Понятие о микроклимате помещения и условия его формирования

           (2)

     где G - масса человека, кг; L - рост человека, м.  
 
Эти формулы основаны на результатах многочисленных испытаний, проведенных гигиенистами в разных странах и в различных условиях. Данные авторов по энергетическому балансу человека часто расходятся. В то же время на практике используют классификацию, в которой различают три степени тяжести работы:  
 
а) легкая (обычно сидячая), в ходе которой потребление кислорода не более чем в 2 раза превышает его потребление в состоянии покоя, т. е. меньше 30 л/ч; энергозатраты при этом составляют менее 175 Вт;

б) средней тяжести, в ходе которой потребление кислорода в 2-4 раза больше, чем в состоянии покоя; такая деятельность соответствует энергозатратам, достигающим 300 Вт. К ней относят рукоделие и механизированный труд;  
в) тяжелая, в ходе которой потребление кислорода в 4-8 раз больше, чем в состоянии покоя; такая деятельность соответствует энергозатратам, превышающим 300 Вт (до 700 Вт). К ней относят большинство профессий, требующих больших физических усилий. В результате обменных процессов только часть вырабатываемой энергии превращается в механическую. По некоторым данным, коэффициент полезного использования энергии η=20%. По П. О. Фангеру это значение следует рассматривать как максимально возможное. Малая часть метаболической теплоты расходуется на обеспечение внутриобменных процессов, следовательно, большую ее долю надо удалять из организма. Теплообмен между организмом и окружающей средой происходит путем радиации, конвекции, теплопроводности и испарения. Теплоотдача организма определяется температурой кожи, воздуха и окружающих человека поверхностей, парциальным давлением водяного пара в воздухе, скоростью потока воздуха, омывающего человека, и зависит от вида одежды и площади поверхности организма.  
Внутриобменные процессы в организме протекают при температуре 37 ± 0,5 °С. По мере изменения метаболического фактора начинает функционировать система терморегуляции, в задачу которой входит поддержание постоянства температуры человеческого тела. Управляет этим процессом кора большого полушария головного мозга, которая передает импульс центрам охлаждения и нагревания, получающим по нервным волокнам информацию от кровеносных сосудов терморецепторов кожи. Эти тепловые центры мозга регулируют движение крови и вызывают сосудодвигательную циркуляцию крови в коже.  
Тепловой режим живой ткани зависит от количества крови, протекающей под поверхностью кожи. Понижение температуры окружающей среды вызывает охлаждение кожи, в результате чего капиллярные кровеносные сосуды сужаются, объем протекающей по ним крови сокращается и уменьшается теплоотдача телом человека. Иными словами, можно говорить об увеличении термического сопротивления кожного покрова.

По мере повышения температуры окружающей среды расширяются кровеносные  сосуды, к поверхности притекает  большее количество крови, что увеличивает  теплоотдачу и уменьшает термическое сопротивление ткани. Очевидно, переохлаждение организма представляет для человека большую опасность, чем его перегрев, об этом говорит существенно большее число рецепторов кожи, чувствительных к холоду (до 250000), по сравнению с терморецепторами, реагирующими на избыточное тепловое раздражение (примерно 30000). Об ограниченных возможностях терморегуляции свидетельствует термическое сопротивление кожи, составляющее от 0,04до 0,09 м2 оС/Вт.  
Особо следует отметить влияние радиационного теплообмена на терморегуляцию организма человека. Лучистые длинноволновые потоки, проникая глубже, приводят к охлаждению и нагреву глубоколежащих тканей. При этом нарушается стереотип теплоотдачи, замедляется реакция сосудистой системы, что отрицательно сказывается на иммунобиологической реакции организма.  
Существенным фактором физиологического воздействия на организм человека является влажность воздуха, влияние которой на тепловой комфорт связано с дыхательным трактом человека. Г. Эверт установил, что скорость движения слизи, покрывающей носовую полость, дыхательные пути и альвеолы легких, зависит главным образом от относительной влажности вдыхаемого воздуха. Если она составляет менее 40%, то слизь движется с небольшой скоростью, налипая на оболочки (рис.1). В результате сокращается подвижность эпителия, что способствует проникновению в легкие бактерий и вирусов. Исходя из этого, рекомендуется относительную влажность воздуха поддерживать в интервале 40-60%.  
Другим проявлением влияния влажности воздуха на тепловой комфорт является зависимость скрытой теплоотдачи организма от влажности. Тепло в результате испарения влаги отводится из легких и дыхательных путей, а также при потоотделении. Установлено, что организм испаряет за сутки 800-1000 г влаги, или в тепловом эквиваленте 2100-2500 кДж, что составляет 20-25% отдаваемого тепла.

