Тема 1: Процессы формирования микроклимата помещений

Занятие №2: Виды моделирования.

План занятия:

1. Тепловое ощущение человека – общие понятия.

2. Методы оценки теплоощущений человека.

2.1 Метод эффективных температур. ЭТ

2.2 Метод эквивалентно-эффективных температур. ЭЭТ

2.3 Метод результирующих температур. РТ

2.4 Шкала тепловых ощущений.

1. Тепловое ощущение человека определяется результативным действием температуры, влажности, скоростью движения воздуха и температурой окружающих поверхностей, поэтому возникает необходимость в создании некоторой величины, которая могла бы служить мерилом теплового ощущения человека и в то же время являться (f) функцией величин, характеризующих состояние среды.

Поскольку для изменения ощущений не имеется объективной единице, задача создания указанной функциональной зависимости очень сложна. Известны несколько направлений, при чем каждое из них частично решает задачу. Сюда относится метод совместного учета факторов.

2.Существуют различные комбинации параметров окружающего воздуха, при которых создаются одинаковые условия для хорошего самочувствия человека. Для оценки теплоощущения человека применяются методы эффективности температур. Основы ощущения об эффективности температур были впервые разработаны И.П.Флавицким и опубликованы в 1884г.

2.1 Метод эффективных температур ЭТ. Для упрощения вопроса рассмотрим связь между тепловыми ощущениями с одной стороны, и температурой, и влажностью воздуха с другой. При данной интенсивности мускульной работы тепловое ощущение может оставаться постоянным при различных сочетаниях температуры и влажности воздуха. Чем выше температура воздуха по сухому термометру (), тем ниже должна быть его влажность для создания тождественного теплового ощущения, так как усиленное испарение пота компенсирует ослабление теплоотдачи конвекцией и лучеиспусканием. При температуре ниже 7-10, влажность оказывает обратное влияние на тепловое ощущение. Пота выделяется незначительно, изменение интенсивности его испарения при колебаниях влажности почти не влияет на тепловое ощущение и основное количество тепла отдается основными путями. Повышение влажности вызывает увеличение теплопроводности одежды, и теплоотдача от тела усиливается. Поэтому при относительно высокой влажности воздуха ощущается относительная прохлада, чем при сухом воздухе с той же достаточно низкой температурой. Следовательно, чем ниже температура воздуха, тем меньше должна быть его влажность для создания одинакового теплового ощущения.

Эффективная температура выражает одинаковые теплоощущения человека в неподвижном воздухе в зависимости от комбинаций значений температуры и влажности, или от соотношения температур по сухому и мокрому термометрам. Таким образом, по ЭТ понимают температуру насыщенного воздуха, обладающего такой же охлаждающей способностью, как воздух с заданными температурой и влажностью (Среди равноценных сочетаний температур и влажности (t, φ) имеется такое, при котором и. Эта температура на ЭТ°).

При различных сочетаниях температур и влажности можно получить одно и тоже значение ЭТ°. Если при определенных интенсивности мускульной работы и значений ЭТ° тепловое ощущение находится на уровне комфортного, то при более высокой ЭТ° оно будет характеризоваться как ощущение перегрева; при более низкой ЭТ° возникает ощущение излишнего охлаждения. Таким образом, каждой степени интенсивности мускульной работы соответствует только одно значение ЭТ° воздуха, который обеспечивает комфортное тепловое ощущение. Чем больше отклоняется от этого значения действительная величина ЭТ°, тем выше степень дискомфорта. На основании статистических наблюдений устанавливают сочетание температур, влажности, эквивалентное по создаваемому или тепловому ощущению и характеризуемое одним значением ЭТ°. Таким образом, создана шкала ЭТ°, где выделены ЭТ° комфортной зоны зимы и лета для людей, занятых легкой работой при спокойном состоянии воздуха. Максимальный комфорт соответствует значению ЭТ°, при котором большинство испытуемых дают одинаковую положительную оценку теплового ощущения. Для теплого периода – максимум комфорта 21-22, для холодного – 17-19. Смещение зимней комфортной зоны в область более низких ЭТ° объясняется влиянием зимней одежды.

2.2 На тепловые ощущения человека кроме температуры и влажности оказывает влияние скорость окружающего воздуха (м/с), которая учитывается эффективно-эквивалентной температурой ЭЭТ, под которой понимают температуру неподвижного насыщенного воздуха, при котором человек имеет такие же тепловые ощущения, как и в данном подвижном ненасыщенном воздухе с иными значениями температуры. (Для любого сочетания t, φ и ω можно найти неподвижного и насыщенного, который создает то же тепловое ощущение или обладает охлаждающей способностью).

