МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т.Калашникова»)

Экспериментальное исследование параметров микроклимата в помещении Лабораторный практикум по дисциплинам «Теоретические основы создания микроклимата в помещении» и «Строительная теплофизика»

	Ижевск
	ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т.Калашникова»
	2013

УДК 697.1:551.5

Экспериментальное исследование параметров микроклимата в помещении. Лабораторный практикум по дисциплинам «Теоретические основы создания микроклимата в помещении» и «Строительная теплофизика». [Электронный ресурс] : электронное учебное издание / Составители : Е. В. Корепанов, И. Н. Булдакова. Электрон. дан. (1 файл : 0,94 Мб).– Ижевск : ИжГТУ, 2013. – 16 с. – Систем. требования: Acrobat reader v.5.0 и выше. Лабораторный практикум составлен на основе учебных планов подготовки инженеров по специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» и бакалавров по направлению «Строительство» профиля «Теплогазоснабжение и вентиляция» где предусмотрены дисциплины «Теоретические основы создания микроклимата в помещении» и «Строительная теплофизика». Практикум адресован студентам очной и заочной форм обучения. Может быть рекомендован студентам других специальностей и направлений подготовки, в учебных планах которых предусмотрены аналогичные по содержанию дисциплины. УДК 697.1:555.1

©	Ижевский государственный технический университет, 2013
©	Корепанов Е. В., 2013
©	Булдакова И. Н., 2013

1. Теоретические основы теории микроклимата в помещении

Человек находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей средой – выделяемая организмом в процессе работы теплота передается окружающей среде. Энерготраты человека в окружающую среду происходит за счет теплопроводности через одежду , конвективного теплообмена , излучением между поверхностью тела человека и окружающими поверхностями, испарения влаги с поверхности кожи и нагрева вдыхаемого воздуха и испарение с верхних дыхательных путей . Тепловой баланс между человеком и окружающей средой представляется выражением

.

Организм перегревается, если приход энергии превышает её расход. Механизмы терморегуляции при перегреве способствуют увеличению теплоотдачи через систему кровообращения – усиление тока крови через кожу вследствие расширения кожных сосудов, а также увеличения частоты сердечных сокращений и расхода крови. В результате увеличивается температура кожи, что способствует большему рассеиванию теплоты в окружающую среду. При высоких температурах включается механизм потовыделения. Реакция организма на охлаждение направлена на уменьшение теплоотдачи и увеличение теплопродукции организма. Уменьшение теплоотдачи происходит в результате спазматирования кровеносных сосудов, которое приводит к понижению температуры кожи. Увеличение теплообразования осуществляется за счет повышения мышечного тонуса и дрожи.

Способность организма человека поддерживать постоянной температуру тела при изменении параметров микроклимата и при выполнении различной по степени тяжести работы называется терморегуляцией (температурным гомеостазом). Терморегуляция заключается в совокупности физиологических процессов, направленных на поддержание температуры (табл. 1) тела человека в определенных пределах независимо от собственной теплопродукции и колебаний температуры окружающей среды.

Теплоощущение человека в помещении зависит как от физиологических особенностей (возраст, состояние здоровья, качество питания и др.) и от выполняемой работы, так и от окружающей среды (температуры окружающих поверхностей, температуры, подвижности и влажности воздуха). Причем температура поверхностей, подвижность и влажность воздуха опосредованно связаны с температурой воздуха внутри помещения, которую и следует выбирать в качестве фактора, определяющего комфортные условия.

Комфортными являются такие метеорологические условия, при которых тепловой баланс между организмом человека и окружающей средой не приводит к нарушению температурного гомеостаза организма. При соблюдении теплового баланса в комфортных условиях ректальная температура (температура внутренних органов) человека остается постоянной равной 37,1 ºС).

Таблица 1. Теплоощущения человека и средневзвешенная температура кожи

Теплоощущение	Очень жарко	Жарко	Тепло	Комфорт	Прохладно	Холодно	Очень холодно
Средневзвешенная температура кожи	Более 36,0	36,00,6	34,90,7	33,21,0	31,11,0	29,11,0	Ниже 28,1

Метеорологические условия (микроклимат) в помещениях характеризуется величиной:

• температуры воздуха;

• радиационная температура помещения;

• относительной влажности воздуха;

• скорости движения воздушного потока;

• барометрическим давлением.