     Рис. 1. Зависимость между относительной  влажностью вдыхаемого воздуха 
и скоростью движения слизи:

      
а - для курящих; б - для некурящих;  
(точки на линиях соответствуют средней скорости слизи при относительной влажности 43,6%)

     Влагоотдача, а следовательно скрытая теплоотдача организма, зависят от температуры воздуха (рис. 2). Потоотделение начинается при температуре 28-29 °С, а свыше 34°С теплоотдача испарением вообще остается единственным способом. Новейшие исследования П.О. Фангера расширяют существующие представления о влиянии влажности на теплоощущения человека. Было выявлено, что людям нравится ощущение прохлады в дыхательных путях при каждом вдохе. Так, на рис. 3 показано распределение процентной доли испытуемых, недовольных тепловлажностным состоянием вдыхаемого воздуха. Высокая энтальпия означает низкую способность вдыхаемого воздуха охлаждать слизистые оболочки дыхательных путей путем конвекции и испарения.

     Рис. 2. Отдача человеком явного и скрытого тепла при различной температуре

     Рис. 3. Восприятие чистого воздуха при  разной энтальпии воздуха в помещении 
(воздействие на тело в целом):

      
1 - процентная доля испытуемых, недовольных тепловлажностным состоянием вдыхаемого воздуха;

2 - энтальпия воздуха, кДж/кг

     Гигиенические исследования П. О. Фангера показали, что локальное воздействие температуры  и влажности воздуха на дыхательные  пути и, следовательно, на воспринимаемое качество воздуха на порядок сильнее, чем в отношении тепловых ощущений тела человека. Энтальпия воздуха зависит от его влагосодержания: низкое (обычно холодной зимой) неблагоприятно воздействует на кожу человека - она становится сухой и может растрескиваться от натяжения.  
 
В создании теплового комфорта в помещении "участвует" подвижность воздуха. Например, малая подвижность или отсутствие движения воздуха создают впечатление затхлости, т. к. вокруг тела человека образуется тонкая воздушная оболочка, имеющая высокую температуру и насыщенная водяным паром. В результате затрудняется тепло- и влагообмен с окружающим воздухом. Минимальная подвижность воздуха, разрушающая эту оболочку, по данным разных авторов, составляет 0,05-0,1 м/с. Чрезмерная подвижность воздуха вызывает ощущение сквозняка. Из-за охлаждающего воздействия движущегося воздуха нарушается тепловосприятие кожного покрова, причем как только эффект охлаждения превысит некоторое критическое значение, сосуды начинают сужаться. Наиболее подвержены воздействию сквозняка затылок и лодыжки, при этом подвижность воздуха ограничена 0,15 м/с. Область комфортного сочетания подвижности и температуры указана на рис. 4.

     Рис. 4. Область комфортного сочетания  подвижности и температуры

     Исследования  последних лет показывают, что  ощущение сквозняка связано не только с подвижностью воздуха, но и с  его пульсацией, т. е. турбулентностью  воздуха. П.О. Фангер и К.К. Педерсен установили, что при значениях скорости движения и температуры воздуха, отвечающих требованиям теплового комфорта, большое число испытуемых не ощущают комфорта. Объяснение тому - особенная восприимчивость к переменам органов чувств человека.  
 
На рис. 5 показано сочетание температуры, подвижности и турбулентности, соответствующее ощущению комфорта у 85% испытуемых людей.

     Рис. 5. Сочетание средней скорости движения воздуха (1), температуры воздуха (2) и интенсивности турбулентности (3), соответствующее ощущению комфорта  
у 85% испытуемых людей  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. Инженерные системы и  микроклимат гостиницы.

     2.1. Требования к инженерному оборудованию  в  гостиницах.

     Успех гостиницы – забота о хорошем  самочувствии постояльцев. Самым ощутимым элементом такой заботы является создание комфортного микроклимата в гостинице. В контексте бурного гостиничного строительства, которое переживают сейчас почти все крупные российские города, особое значение приобретает вопрос о том, как строить, каким оборудованием «начинять» здание отеля. Гостиницы относятся к классу инженерно сложных зданий. Это обусловлено высокими требованиями к надежности и качеству обеспечения воздушно-теплового комфорта с одной стороны, с другой – с многофункциональным зонированием. И действительно, пожалуй, нет других таких гражданских зданий, где бы под одной крышей сочетались апартаменты, рестораны, бары, салоны красоты, фитнесы, спортивные комплексы, бассейны, торговые зоны, прачечные, химчистки, офисы, конференц-залы, гаражи и автостоянки, зимние сады и атриумы.  К зданиям гостиниц предъявляются более серьезные требования, чем к другим общественным сооружениям. К особенностям инженерных систем гостиниц, в первую очередь, относится повышенный уровень надежности. Как правило, энергоснабжение и по электрической, и по тепловой энергии должно осуществляться от двух независимых энергетических вводов. Нередко предусматриваются резервные дизель-электростанции.

     На   практике уже были проектные решения  комбинированного теплоснабжения гостиниц и от централизованных тепловых сетей, и от газовой котельной, расположенной  на крыше (фото 1: котельная с газовыми модульными котлами по 400 кВт теплопроизводительности каждый, расположена на крыше отеля).  

     В сфере проработки находится применение для гостиниц мини-ТЭЦ.

     Что касается тепловых пунктов, то здесь  обязательно 100-процентное дублирование основного оборудования: насосов, теплообменников. Помимо этого, на период профилактического  отключения централизованного теплоснабжения необходима автономная система подогрева и аккумуляции достаточного количества воды (фото 2 демонстрирует фрагмент индивидуального теплового пункта (ИТП) со 100% резервированием насосного оборудования).  

     В системах вентиляции и кондиционирования  воздуха следует предусматривать  резервные вентиляторы или, как  минимум, резервные электродвигатели. В периоды межсезонья должны функционировать  дополнительные системы теплоснабжения вентиляции. При температуре наружного воздуха + 8-10^о С, когда отключается централизованное теплоснабжение, подача неподогретого приточного воздуха приведет к дискомфорту.

     Теплоснабжение  систем вентиляции в осенне-весенний период может осуществляться от автономной газовой котельной (при ее наличии), либо от теплового насоса холодильного центра. Нашим предприятием уже реализовано несколько проектов, в которых функционально разделены контуры вентиляции и кондиционирования воздуха. Контур вентиляции в отопительный период обеспечен централизованным теплоснабжением, в переходный период – теплом от теплового насоса, а в теплый период года тепловой насос работает в режиме охлаждения систем вентиляции.

     Особое  внимание должно быть уделено холодоснабжению. Периоды экстремальных наружных температур летом случаются не каждый год и, как правило, держатся непродолжительное время (10-20 суток), но рассчитывать системы кондиционирования воздуха гостиниц следует именно на такие периоды. Схемные решения и подбор оборудования должен предусматривать полноценное кондиционирование воздуха, в том числе и в периоды ремонтных и профилактических работ по холодоснабжению. Это обстоятельство, в свою очередь, предполагает наличие резервных холодильных машин или общий запас мощности, позволяющий без снижения уровня комфорта проводить необходимые регламентные и ремонтные работы.

     Другой  важной особенностью инженерных систем современных гостиниц является их интеллектуализация. Под этим термином подразумевается  высокая степень автоматизации  систем, диспетчеризация, диагностика состояния и отказов всех основных элементов инженерии, наличие и автоматическое включение систем защиты инженерных систем при несанкционированных воздействия, программное управление и регулирование режимов работы, а также архивирование всех основных показателей работы оборудования.

     В связи с многофункциональностью гостиниц необходимо специальное зонирование  инженерных систем. В крупных гостиницах может быть несколько десятков зон, отличающихся по степени комфорта, по режимам работы, по санитарно-гигиеническим и противопожарным требованиям. Как правило, каждая из зон должна иметь свои системы вентиляции, свои контуры теплоснабжения.