Теплообмен человека с окружающей средой

Лекция 3

Тепловой режим внутренней среды зданий. Нормирование

Теплообмен человека с окружающей средой

Системой обогрева – охлаждения в помещении должна быть создана благоприятная для человека тепловая обстановка. Человек способен поддерживать некоторое время жизнеспособность внутренних органов в диапазоне температур от 27 до 43 ^оС. Нормально организм человека функционирует при температуре тела около 36,6 ^оС. Для поддержания этой температуры непрерывно выделяется тепло, которое отдается окружающей среде. Количество отдаваемого тепла зависит от физиологического и эмоционального состояния человека, его одежды, возраста, вида выполняемой работы и индивидуальных особенностей человека.

Общий тепловой (энергетический) баланс человека (Вт) характеризуется [1] следующим уравнением:

, (3.1)

где - теплопродукция человека, (например, студент в аудитории выделяет в час 115 Вт, лектор примерно 200 – 310 Вт);

, , - составляющие теплообмена конвекцией, излучением и за счет испарения. Считается, что конвекцией происходит 32-35 %, излучением 42-44 %, остальная часть теплоотдачи производится испарением. Причем до 28 ^оС происходит скрытое, а до 34 ^оС – явное потоотделение. При температуре большей 34 ^оС теплоотдача осуществляется только испарением.

, - расходы тепла на работу (механическую) и физиологические процессы организма;

- избыток или недостаток тепла в организме.

Человек чувствует себя комфортно, если величина примерно равна 0.

Теплопродукция характеризуется обменом веществ, который определяется потреблением кислорода. В спокойном состоянии человек потребляет около 15 л/ч или 0,42·10^-5 м³/с, при этом выделяя 88 Вт тепла. При легком труде за 1 час выделяется до 175, среднем – 175 – 300, а тяжелом труде - 300 – 700 Вт.

Комфортными считаются условия, если за них высказалось 80 % опрашиваемых людей. За рубежом очень много уделяется внимания оценке комфортности среды с использованием различного рода шкал, например, ASHRAE [2]. Все расчеты ведутся привязываясь к площади поверхности кожи человека (F_DU), т.н. поверхности Дю-Буа. Площадьвычисляется по формуле

, (3.2)

где G – вес, кг; l – рост человека, м.

Параметры микроклимата помещений должны быть в определенных сочетаниях между собой и не отклоняться от заданных пределов, т.е. находиться в некоторой зоне комфортности тепловой обстановки. Таких зон несколько, они определяются временем года, назначением помещения и видом выполняемой работы, возрастом человека и климатом района строительства.

Деятельность человека обычно происходит в определенной части объема помещения. Эту часть называют обслуживаемой или рабочей зоной. Системы отопления и кондиционирования совместно с теплозащитой ограждений должны обеспечить расчетные условия в обслуживаемой зоне помещения.