Тепловая обстановка и условия комфортности для человека в помещении

Основное требование к микроклимату — поддержание условий, благоприятных для находящихся в помещении людей. В организме человека постоянно вырабатывается теплота, которая должна быть отдана окружающей среде. Поддержание постоянной температуры организма около 36,6 °С обеспечивается физиологической системой терморегуляции, которая нормально функционирует при этой температуре. Напряжение системы терморегуляции сказывается на самочувствии и работоспособности человека.

Если теплопродукция и потери теплоты человеком не сбалансированы, то наблюдаются накопление или дефицит теплоты, приводящие к перегреванию или переохлаждению организма. Система терморегуляции человека позволяет в определенных пределах обеспечивать баланс теплоты, но ее возможности довольно ограниченны.

Отдача теплоты с поверхности тела человека происходит излучением (окружающим поверхностям помещения), конвекцией (воздуху) и в результате затрат теплоты на испарение влаги (пота) и при дыхании. При обычных условиях в спокойном состоянии человек приблизительно половину теплоты теряет излучением, четверть — конвекцией и четверть — испарением. При тяжелой работе основная доля теряемой теплоты приходится на испарение влаги.

Интенсивность теплоотдачи человеком зависит от тепловой обстановки в помещении, которая характеризуется температурой воздуха t_в, радиационными условиями (радиационной температурой t_R и температурой τ_п), размерами и расположением нагретых и охлажденных поверхностей, а также подвижностью V_в и относительной влажностью _в воздуха.

Комфортными считаются такие сочетания (зона комфорта) этих показателей микроклимата, при которых сохраняется тепловое равновесие в организме человека и отсутствует напряжение в его системе терморегуляции. Они могут быть оптимальными и допустимыми. Допустимыми являются такие метеорологические условия, при которых возникает некоторая напряженность процесса терморегуляции и имеет место небольшая (допустимая) дискомфортность для человека тепловой обстановки в помещении

Температурную обстановку в помещении можно определить двумя условиями комфортности.

Первое условие комфортности температурной обстановки устанавливает зону сочетаний t_B и t_R, при которых человек, находясь в середине помещения (обслуживаемой зоны), не испытывает чувства перегревания или переохлаждения.

Для холодного периода года первое условие записывают в виде

t_R=1,57t_П(И)-0,57t_В±1,5

где t_П(И) – нормируемое значение t_П, соответствующее комфортным условиям при разной интенсивности (И) выполняемой физической работы. При спокойном состоянии человека t_П(И) равно около 23⁰С; для помещений , где человек выполняет легкую работу – 21, работу средней тяжести – 18,5 и тяжелую работу – 16⁰С.

Данное уравнение определяет среднюю температурную обстановку в помещении. С его помощью можно, например, определить какая должна быть температура воздуха, если известны радиационная температура и назначение помещения.

Заметная разница между t_B и t_R возникает при панельном (лучистом) или воздушном (конвективном) отоплении, а также при сильно развитых холодных поверхностях наружных ограждений в помещении (две и более наружные поверхности). В остальных случаях можно считать, что t_п приблизительно равна t_B. Поэтому, согласно СНиП, назначение отопления сводится к обеспечению в помещениях расчетной температуры воздуха, допустимые значения которой даны в нормах. Так, для жилых, общественных и административно-бытовых помещений допустимые нормы и температуры воздуха в холодный и переходный периоды года равны 18—22 °С.

Для помещений, где t_В не равна t_п, нормируемые значения температуры следует считать значениями t_п.

Второе условие комфортности температурной обстановки определяет допустимые температуры нагретых и охлажденных поверхностей при нахождении человека на границах обслуживаемой зоны помещения, т.е. в непосредственной близости от этих поверхностей.

Для предупреждения радиационного перегревания или переохлаждения человека поверхности потолка и стен могут быть нагреты до допустимой температуры

или охлаждены до допустимой температуры

,

φ – коэффициент облученности с поверхности наиболее невыгодно расположенной элементарной площадки на голове в сторону нагретой или охлажденной поверхности.

Допустимая температура нагретого пола принимается в зависимости от назначения и особенностей режима работы помещения. Температура холодного пола зимой может быть ниже температуры воздуха на 2—2,5 °С. Следует иметь в виду, что тепловое ощущение человека и потери теплоты ногами зависят не только от температуры, но и от свойств теплоусвоения покрытия пола.

Температура на нагретых поверхностях системы панельно-лучистого отопления по СНиП регламентирована в зависимости от вида помещения и места положения поверхности: для пола – 26-31 ⁰С, для потолка – 28-38, для стены – 45-95⁰С.