Тепловой микроклимат помещений, критерий его оценки по теплоощущениям человека

Ф.7.14-01

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им.М.АУЕЗОВА

 

Кафедра  «Архитектура и дизайн»

 

 

Реферат

Тема: « Тепловой микроклимат помещени, критерий его оценки по теплоощущениям человека. »

 

 

 

 

                                                               Выполнила _______________

                                                                                  _______________                         (Ф.И.О.студента, группа)

                                                                   

                                                                 Принял    __________________                                                                                            (Ф.И.О.преподавателя)                                                                        

Работа защищена с оценкой

__________

       (оценка)

«_____»____________ 2012г.

 

 

 

 

 

 

 

 

Шымкент 2014г.

 

 

       Введение

 

       Здоровье, работоспособность, да и просто  самочувствие человека в значительной  степени определяются условиями  микроклимата и воздушной среды  в жилых и общественных помещениях, где он проводит значительную  часть своего времени. Если говорить  о физиологическом воздействии  на человека окружающего воздуха, то следует напомнить, что человек  в сутки потребляет около 3 кг  пищи и 15 кг воздуха. Что это  за воздух, какова его свежесть  и чистота, душно, жарко или холодно  человеку в помещении, во многом  зависит от инженерных систем, специально предназначенных для  обеспечения воздушного комфорта.

     Жизнедеятельность человека может нормально протекать лишь при условии сохранения температурного гомеостаза организма, что достигается за счет системы терморегуляции и деятельности др. функциональных систем: сердечно-сосудистой, выделительной, эндокринной и систем, обеспечивающих энергетический, водно-солевой и белковый обмен. Для сохранения постоянной температуры тела организм должен находиться в термостабильном состоянии, которое оценивается по тепловому балансу. Тепловой баланс достигается координацией процессов теплопродукции и теплоотдачи. Микроклимат по степени влияния на тепловой баланс человека подразделяется на нейтральный, нагревающий, охлаждающий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

       1. Климатический анализ

 

 

       Поскольку архитектурная среда создается
для человека, архитектору необходимо
знать требования организма к среде.
"Архитектура — настоящая — только
та, для которой человек в центре внимания" (А. Аалто). Организм человека постоянно вырабатывает и отдает тепло во внешнюю среду. "Жарко" — это когда среда не может достаточно активно поглощать тепло, "холодно" — когда
тепла поглощается больше, чем вырабатывает организм. Отдача тепла в определенных пропорциях осуществляется конвекцией (от тела воздуху), кондукцией (при контакте тела с поверхностью, например пола, стола и др.),
радиацией (излучением от теплого тела на более холодные поверхности) и
испарением влаги (с поверхности кожи
и при дыхании). Ограждающие конструкции зданий, планировка, инженерное оборудование должны обеспечивать благоприятные микроклиматические условия среды (оптимальные температуру,
влажность, подвижность воздуха, благоприятный радиационный режим).
Вне зданий микроклимат в зонах нахождения человека может быть улучшен за счет соответствующего использования элементов застройки и малых
форм, зеленых насаждений, рельефа,
акваторий, покрытий и др. Требования к микроклимату помещений изменяются в определенных
пределах в зависимости от адаптации
человека к климату местности и сезону года, от характера поведения человека (при большей физической нагрузке в организме вырабатывается
больше тепла), от вида одежды, состояния здоровья, возраста и т.п.
В районах с умеренным климатом температура в жилище зимой должна составлять 18—
20°С, на севере — 21—22°С, в южных. Некоторые микроклиматические
параметры и их сочетания непосредственно влияют на выбор архитектурных решений. Температура воздуха является первым, отправным критерием среды, тепловым фоном, без которого трудно оценивать другие параметры. Влияние температуры поверхностей сказывается на выборе материалов, например для полов. Большое
теплоусвоение каменных, в том числе
мраморных, полов предопределяет их
использование в странах с жарким
климатом, а в умеренном климате и
на Севере предпочитают "теплые" деревянные полы, и даже линолеум кажется "холодным". Зимой холодная поверхность оконного заполнения (температура ниже 8°С) вызывает сильную
отдачу тепла от организма на эту поверхность, что даже при хорошем уплотнении притворов создает ощущение
дискомфорта. Летом нагретый через
крышу потолок может вредно отразиться на самочувствии человека. Архитектор как организатор пространства в большей степени "владеет"
ветром, чем температурой и влажностью, и эту возможность должен правильно использовать. Чем холоднее, тем сильнее охлаждающее   действие ветра: при температуре  —30°С даже слабый ветер (2—3 м/с) делает прогулку на воздухе недопуcтимой. При температуре от +5 до + 20 охлаждающее влияние такого ветра значительно, а при +25°С предпочтительна скорость ветра 1—3 м/с, так как она создает комфорт, снижая
перегрев. При температуре более 20°С большую роль играет влажность воздуха.
В сухом воздухе влага, выделяемая
потовыми железами человека, легко
испаряется, и человек, отдавая с потом
много тепла, чувствует себя нормально (лето в Крыму, осень в Средней
Азии). Во влажном воздухе испарение
затруднено, и только ветер (подвижность воздуха в помещении) способствует охлаждению организма (лето в
Западной Грузии). При повышении
температуры с 19 до 29°С относительная влажность воздуха должна снижаться с 50-70 до 30—50%.
Только в этом случае сохраняется
ощущение, близкое к комфортному, и
подвижность воздуха не играет большой роли. Если влажность не снижается, то проветривание и аэрация пространства приобретают первостепенное
значение. Весьма показателен и нагляден
биоклиматический график комфорта В.Олгея, на котором для жителей,
адаптированных к климату США, нанесены характеристики температуры, а
также движения воздуха и солнечной
радиации, как бы "возвращающие"
[ощущение комфорта при выходе (повышении или снижении) температуры
за границы зоны комфорта (рис. 2.4).
ЭДилн и Гивони предлагают на базе
подобного биоклиматического графика
определять для стран с жарким климатом стратегию проектирования зданий путем выделения температурно - влажностных зон, обусловливающих
необходимость в испарительном охлаждении, солнечном отоплении, аэрации, большой теплоемкости конструкций и т.п. Оба графика хорошо раскрывают взаимосвязь теплого
и жаркого климата, человека и архитектуры. Климатическое районирование —существенная составляющая архитектурной климатологии. Оно разрабатывается архитекторами и климатологами для целей проектирования и непосредственно связано с типологией
зданий, в частности жилых, а также
с градостроительными решениями.

 

 

        2. Микроклимат и его показатели

 

        Микроклимат  производственных помещений –  это метеорологические условия  внутренней среды, определяемые  действующими на организм человека  сочетаниями температуры, относительно  влажности и скорости движения  воздуха, а также теплового облучения  и температуры поверхностей ограждающих  конструкций и технологического  оборудования.       Показатели микроклимата должны обеспечивать сохранение теплового баланса человека с окружающей средой и поддержание оптимального или допустимого теплового состояния организма.

      Оптимальные микроклиматические условия обеспечивают общее и локальное ощущение теплового комфорта в течение 8-часовой рабочей смены при минимальном напряжении механизмов терморегуляции организма человека, не вызывают отклонений в состоянии здоровья, создают предпосылки для высокого уровня работоспособности и являются предпочтительными на рабочих местах.

      Оптимальные величины показателей микроклимата необходимо соблюдать на рабочих местах производственных помещений, на которых выполняются работы, связанные с нервно-эмоциональным напряжением (работы операторов в кабинах, на пультах и постах управления технологическими процессами, в залах вычислительной техники и др.).

 

 

 

       3. Тепловые комфортные условия

 

 

       На  теплоощущения человека оказывают влияние, в основном, следующие четыре фактора: температура и влажность воздуха, скорость его перемещения (подвижность) и температура ограждающих поверхностей помещения. При различных комбинациях этих параметров тепловые ощущения человека могут оказываться одинаковыми. Необходимо иметь в виду, что, хотя, теплоощущение и определяется перечисленными параметрами, не любое их сочетание обеспечивает комфортные условия. Каждый из этих параметров может быть изменен не произвольно, а только в некоторых определенных пределах, удовлетворяющих условиям комфортных теплоощущений. Знание допустимых пределов колебаний температуры, влажности и подвижности воздуха позволяет регламентировать применение тех или иных видов СКВ. Если человек не ощущает ни холода, ни перегрева, ни движения воздуха около тела, метеорологические кондиции окружающей его воздушной среды (с учетом температуры поверхности ограждений) считаются в тепловом отношении комфортными. Иными словами, он чувствует себя комфортно в том случае, когда от него нормально (без форсирования теплоотдачи) отводится столько тепла, сколько вырабатывает его организм, т.е. комфортное теплоощущение человека зависит от баланса между теплогенерацией и теплопотерями в окружающую среду. В результате теплогенерации и теплопотерь внутренняя температура человеческого тела поддерживается на уровне 36,6-36,8°С и управляется довольно сложным механизмом автоматической терморегуляции организма: уменьшением или увеличением потока крови через кожный покров, а также усиленным или заторможенным обменом веществ (расходом энергии). Температура кожного покрова человека зависит от параметров окружающего воздуха и, в среднем, равна 33°С.

         На рис.1. представлены кривые, показывающие изменение температуры кожного покрова различных участков тела человека. Как можно заметить, между разными зонами существуют некоторые отличия температурных уровней. Традиционно, средней температурой считается температура лба, составляющая примерно 32 'С при температуре окружающей среды 20-21'С.

Благодаря автоматической терморегуляции организма человек приспосабливается к изменению параметров окружающего воздуха. Однако эта терморегуляция эффективна лишь при медленных и малых отклонениях параметров от нормальных, необходимых для хорошего самочувствия.

      При больших и быстрых отклонениях параметров воздушной среды нарушаются физиологические функции организма: терморегуляция, обмен веществ, работа сердечно-сосудистой и нервной системы и т.п.

      При этом могут наблюдаться и серьезные отклонения в организме человека. Например, у людей, попавших в условия "перегрева", повышается температура тела, резко снижается работоспособность, появляется повышенная раздражительность и т.п. На диаграмме (рис.2.) приведена зависимость производительности труда от изменения температуры окружающей среды. Как видим из графика, наблюдается резкое падение показателей производительности труда при превышении температуры более 26 'С.

     Задача кондиционирования воздуха состоит в поддержании таких параметров воздушной среды, при которых каждый человек благодаря своей индивидуальной системе автоматической терморегуляции организма чувствовал бы себя комфортно, т.е. не замечал влияния этой среды.

     С гигиенической точки зрения наиболее благоприятный уровень температуры, поддерживаемой в жилом помещении, составляет 22 'С, а допустимые колебания от 21 до 23 'С. Более низкая температура воздуха, например 18 'С, рекомендуемая в нормативных материалах при проектировании отопительных систем, оценивается как "прохладно" и "холодно".

      При этом следует отметить, что в микроклиматических условиях, которые принято считать ”нормальными ”, обычно до 10 % людей ощущают различную степень дискомфорта. Это объясняется различными социальными условиями жизни: привычным климатом, одеждой, питанием, жилищными условиями и пр.

 

 

 

 

 

 

 

 

        4. Терморегуляция организма человека

 

 

        В  основу нормирования микроклимата  положены условия, при которых  организм человека сохраняет  нормальный тепловой баланс за  счет определенных физиологических  процессов (прилив крови к кожаному  покрову, потоотделение и др.), благодаря  которым осуществляется терморегуляция, обеспечивающая сохранение постоянной  температуры тела путем теплового  обмена с внешней средой.

      На терморегуляцию  отрицательно влияют повышенная  влажность и скорость движения  окружающего воздуха, особенно в  сочетании с высокой температурой. При повышенной относительной  влажности и снижении скорости  воздуха интенсивность испарения  влаги (пота) с поверхности тела  снижается. Движение воздуха имеет  способность усиливать теплообмен, однако в холодной период года  оно действует на организм  человека неблагоприятно. Вредное  воздействие оказывает также  чрезмерная сухость воздуха (при  влажности ниже 30%).

 

Рис 1. Изменение температуры кожного покрова различных участков тела в условиях покоя в зависимости от изменения температуры окружающей среды.

Рис 2. Зависимость производительности труда от изменений температуры окружающей среды.

       5. Особенности нормирования показателей микроклимата

 

 

      Оптимальные и допустимые абсолютные величины показателей микроклимата выбираются в последовательности, указанной в зависимости от следующих факторов.

При соблюдении оптимальных величин температуры, относительной влажности и скорости воздуха температура внутренних поверхностей, ограждающих рабочую зону конструкции (стен, потолков, пола) или устройств (экранов и т.п.), а также температура наружных поверхностей технологического оборудования или его ограждающих устройств не должна превышать более чем на 2ºС пределы оптимальных величин температуры воздуха, установленных для отдельных категорий физических работ. При температуре внутренних поверхностей ограждающих конструкций ниже или выше оптимальных рабочие места должны быть удалены от них на расстояние не менее 1 м. Перепады температуры воздуха по высоте и горизонтальной рабочей зоны не должны выходить за пределы оптимальных для отдельных категорий работ.

      Нагревающий  микроклимат – сочетание параметров  микроклимата (температура воздуха, тепловое излучение), при котором  имеет место нарушение теплообмена  человека с окружающей средой, выражающееся в накоплении тепла  в организме выше верхней границ  оптимальной величины и увеличении  доли потерь тепла испарением  пота в общем структуре теплового  баланса, появлении общих или  локальных дискомфортных теплоощущений.

        Охлаждающий  микроклимат – сочетание параметров  микроклимата, при котором имеет  место изменение теплообмена  организма, приводящее к образованию  общего или локального дефицита  тепла в организме.