Повітря всередині приміщень іонізація

ПОВІТРЯ ВСЕРЕДИНІ ПРИМІЩЕНЬ: ІОНІЗАЦІЯ

E. Adan Liebana, J. Guasch Farras

Іонізація є однією з технічних можливостей видалити деякі речовини з повітря. Іони діють як центри конденсації для мікроскопічних часток, після чого вони з'єднуються один з одним, поступово їх об'єднання виростає в розмірах і осідає.

Як правило, в закритому приміщенні концентрація іонів, якщо немає додаткових джерел іонів, є низькою в порівнянні з тією, що спостерігається у відкритих місцях. З цього випливає, що збільшення концентрації негативних іонів в повітрі усередині приміщень поліпшить якість повітря.

Деякі роботи, які засновані на епідеміологічних даних і на спланованих експериментальних дослідженнях доводять, що збільшення концентрації негативних іонів у навколишньому середовищі робочих приміщень веде до поліпшення ефективності роботи і підвищує настрій працюючих, в той час як позитивні іони мають зворотний ефект. Однак паралельні роботи показують, що існуючі дані по впливам негативних іонів на продуктивність праці непослідовно і суперечливо. Тому видається, що ще неможливо довести безумовно, що генерування негативних іонів дає реальні переваги.

природна іонізація
Окремі молекули газу в атмосфері можуть бути іонізовані з отриманням негативного іона за допомогою збільшення кількості електронів або позитивно при втраті електрона. Для цього молекула повинна придбати достатню енергію - зазвичай звану енергією іонізації для цього типу молекул. Багато джерел енергії як космічного, так і земного походження є в природі. Ці джерела здатні виробляти такі явища: фонові випромінювання в атмосфері: електромагнітне випромінювання сонця (особливо в ультрафіолетовому діапазоні спектра); космічні промені; атомизацию рідин, таких як одержуваний на водоспадах спрей; рух великих мас повітря близько земної поверхні; електричні явища, такі як гроза і шторми; процеси горіння і радіоактивності матеріалів.

Електричні конфігурації іонів, які утворюються цим шляхом, хоча повністю це ще не точно відомо, як видається, включають іони вуглецю і,,,,,, і. Ці іонізовані молекули можуть групуватися за допомогою адсорбції на зважених частинках (пилу, кремнезему та інших забрудненнях). Іони класифікуються відповідно до їх розмірами та їх рухливістю. Остання визначається як швидкість в електричному полі, що виражається в сантиметрах в секунду для напруги на сантиметр (см / с / В / см) або більш компактно.

Атмосферні іони мають тенденцію до зникнення шляхом рекомбінації. Їх час життя залежить від їх розміру і обернено пропорційна їх рухливості. Негативні іони мають менший розмір, і їх час життя становлять кілька хвилин, в той час як позитивні іони більше за розміром і час їхнього життя близько півгодини. Просторовий заряд є співвідношенням концентрації позитивних іонів і концентрації негативних іонів. Значення цього відносини більше одиниці і залежить від багатьох факторів, таких як клімат, місце розташування і сезон року. У житлових приміщеннях цей коефіцієнт може мати значення менше одиниці. Характеристики наведені в таблиці 45.14.

Таблиця 45.14 Характеристики іонів з даними подвижностями і діаметром

Повільні іони, агрегатуються на пилоподібних частинках (іони Ланжевена)

штучна іонізація
Людська діяльність змінює природну іонізацію повітря. Штучна іонізація може виникнути від промислових і ядерних процесів, а також вогню. Частинки речовини, зважені в повітрі схильні до утворення іонів Ланжевена (іони групуються на частинках речовини). Електромагнітні випромінювання значно збільшують концентрацію позитивних іонів. Кондиціонери повітря також збільшують просторовий заряд повітря всередині приміщень.

Машинне обладнання, що використовується як важливий місцеве джерело механічної енергії (преси, прядильні і швейні верстати), електричної енергії (мотори, електронні принтери, копіри, високовольтні лінії і установки), електромагнітної енергії (електроннопроменеві екрани, телевізори, монітори комп'ютерів) або радіоактивної енергії ( терапія за допомогою кобальту-42) одночасно виробляє позитивні і негативні іони. Це перераховане обладнання створює навколишнє середовище з високою концентрацією позитивних іонів внаслідок їх більшої часу життя в порівнянні з негативними іонами.

Концентрація іонів в навколишньому середовищі
Концентрація іонів залежить від умов навколишнього середовища і метеорологічних умов. У зонах з малим забрудненням, таких як ліси і гори, або при великій висоті над рівнем моря, концентрація іонів зростає; в зонах близько радіоактивних джерел, водоспадів або швидких річок, концентрація може досягати тисяч малих іонів на кубічний сантиметр. З іншого боку поблизу моря і при високих рівнях вологості спостерігається надлишок великих іонів. У загальному випадку усереднена концентрація негативних і позитивних іонів в чистому повітрі становить відповідно 500 і 600 іонів на кубічний сантиметр.

Іноді вітер може приносити велику концентрацію позитивних іонів - Фехн в Швейцарії, Санта Ана в Сполучених штатах, Сирокко в Північній Африці, Чинук в Скелястих горах і Шараф на Середньому Сході.

На робочих місцях, де відсутня значна іонізація, часто накопичуються великі іони. Найбільш яскраво виражені ці зміни для герметизованих місць, які знаходяться, наприклад, в шахтах. Концентрація негативних іонів значно зменшується всередині приміщень і в забруднених і запилених зонах. Однією з багатьох причин, чому концентрація негативних іонів зменшується всередині приміщень, є наявність системи кондиціонування повітря. Одна з причин полягає в тому, що негативні іони захоплюються потоками повітря і повітряними фільтрами або притягуються позитивно зарядженими поверхнями. Наприклад, електроннопроменеві екрани і монітори комп'ютерів позитивно заряджені, створюючи в безпосередній околиці їх мікроклімат дефіциту негативних іонів. Системи фільтрації повітря, спроектовані для "чистих кімнат", для яких потрібні дуже низькі рівні забруднення по зваженим часткам, також представляють собою зони з відсутністю негативних іонів.

З іншого боку, зайва вологість конденсирует іони, тоді як недолік їх створює сухість навколишнього середовища, що призводить до великих електростатичним зарядам. Ці електричні заряди накопичуються на пластиці і синтетичних волокнах, як в кімнаті, так і на людях.

Генератори іонів
Генератори іонізують повітря зі споживанням великої кількості енергії. Ця енергія може надходити від джерела альфа-радіації (наприклад, тритію) або від електричного джерела за допомогою додатка високої напруги до загостреним електродів. У більшості країн радіоактивні джерела заборонені, оскільки існує проблема з радіоактивністю.

Електричні генератори зроблені з загостреного електрода, оточеного короною; електрод харчується негативним напругою в тисячі вольт, а корона заземлюється. Негативні іони виштовхуються, позитивні іони йдуть в генератор. Кількість генерованих негативних іонів збільшується пропорційно прикладеній напрузі і числу використовуваних електродів. Генератори, які мають велике число електродів і використовують низьку напругу, безпечні, оскільки при напрузі перевищує 8000 - 10000 вольт, генератор дає не тільки іони, але також озон і деякі оксиди азоту. Розпилення іонів досягається електростатичним відштовхуванням.

Міграція іонів буде залежати від розподілу магнітного поля виникає між точкою емісії та об'єктами, які її оточують. Концентрація іонів в околиці генератора неоднорідна і сильно залежить від відстані. Вентилятори, встановлені на цьому обладнанні, буде збільшувати зону розсіювання іонів. Важливо пам'ятати, що для гарантії правильної роботи активні елементи генератора потребують періодичного очищення.

Генератори також можуть бути засновані на атомізації води, термоелектричних ефекти або на ультрафіолетовому випромінюванні. Існують генератори численних типів і розмірів. Вони можуть бути встановлені на стелях і стінах або можуть бути розміщені де завгодно, якщо вони малого, портативного типу.

Вимірювання іонів
Пристрої для вимірювання іонів працюють за допомогою двох провідних пластин, розташованих на відстані 0,75 см, і який додається до них змінній напрузі. Зібрані іони вимірюються пікоамперметром, і значення струму реєструється. Змінні напруги дозволяють вимірювати концентрації іонів з різними подвижностями. Концентрація іонів (N) обчислюється з значення електричного струму з використанням такої формули:

де I є струм в амперах, V - швидкість потоку повітря, q - заряд одновалентного іона в кулонах і А - ефективна зона на колекторних пластинах. Передбачається, що всі іони мають однаковий заряд, і що вони всі збираються на колектор. Необхідно мати на увазі, що метод має обмеження внаслідок струму витоку і впливу інших факторів, таких як вологість і поле статичної електрики.

Впливу іонів на тіло людини
Малі негативні іони є іонами, які, як передбачається, мають дуже велике біологічне вплив, оскільки вони є більш рухливими. Високі концентрації негативних іонів можуть вбити або блокувати мікроскопічні патогени, але ніяких шкідливих впливів на людину не було описано.

Деякі роботи припускають, що вплив високих концентрацій негативних іонів виробляє біохімічні та фізіологічні зміни в деяких людях, які полягають в пом'якшувальний ефект, зменшенням напруги і головного болю, поліпшенням стану і гостроти реакції. Ці дії можуть виникнути внаслідок придушення нейтрального гормону серотин (5-НТ) і гістаміну в навколишньому середовищі з присутністю негативних іонів. Ці фактори можуть впливати на надмірно чутливу частину населення. Однак, інші роботи дають інші висновки щодо впливу негативних іонів на людину. Тому, питання про користь негативних іонів ще відкритий для обговорення і необхідні подальші дослідження перед тим, як будуть зроблені остаточні висновки.