Котляров Александр Александрович к.ф.-м.н., ст. н.с. МИФИ, тех. директор ООО "НТМ-Защита" 115409 г.Москва, Каширское шоссе 31 тел. 3239079 3239308 факс 3244394 e-mail: [email protected] http://www.ntm.ru «Средства измерения аэроионов. Генераторы аэроионов". История. Источники аэроионов. Параметры, нормирование их контроль Методы и приборы для измерения концентрации аэроионов Методы компенсации аэроионной недостаточности (Генераторы аэроионов) Источники аэроионов. Природа аэроионов. АИ – любая аэрозольная или заряженная частица, взвешенная в воздухе, если ее средняя скорость относительно воздуха определяется главным образом электрическими силами. Источники ионизации: - космические лучи; - излучение радиоактивных веществ; - баллоэлектрический эффект (дробление и распыление воды); - электрические разряды в атмосфере; - трибоэлектрический эффект (взаимное трение частиц); - термическая ионизация при горении. Основные характеристики. Скорость движения ионов в электростатическом поле: V=KE K- подвижность иона в газе. 1,0 - легкие 1,0 0,01 – средние Подвижность К [см/с см/В] 0,01 0,001 – тяжелые Типичная концентрация в чистом природном воздухе 500 с/см3 – легкие 5000 с/см3 – тяжелые Обобщенные данные о формировании уровня интенсивности ионообразования в воздухе помещений Фактор, влияющий на скорость ионообразования 1. Космическое излучение Уровень ионообразования, пар ионов/см 3 с 1,5 2. Ионообразование под внутреннего бета-излучения действием 1,5-4,0 3. Ионообразование под действием внутреннего гамма-излучения 1,8-4,0 4. Излучение радиоактивных находящихся в воздухе от 3,0 веществ, Источники аэроионов - продукты распада радона Аэроионный баланс Общее уравнение аэроионного баланса с учетом кратности воздухообмена: dn Q α n 2 β N n β N n ωn 0 0 dt где n – концентрация легких аэроионов, 1/см3, N - концентрация тяжелых аэроионов, 1/см3, N0 – концентрация незаряженных частиц и ядер конденсации, 1/см3, - коэффициент рекомбинации легких (положительных и отрицательных) ионов друг с другом, см3/с, - коэффициент рекомбинации легких аэроионов с тяжелыми, см3/с, 0 – коэффициент взаимодействия с незаряженными частицами и ядрами конденсации, см3/с, - кратность воздухообмена Q – скорость образования аэроионов, 1/(см3*с). В равновесных условиях (dn/dt = 0) концентрация ионов будет равна: 2 Q n 2 2 где = N + 0 N0 . Допустимые уровни ионизации воздуха производственных и общественных помещений. СанПиН 2.2.4.1294-03 « Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений» Нормируемые показатели Минимально опустимые. Максимально допустимые Концентрация Аэроионов (ион/см 3 ) n+ n400 600 50000 50000 Коэффициент Униполярности У=n+/ n 0,2 У 1.0 0,2 У 1.0 В зонах дыхания персонала на рабочих местах, где имеются источники электростатических полей (видеодисплейные терминалы или другие виды оргтехники) допускается отсутствие аэроионов положительной полярности. Объект измерения: - гермозамкнутые помещения с искусственной средой обитания; - помещения, в отделке которых и (или) меблировке которых используется синтетические материалы или покрытия, способные накапливать электростатический заряд; - помещения, в которых эксплуатируется оборудование, способное создавать электростатические поля, включая видеодисплейные терминалы и прочие виды оргтехники; - помещения,оснащенные системами (включая централизованные) вринудительной вентиляции, очистки и (или) кондиционирования воздуха; - помещения, в которых эксплуатируются ионизаторы и деионизаторы; - помещения, в которых осуществляются технологические процессы, предусматривающие плавку или сварку металлов. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 («Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы») (Вместо СаН.Пин 2.2.2.542-96.). Методы измерения Основной метод – аспирационный, протягивание воздуха через конденсатор U Аспирационная камера Блок управления и индикации Защитная насадка Источник питания камеры "+". ПУ измеритель АЦП Коммутатор Источник питания камеры "". Микроэле ктродвига тель Регулятор скорости Микропроцесс ор ПЗУ Преобразователь напряжения Модуль вывода информации Аккумуляторная батарея Матричный жидкокристаллический индикатор Сетевой блок питания Функциональная схема счетчика МАС-01 Характеристики некоторых счетчиков аэроионов. Характеристики счетчиков аэроионов UT-8401 (ТГУ) Сапфир-3к (КГТУ) МАС-01 (МИФИ) 1.Диапазон измерений концентрации ионов, см –3 5 .101 – 2 .106 5 .102 – 1 .107 200 - 2 .105 100 - 10 .10 5 2.Пределы допускаемой основной относительной погрешности, % 40 50 40-50 40-50 0.4 3.2 – 0.4 0,4 0,4 2.7-270 230 120 5.Мощность потребляемая счетчиком, ВА (ВТ): Напряжение питания, В сеть 220 25 сеть 220 (0,75) аккумуляторы 7,2 6.Габаритные размеры, мм -длина; -ширина: -высота. 525 250 335 240 330 120 190 105 65 7.Масса, кг 12 4.5 0.9 8.Наличие блока первичной обработки информации нет нет имеется 3.Подвижность ионов, см2с-1В-1 измеряемых 4.