🗊Презентация Формирование микроклимата в помещении

Формирование микроклимата в помещении НЕВЗОРОВА Алла Брониславовна профессор, докт.техн.наук

История отопительных систем История отопления неразрывно связана с историей человечества. Первые отопительные устройства, а это были обыкновенные костры, разведенные непосредственно в жилище, были известны еще в каменном веке.

Древнеримская система отопления Древнеримская система отопления в качестве теплоносителя использовала воздух.

ГИПОКАУСТ

Принцип действия системы теплого пола

История печи История печного дела в Беларуси и России уходит в глубокую древность. Первым отопительным прибором у наших предков был очаг без трубы (курной очаг). Очаги были глинобитными и ставились прямо на пол, что было опасно в пожарном отношении. Дым выходил через приоткрытую дверь. Этот очаг, сделанный по принципу туннельной печи, был прообразом будущих русских печей.

История каминов История камина, как и печи, начиналась с очага. Этот очаг был открыт сверху и дым выходил в отверстие в крыше. Позднее появились деревянные трубы, а затем для сбора дымовых газов стали строиться кирпичные дымосборники. Так камин постепенно приобрел тот вид, который имеет сейчас. Камины существовали уже в Древнем Риме. Тогда камин представлял собой конструкцию сделанную независимо от стен дома с выходом дыма вверху. Он размещался в центре помещения. В средние века в Европе в замках камины были иногда таких размеров, что в них можно было жарить быка. Около камина пировали, собирались на советы. В Россию камины пришли в эпоху Петра Великого.

Краткая историческая справка

Краткая историческая справка

История централизованного теплоснабжения Комбинированная выработка тепла и электроэнергии нашла применение в России с начала XX в. на предприятиях с теплоемкими технологическими процессами, например, на сахарных заводах и текстильных предприятиях. В 1905 году В. А. Яхимович предложил и внедрил «трубчатые приборы с рубашкой из бетона» – паробетонные приборы панельно-лучистого отопления, основанного на заделке нагревательных элементов в толщу ограждающих конструкций помещений. В последующие 10 лет было выполнено свыше 100 таких отопительных установок. В те же годы появилось районное отопление: несколько зданий стали снабжаться тепловой энергией из однoгo центра. В качестве теплоносителя «дальнего действия» использовался пар, в зданиях устанавливались пароводяные теплообменники (бойлеры) и оборудовалось водяное отопление с естественной циркуляцией. Например, таким пароводяным отоплением были оборудованы 13 корпусов Петербургской детской больницы (А. К. Павловский).

История централизованного теплоснабжения Начало применения насосов в России для побуждения циркуляции воды с целью не только уменьшения диаметра труб, но и увеличения радиуса действия водяного отопления относится к 1909 году. Насосное водяное отопление впервые было осуществлено в Михайловском театре в Петербурге (Н. П. Мельников). В двухтрубной системе отопления каждый радиатор снабжался обходной веткой с переключательным трёхходовым краном для возможности использования её при выключении радиатора. В 1912 году насосное водяное отопление было запроектировано Н. П. Мельниковым в нескольких крупных зданиях, в том числе в корпусах Института инженеров путей сообщения, где устраивалось впервые районное водо-водяное отопление с радиусом действия около 400 м при давлении, создаваемом насосом, 100 кПа. В здании Эрмитажа пневматическое (воздушное) отопление системы Аммосова было заменено водяным, рассчитанным на поддержание температуры в помещениях с колебанием в пределах 0,5 оС.

Котельная, начало ХХ века Котельная, начало ХХ века

Микроклимат жилища — это искусственно создаваемые климатические условия для защиты от неблагоприятного (внешнего) воздействия и создания зоны комфорта одетому в легкую одежду и находящемуся длительное время в сидячем положении человеку. В холодный период эти условия в основном зависят от теплофизических свойств ограждений (стен, потолка, пола) и системы отопления. В жаркое время года оптимальные условия могут быть созданы только при подаче в помещение кондиционированного воздуха. Жилище позволяет людям жить практически в любых климатических зонах земного шара.

