На что влияет скорость движения воздуха в помещении
Рис.1 Предпочтения, касающиеся |
Перемещение воздуха может стать энергоэффективной альтернативой его охлаждению. Однако из-за риска возникновения сквозняков, его принято избегать. Стандарты комфорта устанавливают очень низкие значения максимально допустимой скорости воздуха — даже при сравнительно высокой температуре. Исключением являются случаи, когда движением воздуха можно управлять индивидуально (например, открывая окно в кабинете или включая настольный вентилятор).
Недавние исследования показали, что большинство находящихся в помещении людей хотело бы, чтобы скорость движения воздуха в нем была выше, чем в данный момент. Это справедливо и тогда, когда температура их устраивает, и когда им жарко, и даже когда прохладно. При температуре выше 22,5 °C риск возникновения сквозняка невелик, так что нормы, ограничивающие скорость движения воздуха (ANSI/ ASHRAE 55–2004 «Температурные нормы для пребывания человека»), могут быть изменены в сторону ее увеличения.
Предпочтения относительно скорости воздуха
Рис. 2 Предпочтения, касающиеся |
(при скорости больше
Таблица 1 содержит данные о предпочтениях относительно скорости воздуха и температурных ощущениях. Данные собирались для двух диапазонов скорости воздуха: менее 0,2 м/c, что соответствует стандарту 55–2004, и более 0,2 м/c (конкретнее — 0,32 м/c). Очевидно, что, если температура в помещении казалась испытуемым нормальной или выше нормы, лишь малая часть (меньше 7 %) хотела бы уменьшить скорость перемещения воздуха. Это справедливо даже для скорости выше 0,2 м/c.
Только если людям в помещении становится очень холодно, желающих, чтобы скорость воздуха была поменьше, становится больше.
Также в таблице приведены значения «действующей температуры». Эта величина учитывает температуру воздуха, воздействующую на тело путем конвекции, и поверхностную температуру окружающих предметов, воздействующую путем излучения. Для одного и того же субъективного ощущения действующая температура при более высокой скорости воздуха на 1,5–2 °C выше, чем при меньшей. То есть, если увеличить скорость воздушного потока, человек будет продолжать чувствовать себя комфортно при более высокой температуре.
Таблица 1. Предпочтения, касающиеся движения воздуха | ||||||
Температурное ощущение | Диапазон, скоростей воздуха, м/с | Процент опрошенных, которым хотелось бы: | № | Действующая температура (стандартное отклонение), С° | ||
уменьшить воздушный поток | оставить все изменений | увеличить воздушный поток | ||||
Холодно ( =0,2 | 50,00 | 42,3 | 7,69 | 26 | 23,50(1,45) | |
Прохладно (-2,5 до 1,5) | 0 до 0,2 | 13,07 | 60,47 | 26,47 | 597 | 22,92 (1,08) |
>=0,2 | 11,55 | 72,51 | 15,94 | 251 | 24,28 (2,0) | |
Немного прохладно | 0 до 0,2 | 10,75 | 53,08 | 36,17 | 1153 | 23,05 (1,23) |
>=0,2 | 11,35 | 62,23 | 26,42 | 458 | 24,59 (2,16) | |
Нормально (±0,5) | 0 до 0,2 | 2,62 | 51,46 | 45,92 | 1407 | 23,30 (1,23) |
>=0,2 | 4,62 | 57,26 | 38,12 | 585 | 24,86 (2,03) | |
Тепло (0,5 до 1,5) | 0 до 0,2 | 2,31 | 27,73 | 69,95 | 822 | 23,65 (1,41) |
>=0,2 | 3,36 | 30,87 | 65,77 | 298 | 25,46 (1,85) | |
Очень тепло (1,5 до 2,5) | 0 до 0,2 | 4,24 | 18,37 | 77,39 | 283 | 23,75 (1,58) |
>=0,2 | 4,96 | 28,93 | 66,12 | 121 | 25,79 (2,08) | |
Жарко >2,5 | 0 до 0,2 | 4,55 | 0 | 95,45 | 22 | 24,96 (1,28) |
>=0,2 | 7,14 | 14,29 | 78,57 | 14 | 26,23 (2,04) |
Перемещение воздуха в диапазоне ощущений от «нормально» до «тепло»
Рис. 3 Предпочтения людей, |
для которых текущая скорость воздуха
(любая) кажется неприемлемой
для которых текущая скорость воздуха
(выше или равна 0,2 м/с) кажется неприемлемой
На следующих графиках представлены предпочтения относительно скорости воздуха для диапазона ощущений температуры от «нормально» до «тепло».