Объемный расход воздуха, л /мин .10-4 Измерение концентрации ионов в атмосферном воздухе Мас-01 Сапфир-3К Диапазон, см-3 100-1106 200-2,0105 Погрешность,% 40-50 40-50 Размеры Масса 190х105х65мм 0,9 кг 330х240х120мм 4,5 кг МАС-01 Счетчик аэроионов малогабаритный «МАС-01» предназначен для экспресс-измерений концентрации легких (подвижность к 0,5 см2/Вс) положительных и отрицательных аэроионов с целью контроля уровней ионизации воздуха произ водственных и общественных помещений. Счетчик аэроионов имеет в своем составе аспирационную камеру, через которую прокачивается исследуемый воздух, и блок регистрации и обработки результатов измерений, выполненный на современной элементной базе. Управление режимами измерений осуществляется посредством пленочной клавиатуры, расположенной на лицевой панели счетчика. Обработку результатов измерений и их вывод на матричный жидкокристаллический индикатор в удобном виде для пользователя осуществляет встроенный микропроцессор. Счетчик автономен, так как питается от аккумуляторных батарей, компактен и прост в обращении.Возможно оснащение счетчика дополнительными режимами измерений (оценка электропроводности воздуха, измерение концентрации легких аэроионов в заданном интервале электрических подвижностей). Основная область применения: контроль допустимых уровней ионизации воздуха производственных и общественных помещений, воздушная среда которых подвергается специальной обработке в системах кондиционирования, согласно СанПиН2.2.4.1294-03; контроль воздуха на рабочих местах, в том числе оборудованных видеодисплейными терминалами и персональными вычислительными машинами согласно СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Характеристика Диапазон измерения концентрации легких аэроионов обеих полярностей Собственный фон прибора не более Пределы допускаемой основной относительной погрешности Измерения концентрации аэроионов: - в диапазоне от 100 до 700 см-3 - в диапазоне от 700 до 106 см-3 Значение 102 106 см-3 50 см-3 ± 50% ± 40% Объемный расход воздуха через аспирационную камеру (2,0 ± 0,2) х103 см3с-1 Питание: аккумуляторная батарея 1,25 В 6 Масса счетчика с аккумуляторами не более 0,9 кг Габаритные размеры 190х105х65 мм РАБОЧИЕ УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ Температура окружающего воздуха от +100С до +35 0С Относительная влажность при температуре 25ºС 80% Атмосферное давление от 84 до 106 кПа КОМПЛЕКТАЦИЯ ПОСТАВКИ • • • • • • • • Блок детектирования и управления Аккумуляторная батарея Устройство зарядное Провод заземления с клеммами Руководство по эксплуатации Паспорт Свидетельство о поверке ВНИИФТРИ Укладочный кейс Результаты измерения концентрации аэроионов в п.Коктебель (Крым 6=15 сентября 2001г. Турбаза "Приморье"). Число время Отрицат. ионы, см –3 Полож. ионы, см –3 Место измерения Примечание 6.09.01г. 18 00 360 340 510 370 260 530 750 300 балкон 3-го этажа T=+24 0 С 8.09.01г. 8 00 460 430 420 380 440 440 480 500 480 540 балкон 3-го этажа T=+23 0 С в горах гроза, срывается дождь 8.09.01г. 12 45 480 460 460 460 450 800 870 760 830 830 балкон 3-го этажа. T=+26 0 С облачно, ветер с моря. 8.09.01г. 16 00 100 100 920 1050 Вершина горы М.Волошина. T=+24 0 С облачно, ветер с моря. 10.09.01г. 23 00 250 650 620 420 380 510 420 балкон 3-го этажа, счетчик расположен на перилах. T=+22 0 С на море волнение, прибой и ветер. 11.09.01г. 11 00 100 100 350 430 310 410 Берег моря в 25 метров от воды, под навесом с железной крышей. T=+22 0 С водоросли и грязь на берегу. 11.09.01г. 22 00 390 310 340 300 300 800 760 640 490 530 балкон 3-го этажа, счетчик расположен на перилах T=+22 0 С ветра нет Результаты измерения канцентрации аэроионов ( Краснодарский край, г.Туапсе, п. Агой , пансионат "Автотранспортник России" ,25-28 сентября 2002г.). Дата, время Отриц. Аэроионы, см –3 Полож. Аэроионы, см –3 Место измерения Примечания 25.09.02г. 21 00 210 U=0, 180 250 100 U=30В, 100 100 210 U=0, 250 210 100 U=30В, 100 100 Расстояние от прибоя 1,5 м. Счетчик стоит на моле из бетона, земляной провод опущен в воду. 25.09.02г. 22 00 200 - Парк T=25 0 С, влажно. 26.09.02г. 20 00 260 U=0, 130 100 140 100 U=30В, 100 100 230 U=0, 260 220 100 Расстояние от прибоя 1,5 м. Счетчик стоит на моле из бетона,. 28.09.02г. 20 00 200 U=0, 190 180 100 U=30В, 100 100 160 U=0, 180 230 100 Расстояние от прибоя 5,0 м. Море штормит земляной провод соединен с куском железа. 170 - 330 без насадк. 320 Влияние эманации радона на аэроионный режим помещений 2000 n, см-3 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 50 100 СRn, Бк/м3 150 200 250 ИОНИЗАТОРЫ ВОЗДУХА АЭРОИОНЫ ЛИЦЕВАЯ РЕШЕТКА ЭЛЕКТРОДЫ – + ВЕНТИЛЯТОР ВОЗДУХ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ " – " ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ " + " ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕР БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ИНДИКАЦИИ СЕТЕВОЙ БЛОК Функциональная схема генератора аэроионов.ГАБИ-01