1,0 кло

0,5 кло

1,2 мет)

Таким образом, если фасад имеет стандартное двойное остекление, K_w = 2,9 Вт/м 2 • °С, разность температуры будет менее 3 °С, что удовлетворяет критериям даже для категории I. Для типичного современного окна, K_w = 1,5 Вт/м 2 •°С, разность температуры будет менее 1,5 °С. Важно, чтобы разность была ниже допустимой, так как дополнительные колебания температуры вносятся за счет системы управления. Если разница окажется слишком большой, необходимо будет установить отопительный прибор на фасаде (радиатор, напольное отопление, конвектор) или изменить конструкцию фасада, усилив его теплоизоляцию (окно, стена).

Факторы локального теплового комфорта

Разность температуры воздуха по высоте зоны обслуживания, асимметрия эквивалентной температуры излучения, подвижность воздуха (сквозняки) и температура окружающих поверхностей также влияют на расчет ограждающих конструкций зданий и систем климатизации. Эти факторы изложены в стандарте ISO EN7730 [2].

1. Разность температуры воздуха по высоте зоны обслуживания

Одно из основных преимуществ напольного охлаждения и отопления – равномерное распределение температуры воздуха по высоте помещения. Измерения показывают, что большие напольные излучающие панели, расположенные под окнами, формируют практически равномерное распределение температуры по высоте. Для систем с большей долей конвективной составляющей теплоотдачи (плинтусные панели под окнами, системы воздушного отопления, панели обогрева в торцевой стене) или системы водяного отопления с местными отопительными приборами разность температуры воздуха по высоте будет существенной. Согласно стандарту ISO EN7730 [2], разница температур между уровнем ног и головы человека в отапливаемом помещении должна быть менее 3 °С для категории II и менее 2 °С для категории I. Рассчитать распределение температур воздуха на стадии проектирования обычно довольно трудно. Здесь можно применять методы вычислительной газодинамики (CFD-модели). В современных хорошо изолированных зданиях это не создает проблем.

В помещениях с высокими потолками, таких как промышленные здания и ангары, возможная температурная стратификация воздуха по высоте существенно увеличивает потери тепла зданием.

2. Асимметрия эквивалентной температуры излучения

Люди наиболее чувствительны к асимметрии излучения, вызванной теплыми потолками или холодными стенами, окнами. Проблемы возникают, когда асимметрия достигает 5 °С для теплых потолков и 10 °С для холодных стен (категория II, ISO EN7730 [2]). Обычно для предотвращения этой проблемы отопительные приборы размещаются под окнами. Однако с повышением качества теплоизоляции окон такая проблема не возникает. Максимальную асимметрию эквивалентной температуры излучения можно рассчитать на стадии проектирования при помощи следующего уравнения: Δt_pr 2 • °С, асимметрия составит 11,5 °С, что превышает требования критерия для категории II, равного 10 °С. Это соответствует критериям даже для категории I. Для типичного современного окна, K_w = 1,5 Вт/м 2 • °С, асимметрия будет менее 6 °С. Критерии асимметрии эквивалентной температуры излучения от теплого потолка накладывают ограничения на температуру поверхности потолка и, следовательно, на его теплоотдачу (см. раздел «Температура поверхности потолка»).

3. Подвижность воздуха

Нисходящий поток воздуха от холодных поверхностей (окна) является еще одним фактором, вызывающим дискомфорт и требующим размещения теплой поверхности под холодным окном (стеной). С помощью методики расчета можно определить связь между высотой окна, значением K_w для стены (окна), наружной температурой и максимальной допустимой скоростью воздушного потока (ISO EN7730-2004 [5], REHVA Guide book 7-2007 [6]). Пример показан на рис. 1. Здесь максимальная скорость воздушного потока в зоне, занятой людьми, на расстоянии 1 м от холодной вертикальной поверхности (стена, окно) показана как функция от высоты окна-стены и значения K_w при наружной температуре –12 °С.

Скорость воздушного потока для категории II, с учетом рассчитанной минимальной температуры и турбулентности в 20 %, составляет 0,18 м/с. Это означает, что высота стандартного окна с двойным остеклением, K_w = 2,9 Вт/м 2 •°С, не должна превышать 1,5 м. Для типичного современного окна, K_w = 1,5 Вт/м 2 • °С, высота может равняться полной высоте помещения 3,5 м.

На графике отображена максимальная скорость воздушного потока вдоль пола на расстоянии 1 м от охлажденной стены как функция высоты окна-стены и значения K_w при наружной температуре –12 °С

4. Температура поверхности пола

Температура поверхности пола напрямую влияет на комфорт ног. Рекомендации по температуре поверхности пола зависят от того, будут ли люди носить в помещении обувь или ходить босиком. Международные стандарты рекомендуют температуру поверхности пола в диапазоне 19–29 °С для помещений, где люди проводят время стоя или сидя и носят обычную обувь. Это является ограничивающим фактором для производительности напольных систем. Максимальная температура поверхности пола для отопления составляет 29 °С. Если температуре воздуха равна 20 °С, то мощность отопления около 100 Вт/м 2 . Это значение является средним для сидящих и стоящих людей. Сидящие люди предпочитают температуру поверхности пола на

1 °С выше, а стоящие на

1 °С ниже. Стандарт EN15377-1 [7] допускает расчетную температуру пола в 35 °С за пределами зоны, занятой людьми, то есть на расстоянии не более 1 м от периметра помещения. В помещениях, где люди могут ходить босиком (ванные комнаты, бассейны, раздевалки), оптимальная комфортная температура зависит от типа покрытия.

5. Температура поверхности стен

Для отопительных панелей, встроенных в стены, максимум температуры находится в диапазоне 35–50 °С. Максимум может зависеть от того, где используются такие системы, например, если они используются в местах, где люди могут легко дотронуться до стены, или если в помещении присутствуют дети или пожилые люди. Риск ожогов и болевых ощущений появляется при температуре кожи в 42–45 °С и зависит от теплопроводности поверхностного покрытия стены. Температура поверхности радиаторов также может быть ограничена; в некоторых странах она ограничивается 55 °С.

6. Температура поверхности потолка

Требования к температуре поверхности потолка не должны приводить к слишком большой асимметрии эквивалентной температуры излучения. Асимметрия зависит от коэффициента облученности между небольшим участком плоскости и потолком и температуры потолка. На графике (рис. 2) показана допустимая температура поверхности потолка с учетом геометрии комнаты, когда температура всех остальных поверхностей равна комнатной, то есть 20 °С.

Связь между допустимой температурой потолка и коэффициентом облученности

Для помещения 2,4 х 4,8 м с высотой потолков 2,7 м коэффициент облученности между потолком и человеком, сидящим в центре комнаты, составляет 0,42. Для отопления предполагается, что температура всех остальных поверхностей, кроме потолка, равна расчетной комнатной температуре 20 °С. Асимметрия излучения от отапливаемого потолка должна быть меньше, чем

0,42 х потолок + (1 – 0,42) х 20 °С) – 20 °С

Поделиться статьей в социальных сетях:

Три условия комфортности — УКЦ

Комфорт — условия жизни, пребывания, обстановка, обеспечивающие удобство, спокойствие, уют.

Понятие комфорта является одним из основных в терминологии систем кондиционирования воздуха. Влияние данного фактора, а точнее, смыслового содержания, которое мы вкладываем в понятие «комфорт», в значительной степени формирует все требования к СКВ.

Задаче определения численных значений параметров комфортного микроклимата посвящено большое количество исследований. В отечественной литературе существует понятие условий комфортности (1).

Первое условие комфортности температурной обстановки определяет такую область сочетаний температуры внутреннего воздуха t _ви радиационной температуры помещения t_R, при которых человек, находясь в центре рабочей зоны, не испытывает ни перегрева, ни переохлаждения.

Таким образом, первое условие комфортности оперирует понятиями температуры внутреннего воздуха t_B и радиационной температуры помещения t_R. Остальные параметры внутреннего воздуха и индивидуальные характеристики человека не учитываются. По своему логическому содержанию первое условие комфортности является уравнением энергетического баланса организма человека и окружающей среды, и определяет такие сочетания параметров окружающей среды, при которых количество тепловой энергии, вырабатываемой организмом, равно количеству теплоты отдаваемой в окружающую среду.

Датский профессор Оле Фангер в результате исследований получил формулу энергетического баланса организма человека, которая учитывает значительное количество параметров окружающего микроклимата и индивидуальные характеристики человека (2).

Несмотря на кажущуюся полноту уравнения Фангера, раскрывающего первое условие комфортности, данный вопрос рассмотрен не полностью. В уравнении учтены три параметра окружающей среды, являющиеся предметом регулирования систем кондиционирования воздуха: температура, влажность и подвижность воздуха. Не учтен такой важный параметр, как газовый состав воздуха.

Газовый состав воздуха является предметом регулирования в системах кондиционирования. К тому же, нельзя назвать комфортными условия микроклимата, которые удовлетворяют уравнению Фангера, но не удовлетворяют требованиям по газовому составу воздуха. Все это говорит о том, что первое условие комфортности должно рассматриваться как условие энергетического и материального баланса человека и окружающей среды. Причем материальный баланс с точки зрения СКВ необходимо рассматривать как баланс воздушный.

(1)

Где: M — энергия метаболизма организма, Вт; h — коэффициент полезного действия механической работы; Q_окр — теплоотдача организма в окружающую среду, Вт.

(2)

Где: М — уровень теплопродукции; А — площадь поверхности тела; h — коэффициент полезной деятельности механической работы мышц; t_s — средневзвешенная температура кожи; p_a — парциальное давление водяных паров в окружающем воздухе; E — теплопотери вследствие испарения пота; I_cl — термическое сопротивление от кожи до наружной поверхности одежды; f_cl — отношение поверхности одетого человека к поверхности того же обнаженного человека; t_a — температура воздуха; t_mrt — средняя радиационная температура; h c — коэффициент конвективного переноса тепла; t_cl — средняя температура наружной поверхности одетого человека.

(3)

Объемная концентрация углекислого газа в выдыхаемом воздухе:

(4)

Где: c 1 _co2 — объемная концентрация углекислого газа в наружном воздухе, %; c 1 _o2 — объемная концентрация кислорода в наружном воздухе, %; c 2 _o2 — объемная концентрация кислорода в выдыхаемом воздухе, %.

Величина активности определяется следующими пределами

(5)

Для легкой работы: 1

Для работы средней тяжести: 2

Для тяжелой работы: 4

(6)

Где: L_нар — необходимое количество наружного воздуха, м 3 /ч; М — масса выделяющихся вредных веществ при дыхании, г/ч; с_ПДК — предельно допустимая концентрация выделяющегося вредного вещества в воздухе рабочей зоны, г/м 3 ; с_нар — концентрация вредного вещества в наружном воздухе, г/м 3 .

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12) , подаваемого в зону дыхания одного «среднего» человека, равен (12).

При сравнении полученной величины 1,2 м 3 /ч с нормативной величиной 20 м 3 /ч или 60 м 3 /ч наружного воздуха при ассимилирующей вентиляции, становятся очевидными, в частности, преимущества индивидуальной вентиляции, как с позиции энергосбережения, так и с позиции качества подаваемого воздуха.

Второе условие комфортности определяет допустимые температуры нагретых и охлажденных поверхностей при нахождении человека в непосредственной близости от них.

С математической точки зрения, второе условие комфортности определяет границы изменения переменных, входящих в первое условие комфортности. Действительно, не все сочетания параметров окружающего воздуха, удовлетворяющих первому условию комфортности, являются комфортными для человека. Например, можно подобрать температуру внутреннего воздуха и радиационную температуру помещения, при которых организм человека будет находиться в тепловом балансе с окружающей средой, но большие значения радиационной температуры будут вызывать дискомфорт и перегрев отдельных участков тела.

Не вдаваясь в особенности изменения предельных значений, можно выделить следующие границы параметров первого условия комфортности (одежда от 0,5 до 1,0 C_lo; легкая работа; масса человека от 40 до 110 кг):

1. Температура внутреннего воздуха: 14°С-27°С.
2. Относительная влажность внутреннего воздуха: 30%-70%.
3. Скорость движения воздуха: 0 м/с — 0,6 м/с.
4. Расход воздуха на 1 человека: 0,2 м 3 /ч — 0,6 м 3 /ч.

На комфортную для организма температуру внутреннего воздуха влияют тип одежды и величина метаболизма (7).

Величина метаболизма человека зависит от многих факторов: активности, массы, роста, питания, возраста и так далее. Поэтому определение значения этой величины для конкретного человека с медицинской точки зрения невозможно. Так же невозможно заранее определить, какой тип одежды выберет человек, какой у него будет рост, вес и фактор конструкции. Следовательно, при проектировании систем кондиционирования определить комфортную температуру для конкретного человека невозможно. Но, согласно первому условию комфортности, такая температура существует. Согласно второму условию комфортности, такая температура лежит в определенных пределах. Поэтому, выбрав в качестве расчетной любую температуру внутреннего воздуха в помещении (например, 22°С), можно установить систему кондиционирования, которая будет ее поддерживать. Микроклимат в этом помещении будет удовлетворять перво му и второму условию комфортности. Но если метаболизм человека будет по каким-либо причинам отличаться от расчетного, или он наденет костюм с большей плотностью, или его физическая активность будет несколько больше, чем обычно, или его коэффициент конструкции будет отличаться от стандартного — все это приведет к тому, что температура в помещении не будет комфортной. Несмотря на выполнение первого и второго условий комфортности.

Поэтому для удовлетворения потребностей конкретного человека, чтобы индивидуальный уровень теплопродукции соответствовал теплопотерям в окружающую среду, температура внутреннего воздуха должна устанавливаться индивидуально.

Отсюда
третье условие комфортности : Параметры внутреннего микроклимата должны иметь возможность индивидуального регулирования с целью соответствия субъективным ощущением комфорта потребителя.

Основным параметром, влияющим на теплообмен человека с окружающей средой, является температура внутреннего воздуха. Поэтому в первую очередь возможностью регулирования должен обладать данный параметр внутреннего микроклимата (что и реализуется в современных системах кондиционирования).

Категория свободы занимает одно из ведущих мест среди других общечеловеческих ценностей, поэтому возможность индивидуально менять параметры микроклимата поднимает системы кондиционирования на качественно новый уровень, делает человека более свободным и независимым.

Основные выводы.

1. Первое условие комфортности должно рассматриваться как условие энергетического и воздушного баланса человека и окружающей среды.
2. Требуемый расход наружного воздуха, подаваемого в помещение, в значительной степени зависит от коэффициента воздухообмена.
3. Местная система приточной вентиляции, подающая воздух непосредственно в зону дыхания людей, позволяет улучшить качество вдыхаемого воздуха и значительно уменьшить общеобменную вентиляцию.
4. Комфортные параметры внутреннего микроклимата зависят от индивидуальных характеристик и требований людей.
5. Параметры внутреннего микроклимата должны иметь возможность индивидуального регулирования с целью соответствия субъективным ощущением комфорта потребителя.

Брух С.В., Пермский государственный технический университет

Вам также может понравиться

2 трубная только отопление

Схемы двухтрубных систем отопления для частного дома

2 трубная система отопления частного дома своими руками схема

Двухтрубная система отопления: все нюансы, которые

2 трубная система отопления диаметр труб

Необходимый диаметр труб для разных систем отопления

2 питьевой пояс водоснабжения

Постановление Главного государственного санитарного

2 питьевое водоснабжение для предприятия

Водоснабжение промышленных предприятий: виды систем

2 категория водоснабжения для расчета штатного расписания муп

Штатное расписание. Унифицированная форма Т-3 Штатное

1 категория водоснабжения требования

Исполнительная документация Какие бывают категории

354 постановление правительства холодное водоснабжение

Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 N 354 (ред.