Дисциплина Архитектурная физика Микроклимат помещений ассис проф ФОЕНП

Дисциплина “Архитектурная физика” Микроклимат помещений ассис. проф. ФОЕНП Аймагамбетова З. Т.

ПЛАН ЛЕКЦИИ Факторы, процессы и режимы формирования микроклимата. Термины и определения. Параметры, характеризующие микроклимат помещений. Классификация помещений по признаку качества микроклимата. Меры регулирования микроклимата.

q Человек исторически тесно связан с природой, с внешней средой. Это вылилось в том, что построенные здания используют приемы и средства, смягчающие отрицательные воздействия природы на человека. q Одно из назначений зданий – защита людей и находящихся в нем оборудования и инвентаря от неблагоприятных воздействий природы. Эта функция обеспечивается в помещениях созданием внутреннего климата (микроклимата), качество которого должно соответствовать совокупности технологических и гигиенических требований.

В СОВРЕМЕННЫХ ЗДАНИЯХ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВНУТРЕННИХ КОМФОРТНЫХ УСЛОВИЙ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СЛОЖНУЮ ТЕХНИЧЕСКУЮ ЗАДАЧУ, СВЯЗАННУЮ С НЕОБХОДИМОСТЬЮ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НАРУЖНОЙ СРЕДЫ , ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ФАКТОРОВ: . • Повышенная этажность здания из конструктивных соображений сопряжена с облегчением ограждений и увеличением площади окон, что способствует радиационному дискомфорту в холодное время года и избыточной инсоляции в теплый период. • Современные отделочные материалы вызывают дополнительное загрязнение воздуха летучими органическими соединениями, формальдегидом и другими токсичными веществами. • Усиление герметичности заполнений световых проемов, желательное из условия энергосбережения, в то же время актуализирует проблему вентиляции помещений, особенно в жилых зданиях массовой застройки, в которых проветривание ведется естественным путем. • Применение синтетических материалов мебели, оборудования, оргтехники, акустических и видеосистем.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА МИКРОКЛИМАТ СООРУЖЕНИЯ • • • Геофизические ветры; атмосферные осадки; температура воздуха; солнечная радиация; теплофизические характеристики грунта. Архитектруно строительные • • Эксплуатацио нные • тепловыделение от людей, животных, оборудования (метаболизм); • вместимость; • эксплуатационный режим. объемно планировочные решения; конструктивные решения; материал ограждения; система вентиляции. ФАКТОРЫ КОМФОРТНОСТИ

НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ: • МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ГОСТ 30494 -96 ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ. ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИЯХ. • СНи. П РК 2. 04 -03 -2002 Строительная теплотехника; • СН РК 2. 04 -21 -2004 Энергопотребление и тепловая защита гражданских зданий; • СНи. П РК 2. 04 -01 -2001 Строительная климатология; • СНи. П II-3 -79* Строительная теплотехника; • СНи. П 23 -02 -2003 Тепловая защита зданий; • СП 23 -101 -2000 Проектирование тепловой защиты зданий.

МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЯ состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемое показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью воздуха. -

ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЙ: температура воздуха; скорость движения воздуха; относительная влажность воздуха; результирующая температура помещения; локальная асимметрия результирующей температуры.

ТРЕБУЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА: оптимальные, допустимые или их сочетания - следует устанавливать в нормативных документах в зависимости от назначения помещения и периода года.

ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА - 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

ДОПУСТИМЫЕ ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении механизмов терморегуляции и не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья.

ОБСЛУЖИВАЕМАЯ ЗОНА ПОМЕЩЕНИЯ (ЗОНА ОБИТАНИЯ) - пространство в помещении, ограниченное плоскостями, параллельными полу и стенам: на высоте 0, 1 и 2, 0 над уровнем пола (но не ближе чем 1 м от потолка при потолочном отоплении), на расстоянии 0, 5 м от внутренних поверхностей наружных и внутренних стен, окон и отопительных приборов.

