Комфортные условия микроклимата

Русский исследователь И.И.Флавицкий в 1884 г. выявил комплексное воз­действие метеорологических факторов на человека. Это обстоятельство означает, что ощущение теплового комфорта появляется, если параметры микроклимата находятся в определенном сочетании.

Рис.3.6. Комфортное сочетание температуры воздуха и радиаци­онной температуры помещения

В качестве обобщающего температур­ного показателя используют температуру помещения, равную средней между темпера­турой воздуха t_В и радиационной температу­рой t_R

(3.3)

Радиационную температуру рассматривают как осредненную по площади температуру внутренних поверхностей в помещении. Температура помещения может быть измерена с помощью шарового термометра.

Данные о комфортных сочетаниях температуры воздуха и радиационной температуры приводит ряд авторов. Так, для легкой работы, выполняемой челове­ком, В.Н. Богословский дает следующие показатели комфорта:

для холодного периода

для теплого периода . (3.4)

Показатели комфорта по В.Ф.Раберу и Ф.М. Гатчинсону таковы:

(3.5)

Комфортное сочетание 1В и tR по данным Т.Бедфорда и В.Лизе показано на рис.3.6.

Сочетание температуры воздуха, поверхностей, скорости и относительной влажности воздуха определяют по диаграмме для эффективной температуры разработанной Хьюстоном, Яглоу и Мюллером. На рис.3.7 показана аналогичная диаграмма, разработанная в институте профзаболеваний им.Обуха, а по данным А.Мачкаши - на рис.3.8

Рис. 3.8. Диаграмма условий ком­форта, по данным А. Мачкаши.

средняя температура поверх­ности тела;

а - линия комфорта;

б - верхняя граница комфорта;

в - нижняя граница комфорта

.

Рис. 3.7. Карта (диаграмма) нормально эффек­тивных и эквивалентно эффективных темпе­ратур

В последние десятилетия общепризнаны материалы о тепловом комфорте, опубликованные П.О.Фангером. Из рассмотрения балансовых уравнений явной и скрытой теплоотдачи человеком и на основании многочисленных опытов он по­лучил уравнение теплового комфорта:

(3.6)

где- удельное значение метаболического тепла, Вт/м;

- механический коэффициент полезного действия;

- парциальное давление водяного пара в воздухе, мм рт.ст.;

t_од - температура одежды, С

k- коэффициент теплопередачи одежды, кло (1 кло = 0,155 м2 0С/Вт);

a_В - коэффициент теплообмена, Вт /м С.

Температура одежды рассчитывается по формуле

где- сопротивление теплопроводности одежды, м3 0С/Вт.

В уравнении комфорта учтены различные факторы, определяющие ощу­щения теплового комфорта: параметры микроклимата -(в скрытом виде); одежда человека -характер физической работы -

Эту модель можно отобразить с помощью номограмм, позволяющих по­следовательно выбрать комфортное сочетание параметров.

РМV	-3	-2	-1
Ощущение	Холодно	Прохладно	Слегка прохладно	ком­фортно	слегка тепло	тепло	жарко

Помимо уравнений теплового комфорта П.О.Фангер предложил метод рас­чета теплоощущения человеком, позволяющий путем сопоставления фактиче­ских параметров и расчетных выявить степень дискомфорта в отдельных точках помещения. На основе приведенной ниже шкалы ожидаемых значений тепло- ощущения (РМУ) можно численно оценить субъективное психофизиологическое ощущение человека:

При разработке шкалы П.О.Фангер исходил из следующего: чем больше на­пряжение механизма терморегуляции для поддержания теплового баланса, тем больше степень дискомфорта. В данном случае степень дискомфорта зависит от разности теплопродукции организма и теплоотдачи в окружающую среду. Эту разность называют нагрузкой Qc, которая, в свою очередь, определяется факти­ческими параметрами микроклимата и может быть детерминирована уравнениями теплообмена организма, положенными в основу уравнений комфорта.

На основе собственных экспериментов и опытных данных других исследо­вателей

П.О.Фангер получил следующую формулу для расчета в условиях равен­ства температуры воздуха и радиационной температуры и при относительной влажности 50 %.

Рис. 3.9. Кривые изолиний PMV для школьного класса (по данным П.О. Фангера)

Рис. 3.10. Зависимость между ожи­даемым числом людей, недовольных тепловой обстановкой 1, и показате­лем теплоощущения PMV

Значениядля различных уровней физической деятельности и разной степе­ни теплозащиты одежды предложены в виде таблиц. Разработаны корректирую­щие диаграммы для случая, когда отно­сительная влажность воздуха отличается от 50 %, аПрактическое применение РМУ наглядно демонстрируется дан­ными, приведенными рис.3.9, где показаны изолинии РМУ для школьного класса. На основе эксперимента, в котором участвовало большое число людей, П.О.Фангер выявил зависимость между ожидаемым числом людей, недовольных тепловой обстановкой, и показателем теплоощущения (рис.3.10). Как видим, кри­вая симметрична относительно = 0, при этом дискомфорт ощущают 5 % лю­дей. В практических расчетах принимают оптимальное значение этого показателя, равное 25 %.