PARAMETRY POWIETRZA W POMIESZCZENIACH
Parametry powinny być optymalne z punktu widzenia człowieka. Człowiek do pracy potrzebuje energii. Podczas pracy mięśni wydziela się ciepło.
Ze strumienia pokarmu część jest nie przyswojona a część przyswojona – zasymilowana. Ta część jest zamieniana na energię ( przemiana materii) – wytwarza się energia mechaniczna i ciepło. Produktami przemiany jest woda, CO2, NH3 i inne substancje.
Ilość wydzielanego ciepła jest 3 razy większa niż ilość energii potrzebnej do wykonania pracy mechanicznej. Wydzielające się w organizmie ciepło aby utrzymać stałą temp. 36,6˚C musi być oddawane do otoczenia w sposób kontrolowany. Im większy wysiłek tym więcej pracy mechanicznej i tym więcej ciepła wydzielamy.
Organizm utrzymuje równowagę cieplną w wyniku wymiany ciepła przez :
1.konwekcję ok. 30% całkowitej ilości oddawanego ciepła
2.przewodzenie
3.promieniowanie ok. 45%
4.parowanie ok. 25%
Są to mechanizmy oddawania ciepła przez organizm ludzki.
Ad1. Średnia temp. powierzchni ciała musi być wyższa od temp. otoczenia(wg. Wskazań suchego termometru) a natężenie wymiany ciepła zwiększa się ze wzrostem prędkości pow. O intensywności decyduje temp. pow.(tp )
Ad 2. Przewodzenie przez barierę między organizmem ludzkim(odzież ) a otoczeniem. O intensywności decyduje izolacyjność cieplna odzieży i temp. pow. Można je pominąć; masa ciała pozostająca w kontakcie z powierzchniami przedmiotów jest zbyt mała, a czas kontaktu zbyt krótki, aby ten sposób wymiany ciepła warto było rozważać.(λ, tp)
Ad 3. Występuje gdy średnia temp. powierzchni ciała jest wyższa od temp. otaczających powierzchni. Średnia wartość temp. powierzchni ciała zależy od rodzaju ubrania od tego, jaka część powierzchni ciała jest nim zakryta. Jest to oddawanie ciepła bezpośrednio do otaczających organizm płaszczyzn za pomocą fal elektromagnetycznych. (tr)
Ad4 Wilgoć odparowuje z powierzchni skóry. Organizm traci ciepło trzema drogami:
~ przez wydychanie nasyconej pary wodnej z płuc
~ przez ciągły proces- nieodczuwalne oddychanie skóry
~ doraźnie uruchamiany mechanizm zwany poceniem się.
Człowiek znajdujący się w środowisku komfortu cieplnego nie powinien się pocić.
Wilgotność względna pow. decyduje o intensywności (φ).
1,4 związane są z ruchem masy pow. Im ten ruch jest bardziej intensywny tym to odprowadzanie jest intensywniejsze. Jeśli pojawia się tendencja do podwyższania temp. ciała to system termoregulacji dąży do zwiększania strat ciepła ciała przez odparowanie, gdy straty przez promieniowanie i konwekcję są zbyt małe. Organizm utrzymuje się w równowadze cieplnej z otoczeniem w wyniku współdziałania pewnej liczby czynników składowych zależnych od właściwości otaczającego środowiska:
~ moc cieplna oddana przez parowanie
~ moc cieplna oddana lub uzyskana przez promieniowanie
~ moc cieplna stracona lub zyskana przez konwekcję.
Intensywność odprowadzania ciepła zależy:
1.temp. promieniowania
2.temp. pow
3.wilgotność
4.ruch pow.
Parametry te to zdolność chłodząca otoczenia.
Stosunkowo wysoką temp pow. można uczynić znośną przez zwiększenie prędkości pow.. Odwrotnie również oddziaływanie nieuniknionych dużych prędkości pow. można skompensować w pewnym zakresie przez kontrolowane podwyższenie temp. pow. Współdziałanie jest w obu kierunkach możliwe i korzystne. Intensywność z jaką ciepło wydzielane jest przez organizm zależy od intensywności wykonywanej pracy; aby utrzymać temp optymalną organizm musi oddawać to ciepło do otoczenia.
Sposób wymiany ciepła zależy od :
1.temp. wpływająca na wymianę ciepła przez parowanie i konwekcję
2.wilgotność względna
3.prędkość przepływu pow.
4.średnia temp. promieniowania.
Pierwszy i drugi parametr są wielkościami fizycznymi, które można bezpośrednio regulować za pomocą instalacji klimatyzacyjnej, a parametr trzeci stanowi konsekwencję przyjętej metody rozprowadzania pow. w pom. Rzadko się zdarza aby na czwarty parametr miała wpływ instalacja klimatyzacyjna.
