Основными показателями микроклимата помещений являются: температура в характерных зонах помещений и на поверхностях конструкций, ограждающих эти зоны от внешней среды, влажность и гигиеническое состояние внутреннего воздуха, наличие или отсутствие агрессивных воздействий на ограждения.
Характер агрессивных воздействий обычно связан не только с присутствием химических веществ, но и с температурно-влажностным состоянием воздушной среды, граничащей с конструкциями, и изменениями этого состояния.
Температура и влажность, их максимальные и минимальные расчетные значения, колебания и изменения в связи с периодами года или особенностями процессов, происходящих в помещениях, являются важнейшими факторами, влияющими на пребывающих в помещении людей, а также на условия эксплуатации ограждающих конструкций.
В процессе проектирования обычно приходится пользоваться обобщенными и осредненными данными о температурно-влажностном состоянии помещений.
При этом, такие данные часто отражают гигиенические требования, относящиеся к нижней рабочей зоне, а микроклимат верхней зоны высоких помещений, существенно отличающийся от этих данных, остается неучтенным при разработке проекта.
В качестве первичных исходных данных для характеристики вероятного температурно-влажностного состояния проектируемых помещений, часто принимают количество тепла и влаги, поступающих во внутренний воздух во время эксплуатации.
Располагая, кроме того, сведениями об интенсивности воздухообмена в различные периоды года в характерных зонах рассматриваемых помещений и установив необходимые теплозащитные свойства ограждений, можно судить о порядке значений температуры и влажности внутреннего воздуха в этил зонах.
Известны различные классификации помещений по интенсивности выделений тепла; обычно такие классификации относятся к производственным помещениям определенной отрасли промышленности.
Для самых общих представлений о градациях выделений тепла в проектируемых зданиях может быть предложена классификация, указанная в табл. III.1.
Эти условия зависят от характера работы, выполняемой человеком, индивидуальных особенностей его организма и местного климата. Поэтому допустимые отклонения от оптимальных данных, приведенных отдельными исследователями, могут достигать ±1,5° и даже более.
На рисунке область таких допустимых отклонений заштрихована.
В наиболее холодные периоды зимы у оконного остекления жилых и общественных зданий температура понижается на несколько градусов, а скорость охлажденных воздушных струй на уровне подоконника составляет около 0,3 м/сек (при высоте остекления до 2,0 м).
Происходящее нарушение комфортных условий заставляет думать об активизации восходящих тепловых струй от отопительных приборов, размещенных под окнами, а в местностях с суровой зимой, кроме того, о применении тройного остекления в тех общественных зданиях, где гигиенические требования наиболее высоки, а места постоянного пребывания людей расположены непосредственно у окон (школы, больницы, детские учреждения).
В жаркий период года, при вероятности перегрева помещений, для человека в легкой одежде, пребывающего в спокойном состоянии, допустимым пределом температуры помещения (по данным советских исследователей) является 28°, а по зарубежным данным — до 30°.
Комплексное влияние факторов микроклимата выражено на этом рисунке эффективной температурой, значение которой соответствует температуре неподвижного насыщенного воздуха, вызывающего у человека тепловое ощущение; аналогичное тому, которое он испытывает в рассматриваемой воздушной среде.
Условия, приведенные на рисунке, соответствуют равенству температур воздуха и радиационной температуры поверхностей, ограждающих помещение; скорость движения воздуха незначительна (до 0,12 м/сек).
С повышением радиационной температуры и интенсивности излучения поверхностью ограждающих конструкций гигиенически допустимая температура воздуха помещения снижается. Изменение радиационной температуры на 1° примерно соответствует изменению эффективной температуры на 0,5°.
Предельно допустимая (по гигиеническим требованиям) температура поверхностей ограждающих конструкций tмакспов зависит от высоты помещения. Для определения такой температуры (при отсутствии заметного движения воздуха в помещении) В. Н. Богословским из условий допустимого облучения головы человека предложена формула
где коэффициент углового излучения ?=1—0,8·?h/l; ?h — превышение высоты помещения по сравнению с ростом человека, м;
где а и b — ширина и длина излучающих поверхностей, м.
