Микроклимат

Микроклимат в помещении

Допустимые диапазоны температур в помещении

КТП 45-2.04-43-2006

Строительная

теплотехника

Температура и влажность

Микроклимат в помещении, это целый комплекс метеорологических условий: температура, относительная влажность, ионизация, воздухообмен, скорость движения воздуха, содержание в воздухе твердых частиц (пыли), наличие запахов и др. Оптимальными для микроклимата жилых и общественных помещений в тёплое время года считаются: температура воздуха 22-25 °С, относительная влажность 30-60 %, скорость движения воздуха не более 0,3 м/с; в холодное время года эти показатели составляют соответственно 20-22 °С, 30-45 % и 0,15-0,2 м/с. При этом разница температур по горизонтали от окон до противоположной стены не должна превышать 2 °C, а по вертикали 1 °C на каждый метр высоты помещения. Помимо такого описания температурного поля помещения существует ещё и временнАя характеристика. Так, для жилых зданий нормируемый СНиПом (табл.2) температурный перепад для наружных стен составляет не более 4,0°С (в КТП - не более 6°С). Параметры микроклимата в жилых и общественных помещениях регламентируются специальным межгосударственным стандартом. В этом стандарте оптимальные параметры микроклимата, это такое сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80 % людей, находящихся в помещении. Но существуют некоторые разночтения требований межгосударственного стандарта и белорусских строительных норм (КТП 45-2.04-43-2006), в частности по влажности воздуха в жилых помещениях.

Белорусский КТП предписывает более влажный воздух, чем ГОСТ.

Люди, находящиеся в жилых, в общественных и промышленных зданиях, а также технологические процессы, осуществляемые в промышленных цехах, требуют поддержания в помещениях необходимых метеорологических условий - определенного микроклимата. Ограждающие конструкции зданий защищают помещения от непосредственных атмосферных воздействий, однако только внешней защиты для круглогодичного поддержания необходимых внутренних условий недостаточно. Требуемые условия создаются с помощью систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. В закрытых помещениях в зависимости от их назначения и характера проводимой в них работы создаются различные температурно-влажностные условия.

В человеческом организме в результате физиологических процессов непрерывно вырабатывается тепло. Это тепло должно быть отдано окружающей среде, так как организм человека стремится сохранять постоянную температуру (36,6°С). Количество тепла, вырабатываемого в организме, различно и зависит от возраста, индивидуальных особенностей человека, степени тяжести выполняемой им работы и др. В спокойном состоянии взрослый человек вырабатывает 88-105 Вт, при тяжелой работе - 300-460 Вт, а при максимально возможных кратковременных нагрузках - до 1000 Вт. Основная часть этого тепла отдается окружающей среде и только небольшая часть (меньше 10%) теряется в результате естественного обмена веществ.

Отдача тепла происходит путем лучистого теплообмена с окружающими поверхностями, конвективной теплоотдачи воздуху и в результате испарения влаги с поверхности тела. При интенсивной физической работе основная доля отдаваемого тепла расходуется на испарение пота. Взрослый человек в спокойном состоянии при обычных условиях теряет приблизительно половину тепла излучением, четверть конвекцией, а четверть тепла расходует на испарение.

Организм человека имеет систему терморегуляции и приспосабливается к некоторым изменениям климатических условий. Однако эта способность организма ограничена, поэтому климатические параметры в помещении должны достаточно устойчиво поддерживаться системами кондиционирования микроклимата на заданном уровне.

Высокая температура воздуха приводит к быстрому утомлению, к перегреванию организма. При температуре 25 °С начинается физическое утомление, работоспособность снижается на 15%. При температуре 30 °С ухудшается умственная деятельность, замедляется реакция, появляются ошибки, работоспособность снижается на 30%. Воздействие температуры 50 °С в течение 1 часа может привести к тепловому удару. Кроме того, высокая температура воздуха нарушает водносолевой обмен в организме.