РАДИАЦИОННАЯ ТЕМПЕРАТУРА ПОМЕЩЕНИЯ осредненная по площади температура внутренних поверхностей ограждений помещения и отопительных приборов. -

РЕЗУЛЬТИРУЮЩАЯ ТЕМПЕРАТУРА ПОМЕЩЕНИЯ комплексный показатель радиационной температуры помещения и температуры воздуха помещения, определяемый по приложению А. -

ТЕМПЕРАТУРА ШАРОВОГО ТЕРМОМЕТРА температура в центре тонкостенной полой сферы, характеризующая совместное влияние температуры воздуха, радиационной температуры и скорости движения воздуха.

- ЛОКАЛЬНАЯ АСИММЕТРИЯ РЕЗУЛЬТИРУЮЩЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ разность результирующих температур в точке помещения, определенных шаровым термометром для двух противоположных направлений.

СКОРОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА осредненная по объему обслуживаемой зоны скорость движения воздуха.

ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ УСЛОВИЙ КОМФОРТНОСТИ (В. Н. БОГОСЛОВСКИЙ ) первое условие: комфортной будет такая температурная обстановка, при которой человек, находясь в центре помещения, не испытывает перегрева или переохлаждения. Это условие ограничивает область сочетаний параметров микроклимата помещения (поддержание в помещении оптимальных условий: результирующей температуры, температуры воздуха, температуры ограждений и пола в пределах, обозначенных в табл. ГОСТ 30494 -96 [2]

ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЯ УСЛОВИЙ КОМФОРТНОСТИ (В. Н. БОГОСЛОВСКИЙ ) второе условие комфортности: температурный комфорт для человека, находящегося на границе обслуживаемой зоны помещения около нагретых или охлажденных поверхностей связан с положительной или отрицательной интенсивностью лучистого теплообмена человека (с радиационным балансом на наиболее невыгодно расположенной и наиболее чувствительной к излучению части поверхности тела человека). т. е. ограничивает температуру нагретой поверхности допустимой величиной. Формула максимально допустимой температуры нагретой поверхности, в помещении в холодный период года: где φч-п - коэффициент облученности с элементарной площадки на голове человека на нагретую панель

Наиболее значимо второе условие комфортности для расчетов системы потолочного лучистого отопления. К радиационному перегреву особенно чувствительна голова человека, поэтому радиационные условия в помещении должны быть такими, чтобы любая элементарная площадка на поверхности головы отдавала излучение окружающим поверхностям не менее 11, 6 Вт/м 2, но не более 35 Вт/м 2. Эти цифры приняты В. Н. Богословским [9] исходя из анализа экспериментальных данных и рекомендаций гигиенистов. При расположении нагретой панели на потолке наиболее невыгодным (а потому расчетным) является положение человека под ее центром. При нагретой стеновой панели за расчетное принимают положение человека на расстоянии 0, 5 м от нагретой поверхности.

Обзор исследований проблемы комфортности микроклимата с учетом физиологических факторов а – приятно; б – неприятно; в – очень неприятно; г – режим непереносим; д – предельное значение Лоудона; е – очень жарко; ж – жарко; и – тепло; к – приятно тепло; л – комфорт; м – прохладно Рисунок 1. 4 – Диаграмма теплоощущения в зависимости от оперативной температуры (ASHRAE) а – режим непереносим; б – неприятно; в – комфорт; г – неприятно холодно Рисунок 1. 5 – Диаграмма теплоощущения в зависимости от эффективной температуры (ASHRAE) а – по данным Ролеса – Невинса; б – по данным Гейджа; в – область комфорта ASHRAE 55 -66 Рисунок 1. 6 – Диаграмма комфорта (ASHRAE)

Структурная схема формирования микроклимата

q При этом потоки, вызывающие отклонение параметров от заданных величин, называются возмущающими воздействиями, а потоки, приводящие параметры к норме, регулирующими воздействиями. q Процессы трансформации потоков тепла, влаги и воздуха, в результате которых происходит изменение параметров микроклимата, и есть процессы формирования микроклимата.

Перемещение потоков в помещении

q. Можно выделить три группы физических процессов формирования микроклимата: • теплообмена; • перемещения потоков воздуха; • молекулярной диффузии газовых примесей в воздухе помещения. q Совокупность процессов формирования отдельных параметров или групп параметров называют режимом. При рассмотрении задач обеспечения микроклимата рассматривают следующие режимы помещения или здания : • тепловой (радиационный, лучистый и конвективный), • влажностный (содержание водяного и др. паров), • воздушный (взаимодействие температуры, влажности и движения воздуха), • газовый (концентрации вредных газовых примесей).

ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ q. Пассивные: МИКРОКЛИМАТА теплозащита здания и планировочная композиция здания (наружная среда оказывает влияние на тепловые параметры микроклимата опосредованно через ограждающие конструкции (тепловлагопередача и воздухопроницаемость) и внутренние связи между помещениями (перемещение потоков воздуха, теплообмен). qактивные: технологический процесс (сопровождающее этот процесс выделение потоков тепла, влаги, газов, пыли осуществляется непосредственно в помещение и прямо воздействует на тепловые параметры и состав воздуха)

Микроклимат в помещениях создается решением двух задач: 1. мерами архитектурно планировочного или строительного проектирования. Это подразумевает не только защиту от атмосферных и внешних воздействий, но и наилучшее использование природных ресурсов энергии (лучистой, ветра и т. д. ). В этом и заключается согласованность архитектуры и климата. 2. применением искусственных способов климатизации помещений: отопления, вентиляции и конденцирования внутреннего воздуха. Данная задача решается в тесном взаимодействии с выбираемыми характеристиками ограждающих конструкций: стен, покрытия, пола и т. д.

УМНЫЙ ДОМ (SMARTHOUSE) это объединение инженерных систем в единое целое для удобного контроля и управления этими системами. Вы можете объединить в один пульт контроля такие системы, как вентиляция, кондиционирование, отопление, видеонаблюдение, охранно пожарная сигнализация, освещение и электроснабжение, распределение аудио видео сигналов (мультирум), домашний кинотеатр и практически любые инженерные системы.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ Помещения 1 категории - помещения, в которых люди в по ложении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха. Помещения 2 категории - помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой. Помещения 3 а категории - помещения с массовым пребывани ем людей, в которых люди находятся преимущественно в положе нии сидя без уличной одежды. Помещения 3 б категории - помещения с массовым пребывани ем людей, в которых люди находятся преимущественно в положе нии сидя в уличной одежде. Помещения 3 в категории - помещения с массовым пребывани ем людей, в которых люди находятся преимущественно в положе нии стоя без уличной одежды. Помещения 4 категории - помещения для занятий подвижными видами спорта. Помещения 5 категории - помещения, в которых люди находят ся в полураздетом виде (раздевалки, процедурные кабинеты, каби неты врачей и т. п. ). Помещения 6 категории - помещения с временным пребыванием людей (вестибюли, гардеробные, коридоры, лестницы, санузлы, курительные, кладовые). Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне общественных зданий приведены в таблице 2. 3. Таблица - Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне общественных зданий Период года Наименование помещения или категория Холодный Температура воздуха, С Результирующая температура, С Относительная влажность, % опти мал допус ти опти мальдопустим оптималь допусти ьная мая ная ая, не ная, не мая, не более 1 категория 2 категория 3 а категория 3 б категория 20 22 19 21 20 21 14 16 18 24 18 23 19 23 12 17 19 20 18 20 19 20 13 15 17 23 17 22 19 22 13 16 3 в категория 4 категория 5 категория 6 категория 18 20 17 19 20 22 16 18 16 22 15 21 20 24 14 20 17 20 16 18 19 21 15 17 15 21 45 30 14 20 45 30 19 23 45 30 13 19 НН* *НН не нормируется Скорость движения воздуха, м/с 45 30 60 60 0, 2 60 0, 2 60 0, 15 НН 0, 3 0, 3 0, 2 НН

ОПТИМАЛЬНЫЕ И ДОПУСТИМЫЕ НОРМЫ ТЕМПЕРАТУРЫ, ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ И СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА В ОБСЛУЖИВАЕМОЙ ЗОНЕ ПОМЕЩЕНИЙ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ 20 -22 оптимальная Допустимая Оптимальная 19 -20 Допустимая 17 -23 Оптимальная 45 -30 допустимая, не более оптимальная, не более 0, 15 допустимая, не более 0. 2 18 -24 (20 -24) 60 (19 -23)

КЛАССИФИКАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ Помещения 1 категории - помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха. Помещения 2 категории - помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой. и так далее

