Сколько воздуха вы вдыхаете? Сколько литров воздуха вдыхает человек Сколько литров воздуха вдыхает человек

Основное требование к вентиляционной системе - обеспечить необходимый уровень обмена воздуха в помещении при соблюдении определенных климатических параметров внутри помещения. Именно от объема обработанного вентиляционной системой воздуха зависит и ее стоимость и последующие эксплуатационные расходы. Для ответа на сей непраздный вопрос мы определимся, что будем пока рассматривать требования к жилым и административным помещениям, а вот многовариантные требования к промышленным помещениям оставим и рассмотрим отдельно.

Итак, во-первых, всем понятно, зачем вообще необходим свежий воздух внутри помещения - конечно, для дыхания. И вот, руководствуясь именно этой основной задачей, и можно определить необходимый объем приточного воздуха в помещении. Очевидно, что он будет зависеть от количества людей в помещении. Итак, принято считать, что на одного взрослого человека необходимо 30 м 3 /час, на ребенка можно и 20 м 3 /ч. Эта цифра была подобрана почти опытным путем и закреплена в соответствующих документах, регламентирующих проектирование вентиляционных систем. (Представьте, что у среднего взрослого человека объем легких 4,5 литра или 0,0045 м 3 , и дышит он не чаще 1 раза в секунду, да и то неполной грудью, - это всего 16,2 м 3 . Но есть еще время, которое отработанный воздух будет находиться в помещении. Трудно же представить, что каждый следующий вдох будет свежим воздухом.)

Для жилых помещений в нашей стране определена также норма в 3 м 3 на кв.метр жилой площади, и она не лишена смысла, ибо точно определить количество людей в комнате невозможно, и эта величина отталкивается от принятых норм жилой площади на одного человека. Стоит учесть также, что вентиляция кроме подачи свежего воздуха производит удаление отработанного, который содержит в себе все вредности, выделяемые внутри помещения - от радиоактивного радона до ядовитых испарений современных моющих средств (один комет со своим замечательным хлором чего стоит!). Затронув проблему загрязнения внутреннего воздуха, мы подошли к следующему параметру вентиляционных систем - КРАТНОСТИ. Нормативные требования сводятся к 0,5-1 кратному обмену в жилых помещениях, и 3-кратному на кухнях. Но заметьте, что расчет на кратность не учитывает количество людей и интенсивность загрязнения внутреннего воздуха, расчет на количество людей не учитывает объемы помещений и также выделение вредностей в них.

Очевидно, необходим более точный расчет, который учитывает и то и другое, а стало быть, и более точное описание помещений. Однако, опыт, заключенный в регламентирующих документах ни в коем случае не стоит отвергать. Замечено, что при кратности воздухообмена в помещении менее 0,5 - человек ощущает духоту в жилом помещении, а в рабочем офисе рекомендуется кратность уже от 3 до 8. Ниже приведены рекомендованные значения рассмотренных параметров стандарту ASHRAE, DIN 1946, уважаемом во всем мире для определения объема вентиляции V.

Кратность воздухообмена. Объем V=s*Vp , где s- кратность, Vp - объем помещения.

Таблица 1.

Расчет на количество людей в помещении.

Объем вентиляции V =s s* Vi , гдеs s- количество человек, Vi - норма наружного воздуха на одного человека

Таблица 2.

Обратите внимание на значения в табл. 1 и табл. 2. Если принимать значения в табл.1 за основу, то, получается, они приводят к гораздо большему объему вентиляции, нежели тот, который бы получился при расчете от значений Vi по табл.2. Ну, например, офис - среднее рекомендованное значение воздухообмена 5,5 крат. Предположим, что в помещении площадью 100 м 2 и высоте потолков 3 м работают около 10 человек (10 м 2 на человека - достаточно плотно, при учете всей площади офиса). Тогда, отталкиваясь от расчета по табл.2, необходимый объем вентиляции 10*40 = 400 м 3 /час, а если отталкиваться от рекомендаций по табл.1, то получается 100*3*5,5 = 1750 м 3 /час - ничего себе разница! Но, что интересно, никакого парадокса здесь нет. Все дело в том, что рекомендации по табл. 1 основаны на основе усредненного учета всех параметров внутренней среды помещения, определяющих комфортные условия для находящихся там людей. Об этом мы говорили выше - температура, влажность, запахи, движение воздуха, температура ограждений (стен, потолка и т.п.).