Рисунок 1 показывает, что в данном диапазоне ощущений большинство людей хотят более высокой скорости движения воздуха. Их значительно больше, чем тех, кто хочет ее снижения (52 % против 3 %). Их также больше, чем тех, кого устраивает текущая скорость.
На рисунке 2 видно, что при более высокой скорости воздуха, тех, кто хочет, чтобы она была еще выше, все еще много — около 47 %.
На рисунках 3 и 4 показано соотношение людей, для которых скорость воздуха кажется приемлемой, и тех, кто считает иначе, при соблюдении стандарта 55–2004 и при превышении его ограничений.
Методика ASHRAE позволяет рассчитать риск возникновения сквозняка для каждого случая из данного исследования. Судя по полученным данным, в случае, когда риск превышает 20 %, доля тех, кто хотел бы уменьшить скорость воздушного потока, составляет 8 %; 59 % испытуемых при этом скорость воздуха устраивает, треть опрошенных считает ее недостаточной. То есть, даже когда риск возникновения сквозняка недопустимо высок, 92 % не хотят уменьшения скорости воздуха.
Предпосылки изменения стандарта 55
Доработка стандарта 55–2004 предусматривает введение двухступенчатой процедуры вычисления комфортных значений температуры, излучения, влажности и скорости перемещения воздуха. Оба этапа процедуры могут проводиться с использованием инструмента « ASHRAE Thermal Control».
Первый шаг останется тем же, что и в прежнем стандарте, — вычисляется значение действующей температуры, которое при данной влажности соответствует стандарту комфорта для неподвижного воздуха.
Второй шаг устанавливает скорость воздуха. При этом принимается во внимание индекс комфортности по Фангеру ( PMV ) — модель теплового баланса человека, учитывающая параметры окружающей среды, степень одетости человека (параметр измеряется в единицах под названием clo) и насколько активным физическим трудом он занят (измеряется в единицах met). Процедуры, используемые на этом этапе, позволяют более точно оценивать охлаждение тела за счет конвекции.
Этот шаг иллюстрирует график на рис. 5. На нем изображены комфортные зоны для разной степени одетости — 0,5 clo (летний костюм — рубашка с коротким рукавом и легкие брюки) и 1,0 clo (плотный деловой костюм) при физической активности, соответствующей 1,1 met.
График, полученный на первом этапе процедуры, расположен вдоль оси абсцисс — в зоне, соответствующей неподвижному воздуху.
Комфортные условия соответствуют диапазону от –0,5 PMV (между «легкой прохладой» и «нормально») до +0,5 PMV (между «нормально» и «тепло»).
Ограничение скорости воздуха
Рис. 5 Увеличение скорости |
воздуха при повышении температуры
г. Оринда. Оранжевыми кругами
обозначены потолочные вентиляторы,
светло-оранжевые круги показывают
зоны, в которых создается
воздушный поток со скоростью
На рис. 5 изображены дополнительные границы, не основанные на значении СЭТ. Они делятся на две категории: для помещений с местным управлением скоростью воздуха и без него.
Местное управление подразумевает, что каждые шесть человек (или меньше) могут выбирать для себя подходящую скорость воздуха или индивидуальный режим вентиляции может обеспечиваться для каждых 84 м 2 (и менее) здания.
Зона комфорта без такого управления обозначена на рис. 5 светло-серым цветом. Она соответствует обычной офисной работе; для других типов активности пока собрано мало данных.
Для действующей температуры выше 25,5 °C верхний предел скорости воздуха — 0,8 м/c.
При температуре меньше 22,5 °C эта граница — 0,15 м/c. Она соответствует воздушному потоку, создаваемому самим работником при активности 1,2 met.
Между 22,5 °C и 25,5 °C предельное значение определяется по кривой, разделяющей темно- и светло-серые области на рис. 5. Ограничение скорости движения воздуха в этом диапазоне температур вызвано предупреждением возникновения сквозняка, а не условиями комфорта.
Управление местной вентиляцией в зависимости от температуры может существенно улучшить микроклимат в помещении. Автономные устройства, — например потолочные вентиляторы — могут быть оснащены контроллерами, меняющими скорость вращения в зависимости от температуры.