Факторы, влияющие на человека в помещении

Микроклимат помещения

Тепловое состояние человека по степени напряжения реакций терморегуляции, влияния на показатели работоспособности и здоровье подразделяется на оптимальное, допустимое и предельно допустимое.

Оптимальные параметры микроклимата сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80% людей, находящихся в помещении.

Терморегуляция организма способность организма человека регулировать теплообмен с окружающей средой и сохранять температуру тела на постоянном нормальном уровне 36,6 С независимо от внешних условий и тяжести выполняемой работы. Количество выделяемого тепла значительно изменяется в зависимости от тяжести выполняемой работы. При нормальной температуре воздуха и выполнении легкой работы или в состоянии покоя основное количество тепла отдается в окружающую среду через кожу (до 75%) конвекцией и теплоизлучением. В условиях высоких температур воздуха (свыше 30°С), большой влажности (свыше 75%) и выполнения тяжелой работы повышенная теплоотдача осуществляется за счет выделения и испарения пота.

Идеальный теплообмен человека

Терморегуляция организма

Допустимые параметры микроклимата сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.

Нормальным микроклиматом считается Содержание кислорода в помещении не менее 21 % Достигается регулярным проветриванием или установкой системы климат контроля. Дневной температурный режим должен находиться в пределах от 20 до 25 oC, ночью от 18 до 20 oC. Скорость движения воздуха должна составлять 0,1 - 0,15 м/с. В застоявшемся воздухе появляются неприятные запахи, причиной которых могут быть болезнетворные бактерии, что может привести к заражению. Слишком быстрые потоки воздуха называются сквозняком, что также отрицательно влияют на здоровье человека. Влажность в помещении должна быть в пределах от 40 до 60 %. Повышенная влажность может привести к обострению хронических форм легочных или бронхиальных заболеваний. Пересушенный воздух вызывает пересыханию слизистой глаз, носа, кожи, что также отрицательно влияет на самочувствие человека.

Параметры микроклимата в помещении: Температура внутреннего воздуха, tв, С. Температура поверхностей ограждающих конструкций, tR, С. Подвижность воздуха, , м/с. Относительная влажность воздуха, , %. Размеры и расположение нагретых и охлажденных предметов в помещении.

Влияние температуры на комфорт человека

Скорость движения воздуха осредненная по объему обслуживаемой зоны скорость движения воздуха. Параметры микроклимата жилых помещений регламентируются многими нормативными документами.

Концентрация кислорода = 21 %, минимально допустимая – 14 %. Концентрация кислорода = 21 %, минимально допустимая – 14 %. Содержание углекислого газа СО2  0,05 %. В воздухе не должно содержаться ядовитых веществ и вредных веществ. См. общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей среды.

Первое условие комфортности (общий тепловой комфорт)

Второе условие комфортности (локальный тепловой комфорт)

Третье условие комфортности … ? (субъективный тепловой комфорт) На комфортную для организма температуру внутреннего воздуха влияют тип одежды и величина метаболизма. Величина метаболизма человека зависит от многих факторов: активности, массы, роста, питания, возраста и так далее 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 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. Третье условие комфортности : Параметры внутреннего микроклимата должны иметь возможность индивидуального регулирования с целью соответствия субъективным ощущением комфорта потребителя.

Типы микроклимата По степени воздействия на тепловое состояние человека параметры микроклимата подразделяются на оптимальный (нейтральный), нагревающий и охлаждающий. Оптимальный (нейтральный) микроклимат - такое сочетание его параметров, которое при воздействии на человека в течение длительного времени обеспечивает тепловой баланс организма, (разность между величинами теплопродукции и теплоотдачи не более +/- 2 Вт, доля теплоотдачи испарением влаги – не более 30%). Оптимальный микроклимат обеспечивает ощущение комфорта и создает предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Типы микроклимата Охлаждающий микроклимат – сочетание параметров, при котором суммарная теплоотдача человека в окружающую среду превышает величину теплопродукции организма, что приводит к образованию общего и/или локального дефицита тепла в теле человека (более 2 Вт).