Мой поиск по Инету дал из разных источников такие данные: среднее потребление человеком воздуха - 0,5-1 кубометра в час.
Однако!!! Эти данные взяты для случая уноса углекислого газа от человека, т.е. как бы - на свежем воздухе, и поэтому к расчетам по проветриванию помещений эти цифры не имеют ни малейшего отношения.
Придумался подход, который поможет определить потребности жилищ в проветривании, ибо СНиПам и продавцам счастья я не верю.
Коротко: кислород - полезный газ, СО2 - вредный. Надо по каждому из них определить, рассчитать потребность в проветривании (кубометров воздуха в час на человека), а потом выбрать максимальную цифру из двух. Она и будет обоснованной цифрой по воздухообмену в жилищах.
Такую методику я нашел в этой статье:
Углекислый газ - главная причина для проветривания:
"Если провести небольшой расчет, то выясняется следующее.
Например в комнате 33 м3, находится 10 человек. 10 человек выдыхают в час приблизительно (10Х25) 250 литров углекислого газа. В результате уровень углекислого газа за 21 минуту вырастет в два раза, а уровень кислорода упадет за тот же промежуток времени на доли процента."
...
"В нашей стране исследования о влиянии углекислого газа на человека. проводились еще в 60-е годы. О.В. Елисеева, использовавшая методы пневмографии, реовазографии и электроэнцефалографии, в статье « К обоснованию ПДК двуокиси углерода в воздухе» в журнале Гигиена и санитария. – 1964. – № 8., пришла к следующим выводам:

1. Кратковременное вдыхание здоровыми людьми двуокиси углерода в концентрациях 0,5 и 0,1% вызывает отчетливые сдвиги в функции внешнего дыхания, кровообращения и электрической активности головного мозга.
2. Изменения в указанных функциях выражены в большей степени при действии СО2 в концентрации 0,5%.
3. Полученные данные позволяют заключить, что концентрация СО2 в воздухе жилых и общественных зданий не должна превышать 0,1% независимо от источника, среднее же содержание СО2 не должно превышать 0,05%."

Если верить этой статье, то человек в среднем выдыхает 25 литров СО2 в час, а его концентрация не должна превышать 0,1% (в природе - 0,04%). В покое - 15 литров СО2 в час .
Предположим, что во сне - 10 литров СО2 в час, а в активном состоянии - 30л/час (небольшая, домашняя активность).
Попробуем отсюда вытащить потребности в проветривании во время сна в помещении.
Предположим у нас есть герметичная комната - 20 кв. метров (= 50 кубометров). Если, например, в ней перед сном хорошо проветрить, то концентрация СО2 будет 0,04%. После 8-ми часов сна человека, он выдохнет 0,08 кубометра СО2, что составит 0,16%, а в комнате к утру станет 0,2% СО2 (0,16%+0,04%), что превышает допустимое значение в 2 раза, но предположительно - не смертельно.
Т.е., во время сна воздухообмен должен быть никак не меньше, чем 50/8=6,25 кубометров в час. А для здорового сна - примерно 15 кубометров в час.
Определим потребность в проветривании по СО2 в процессе бодрствования (выдох - 30 литров СО2 в час).
При объеме герметичной комнаты 50м3 один час дыхания добавит к концентрации СО2 0,06%. В сумме с начальной концентрацией (0,04%+0,06%) - 0,1%. Т.е. свежего воздуха хватит только на час.
Таким образом (по СО2) воздухообмен в режиме активной домашней деятельности должен составлять 50 кубов в час на одного человека (при максимальном содержании СО2 - 0,1%, т.к. среднее значение "по больнице" здесь не годится).
Наверное, надо искать и покупать измеритель СО2 и потихоньку разбираться что творится в квартире и на даче...
Например, Смарт-2C02 (спасибо за наводку -

