Учет интенсивности инфракрасной радиации

Учитывая, что тепловой комфорт человека в помещении в значительной степени определяется интенсивностью инфракрасной радиации, а радиационный режим в современных зданиях отличается большой сложностью, одной из важных задач по обеспечению теплового комфорта внутренней среды является учет интенсивности инфракрасной радиации.

В современных жилых и общественных зданиях, благодаря применению облегченных конструкций, "стекломании" нередко наблюдается неблагоприятный радиационный режим вследствие перегрева летом и переохлаждения помещений зимой. Дискомфорт, обусловленный низкой температурой наружных ограждений и остекления, особенно нетерпим, так как лучистые теплопотери по сравнению с равновеликими теплопотерями конвекцией, приводят к охлаждению глубоколежащих тканей человека, при этом нарушается стереотип отдачи тепла, замедляется ответная реакция со стороны сосудистой системы и газообмена (А. Е. Малышева, Б. Б. Койранский), что, в конечном счете, отрицательно сказывается на иммунобиологической реактивности и общем состоянии организма. Вместе с тем недопустим и тепловой дискомфорт (перегрев), который в закрытом помещении может иметь место и при комфортной температуре воздуха вследствие воздействия длинноволновой инфракрасной радиации, нередко весьма значительной вблизи приборов отопления. До настоящего времени радиационный режим жилых и общественных зданий регламентируется допустимой температурой поверхностей нагревательных приборов, панелей и температурным перепадом внутренний воздух - ограждения.

Однако данные характеристики являются не прямыми, а косвенными показателями интенсивности облучения поверхности тела человека инфракрасными лучами, к которым человек весьма чувствителен при неправильной организации лучистого теплообмена в помещении. В современных условиях такой подход к нормированию становится недостаточным для оценки теплообмена человека и обеспечения теплового комфорта вследствие появления новых ограждающих конструкций и систем отопления, особенно лучистых, характеризующихся нередко неравномерным нагревом внутренних поверхностей помещений. Возникает необходимость разработки нормативов оптимальной интенсивности инфракрасной радиации, т. е. норм облученности, поскольку именно плотность лучистого потока на корпус человека в совокупности с другими факторами микроклимата определяет тепловой комфорт или дискомфорт человека. С теплофизической и гигиенической точки зрения такой подход к нормированию радиационного режима представляется перспективным и величина облученности уже использовалась специалистами для характеристики теплового режима помещений (И. Ф. Ливчак, Е. А. Насонов).

Показатели интенсивности теплового излучения имеют универсальный характер и особенно удобны при неравномерном нагреве зеркала излучения. Важным преимуществом нормирования радиационного фактора по величине облученности является возможность использования норм в теплотехнических расчетах систем отопления и охлаждения, поскольку облученность однозначно характеризует интенсивность лучистого потока от окружающих поверхностей в любой точке помещения.

В сочетании с нормативами температуры воздуха и ограждений показатели интенсивности инфракрасной радиации дают возможность получать более полную информацию о температурно-радиационном режиме в помещении. Опираясь на данные нормативы, можно прогнозировать характер лучистого теплообмена человека, возможность его асимметричности. Возможно также определение величины комфортной и дискомфортной площади в помещениях при разных системах отопления и различном размещении нагревательных приборов, что имеет важное значение для прогнозирования оптимальных инженерных систем. Так, наши исследования показали, что при наружно-стеновой системе отопления часть жилой площади комнаты, на которой обеспечивается тепловой комфорт, составляет 97,0%, а при перегородочной системе отопления - лишь 72,0% общей площади помещения. Это означает, что в последнем случае 28%, т. е. почти треть жилой площади выпадает из активного использования населением, причем эта потеря приходится на наиболее ценную часть помещения - приоконную зону, где обычно занимаются творческим и домашним трудом, где дети готовят уроки и играют.

Сравнительная гигиеническая оценка, построенная на изучении полей интенсивности инфракрасной радиации, выявила преимущество наружно-стеновой системы отопления перед остальными системами, поскольку она обеспечивает оптимальные по уровню и равномерности параметры поля лучистой энергии, равномерный температурный режим и наилучшую защиту приоконной зоны помещений от охлаждения. Неполноценными с гигиенической точки зрения оказались ригельные и перегородочные системы с сосредоточенным расположением нагревательных элементов во внутренних стенах: зона отрицательного воздействия наружных ограждений и отопительных панелей при этой системе максимальна, что значительно ограничивает возможность использования помещений человеком и вызывает жалобы населения в связи с затруднением в организации мест отдыха, невозможностью длительно находиться вблизи от панелей вследствие перегрева.

Зона дискомфорта в помещении в зависимости от типа отопительной системы и мест расположения приборов отопления

Тепловой комфорт человека в помещениях с приборами отопления как панельно-лучистого, так и конвективного типа зависит не только от количества поступающего тепла, но и от места расположения нагревательных приборов, наличия или отсутствия экрана (применительно к конвекторам).

Изменение микроклимата помещений, оснащенных конвективными системами отопления без организованного воздухообмена (радиаторы, конвекторы), показало, что наиболее благоприятный тепловой режим отмечается в помещениях с экранированными конвекторами. При отоплении неэкранированными конвекторами наблюдается низкая температура наружных ограждений. При радиаторной системе отопления почти по всем показателям микроклимата зарегистрированы уровни, отвечающие гигиеническим требованиям.

Конвективные системы мелиорации микроклимата с организованным воздухообменом (воздушное отопление, кондиционирование воздуха) обеспечивают возможность направленного воздействия струи подаваемого, прошедшего тепловую обработку, воздуха на наружные ограждения и остекление, устраняя тем самым холодовой дискомфорт в приоконной зоне и создавая достаточно благоприятный тепловой режим в помещениях.