Защита от неблагоприятного микроклимата

Улучшение климатических факторов достигается применением теплоизолирующих материалов, которые позволяют уменьшить тепло-притоки в теплый период в помещение, где находится человек, и теплопотери в холодный. Это также достигается применением тепло-, влаго- и ветрозащитной одежды. Для улучшения условий жизнедеятельности устанавливают системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Системы отопления делятся по месту подготовки теплоносителя на центральные и местные, а по виду теплоносителя — на паровые, водяные, воздушные, электрические и топливные. Цель отопления помещений — компенсировать потери теплоты Q_п (кДж/ч), которые складываются из теплоты, уходящей через ограждения, Q_oгp (кДж/ч) и теплоты, необходимой для нагрева холодного воздуха Q_хв (кДж/ч), поступающего в помещение

(6.1)

где — площадь ограждения, м²;

— коэффициент теплопередачи ограждения, кДж/м²∙град;

— количество поступающего наружного воздуха, м³/ч;

— удельная теплоемкость наружного воздуха, кДж/кг∙град;

— удельная плотность воздуха, кг/м³;

— температура внутреннего и наружного воздуха, ºС.

Система отопления должна иметь теплопроизводительность не меньше чем величина теплопотерь.

Назначение систем вентиляции — это поглощение избыточной теплоты или нагревание воздуха в помещении (воздушное отопление). Вентиляцию делят по способу перемещения воздуха на естественную, искусственную и смешанную. Естественная вентиляция осуществляется гравитационным давлением за счет разности плотностей холодного и теплого воздуха, а также ветровым напором. При организованной естественной вентиляции (аэрации) холодный воздух проникает через нижние проемы, а более теплый воздух выходит через верхние проемы (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Схема аэрации

 

При искусственной вентиляции воздух перемещается посредством осевых и центробежных (радиальных) вентиляторов (рис. 5.2).

Рис. 6.2. Осевой (а) и центробежный (б) вентиляторы

Вентиляторы характеризуют производительностью (подачей) L (м³/ч), давлением p_a (Па), мощностью N (кВт), коэффициентом полезного действия η. Производительность вентилятора определяется по формуле

(6.2)

где F — площадь сечения вентиляционного патрубка, м²;

V — скорость движения воздуха, м/с.

Количество воздуха L, которое необходимо подать системой вентиляции для поглощения избыточной теплоты Q_изб (кДж/ч), определяется зависимостью

(6.3)

Таким образом, система вентиляции дает возможность получить в помещении определенный перепад между внутренней и наружной температурами.

Система кондиционирования воздуха (СКВ) обеспечивает оптимальные для человека (комфортные) значения температуры и относительной влажности воздуха Y вне зависимости от внешних климатических факторов и внутренних условий в помещении. СКВ делят: по виду обработки воздуха — на летние, зимние, круглогодичные; по месту обработки воздуха — на автономные, центральные; по скорости движения воздуха — на низко-, средне- и высокоскоростные. На рис. 5.3а показана диаграмма «i –d» (энтальпия i — влагосо-держание d). Энтальпия (i = c∙d) характеризует теплосодержание воздуха. На диаграмме показана точка «А», которая характеризует параметры воздуха (Y, t_A, d), и две кривые относительной влажности.

При нагревании исходного воздуха относительная влажность уменьшается, поэтому в кондиционере воздух при нагревании должен увлажняться, а при охлаждении — осушаться. Упрощенная схема кондиционера показана на рис. 6.3б. Наружный воздух (1), просасываемый вентилятором (7), очищается в фильтре (2) от пыли и в зависимости от режима работы СКВ может нагреваться калорифером (3) или охлаждаться (4). После охлаждения осуществляется осушение воздуха калорифером (5). Нагретый воздух, проходящий через элемент (3), увлажняется посредством впрыска вода (6). В режиме «лето» отключаются воздухонагреватель и увлажнитель, а в режиме «зима» отключаются воздухоохладитель и осушитель. Количество воздуха, которое необходимо подать СКВ в теплый и холодный периоды года, определяется по формулам

(6.4)

где t_пр — температура приточного воздуха, ºС.

Рис. 6.3. Диаграмма «i –d» (а) и упрощенная схема кондиционера (б)