Zdrowa idea, czyli jakie były początki wentylacji. Krótka historia wentylacji – cz. II
W poprzednim artykule opowiedzieliśmy, jak z problemem brzydkich zapachów i rosnącego zapotrzebowania na wentylację poradzili sobie Egipcjanie, Rzymianie, a później także Anglicy. Dziś przejdziemy parę kroków dalej i sprawdzimy, kto miał istotny wpływ na rozwój wentylacji i ile musiała ona przejść, aby być taka jak dzisiaj.
Część badaczy uważa XIX stulecie za początek historii najnowszej i okres dużego postępu. Jednak czy wzrost gospodarczy oraz ogólna poprawa jakości życia dotyczyły także wentylacji i jej rozwoju? Zanim odpowiemy na to pytanie, na chwilę wrócimy myślami do odleglejszej przeszłości. Przez setki lat wierzono, że to człowiek jest jedynym źródłem zanieczyszczeń występujących w powietrzu. W XIX w. badacze zauważyli, że człowiek wydycha wiele toksycznych substancji, między innymi dwutlenek węgla. Z upływem lat wzrosło zainteresowanie higieną. Określono również podstawowe parametry powietrza, które wpływają na zdrowie człowieka, takie jak wilgotność oraz zanieczyszczenie gazami i pyłami.
Kto miał największy wpływ na rozwój wentylacji? Odpowiedź Cię zaskoczy
W XIX wieku ludziom towarzyszyło bardzo wiele groźnych, często śmiertelnych chorób. Przenoszone drogą kropelkową i przy bezpośrednim kontakcie z zarażonym, odbierały życie tysiącom ludzi. Głównym celem wentylacji miało być zmniejszenie koncentracji mikroorganizmów występujących w powietrzu, by ograniczyć ryzyko zachorowania. W tym okresie uważano bowiem, że wentylacja chroni przed wszystkimi zarazkami i drobnoustrojami. Niemiecki higienista Max von Pettenkofer obalił tę tezę, a zarazem pozostawił przyszłym pokoleniom miernik zanieczyszczenia innymi szkodliwymi i nieprzyjemnymi substancjami (o czym piszemy niżej).
Z upływem lat dawne przekonania uczonych ustąpiły miejsca nowym odkryciom w dziedzinie wentylacji i infiltracji powietrza. Okazało się, że groźne czynniki chorobotwórcze przekazywane drogą kropelkową to osobna sprawa i nie należy jej łączyć z ilością dwutlenku węgla w pomieszczeniu. Nie zmienia to jednak faktu, że jego ilość w powietrzu wpływa na samopoczucie. Historia wentylacji miała jeszcze wiele zmienić w podejściu do zdrowia i czystości.
Max von Pettenkofer; źródło: Wikipedia
Historia wentylacji a dwutlenek węgla
Przyjrzyjmy się bliżej zawartości dwutlenku węgla w powietrzu. Pierwszych badań jakości powietrza podjął się Antoine Lavoisier. Badacz ten uznał, że wzrost stężenia dwutlenku węgla do wartości 3% może być szkodliwy. Jednak pierwsze kluczowe zalecenia dotyczące jakości powietrza, a dokładniej nieprzekraczalnego stężenia 0,1% CO2, sformułował w 1858 r. wspomniany już Max von Pettenkofer. Udowodnił on, że dwutlenek węgla w nieznacznych ilościach nie jest szkodliwy dla zdrowia. Stwierdził, że zawartość CO2 w powietrzu stanowi miernik zanieczyszczenia innymi szkodliwymi i często bardzo nieprzyjemnymi substancjami. Myśl ta była bardziej zbliżona do współczesnych koncepcji niż wcześniejszych ustaleń uczonych.
Z czasem odkryto następne czynniki wpływające na jakość powietrza. Duński naukowiec Povl Ole Fanger badał odczucia ludzi w zależności od warunków w pomieszczeniach. Okazało się, że ilość pary wodnej w powietrzu przy danej temperaturze ma istotny wpływ na samopoczucie osób przebywających w pomieszczeniu. Optymalne warunki wilgotności powietrza w dużym stopniu zależą od temperatury. Badania dotyczące stężenia dwutlenku węgla oraz wilgotności względnej zostały ujęte w normach obowiązujących w większości krajów świata.
Jaki wpływ na produkcje urządzeń wentylacyjnych miały badania naukowe?
Na przełomie XIX i XX w. Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Ogrzewnictwa, Chłodnictwa i Klimatyzacji (ASHRAE) opublikowało wyniki badań, w których podano minimalny strumień objętości powietrza do wentylacji pomieszczeń. Były to pierwsze dane z serii badań coraz bardziej zbliżonych do tych, które obowiązują dzisiaj.
