Тепловой и газовый комфорт с учетом индивидуальных особенностей человека
Климат контроль|
В отечественной и зарубежной практике проектирования систем комфортного кондиционирования воздуха в настоящее время руководствуются нормативными данными по теплопродукции человека, расходу наружного воздуха, тепловому комфорту и другим показателям, ориентированными на так называемого "среднего" человека и, следовательно, на "средний" уровень комфорта. На ложность понятия "средний" уровень комфорта обратил внимание ещё в 1995 году президент европейской федерации ассоциаций инженеров - консалтингов Марио Константино в своем докладе на Международной конференции в Италии [1]. Подводя итоги и рассматривая перспективы развития техники кондиционирования воздуха в ХХI веке президент ассоциации "АВОК" Ю. А. Табунщиков выдвинул, как одно из основных требований к микроклимату помещений - учет индивидуальных потребностей человека, и считает "целесообразным ГОСТ 30494-96 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях" разделить на два ГОСТа - отдельно для жилых и отдельно для общественных помещений" [2]. И, наконец, последний пример. Известный ученый в области микроклимата помещений доктор Фангер из Датского технологического университета в статье "Качество внутреннего воздуха в ХХI веке: в поисках совершенства" [3] пишет: "В ХХI столетии можно предвидеть сдвиг системы ценностей от довольно посредственного качества среды в помещениях в сторону стремления к его совершенству. В основе новой идеологии лежит принцип обеспечения индивидуального контроля тепловой среды и принцип подачи в зону дыхания конкретного потребителя "персонализированного" свежего воздуха". Действительно, широко используемые в настоящее время понятия уровня активности человека (единица измерения "мет"), нормы эмиссии биовыделений (единица измерения "олф"), величины загрязнения воздуха (единица измерения "деципол") и другие рассчитаны на "стандартную персону" или на "условного человека", под которым, согласно решению специальной комиссии ФАО ООН [6], имеется в виду человек с массой mчел = 70 кг и ростом hчел = 1,7 м. Использование нормативных материалов, ориентированных на "условного" человека, оправдано при проектировании систем комфортного кондиционирования воздуха, обслуживающих общественные помещения - кинотеатры, концертные залы, спортивные комплексы и т. д. Если система кондиционирования предназначена для жилых или небольших административных помещений - номера в гостиницах, каюты на судах, купе-люкс, кабинеты, офисы, комнаты и т. д., то система должна обеспечивать тепловой и газовый комфорт не "условного", а конкретного человека с учетом его субъективных характеристик. Рассмотрим вопросы обеспечения комфорта с учетом индивидуальных особенностей человека. Внутренняя теплопродукция человека есть результат метаболизма М, т.е. энергии процессов окисления, или энергии обмена веществ, которая превращается в теплоту Нмет и частично во внешнюю работу W
Минимальное потребление кислорода имеет место в состоянии полного покоя - сна. Это состояние практически соответствует принятому в физиологии понятию СОО - скорости основного обмена, которое определяют как минимальную скорость образования теплоты в теле человека, лежащего на спине, в состоянии натощак при температуре воздуха в помещении около 20С. Если эту величину удельного расхода обозначить через vО2min, а активность человека определять отношением
Классификацию физической деятельности человека или его активности целесообразно проводить по интенсивности потребления кислорода [5]. Если к категории покоя отнести сон, то для легкого труда удельное потребление кислорода должно находиться в пределах
учитывать, что эффективность при легкой работе равна 0, при работе средней тяжести не превышает значения 0,1, а при тяжелой работе лежит в пределах от 0,1 до 0,2. Данные по величине полных тепловыделений людей, приведенные, например, в ГОСТ 12.1.005-88 или в справочнике проектировщика [7], не совпадают по рекомендуемым значениям, не учитывают массу человека, а условное деление по степени тяжести работы не имеет логической основы. Более того, классификация видов деятельности человека без учета его массы не имеет смысла - легкая работа для человека с большой массой является тяжелой для человека с небольшой массой. В таблице 1 приведены нормативные данные по величине тепловыделений людьми при различной степени тяжести работы, а также значения Нмет с учетом массы человека. Таблица 1. Величина полных тепловыделений людьми
Следует отметить, что величина полных тепловыделений человека при одинаковой активности от температуры воздуха не зависит. Это подтверждено исследованиями Кандрора И. С. [8]. Величина активности А и эффективность при различных видах деятельности человека приведена в таблице 2, что позволяет определить величину полных тепловыделений с учетом массы человека по формуле (3).
