Разработка параметров динамического микроклимата

Подходы к нормированию параметров микроклимата с учетом современных требований не ограничиваются только исследованием допустимого снижения температуры воздуха в помещениях днем и ночью. Не меньшее внимание исследователей привлекает и проблема разработки параметров динамического микроклимата во время бодрствования человека.

По существу, человек подвергается воздействию динамического микроклимата, постоянно находясь в естественных природных условиях и, следовательно, привык к нему в процессе всего своего филогенетического развития, поскольку природе свойственны постоянные колебания температуры, подвижности, влажности воздуха.

Отсюда очевидна целесообразность периодического создания динамического микроклимата и в закрытых помещениях, поскольку т. н. "полная оптимизация микроклимата" исключает воздействие меняющихся тепловых раздражителей и создает определенную монотонность, вызывающую детреннированность системы терморегуляции. Кроме того, стабильность параметров микроклимата является причиной жалоб на головные боли, повышенную утомляемость, сонливость (X. А. Басаргина, 1968; Ю. Д. Губернский и др., 1978). Следовательно, важно знать, в каких пределах необходимы и допустимы колебания метеофакторов в течение дня.

Исследования показали, что диапазон субъективно благоприятно воспринимаемого колебания температур воздуха составил 9,2°. Сравнительная оценка преимуществ стабильного и динамического микроклимата на некоторые показатели производительности труда и тепловое состояние исследуемых, проведенная советскими учеными (Ю. Н. Хомутецкий и Т. В. Куксинская, 1979) показала, что при динамическом изменении одной только температуры воздуха производительность такая же, как при стабильном микроклимате, а при динамическом изменении скорости движения воздуха несколько выше.

Широкие возможности для экономии энергии может дать повышение подвижности воздуха при температуре воздуха в помещении выше 26-28°, которая является верхней границей оптимальной допустимой температуры воздуха летом. Максимальная скорость воздуха, которую выбирали для себя некоторые испытуемые, была равна 2 м/с при температуре воздуха 30°. Однако при более высоких температурах воздуха в помещении применение локального обдува приводило к усилению ощущения теплового дискомфорта.

Ряд нормативов, разработанных только с целью получения экономии расхода энергии, требует уточнения. Так, с физиолого-гигиенических позиций очевидно, что диапазон рекомендуемых уровней подвижности воздуха довольно широк, так же, как и верхняя граница допустимой температуры воздуха в помещении; колеблется в довольно значительных пределах и температура воздуха, рекомендуемая при повышенной влажности воздуха в помещении. Объясняется это в первую очередь тем, что исследования проведены в камерах с искусственно созданным микроклиматом на людях, неакклиматизированных к условиям жаркого климата. Кроме того, в связи с использованием различных критериев оценки комфортности среды в рекомендуемые параметры включались условия, обеспечивающие оптимальное тепловое состояние от 75 до 95% людей, находящихся в помещении.

Целью наших собственных исследований явилось уточнение ряда микроклиматических параметров. При этом в зону теплового комфорта включались те параметры микроклимата, при которых отмечалась относительная стабилизация в динамике температуры кожи, плотности теплового потока и влагопотерь, наибольшее количество ответов "комфорт" (не менее 85%) и при которых средние значения названных показателей совпадали с таковыми, полученными у исследуемых при комфортном тепловом ощущении. Микроклиматические условия, в которых количество ответов "комфорт" было менее 85%, но не менее 65%, включались в зону умеренного напряжения терморегуляции и считались допустимыми (Ю. Д. Губернский и др., 1978). При статистической обработке материала была принята степень достоверности, равная 95%.

На основании проведенных экспериментальных исследований и массового опроса населения установлено, что допустимыми для теплого периода года при подвижности воздуха 0,1 м/с являются следующие микроклиматические условия: температура воздуха 24-25°, облученность 422-426 Вт/м2 при влажности воздуха 50%, температура воздуха 24°, облученность 422 Вт/м2 при влажности воздуха 80%. Верхней границе зоны умеренного напряжения терморегуляции (при подвижности воздуха 0,1 м/с) соответствуют следующие сочетания микроклиматических условий: температура воздуха 26-27°, облученность 431-435 Вт/м2 при влажности 50%; температура воздуха 25-26°, облученность 426-431 Вт/м2 при влажности воздуха 80%.

Предлагаемое некоторыми исследователями снижение температуры воздуха в кондиционируемых общественных зданиях до 22-23° не является гигиенически целесообразным и оправданным в экономическом отношении, так как такая температура вынуждает служащих летом одеваться теплее, чем принято, т. е. повышать теплоизоляцию одежды с 0,5 до 1,0 clo, что неудобно в бытовом отношении, а на эксплуатацию систем при этом расходуется больше энергии.

С целью определения целесообразности и условий создания динамического микроклимата в кондиционируемом помещении нами изучалось и влияние на тепловое состояние человека колебаний температуры воздуха. Результаты исследований показали, что при выбранном нами режиме измерений температуры воздуха (скорость изменения 1,5° за 15 мин) тепловое состояние испытуемых оставалось комфортным при повышении температуры воздуха от 24 до 27° и обратном ее снижении до 24°.

В целом наши исследования показали, что постепенное повышение температуры воздуха в помещении в диапазоне 24-28,0° не оказывает влияния на объективные показатели теплового состояния человека, однако, уровень субъективной оценки теплового самочувствия при температуре воздуха 28° не позволяет считать эту температуру воздуха допустимой и в этих условиях необходимо применение искусственных средств оптимизации теплового состояния человека. Одним из наиболее простых средств является воздушное душирование (вентиляторы-фены и др.).

Однако повышение подвижности воздуха в помещении является способом оптимизации микроклимата, который может применяться только в строго определенных границах из-за невозможности беспредельно повышать скорость движения воздуха, поскольку за пределами верхней границы допустимой подвижности воздуха интенсивный конвективный теплосъем может оказывать и отрицательное действие на организм человека.

Результаты наших исследований показали, что при повышении температуры воздуха в помещении до 27- 28° оптимизация теплового состояния может быть достигнута путем локального повышения подвижности воздуха на уровне лица и корпуса человека до 0,9 м/с при влажности 50% и применением сочетания струй с горизонтальным и вертикальным направлением при скорости соответственно 0,6 и 0,9 м/с.

В целом вышеприведенные данные позволяют, очевидно, более рационально распределить нагрузку на системы кондиционирования в течение дня, а в некоторых ситуациях возможно и пересмотреть устоявшиеся взгляды на необходимость оборудования зданий централизованными системами кондиционирования воздуха.

По-видимому, даже в районах с жарким климатом для оптимизации теплового состояния людей, находящихся в помещении, не всегда целесообразно оборудование зданий централизованными системами кондиционирования воздуха. И с гигиенической, и с экономической точек зрения, при повышении температуры воздуха в помещении до 28° рациональнее ограничиться более простым способом нормализации теплового состояния человека - локальным конвективным теплосъемом. Только при повышении температуры воздуха в помещении более 28° включение системы кондиционирования воздуха становится, безусловно, необходимым. Поэтому дальнейшее развитие бытовых систем кондиционирования в жилище должно идти по пути оборудования помещений автономными кондиционерами, которые включаются при необходимости. Применение кондиционеров, которые эксплуатируются только в самые жаркие часы суток, позволит избежать герметизации помещений, что требуется при полном кондиционировании воздуха, и создать в помещении оптимальную внутреннюю среду, лишенную недостатков, характерных для воздушной среды помещений с централизованными системами кондиционирования воздуха.