Под суммарной температурой помещения г„ (см. табл 2)

^^r^^l ""^^^^ температуры воздуха t: и средней темпеоа-Кмещени;?;Г" поверхностей огражд4юши? ^конс^^уЭ

(1)

где Гр =

-^1 + ^2 + ... + 5.

-.(2)

Здесь fp,, г;р2,.../р«— температура внутренней поверхности отдельных строительных конструкций с площадью соответственно Si, ^2, . . . , 5^; и — количество отдельных типов строительных конструкций.

Параметры в табл. 2 характеризуют общий температурный режим внутренней среды помещения и являются необходимыми, однако недостаточными условиями теплового комфорта. Для обеспечения теплового комфорта человека его тело не должно быть охлаждено или перегрето: человек не должен покрываться при работе потом; теплопотери тела не должны снижаться за счет ограничения циркуляции крови между внутренними и наружными органами; должно быть обеспечено благоприятное соотношение тепловых потерь тела за счет прямого отвода и излучения теплоты. Для человека определенной массы и установленного рода деятельности средняя температура кожи и количество вьщеляемого пота не должны сильно изменяться.

Таким образом, теплотехнические свойства строительных конструкций в холодный период года зависят: 1) от тепловых потерь за счет процесса теплопередачи и излучения; 2) от тепловых потерь от наружных органов человека.

В первом случае важно установить наибольшую допустимую разницу температуры внутреннего воздуха и внутренней поверхности соответствующих конструкций :

Д.= г, -г,^.(3)

Эта разница температуры в зависимости от типа и конструкций и их назначения приведена в табл. 3.

Во втором случае речь идет прежде всего о тепловых потерях через ногу человека при ее соприкосновении с конструк- цией пола. При определенных условиях может случиться, что 6

Таблица 2. Параметры окружающей среды, обеспечивающие тепловое равновесие человека в холодный период года [57, 59]

тяжелая От 12 до 14 От 20 до 26 45

Таблица 3. Допустимая разница температуры внутреннего воздуха и внутренней поверхности строительных конструкций [59, 61, 63]

Жилые и общественные

2,2

Произ Очень 6 вод- легкая

ствен---

ные с Лег- 6 видом кая работы

при соприкосновении ноги с конструкцией пола она чувствительно охлаждается. С целью недопустимости неблагоприятного ощзтцения должна обеспечиваться необходимая температура поверхности пола (см. табл. 3 , а также определенная относительная теплоемкость пола 17] в зависимости от используемых в его конструкции материалов. Наименьшее снижение температуры ноги человека зафиксировано на паркетном полу из пробки, наибольшее — на полу из бетона (рис. 1). Кривые на рис. 1 различаются тем, что в первом случае (см. кривые 1 и 2) после некоторого снижения происходит возрастание температуры ноги, во втором (см. площадь между

кривыми 3 и 4) происходит постоянное снижение температуры поверхности ноги человека.

Полы, у которых изменение температуры поверхности ноги соответствует кривым 1 и 2 на. рис. 1, называют теплыми. Если характер изменения подобен кривым 3 и 4, полы называют холодными.

Характер снижения температуры поверхности ноги человека определяется между ее начальной температурой t^, °С, и так называемой контактной температурой °С:

Контактная температура определяется по формуле

(4)

(5)

где = \/\jCjjPjj — коэффициент тепловой активности ноги, Бг.с ^/ /(м^- К); 5р = VXpCpPp - то же, пола, Втс /(м^- К); Х^^^-^ -теплопроводность ноги человека (пола), Вт/(м - К); <^ii(p^ — удельная теплоемкость ноги человека (пола), Дж/(кг- К); Рд/рЛ — объемная масса ноги человека (пола), кг/м .

Чтобы охлаждение ноги при соприкосновении было как можно меньше, разница между начальной температурой ноги человека и контактной температурой должна быть как можно меньше. Из формулы (5) следует, что при заданных значениях t^, и это возможно при наименьшей тепловой активности пола. Как уже говорилось, наиболее эффективен

тепловой активности В

паркетный пол из пробки, который имеет коэффициент !пй яктиинпгти R = 132 Вт • с* 2/(м^ • К), а самым

является бетонный

пол с 5р =

неблагоприятным полом = 1780 Вт с1 /2/(м2- К),

Приведенные данные по тепловому комфорту человека относятся к холодному периоду года. Требования и критерииЯ для оценки теплового комфорта человека в теплый периодЦ исходят из иных условий.

Для жилых и обш;ественных зданий в теплый период принимают [59]-, суммарную температуру помеш;ения

(6)

относительную влажность внутреннего воздуха в пределах 35—50% и подвижность воздуха не более ОД м/с.

В производственных зданиях промышленных предприятий в рабочей зоне [63] в теплый период должна быть температура воздуха не более чем на 3 °С выше температуры наружного воздуха, если внутренние теплопоступления в здании меньше 25 Вт/м, и не более чем на 5 °С выше,, если теплопоступления больше 25 Вт/м^.

Рис. 1. Изменение температуры йоги человека прн соприкосновении с полом [17J

1 — паркет из пробки; 2 — деревянный пол; 3 — слои объемной массой 1200 кг/м и более, с которыми соприкасается нога человека; 4 — бетон; 5 - теплый пол; 6 — холодный пол

-8

10 мин

Для ЖИЛЫХ И об1цественных зданий условие (6) дополняется требованием, обеспечивающим состояние, при котором человек во время работы не покрывался потом. Испарение пота с поверхности тела происходит при любой температуре окружающего воздуха: до температуры 26—27 °С происходит сухое потение; при температуре выше указанной начинается мокрое потение, которое усиливается с повышением температуры. Условие (6) поэтому применимо при проектировании строительных конструкций совместно с дополнительным условием: г^ < 27 °С или Гр < 27 °С.

Таким образом, требуемый тепловой режим обеспечивается значениями четырех параметров внутреннего микроклимата и несколькими дополнительными условиями.

Учитывая сложную зависимость влияния всех факторов на комфорт человека, справедливо поставить вопрос: к чему приведет несоблюдение требуемых условий или каким образом можно компенсировать отклонение одного параметра за счет изменения значения другого? Например, суммарная температура помещения жилых и общественных зданий в зимнее время года должна быть 38 °С. При этом предполагают, что температура воздуха будет 20 °С и средняя температура внутренних поверхностей 18 оС. Но суммарную температуру помещения можно обеспечить разной комбинацией температуры воздуха и средней температуры внутренних поверхностей (рис. 2). Если, например, средняя температура внутренних поверхностей помещения t = 16°С, то необходимая температура внутреннего воздуха 22°С, а при t = 14 °С tj = 24 °С (на рис. 2 показана взаимозависимость г- и f при других значениях суммарной температуры помещения). ^

Заметное влияние на самочувствие человека оказывает и повышенная сверх допустимого значения скорость цирку-

ляции воздуха в помещении. Если циркуляция воздуха в жилых и общественных зданиях происходит со скоростью 0,25 м/с, то для сохранения благоприятного теплового режима температура воздуха должна быть повышена до 22 °С, а при скорости циркуляции 0,4 м/с температура внутреннего воздуха должна быть повышена до 23 °С.

Имеются данные о том, что изменение относительной влажности внутреннего воздуха в интервале от 30 до 70% никак не ухудшает чувствительности человека к температуре (естественно, что при этом обеспечиваются требуемые значения всех остальных параметров).

Вместе с тем при рассмотренной коррекции значений отдельных параметров, характеризующих общий тепловой режим помещения, нельзя нарушать дополнительные условия.

Например, при разнице температуры воздуха и внутренней поверхности конструкции, выше требуемой (см. табл. 3), происходит интенсивное тепловое излучение между телом человека и поверхностью конструкции. Его называют "холодным излучением", или "негативной радиацией". Если указанная разница температуры равна 6 °С, человек теряет ощущение холода только на расстоянии 0,75 м от строительной конструкции.

В некоторых зданиях производственный процесс происходит при высокой температуре внутреннего воздуха. В этих случаях можно скорректировать температурный режим внутренней

I I iN I I I

18

Рис. 2. Значения суммарной температуры помещенияпри

различной температуре воздуха f^- и средней температуре поверхности строительных конструкций f

Таблица 4. Требуемая скорость циркуляции воздуха в помещении с высокой температурой воздуха [39]

п/п

Допустимый вид работ

Наибольшая допустИ мая температура воздуха, °С

Требуемая скорость циркуляции воздуха, м/с

От очень легкой до легкой

От 23 до 24 От 25 до 26 От 27 до 28 От 29 до 30

0,25 0,30 0,40 0,60

среды за счет повышения скорости циркуляции воздуха (табл. 4).

Однако тепловой режим зданий не определяется только необходимостью поддержания теплового комфорта. Если значения параметров, характеризующих тепловой режим внутренней среды, отклоняются от требуемых, то зто может привести к ухудшению здоровья людей, поскольку для здоровья небезопасно как чрезмерное охлаждение, так и чрезмерный перегрев.

Чрезмерное охлаждение организма человека может вызваться большими тепловыми потерями. Эта ситуация приводит к повышенной заболеваемости дыхательных путей и появлению ревматических болезней (хотя в работе [35] указывается, что причастность чрезмерного охлаждения в появлении этого заболевания не совсем доказана). Под влиянием холода высыхает и трескается кожа. Охлаждение уменьшает подвижность и чувствительность нижних конечностей.

Чрезмерный перегрев организма вызывает выделение пота, организм обезвоживается й теряет соли. Недостаток воды и соли бьшает причиной ухудшения здоровья и появления кровотечения. Перегрев организма повышает перегрузку органов кровообращения и дыхания, что особенно неблагоприятно для людей, которые уже имеют связанные с этим заболевания. Кроме того, тепловой режим помещений с более высокими параметрами способствует абсорбции .отдельных ве-шеств легкими и кожей. Происходит также изменение химического состава кожи, что способствует воздействию на нее веществ, растворяемых в поте. Тем самым создаются благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов, поражающих кожу [35].

Рациональный производственный процесс. Некоторые технологии и производственная деятельность требуют определенного теплового режима помещений, Для обеспечения которого следует учитывать параметры как теплового комфорта людей, Так и технологического процесса.