Типы микроклимата Нагревающий микроклимат – сочетание его параметров, при котором суммарная теплоотдача человека в окружающую среду меньше величины теплопродукции организма, что приводит к накоплению тепла в организме (более 2 Вт)

Тепловой баланс организма Организм человека постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой Организм человека отдает в окружающую среду тепло Q посредством теплопроводности через одежду Qо, конвекции при обдуве воздухом тела человека Qк, излучения на окружающие поверхности Qи, испарения влаги с поверхности кожи Qисп и нагрева вдыхаемого воздуха Qв. Таким образом, при соблюдении теплового баланса Q = Qо+ Qк + Qи + Qисп+ Qв обеспечиваются комфортные условия для организма человека.

Основные категории поступления тепла: Наружные нагрузки, возникающие вне помещения Внутренние нагрузки, возникающие в здании, тепловой баланс которого рассчитывается.

Наружные нагрузки Нагрузки, возникающие вне помещения: : 1. Теплопередача через стены, потолки, полы. Она зависит от разности внутренней и внешней температуры и степени теплоизоляции здания. Летом температура в здании ниже, чем на улице, и теплопопоступление положительно. Зимой же разность температур снаружи здания и внутри него отрицательна, и поток тепла направлен из помещения вовне. 2. Поступление тепла от излучения Солнца через застекленные проемы. Теплопоступление от излучения всегда положительно (или равно нулю, если застекленных проемов нет). Летом эту тепловую нагрузку надо компенсировать. 3. Теплопоступления от внешнего воздуха, проникающего в помещение. Воздух попадает в помещение при вентиляции, а также может инфильтроваться через неплотности проемов.

Внутренние нагрузки Возникают в помещении: 1. Тепло, выделяемое людьми. Оно зависит от количества людей и рода их занятий, а также условий в помещении. 2. Тепло, выделяемое осветительными приборами: люминесцентными и лампами накаливания. Эта величина зависит от мощности освещения, типа ламп и способа их расположения. 3. В производственных помещениях тепло могут выделять горячие материалы (или поглощать - холодные), а также тепловыделение может происходить при сгорании и химических реакциях. 4. Тепло, выделяемое электроприборами: * в жилых помещениях - бытовыми приборами: холодильниками, плитами и т.п. * в офисных помещениях - компьютерами, принтерами, копирами и т.п. * в производственных помещениях - оборудованием, электродвигателями и т.п.

Структурная схема формирования микроклимата

Примерная структура теплового баланса здания в холодный (а) и теплый (б) периоды года

Нормативно-технические документы Допустимые и оптимальные параметры воздушной среды – температура, влажность и подвижность воздуха, а также гигиенические требования к ней в зависимости от назначения помещения и времени года регламентируются нормативно-техническими документами СНБ 4.02.01-03 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха», СНБ 3.02.04-03 «Жилые здания».

Системы, обеспечивающие оптимальные параметры микроклимата в холодный период года – среднесуточная температура наружного воздуха, равна 8 °С и ниже. системы отопления, калориферы и электрообогреватели. Системы приточно-вытяжной вентиляции (возможно использование рекуперации тепловой энергии вытяжного воздуха). Системы увлажнения воздуха (паровые, ультразвуковые, с традиционным испарением (холодные)). В зимний период времени параметры температурно-влажностного состояния помещения определяются тепловой мощностью системы отопления и теплозащитными качествами наружных ограждающих конструкций

Системы, обеспечивающие оптимальные параметры микроклимата втёплый период года – среднесуточная температура наружного воздуха выше 8 °С системы вентиляции и кондиционирования (охладители, осушители, обеспыливатели). в помещении с некондиционируемым микроклиматом формируется температурно-влажностный режим , близкий по параметрам к наружной среде, а его параметры определяются теплозащитными качествами наружных ограждающих конструкций и естественным воздухообменом в помещении.

Системы, обеспечивающие оптимальные параметры микроклимата Системы отопления