Нормирование микроклимата помещений
Микроклимат— комплекс физических факторов внутренней среды помещений, оказывающий влияние на тепловой обмен организма и здоровье человека. К микроклиматическим показателям относятся температура, влажность и скорость движения воздуха, температура поверхностей ограждающих конструкций, предметов, оборудования, а также некоторые их производные (градиент температуры воздуха по вертикали и горизонтали помещения, интенсивность теплового излучения от внутренних поверхностей).
Под микроклиматом производственных помещений понимается климат окружающей человека внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температуры окружающих его поверхностей.
Нормы производственного микроклимата установлены системой стандартов безопасности труда ГОСТ 12.1.005-88 "Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны" и СанПиН 2.24.548-96 "Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений". Они едины для всех производств и всех климатических зон с некоторыми незначительными отступлениями.
В этих нормах отдельно нормируется каждый компонент микроклимата в рабочей зоне производственного помещения: температура, относительная влажность, скорость воздуха в зависимости от способности организма человека к акклиматизации в разное время года, характера одежды, интенсивности производимой работы и характера тепловыделений в рабочем помещении.
Для оценки характера одежды (теплоизоляции) и акклиматизации организма в разное время года введено понятие периода года. Различают теплый и холодный период года. Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха +10oС и выше, холодный -ниже +10oС.
При учете интенсивности труда все виды работ, исходя из общих энергозатрат организма, делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые. Характеристику производственных помещений по категории выполняемых в них работ устанавливают по категории работ, выполняемых 50% и более работающих в соответствующем помещении.
К легким работам (категории I) с затратой энергии до 174 Вт относятся работы, выполняемые сидя или стоя, не требующие систематического физического напряжения (работа контролеров, в процессах точного приборостроения, конторские работы и др.). Легкие работы подразделяют на категорию Iа (затраты энергии до 139 Вт) и категорию Iб (затраты энергии 140... 174 Вт).
К работам средней тяжести (категория, II) относят работы с затратой энергии 175...232 Вт (категория IIа) и 233. ..290 Вт (категория IIб). В категорию IIа входят работы, связанные с постоянной ходьбой, выполняемые стоя или сидя, но не требующие перемещения тяжестей, в категорию IIб - работы, связанные с ходьбой и переноской небольших (до 10 кг) тяжестей (в механосборочных цехах, текстильном производстве, при обработке древесины и др.).
К тяжелым работам (категория III) с затратой энергии более 290 Вт относят работы, связанные с систематическим физическим напряжением, в частности с постоянным передвижением, с переноской значительных (более 10 кг) тяжестей (в кузнечных, литейных цехах с ручными процессами и др.).
По интенсивности тепловыделений производственные помещения делят на группы в зависимости от удельных избытков явной теплоты. Явной называется теплота, воздействующая на изменение температуры воздуха помещения, а избытком явной теплоты - разность между суммарными поступлениями явной теплоты и суммарными теплопотерями в помещении.
Явная теплота, которая образовалась в пределах помещения, но была удалена из него без передачи теплоты воздуху помещения (например, с газами от дымоходов или с воздухом местных отсосов от оборудования), при расчете избытков теплоты не учитывается. Незначительные избытки явной теплоты - это избытки теплоты, не превышающие или равные 23 Вт на 1 м3 внутреннего объема помещения. Помещения со значительными избытками явной теплоты характеризуются избытками теплоты более 23 Вт/м3.
Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м2 при облучении 50 % поверхности человека и более, 70 Вт/м2 - при облучении 25...50 % поверхности и 100 Вт/м2 - при облучении не более 25 % поверхности тела.
Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретого металла, стекла, открытого пламени и др.) не должна превышать 140 Вт/м2, при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательно использование средств индивидуальной защиты.
В рабочей зоне производственного помещения согласно ГОСТ 12.1.005-88 могут быть установлены оптимальные и допустимые микроклиматические условия.
Оптимальные микроклиматические условия - это такое сочетание параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивает ощущение теплового комфорта и создает предпосылки для высокой работоспособности.