Повышенная влажность (более 85%) в сочетании с повышенной температурой воздуха ведет к быстрому переутомлению, расслаблению организма и резкому снижению испарения влаги с поверхности тела человека (потовыделения). Пониженная влажность (менее 20%) вызывает пересыхание слизистых оболочек верхних дыхательных путей. Оптимальные величины относительной влажности воздуха для человека составляют 40…60%.

Движение воздуха внутри помещения создает воздушные потоки, которые способствуют увеличению отдачи теплоты организмом человека в окружающую среду, что ведет к улучшению его самочувствия в жарких помещениях, но является неблагоприятным фактором при пониженных температурах (особенно в холодный период времени), вызывая при этом различные простудные и воспалительные заболевания. Подвижность воздуха способствует также избыточной влаги с поверхности тела человека выделяющейся в результате протекания физиологических процессов.

Барометрическое давление воздуха в производственных условиях не влияет существенно на организм человека, так как жизнедеятельность человека может происходить в довольно широком диапазоне давлений (550…950 мм рт. ст.). Для здоровья человека опасно быстрое изменение давления (в ту или другую сторону), а не сама величина этого давления. Резким колебаниям атмосферного давления подвержены люди, страдающие гипертоническими и сердечно сосудистыми заболеваниями.

Радиационная температура помещения характеризует теплообмен излучением человека с окружающими, нагретыми и холодными поверхностями. Радиационная температура помещения определяется по эквивалентному лучистому теплообмену. Приближенно радиационная температура помещения может быть определена по формуле

,

где – температура поверхности; – площадь поверхности.

Температура, учитывающая комплексное воздействие на организм человека температуры, влажности и скорости движения воздуха называется эффективно-эквивалентной температурой, а температура, учитывающая влажность воздуха при нулевой скорости потока воздуха в рабочем помещении – эффективной температурой.

Для определения эффективно-эквивалентной температуры используется номограмма (прил. 1). Необходимо показания сухого и влажного термометров соединить пунктирной линией, затем найти на номограмме величину скорости движения воздуха, из точки пересечения пунктирной линии с линией значения скорости движения воздуха провести линию, параллельную линии комфорта. На пересечении значений температур определяется эффективно-эквивалентная температура.

Характеристика теплового ощущения S человека, находящегося в помещении при различных условиях микроклимата (при подвижном и неподвижном воздушном потоке) вычисляется по формуле:

,

где k – константа (для зимы k =7,83; для лета k =8,45); – температура воздуха по сухому термометру; – температура окружающих поверхностей (соответствует температуре воздуха по сухому термометру); – парциальное давление водяных паров в воздухе, мм рт. ст.; V – скорость движения воздуха, м/с.

Ощущения человека соответствующее значению характеристики S приведено в табл. 1.

Парциальное давление водяных паров для различных параметров микроклимата определяют по формуле:

,

где и – значения температуры сухого и влажного термометров соответственно при неподвижном и подвижном потоке воздуха; – максимальная упругость (или парциальное давление водяных паров в насыщенном воздухе) водяных паров при значении температуры влажного термометра, мм рт. ст.; – коэффициент, учитывающий скорость протяжки воздуха в психрометре Ассмана (табл. 2); В – барометрическое давление, мм рт. ст.

Парциальное давление насыщенного пара при заданной температуре воздуха может быть вычислено по формуле

.

Таблица 1. Оценка теплового ощущения

S	1	2	3	4	5	6	7
Ощущение	Очень жарко	Жарко	Тепло	Нормально (комфортно)	Прохладно	Холодно	Очень холодно

Таблица 2. Значение коэффициента α в зависимости от скорости движения воздуха

Скорость движения воздуха, м/с	0,13	0,16	0,2	0,3	0,8	2,3	3,0	4,0
α	983∙10-8	907∙10-8	832∙10-8	756∙10-8	605∙10-8	329∙10-8	322∙10-8	307∙10-8