Условия комфортности для человека в помещении

Тепловой баланс организма человека

ЧЕЛОВЕКА В ПОМЕЩЕНИИ

ТЕПЛОВАЯ ОБСТАНОВКА И УСЛОВИЯ КОМФОРТНОСТИ ДЛЯ

Лекция 5. Цель лекции: Определение комфортных и допустимых условий для различных помещений на основании требований СНиП.

Уравнение теплового баланса организма человека

Q1 ± Qk ± Qp - Qи - Qм - Qф ± ΔQ = 0, (4.1)

где Q1 – теплопродукция организма, зависящая от степени тяжести выполняемой работы и температуры окружающего воздуха;

Qk, Qp, Qи – составляющие теплообмена человека: конвективная, радиационная, испарение, зависящие от тяжести выполняемой работы и температуры воздуха, и их соотношение определяет комфортность условий, а их сумма – величину ΔQ и, соответственно, перегрев или переохлаждение организма;

Qм, Qф – расход тепла на механическую работу и на физиологические процессы;

ΔQ – избыток или недостаток тепла в организме.

Организм имеет систему терморегуляции, обеспечивающую отвод тепла конвекцией, излучением и испарением и позволяющую человеку приспосабливаться к изменению тепловых условий. Однако эта способность организма ограничена небольшим интервалом температуры.

Комфортные и допустимые тепловые условия в помещениях определяются категориями физической работы: легкой (категории Iа и Iб), тепловыделения до 170 Вт; средней тяжести (категории IIа и IIб), тепловыделения до 290 Вт; тяжелой (категория III), тепловыделения более 290 Вт.

В каждом помещении необходимо создавать и поддерживать тепловой режим в зависимости от его назначения и предъявляемых санитарно-гигиенических требований, установленных нормативными документами: СНиПами «Строительная теплотехника», «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»; ГОСТом 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны»; Санитарными нормами микроклимата производственных помещений (№4088-86).

Комфортные и допустимые условия для производственных помещений должны быть обеспечены в рабочей зоне, т. е. в пространстве высотой до 2 м (до 1,5 м для сидящих людей) над уровнем пола.

Расчетными внутренними характеристиками отапливаемых помещений являются:

температура воздуха в середине рабочей зоны или помещения (tв), влияющая на теплоотдачу конвекцией;

– радиационная температура [1] помещения (tR), влияющая на теплоотдачу излучением;

температура помещения (tп).

Радиационную (среднюю лучистую) температуру обычно определяют по упрощенной формуле, не учитывающей степень черноты ограждений:

tR= å (Fв tв )/ åFв , (4.2)

где tв – средняя температура поверхностей, обращенных в помещение, включая и греющие панели;

Fв – соответствующие площади поверхностей.

Так как деятельность человека связана с частью объема помещения, то ощущение температурного комфорта зависит как от температуры окружающего воздуха, так и от радиационной температуры. Учитывая это, удобно характеризовать условия в помещении температурой помещения. Для наиболее распространенных помещений:

tп@(tв+tR)/2. (4.3)

Температурная обстановка в помещении определяется сочетанием температур tв и tR и характеризуется двумя условиями комфортности.

Первое условие комфортности температурной обстановки устанавливает зону сочетаний tв и tR, при которых человек, находясь в середине помещения (обслуживаемой зоны), не испытывает чувства перегрева или переохлаждения. Для отопительного периода это условие имеет вид:

tR=1,57 tп(И) - 0,57 tв ± 1,5, (4.4)

где tп) – нормируемое значение tп, соответствующее комфортным условиям при разной интенсивности (И) выполняемой физической работы.

Проверку tR обычно производят для помещений, имеющих панельное или воздушное отопление; или имеющих сильно развитые холодные поверхности наружных ограждений (ленточное остекление, две и более наружных поверхности), т. е. где есть заметная разница между tв и tR.

В остальных случаях (при tв» tR), согласно СНиП, обеспечивают расчетную температуру воздуха. (Для жилых, общественных и административно-бытовых помещений – 18 – 22 оС).

Кроме общего теплового баланса на тепловое самочувствие человека влияют условия, в которых находятся отдельные части тела (ноги, голова).

