二氧化碳中毒(缺氧了？常识以为的缺氧其实是二氧化碳中毒)

二氧化碳中毒
 
 

   我一直觉得我大脑的供氧系统不太好，因为我在密闭的空间呆久了就会头痛，人多开会时尤其明显。
    这样次数多了，我就总结出规律，肯定是人多了，氧气不够用了，电脑氧气供应不上才会头痛的。后来做一个项目时因为新风系统不足，查阅资料时才恍然大悟：原来新风不是为了解决氧气不足的问题，而是解决二氧化碳中毒的问题。我头痛也不是因为缺氧，而是因为二氧化碳中毒。
    我问这样一个问题，一个人在一个10平方3m层高的密闭房间中，他会因为什么死去？我之前一直以为是会缺氧而死，但真正的死因是会因二氧化碳中毒而死。可能是因为二氧化碳在大气中一直都存在，然后人又在不停的呼出二氧化碳，所以很多人都以为二氧化碳无毒无害，其实这真的是一个思维误区，平常大气中二氧化碳之所以显得无毒无害是因为浓度太低了（最新测得最高是415ppm，0.0415%）。而在密闭空间这个浓度会急剧上升，远大于氧气含量下降对我们影响；这个我后面算一下就很清楚了。因此像太空飞船，潜艇，除了解决氧气供应的问题外，更重要的的事情就是去除空气中的二氧化碳。
    先看看二氧化碳浓度对人的影响（ppm=百万分之一=0.0001%）：
    室内空气二氧化碳浓度在700ppm以下时属于清洁空气，人们会感觉很舒适；（0.07%）
    当浓度在700ppm至1000ppm时也还算正常，属于普通空气，不过一些比较敏感的人会有不太好的感觉； （0.07-0.1%）
    当二氧化碳浓度超1000ppm，但在1500ppm范围时空气处于临界阶段，很多人都会产生不适的感觉了。 （0.1-0.15%）
    达到1500ppm至2000ppm时，空气属于轻度污染，（0.15-0.2%）
    超过2000ppm则属于严重污染。（0.2%）
    当二氧化碳浓度处于3000ppm至4000ppm之间时，会导致人们呼吸加深，出现头疼、耳鸣、血压增加等症状；（0.3-0.4%）
    当浓度高达8000ppm以上时就会出现死亡现象。（0.8%）
    若人体长期吸入浓度过高的二氧化碳时，会造成人体生物钟紊乱，因为二氧化碳浓度高时能抑制呼吸中枢，浓度特别高时对呼吸中枢还有麻痹作用。长此以往人们会有气血虚弱、低血脂等症状，且很容易感到大脑疲劳，严重影响人们的生活，例如上班族工作会感到力不从心，学生学习也会受到很大影响。
        二氧化碳对人体有很大的危害，而有人的室内二氧化碳浓度一定会提高。为了实验二氧化碳对人体的危害，晚上睡觉前可以在头上盖被子：不过一分钟我们一定会感到不舒服。这种不舒服的感觉最大原因并不是因为氧气少了，而是因为二氧化碳浓度达到了危险水平。短期处于二氧化碳浓度过高，不会对我们的身体带来太大的影响。但如果我们长期居住和工作在二氧化碳过高的环境，它会对人体带来极大的危害。当二氧化碳少时对人体无危害，但其超过一定量时会影响人（其他生物也是）的呼吸，原因是血液中的碳酸浓度增大，酸性增强，并产生酸中毒。

    我们做设计的经常喜欢反驳别人的就是，你拿出规范依据来，没有规范要求你说的再有道理我不听，不信谣，不传谣。我们可以看看国家法规对二氧化碳浓度的要求：
    一，《室内空气质量标准》GB/T 18883-2002。《室内空气质量标准》中提到，室内二氧化碳CO2参数需小于标准值0.10%，检验标准来源《公共场所卫生检验方法 第2部分：化学污染物》GB/T 18204.24，检验方法为:不分光红外线气体分析法、气相色谱法和容量滴定法。 
  二，《室内空气中二氧化碳卫生标准》GB/T 17094-1997。室内二氧化碳CO2标准值≤0.10%（2000mg/m3），标准中具体罗列了检验原理为根据比尔定律和二氧化碳对红外线有选择性吸收的原理。检验仪器为：便携式红外二氧化碳监测仪和二氧化碳标准气体。 
    三，《公共场所卫生指标及限值要求》GB 37488-2019。对于睡眠、休息需求的公共场所，室内二氧化碳CO2浓度不应大于0.1%；其他场所，室内二氧化碳CO2浓度不应大于0.15%。检验标准来源根据《公共场所卫生检验方法》GB/T 18204。
    我们可以用碳的燃烧计算人所需的氧气量，C + O2 =CO2（这个方程式实际上是葡萄糖或淀粉氧化方程式的简化），放出近393千焦/摩尔的热量（热功当量是4.18，上面的393千焦/摩尔，可以近似的算为100千卡/摩尔）。我们每人每天大约需要2000到3500千卡/摩尔的能量。算一个较低值2000千卡/摩尔吧。方程式指出，碳与氧气反应，消耗每摩尔的氧气，可以得到100千卡的热量。为了得到2000千卡的热量，就需要20摩尔的氧气来转化为二氧化碳，20*22.4=448L;静躺状态。
    10平方3m层高的密闭房间30m3（按CO2浓度）：0.448/30+0.04%=1.53%，24小时内就足够致命了。
    氧气浓度变化呢（O2浓度）：21%-0.448/30=19.51%；根本就没有大的变化，对人没什么影响。
    所以封闭航天飞机需要去除二氧化碳。大多数航天飞机依靠含有粉末状氢氧化锂的过滤器来清除二氧化碳：当含有二氧化碳（CO2）的空气通过过滤器时，二氧化碳就会与氢氧化锂（LiOH）结合，生成碳酸锂（Li2CO3）和水（H2O）。消防员和矿工使用的SCUBA呼吸器和个人氧气装置也必须要清除二氧化碳，其中一些呼吸器使用了氢氧化锂过滤器，但是其他呼吸器利用的是涉及超氧化钾（KO2）的化学反应。当超氧化钾跟来自人类呼吸的水蒸气（H2O）和二氧化碳（CO2）结合时，就会吸收二氧化碳并产生氧气和碳酸氢钾（KHCO3）。反应会产生热量，因此人们知道超氧化钾什么时候用完，用完后温度就不再上升。该系统还有额外的优势：既能供应氧气，又能清除二氧化碳。
    但是对于我们普通建筑来说，用这些化学反应去除二氧化碳就有点浪费成本了，我们通常采用的办法就是用室外新风稀释二氧化碳。那需要多少新风才能让CO2浓度对人影响不大呢？ 
    每小时人均需求新风量（按CO2浓度不超国标1000PPM）：0.448L/(0.1%-0.04%)/24=31CHM（~30立方米每小时，这也是国标办公室的新风量标准）。
    然后我就有新的疑问了，为什么会议室国标的新风量是14CHM/人了呢？我做了一个对比表，大概能得出结论是，由于会议室人员密度太大，但热负荷没那么大，按热负荷送风的VAV系统，更多的新风也送不进去。

另外本身空调计算办公区加会议室的总新风量时是按会议室和办公室叠加人数计算的，等于办公的人数在会议室里面重新计算了一遍，再给很高的新风量会有浪费，而且最终会议室和办公室空气都是流通的。总风量够只要在BA控制设置回风CO2控制浓度时，设置低一点，就可以把会议室的CO2浓度稀释掉了。
但是当一个空间只有会议室时，这个算法还是会有问题的，二氧化碳浓度有些偏高。
（计算得出CO2浓度1640ppm）：0.448L/(0.164%-0.04%)/24=14CHM（~14立方米每小时，这是国标会议室的新风量标准）。
还是应该按30CHM/人算更合适一些。
最终得出一个结论：勤开窗，多通风还是对的，不要老在一个小空间关着，封闭的空间对人危害很大，如果觉得不舒服了就去室外透透气，机械的通风也有坏或不开的时候。

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