Измерения скорости движения воздуха
Стандарт предусматривает определение средней скорости воздуха по результатам измерений на высоте 0,1, 0,6 и 1,1 метра. Измерения должны проводиться в зоне предполагаемого пребывания людей. Чтобы предотвратить использование стандарта для оправдания недостатков конструкции кондиционеров, сбрасывающих холодный воздух вниз (а не распределяющих по всему объему помещения), берется наименьшее значение температуры.
Лабораторная проверка
Рис.7 Применение потолочных вентиляторов |
в здании муниципалитета г. Оринда
В лабораторных исследованиях условия, соответствующие «холодной» стороне светло-серой области рис. 5, были признаны вполне приемлемыми и даже оптимальными. При скорости воздуха выше 0,4 м/с и температуре между 22,5 °C и 25,5 °C 32 % испытуемых хотели бы большей скорости движения воздуха; 59 % — ничего менять бы не стали и только 9 % хотели бы уменьшить скорость движения воздуха.
При 25,5 °C поток воздуха со скоростью 1 м/c, созданный потолочными вентиляторами, сочли приемлемым от 77 % до 100 % опрошенных. Фронтальный обдув рабочего места со скоростью 0,8 м/c посчитали допустимым 80 % испытуемых. В исследованиях, где людям предлагалось самим установить предпочтительную скорость воздуха, ее значение часто превышало 1 м/c.
Требования к скорости воздуха в производственных помещениях
Стандарт 55 содержит дополнения (Приложение f), касающиеся более интенсивных физических нагрузок, чем работа в офисе, например промышленного производства. Такая работа сопровождается интенсивным выделением пота. За счет его испарения увеличение скорости воздуха приводит к более интенсивному охлаждению. При использовании СЭТ как описано выше, более «жаркие» условия при высокой скорости воздуха приравниваются к более низким температурам при меньшей скорости. Никаких особых ограничений для скорости воздуха здесь нет.
Практическое воздействие
Новые нормы позволяют проектировщикам использовать вентиляторы, естественную тягу и окна как альтернативу механическому охлаждению воздуха. Ниже приведены примеры реализации подобных проектов.
Рис. 8 Потолочные вентиляторы в конструкторском бюро в г. Аламеда |
Здание муниципалитета используется уже полтора года, нареканий к системе вентиляции не возникало.
Конструкторское бюро, г. Аламеда, Калифорния, США (рис. 8). Этот офис площадью 223 м 2 охлаждается только за счет оконной вентиляции, автоматических штор, потолочных и настольных вентиляторов. Потолочные вентиляторы управляются индивидуально или группами по два при помощи блока управления при входе. Их лопасти, разработанные компанией Florida Solar Energy Center/AeroVironment, обеспечивают более высокую по сравнению с обычными вентиляторами эффективность. Потребляя от 9 до 50 Вт, вентиляторы позволяют создавать поток воздуха со скоростью от 0,4 до 1,6 м/c.
Заключение
Грядущее изменение стандарта 55–2004 будет включать в себя новые правила использования движения воздуха. Использование модели СЭТ показывает, что повышение скорости воздуха делает приемлемой более высокую температуру в помещении. Новые положения стандарта должны способствовать разработке и более широкому использованию систем пассивного охлаждения; механического охлаждения, использующего естественный воздухообмен; систем охлаждения испарением, а также систем кондиционирования смешанного типа.
Приведенные выше примеры иллюстрируют возможности использования движения воздуха вместо традиционного кондиционирования.
Гигиеническое значение скорости движения воздуха
Изменение направления движения воздуха служит показателем изменения погоды. Это следует учитывать в выборе соответствующей одежды для профилактики перегревания и охлаждения. Важно также знать преобладающее направление ветра в данной местности, чтобы учитывать его при планировке населенных мест, размещении на их территории больниц, детских учреждений, жилых зданий, которые должны располагаться с наветренной стороны по отношению к промышленным предприятиям, могущим служить источником загрязнения атмосферного воздуха и других объектов окружающей среды.
Для выяснения господствующего для данного места направления ветра строится роза ветров. Роза ветров — графическое изображение числа повторяемости ветров по румбам (направлениям), наблюдающихся в данной местности в течение года. Роза ветров на рис. 1 показывает, что господствующее направление ветра в данной местности — северо-западное.
