Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Тепловой комфорт в помещении

Тепловой комфорт в помещении

30.07.2017

Здоровый человек имеет постоянную температуру тела. Вырабатываемая его телом теплота отводится в окружающее пространство. Состояние, при котором в окружающее пространство отводится столько теплоты, сколько ее вырабатывается человеком, называется состоянием теплового равновесия тела человека. Постоянная температура тела человека и тепловое равновесие являются основным критерием его теплового комфорта.
Теплоощущения человека непосредственно связаны с параметрами микроклимата помещения. Среди теплотехнических параметров следует выделить четыре наиболее важных, которые поддаются прямому измерению и регулированию:
- температура воздуха tв, °С;
- относительная влажность воздуха, фв, %;
- скорость движения воздуха v, м/с;
- радиационная температура поверхностей ограждающих конструкций tR, °С;
Параметры микроклимата помещения изменяются в довольно узких пределах. Колебание температуры внутреннего воздуха от нормируемого значения должно быть не больше 3°С, а подвижность воздуха в помещении - в пределах 0,1-0,2 м/с. Почти безболезненно воспринимается относительная влажность внутреннего воздуха от 30 до 70%.
Выше изложенное характеризуется результатами определения зоны комфортности по величине относительной влажности в зависимости от температуры воздуха (рис. 1.2).

При относительной влажности от 30 до 70 % воздух помещения способен полностью ассимилировать выделенный человеком водяной пар.
Скорость воздушного потока в закрытых помещениях оказывает существенное влияние на самочувствие человека. Сквозняки, вызываемые слишком холодным воздухом или потоком воздуха с повышенной скоростью, являются следствием неудовлетворительной работы систем вентиляции и кондиционирования. При нормальных температурах в пределах 18...22 °С, с учетом турбулентности потока, скорость воздуха не должна превышать 0,25 м/с.
Радиационная температура помещения, осредненная по площади температура внутренних поверхностей, ориентировочно определяется по формуле:

где t(в.п.)i - температура поверхностей ограждающих конструкций и оборудования, °С;
Fi - площадь поверхностей ограждающих конструкций и оборудования, м2.
Точный расчет радиационной температуры выполняется по выражению:

где фr —> i - коэффициент излучения поверхности тела человека в сторону поверхностей ограждающих конструкций и оборудования.
Коэффициенты излучения могут быть определены по графикам, построенным И.И. Шаркаускасом на основании результатов исследований процесса теплообмена излучением на световых моделях.
Радиационная температура помещений зависит от сопротивления теплопередаче и теплофизических свойств материалов конструкций ограждений.
Комплексным параметром, определяющим температурные условия, служит результирующая температура помещения, определяемая как
Тепловой комфорт в помещении

Результирующую температуру помещения принимают равной температуре шарового термометра при диаметре сферы 150 мм, измеренной при скорости движения воздуха до 0,2 м/с.
Температура помещения определяется исходя из равенства фактических конвективных и лучистых потоков теплоты при различных значениях tв и tR тому потоку, который имел бы место при равенстве tв = tR = tp.
Связь указанных параметров может быть установлена, исходя из соотношения коэффициентов конвективного и лучистого теплообмена на поверхности тела человека. В большинстве практических случаев связь между tв, tр и tR описывается следующим уравнением:

где коэффициенты А и В принимаются в зависимости от подвижности воздуха, v, м/с (табл. 1.1).

Параметры микроклимата устанавливаются в нормативных документах в зависимости от назначения помещения и периода года.
Параметры микроклимата для жилых зданий приведены в таблице 1.2.
Под оптимальными параметрами микроклимата следует понимать сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80% людей, находящихся в помещении.