Низкая температура и большие скорости движения воздуха при длительном воздействии приводят к расстройству кровообращения, способствуют заболеванию ревматизмом, гриппом и болезнями дыхательных путей. Минимально допускаемый уровень температуры 11 °С, при более низкой температуре начинается окоченение органов тела.
Высокая скорость движения воздуха (выше 0,5 м/с) как в помещении, так и вне его (при работе на открытой площадке) приводит к переохлаждению организма и может вызвать простудные заболевания.
Высокая влажность воздуха также вредна для человека, потому что она затрудняет испарение влаги, выделяемой организмом через кожный покров. Это приводит к быстрому утомлению, к перегреву организма и тепловому удару.

Точка росы

Температура и влажность - два параметра, которые можно связать между собой термином "Точка росы". Это такая температура воздуха, при которой содержащийся в нём пар достигает состояния насыщения и начинает конденсироваться в росу. Хотя такой подход к описанию комфортных условий обычно не применяется, в контексте утеплителей термин "точка росы" имеет существенное значение. Поэтому я приведу и такую экзотическую форму описания микроклимата.

Общая зависимость точки росы от влажности такова, что чем выше влажность, тем ближе точка росы к температуре воздуха и при достижении влажности 100% точка росы совпадает с температурой воздуха. Человек при высоких значениях точки росы чувствует себя некомфортно. В континентальном климате условия с точкой росы между 15 и 20 °C доставляют некоторый дискомфорт, а воздух с точкой росы выше 21 °C воспринимается как душный. Нижняя точка росы, менее 10 °C, коррелирует с более низкой температурой окружающей среды, и создаёт ощущение сухости. Нижняя точка росы может пойти вместе с высокой температурой только при очень низкой относительной влажности. Вот некоторые данные о восприятии человеком точки росы:

Из вышесказанного можно сделать вывод, что при температуре воздуха около 20 - 22 °С оптимальная влажность составит 50 - 60%. В ГОСТе рекомендуемая влажность немного ниже, 30 - 45%, и при этом допускается не более 60%, а в белорусском ТКП для жилых зданий рекомендуется 55%. Если с температурой в большинстве случаев нетрудно разобраться интуитивно, то со влажностью обычно немного менее понятно, как она воздействует на человека. Тем не менее, относительная влажность воздуха, это важный экологический показатель среды. При слишком низкой или слишком высокой влажности наблюдается быстрая утомляемость человека, ухудшение восприятия и памяти. При низкой влажности высыхают слизистые оболочки человека, движущиеся поверхности трескаются, образуя микротрещины, куда напрямую проникают вирусы, бактерии, микробы. Низкая относительная влажность (до 5-7 %) в помещениях квартир и офисов отмечена в регионах с продолжительным стоянием низких отрицательных температур наружного воздуха. Обычно продолжительность до 1-2 недель при температурах ниже минус 20 °С приводит к высушиванию помещений. Значительным ухудшающим фактором в поддержании относительной влажности является воздухообмен при низких отрицательных температурах. Чем больше воздухообмен в помещениях, тем быстрее в этих помещениях создается низкая (5-7 %) относительная влажность. Замечено, что при длительных морозах редко возникают заболевания гриппом и ОРЗ, но когда морозы спадают - люди, пережившие эти холода, заболевают, причём в первую продолжительную (до недели) оттепель.

Продукты питания, строительные материалы и даже многие электронные компоненты допускается хранить в строго определённом диапазоне относительной влажности воздуха. Многие технологические процессы возможны только при строгом контроле содержания паров воды в воздухе производственного помещения.

Благо, современная промышленность позволяет нам легко изменять влажность воздуха в помещении.

Для повышения влажности применяются увлажнители воздуха.

Функции осушения (понижения влажности) воздуха реализованы в большинстве кондиционеров и в виде отдельных приборов - осушителей воздуха.