Количество кислорода, потребленного человеком натощак в состоянии мышечного покоя, лежа, является показателем обмена, необходимого для поддержания жизненно важных функций организма в покое, т. е. основного обмена. Основной обмен человека характеризуется потреблением кислорода в пределах 200-250 мл/мин с энергетической затратой примерно 1-1,2 ккал/мин. На основной обмен оказывают влияние пол, возраст, вес и поверхность тела, состав пищи, климатические условия, температура окружающей среды и др. За норму энергетического основного обмена взрослого человека принята 1 ккал на 1 кг веса в час.

Повышенное потребление кислорода при работе необходимо для окисления продуктов распада углеводов в аэробной фазе (молочной кислоты), жиров, а также для ресинтеза азотсодержащих веществ в анаэробной фазе. Потребность организма в кислороде тем больше, чем напряженнее работа. В определенных пределах существует линейная зависимость между тяжестью выполняемой работы и потреблением кислорода. Это соответствие обеспечивается усилением работы сердечно-сосудистой системы и увеличением коэффициента диффузии кислорода через ткань легких. Коэффициент диффузии увеличивается от 50 при работе мощностью 450 кг/мин до 61 при работе мощностью 1590 кг/мин.

Количество кислорода в минуту, необходимое для полного окисления продуктов распада, носит название кислородного запроса, или кислородной потребности, максимальное же количество кислорода, которое организм может получить в минуту, носит название кислородного потолка. Кислородный потолок у нетренированных к физической работе людей составляет примерно 3 л/мин, а у тренированных может достигать 4-5 л/мин.

Энергетические затраты при динамической отрицательной работе составляют примерно 50% энергетических затрат при динамической положительной работе. Так, передвижение груза по горизонтальной плоскости в 9-16 раз легче, чем подъем груза.

Рис. 1. Динамика потребления кислорода при физической работе. Штриховка в клетку - потребление кислорода во время работы; горизонтальная штриховка - кислородный запрос; вертикальная штриховка - кислородный долг. Рисунок слева - работа средней тяжести; рисунок справа - работа с прогрессирующей кислородной задолженностью.

Потребление кислорода при динамической положительной работе показано на рис. 1. Как видно из этого рисунка, кривая потребления кислорода в начале работы растет и только через 2-3 минуты устанавливается на определенном уровне, который затем удерживается длительное время (устойчивое состояние). Сущность такого хода кривой в том, что вначале работа производится при неполном удовлетворении кислородного запроса и вследствие этого - при нарастающем кислородном долге, так как энергетические процессы в мышце при сокращении ее происходят мгновенно, а доставка кислорода вследствие инертности сердечно-сосудистой и дыхательной систем - медленно. И лишь тогда, когда доставка кислорода соответствует полностью кислородной потребности, наступает устойчивое состояние потребления кислорода.

Кислородный долг, образовавшийся в начале работы, погашается уже после прекращения работы, в период восстановления, во время которого потребление кислорода достигает исходного уровня. Такова динамика потребления кислорода при работе легкой и средней тяжести. При тяжелой работе устойчивое состояние потребления кислорода по существу никогда не наступает, к дефициту кислорода в начале работы присоединяется дефицит кислорода, образовавшийся во время нее. В этом случае потребление кислорода все время растет вплоть до кислородного потолка. Восстановительный период при такой работе значительно удлиняется. В случае, когда кислородный запрос при работе превышает кислородный потолок, наступает так называемое ложное устойчивое состояние. Оно отражает кислородный потолок, а не истинную потребность в кислороде. Восстановительный период при этом оказывается еще более длительным.

Таким образом, по уровню потребления кислорода в связи с работой можно судить о тяжести выполняемой работы. Устойчивое состояние потребления кислорода во время работы может указывать на то, что кислородный запрос полностью удовлетворяется, что накопление молочной кислоты в мышцах и крови не происходит, что она успевает ресинтезироваться в гликоген. Отсутствие же устойчивого состояния и рост потребления кислорода во время работы свидетельствуют о тяжести работы, о накоплении молочной кислоты, требующей кислорода для своего ресинтеза. Еще более тяжелая работа характеризуется ложным устойчивым состоянием.

Длительность периода восстановления потребления кислорода также указывает на большую или меньшую тяжесть работы. При легкой работе кислородная задолженность небольшая. Образовавшаяся молочная кислота в большей своей части успевает ресинтезироваться в мышцах в гликоген во время работы, длительность восстановительного периода не превышает нескольких минут. После тяжелой работы потребление кислорода падает сначала быстро, а затем очень медленно, общая длительность восстановительного периода может доходить до -30 минут и более.

Восстановление потребления кислорода не означает восстановления нарушенных функций организма в целом. Многие функции организма, например состояние дыхательной и сердечно-сосудистой систем, дыхательный коэффициент, биохимические процессы и др., к этому времени еще не достигают исходного уровня.

Для анализа газообменных процессов определенный интерес могут представить изменения дыхательного коэффициента CO 2 /O 2 (ДК).

При устойчивом состоянии потребления кислорода во время работы ДК может указывать на характер окисляемых веществ. При тяжелой работе ДК повышается до 1, что указывает на окисление углеводов. После работы ДК может быть больше 1, что объясняется нарушением кислотно-щелочного равновесия крови и повышением концентрации водородных ионов (рН): повышенная рН продолжает возбуждать дыхательный центр и вследствие этого углекислота усиленно вымывается из крови при одновременном падении потребления кислорода, т. е. в отношении CO 2 /O 2 числитель увеличивается, а знаменатель уменьшается.

В более поздней стадии восстановления ДК может быть ниже исходного дорабочего показателя. Объясняется это тем, что в восстановительном периоде освобождаются щелочные резервы крови, и для поддержания нормальной рН задерживается углекислота.

При статической работе потребление кислорода носит иной характер. В трудовом процессе наиболее конкретным выражением статической работы является поддержание рабочей позы человека. Рабочая поза как состояние равновесия тела может осуществляться в порядке активного противодействия внешним силам; при этом возникает длительное тетаническое напряжение мышц. Этот вид статической работы весьма неэкономен в иннервационном и энергетическом отношениях. Рабочая же поза, при которой поддержание равновесия происходит путем приспособления к направлению силы тяжести, значительно более экономна, так как при этом отмечается тоническое, а не тетаническое напряжение мышцы. В практике наблюдаются оба вида статической работы, нередко сменяющие друг друга, но основное значение с точки зрения физиологии труда имеет статическая работа, сопровождающаяся тетаническим напряжением. Динамика потребления кислорода при таком виде статической работы показана на рис. 2.

Из схемы видно, что во время статического напряжения потребление кислорода значительно меньше, чем кислородный запрос, т. е. мышца работает почти в анаэробных условиях. В период, непосредственно следующий за работой, потребление кислорода резко возрастает, а затем постепенно падает (феномен Лингарда), причем период восстановления может быть длительным, так почти вся потребность в кислороде удовлетворяется после работы. Лингард дал следующее объяснение открытому им феномену. При тетаническом «сокращении мышцы вследствие сжатия сосудов создается механическое препятствие кровотоку и тем самым доставке кислорода и оттоку продуктов распада - молочной кислоты. Статическая работа анаэробна, следовательно, характерный скачок в сторону повышения потребления кислорода после работы обусловлен потребностью окисления продуктов распада, образовавшихся при работе.