Допустимые микроклиматические условия - это такие сочетания параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать напряжение реакций терморегуляции и которые не выходят за пределы физиологических приспособительных возможностей. При этом не возникает нарушений в состоянии здоровья, не наблюдаются дискомфортные теплоощущения, ухудшающие самочувствие и понижение работоспособности. Оптимальные параметры микроклимата в производственных помещениях обеспечиваются системами кондиционирования воздуха, а допустимые параметры - обычными системами вентиляции и отопления.
4. Теплопередача в ограждающих конструкциях
Необходимым условием теплопередачи в любой среде является разность температур в различных точках среды. Тепловая энергия распространяется при этом от точек с более высокой температурой к точкам с более низкой. Наружные ограждающие конструкции разделяют среды с различными температурами, что и вызывает процессы теплопередачи в них.
Различают три вида теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Так как большинство строительных материалов являются капиллярно-пористыми телами, в них возможны все виды теплопередачи. Однако в практических расчетах обычно считают, что теплопередача внутри строительных материалов происходит по законам теплопроводности. Теплопередача конвекцией и излучением происходит в воздушных прослойках и у поверхностей конструкций на границах с наружным и внутренним воздухом.
В теплотехнических расчетах принято различать однородные (однослойные) и слоистые (многослойные) ограждающие конструкции, состоящие соответственно из одного или нескольких однородных плоских слоев, расположенных перпендикулярно направлению теплового потока (обычно параллельно наружной и внутренней поверхностям конструкции), а также неоднородные конструкции, которые имеют различные характеристики теплопроводности по площади ограждения.
| Материал | l, Вт/(м×°С) | Материал | l, Вт/(м×°С) |
| Алюминий | Пенополистирол | 0,04¸0,06 | |
| Сталь | Вода | »0,58 | |
| Железобетон | »2 | Лед | »2,33 |
| Кладка из кирпича обыкновенного | 0,58¸0,81 | Воздух (в замкнутых порах размером до 1 мм) | »0,023 |
| Минераловатные маты | 0,05¸0,08 | Воздух (в полостях размером 15 см) | »0,72 |
4.1. Стационарные условия теплопередачи (одномерный тепловой поток). Теплопроводность материалов. Сопротивление теплопередаче.
Теплопроводность материалов
Через плоскую и достаточно протяженную конструкцию (чтобы можно было пренебречь краевыми эффектами) тепловой поток проходит перпендикулярно к ее поверхности в направлении от более высокой температуры к более низкой.
Строительные материалы состоят из твердой фазы, а также пор и капилляров, которые заполнены воздухом, водяным паром или жидкостью. Соотношение и характер этих элементов и определяют теплопроводность материала.
У металлов теплопроводность высока, так как определяется потоком электронов. Чем выше электропроводность, тем выше и теплопроводность.
Теплопроводность каменных материалов обусловлена тепловыми колебаниями структуры. Чем тяжелее атомы этой структуры и чем слабее они связаны между собой, тем меньше теплопроводность. Камни с кристаллической структурой более теплопроводны, чем стекловидные.
Коэффициент теплопроводности капиллярно-пористых материалов зависит от их средней плотности (пористости) и влажностного состояния. При этом значение играет также средний размер пор и их характер (открытые, сообщающиеся или закрытые). Более низкую теплопроводность имеют пористые материалы с закрытыми порами малого (1 мм) размера. С повышением влагосодержания материала его теплопроводность возрастает. Особенно это заметно зимой, когда содержащаяся в порах вода замерзает.
Изменения коэффициентов теплопроводности строительных материалов при изменении содержания влаги настолько существенны, что их значения устанавливают в зависимости от влажностной характеристики климата и влажностных условий эксплуатации помещений. СНиП различает 3 зоны влажности (влажная, нормальная и сухая) и 4 влажностных режима помещений:
По сочетанию зоны влажности и влажностного режима помещений назначаются условия эксплуатации ограждающих конструкций (А или Б), в зависимости от которых выбираются коэффициенты теплопроводности.
Материалы, применяемые для теплоизоляционных слоев ограждающих конструкций должны, как правило, иметь коэффициент теплопроводности в сухом состоянии не выше 0,3 Вт/м×°С.