CC BY
11А.Ю. Морозов, М.Г. Осипова
ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИЯХ
В статье рассматриваются особенности создания микроклимата в помещениях с использованием систем вентиляции и кондиционирования.
Ключевые слова: микроклимат, приточно-вытяжная вентиляция. кондиционирование.
Комфортный микроклимат в помещении обеспечивается температурными режимами внутреннего воздуха, влажностью, подвижность воздуха, качеством воздуха, теплоотдачей строительных конструкций.
За время эволюции человек приспособился к жизни в определенных условиях, которые характеризуются, по мнению специалистов многих отраслей, следующими параметрами: температура воздуха и поверхностей около +20°С, параметры влажности 50-70% и подвижность воздуха до 0,5 м/с. Естественно, что это усредненные характеристики комфортного микроклимата, однако большинство людей при таких параметрах чувствует себя комфортно. Характерным является то, что при комфортном микроклимате и в отсутствии контактов с нагретыми или холодными поверхностями человек около половины образующейся в организме теплоты рассеивает тепловым излучением, около 1/3 - конвекцией, и испарением оставшееся количество теплоты. С ростом температуры окружающего воздуха доля испарения увеличивается, а за счет снижения теплового напора уменьшается доля излучения и конвекции. Исходя из этого, получается, что во многих случаях индивидуальные «комфортные» предпочтения могут отличаются от стандарта в зависимости от возраста, от половой принадлежности и от комплекции: пожилые люди, как правило, предпочитают более высокую температуру; по сравнению с мужчинами, женщины предпочитают более высокую температуру; полные люди предпочитают более низкую температуру и т.д. Таким образом, несмотря на общие представления о комфортном микроклимате, каждому человеку, в силу своей индивидуальности, требуются свои параметры окружающего воздуха, в которых он может чувствовать себя максимально комфортно, из этого следует, что инженерные системы должны обеспечивать не только некий «стандарт, но и предоставлять возможность изменения основных параметров в широких пределах.
Системы отопления и вентиляции предназначены для обеспечения комфортного микроклимата и зимой, и летом. Однако, поддержание необходимой температуры воздуха внутри помещений зимой осуществляется обычно за счет систем отопления. Вентиляция при этом обеспечивает только требуемый воздухообмен, который из соображений экономии обычно принимается минимально допустимым. В зимнее время не редко системы вентиляции ставятся в режим рециркуляции, тем самым создавая подобие дополнительного воздушного отопления. Происходит это из соображений экономии при наличии в вентиляционных установках возможности создания рециркуляции, если установки такой опцией не обладают, их просто выключают на время отопительного периода. При этом в качестве аргументов приводятся доводы о возможности промерзания водяных калориферов, и о значительном потреблении электрическими калориферами электрической энергии. Отчасти эти доводы верны: несмотря на различные механизмы, предохраняющие водяные калориферы от размораживания, вероятность этого достаточно высока, а мощность электрических калориферов получается с огромным запасом, что, действительно, ощутимо влияет на энергопотребление. Результатом такого подхода является то, что правильно спроектированная и смонтированная система вентиляции зимой отключается, а приток свежего воздуха осуществляется только за счет периодически открывающихся окон и дверей и за счет инфильтрации через стены, понижая их температуру.
В летний период, когда отопление не нужно, система вентиляции вроде бы должна создавать комфортный микроклимат в помещениях, однако, зачастую это не всегда удается сделать. Связано это с тем, что неправильно организован забор воздуха для притока. При размещении воздухозаборной шахты с южной (солнечной) стороны у наружных стен в помещениях, обслуживаемых такой приточной установкой, при +24°С окружающей среды можно получить более +30°С, т.е. температуру далекую от комфортной. Для решения этой проблемы необходимо, либо размещать забор воздуха в северной части здания, либо дополнять приточную установку модулем охлаждения. В качестве этого могут использоваться модули
© А.Ю. Морозов, М.Г. Осипова, 2023.
Научный руководитель: Угорова Светлана Вениаминовна - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых, Россия.
кондиционирования или испарительные модули, т.к. за счет испарения температуру воздуха можно сделать ниже на несколько градусов, а если влажность исходного воздуха невелика, то температуру можно понизить, на 10°С, при обеспечении на выходе вполне допустимой влажности 70-75%.
Охлаждение в летний период самая острая проблема, т.к. для человека при местных перепадах температур в диапазоне более 2-5°С появляется опасность локального переохлаждения, связано это с тем, что неравномерное охлаждение сильно напрягает терморегулирующий аппарат человека, и может привести к заболеваниям. Исходя из этого, в летний период, температура охлажденного воздуха не должна быть низкой, а поток воздуха должен поступать как можно большим сплошным потоком. Кроме этого, исходя из индивидуальных потребностей (кому-то нравится похолоднее, кому-то потеплее) необходимо решать вопрос с зонированием. Обычные системы местного кондиционирования могут решить проблему с зонированием, однако использовать их необходимо комплексно, т.е. совместно с системами приточно-вытяжной вентиляции, т.к. при отсутствии приточной вентиляции в кондиционируемых помещениях воздух начинает деградировать, уменьшается содержание кислорода, искажаются пропорции других составляющих.
Особое внимание при создании микроклимата в помещениях необходимо уделять влажности помещений. Обычно человек почти не замечает изменение относительной влажности в широких пределах. Благодаря центральному отоплению зимой в помещениях большей части России воздух может оказаться сильно пересушенным, каким он никогда не бывает в естественных условиях. Сухой воздух понижает сопротивляемость организма, способствует возникновению и развитию заболеваний органов дыхания, вызывает неприятное ощущение сухости.
Человек выделяет влагу с дыханием и с поверхности кожи, так что в обитаемых помещениях влажность поднимается до 30-40%, что уже минимально достаточно. Но, например, в малозаселенном престижном жилье источники естественной влаги практически отсутствуют, и без специальных мер влажность может опуститься до 20%, так что неприятная сухость воздуха становится заметной даже молодым и здоровым людям. Решение данной проблемы и обеспечение комфортного микроклимата осуществляется за счет увлажнения воздуха при помощи центрального кондиционирования или за счет местных увлажнителей.
В летний период увлажнение воздуха обычно не требуется, однако если в помещении необходимо охладить и увлажнить воздух, то создание комфортных условий усложняется. Системы местного кондиционирования (сплит системы, канальные кондиционеры) в любом режиме работы осушают воздух. Если в помещении поставить увлажнитель, то образуется замкнутый круг, в котором кондиционер и увлажнитель работают друг на друга, а не на комфорт.
Не только влажность, но и подвижность воздуха оказывает тепловое воздействие. Она усиливает конвекцию и ускоряет испарение с поверхности кожи. Конвективная составляющая полностью определяется температурой: воздух с температурой менее 34-35°С охлаждает, более — нагревает. Связь интенсивности испарения связана с влажностью: если влажность менее 30%, то испарение настолько хорошее, что подвижность воздуха ничего не меняет.
Если влажность более 85%, то при любой подвижности воздуха испарение затруднено. В обычном диапазоне влажности подвижность улучшает испарение, и тем способствует охлаждению, так что при высокой температуре воздуха можно рекомендовать скорость воздуха до 0,25-1,0 м/с. При меньшем значении движение воздуха не ощущается, при большем может возникнуть ощущение сквозняка.
Таким образом, разработка решений по созданию оптимального микроклимата требует учета многих взаимодействующих факторов воздушно-теплового баланса. Учитывая все особенности работы систем вентиляции и кондиционирования можно эффективно направить работу климатической техники на качественное обеспечение требуемых параметров.
Библиографический список:
1.С.В. Зоколей. Архитектурное проектирование, эксплуатация объектов, их связь с окружающей средой. М.: «Стройиздат», 1984.
2.В.Н. Богословский. Строительная теплофизика. М.: «Высшая школа», 1982.
3.А.Н. Сканави. Отопление. М.: «Стройиздат», 1988.
МОРОЗОВ АЛЕКСАНДР ЮРЬЕВИЧ - магистрант, Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.
ОСИПОВА МАРИЯ ГЕННАДЬЕВНА - ведущий инженер по системам теплогазоснабжения и вентиляции ГУП Владимирской области - Головной проектный институт «Владимиргражданпроект».