Если за излучающие поверхности принять наружные стены типичного по площади жилого углового помещения в промежуточном (l=(6+3)/2=4,5), то при ?h= 0,5 м
В действительности влияние высоты помещения будет еще более значительным, поскольку при ее увеличении активизируются конвекционные токи воздуха.
В связи с этим, предельное ограничение высоты жилых помещений, допустимое в мягком умеренном климате, гигиенически нецелесообразно в крайних южных районах.
При проектировании ограждающих конструкций необходимо обеспечить требуемые нормами для рабочей зоны данного помещения температуру и влажность воздушной среды.
Установленные нормами значения температуры внутреннего воздуха можно подразделить на три категории.
1. Пониженная температура (8—12°), допустимая в слабо отапливаемых помещениях, по условиям производственной обстановки.
2. Нормальная температура, равная: а) 12—15° — для помещений, где люди заняты работой, требующей затраты физических усилий; б) 18—20° — для помещений, где находятся люди в малоподвижном состоянии, не требующем физического напряжения.
3. Повышенная температура (21—23°), необходимая при легкой одежде и точной работе, не связанной с физическими усилиями.
В качестве основного показателя влажности внутреннего воздуха принимается относительная влажность ?, выраженная в процентах от полного насыщения воздушной среды.
Различают следующие градации относительной влажности ?: 1) низкая влажность (менее 50%), соответствующая сухим помещениям; 2) нормальная влажность (от 50 до 60%) в помещениях с нормальной влажностью; 3) повышенная влажность (61—75%), соответствующая влажным помещениям; 4) высокая влажность (более 75%), соответствующая помещениям с мокрым режимом, в которых обычно неизбежна в холодный период года конденсация влаги на ограждающих поверхностях.
От величины относительной влажности воздуха и степени утепленности ограждений зависит возможность образования капельной влаги на поверхности этих конструкций, обращенной в помещение, а также возможность конденсации влаги в порах и капиллярах материала.
Такие виды увлажнения ограждающих конструкций наиболее опасны в отношении потери ими теплозащитных свойств и возможной активизации разрушения наименее стойких конструктивных элементов.
Для количественного изучения этих увлажняющих процессов, а также для расчета диффузии водяного пара, направленной из помещения наружу (и вызываемой разностью парциальных давлений водяного пара во внутренней и наружной воздушных средах), необходима классификация температурно-влажностного состояния помещений, основанная на характерных значениях как температуры, так и относительной влажности внутреннего воздуха. Только совместное рассмотрение температуры и относительной влажности позволяет установить количество влаги, конденсирующееся на поверхности конструкции, при охлаждении ее до температуры, соответствующей точке росы, а также рассчитать количественный эффект процесса перемещений влаги внутри конструкции. Эффективность процесса диффузии водяного пара и количество влаги, конденсирующейся в результате этого процесса внутри охлажденной части конструкции, также могут быть изучены лишь при совместном рассмотрении температуры и относительной влажности внутреннего воздуха.
Эти особенности увлажнения ограждающих конструкций отражены в классификации температурно-влажностного состояния помещений, учитывающей значения температуры и относительной влажности (табл. III.3) в холодный период года.
Относительно более значительный перегрев помещений даже при целесообразном эксплуатационном режиме (одностороннее ночное проветривание и солнцезащита светопроемов) отмечается в помещениях верхнего этажа с совмещенной невентилируемой крышей (рис. III.4).
Данные рисунков III.3 и III.4 относятся к жилым помещениям с высотой 2,5 м.
В неблагоприятных климатических условиях приходится прибегать к кондиционированию микроклимата помещений. Средства кондиционирования могут быть местными (переносные вентиляторы и кондиционеры) или общими для здания в целом (системы радиационного охлаждения или кондиционирования.
Наиболее целесообразными являются системы радиационного охлаждения.
Примечания
1. Под кратностью воздухообмена n понимается отношение объема воздуха, поступающего в помещение в течение часа, V/ч, к объему (кубатуре) помещения V0, т. е. n=V/rV0; n имеет физическую размерность 1/ч.
2. В холодный период года в отапливаемых помещениях с излишней площадью остекленных поверхностей лучистая составляющая теплопотерь человеческого организма возрастает еще более.