Второе условие комфортности температурной обстановки определяет допустимые температуры нагретых и охлажденных поверхностей при нахождении человека на границах обслуживаемой зоны помещения.

Для предупреждения радиационного перегревания или переохлаждения человека, поверхности ограждений потолка и стен (в зоне свыше 1м) могут быть нагреты до допустимой температуры (при минимально необходимой теплоотдаче человеком излучением 11,6 Вт/ м2):

[tнаг] £ 19,2 + 8,7 / j, (4.5)

или охлаждены до допустимой температуры (при максимальной теплоотдаче человеком излучением 70 Вт/ м2):

[tохл] ³ 23 - 5 / j, (4.6)

где j – коэффициент облученности с поверхности наиболее невыгодно расположенной элементарной площадки на голове в сторону нагретой или охлажденной поверхности (расчетное расстояние до стен 1 м). При j > 0,2:

j = 1 - 0,8 y / l, (4.7)

где у – расстояние от головы человека до потолочной отопительной панели;

l – осредненный размер панели, l = Ап0,5;

Ап – площадь панели.

Минимально допустимая температура охлажденной поверхности окон определяется по предельно допустимой теплоотдаче излучением человека равной 93 Вт / м2 :

[tохл. ок] ³ 14 - 4,4 / jок. (4.8)

Температура поверхности холодного пола может быть ниже tв на 2 – 2,5 оС (в производственных помещениях это требование относится к участникам с постоянными рабочими местами).

Температура поверхности нагретого пола в помещениях для постоянного пребывания людей не должна быть выше 26 0С.

Расчетными внутренними характеристиками вентилируемых и кондиционируемых помещений являются:

– температура воздуха в середине рабочей зоны или помещения (tв);

– относительная влажность воздуха в помещении (j), влияющая на теплоотдачу испарением;

– скорость движения воздуха в рабочей зоне, влияющая на теплоотдачу конвекцией;

– чистота воздуха;

– газовый состав воздуха в помещении.

Эти характеристики определяются средними значениями диапазона, определяемого предельно допустимыми или оптимальными значениями (в зависимости от класса СКВ[2]) параметров, устанавливаемых нормативно-технической документацией.

Оптимальные (рекомендуемые) параметры воздуха представляют собой совокупность наиболее благоприятных условий для наилучшего самочувствия человека, условия для правильного протекания технологического процесса, сохранности ценностей культуры.

Допустимые (обязательные) величины параметров микроклимата устанавливаются в случаях, когда по технологическим или техническим требованиям и экономическим причинам не обеспечиваются оптимальные нормы.

Допустимыми считаются такие сочетания параметров воздуха, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать кратковременные и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, не выходящие за пределы физиологических возможностей человека. При этом могут возникать дискомфортные ощущения, ухудшаться самочувствие и снижаться работоспособность.

В целях энергосбережения, допускается понижение температуры ниже допустимой для помещений с кратковременным пребыванием людей или людей в верхней одежде, и повышение относительной влажности выше допустимой для районов строительства с относительной влажностью выше 75 %.

Для систем вентиляции в теплый период года температура внутреннего воздуха принимается не более чем на 3 0С выше расчетного значения температуры наружного воздуха по параметрам «А».

В холодный и переходный периоды года температура внутреннего воздуха принимается на 2...4 0С выше расчетной для отопления, приведенной в соответствующих главах СНиПа.

В практике зарубежного проектирования систем кондиционирования для определения количества тепла, выделяемого организмом, вводится показатель «Met» (метаболизм – выделение тепла внутри организма в зависимости от интенсивности выполняемой работы, Вт/м2), в баллах. Для оценки теплоизоляционного эффекта одежды вводится показатель «Clo» (Clothig – одежда). 1 Clo равен 0,155 м2 К/Вт. По специальным таблицам определяется оптимальная температура с допустимыми колебаниями ± 2 оС. При этом повышение теплоизоляционных свойств одежды на 0,1 Clo компенсируется понижением температуры на 0,6 оС. Также может изменяться и скорость движения воздуха в пределах 0,2 – 0,8 м/с.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: