Гигиенические основы кондиционирования воздуха для различных помещений в разные времена года и для различных климатических зон

Температура воздуха является одним из основных факторов, характеризующих климатические условия помещения. Ее требу­емые значения зависят от характера деятельности человека (спо­койное состояние, работа различной интенсивности), вида тех­нологических процессов, климатических условий местности, вре­мени года и т. д.

Второй существенный фактор — влажность воздуха. В теплый период при высокой влажности в сочетании с высокой температу­рой ухудшается теплообмен человека с окружающей средой, что приводит к перегреву организма. При низком влагосодержании воздуха, характерном для холодного периода, возрастает отдача тепла человеком за счет интенсивного испарения влаги с поверх­ности тела, высыхают поверхности слизистых оболочек дыхатель­ных путей, что способствует прониканию болезнетворных мик­роорганизмов в органы дыхания. Кроме того, пересыхают и деформируются материалы, возрастает опасность искровых раз­рядов при накоплении статического электричества, а также воз­никает опасность конденсации водяных паров на охлажденных поверхностях.

Непостоянство воздействия внешних и внутренних факторов, различная степень тепловой инерционности и влагоустойчивости ограждений и элементов оборудования помещений, инерционность самих систем кондиционирования микроклимата и систем управ­ления режимами их работы приводит к отклонению значений температур t_B и относительной влажности ф_в от заданных. При проектировании систем кондиционирования микроклимата эти отклонения могут быть заданы в виде амплитуд колебания и отклонения значений температур, в зависимости от уровня требований к стабильности микроклимата помещений.

Изменение температуры обычно составляет около 1 — 1,5°С зимой и 1— 4°С летом, но в некоторых случаях его необходимо снизить, например по требованиям технологии производства. Од­нако обеспечение узкого диапазона изменения температуры тре­бует значительных дополнительных затрат на устройство специ­альных конструкций ограждений помещений, системы теплохо-лодоснабжения и автоматического регулирования. Изменение от­носительной влажности обычно довольно большое— 15—20%. Но, иногда, например по технологическим соображениям, его также необходимо снизить.

Потоки лучистого тепла оказывают существенное влияние на общий теплообмен человека с окружающей средой и соответственно на комфортность его состояния. Кондиционирование воздуха лишь в малой степени позволяет изменить интенсивность по­токов лучистого тепла. В помещениях, оборудованных системами потолочного лучистого отопления-охлаждения, представляется возможным изменять радиационную обстановку.

Подвижность воздуха в помещениях тоже влияет на интен­сивность теплообмена человека с окружающим воздухом. Значе­ние этого параметра выбирается в зависимости от характера деятельности человека. Подвижность воздуха, кроме того, оказы­вает существенное влияние на состояние внутренней среды: рас­пределение температур и влажности по объему помещения, наличие застойных зон и т. д. Подвижность воздуха зависит от способа организации воздухообмена, типа воздухораспределительного уст­ройства, скорости выпуска воздуха и его расхода. В некоторых случаях для повышения подвижности воздуха используются на­стольные и потолочные вентиляторы-аэраторы. Влияние подвиж­ности воздуха на комфортность состояния человека необходимо рассматривать в совокупности с температурой и влажностью воз­душной среды помещения. Исследования гигиенистов позволяют устанавливать зоны комфортного сочетания этих факторов.

Наличие в воздухе помещения различных вредных газов, па­ров, а также пыли оказывает отрицательное воздействие на само­чувствие людей и на течение технологических процессов. Для большинства кондиционируемых помещений, как и для помеще­ний, оборудованных обычной вентиляцией, применимы требова­ния к воздушной среде, регламентированные нормами. В некото­рых случаях к воздушной среде могут быть предъявлены более жесткие требования, например в особо чистых помещениях про­мышленных предприятий, в операционных и в ряде других.

В определенной мере на самочувствие людей оказывают влия­ние запаха. Это влияние зависит от характера (приятности) за­паха, его интенсивности и от индивидуальных особенностей каж­дого человека (остроты обоняния, возраста, состояния здоровья, профессии и т. п.). Запахи на здоровье людей обычно не отража­ются, однако могут быть причиной их дискомфортного состоя­ния Для устранения неприятных запахов можно увеличить воз­духообмен, в ряде случаев применяют дезодорацию. Иногда кон­диционированному воздуху придают приятные запахи (одорация).