ПРОЦЕССЫ И ПАРАМЕТРЫ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ МИКРОКЛИМАТА Воздушный режим Тепловой режим • подвижность воздушных потоков; • скорость движения воздуха; • газовый состав; • аэрация помещения. • теплообмен (конвективный, лучистый, радиационный); • влагообмен; • энергосбережение; • условия теплового комфорта человека. Акустический режим • распространение звука; • время реверберации; • звукоизоляция; • акустические качества зала; • средства защиты от шума и вибраций. Системы искусственного обеспечения микроклимата • отопление; • вентиляция; • конденционирование; • климат контроль. Светоцветовой режим • наружное освещение; • инсоляция и солнезащита; • нормирование светотехнических параметров; • выбор источников света; • расстановка приборов.

АЛГОРИТМЫ ИССЛЕДОВАНИЙ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ Анализ и оценка внешних климатических условий Тепловой расчет Влажностный расчет Акустический расчет • оценка летнего температурно влажностного и температурно ветрового режима; • оценка годового хода изменения климатических элементов; • оценка сторон горизонта местности по комплексу климатических факторов; • общая оценка погодных условий и выбор основного режима эксплуатации зданий; • выводы: архитектурно планировочные схемы района, конструктивные и инженерно технические требования к зданиям с учетом климата местности. • Определение: • сопротивления теплопередаче R; • общего сопротивления теплопередаче R T; • общего коэффициента теплопередачи U; • распределение температуры по сечению конструкции; • теплонакопительной способности конструкции. • • • распределение температуры по сечению конструкции; определение эквивалентной толщины воздушного слоя; построение диаграммы Глазера; установление по диаграмме плоскости конденсации; расчет сопротивления и плотности диффузии водяного пара; расчет массы влаги, конденсируемой внутри конструкции в период увлажнения и сравнение с массой периода высыхания; • определение мер по предотвращению накопления влаги внутри конструкции. • • лучевой эскиз звука в зале; выбор габаритов и формы помещения; расчет времени реверберации звука в помещнии; расчет процента артикуляции; разработка мероприятий по обеспечению требуемого снижения шума; расчет звукоизоляцию ограждающих конструкций; анализ акустического комфорта.

За комфортное состояние организма человека в помещениях принимают среду, которая характеризуется тепловым балансом или равенством между потерей тепла и количеством тепла, вырабатываемого организмом человека в единицу времени.

Гигиеническими нормами для зданий установлены пределы естественной вентиляции в виде минимальной кратности воздухообмена N. Под кратностью воздухообмена имеют в виду отношение объема воздуха, поступающего в помещение в течение 1 ч V к кубатуре V 0, т. е.

В летний период кратность воздухообмена повышается, при этом для притока свежего воздуха необходимы проемы в нижней зоне помещения, а для удаления загрязненного воздуха – в верхней.

Усредненная температура внутренних поверхностей определяется по формуле tп, S – соответственно температура и площади ограждений (потолка, стен, пола и др. )∑S – суммарная площадь ограждений.

Высота расположения проемов (окон, фрамуг, форточек и др. ) Где S 1 и S 2 – соответственно площади вытяжных и приточных проемов, м 2. Для каждого конкретного случая необходимо установить оптимальные гигиенические параметры микроклимата помещений.

Нужно отметить, что кроме физической терморегуляции на человека воздействует химическая терморегуляция, т. е. влияние окружающей среды на потребление кислорода, а следовательно, и теплообразование в организме человека.

Задание на СРС: §Виды защиты от влаги . стр121[3]) §Виды воды необходимые учитывать в строительстве стр205[2]) §Задание на СРСП: РГР № 1

Список литературы Основная литература: 1. Под ред. Оболенский Н. В. Архитектурная физика. – М. : Архитектура С. 2005. 448 с. 2. Омаров С. С. и др. МУ к курсовой работе по разделу “Архитектурная светотехника” Алматы: Каз. ГАСА. 2002. 3. ГОСТ 30494 -96 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ ЗДАНИЯ ЖИЛЫЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ. ПАРАМЕТРЫ МИКРОКЛИМАТА В ПОМЕЩЕНИЯХ Дополнительная литература: 1. Гусев Н. М. Основы строительной физики. – М. : Стройиздат, 1975.