Успеваемость школьников и CO₂: как это связано

Главная страница

›

Блог

›

Успеваемость школьников и CO₂: как это связано

В школьных классах часто душно из-за недостаточного проветривания: воздух несвежий, с избытком углекислого газа. В таких условиях дети быстро утомляются, плохо себя чувствуют, успеваемость падает.

В статье подробно расскажем, какое влияние оказывает углекислый газ на успеваемость школьников и как наладить эффективное и комфортное проветривание в классе.

На уроке дети длительное время находятся в одном помещении. Обычно школьные классы рассчитаны на 25–30 человек, при этом многие помещения переполнены. Продолжительность урока — 40 минут. Согласно санитарным правилам, всё это время окна должны быть закрыты, потому что естественное проветривание в школе в присутствии детей не допускается.

Чем выше уровень CO₂, тем более «тяжёлым», несвежим становится воздух: возникает усталость, сонливость, головная боль, снижается концентрация внимания. Подробно о том, какие процессы нарушаются в организме при повышенном уровне CO₂ в воздухе, рассказываем в соответствующем разделе статьи «Влияние уровня углекислого газа на мозг: как воздух в помещениях ухудшает мышление».

Высокая концентрация CO₂ — показатель нехватки свежего воздуха и одновременно с этим накопления других вредных веществ. В непроветриваемых помещениях возрастает уровень запылённости, концентрации частиц PM, летучих органических соединений (ЛОС), которые дополнительно ухудшают самочувствие и внимание. При этом дети более уязвимы к загрязнителям воздуха, чем взрослые, из-за более высокой частоты дыхания по отношению к массе тела.

Чтобы снизить концентрацию углекислого газа и других загрязнителей в помещении, нужен стабильный приток воздуха с улицы, поскольку именно уличный воздух считается свежим и полезным для здоровья. Средняя концентрация CO₂ в уличном воздухе — 400 ppm, или 0,04%, в помещении этот показатель всегда гораздо выше из-за дыхания людей.

На практике уровень CO₂ в школьных классах гораздо выше норматива. При закрытых окнах CO₂ возрастает уже через несколько минут после начала урока, как следствие — ухудшается состояние школьников, падает успеваемость. Именно поэтому для школы важно не просто кратковременное проветривание на переменах, как предусматривается при естественной вентиляции, а регулярное обновление воздуха с помощью механической приточной вентиляции.

Механическая приточная вентиляция — это принудительная подача воздуха в помещение: постоянно и в необходимом объёме. Подробнее о том, какие варианты приточной вентиляции можно реализовать в школе, рассказываем в статье «Какой должна быть вентиляция в школе — в учебном классе».

Одно из экспериментальных исследований доказывает, что достаточная вентиляция и свежий воздух в классе помогают повысить успеваемость школьников. В эксперименте принимали участие дети 10–12 лет: 4 класса из двух разных школ. В ходе исследования учёные измеряли скорость притока свежего воздуха в классах и наблюдали за успеваемостью школьников по математике, языковым предметам, чтению.

Результаты исследований и экспериментов подтверждают, что повышенный уровень углекислого газа негативно влияет на успеваемость школьников. В душном классе учащиеся быстрее устают, чаще отвлекаются, медленнее обрабатывают информацию и делают больше ошибок при выполнении заданий.

Санитарные нормы регламентируют проветривание учебных классов во время перемен, когда дети отсутствуют в помещении. Однако этого недостаточно для нормальной вентиляции. За время перемены продолжительностью 10 минут воздух в помещении, где находилось 25–30 человек, не может обновиться. А с началом занятий уровень CO₂ быстро повышается выше установленного норматива 800 ppm.

Чтобы решить вопрос с вентиляцией в классе, родители учеников могут выступить с инициативой. На первом этапе можно обратиться в администрацию школы с официальной просьбой провести замеры уровня CO₂. Если показатели не будут соответствовать нормативу, можно обращаться в Роспотребнадзор с требованием проведения официальной проверки.

Процесс решения вопроса с вентиляцией через администрацию может затянуться на месяцы и годы. Вместо этого в классе можно установить датчик углекислого газа самостоятельно. Это позволит делать точные замеры и собирать данные об изменении уровня CO₂. Стоимость таких датчиков невысока: от 1000 рублей.

Замеры уровня CO₂ можно вести вручную. Даже если датчик имеет хорошую автоматизацию, память, составляет графики, это полезно делать для наглядности. Например, для детей можно составить график дежурств наблюдения за уровнем CO₂, и тогда это превратится в мини‑проект класса. Детям будет интересно сравнивать показатели на разных уроках, наблюдать пиковые показатели, видеть, как изменяется график после проветривания или после начала урока.

Исследования показывают, что углекислый газ распределяется в помещениях неравномерно, особенно при естественной вентиляции. В связи с этим замеры CO₂ в классе нужно проводить в нескольких точках. При механическом притоке воздуха достаточно одной правильно выбранной точки, поскольку воздух перемешивается более равномерно.

Место для датчика следует выбрать вдали от окон, приточных устройств, на расстоянии минимум 1 метр от места, где постоянно находятся люди. Высота — примерно 1,1 м от пола, на уровне дыхания сидящего человека.

Достаточно одной недели наблюдений, чтобы оценить ситуацию в классе и принять решение о налаживании вентиляции. Если подтвердится, что школьная вентиляция работает неэффективно, а глобальная модернизация систем не планируется, ситуацию можно исправить локально в отдельном классе. Для реализации проекта оптимально выбрать компактные приточные устройства для проветривания — бризеры.

Бризер, или приточный воздухоочиститель — это вентиляционное устройство, которое забирает уличный воздух, пропускает его через систему фильтров, подогревает и подаёт в помещение. Бризер нормализует воздухообмен и снижает уровень CO₂ до оптимального значения. Вентиляция налаживается благодаря тому, что устройство нагнетает воздух принудительно в большом объёме и процесс протекает непрерывно.

В отличие от проветривания через окна, с бризером поток свежего воздуха контролируемый: без сквозняков и выхолаживания. Встроенный нагреватель позволяет подогреть приточный воздух перед подачей, поэтому проветривать можно в течение всего урока, пока дети находятся в классе.

В отдельных комплектациях бризеров есть встроенный датчик CO₂, который помогает настроить автоматический режим по уровню углекислого газа. Прибор автоматически реагирует на рост концентрации CO₂ и увеличивает интенсивность проветривания. При снижении уровня CO₂ бризер переключает скорость притока на меньшую.

При работе в авторежиме поддерживается не только свежесть воздуха, но и комфортный уровень шума большую часть времени. Постоянно включать бризер на максимальную скорость нецелесообразно, поскольку на высоких оборотах устройство работает громче и потребляет больше электроэнергии. Авторежим позволяет снизить фоновый шум и экономить на электричестве.

Бризеры подают в среднем около 150 м³/ч свежего воздуха на максимальной скорости, самые производительные модели — до 300 м³/ч. Оптимально подобрать бризер таким образом, чтобы он подавал необходимый объём воздуха на средней скорости с невысоким уровнем шума. Так устройство не будет мешать учебному процессу. Допустимый уровень шума в классе: для постоянного шума — не более 40 дБ, для непостоянного — не более 55 дБ.

Даже если приборы будут временно работать на максимальной скорости, это не нарушит нормы: на 7-ой скорости шум составляет 42,7 дБ, при этом приток — до 170 м³/ч, по нашим замерам. Бризеры интенсивно проветрят класс при необходимости, затем скорость можно будет снизить. Также 7-ую скорость можно включать на переменах.

Для регионов с холодными зимами важны два параметра: мощность нагревателя и качество теплоизоляции корпуса. Достаточный запас мощности гарантирует, что воздух будет прогреваться даже на повышенных скоростях притока. Надёжная теплоизоляция исключает продувание, промерзание корпуса, образование конденсата на корпусе или стене.

Чтобы поток приточного воздуха распределялся мягко и равномерно, стоит выбирать бризеры с верхней подачей воздуха, устанавливать их также лучше в верхней части стены. Так поток будет направляться вдоль потолка, а не на детей. Это поможет избежать дискомфорта у учеников, сидящих близко к устройствам.

На состояние и успеваемость школьников влияет не только свежесть воздуха, комфортная температура, но и чистота воздуха, отсутствие пыли, вредных газов, других загрязнителей. Бризеры очищают приточный воздух перед подачей в помещение и поддерживают качество воздуха на высоком уровне.

В школьных классах актуальна проблема быстрого распространения инфекций, которые передаются воздушно-капельным путём. Чтобы снизить риск заболеваний в сезон простуд, оптимально выбирать бризеры с обеззараживанием воздуха. Это модели с антибактериальными HEPA-фильтрами или с системой фотокатализа. Фотокаталитический фильтр разлагает вирусы, бактерии, споры грибков, плесени на безопасные составляющие: воду и небольшое количество углекислого газа.

Приборы крепят внутри помещения на стене, которая граничит с улицей. Для каждого устройства бурят одно отверстие диаметром 132 мм под воздуховод, который прокладывают внутри стены. Прокладка воздуховодов внутри помещения, установка наружных блоков на фасаде не требуется.

ATMEEX AIRNANNY A7 — скорость притока до 146 м³/ч, одно устройство рассчитано на 7 учеников в классе. Многоступенчатая очистка воздуха префильтром, HEPA-фильтром, угольным фильтром. В отдельных комплектациях: обеззараживание фотокаталитическим фильтром, авторежим по уровню углекислого газа, встроенный ультразвуковой увлажнитель.