Это объяснение не является исчерпывающим. На основании учения Н. Е. Введенского низкое потребление кислорода при статической работе может быть обусловлено не столько механическим фактором, сколько снижением обмена вследствие прессорно-рефлекторных влияний, механизм которых заключается в следующем. В результате статического напряжения (непрерывные импульсы с мышцы) определенные клетки коры головного мозга приходят в состояние сильного длительного возбуждения, приводящего в конечном итоге к тормозным явлениям типа парабиотического блока. После прекращения статической работы (пессимального состояния) наступает период экзальтации - повышенной возбудимости и как следствие - повышение обмена. Состояние повышенной возбудимости распространяется на дыхательный и сердечно-сосудистый центры. Описанный вид статической работы малоэнергоемкий, потребление кислорода, даже при очень значительном статическом напряжении, редко превышает 1 л/мин, но утомление может наступать довольно быстро, что объясняется изменениями, происшедшими в центральной нервной системе.

Другой вид статической работы - поддержание позы за счет тонического сокращения мышц - требует незначительных энергетических затрат и менее утомителен. Объясняется это характерными для тонической иннервации редкими и более или менее равномерными импульсами из центральной нервной системы и особенностями самой сократительной реакции, редкой и слабой импульсацией, тягучестью и слитностью импульсов, устойчивостью эффекта. Примером может служить привычное положение человека стоя.

Рис. 2. Схема феномена Лингарда.

..сколько литров воздуха нужно человеку в день?

Количество воздуха, перекачиваемое человеческими легкими за одну минуту в технике (и не только в ней) называется легочной вентиляцией. Эта величина меняется в довольно широких пределах. Она зависит как от физических и физиологических свойств конкретного индивидуума, так и от вида его деятельность. Обычно при рассчетах систем жизнеобеспечения принимают, что в состоянии покоя легочная вентиляция равна 6 л/мин, при легкой физической нагрузке - ок. 20 л/мин, а при тяжелой работе - 60 и более л/мин.
Так что, если я правильно понял Ваш вопрос, то через легкие человека за сутки будут перекачаны 8,6-16,0 куб.м воздуха (если на нем не пахали).
Если же человек сидит в невентилируемом помещении, то это совсем другая задачка, тоже легко решаемая. В стандартном виде формула пребывания людей в замкнутой камере без вентиляции обычно определяет время, которое они могут там просидеть, и имеет следующий вид:
T=[(V-0,08*n)*(Kд-K)]:M*n (эх, неудобно формулы в почте писать). Здесь Т - допустимое время пребывания в камере, час., V - объем камеры, л, n - число людей в камере, Кд - допустимая концентрация углекислого газа, л/л, К - начальная концентрация углекислого газа перед закрытием камеры, л/л, М - среднее выделение углекислого газа одним человеком в камере, л/час. Так как перед нами стоит другая задача - определить необходимый объем камеры при известном времени нахождения в ней, мы эту формулу преобразуем и получим:
V=(T*M+0,08Кд-0,08K):(Кд-К)
Дальше подставляем параметры.
Вы написали, что необходимое время - одни сутки, значит Т=24; Выделение углекислого газа, если человек сидит там сутки и не занимается подготовкой к боксерскому поединку за звание чемпиона мира, думаю, можно принять среднесуточным, то есть 30л/час (если больше - подставьте нужное; меньше вряд ли). Кд, то есть допустимая концентрация углекислого газа. Здесь большое поле для фантазии. Кто сидит - молодые здоровые лбы или люди болезненные и хилые? Дети? Старики? В общем, если режим щадящий, то эту величину никак нельзя делать больше 0,5%, а если молодые здоровяки, которые возможную легкую головную боль перенесут шутя, то ничего страшного и при 1% за сутки не случится. Да, кстати, Вы пишите о гипоксии, так это именно нехватка кислорода, кислородное голодание. Мы же расчет ведем по углекислому газу, так что возможное неприятное состояние будет называться гиперкопния, то есть избыток СО2.
Так вот, Кд принимаем в пределах 0,005-0,01, то есть - от полупроцента до процента. Ну, а К известно, если воздух не загазован, то это 0,03%, то есть 0,0003.
Если подставим и округлим, то в итоге получим необходимый объем камеры для одного человека от 72000 до 144000 литров, или от 72 до 144 кубометров. Разница, естественно, получается из-за того, что допустимую концентрацию мы считали в пределах 0,5-1%. В объеме 72 куба за сутки один организм надышит примерно до процента, в 144 - до полупроцента.
Вообще же хочу сказать, что такие эксперименты лучше все же проводить, имея в камере газоанализаторы на кислород и углекислый газ. Если приборы достать сложно, можно хотя бы купить стеклянные трубочки для экспресс-анализа и делать его через каждый час. Дело в том, что иногда попадаются отдельные идивидуумы, жрущие кислород (и, соответственно, выделяющие углекислоту) в очень больших количествах. У нас, например, есть один такой (я работаю на подводных аппаратах "Мир"), у него газообмен примерно в два раза выше, чем у нормальных людей. Далее - в этом объеме категорически нельзя курить, и если будете сажать курильщика, лучше ему за сутки воздержаться от курения, иначе окись углерода надышит, а это похуже, чем СО2. Ну и лучше всего, конечно, организовать в замкнутом объеме какую-нибудь простенькую системку жизнеобеспечения. Тогда хоть в трех кубометрах неделю сиди - было бы что пить-есть.