Необходимый расход кислорода также зависит от массы человека и его активности. С учетом формул (1) и (2) и численного значения для vО2min можно записать
На рис. 2 приведена зависимость поверхности тела человека Fчел от его массы mчел при различных значениях величины роста hчел.
С учетом формулы Дю Буа выражение для определения фактора "конструкции" человека будет иметь вид
Зависимость фактора "конструкции" от массы и роста представлена на рис.3. Как видно из приведенных графиков, значение этого фактора изменяется в достаточно широких пределах. Для "условного" человека эта величина близка к значению Кф = 40 кг/м2.
Преобразованное уравнение теплового баланса проф. Фангера с учетом
Из приведенных кривых видно, что значение комфортной температуры зависит не только от активности человека, но и в большой степени от
Таким образом, влияние индивидуальных особенностей человека на условия комфорта очевидны. Этим, безусловно, и объясняется, что "значительное число людей недовольны качеством воздуха в помещении" [3]. Для примера можно привести результаты рейсовых исследований по субъективной оценке комфортности микроклимата на судах [12], приведенные в таблице 3. Таблица 3.Результаты рейсовых исследований по комфортности микроклимата. Характер замечаний Количество жалоб, % Лето Зима Повышенная температура воздуха в каютах 24,9 15,7 Пониженная температура воздуха в каютах 32,4 37,8 Общий процент неудовлетворённых температурой воздуха в каютах 57,3 53,5 Недостаток свежего наружного воздуха 28,1 39,5 На основании изложенного можно сделать следующие выводы: 1. Необходимо пересмотреть существующие санитарно-гигиенические нормы по микроклимату помещений с разделением ГОСТа 30494-96 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях" на два ГОСТа - отдельно для жилых и отдельно для общественных помещений. 2. При проектировании систем комфортного кондиционирования воздуха для общественных помещений руководствоваться санитарно-гигиеническими нормами по микроклимату для "условного" человека. 3. При проектировании систем комфортного кондиционирования воздуха для жилых помещений (квартиры, коттеджи, номера в гостиницах, каюты, кабинеты и т. д.) должна быть предусмотрена возможность достаточно широкого индивидуального регулирования температуры воздуха в помещении и подачи свежего наружного воздуха. Литература. 1. Константино М. Проектирование комфорта и внутренняя среда здания. Доклад на международной конференции в Италии "Healthy buildings - 95". АВОК. 14. 2. Табунщиков Ю. А. Новый век ОВК: проблемы и перспективы. АВОК. 3. 2000. 3. Фангер О. Качество внутреннего воздуха в ХХI веке: в поисках совершенства. АВОК. 4. Иванов К. П. Основы энергетики организма. Т. 1. Общая энергетика, теплообмен и терморегуляция. Л.: Наука, Л.О., 1990, 307 с. 5. Банхиди Л. Тепловой микроклимат помещений. Перевод с венг. М.: Стройиздат, 1981, 248 с. 6. Человек. Медико-биологические данные. Доклад рабочей группы комитета II МКРЗ по условному человеку. Перевод с англ. М.: Медицина, 1977, 512 с. 7. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. Часть 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Книга 1. М.: Стройиздат. 1992, 319 с. 8. Кандрор И. С. Физиология терморегуляции. Л.: Наука, Л.О. 1984, с. 139-152. 9. ASHRAE. N.Y. 1972. Chap. 7; 143-145 and References gives a good recent review of the relevant literature. 10. Fanger P. O. Thermal comfort; Analysis and Application in Environmental Engineering. McGraw-Hill Book Company, N.Y., 1973. 11. Маркус Т. А., Моррис Э. Н. Здания, климат и энергия. Л.: Гидрометеоиздат, 1985, 544 с. 12. Шафран Л. М., Голиков В. А. Микроклиматическая эффективность судовых систем КВ. Судостроение. ?2, 1990, с. 14-15. С. И. Бурцев, Ю. Н. Цветков Статья опубликована в журнале "Теплоэнергоэффективные технологии, ?1, 2002. |
 Вернуться в каталог статей |