Барометрическое давление и его колебания, как известно, ока­зывают большое влияние на самочувствие и здоровье людей, осо­бенно тех, кто страдает сердечно-сосудистыми и некоторыми дру­гими заболеваниями. В обычных зданиях не представляется воз­можным поддерживать барометрическое давление, заметно отличающееся от давления внешней среды. Обеспечить заданное давление можно лишь в герметизированных объектах (например, в барокамерах, самолетах, космических кораблях и др.). Однако в технике кондиционирования воздуха весьма часто приходится обеспечивать перепады давления до 10—20 Па между кондициони­руемым помещением и некондиционируемым или внешней средой, между чистыми и менее чистыми помещениями, между отдельны­ми цехами или установками на промышленных предприятиях в зависимости от технологических требований.

Наличие ионизированных частиц (ионов), имеющих положи­тельный и отрицательный заряд, также оказывает определенное влияние на самочувствие людей и на состояние воздушной среды

Внутренний режим помещений формируется под влиянием возмущающих и регулирующих воздействий. К возмущающим относятся как источники и стоки тепла и влаги, так и инсоляция, трансмиссионные потоки тепла и влаги, инфильтрация и эксфильтрацчя через наружные ограждения, поступления от людей, животных, растений, нагретых и охлажденных поверхно­стей оборудования, материалов и других составляющих бытового и технологического процесса. Регулирующими являются противо­действующие возмущающим воздействиям поступления тепла и влаги от систем обеспечения микроклимата — отопления, вентиля­ции и кондиционирования воздуха.

Существенное влияние на стабильность поддержания задан­ного внутреннего режима помещений и на затраты энергии ока­зывают тепло- и влагоустойчивость ограждений, а также ак­кумулирующая способность материалов и оборудования, находя­щихся в помещениях. Обычно воздействие источников и стоков тепла и влаги на внутренний режим помещений носит переменный во времени характер, во многих случаях подчиняющийся периоди­ческой закономерности. Поэтому часто в инженерных расчетах с целью упрощения решения эти воздействия рассматриваются как периодические квазистационарные гармонические или прерывис­тые. Это позволяет определить установочную мощность оборудо­вания для расчетных условий, режимы потребления тепла и холо­да системами в течение года и т. д. Как правило, мощности обо­рудования систем кондиционирования воздуха при инженерных расчетах для условий стационарного режима оказываются завы­шенными Учет тепло- и влагоустоичивости помещении имеет осо­бое значение при расчете периодического тепло-холодопотребления и технико-экономических сопоставлениях вариантов систем кон­диционирования воздуха.

Режим функционирования помещений в зависимости от их назначения может иметь непрерывный или прерывистый харак­тер. К числу первых можно отнести жилые помещения, больни­цы, производства с непрерывным технологическим процессом и т.п. Большое распространение имеют объекты с прерывистым режимом функционирования: зрелищные, спортивные и админи­стративные здания, предприятия общественного питания, про­мышленные предприятия с одно- и двухсменной работой и др. Если в первом случае системы кондиционирования воздуха обес­печивают непрерывное поддержание заданного режима, то во вто­ром случае их работа прерывается, а ко времени ее возобновле­ния характер внутренних и внешних воздействий может претер­петь значительные изменения.

В некоторых случаях для одних и тех же помещений устанав­ливают переменные во времени режимы. Такие случаи характерны для зрелищных, спортивных и административных зданий и соору­жений. Например, в помещениях Дворцов спорта с искусствен­ным льдом требуется поддержание различных по характеру тем-пературно-влажностных условий при тренировках, матчах и вы­ступлениях хоккеистов и фигуристов, а также при трансформации помещения в киноконцертный зал.

Монотонное выдерживание параметров внутренней среды снижает рабочую активность человека и его сопротивляемость к заболеваниям

В последнее время получает распространение так называемый динамический микроклимат, т. е. микроклимат с определенным режимом изменения (например, в административных зданиях в течение суток). Целесообразность динамического микроклимата заключается в том, что периодическое изменение параметров в помещениях оказывает положительное влияние на самочувствие людей и позволяет снизить энергопотребление системами конди­ционирования воздуха. Монотонное выдерживание параметров внутренней среды снижает рабочую активность человека и его сопротивляемость к заболеваниям (в частности, простудным).

Требования к микроклимату кондиционируемых помещений и закономерностям его изменения во времени являются основой выбора систем кондиционирования воздуха, подбора оборудования, определения мощности систем, режима их работы, регулирования и управления