при комплексной оценке воздействия внутренних источников, которые можно представить в виде линейного уравнения множественной регрессии.

г д Св.в. загрязнения внутреннего воздуха жилых помещений;

Сф.з - концентрация вредных ингредиентов на фасаде жилого здания, мг/м3;

5соы - -концентрация вредных ингредиентов выделяемых строительно-отделочными материалами, мг/м3; £эми - -напряженность электромагнитного излучения, кГц;

Сбыт - суммарная концентрация ингредиентов, выделяющихся в процессе жизнедеятельности человека в жилых помещениях, мг/м3; 5меб " концентрация вредных ингредиентов выделяемых мебелью,

КР - кратность воздухообмена жилых помещений, час'1; С0 " воздухопроницаемость оконных проемов, кг/ч м2; (Тй - воздухопроницаемость дверей в здании, кг/ч м2. Сущ - изменение концентрации в зависимости от времени суток; Г0д ~ изменение концентрации в зависимости от периода года. Знак, соответствующий каждому из факторов, представленных в уравнении (7), будет показывать направление влияния фактора на изменение величины концентрации в воздушной среде жилых помещений. В случае отрицательного знака фактор уменьшает концентрацию, т.е. является экологически благоприятным. В случае положительного знака фактор увеличивает концентрацию, т.е. является экологически неблагоприятным.

При проведении комплексной оценки состояния воздушной среды жилых помещений необходимым является определение степени влияния на формирование загрязнений воздушной среды наружных и внутренних источников. Условно принята следующая система балльной оценки состояния воздушной среды:

0 - «хорошо» - не наблюдается превышения ПДК;

1 - «удовлетворительно» - превышение ПДК по одному наиболее значимому ингредиенту не более чем в 1,5 раза;

2 - «неудовлетворительно» - превышение ПДК по нескольким наиболее значимым ингредиентам или по одному, но более чем в 1,5 раза.

При комплексной оценке сумма баллов может составить:

0 - благоприятное состояние наружного и внутреннего воздуха помещений;

1 — удовлетворительное состояние наружного или внутреннего воздуха;

2 — неудовлетворительное состояние наружного, либо внутреннего воздуха, или суммарная оценка при удовлетворительном состоянии и наружного, и

внутреннего воздуха.

Если при комплексной бальной оценке получены значения 3 и 4 - состояние воздушной среды жилых помещений оценивается как крайне неудовлетворительное.

Анализ факторов, влияющих на формирование загрязнений воздушной среды жилых помещений, позволил установить неблагоприятные периоды, в течение которых концентрации вредных ингредиентов достигают своего максимума. Для наружного воздуха с 8 до 19 часов, т.е. период, который обусловлен увеличением интенсивности движения автотранспорта и работой промышленных предприятий. Для внутреннего воздуха- с 7до 9 часов и с 17-21 часа, т.е. периоды, когда наблюдается наибольшая активность жильцов.

В жилых зданиях естественная вентиляция исключает возможность регулирования расходов воздуха. В этой связи является актуальным предусматривать инженерные решения по обеспечению регулируемой вентиляции.

Режим работы системы вентиляции жилых помещений может быть скорректирован на основе данных мониторинга наружного и внутреннего воздуха. В этой связи, были разработаны основы системы комплексного экологического мониторинга состояния воздушной среды жилых помещений (рис.4).

В представленной схеме учитывается формирование воздушной среды жилой застройки, как от наружных источников, так и внутренних источников загрязнения. В систему мониторинга входят следующие основные операции:

-выделение объекта наблюдения;

-диагностика загрязнения воздуха и сравнение его с предельно-допустимыми концентрациями на всех этапах мониторинга;

-перспективное прогнозирование и оценка изменения состояния воздушной среды;

-представление информации потребителю;

-сравнение состояния с имеющимися вариантами в существующей базе данных;

-рекомендуемые мероприятия при различном качестве наружного и внутреннего воздуха.

Рис.4. Разработанная модель системы экологического мониторинга воздушной среды жилых помещений. Оценив все факторы влияющие на концентрацию загрязняющих ингредиентов в воздушной среде жилых помещений был разработан алгоритм прове-

дения комплексной экологической оценки состояния воздушной среды жилых помещений (рис.5).

Рис.5. Алгоритм проведения комплексной оценки состояния воздушной среды жилых помещений Началом проведения комплексной оценки состояния воздушной среды жилых помещений является сбор данных о внутренних и наружных источниках загрязнения, а также факторах, влияющих на изменение концентрации

на основе предложенной схемы мониторинга. Результатом проведения комплексной оценки станет определение мероприятий по нормализации воздушной среды жилых помещений в зависимости от качества наружного и внутреннего воздуха. Разработанная модель выбора рекомендаций по улучшению качества воздушной среды жилых помещений в зависимости от степени влияния наружных и внутренних источников загрязнения представлена на рис. 6.

Рис.6 Нормализация качества воздушной среды жилых помещений в зависимости от степени влияния наружных и внутренних источников загрязнения

При определяющем влиянии на экологическое состояние воздушной среды жилых помещений наружного воздуха основной задачей становится предотвращение проникновения загрязненного наружного воздуха через ограждающие конструкции. В этом случае рекомендовано устройство оконных конструкций с высокой степенью герметичности. Также рекомендуется благоуст-

ройство прилегающих к жилому строению территорий и размещение зеленных насаждений.

При определяющем влиянии внутренних источников загрязнения на формирование воздушной среды жилых помещений рекомендуется устройство механической вентиляции, обеспечивающей нормируемый воздухообмен. Это связано с тем, что проведенные натурные исследования показали неэффективность работы естественной вентиляции в жилых зданиях. Учитывая, что существенное влияние на состояние внутреннего воздуха оказывают также строительные материалы, то на стадии проектирования и строительства необходимо применение только экологически сертифицированных материалов, что благоприятно скажется на общем экологическом состоянии воздушной среды жилых помещений.

Реализация этих мероприятий даст возможность повысить экологическую безопасность воздушной среды жилых помещений.

Анализ результатов проведенных исследований позволяет принять для оценки состояния воздушной среды жилых помещений в качестве основных следующие характеристики: для наружного воздуха:

- удаленность источников загрязнения от исследуемого жилого строения;

- интенсивность выделения источником вредных ингредиентов;

- преобладающие в течении года скорость и направление ветра;

- изменение концентрации вредных ингредиентов по высоте фасадов жилых зданий;

- степень воздухопроницаемости оконных конструкций;

для внутреннего воздуха:

- качество поступающего в жилые помещения наружного воздуха;

- присутствие в жилых помещениях синтетических покрытий и полимерных строительных материалов;

- качество мебели и ее количество в жилых помещениях;

- степень насыщения электробытовыми приборами;

- эффективность работы системы вентиляции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи по оптимизации качества воздушной среды жилых помещений и обеспечению экологической безопасности.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы:

1. Наиболее значимыми характеристиками комплексной оценки состояния воздушной среды жилых помещений являются: для наружного воздуха - удаленность источников загрязнения от исследуемого жилого строения; интенсивность выделения вредных ингредиентов; направление и скорость ветра; изменение концентрации вредных ингредиентов по высоте фасадов жилых зданий сопротивление воздухопроницаемости оконных конструкций. Для внутреннего воздуха: качество поступающего в жилые помещения наружного воздуха; присутствие в жилье синтетических покрытий и полимерных строительных материалов; качество и степень мебелированности жилых помещений; степень насыщения электробытовыми приборами; эффективность работы системы вентиляции.

2. По результатам экспериментальных исследований определены зависимости изменения концентрации оксида азота в наружном воздухе по высоте на фасадах жилого здания при различных вариантах застройки.

3. Концентрации оксида азота в воздухе жилых помещений при закрытых оконных конструкциях достигают 15% от концентрации на фасаде здания, в режиме проветривания - 70%.

4. Определены периоды наиболее неблагоприятного состояния воздушной среды жилья в течение суток и года. Определено среднее изменение концентрации NOx в воздушной среде жилой застройки в течение года.

5. Разработан алгоритм проведения комплексной оценки экологического состояния воздушной среды жилых помещений.

6. Разработаны основы мониторинга воздушной среды жилых помещений с учетом влияния состояния наружного воздуха на качество внутреннего.

Список научных работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Рябов, С.Н., Сидоренко, В.Ф. Оценка эффективности работы естественной вентиляции жилых зданий [Текст] / С.Н. Рябов, В.Ф. Сидоренко // Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов: сб. науч. тр. / Волгогр. гос. арх.-строит. ун-т. - Волгоград, 2005.-С 64.

2. Рябов, С.Н., Сидоренко, В.Ф. Чистота воздуха и вентиляция жилища [Текст] / С.Н. Рябов, В.Ф. Сидоренко // Архитектура и строительство. Наука и образование как фактор оптимизации жизнедеятельности: сб. науч. тр. / Волгогр. гос. арх. - строит, ун-т. - Волгоград, 2004. С.46-47. Библиогр. :с.47.

3. Рябов, С.Н., Сидоренко, В.Ф. Качество воздуха жилых помещений [Текст]/ С.Н. Рябов, В.Ф Сидоренко // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды : сб. научн. тр. / Волгогр.гос.арх.-строит. ун-т. - Волго-град,2004. С.77-82. -Библиогр.: с.82.

4. Рябов, С.Н., Сидоренко, В.Ф. Факторы, влияющие на экологическую безопасность воздушной среды жилых помещений [Текст]/, С.Н. Рябов, В.Ф Сидоренко // Качество внутреннего воздуха и окружающей среды : сб. научн. тр. /Волгогр.гос.арх.-строит.ун-т. - Волгоград, 2003. С.83-86 - Библиогр.: с.86.

5. Рябов, С.Н., Сидоренко, В.Ф. Эколого-экономические аспекты городского строительства [Текст]/ С.Н. Рябов, В.Ф Сидоренко // Региональные технологические и экономико-социальные проблемы развития строительного комплекса Волгоградской области: сб.научн.тр./ Волгогр.гос.арх.-строит.акад. -Волгоград, 2003. ч.2. С.27-32.

6. Рябов, С.Н., Сидоренко, В.Ф. Эколого-экономическая характеристика городского жилья [Текст]/ С.Н. Рябов, В.Ф Сидоренко // Актуальные проблемы экономической теории и хозяйственной практики в пореформенный период. Выпуск 2: сб.науч. тр./Волгогр.гос.арх.-строит.ун-т.-Волгоград, 2003. С.32-38.

7. Рябов, С.Н., Сидоренко, В.Ф. Экологическое строительство - новая отрасль в строительной науке [Текст] / С.Н. Рябов, В.Ф Сидоренко // Высокие технологии в экологии: сб.науч.тр./ Воронеж.отд.Российс.эколог.акад. - Воронеж, 2002. С. 106-111. - Библиогр.: с. 111.

8. Рябов, С.Н. Необходимость учета экологического фактора при проектировании жилья [Текст] / С.Н. Рябов, В.Ф. Сидоренко // Пути повышения адаптивности и конкурентоспособности региона в условиях транзитивной экономики: сб.науч.тр./ Волгогр.гос.арх,- стр.акад.- Волгоград, 2002. С.48-51.

РЯБОВ СТАНИСЛАВ НИКОЛАЕВИЧ

РАЗРАБОТКАХАРАКТЕРИСТИККОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕЕ ОБЕСПЕЧЕНИЮ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 27.05.2005 Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Усл.печл. 1,0. уч.-изд.л.1,0 Тираж 100 экз. Заказ № 345

Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет 400074, Волгоград, ул.Академическая, 1 Сектор оперативной полиграфии ЦИТ

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Рябов, Станислав Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1Л. Характеристика существующего экологического состояния воздушной среды жилых помещений.

1.2. Анализ наружных источников загрязнения воздушной среды жилых помещений.

1.2.1 Анализ природных факторов, влияющих на изменение концентрации загрязнений от наружных источников.

1.2.2 Анализ градостроительных факторов, влияющих на изменение концентрации загрязнений от наружных источников.

1.3. Анализ внутренних источников загрязнения воздушной среды жилых помещений.

1.4. Анализ факторов, влияющих на изменение концентргции загрязнений внутри жилых помещений.

1.5. Анализ влияния состояния наружного воздуха на качество воздушной среды жилых помещений.

1.6. Выводы и постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ХАРАКТЕРИСТИК ОЦЕНКИ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА

2.1. Разработка характеристик оценки влияния промышленных предприятий на экологическое состояние воздушной среды жилых помещений.

2.2. Разработка характеристик оценки влияния природных источников на состояние воздушной среды жилых помещений

2.3. Разработка характеристик оценки влияния транспортных выбросов на экологическое состояние воздушной среды жилых помещений.

2.4. Планирование натурных исследований наружного воздуха

2.5. Методика проведения натурных исследований.

2.6. Результаты натурных исследований и их анализ.

2.7. Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА ХАРАКТЕРИСТИК ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ

ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ЖИЛЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

3.1. Определение влияния качества наружного воздуха на формирование загрязнения воздушной среды жилых помещений.

3.1.1. Планирование экспериментальных исследований в жилых помещениях.

3.1.2 Методика проведения натурных исследований и обработка результатов эксперимента.

3.1.3. Результаты натурных исследований и их анализ.

3.2. Разработка характеристик оценки внутренних источников загрязнения воздушной среды жилых помещений.

3.2.1. Планирование экспериментальных исследований естественной вентиляции в жилых помещениях.

3.2.2 Методика проведения натурных исследований и обработка результатов эксперимента.

3.2.3. Результаты натурных исследований и их анализ.

3.3. Лабораторные исследования структуры пыли в жилых помещениях.

3.4. Разработка характеристик оценки состояния воздушной среды жилых помещений.

3.5. Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ

КАЧЕСТВА ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ ЖИЛЬЯ 4.1. Разработка комплексной оценки воздушной среды жилых помещений.

4.2. Разработка основных принципов экологического мониторинга воздушной среды жилых помещений на основе разработанных характеристик оценки.

4.3. Разработка системы балльной оценки состояния воздушной среды жилых помещений.

4.4. Разработка алгоритма выбора мероприятий по нормализации состояния воздушной среды жилых помещений.

4.5. Выбор принципиальной схемы вентиляции жилых помещений при различных вариантах качества наружного и внутреннего воздуха.

4.6 Выводы по четвертой главе. ^

Введение Диссертация по биологии, на тему "Разработка характеристик комплексной оценки экологической безопасности воздушной среды жилых помещений и мероприятия по ее обеспечению"

Актуальность проблемы. Анализ процессов загрязнения воздушной среды жилых помещений и существующих способов нормализации ее состояния выявил недостаточную изученность ряда вопросов в этой области. К ним относятся: отсутствие количественных характеристик взаимосвязи состояния наружного и внутреннего воздуха; отсутствие значений гзменения концентрации вредных ингредиентов по высоте на фасадах жилого здания; отсутствие характеристик взаимосвязи между природно-климатическими, архитектурно-планировочными, инженерно-техническими, градостроительными факторами, влияющими на состояние и экологическую безопасность воздушной среды жилых помещений. Существующие характеристики оценки состояния воздушной среды не позволяют в полной мере учесть их комплексное влияние на экологическую безопасность жилых помещений.

Таким образом, актуальным является разработка характеристик комплексной оценки загрязнения воздушной среды жилых помещений, с целью определения её экологического состояния.

Работа выполнялась в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Цель работы — совершенствование системы комплексной оценки состояния воздушной среды жилых помещений посредством установления взаимосвязей между качеством наружного и внутреннего воздуха.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:

- определение наиболее неблагоприятных периодов и сочетания факторов, влияющих на формирование загрязнения воздушной среды жилых помещений;

- экспериментальное определение зависимостей между качеством наружного и внутреннего воздуха с учетом влияния природных и антропогенных факторов;

- экспериментальные исследования состояния наружного воздуха в жилой застройки и изменения концентрации вредных ингредиентов по высоте фасада жилого здания;

- разработка характеристик, позволяющих комплексно оценить состояние наружного и внутреннего воздуха;

- определение эффективности существующей системы вентиляции жилых помещений и влияния на улучшение экологической безопасности воздушной среды жилой застройки и жилых помещений;

- разработка рекомендаций по улучшению состояния воздушной среды жилых помещений при различном состоянии наружного и внутреннего воздуха;

- разработка рекомендации по выбору принципиальных схем организации воздухообмена жилых помещений в зависимости от качества наружного и внутреннего воздуха;

- разработка основных принципов экологического мониторинга воздушной среды жилых помещений;

- разработка алгоритма выбора мероприятий по нормализации воздушной среды жилой застройки и схемы воздухообмена жилых помещений.

Основная идея работы состоит в совершенствовании подхода к проектированию жилых зданий с учетом влияния качества наружного воздуха на состояние внутреннего воздуха жилых помещений.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, сравнительный и системный анализ, натурные исследования.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, планированием необходимого объема экспериментов, подтверждена удовлетворяющей сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, выполненных в натурных и в лабораторных условиях, с результатами других авторов.

Научная новизна работы состоит в том, что:

- разработаны характеристики комплексной оценки состояния воздушной среды жилых помещений;

- получены экспериментальные зависимости, характеризующие изменение концентрации оксидов азота в наружном воздухе по высоте на фасадах здания- экспериментально определены значения концентрации NOx в воздушной среде жилых помещений в зависимости от концентрации NOx в наружном воздухе.

Практическое значение работы:

- разработаны характеристики оценки состояния воздушной среды жилых помещений с учетом состояния наружного воздуха;

- разработаны основные принципы проведения экологического мониторинга, как инструмента улучшения качества воздушной среды жилых помещений;

- разработан алгоритм выбора мероприятий по нормализации состояния воздушной среды жилых помещений;

- разработаны рекомендации по улучшению состояния воздушной среды жилых помещений при различном качестве наружного воздуха.

Реализации результатов работы:

- рекомендации по улучшению состояния воздушной среды жилых помещений, выводы и научные результаты работы использованы ООО «Универсал Проект» при проектировании жилых зданий;

- рекомендации, выводы и научные результаты исследования использованы группой предприятий «Интер-Термогаз»» при разработке проектной документации для систем вентиляции и кондиционирования;

- материалы диссертационной работы использованы кафедрой экологического строительства и городского хозяйства ВолгГАСУ в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 2905.00 «Городское строительство и хозяйство».

На защиту выносятся:

- характеристики комплексной оценки уровня загрязнения воздушной среды жилых помещений;

- экспериментальные зависимости, характеризующие изменение концентрации NOx по высоте на фасаде здания для оценки качества поступающего в помещения наружного воздуха;

- экспериментальные значения, характеризующие содержание NOx в воздушной среде жилых помещений в зависимости от концентрации NOx в наружном воздухе.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на: 5-й международной научно-практической конференции «Высокие технологии в экологии» (Воронеж, 2002г.); международной конференции «Качество внутреннего воздуха и окружающей среды» (Волгоград 2003, 2004 гг.); ежегодных научно-практических конференциях ВолгГАСУ (Волгоград 2002 - 2004г.).

Публикации: по теме диссертации опубликовано 13 работ.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Рябов, Станислав Николаевич

4.5. Выводы по четвертой главе

1. Разработан алгоритм проведения комплексной оценки воздушной среды жилых помещений с учетом влияния наружного воздуха. Определены и охарактеризованы основные этапы его проведения;

2. Предложены основные принципы проведения экологического мониторинга воздушной среды жилых помещений, учитывающие основные характеристики состояния воздушной среды жилых помещений и влияния качества наружного воздуха;

3. Разработан алгоритм выбора мероприятий по нормализации состояния воздушной среды жилых помещений, в котором учитывается определяющее влияние наружных и внутренних источников загрязнения;

4. Предложены рекомендации по выбору принципиальных схем организации воздухообмена жилых помещений в зависимости от качества наружного и внутреннего воздуха;

5. Разработана бальная система оценки экологической безопасности воздушной среды жилых помещений.

124

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной задачи по улучшению качества воздушной среды жилых помещений и обеспечению экологической безопасности посредством установления взаимосвязи между качеством наружного и внутреннего воздуха жилых помещений.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать следующие основные выводы:

1. Наиболее значимыми характеристиками оценки для наружного воздуха применительно к состоянию воздушной среды жилых помещений, являются:

-месторасположение источника выброса в плане города;

- интенсивность выделения источником вредных веществ;

- преобладающие скорость и направление ветра в течение года;

- влияние природных источников на состояние воздушной среды жилых помещений;

- изменение концентрации вредных ингредиентов в наружном воздухе по высоте фасада жилого здания.