На рис. 16 представлена номограмма ЭТ° и ЭЭТ, связывающая различные сочетания температуры, влажности и скорости (t, φ и ω) в помещении. Номограмма состоит из двух вертикальных шкал температур:,, а также кривых постоянных значений ω и ЭЭТ (при …. Значения ЭТ° и ЭЭТ равны). Значения ЭЭТ определяют в точке пересечений линий, соответствующей значению скорости (ω), с линией, соединяющей значения и для данного помещения. (Например, если,, ω = 0.5м/с, следовательно, ЭЭТ = 27°; при тех же значениях, и ω = 0 (неподвижный воздух) ЭТ=ЭЭТ=27.5°). На рис. 16 нанесена зона комфортного микроклимата, в которой параметры воздуха создают у человека благоприятное тепловое ощущение. За пределами этой зоны организм человека реагирует на изменение … неблагоприятно.

Воспользовавшись номограммой при известной комбинации,, можно определить различные комбинации.и ЭЭТ. (ω = 1.0м/с, ЭЭТ = 21°; ω = 1.5м/с, ЭЭТ = 20°; ω = 2.0м/с, ЭЭТ = 19.5°)

2.3 Как ЭТ°, так и ЭЭТ не учитывает радиационного теплообмена, который оказывает существенное влияние на тепловые ощущения человека.

Результирующая температура РТ является комплексным показателем, учитывающим влияние на тепловые ощущения человека, φ и ω, а так же средней радиационной температуры окружающих поверхностей. Радиационную температуру определяют по шаровому термометру, представляющему собой обычный термометр, резервуар которого вставлен в центр пустотелого зачерненного шара = 9÷12см.

На рис. 17 приведена номограмма результирующих температур, с помощью которых можно определить РТ для комбинаций различных значений, φ, ω и.

Номограмма РТ представляет собой видоизмененную номограмму ЭТ°, ЭЭТ с добавлением двух шкал: ω(шкала 1), φ(шкала 2). По шкале 2 кроме определяют поправку на тепловую радиацию: δt и так называемую сухую результирующую температуру – N. Последняя равна алгебраической сумме и поправки на тепловую радиацию: N = + δt. Результирующую температуру определяют следующим образом: находят ∆t- разность между средней радиационной температурой и (∆t = -). На шкале 4 отмечают точку А, определяющую ∆t. Соединив точку А прямой с точкой В на горизонтальной шкале 1, соответствующей скорости воздуха в помещении, получают на шкале 2, в месте пересечения с линией АВ, точка К, показывающую значение поправки на тепловую радиацию δt. Зная поправку, находят сухую результирующую температуру N = + δt и откладывают ее на шкале 2 (точка Е). Затем выполняют следующие построения: из точки С на шкале 2 (соответствует) проводят через точку М на шкале 4 (соответствует) до пересечения с изотермой на шкале 5, равной …(точка Д). Кривая, проходящая через точку Д, показывает значение влажности (φ) в помещении. Полученную точку Д соединяют прямой линией с точкой Е, характеризующую температуру N. В месте пересечения прямой ДЕ с кривой на шкале 3, соответствующей скорости воздуха, находим искомое значение РТ.

Например: известны,, ω = 0.15м/с,, ∆t = - = 26 – 24 = 2 откладываем на шкале 4 (точка А) точка В соответствующая заданной скорости соединяется с точкой А; на шкале 2 находим поправку на тепловую радиацию δt = 1. Значение N = + δt = 24 + 1 = 25 наносим на шкалу 2. Соединяем точку С () с точкой М () прямой, продлив ее до пересечения с изотермой на шкале 5 находим точку Д, соответствующую φ = 77%. Прямая ДЕ пересекается с кривой ω = 0.15м/с на шкале 3 в точке Р с РТ = 23.5. Метод результирующих температур удобен для оценки микроклимата данного помещения путем сопоставления соответствия полученного значения РТ комфортным условия.

2.4 Метод учета тепловых ощущений заключается в определении характеристики тепловых ощущений S по математическим зависимостям и соответствия характеристики S тепловым ощущениям человека по шкале, тепловых ощущений (смотри таблицу приложений занятие №2 тема 1)

Л1 §21.2-21.3; Л2 стр. 50-53.