Лекции по “Промышленная вентиляция и кондиционирование воздуха ”

 

Таблица 1. Типичные показатели производимого тепла, выделяемого внутри организма человека (метаболизм) при различных видах деятельности

 

Вид деятельности	Вт/кв.м	Меt
Сон	40	0,7
Покой, положение сидя	55	1,0
Чтение, положение сидя	60	1,0
Расслабление, положение стоя	70	1,2
Легкий труд	70	1,2
Ходьба в помещении	100	1,7
Труд средней интенсивности	120	2,1
Таней	140-255	2,4-4,4
Тяжелый труд	235-280	4,0-4,8

 

       Они  обычно используются при оценке  количества тепла и при оценке  условий комфортного состояния. Например, для человека, работающего в спокойном режиме в офисе, этот показатель в среднем равняется 1 Меt.

       Одежда  имеет теплоизоляционный эффект  в отношении передачи тепла  во внешнюю среду. Чтобы иметь  возможность это учитывать, надо  ввести специальный показатель, получивший название “Сlо” (сокращение от англ. сlothing – одежда). 1 Сlо равен 0,155 м2 К/Вт.

       В  табл. 2 прведены показатели значения Сlо и степени изоляции основных видов одежды. Летний костюм имеет показатель 0,5 Сlо, тогда как зимняя одежда может иметь от 0,8 до 1,0 Сlо и более – в зависимости от типа материала.

 

Таблица 2. Показатели термоизоляции  различных видов одежды

 

Вид одежды	кв.м К/Вт	Сlо
Костюм легкий летний	0,078	0,5
Костюм средней плотности	0,124	0,8
Костюм зимний	0,155	1,0

 

       Показатели  являются условными и могут  видоизменяться в зависимости  от типа материала и комплекта  носимой одежды.

       Для  анализа соотношения вышеуказанных  параметров были разработаны  сложные математические формулы,  с помощью которых можно прогнозировать показатели температуры и влажности, в большей степени удовлетворяющие “условиям комфорта”.

       Диаграмма,  представленная на рис.3., позволяет  прогнозировать условия комфорта, которые могут удовлетворить  большинство людей с процентом  недовольных ниже 10%.

 

Рис.3. Диаграмма для  определения температуры комфортного  состояния

в зависимости от одежды и интенсивности труда, производимого  людьми

 

       На  диаграмме учитывается вид выполняемой  деятельности (верхние шкалы) и изоляционные свойства одежды (горизонтальные шкалы). В поле диаграммы изображены несколько кривых “оптимальной температуры”, которая соответствует средним показателям температуры между температурой внешней среды и средней температурой стен при условии малой скорости движения воздуха.

       В  зависимости от производимой  деятельности и от характера  одежды определяется соответствующая оптимальная температура и вычисляются допустимые пределы колебания температуры (в большую или меньшую сторону) относительно установленного показателя. Например, если люди производят работу со степенью интенсивности 1,4 Меt в зимнее время, имея одежду типа 1 Сlо, то оптимальная температура должна составлять 21⁰С с допустимыми пределами колебания плюс-минус 2 ⁰С.

 

3. Параметры  воздушной среды, влияющие на комфортное состояние

человека

 

1. Влажность.

       Если человек занимается физическим трудом, то он выделяет пот. Тот, кто не выделяет видимого пота, также выделяет влагу (водяной пар), причем среднее количество этой влаги составляет около 900 грамм в сутки. Около трети этого количества выдыхается через легкие, остальная часть выделяется кожей. С другой стороны, человеческий организм требует, чтобы выделяемая влага возмкщалась не только впитыванием ее из жидкостей и пищи, поступающих в желудок, но и при дыхании через легкие.

       Поэтому  очень важно, чтобы состояние  воздуха в помещении допускало  дальнейшее насыщение воздуха  водяными парами, выделяемыми находящимися в помещении людьми, которые только при этом условии могут чувствовать себя хорошо. Окружающий нас воздух будет поглощать водяной пар до тех пор, пока не будет достигнуто такое насыщение, после которого любое дополнительное количество водяного пара начнет выпадать в виде конденсата: воздух с очень высоким содержанием водяного пара не может поглотить излишнее количество водяного пара  выделяемого человеком. Это вызывает обильное потение и утомление, так как дыхание становится все более тяжелым, и организм, пытаясь компенсировать потерю влаги, выделяемой при чрезмерном потении, поглощает все больше и больше жидкости. Такое состояние воздуха преобладает в жаркие летние месяцы.

       Влияние  влажности воздуха на теплообмен  человека зависит от основных  параметров микроклимата: температуры воздуха и теплового излучения.

       Высокая  влажность в сочетании с высокой температурой ухудшает теплообмен человека с окружающей средой, что приводит к перегреву организма.

 

2. Скорость  движения воздуха (подвижность).

       Температура  и относительная влажность не  определяют полностью теплофизическое состояние среды. Немаловажное значение играет подвижность воздуха.

       Отсутствие движения  воздуха в помещении или чрезмерно  низкие его значения ассоциируются с плохой вентиляцией. Причина неприятного самочувствия в плохо вентилируемом помещении объясняется тем, что при отсутствии движения воздуха вокруг тела человека образуется тонкая неподвижная воздушная оболочка, которая быстро насыщается парами воды, принимает его температуру и уменьшает теплоотдачу.

       Легкое  движени воздуха сдувает обволакивающий человека насыщенный водяными парами и перегретый слой воздуха.

       Если  температура окружающей среды  ниже температуры тела человека, то с повышением подвижности  воздуха потеря тепла человеком  возрастает. Для сохранения комфортных  условий необходимо либо увеличить относительную влажность воздуха, уменьшив тем самым испарение, либо увеличить его температуру.

       В  тоже время чрезмерная подвижность  воздуха, особенно в условиях  охлаждения, вызывает увеличение теплопотерь конвекцией и испарением и способствует быстрому охлаждению организма.

       Значение  подвижности воздуха выбирается  в зависимости от характера  деятельности человека. Подвижность  воздуха, кроме того, оказывает  существенное влияние на состояние внутренней среды помещения: распределение температур и влажности по объему помещения, наличие застойных зон и т.п. Подвижность воздуха зависит от способа организации воздухообмена, типа воздухораспределительного устройства, скорости выпуска воздуха и его расхода. Влияние подвижности воздуха на комфортное состояние человека необходимо рассматривать в совокупности с температурой и влажностью воздушной среды помещения.

       Рекомендации  наиболее известных авторов в  отношении минимально необходимой, максимально допустимой и оптимальной подвижности воздуха в помещении представлены в табл.3.

Таблица 3 – Рекомендуемые скорости движения воздуха в помещении по данным некоторых авторов

 

Автор	Температура, t, 0С	Скорость движения воздуха, v, м/с
Боголюбов К.К.	18-22	0.15-0.25
Kollmar	20-26	0.1-0.4
Hardy	20	0.12-0.6
Raedler	18-26	0.05-0.5
Frank	19-26	0.1-0.44

 

Рекомендации по скорости движени  воздуха даны в зависимости от температуры воздуха в помещении.

 

       В кондиционируемых  помещениях при высокой температуре  воздуха летом существенное повышение  его подвижности недопустимо, тка как вызывает ощущение дискомфорта (табл.4).

 

 

 

Табл. 4 – Распределение оценок теплоощущений в исследованиях KOLLMAR при изменении подвижности воздуха и температуре в помещении 23-24 ^оС

 

Оценка теплоощущения	Подвижность водуха
	0-0,05	0,06-0,10	0,11-0,15	0,16-0,20	0,21=0,25
Холодно	––	––	––	4,1	––
Прохладно	13,3	37,0	45,0	66,7	75,0
Комфортно	66,7	63,0	55,0	29,2	25,0
Тепло	20,0	––	––	––	––
Жарко	––	––	––	––	––

      

       При температуре 23-24 ^оС следует считать допустимой скорость движения воздуха до 0,15 м/с. Еще одним важным компонентом комфортного состояния является динамика изменения скорости движения воздуха. Установлено, что люди более чувствительны к изменениям воздушных потоков, чем к силе самих потоков. Существуют нормативные ограничения изменений скорости воздушных потоков, при этом вводится термин “интенсивность турбулентности”. Эта задача представляется весьма сложной и не до конца еще проясненной. Описанные комфортные условия среды должны поддерживаться в рамках так называемой “занятой зоны”. Эта зона обычно располагается на расстоянии 0,6 м от всех стен, дверей и окон в помещении до высоты 1,8 м от пола.

 

3. Газовый состав

 

       Воздушный комфорт  человека в закрытом помещении  определяется качественной характеристикой воздуха, которая во многом зависит от количества поступающего свежего атмосферного воздуха.

       Жалобы на духоту и “нехватку кислорода” отмечаются нередко как в помещениях с недостаточным естественным воздухообменом, так и в помещениях, уже оснащенных различными системами вентиляции и кондиционирования воздуха. При анализе причин ощущения несвежести воздуха в закрытых помещениях, как правило, решается вопрос: каким должен быть воздухообмен, чтобы был обеспечен оптимальный газовый состав воздуха в помещении.

       Рекомендуемый в работах большинства  исследователей объем свежего  воздуха, который необходимо подавать в помещения, установлен на основании количества углекислоты, выделяемой человеком при дыхании в единицу времени. Эта величина зависит от нескольких переменных: температуры воздуха в помещении, возраста человека, его деятельности.

       В условиях комфортного кондиционирования,  когда газовый состав изменяется главным образом в результате жизнедеятельности людей, критерием санитарного состояния воздуха служит содержание в нем углекислого газа (СО₂). Допустимые концентрации СО₂ в помещении приведены в табл.5.

 

Таблица 5 – Допустимые значения концентрации углекислого газа  (СО₂) в воздухе помещения

 

Помещение	Допустимая концентрация СО2
	по весу, г/м3	в % к объему
Для пребывания детей и больных	1,3	0,07
Для продолжительного пребывания людей	1,86	0,1
Для периодического пребывания людей	2,32	0,125
Для Кратковременного пребывания людей	3,72	0,2

       

       В  обычных условиях в состоянии покоя человек поглощает в час около 19 л кислорода и выделяет около 16 л углекислого газа.

       Действие  углекислого газа на организм  человека хорошо известно. Он  участвует в регуляции дыхания, кровообращения, газообмена и т.д.

       Избыток  и недостаток СО₂ во вдыхаемом воздухе одинаково вредно отражается на состоянии здоровья. При недостатке СО₂, когда его допустимая концентрация К_СО2 <0,03%, нарушается работа многих органов, а при избытке, когда К_СО2 >1,5%, ощущается наркотическое действие, головные боли и т.п. Установлено, что работоспособность и основные физиологические функции организма значительно не изменяются, если во вдыхаемом воздухе К_СО2 = 0,5ч1,5%. Комфортной же зоне соответствует К_СО2 = 0,04ч0,5%.