Zdolność do utrzymywania stałej temp. w organizmie
1.na drodze chem.- polega na intensywności przemiany materii zwiększa ilość wydzielanego ciepła
2.na drodze fizycznej – mechanizmy powierzchniowe (skóra). Gdy skóra poddana jest działaniu niskiej temp. otoczenia to naczynia krwionośne w tkankach zaciskają się i dopływ krwi do skóry jest zredukowany. Zmniejsza to przewodność cieplną skóry i obniża temp. powierzchni. Odwrotnie –wysoka temp. przyczynia się do rozszerzenia powierzchniowych naczyń krwionośnych i zwiększenie średniej temp powierzchni ciała.
Intensywność pocenia się zjawisko na drodze fizycznej. Jeśli więcej energii, ciepła – bardziej się pocimy. Organizm z jednej strony posiada zdolność termoregulacji a z drugiej zdolność chłodzenia otoczenia. Jest to układ wzajemnej równowagi. Przy danej zdolności chłodzenia pojawia się zdolność termoregulacji. Ten cały obszar wzajemnej równowagi nazywa się komfortem cieplnym ( organizm w zetknięciu z otoczeniem nie jest przeciążony.
Komfort cieplny warunki mikroklimatyczne zapewniające dobre samopoczucie i –wysoką aktywność pracy człowieka. Jest to stan zadowolenia z warunków cieplnych otoczenia. Człowiek nie odczuwa ani ciepła ani gorąca.
Komfort cieplny nie jest definiowany przez parametry otoczenia ale otoczenie o nim decyduje.
Do mierzenia komfortu cieplnego posługujemy się takimi pojęciami:
1.PMV średnia wartość parametrów komfortu c.
2.PPD procent niezadowolonych osób przy średnich wartościach k.c.
Parametry komfortu c. To takie parametry przy których co najmniej 80% jest zadowolona. Poczucie k.c. przy praktycznie nieruchomym pow. bywa wyraźne szczególnie wtedy, gdy wszystkie powierzchnie otaczające , łącznie z pow. pom. mają temp. =20˚C
Wskaźniki komfortu c.
1.temp. równoważna
2.temp. efektywna
3.temp. efektywna skorygowana
4.temp. wynikowa (wg. Termometru suchego lub mokrego)
Komfort wpływa na wypadkowość, sprawność intelektualną, wydajność pracy.
Temp. 20˚C to temp przy której wydajność pracy =100% ludzie czują się wtedy najlepiej.
Wzrost temp. o 5˚C powoduje wzrost intensywności wypadków o 25% a spadek o 5˚C powoduje wzrost o 15%.
Czynniki decydujące o komforcie c.
1.aktywność człowieka (ilość wydzielającego się ciepła w organizmie)
2.izolacyjność cieplna odzieży
3.zespół parametrów fizycznych pow. φ,ρ,tp,V,tr
Syndrom chorego budynku Ludzie mają złe samopoczucie przy dobrym komforcie. Wpływ na to ma jakość pow. (IAQ) wewn. O jego jakości decyduje:
~ świeżość
~ czystość
~ zapach
~ jonizacja
Ta jakość w tym przypadku jest zła. Powodem są zanieczyszczenia wilgoć kanałów bakterie – porywane z pow., wprowadzane do pom. i wdychane przez ludzi
Mikroklimat wnętrza są to wszystkie warunki fizyczne pom. od którego zależne jest samopoczucie przebywających w nim osób.
1.oświetlenie
2.hałas (istalacja klim. Powinna chodzić cicho)
3.jakość pow.
WARTOŚCI KOMFORTU dla pom. bytowych ludzie średnioubrani o umiarkowanej intensywności pracy
TEMP. POW. W POM.
Temp. pom. to rezultat dwóch składników: temp. pow. w pom. i temp. powierzchni otaczających pom.
Zależą one od:
1.rodzaju urządzenia
2.czasu przebywania ludzi.
tp:
1.tp(oc)- okres ciepły:
~ n.t.o.z. –tp(oc) = tz+ Δt
~ t.n.t.:
-okresowe przebywanie ludzi – tp(oo) = (tz+21)/2
-stałe przebywanie ludzi – tp(oz)=22,5 –23,5˚C
2.tp(oz) – okres zimy – tp(oz)=tp(ogrz)(jak dla ogrzewnictwa) +1-2˚C
n.t.o.z. ta temp jest zawsze większa od temp. pow. zewnętrznego o co najmniej Δt=3-5˚C
c.n.t. okresowe przebywanie ludzi przyjmujemy temp. nadążną .Temp. pow. w pom. jest niższa niż temp. pow. zewn. przy: tz=30˚C tp=25,5˚C; przy stałym przebywaniu temp jest stała 22,5-23,5˚C
Temp. pow. jaką należy zapewnić w pom. nie może zmieniać się w strefie przebywania ludzi pod wpływem procesów regulacyjnych o wartość większą niż +1˚C, nie można również odbiegać o wartość większą niż + -1,5˚C od wartości zadanej.
W pom. okresowym gdybyśmy chcieli utrzymać stałą temp. ludzie dostaliby szoku termicznego bo z pom. się wychodzi i wchodzi. Dlatego stosujemy temp. nadążną – staramy się nie spowodować dużych różnic temp między temp. zewn. a temp. w pom
W zimie Temp. jak z ogrzewnictwa temp. pow. ogrzewanych zwiększona o 1-2˚C bo wentylacja to intensywny ruch pow. wychładza dlatego podnosimy temp. w pom o1-2˚C
Latem jesteśmy inaczej ubrani stąd różnica temp.
