Общие сведения о микроклимате помещений.

Термин «микроклимат помещения» характеризует состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемое показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью внутреннего воздуха.

Микроклимат помещений во многом определяет условия комфортности среды обитания человека, поэтому создание в помещениях определенного микроклимата, наиболее благоприятного для пребывания людей или протекания технологических процессов, является одной из важнейших целевых задач строительства зданий.

Термин «микроклимат помещения», используется также для характеристики сочетания физических и химических параметров воздушной среды и ограждающих конструкций помещений: температуры, относительной влажности и скорости движения внутреннего воздуха, его химического состава, концентрации вредных веществ в воздухе, его давления, ионного состава, наличия запахов, температур внутренних поверхностей ограждений помещений и пр.

В зависимости от функционального назначения помещения требуемый микроклимат в нем может определяться или условиями взаимодействия человека с окружающей средой (физиологией человека), или требованиями технологического процесса. В первом случае говорят о комфортных условиях микроклимата, а во втором – о технологических условиях.

Процесс жизнедеятельности человеческого организма сопровождается выработкой теплоты. Для сохранения постоянной температуры тела человека, что является необходимым условием его существования, необходимо обеспечивать отвод вырабатываемой теплоты в окружающую среду. В данном случае под окружающей средой понимается помещение, в котором находится человек.

Обозначим количество теплоты, вырабатываемой человеком в единицу времени (тепловыделения человека) Q_выр, Вт, а количество теплоты, отводимой от тела человека в единицу времени, (тепловой поток от человека к окружающей среде), Q_отв, Вт. Тогда условие теплового баланса человека можно записать в виде

_. (5.1)

Условие (5.1) соответствует тепловому комфорту человека, субъективно это состояние характеризуется тем, что человек не замечает теплового воздействия окружающей среды, ему не холодно и не жарко. Именно такое тепловое состояние человека является целью создания благоприятной тепловой обстановки в помещении.

При

, (5.2) человек испытывает субъективное ощущение холода, а при

, (5.3)

- ощущение перегрева.

Количество теплоты, вырабатываемой организмом человека, определяется интенсивностью его физической нагрузки. Различают состояние покоя и три категории работы, разграниченные по тяжести на основе общих энергозатрат организма – легкая физическая работа, физическая работа средней тяжести и тяжелая физическая работа.

К легкой физической работе относятся работы, выполняемые сидя, стоя или связанные с ходьбой и сопровождающиеся некоторым физическим напряжением – конторские и офисные работы, ряд профессий точного приборо- и машиностроения, полиграфии, контролеры, мастера и т.д.

К физической работе средней тяжести относятся работы связанные с постоянной ходьбой, перемещением грузов до 10 кг и сопровождающиеся умеренным физическим напряжением – ряд профессий машиностроительного, металлургического, прядильно-ткацкого производства и др.

К тяжелой физической работе относятся работы вязанные с постоянным перемещением тяжестей свыше 10 кг и трбующие больших физических усилий – ряд профессий в кузнечных, литейных цехах предприятий и др.

В состоянии покоя тепловыделения человека составляют около 100 Вт, при легкой работе – 140-174 Вт, при работе средней тяжести – 175-290 Вт и тяжелой работе – более 290 Вт.

Отвод теплоты от тела человека в окружающую среду осуществляется посредством конвективного, Q_k, Вт, лучистого, Q_л, Вт, теплообмена, и посредством испарения влаги, Q_исп, Вт. При этом общий тепловой поток от тела человека в окружающую среду, равен

. (5.4)

Интенсивность конвективного теплопереноса от поверхности тела человека или его одежды к внутреннему воздуху помещения определяется значениями температуры внутреннего воздуха, t_p, ^ОС, и скорости его движения, w_в, м/с. Чем ниже значение t_p и выше w_в, тем больше теплоты отводится от тела человека к воздуху помещения в результате конвективного теплообмена.

Величина лучистого потока теплоты от тела человека на внутренние поверхности ограждающих конструкций помещения зависит от величины средней температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций помещения, которую называют радиационной температурой помещения, t_r, ^ОС. Чем ниже значение, t_r, тем больше теплоты отводится от тела человека в результате его теплового излучения на менее нагретые поверхности.

Интенсивность процесса отвода теплоты от поверхности тела человека в результате испарения влаги зависит от относительной влажности внутреннего воздуха, φ_в, %, и скорости его движения. Чем ниже φ_в и больше w_в тем интенсивнее происходит отвод теплоты в результате испарения влаги с поверхности тела человека.

Таким образом, интенсивность теплового взаимодействия человека с окружающей его средой (воздухом и внутренними поверхностями ограждающих конструкций помещения) зависит от температуры внутреннего воздуха, его относительной влажности, скорости движения воздуха и средней температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций. Именно эти показатели микроклимата характеризуют тепловые условия в помещении, а их значения определяют тепловое самочувствие находящегося в нем человека. Важно, что тепловые условия в помещении формируются в результате совместного действия перечисленных выше показателей микроклимата, а не определяющим влиянием одного из них.

Для характеристики комплексного влияния показателей t_p и t_r на тепловые условия в помещении используют результирующую температуру помещения, t_su, ^ОС,— комплексный показатель радиационной температуры помещения и температуры воздуха помещения.

Результирующую температуру помещения при скорости движения воздуха до 0,2 м/с, определяют по формуле

 

(5.5)

 

При скорости движения воздуха от 0,2 до 0,6 м/с результирующая температура помещения определяется по формуле

 

t_su = 0,6 t_p + 0,4 t_r. (5.6)

 

Необходимо отметить, что человек может влиять на интенсивность теплообмена с окружающей средой, причем это может происходить посредством сознательных действий, например, использованием одежды с различными теплозащитными свойствами, или бессознательных – вызванных физиологическими реакциями человеческого организма на отклонение тепловых условий в помещении от благоприятных. Эти физиологические реакции получили название механизма терморегуляции. Действие механизма терморегуляции направлено на сохранение постоянной температуры внутренних, жизненно важных органов человеческого организма.