2. На основе результатов натурных исследований определены периоды наиболее неблагоприятного состояния воздушной среды жилой застройки в течении суток и года

3. Определено среднее изменение концентрации NOx в воздушной среде жилой застройки в течении года.

4. Определены зависимости изменения концентрации оксида азота в наружном воздухе по высоте на фасадах жилого здания, при различных вариантах застройки.

5 В воздушной среде жилых помещений обнаружены вредные ингредиенты (NOx) содержащиеся в наружном воздух. При закрытых окнах в жилых помещениях наблюдается концентрация оксидов азота достигающая 15% от концентрации на фасаде здания. В режиме проветривания жилых помещений концентрация NOx увеличивается и достигает 70% от концентрации полученной на фасаде здания.

6. Естественная вентиляция не обеспечивает нормируемое удаление объемов воздуха из помещений. С увеличением высоты расположения жилых помещений уменьшается эффективность удаления воздуха. В теплый период года на верхних этажах наблюдается опрокидывание тяги, что приводит к притоку загрязненного воздуха с нижних этажей через вытяжную решетку.

7. Доля мелкодисперсной пыли (размер 490-670 нм), оказывающей наиболее неблагоприятное воздействие на организм человека, составляет 70 %.

8. Наиболее значимыми характеристиками оценки для воздушной среды жилых помещений являются:

- качество наружного воздуха поступающего в жилые помещения;

- воздухопроницаемость оконных конструкций;

- присутствие в жилых помещениях синтетических покрытий и полимерных материалов;

- качество мебели и ее количество;

- эффективность работы системы вентиляции.

9. Разработан алгоритм проведения комплексной оценки воздушной среды жилых помещений с учетом влияния наружного воздуха. Определены и охарактеризованы основные этапы его проведения;

10. Предложены основные принципы проведения экологического мониторинга воздушной среды жилых помещений, учитывающие основные характеристики состояния воздушной среды жилых помещений и влияния качества наружного воздуха.

11. Разработан алгоритм выбора мероприятий по нормализации состояния воздушной среды жилых помещений, в котором учитывается определяющее влияние наружных и внутренних источников загрязнения.

12. Предложены рекомендации по выбору принципиальных схем организации воздухообмена жилых помещений в зависимости от качества наружного и внутреннего воздуха;

13. Разработана бальная система оценки экологической безопасности воздушной среды жилых помещений

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Рябов, Станислав Николаевич, Волгоград

1. Абрамян С.И. Оценка экономической эффективности инвестиционных проектов с учетом экологического фактора: Автореф. дис.канд.экон.наук: М 1999

2. Актуальные проблемы благоустройства городов// Под ред. Н.Н. Бочарова. М.: ЦНИИПградостроительства, 1980

3. Ананьева Г.С. Новые неподвижные фазы для газохроматографического определения фенолов в объектах окружающей среды. Дисс. на соискание ученой степени канд. хим. наук. Казань, 1997.- С. 132

4. Баженова Е.С. Архитектурно-типологические особенности городского жилища средней этажности. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. архитектуры. М., 1989г.

5. Баркалов Б.В., Карпис Е.Е. Кондиционирование воздуха в промышленных , общественных и жилых зданиях. М.; Стройиздат, 1982.

6. Берлянд М.Е. Прогноз и регулирование загрязнения атмосферы. — JL, 1995

7. Бирюков С.В., Дианов С.Н. Программа расчета воздушного режима здания// Сб.стагей МГСУ: Современные технологии теплоснабжения и вентиляции. М.: МГСУ, 2001

8. Болховитина М.М. Исследование влияния зеленых насаждений на снижение шума городских территорий. Автореф.канд.дисс. . сельско-хоз. наук, Ленинград, 1997.

9. Ватуля И.М., Сухорукое О.А. Распределение концентраций примесей в городском воздухе. // Гигиена и санитария. 1971,№8.- С.63-66.

10. Ветошкин С.И. Санитарная охрана жилищ. Медгиз, М., 1999г., 193с.

11. Государственный доклад о состоянии окружающей среды// 1999-2004г.г.

12. Гримитлин М.И. Распределение воздуха в помещении. М.: Стройиздат, 1982.

13. Гринблат О.М. К оценке микроклимата квартир с воздушным отоплением. Гигиена и санитария. М, 1970г., №11

14. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. Л198615