Krzywa temp. pow. w pom.
21˚C w okresie zimy
Tak powinniśmy wyznaczać parametry pow.. Powinniśmy utrzymać ciągłość w regulacji temp 21˚C
n.t.o.z. nie rozróżniamy pom. o okresowym i stałym pobycie. Temp. wewnątrz jest wyższa niż na zewn. więc nie ma szoku.
Zmienia się od 0do100%
φ=30(35)-60(70)% w zależności od temp. zewn.
Poniżej za sucho po wyżej za duszno
Na podstawie wykresu i-x dla wilgotnego pow. można wykazać że związane ze sobą pary wartości- temp pow. w pom i najwyższa jego wilgotność odpowiadają zawartości wody w pow. wynoszącej 10,7-11,8g/kg. Zawartość wilgoci nie powinna przekraczać x<12g/kg suchego pow. Ta wartość jest zwana krzywą duszności.
Te problem występuje jedynie w pom. przemysłowych. W pom. bytowych problem ten nie dotyczy samych przegród tylko przeszklenia. Przy oknach temp. w zimie jest niższa. Temp ta powinna być zbliżona do temp pow.(temp przegród otaczających nie powinna być większa niż 2˚C temp pow.)
tk=(tp+tR)/2
tR- temp przegród otaczających
tk- temp komfortu
tR=ΣAitRi/Σai
PREDKOŚĆ RUCHU POW.
V<0,25m/s – można przyjmować więcej tylko w przypadku wzmożonej fizycznej aktywności człowieka
PARAMETRY OBLICZENIOWE POW. ZEWN.
Przyjmujemy je po to aby określić wielkości urządzenia wentyl. Im tp większa tym większe urządzenie przyjmujemy, żeby ustalić temp odpowiednią. Wartość temp. zewn. pow. do wymiarowania urządzenia przyjmujemy przeciętnie ekstremalne.
Parametry:
1.temp.
2.natężenie promieniowania słonecznego
3.wilgotność
ad 1 przyjmujemy okresowość występowania temp. w miesiącu (w każdym dniu jest taka sama)
a)obszaru kraju (Polska półn.-u wybrzeża wpływ morza temp max 29˚C;środ i poł 32˚C)
b)godziny dnia
c)miesiąca ( dla danego miesiąca mamy reprezentatywną temp)
W lecie wystarczający jest podział na dwie strefy klimatyczne- ad a). W zimie rozróżniamy 5 stref klimatycznych t= -16 - -20˚C
Ad 3 na podstawie obserwacji meteorologicznych
Krzywa klimatyczna zależność pomiędzy średnią obserwowaną wilgotnością pow. a temp zewn.
tp -20 -10 0 10 20 30
φ 95 90 85 72,5 60 45
Intensywność promieniowania słonecznego oraz promieniowania rozproszonego zależy od zamglenia atmosfery wywołanego zanieczyszczeniami i zawartością pary wodnej. Promieniowanie słoneczne to promieniowanie elektromagnetyczne. Natężenie promieniowania nie zależy od miejsca, a jest zależne tylko od wysokości wzniesienia słońca. Długość drogi promieni przez atmosferę jest większa, gdy słońce znajduje się niżej na niebie- gdy wysokość wzniesienia jest mniejsza. Intensywność promieniowania na powierzchni ziemi stale się zmienia wraz z wysokością słońca zgodnie z porą dnia i roku.
Na granicy atmosfery natężenie promieniowania wynosi 1350 W/m2 –stała słoneczna. Jednak przy przenikaniu przez atmosferę promieniowanie zostaje znacznie osłabione –w wyniku rozproszonego odbicia od cząstek gazu i drobin kurzu zawartych w atmosferze i na skutek absorpcji i dyspersji (odbicie i zmiana toru) promieni. To co obserwujemy na powierzchni ziemi to promieniowanie.
Kierunkowy strumień promieniowania (promieniowanie bezpośrednie):
1.p. kierunkowe bezpośrednie
2.p. wielokierunkowe bezpośrednie
To co obserwujemy na pow ziemi to suma p. bezpośredniego i rozproszonego
Ic= Ib+Iw
Przy powierzchni ziemi ok. 1000W/m2 –max w Polsce. Natężenie promieniowania zmieniają się od 0 do 1000 W/m2
1000- gdy słońce jest w zenicie (droga jest najkrutsza)
Natężenie promieniowania zależy od
1.godziny
2.miesiąca
3.orientacji
Te wartości przyjmujemy z normy VDI dla obszaru wielkomiejskiego po przejściu przez pojedynczą szybę. Absorpcja zależy od kąta padania promieniowania.
Mamy obszary:
1.uprzemysłowione ( n.p. najmniejsze)
2.nieuprzemysłowione (największe)
3.wielkomiejskie)