Удаление избыточного тепла из помещения посредством вентиляционной системы: особенности в жилых и производственных площадях

Влияние температуры помещения на человека

Комфортный температурный режим помещения является основой продуктивной жизнедеятельности человека. Существуют определенные нормы, указанные с ГОСТ и СанПиН, которые учитываются при планировании систем отопления и кондиционирования на этапе строительства здания.

При несоответствии температурного режима у человека могут возникнуть проблемы со здоровьем. Пониженная температура приводит к переохлаждению, которое провоцирует развитие респираторных заболеваний, возникновению проблем с нервной системой, появлению воспалительных процессов.

Повышенная также негативна: возникает вялость, человек быстрее устает, нарушается водный баланс организма, снижается зрение, обостряются заболевания нервной и сердечно-сосудистой систем.

Удаление избыточного тепла из помещения посредством вентиляционной системы: особенности в жилых и производственных площадях

Нормы тепла в помещениях

В стандартах указаны допустимые и оптимальные показатели микроклимата в помещениях. К допустимым относятся те, которые могут быть не очень комфортны, но при этом не оказывается пагубное воздействие на его здоровье. К ним относят: минимальный показатель 12^оС и максимальный 28^оС. Эти параметры варьируются в зависимости от его назначения и времени года.

Оптимальные показатели – это те, в которых большая часть людей (80%) чувствуют себя комфортно на протяжении длительного времени, без терморегуляции со стороны организма. Значения таких показателей также варьируются в зависимости от назначения помещения и сезонности. Рассмотрим основные из них:

— Жилая комната — в летний период от 22 до 25^оС, зимой от 20 до 22 ˚C. В Постановлении Правительства указано, что для многоквартирных домов коммунальные компании обязаны обеспечивать в отопительный сезон показатели не ниже 18 ˚C.

— Спальня – так как сон в холодном помещении может привести к кошмарам из-за нагрузки на терморегуляционную систему организма, а в жарком провоцирует бессонницу, то оптимальной температурой здесь является 18-20 ˚C (в соответствии с медицинскими показаниями).

— Гостиная – нормой будет интервал от 19 до 22 ˚C.

— Детская – в этой комнате показатели необходимо регулировать в соответствии с возрастом ребенка и временем суток. Так для грудничков самой подходящей считается температура в 20 ˚C. Для подростка стоит днем поддерживать до 23 ˚C и 18-20 ˚C в ночное время.

— Кухня – так как эти помещения связаны с дополнительными выделениями тепла и пара, то достаточны будут рамки от 19 до 21 ˚C. Если на кухне часто работает духовка, то стоит понизить температуру до 17 ˚C.

— Ванная – здесь необходимо поддерживать температуру выше: 24–26 ˚C. Так как высокая влажность в процессе водных процедур ускоряет теплоотдачу с поверхности тела. Кроме того, при понижении уровня появляется сырость.

— Пространство работы у учебы – хорошая работоспособность, концентрация внимания и производительность максимальны при уровне от 20 до 22 ˚C.

Представленные показатели являются усредненными. Они могут немного корректироваться в зависимости от региона, сезона, возраста и пола жильцов. Например, для маленьких детей и пожилых людей приемлемой считается верхняя граница плюс еще несколько единиц. Для мужчин более приемлемы заниженные показатели – это связано с преобладанием мышц, которые активней выводят тепло.

Что влияет на комфортную температуру

Бывает так, что термометр показывает оптимальную температуру, но человек все же ощущает дискомфорт в таких условиях. На это влияют ряд причин:

— скорость движения воздуха – сквозняки или включенные устройства для вентилирования или кондиционирования активно уносят с поверхности кожи тепло, и мы ощущаем прохладу;

— относительная влажность – при заниженном уровне влажности кажется, что в помещении холоднее; при завышенном, наоборот ощущается духота;

— функциональные особенности организма – на температурные ощущения влияют: скорость метаболизма (обменных процессов), двигательная активность способность тела к терморегуляции.

Теплопритоки

Для оценки эффективности работы вентиляционной и отопительной систем необходимо определять на протяжении года наличие избытков и недостатка тепла и влаги в помещении. Недостаток говорит о необходимости дополнительного прогрева приточного воздуха, а его избыток и повышенная влажность указывают на необходимость изменения производительности вентсистемы.

Как в промышленных, так и в жилых зданиях присутствует целый спектр источников избыточного тепла. Его учет важен, так как при перегреве человеческий организм сбивается с нормального ритма жизни, ухудшаются психо-физиологические процессы. Поэтому делая расчеты при планировании вентиляционной системы нужно позаботиться о сохранении теплового баланса (учитывать все источники тепла и пути его выведения).

В качестве источников тепла выступают:

— количество человек в помещении;

— солнечную радиацию – в жаркое время года тепло попадает через окна, приток воздуха, а также прогревает само здание (в зависимости от материала эти показатели колеблется);

— освещение – лампы накаливания выделяют большое количество энергии при работе. Светодиодные практически его не выделяют;

— работающее оборудование и производимые изделия – станки при работе выделяют тепло. При этом в зависимости от типа производства, например в металлургии, существует необходимость установки отдельного оборудования для его выведения. Также при выходе некоторых изделий с конвейера, они являются дополнительными тепловыми источниками.

Вентиляционная система, направленная на удаление избыточного тепла

Инженерами была спроектирована вентиляционная система, которая позволяет выводить избыточное тепло из жилых помещений. Рекомендовано ее применение при температуре около 30˚C внутри и 40 ˚C на улице. Она состоит из следующих элементов:

— приточного воздуховода – обеспечивает поступление свежих воздушных масс извне;

— приточный вентилятор – регулирует скорость входящего потока;

— приточный обратный клапан – не позволяет воздуху выходить из помещения через приточное отверстие;

— ниша в стене – пространство, являющееся местом смешения воздушных потоков;

— подвесной потолок – также пространство для смешения воздуха;

— вытяжной воздуховод – путь, по которому избыточное тепло с отработанными воздушными массами выводится наружу;

— вытяжной вентилятор – регулирует скорость исходящего потока;

— вытяжной обратный клапан – закрывает доступ отработанному воздуху обратно в комнату.

Принцип действия системы:

1. Приточный поток с улицы попадет в нишу, связанную с подвесным потолком. В этом пространстве холодный воздух смешивается с избыточно нагретым, который уже здесь присутствует, попадая из комнаты через отверстия в нише и потолке.
2. Смешанный воздух уже пониженной температуры опускается вниз в помещение через отверстия в подвесном потолке. При этом из комнаты вытесняются более теплые воздушные массы, которые выводятся через вытяжной воздуховод, расположенный прямо под подвесным потолком напротив приточного отверстия.

Данный способ имеет ряд преимуществ: не требуются затраты на подогрев входящего потока; микроклимат значительно улучшается, так как механический способ пробуждения системы работает бесперебойно; есть возможность регулировать скорость потока тем самым поддерживать необходимый уровень температуры.

В качестве недостатка выделяют повышение энергозатрат на работу вентиляционного оборудования. Также могут возникнуть проблемы с технологическими особенностями помещения.

Вентиляция на производстве с избыточным теплом

Производство, при котором тепловые выделения составляют от 20 кКал/м³/час, относится к горячему цеху. В рабочем процессе таких предприятий как мартен, кузница или прокатный цех показатели могут достигать 5000 кКал/м³/час. Это связано с остыванием горячих  металлов непосредственно в помещении, что вызывает мощные конвекционные потоки, направленные к верху рабочей зоны. При этом согласно нормативам СНП температура в подкровельном пространстве не должна превышать 280^оС. Именно поэтому в данных случаях используется система аэрации. В этом случае воздухообмен осуществляется через специальные фрамуги под потолком. Они открываются под воздействием теплового давления и напора воздушного потока.

Кроме того, если превышение теплового излучения достигает 300 кКал/м³/час, рабочее место необходимо оборудовать дополнительно установками воздушного душирования. Тогда подаваемый воздух охлаждается путем тонкодисперсионного водораспыления, понижая температуру до 7^оС.

На практике промышленные производства зачастую применяют метод воздушных завес. Он применим, когда воздух снаружи -20^оС. Свежий поток пропускается через специальные отверстия в рабочую зону не менее чем 40 минут с рабочую смену. Также вне зависимости от внешней температуры такая завеса устраивается у ворот помещения.