Теоретическая часть. Тепловая обстановка в помещении

Тепловая обстановка в помещении

В помещениях, где пребывают люди, необходимо поддерживать определенный микроклимат. Значение параметров микроклимата следует принимать в зависимости от назначения помещения, категории работ и периода года, исходя из требований комфорта для находящихся в помещении людей и нормального протекания технологического процесса.

Нарушение теплового баланса человека ухудшает его самочувствие и трудоспособность. Установлено, что тепловое самочувствие заметно влияет на производительность труда, число несчастных случаев резко возрастает при отклонении температуры от нормальной на 3 - 5 °С.

Самочувствие и работоспособность человека зависят от работы физиологической системы терморегуляции организма, которая нормально функционирует при температуре около 36,6 °С. Для поддержания постоянной температуры организм человека непрерывно вырабатывает тепло, которое отдается окружающей среде.

Тепловыделение человека зависит от его возраста, веса, деятельности. В спокойном состоянии взрослый человек отдает окружающей среде около 120 Вт, при легкой работе - до 250 Вт, при тяжелой - до 500 Вт. Большая доля тепла передается лучеиспусканием (около 55 %), меньшая - конвекцией и испарением.

Интенсивность отдачи тепла человеком зависит от тепловой обстановки в помещении, которая определяется следующими показателями: температурой t_B, подвижностью V_B, относительной влажностью воздуха в помещении, температурами поверхностей, обращенных в помещение. Значения для различных поверхностей неодинаковы. Поэтому вводится понятие "средняя температура" этих поверхностей или "радиационная температура" - t_R. Приближенно величину t_R допускается определять осредненной по площади отдельных поверхностей F:

t_R = S(t_в.п.×f_в.п.) /f_в.п.,°C (38)

где t_в.п. , f_в.п.- температуры и площади внутренних поверхностей ограждающих конструкций помещения (не включается площадь нагревательных приборов), °С, м;

Интенсивность лучисто-конвективного теплообмена характеризуется результирующей температурой помещения t_п , принимаемой для обычных помещений с небольшой подвижностью воздуха (0,1 - 0,15 м/с):

t_п=(t_в + t_R)/2, °C (39)

Примерная связь между температурой внутреннего воздуха в помещении t_в и радиационной температурой t_R представлена на рис.10.

Рисунок 11 - Соотношение между внутренней t_в и радиационной t_R температурами

воздуха в помещении: 1- для холодного времени года; 2- для теплого времени года.

Температурную обстановку в помещении определяют двумя условиями комфортности.

Первое условие комфортностисоответствует режиму, когда человек, находящийся в центре обслуживаемой зоны, не испытывает ни перегрева, ни переохлаждения.

Обычно для спокойного состояния человека t_в = 21 - 23 °С, при легкой работе t_в = 19 - 21 °С, при тяжелой t_в = 14 - 16 °С. Для холодного периода года первое условие характеризуется формулой:

t_R = 1,57t_п - 0,57 t_в ± 1,5,°С (40)

Второе условие комфортностиопределяет допустимые температуры нагретых или охлажденных поверхностей. Так, например, температура поверхности потолка и стен (выше 1 м от пола) во избежание недопустимого радиационного воздействия на голову человека может быть рассчитана по следующим формулам:

t_нагр£19,2 + 8,7/j и t_охл ³ 23 - 5/j, °С (41)

где j - коэффициент облученности, безразмерная величина, зависящая от расположения и размеров поверхностей (доля лучистого потока, падающего на поверхность, от всей лучистой эмиссии поверхности). Если в помещении одна такая поверхность, то j = 1, в остальных случаях j < 1.

Второе условие комфортности ограничивает интенсивность теплообмена при положении человека около нагретых и охлажденных поверхностей. Определяющей величиной в этом случае является интенсивность лучистого теплообмена(радиационный баланс на наиболее невыгодно расположенной и наиболее чувствительной к излучению части поверхности тела человека). К радиационному нагреву наиболее чувствительной оказывается поверхность головы. Радиационный баланс должен быть таким, чтобы любая элементарная площадка на поверхности головы отдавала излучением окружающим поверхностям не менее 11,63 Вт/м² и не более 80 Вт/м².

Величина лучисто-конвективного потока от человека в помещении определяется соотношением:

Q_ч^л+к = a_л (t_ч - t_R) F_ч^л + a_к (t_ч - t_в) F_ч^к, Вт (42)

где t_в, t_R - температура воздуха помещения в рабочей зоне и радиационная температура помещения, °С;

F_ч^л, F_ч^к - площади теплоотдающих поверхностей тела человека для лучистого и конвективного теплообмена: F_ч^л =1,7м², F_ч^к =1,9м²;

a_л, a_к - средние по поверхности коэффициенты лучистого и конвективного теплообмена: a_л = 5,12 Вт/(м²К), a_к = 2,33 Вт/(м²К);

t_ч - средняя температура поверхности одетого человека, °С, (для зимнего режима t_ч = 25 °С).

Расчетная величина t_в определяется назначением помещения и должна обеспечивать хорошее самочувствие человека. За расчетную величину t_в принимают температуру воздуха на высоте 1,5 м от пола и не ближе 1 м от наружной стены.

Описание устройства прибора "термометр инфракрасный Testo 831"

Testo 831 - компактный ИК-термометр, представленный на рисунке 12, предназначенный для безконтактного измерения температуры поверхности. Основные технические данные прибора приведены в таблице 8. Прибор не является медицинским диагностическим оборудованием.

Рисунок 12 - Внешний вид и основные органы управления прибора

"термометр инфракрасный Testo 831"

Таблица 8 - Технические данные прибора "термометр инфракрасный Testo 831"

Измерение температуры ИК-термометром осуществляется следующим образом: