Расчетные тепловые условия в помещениях.
Для создания благоприятной тепловой обстановки в помещениях необходимо обеспечивать требуемые значения показателей микроклимата, которые регламентированы государственными стандартами. Требуемые значения показателей микроклимата устанавливаются отдельно для холодного и теплого периодов года.
Холодный период называется период года, характеризующийся среднесуточной температурой наружного воздуха, равной 8 °С и ниже.
Теплый период года — период года, характеризующийся среднесуточной температурой наружного воздуха выше 8 °С.
Различают оптимальные и допустимые тепловые условия в помещении.
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. Субъективное восприятие человеком оптимальных параметров микроклимата заключается в том, что человек не замечает теплового воздействия среды, ему не холодно и не жарко.
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 понижение работоспособности при усиленном напряжении механизмов терморегуляции не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья. При этом субъективные ощущения человека могут выражаться в том, что ему или холодно, или жарко, или душно или присутствуют другие неприятные тепловые ощущения.
Для жилых и общественных зданий требуемые значения показателей микроклимата устанавливаются ГОСТ 30494-96.
В таблице 5.1 приведены требуемые значения параметров микроклимата в различных помещениях жилых зданий, кроме расположенных на территориях со средней температурой наиболее холодной пятидневки равной -31°С и менее.
Таблица 5.1
Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий и общежитий
| Период года | Наименование помещения | Температура воздуха, °С | Результирующая температура, °С | Относительная влажность, % | Скорость движения воздуха, м/с | |||||||||||
| оптимальная | допустимая | оптимальная | допустимая | оптимальная | допустимая, не более | оптимальная, не более | допустимая, не более | |||||||||
| Холод- | Жилая комната | 20-22 | 18-24 | 19-20 | 17-23 | 45-30 | 0,15 | 0,2 | ||||||||
| ный | ||||||||||||||||
| Кухня | 19-21 | 18-26 | 18-20 | 17-25 | НН* | НН | 0,15 | 0,2 | ||||||||
| Туалет | 19-21 | 18-26 | 18-20 | 17-25 | НН | НН | 0,15 | 0,2 | ||||||||
| Ванная, совмещенный санузел | 24-26 | 18-26 | 23-27 | 17-26 | НН | НН | 0,15 | 0,2 | ||||||||
| Холодный | Помещения для отдыха и учебных занятий | 20-22 | 18-24 | 19-21 | 17-23 | 45-30 | 0,15 | 0,2 | ||||||||
| Межквартирный коридор | 18-20 | 16-22 | 17-19 | 15-21 | 45-30 | 0,15 | 0,2 | |||||||||
| Вестибюль, лестничная клетка | 16-18 | 14-20 | 15-17 | 13-19 | НН | НН | 0,2 | 0,3 | ||||||||
| Кладовые | 16-18 | 12-22 | 15-17 | 11-21 | НН | НН | НН | НН | ||||||||
| Теплый | Жилая комната | 22-25 | 20—28 | 22-24 | 18-27 | 60-30 | 0,2 | 0,3 | ||||||||
В таблице 5.2 приведены требуемые значения параметров микроклимата в различных помещениях общественных зданий.
Таблица 5.2
Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне общественных зданий
| Период года | Наименование помещения или категория | Температура воздуха, °С | Результирующаятемпература, °С | Относительная влажность, % | Скорость движения воздуха, м/с | ||||||||||||
| оптимальная | допустимая | оптимальная | допустимая | оптимальная | допустимая, не более | оптимальная, не более | допустимая, не более | ||||||||||
| Хо | 1 категория | 20-22 | 18-24 | 19-20 | 17-23 | 45-30 | 0,2 | 0,3 | |||||||||
| лод | 2 » | 19-21 | 18-23 | 18-20 | 17-22 | 45-30 | 0,2 | 0,3 | |||||||||
| ный | За » | 20-21 | 19-23 | 19-20 | 19-22 | 45-30 | 0,2 | 0,3 | |||||||||
| 3б » | 14-16 | 12-17 | 13-15 | 13-16 | 45-30 | 0,2 | 0,3 | ||||||||||
| Зв » | 18-20 | 16-22 | 17-20 | 15-21 | 45-30 | 0,2 | 0,3 | ||||||||||
| 4 » | 17-19 | 15-21 | 16-18 | 14-20 | 45-30 | 0,2 | 0,3 | ||||||||||
| 5 » | 20-22 | 20-24 | 19-21 | 19-23 | 45-30 | 0,15 | 0,2 | ||||||||||
| 6 » | 16-18 | 14-20 | 15-17 | 13-19 | НН* | НН | НН | НН | |||||||||
| Ванные, душевые | 24-26 | 18-28 | 23-25 | 17-27 | НН | НН | 0,15 | 0,2 | |||||||||
| Теп- лый | Помещения с постоянным пребыванием людей | 23-25 | 18-28 | 22-24 | 19—27 | 60-30 | 0,3 | 0,5 | |||||||||
Требуемые значения показателей микроклимата для помещений общественных зданий зависят от категории помещения. В соответствии с классификацией помещений они подразделяются на 6 категорий.
Помещения 1 категории — помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха.
Помещения 2 категории — помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой.
Помещения За категории — помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды.
Помещения 3б категории — помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя в уличной одежде.
Помещения Зв категории — помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении стоя без уличной одежды.
Помещения 4 категории — помещения для занятий подвижными видами спорта.
Помещения 5 категории — помещения, в которых люди находятся в полураздетом виде (раздевалки, процедурные кабинеты, кабинеты врачей и т.п.).
Помещения 6 категории — помещения с временным пребыванием людей (вестибюли, гардеробные, коридоры, лестницы, санузлы, курительные, кладовые).
Оптимальные и допустимые значения показателей микроклимата в производственных помещениях устанавливаются ГОСТ 12.1.005-88(2001) в зависимости от степени тяжести работы. При этом регламентируются показатели микроклимата только для рабочей зоны - пространства, ограниченного по высоте 2 м над уровнем пола или площадки, на которых находятся места постоянного или непостоянного (временного) пребывания работающих, таблица 5.3.
Приведенные в таблице 5.3 категории работ соответствуют следующим условиям:
- легкая физическая работа:
категория Iа с энергозатратами до 139 Вт;
категория Iб « от 140 до 174 Вт;
- средней тяжести физическая работа:
категория IIа с энергозатратами от 175 до 232 Вт;
категория IIб « от 233 до 290 Вт;
- тяжелая физическая работа:
категория III с энергозатратами более 290 Вт.
Таблица 5.3
Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений
| Температура, °С | Относительная влажность, % | Скорость движения, м/с | ||||||||
| оптимальная | допустимая | оптимальная | допустимая на | оптимальная, | допустимая на | |||||
| Период года | Категория работ | верхняя граница | нижняя граница | рабочих местах | не более | рабочих | ||||
| на рабочих местах | постоянных и | местах | ||||||||
| постоянных | непостоянных | постоянных | непостоянных | непостоянных, не более | постоянных и непостоянных* | |||||
| Холодный | Легкая - Iа | 22-24 | 40-60 | 0,1 | Не более 0,1 | |||||
| Легкая - Iб | 21-23 | 40-60 | 0,1 | Не более 0,2 | ||||||
| Средней тяжести - IIа | 18-20 | 40-60 | 0,2 | Не более 0,3 | ||||||
| Средней тяжести - IIб | 17-19 | 40-60 | 0,2 | Не более 0,4 | ||||||
| Тяжелая - III | 16-18 | 40-60 | 0,3 | Не более 0,5 | ||||||
| Теплый | Легкая - Iа | 23-25 | 40-60 | 55 (при 28°С) | 0,1 | 0,1-0,2 | ||||
| Легкая - Iб | 22-24 | 40-60 | 60 (при 27°С) | 0,2 | 0,1-0,3 | |||||
| Средней тяжести - IIа | 21-23 | 40-60 | 65 (при 26°С) | 0,3 | 0,2-0,4 | |||||
| Средней тяжести - IIб | 20-22 | 40-60 | 70 (при 25°С) | 0,3 | 0,2-0,5 | |||||
| Тяжелая - III | 18-20 | 40-60 | 75 (при 24°С) | 0,4 | 0,2-0,6 |
Кроме обеспечения требуемых тепловых условий важным условием благоприятного микроклимата является обеспечение чистоты воздуха помещения и отсутствие в воздухе вредных веществ в концентрациях, опасных для здоровья человека. Для этого в помещениях осуществляется воздухообмен путем удаления загрязненного воздуха и подачи в помещение наружного воздуха или непосредственно, или после его предварительной обработки. Воздухообмен организуется для всех помещений. Комплекс мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения воздухообмена в помещениях, называется вентиляцией.