В спокойном состоянии человек выдыхает не весь объем воздуха, содержащийся в легких, а только его 1/6 часть, а именно пол литра - дыхательный объем (350 мл участвуют в газообмене, остальные задерживаются в носоглотке, трахее и т. д.) из трех (общая емкость легких - ОЕЛ). У ребенка в возрасте 10 лет обычно дыхательный объем в 2 раза меньше чем у взрослого (около 0,25 л за один раз), см. Таблицу 1. За один вдох в состоянии покоя человек столько же и вдыхает. Разница между вдохом и выдохом лишь в составе воздуха (содержание кислорода и углекислого газа), а не в объеме или массе.
Только при очень сильной физической нагрузке мы способны увеличить вдыхаемый (выдыхаемый) объем воздуха в четыре раза (т. е. до 2/3 от трех литров), таким образом, получается две третьих обычного объема легких (2 л - жизненная емкость легких - ЖЕЛ). Точно так же при сильном выдохе человек может к половине литра выдохнуть еще дополнительных 1,5 л - резервный объем . Максимальный объем или общая емкость легких может превышать 3 л. У кого-то она достигает 5 и более литров (например, тренированные спортсмены, атлеты и т. д.).

Минутный и суточный объем с учетом разных физических состояний организма

В среднем лежа в полном покое люди вдыхают и выдыхают каждую минуту 5 л воздуха (0,3 м3/ч); при стоячем положении - 7 литров, во время ходьбы - 10 л, при простой работе - 25, при тяжелых нагрузках - 40 литров, а при наивысшем напряжении, например, во время спортивных соревнований - 60 литров и больше (3,6 м3/ч). Для справки, в одном м3 - 1000 л.
Так сколько же воздуха вдыхает и выдыхает человек в день? В среднем мы пропускаем через свои легкие 15 - 20 кубических метров воздуха за сутки, а в год - приблизительно 6,000 куб. метров. За самую долгую жизнь человек не в состоянии использовать вдыхаемый воздух объемом и в половину кубического километра.

Частота дыхания детей и взрослых

Обычно частота дыхания у сформированного организма составляет 12 раз в минуту, у ребенка раза в два выше.

Таблица 1 . Зависимость частоты дыхания, дыхательного объема (абсолютного и на 1 кг массы тела) от возраста по Н. А. Шалкову.