Oprócz badań i założeń von Pettenkofera pojawiły się inne tezy dotyczące powietrza w pomieszczeniach. Późniejsze badania przeprowadzone przez Constantina Prodromosa Yaglou na Uniwersytecie Harvarda rzuciły nowe światło na produkcję urządzeń wentylacyjnych. Uwaga naukowców skupiła się ponownie na samopoczuciu człowieka w pomieszczeniu, jednak z uwzględnieniem emisji zanieczyszczeń pochodzenia ludzkiego i palonego tytoniu. W badaniu przedstawiono wpływ objętości pomieszczenia na pożądaną intensywność wentylowania. Żaden z badaczy, ani Yaglou, ani von Pettenkofer, nie przeanalizowali wpływu innych niż ludzkie źródeł zanieczyszczeń powietrza.
Pomimo braku zgody uczonych co do szkodliwych warunków występujących w powietrzu i ich wpływu na organizm człowieka na przestrzeni XIX i XX w. powstało parę wynalazków, które są wykorzystywane do dzisiaj. Przykłady takich urządzeń to nagrzewnice z rur żebrowych, tkaninowe filtry powietrza i wentylatory napędzane silnikami, które umożliwiały regulację wydajności. Na początku XX w. niemieckie wydawnictwo Hütte w poradniku Des Ingenieurs Taschenbuch zaprezentowało sześć rodzajów wirowników z różnymi wariantami kształtu i pochylenia łopatek. Konstruowano zarówno małe, jak i duże wirowniki, przeznaczone do wietrzenia kopalń czy okrętów. Nie bez powodu przemysł skupił się szczególnie na produkcji tego typu urządzeń. W czasie I wojny światowej okręty były intensywnie wykorzystywane zarówno przez Stany Zjednoczone, jak i Niemcy. Producenci wirowników oraz konstrukcji okrętowych skupili się głównie na przemyśle zbrojeniowym. W ten sposób położyli podwaliny powstania wentylatorów typu Capell firmy R.W. Dinnendahl A.G. o średnicach wirników od 250 do 1000 mm. Urządzenia te miały wydajność między 600 a 18 000 m3/h. Największy model podwójnie ssącego wentylatora kopalnianego wyróżniał się wydajnością 972 000 m3/h.
Około lat 20. XX w. zaczęły się pojawiać pierwsze konstrukcje prefabrykowanych komór z blachy stalowej, wyposażonych w nagrzewnice i zespół nawilżający. Na te lata przypadają także pierwsze próby regulacji tempera-tury i wilgotności. Pomimo ograniczeń technicznych urządzenia powstające około I wojny światowej spełniały wysokie wymagania. W Polsce pierwszą instalację wentylacyjną zamontowano w Teatrze Polskim w Warszawie w 1911 r. Instalacja dostarczała świeże powietrze pod kratki krzeseł umieszczonych w sali; została wymieniona po około 40 latach.
Rozwój wentylacji a czasy wojenne – nowe wynalazki i ulepszenia
Rozwój wentylacji w okresie międzywojennym w najbardziej rozwiniętych krajach przypada na wykonywanie instalacji wentylacyjnych w obiektach użyteczności publicznej. Wentylację instalowano głównie w teatrach, kinach i innych miejscach zapewniających rozrywkę. Pod koniec okresu międzywojennego powstały takie urządzenia, jak filtry działowe wypełnione pierścieniami Raschiga, wentylatory osiowe oraz ścienne aparaty grzewczo-wentylacyjne firmy Thermon.
Jednak już niebawem, po 1945 r., rozwój miast, obiektów wysokościowych i wielkoobjętościowych postawił przed konstruktorami instalacji wentylacyjnych następne wyzwania. Nowo powstające kąpieliska, hale sportowe, biura, hotele i garaże wymagały sprawnej klimatyzacji i wentylacji. To dlatego powstały układy strefowe ze zróżnicowanymi parametrami powietrza. Zakończenie akcji zbrojnych po II wojnie światowej spowodowało duży rozkwit elektrotechniki, która przyczyniła się do postępu w zakresie wentylacji i chłodnictwa. Niestety, dotknięta ogromnymi zniszczeniami Polska zmagała się w tym czasie z poważnymi problemami, co spowodowało zepchnięcie wentylacji na dalszy plan. Jednak pomimo wykorzystania w praktyce tylko wentylacji naturalnej, naukowcy badali ruchy powietrza, mierzyli sprawność urządzeń wentylacyjnych i analizowali technikę pomiarową.
Historia wentylacji to wiele badań, nietrafnych tez i publikacji naukowych. Wraz z rozwojem budownictwa, architektury oraz nowych technologii także wentylacja stała się coraz bardziej zautomatyzowana. Wiedza o tym, jak budować i jak wykorzystywać technologię w architekturze, przyczyniła się do powstania i rozwoju inteligentnych systemów, które dzisiaj nie tylko wpływają na samopoczucie ludzi w wysokich i potężnych budynkach, ale także chronią obiekty przed całkowitym zadymieniem na wypadek pożaru. Dzięki rozwojowi, badaniom i zaangażowaniu wielu uczonych oraz współczesnych specjalistów możemy być zdrowi i bezpieczni. Wentylacja zaś, chociaż niewidzialna dla oka, zawsze będzie grała pierwsze skrzypce w utrzymaniu zdrowego powietrza w budynkach.