Скорость движения воздуха влияет в первую очередь на тепловой обмен организма, обмен веществ, а также на процесс внешнего дыхания, энерготраты и состояние нервно-психической сфер. Влияние скорости движения воздуха на теплообмен выражается в увеличении теплопотерь за счет конвекции и испарения.
Если температура воздуха выше температуры тела и воздух насыщен водяными парами, то движение воздуха не дает охлаждающего эффекта. В случае же низкой влажности воздуха охлаждающее действие движущегося воздуха, несмотря на высокую температуру, сохраняется, так как при этом остается возможность отдачи тепла путем испарения.
Восприятие теплоощущений человеком зависит от температуры. При высокой температуре тепловое самочувствие улучшается за счет движения воздуха, появляется ощущение прохлады, поэтому движение воздуха при высокой температуре расценивается как благоприятный фактор. При низкой же температуре тепловое самочувствие ухудшается, кажется еще холоднее из-за усиления теплоотдачи, поэтому движение воздуха при низких температурах расценивается как фактор неблагоприятный.
Движение воздуха (ветер) усиливает процессы обмена веществ: теплопродукция повышается по мере понижения температуры и увеличения скорости движения воздуха.
Сильный встречный ветер может препятствовать дыханию, так как в этом случае выдыхаемому воздуху необходимо придать скорость, превосходящую скорость ветра, нарушается нормальный акт дыхания: вдох становится пассивным, а выдох — активным. Сильный попутный ветер затрудняет вдох, создавая зону разрежения перед лицом человека. Ветер своим давлением может механически препятствовать передвижению и выполнению физической работы, вызывая в связи с этим повышение энерготрат и ухудшение координации движений, что необходимо учитывать при определенных работах и в спорте.
Влияние ветра на нервно-психическую сферу человека может быть весьма значительным. Известно, что термически нейтральный ветер оказывает бодрящий эффект. Сильный длительный ветер способен вызвать как психическое возбуждение, так и депрессивное состояние.
Летом благоприятны скорости движения воздуха в пределах 1—4 м/с, а в помещениях — 0,2—0,4 м/с.
Микроклиматические особенности вентиляции и кондиционирования.
Климатическая техника достигла очень высокого уровня развития, но даже самая современная техника не гарантирует комфорта, если она применена без глубокого понимания взаимодействия всех составляющих микроклимата. Для разработки качественного и энергоэффективного решения необходимо хорошо понимать сущность происходящих физических процессов и знать способы управления ими.
Главными показателями комфортности микроклимата в помещении являются температура воздуха, температура окружающих поверхностей, влажность и подвижность воздуха. Хотя явно состав воздуха в этой четверке не упоминается, негласно подразумевается, что воздух качественный, т.е. имеет максимально близкий к природному состав. Вентиляция прямо воздействует на все компоненты микроклимата, кроме температуры поверхностей, а если добавить панельное (потолочное) кондиционирование, то все составляющие микроклимата помещений зависят от качества инженерного решения «воздушной» части.
Биологически человек приспособлен к жизни в определенных климатических условиях далекой и во времени и пространстве прародины нашего вида. Именно ее климат нужно создавать в помещении, чтобы человеку было максимально комфортно. Специалисты многих отраслей ведут поиск параметров идеального комфорта, и в общем известно, что при температуре воздуха и поверхностей около 20°С, влажности 50–70% и подвижности воздуха до 0,5 м/с большинство людей чувствует себя комфортно.
При комфортном микроклимате в отсутствии контакта с холодными или нагретыми поверхностями 50% образующейся в организме теплоты человек рассеивает тепловым излучением (лучистый теплообмен), конвекцией — 30%, испарением — 20% [1]. При росте температуры воздуха увеличивается доля испарения, и за счет уменьшения теплового напора уменьшается доля конвекции и излучения. Во многих случаях индивидуальные «комфортные» предпочтения отличаются от стандарта: o пожилые люди обычно предпочитают более высокую температуру; o женщины обычно предпочитают более высокую температуру, чем мужчины; o полные люди предпочитают более низкую температуру и т.д. Так что, несмотря на наличие стандартных показателей комфорта, наиболее правильным является такой подход, при котором инженерные системы не только обеспечивают стандарт, но и предоставляют возможность изменения основных параметров в широких пределах.
Температура воздуха зимой
Задача поддержания температуры воздуха зимой ложится обычно на отопление. Вентиляция обеспечивает требуемый воздухообмен, из сообра-жений экономии обычно выбирается минимально допустимый. Очень часто хозяева помещений в зимнее время переводят вентиляцию в режим рециркуляции, организуя тем самым подобие дополнительного воздушного отопления.
Бороться с такой практикой бесполезно — она основана на здравом смысле. И в тех случаях, когда конструкция приточной установки не позволяет организовать рециркуляцию, от притока зимой просто отказываются. Обычно приводятся два аргумента: водяные калориферы перемерзают, а электрические берут слишком много энергии. Оба эти аргумента правильные, при проектировании «по книге» нет никакой возможности избежать размораживания водяных калориферов, а мощность электрических получается с огромным запасом. В результате получается, что вроде бы правильно спроектированная приточная система просто отключается зимой, а свежий воздух поступает только за счет инфильтрации через стены, понижая их температуру, и прорывается через входные двери.
Если говорить про системы, сделанные для обеспечения интересов заказчика, то они, конечно, предусматривают не только рециркуляцию в зимнее время, но и небольшой приток. При открытом рециркуляционном воздуховоде в приточной камере должно создаваться достаточное разрежение, чтобы воздух в небольших количествах проходил через фильтр, а при выключенном вентиляторе такое движение воздуха должно прекращаться, чтобы через калорифер за счет самотяги проходил только внутренний воздух отапливаемых помещений.
Температура воздуха летом
Не всегда приточная вентиляция удовлетворительно работает летом. Предположим, что запроектирован достаточный объем притока (намного превосходящий санитарный минимум), система отлажена, температура наружного воздуха в тени высокая, но еще пригодна для работы — 24°С. Теоретически вентиляция может понизить температуру в помещении до 25–26°С, но практически в помещении уже 28°С, и работать нет никакой возможности.
Очень часто причиной является неправильный выбор места забора воздуха для притока. Если приточная решетка просто врезана в стену, особенно с солнечной стороны, то она забирает уже перегретый воздух, поднимающийся конвективным слоем вдоль наружной поверхности стены. Таким образом, приточная установка превращается в отопительную гелиоустановку. Правильный забор воздуха осуществляется из тени, желательно из зеленой зоны, где температура всегда немного ниже, а лучше всего воздух у фонтана, где за счет испарения температура воздуха ниже еще на 2–3°С. Вообще, возможности охлаждения за счет энергии испарения велики, и должны использоваться более широко. Испарительное охлаждение гораздо дешевле кондиционирования, и во многих случаях является оптимальным решением.
Если влажность исходного воздуха невелика, то температуру можно понизить, например, на 10°С, при обеспечении на выходе вполне допустимой влажности 70–75%.
Равномерность температурного поля
Температура поверхностей оказывает незначительное влияние на ощущение комфорта только до тех пор, пока она равномерна и не отличается от температуры воздуха более, чем на 2°С. В целом зимой наиболее предпочтителен режим, когда температура поверхностей на 2°С выше, чем у воздуха. Это обеспечивается системами панельного отопления, особенно напольного.
Считается [2], что уменьшение температуры воздуха на 1°С может быть скомпенсировано увеличением температуры поверхностей на 0,5°С. Практика полностью поддерживает это положение. Относительно прохладный воздух помещений с температурой 16°С вызывает ощущение свежести, но не приводит к переохлаждению при температуре пола 24–26°С. Более того, именно такой температурный режим субъективно воспринимается, как наиболее комфортный. Как уже было сказано, половину избыточной теплоты человек теряет в виде излучения, так что эта составляющая очень важна.
У сильно нагретых или охлажденных поверхностей человек попадает в такие условия, что тепловой поток становится неравномерным: с одной стороны теплота поступает, с другой теряется. Такой режим перенапрягает терморегулирующий аппарат человека и вреден для здоровья. Это накладывает ограничения на высокотемпературные нагревательные приборы. Они должны располагаться вдали от людей, как правило, на большой высоте. Даже обычные радиаторы могут создать небольшую зону дискомфорта прямо перед собой. Только панельное отопление и отчасти охлаждение гарантирует равномерность теплового излучения во всем объеме, и соз-дает максимальный комфорт на всей площади помещения.
Хотя и в этом случае окно остается слабым звеном. Внутренняя поверхность окна может сильно охлаждаться, вызывая дискомфорт и ощущение сквозняка, хотя на самом деле это, конечно, не сквозняк, а локальное переохлаждение. Вентилируемые окна сложны и не нашли применения, так что если возникает необходимость сделать комфортной зону непосредственно у окна, то можно направить на стекло теплый воздух, согреть его поверхность, и избавиться тем самым от нежелательного неравномерного лучевого переохлаждения.
Наиболее подробно методики расчета лучистого теплообмена даны в [3]. Место размещения греющих или охлаждающих поверхностей определено народным опытом: «держи ноги в тепле, голову в холоде». Наиболее комфортно напольное отопление и потолочное охлаждение.
Зимой более «комфортное» впечатление производит сочетание немного пониженной температуры воздуха (18±2°С) и повышенной на 2–3°С температуры поверхностей. Обычно это связывают с тем, что при общем сохранении теплового баланса усиливается конвективная составляющая теплообмена. Летом наиболее приятное ощущение прохлады дает потолочное панельное охлаждение — оно понижает среднюю температуру поверхностей и почти не влияет на температуру воздуха в помещении. В помещениях с потолочным охлаждением можно организовать интенсивную вентиляцию или даже аэрацию — и при этом они останутся относительно прохладными.
Человек почти не замечает изменение относительной влажности в широких пределах, встречающихся в природе. В климатических условиях большей части России зимой воздух в помещениях может оказаться сильно пересушенным, каким он никогда не бывает в естественных условиях. Сухой воздух понижает сопротивляемость организма, способствует возникновению и развитию заболеваний органов дыхания, вызывает неприятное ощущение сухости.
Человек выделяет влагу с дыханием и с поверхности кожи, так что в обитаемых помещениях влажность поднимается до 30–40%, что уже минимально достаточно. Но, например, в малозаселенном престижном жилье источники естественной влаги практически отсутствуют, и без специальных мер влажность может опуститься до 20%, так что неприятная сухость воздуха становится заметной даже молодым и здоровым людям.
Частичным решением проблемы является низкотемпературное панельное отопление, при котором интенсивность осушения воздуха уменьшается. Как правило, для обеспечения настоящего комфорта требуется увлажнение воздуха. Эта задача легко решается в помещениях с центральным кондиционированием воздуха. Во всех остальных случаях приходится использовать увлажнители воздуха.
В летний период увлажнение обычно не требуется, если вдруг оно необходимо в сочетании с охлаждением воздуха, то задача получения требуемых параметров комфорта усложняется. Массовые кондиционеры (сплиты и канальные) в любом режиме работы осушают воздух. Если в помещении поставить увлажнитель, то образуется замкнутый круг, в котором кондиционер и увлажнитель работают друг на друга, а не на комфорт. С этой проблемой часто встречаются при кондиционировании помещений с радиоаппаратурой, поэтому специально предназначенные для работы с такими помещениями устрой- ства — прецизионные кондиционеры (СС — close control) имеют функцию увлажнения.
При разработке инженерных решений нельзя забывать про влажность. Высокая относительная влажность препятствует охлаждению организма за счет испарения с поверхности кожи. При влажности 100% тепловой баланс человека может нарушиться при температуре более 31°С. При влажности 0% баланс может сохраниться при температуре до 52°С [1]. Конечно, такие крайние величины встречаются редко, однако бывают.
Например, достаточно типична ошибка, когда в помещении, скажем, химчистки сушатся вещи, поэтому температура высокая, а вентиляция только рециркуляционная, без осушителей, т.е. влажность близка к 100%. Не говоря про то, что сушка в таких условиях невозможна, это еще и может сильно навредить здоровью работников. Субъективно влажный воздух (более 60%) кажется теплее, чем он есть на самом деле, особенно это заметно при влажности 80% и более.
При большой влажности перестает испаряться пот.
Не только влажность, но и подвижность воздуха оказывает тепловое воздействие. Она усиливает конвекцию и ускоряет испарение с поверхности кожи. Конвективная составляющая полностью определяется температурой: воздух с температурой менее 34–35°С охлаждает, более — нагревает. Связь интенсивности испарения связана с влажностью: если влажность менее 30%, то испарение настолько хорошее, что подвижность воздуха ничего не меняет.
Если влажность более 85%, то при любой подвижности воздуха испарение затруднено. В обычном диапазоне влажности подвижность улучшает испарение, и тем способствует охлаждению, так что при высокой температуре воздуха можно рекомендовать скорость воздуха до 0,25–1,0 м/с. При меньшем значении движение воздуха не ощущается, при большем может возникнуть ощущение сквозняка.
Если температура низкая, то нежелательна скорость более 0,25 м/с. Даже в случае, если скорость воздуха менее 0,1 м/с, может появиться ощущение духоты. В обычных ситуациях неподвижный воздух не встречается — в помещении всегда есть конвективные потоки и двигаются люди. Но кто знает. практика многообразна.
Природный воздух представляет собой сложную и переменчивую смесь газов и аэрозолей. Воспроизвести ее в помещении невозможно, можно только минимально разрушить при транспортировке внутрь помещения. Сохранение природного качества воздуха — сложная задача. Даже если обслуживаемое помещение находится в лесу, и качество наружного воздуха очень высокое, то внутрь помещения поступит другой воздух.
За время прохождения по воздуховодам и через вентилятор его микросостав изменится, и вдохнуть свежесть бора окажется возможным, только открыв окно и впустив ветер. Конечно, дышать можно и искусственным воздухом, что подтверждают длительные космические полеты, но комфортным такое дыхание не назовешь. Единственным элементом инженерного оборудования зданий, заметно улучшающими качество воздуха, являются оросительные камеры, после них воздух хорошо пахнет и имеет близкий к природному «последождевому» воздуху состав.
Дальнейшее путешествие по сети воздуховодов быстро ухудшает качество воздуха. Для его улучшения в месте применения есть комнатные ионизаторы, воздухоочистители и увлажнители. При правильном подборе эти приборы оправданы. Иногда в качестве воздухоочистителя рекомендуют мокрые пылесосы. Физика происходящих в них процессов такова, что очистка от пыли менее 3 мкм маловероятна, так что их рекламируемые возможности по очистке от субмикронной пыли сильно преувеличены.
Обычные фильтры и более мелкую пыль улавливают. Другое дело, что при работе мокрых пылесосов нет специфического пылесосного запаха — но это не относится к очистке. Только центральные пылесосы безоговорочно удаляют пыль из помещения.
Несмотря на достижения климатехники, все еще остаются задачи, которые не имеют комфортного решения. Наиболее понятным примером такой задачи является рабочее место повара у кухонной плиты в заведении общественного питания. Такие повара являются, как правило, высокооплачиваемыми специалистами, и любые улучшения их самочувствия и здоровья должны окупаться, но реализации комфортных условий мешает специфика рабочего места.
Иногда коллеги пытаются обеспечить комфорт усиленной вентиляцией и даже кондиционированием. Конечно, вентиляция должна быть достаточной, чтобы весь восходящий конвективный поток над плитой был уловлен, и оптимальное решение этой задачи уже давно известно — это приточно-вытяжные зонты. При правильной реализации они полностью блокируют воздушное пространство над плитой. Главной проблемой дискомфорта повара является тепловое излучение плиты. Ее нагретая до очень высокой температуры поверхность облучает повара, и средствами вентиляции ничего сделать нельзя. Здесь можно рекомендовать уменьшение открытой поверхности плиты — это не инженерное, а организационное мероприятие.
При полной загрузке плиты тепловое излучение тоже уменьшается — температура посуды обычно заметно меньше температуры плиты. Кондиционирование вряд ли уместно на кухне, если только в виде «душирования» рабочего места у плиты. Здесь требуется известная осторожность, т.к. резкие перепады температуры более вредны, чем высокая температура сама по себе.
Самочувствие повара при сильном тепловом излучении улучшится, если его организму предоставлена возможность потеть, т.е. температура воздуха заметно ниже 30°С, желательная влажность — около 50%, подвижность воздуха — 0,5–1,5 м/с с возможностью регулирования направления и скорости. Если такие условия обеспечиваются вентиляцией, то ничего принципиального кондиционирование не добавит, а расходы возрастут сильно. Тепловая мощность кухонного оборудования обычно составляет несколько десятков киловатт.
Разработка решений по созданию оптимального микроклимата требует учета многих взаимодействующих факторов воздушно-теплового баланса. Только обладая глубоким и всесторонним пониманием микроклиматических особенностей вентиляции и кондиционирования можно эффективно направить работу климатической техники на качественное обеспечение запросов заказчиков. Вне целостного подхода даже самое дорогое климатическое оборудование может оказаться неэффективным, что приходится постоянно наблюдать в ходе экспертизы реализованных и якобы престижных объектов.
Престижность заключается не в цене, а в высокой культуре на всех этапах работы — от заказчика и проектировщика до дежурного сантехника.