Ионизация

Помимо понятных факторов типа температуры и влажности, существует ещё такая штука, как ионизация воздуха. Часто можно услышать термин - аэроионизация, это по сути тот же процесс. Аэроион - частица воздуха, несущая на себе электрический заряд. По существу, аэроины являются заряженными молекулами газов воздуха, возникающими в результате ионизации. Ионизация молекул воздуха обусловлена действием различных физических факторов (солнечная радиация, космическое излучение, электрическое поле высокой напряженности, радиоактивное излучение и др.). Под их влиянием в атмосферном воздухе образуются одновременно положительно и отрицательно заряженные ионы. В нормальных условиях в 1 см³ воздуха содержится около 750 положительных и 650 отрицательных ионов. Их средняя продолжительность активного состояния 10 - 20 мин. Число и соотношение аэроионов в воздухе зависит от многих причин: метеорологических и геофизических условий, времени года, часов суток, влажности и загрязненности воздуха. Ионизация воздуха повышена на склонах высоких гор, в долинах, у водопадов, на берегах горных рек, морей и океанов, у фонтанов и т.д. Данное наблюдение, а так же многочисленные исследования позволили выяснить влияние этих ионов на организм человека. В наше время эффект аэроионизации широко применяется в физиотерапии; в комплексе со светотерапией применяют при борьбе с хроническими депрессиями; как лечебно-профилактическая мера при широком спектре медицинских показаний; а так же в промышленности для обеспыливания и т.д.

Отрицательные аэроионы вызывают важные в физиологическом отношении изменения: нормализуют артериальное давление; углубляют и урежают дыхание; повышают аппетит и улучшают процессы пищеварения; понижают скорость оседания эритроцитов; повышают электрический потенциал тканей, снижают уровень свободных радикалов в них; стимулируют метаболические процессы в организме, снижают концентрацию сахара и холестерина в крови; повышают активность гена-регенератора, чем способствуют замедлению процессов старения в организме; тормозят рост микробов в питательных средах и др.
Влияние аэроионов на организм происходит двумя путями: рефлекторным (раздражение рецепторов кожи и легочных интерорецепторов) и гуморальным (вследствие проникновения аэроионов в организм и участия в электрообмене).

В бытовом масштабе обычно используют ионизаторы для очистки воздуха. Ионизатор вырабатывает отрицательно заряженные ионы, в то время как застоявшийся (использованный) воздух содержит больше положительных ионов. Аргументация производителей ионизаторов воздуха сводится к тому, что чистый природный воздух содержит больше отрицательных ионов (на природе, особенно в горах, лесах, вблизи водопадов). Пыль, копоть, дым, пыльца растений, бактерии, аллергены и все твердые частицы воздуха заряжаются под воздействием ионизатора воздуха и начинают медленно дрейфовать к плюсовому электроду, в качестве которого выступают стены, потолок, пол, где и оседают. Воздух помещений очищается, но все загрязнения придется удалять со всех окружающих предметов и конструкций, это портит внешний вид комнат и считается недостатком ионизаторов. В противовес этому, производители приводят следующий аргумент: все то, что оседает на стены, потолок, пол, предметы без ионизатора воздуха находится в воздухе и человек это вдыхает.

Ионизация воздуха инициирует реакции осаждения зловонных газов и аэрозолей. Так, сосуд, наполненный дымом, внезапно делается совершенно прозрачным, если внести в него острые металлические электроды, соединенные с электрической машиной, а все твёрдые и жидкие частицы будут осаждаться на электродах. Объяснение опыта заключается в следующем: как только между электродами зажигается коронный разряд, воздух внутри трубки сильно ионизируется. Ионы воздуха заряжают частицы пыли. Заряженные частицы пыли движутся под действием электрического поля к электродам, где и оседают.

