В ответ на растущее загрязнение воздуха в городах российские исследователи разработали инновационный и эффективный метод очистки воздуха, поступающего в здания через системы вентиляции. Новая технология, разработанная учеными из ВолГТУ и ТИУ, позволяет значительно снизить концентрацию опасных для здоровья «кислых газов», таких как углекислый газ, угарный газ, диоксид азота и диоксид серы.
Эти газы, являющиеся основными компонентами автомобильных выхлопов и промышленных выбросов, особенно актуальны в период лесных пожаров, когда их концентрация в атмосфере резко возрастает. Традиционные системы вентиляции не справляются с такой нагрузкой, пропуская загрязненный воздух внутрь помещений.
Секрет новой методики заключается в использовании специальной комбинации фильтров. Ученые экспериментальным путем проверили 14 различных комбинаций сорбентов — веществ, способных поглощать примеси. Наилучшие результаты показала трехступенчатая система, где воздух последовательно проходит через слой керамзитовой крошки, затем через силикагель и, наконец, через хемосорбент — натронную известь, в соотношении масс 2:2:1.
Эффективность этого метода впечатляет: он удаляет до 98% углекислого газа (CO₂), до 94% диоксида азота (NO₂), до 91% диоксида серы (SO₂) и до 80% угарного газа (CO). При этом система работает особенно эффективно в холодное время года, что делает ее крайне полезной для регионов с долгой зимой.
Не менее важным, чем сама эффективность, стал практический результат работы ученых: они рассчитали все необходимые параметры для внедрения этой технологии в реальные системы вентиляции. Они определили, что для работы системы требуется всего около 30 граммов натронной извести, уложенной слоем толщиной всего в полсантиметра. Одной закладки хватает на впечатляющий срок — от 60 до 100 суток непрерывной работы, то есть на два-три месяца.
Кроме того, инженеры изучили аэродинамические характеристики установки, чтобы убедиться, что она не создает чрезмерного сопротивления и не требует мощных, энергоемких вентиляторов. Оказалось, что комбинация керамзита и силикагеля, обладающих высокой пористостью, обеспечивает низкое сопротивление воздушному потоку, что делает систему энергоэффективной.
На основе проведенных экспериментов исследователи разработали и представили математические уравнения, которые позволяют инженерам-проектировщикам точно рассчитать необходимую толщину слоя и массу натронной извести для любого здания, в зависимости от расхода воздуха, уровня загрязнения и желаемого срока службы фильтра.
Эта разработка открывает новые возможности для создания здоровой и безопасной среды в жилых домах, офисах и на промышленных предприятиях, особенно в мегаполисах и регионах, страдающих от смога и лесных пожаров. Технология готова к внедрению и может стать ключевым элементом систем вентиляции будущего, обеспечивающих не только комфортный, но и по-настоящему чистый воздух.
Исследование опубликовано в журнале «Известия высших учебных заведений. Строительство»
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