Допустимые параметры микроклимата определяют сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызывать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении механизмов терморегуляции и не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья.
Указанные характеристики микроклимата даны вне связи друг с другом. Учитывая это ряд авторов: В.Н. Богословский, И.А. Казанцев и другие, предложили комплексные критерии оценки микроклимата помещений.
В.Н. Богословский разработал методику оценки микроклимата помещений по двум условиям комфортности. По первому условию комфортности поддерживается такой температурный режим в помещении (tв, tR, °С), при котором человек, находясь в середине помещения, не испытывает перегрева или переохлаждения.
Зависимость между tR и tв в холодный период можно выразить формулой

где tр - результирующая температура помещения, равная (при спокойном состоянии человека tр = 23 °С, при легкой работе -tp = 21 °С, при умеренной работе - tр = 18,5 °С, при тяжелой работе tp = 16 °С).
Зависимость между tR и tв в теплый период можно записать как

где tp - то же, что и уравнение (1.5) (при спокойном состоянии человека tp = 26 °С, при умеренной работе - tp = 24 °С, при тяжелой работе tp = 22 °С).
Расчетные значения tв определяются назначением помещений: в жилых помещениях tв = 18 °С; на лестничной клетке tR = 16 °С; на кухне tв = 18 °С; в помещениях детских и больничных учреждений tв = 18...25 °С; в служебных помещениях tв = 16...18 °С.
Второе условие комфортности определяет температурный режим для человека, находящегося вблизи нагретых или охлажденных поверхностей в рабочей зоне (главным образом в условиях производственных цехов). За расчетное значение tв принимают температуру воздуха на высоте 1,5 м от пола и на расстоянии 1 м от наружной стены.
Второе условие комфортности исключает перегрев или переохлаждение отдельных частей тела, связанный с несимметричным лучистым тепловым воздействием на человека. При этом условии комфортности интенсивность лучистого теплообмена между наиболее чувствительной частью поверхности человека и нагретой или охлажденной поверхностью ограждающей конструкции является такой, при которой человек не испытывает перегрева или переохлаждения.
Из уравнения лучистого теплообмена при контакте человека с окружающими поверхностями допустимая температура нагретой поверхности в помещении tп доп, С, для холодного периода года определится как

где фr - коэффициент излучения с поверхности тела человека в сторону нагретых поверхностей.
В теплый период года температура нагретых поверхностей должна быть не более

Допустимая температура холодной поверхности в холодный период года, определяемая выражением

обеспечивает условие недопустимости конденсации влаги на внутренней поверхности наружных ограждений.
Допустимая температура на внутренней поверхности окна:

Различными специалистами разработан ряд методов расчета параметров микроклимата. При кондиционировании воздуха методика расчета изложена Е.В. Стефановым, инженерные методы расчета в виде уравнений и диаграмм разработаны П.О. Фангером и подробно изложены в монографии.
В инженерной практике широко используется метод, который связывает два параметра tв и tR. При этом на все другие параметры накладываются ограничения, хотя по мнению физиологов теплоощущения нельзя характеризовать лишь двумя параметрами.
В качестве примера на рис. 1.3 приведен график для определения приемлемых параметров микроклимата (первое условие комфортности) в помещении при различной физической нагрузке. Пользуясь диаграммой, определяется необходимая температура воздуха в помещении в зависимости от его радиационной температуры, времени года и тяжести работы, выполняемой человеком.

Оценить приемлемые параметры микроклимата можно, используя расчетные формулы (1.5) и (1.6).
Учитывая сложную зависимость влияния всех факторов на комфорт человека можно компенсировать отклонение одного параметра за счет изменения значения другого. Например, сумма температур помещения жилых и общественных зданий в зимнее время года должна быть 38°С. Температура воздуха 20°С и радиационная температура внутренних поверхностей 18°С. Ho сумму температур помещения можно обеспечить комбинацией температуры воздуха и средней температуры внутренних поверхностей (рисунок 1.3). Если, например, радиационная температура поверхностей помещения tR = 6 °С, то необходимая температура внутреннего воздуха 22°С, а при tR = 14 °C - tв = 24 °С.
Обеспечение теплового комфорта позволяет избежать большинства биологических загрязнений в помещениях.