Возможно, некоторые отнесутся ко всем этим аэроионам и ионизаторам с иронией, однако на содержание ионов в воздухе существует официальный государственный норматив. Согласно Гигиеническим требованиям к аэроионному составу воздуха производственных и общественных помещений (постановление МинЗдравоохранения РБ от 02 августа 2010г. №104, для России это СанПин2.2.4.1294-03), минимально допустимая концентрация ионов в воздухе производственных и общественных помещений должна составлять не менее 400 положительных или 600 отрицательных ионов на см³ воздуха. Максимальная же концентрация регламентируется на уровне 50000 положительных или 50000 отрицательных ионов на см³ воздуха. Вот такая штука!

Пыль

Я не думаю, что стоит говорить о том, что пыль не сильно полезна для здоровья, является питательной средой и средой для обитания всяких бактерий, жуков, и т.п. Всем понятно, что пыль - это вредная штука. Однако, возможно не все знают, что пыль - алерген и канцероген, относящийся к умеренно опасному классу опасности (3 и 4 класс в зависимости от природы пыли). Для пыли существуют вполне конкретные Предельно Допустимые Концентрации (ПДК). Для воздуха населённых мест ПДКс.с. следующие:

Пыль зерновая .................................................................................................... 15 мг/м³;
Пыль мучная, древесная и др. (с примесью SiO2 < 2%) .............................. 4 мг/м³;
Пыль хлопчатобумажная, льняная, шерстяная, пуховая (SiO2>10%) ...... 0,05 мг/м³;
Пыль цементная, известь, мел, песок, зола, глина (SiO2 от 2 до 10%) .... 0,05 мг/м³.

Это означает, что превышение содержания ПДК пыли в воздухе, которым вы дышите, при повседневном влиянии в течение длительного времени может вызвать патологические изменения или заболевания в любые сроки жизни настоящего и последующего поколений.

Так же ПДК распространяется и на сотни других веществ, которые могут содержаться в воздухе.

Кроме опасности для здоровья пыль является сильногорючим веществом, и более того - взрывчатым веществом!

В домашней пыли могут поселиться так называемые клещи домашней пыли, являющиеся сапротрофами. Несмотря на близость к человеку, сам по себе сапрофит практически безопасен - он не портит продукты и не переносит инфекционные заболевания, как это делают, например, мыши, крысы, мухи и тараканы. Также клещи не разносят яйца паразитов (в отличие от тараканов и муравьёв). Однако продукты жизнедеятельности клещей домашней пыли являются наиболее частой причиной возникновения аллергии и одной из наиболее частых причин возникновения астмы.

В плотно запертой с закрытыми окнами квартире за две недели оседает порядка 12000 пылевых частиц на 1 см² пола и горизонтальной поверхности мебели. В этой пыли содержится 35 % минеральных частиц, 12 % текстильных и бумажных волокон, 19 % чешуек кожи, 7 % цветочной пыльцы, 3 % частиц сажи и дыма. Оставшиеся 24 % неустановленного происхождения и даже космическая пыль. Большая часть пыли попадает в жилище человека вместе c воздухом, а не из-за грязной обуви, одежды и т.д., потому очистка воздуха, особенно для городской черты, имеет жизненно важное значение!

Содержание СО2

Здесь я хочу привести ссылку на очень информативную статью по поводу содержания СО2 в воздухе. Текст настолько хорош и самодостаточен, что мне нет смысла его перепечатывать и чем либо дополнять! Рекомендую.

Скорость движения воздуха

Этот параметр напрямую связан с кратностью воздухообмена и непосредственно касается вентиляции. Подробно эту тему я, возможно, опишу, когда займусь расчётом вентиляции для своего дома, ибо она очень объёмная. Пока я приведу лишь маленькую табличку с нормами по кратности воздухообмена для бытовых помещений (см. слева).

Теплоусвоение

Это свойство материалов во внутренней отделе показывает, насколько холодными будут они ощущатся. Особое внимание уделяется покрытию полов - сколько тепла от наших босых ног отберёт на себя пол - даже в СНиПе по строительной теплотехнике прописаны предельные значения теплоусвоения. В этой статье я не буду подробно раскрывать суть теплоусвоения - есть отдельная статья на эту тему.