Учебник для вузов

Отопление

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

В жилых, общественных и промышленных зданиях требуется поддерживать необходимые для людей и производственных процессов метеорологические условия — определенный микроклимат.

Защита ограждений от наружных климатических воздействий недостаточна для круглогодичного обеспечения необходимых условий в помещении. Эти условия могут быть созданы искусственно, например зимой работой системы отопления.

Основное требование к микроклимату — поддержание условий, благоприятных для находящихся в помещении людей.

В организме человека постоянно вырабатывается тепло, которое должно быть отдано окружающей среде. Поддержание постоянной температуры организма около 36,6° С обеспечивает физиологическая система терморегуляции. Напряжение системы терморегуляции сказывается на самочувствии и работоспособности человека.

В зависимости от физиологического и эмоционального состояния человека, его одежды, возраста, степени физической тяжести выполняемой работы и индивидуальных особенностей количество отдаваемого в окружающую среду тепла может быть различным.

В спокойном состоянии организм взрослого человека вырабатывает и отдает окружающей среде около 120 Вт (— 100 ккал/ч), при тяжелой работе — до 470 (—-400), а при максимальных кратковременных нагрузках — до 1000 Вт ( — 900 ккал/ч).

Степень физической тяжести выполняемой человеком работы условно определяют по интенсивности тепловыделения и считают незначительной работу, при которой тепловыделения составляют до 140 Вт (120 ккал/ч), легкой до 175 (150), средней до 290 (250) и тяжелой свыше 290 Вт (250 ккал/ч)

Если теплопродукция не равна отдаче тепла, то наблюдается накопление или дефицит тепла, приводящие к перегреву или переохлаждению организма. Система терморегуляции позволяет в определенных пределах обеспечивать баланс тепла, но ее возможности довольно ограничены.

Отдача тепла с поверхности тела человека происходит излучением (окружающим поверхностям помещения), конвекцией (воздуху) и в результате затрат тепла на испарение влаги (пота).

При обычных условиях в спокойном состоянии человек приблизительно половину тепла теряет излучением, четверть — конвекцией и четверть — испарением. При тяжелой работе основная доля теряемого тепла приходится на испарение влаги

Интенсивность отдачи тепла человеком зависит от тепловой обстановки в помещении, которая характеризуется температурой воздуха tBy радиационными условиями (радиационной температурой tR и температурой тп, размерами и расположением нагретых и охлажденных поверхностей), а также подвижностью vB и влажностью <рв внутреннего воздуха.

Комфортными (зона комфорта) или оптимальными считаются такие сочетания этих показателей микроклимата, при которых сохраняется тепловое равновесие в организме человека и отсутствует напряжение в его системе терморегуляции.

Допустимыми являются такие метеорологические условия, при которых возникает незначительная напряженность системы терморегуляции и отмечается небольшая дискомфортность для человека тепловой обстановки в помещении.

Деятельность человека обычно связана с определенной частью объема помещения. Эту часть называют обслуживаемой или рабочей зоной. Требуемые внутренние условия должны быть обеспечены системой отопления и теплозащитой ограждений именно в этой зоне.

Тепловые условия в помещении зависят в основном от температуры воздуха и температуры поверхностей, т. е. определяются его температурной обстановкой. Основное назначение системы отопления сводится к поддержанию во всех помещениях здания в зимний период года заданных температурных условий.

Ощущение температурного комфорта зависит в определенной мере от температуры воздуха и температуры поверхностей, обращенных в помещение. Когда температуры воздуха tB и поверхностей tR равны, в помещении имеется температурный уровень или «температура помещения» tn, равная этой температуре. В этих условиях tu=tB=tR. Опытами установлено, что для приблизительного соблюдения условий температурного комфорта определенному понижению температуры воздуха должно соответствовать приблизительно такое же повышение температуры поверхностей.

Учитывая наличие такой связи, удобно характеризовать условия в помещении «температурой помещения», понимая под ней такую одинаковую температуру воздуха и поверхностей, при которой теплоотдача человеком будет такая же, как и при заданных неравных температурах воздуха и поверхностей.

Для наиболее распространенных помещений, с небольшой подвижностью внутреннего воздуха, tn принимают приблизительно равной среднеарифметическому значению tB и tR.

Температурную обстановку в помещении можно определить двумя условиями комфортности.

Кроме общего теплового баланса, на тепловое самочувствие человека влияют условия, в которых находятся отдельные части тела. Особенно существенно сказываются на ощущении комфортности обстановки тепловые условия, в которых находятся голова и ноги человека. Голова человека чувствительнее к радиационному перегреву и переохлаждению, а для ног важны температура поверхности пола, с которой они непосредственно соприкасаются, и наличие холодных потоков воздуха вдоль пола.

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.

Допустимая температура нагретого пола принимается равной 22— 34° С в зависимости от назначения и особенностей режима работы помещения. Температура холодного пола зимой может быть ниже температуры воздуха максимально на 2—2,5° С. Следует иметь в виду, что тепловое ощущение человека и потери тепла ногами зависят не только от температуры, но и от свойства теплоусвоения покрытия пола, о котором будет сказано ниже.