5.3. Тепловой режим помещений в холодный период года
В холодный период года температура внутреннего воздуха превышает температуру наружного воздуха. Это обусловливает процессы передачи теплоты от внутреннего воздуха наружному через наружные ограждающие конструкции здания, рис. 5.1.
Рис. 5.1. Составляющие теплового баланса помещения в холодный период года. 1 – теплопотери через наружные стены; 2 – теплопотери через окна; 3 – теплопотери через пол; 4 – теплопотери через конструкции перекрытия и кровли; 5 – потери теплоты с воздухом, удаляемым из помещения; 6 – источник теплопоступлений; 7 – теплопоступления в помещение; 8 – теплопоступления от отопительной установки.
Из структуры теплообмена помещения с окружающей средой, рис. 5.1, следует, что процессы передачи теплоты от внутреннего воздуха наружному происходят через наружные стены, окна, пол, конструкции перекрытия и кровли. Кроме того, осуществление воздухообмена в помещении приводит к тому, что из него удаляется внутренний воздух, а вместо него поступает холодный наружный (инфильтрирующийся) воздух.
Таким образом, в тепловом балансе помещения будут присутствовать две статьи расхода теплоты – теплопотери через ограждающие конструкции и нагревание инфильтрирующегося воздуха, поступающего в помещение взамен удаляемого вентиляционными устройствами.
Теплопотери через наружные ограждающие конструкции рассчитывают по формуле:
, Вт, (5.7)
где А - площадь ограждения, м2;
и 
- расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха в холодный период года, ОС;
- приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2 × О С / Вт;
b - коэффициент, учитывающий добавочные потери теплоты, связанные с ориентацией вертикальных ограждений, наличием двух и более наружных стен или наружных дверей;
n - коэффициент, характеризующий положение ограждения по отношению к наружному воздуху.
Общие теплопотери помещения через его ограждающие конструкции находятся путем суммирования потерь теплоты через все наружные ограждающие конструкции.
Второй составляющей расходной части теплового баланса помещения является расход теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха. Этим термином обозначают холодный наружный воздух, поступающий в помещение через неплотности в ограждающих конструкциях вследствие разности давлений воздуха снаружи и внутри помещения.
Для жилых зданий затраты теплоты на нагрев инфильтрирующегося воздуха 
, Вт, определяются по формуле
, Вт, (5.8)
где 
- площадь помещения, м2.
Общие теплопотери помещения, 
, Вт определяются по формуле
, (5.9)
где 
- сумма теплопотерь через наружные ограждающие конструкции помещения, Вт;
Потери теплоты зданием, 
, Вт, складываются из теплопотерь его помещений
. (5.10)
Архитектурно-планировочные и конструкторские решения здания оказывают существенное влияние на величину теплопотерь через его ограждающие конструкции.
Влияние архитектурно-планировочных решений на потери теплоты зданием отражается показателем компактности, 
, который характеризует отношение общей площади внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций здания к его отапливаемому объему. Чем ниже значение данного показателя, тем ниже удельная площадь наружных ограждающих конструкций. Уменьшение показателя компактности достигается: приближением формы здания в плане к кругу или квадрату; уменьшением изрезанности фасадов, увеличением объема здания.
Расчетный показатель компактности жилых зданий не должен превышать следующих нормируемых значений:
0,25 — для 16-этажных зданий и выше;
0,29 — для зданий от 10 до 15 этажей включительно;
0,32 — для зданий от 6 до 9 этажей включительно;
0,36 — для 5-этажных зданий;
0,43 — для 4-этажных зданий;
0,54 — для 3-этажных зданий;
0,61; 0,54; 0,46 — для двух-, трех- и четырехэтажных блокированных и секционных домов соответственно;
0,9 — для двух- и одноэтажных домов с мансардой;
1,1 — для одноэтажных домов.
Велико влияние на потери теплоты зданием доли остекления его фасадов. Приведенное сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов в 6-10 раз меньше соответствующей величины для наружных стен, поэтому увеличение доли остекления сверх допустимых нормами 18% от площади наружных стен, приводит к необоснованному росту теплопотерь или вызывает необходимость применения специальных конструкций заполнений световых проемов с повышенным сопротивлением теплопередаче.
Влияние конструкторских решений на величину потерь теплоты зданием проявляется в обоснованном выборе наружных ограждающих конструкций (наружных стен, заполнений световых проемов, перекрытий над подвалом и др) с высокими значениями приведенного сопротивления теплопередаче.