ПРО ТЕПЛОВОЙ КОМФОРТ В ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОМ ЗДАНИИ

Оптимальный тепловой комфорт ощущается, когда отдаваемое телом тепло соответствует производимому телом теплу.

Природой устроено, что жизненные биохимические процессы нашего организма нормально проходят при определённой температуре. Эту температуру наш организм поддерживает, однако с некоторыми потерями тепла в окружающую среду. Вернее, такие тепловыделения неверно считать "потерями", поскольку они грамотно используются организмом для вывода отработанных веществ, и для иных биохимических реакций. Но поскольку, по физическим законам материального мира, это сопровождается теплопотерями, то Господь Бог, так тому и быть, направил эволюцию по такому пути. «Не наше дело предписывать Богу, как ему следует управлять этим миром» - говорил знаменитый физик Нильс Бор. Теплопотери - значит, теплопотери...

В связи с этим, природой устроено, что для нормальной жизнедеятельности, организму необходимо, чтобы температура тела была несколько выше температуры окружающей среды. Определено, для большинства людей в здоровом состоянии, комфортной является температура окружающей среды около 23-26 град. по цельсию. По общему правилу считается, что при этом мы находимся в состоянии "теплового комфорта", т е. в ситуации, когда окружающая среда забирает всё избыточное тепло, выделяемое организмом. Не больше, и не меньше, и поэтому нам не холодно и не жарко. Интересно, что такова постоянная температура в тех чудесных местностях Африки, где сформировался современный вид человека, и начал распространение по планете. Так что, - всё мы вышли в жизнь из "зоны комфорта", и неосознанно стремимся туда же.

Как я уже говорил в предыдущих заметках, дом – это продолжение нашего организма. Социальное общество исказило первоначальное назначение дома. Во многом, смыслом стал имущественный статус владельца дома перед общественным мнением, мода, или другие штампы. Наш дом, наше жилище, - это функционально убежище от непогоды и невзгод, в прямом и переносном смысле. Находясь в нем, мы не должны испытывать беспокойств, и тратить силы на противостояние жаре или холоду. Мы должны, находясь в физическом комфорте, сосредоточиться на своем развитии, и тогда эволюция продолжится, несмотря на то, что мы не находимся в «климатически чудесных» местностях Африки. Наше здоровье зависит и от теплового комфорта в нашем жилище.

Как создать в здании тепловой комфорт ? Это – уже инженерная задача по достижению известных нам главных температурных параметров. Но есть нюансы. Температура в здании не становится мгновенно одинаковой во всех точках, и температура воздуха – это еще не температура окружающей среды.

Приведем примеры ситуаций, для понимания.

Приехав зимой в нежилой дом, Вы можете довольно быстро нагреть воздух тепловентилятором, но пока все поверхности и предметы в здании не нагреются, Вы не почувствуете себя в тепле.

Если будет послойное движение холодного воздуха (сквозняки), то комфорта не достичь.

Если на различных поверхностях (стены, окна, пол, потолок) будет разная температура, да к тому же отличающаяся от температуры воздуха, то теплового комфорта не будет.

Почему так ? Легко объяснить - через небольшую «порцию» теории, из науки с пугающим названием «строительная теплофизика».

Но, на самом деле, - все просто : РАЗЛИЧАЮТ ТРИ ВИДА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ :

1) Теплопроводность

2) Конвекция

3) Излучение

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ – передача тепла в сплошном твердом теле. Как нагрев ручки у сковородки, или металлической ложки в чашке с чаем.

КОНВЕКЦИЯ – перенос (перемещение и перемешивание) тепла в газообразной (или жидкой) среде. Как нагрев воздуха в помещении тепловентилятором.

ИЗЛУЧЕНИЕ – перенос энергии в виде электромагнитных волн. Мы ощущаем его как прямое тепло от солнечных лучей или отопительных приборов.

Другими словами, - на температуру окружающей среды влияет не только конвекция (не только температура воздуха в помещении), но и температура поверхностей и предметов в помещении. Тепловой комфорт, в виде постоянной и равномерной температуры окружающей среды, - создается с учетом и применением всех трех видов теплопередачи.

ОТДЕЛЬНО ПРО ИЗЛУЧЕНИЕ.

Все предметы и поверхности с различной температурой, по законам вездесущей физики, вступают в электромагнитное взаимодействие, или в так называемый «лучистый теплообмен». При этом, более теплое физическое тело – излучает, отдает свою энергию, свое тепло, менее теплому физическому телу. Как Солнце отдает тепло Земле, как протопленная печь отдает тепло помещению. Нас, конечно, интересует наше собственное бренное тело, заботу о котором хотим проявить. И мы совсем не хотим, чтобы наше тело стало «солнцем» для поверхностей в здании, т.е мы не собираемся собой нагревать другие предметы. Чтобы этого не случилось, мы «прячемся» под одеялом или в теплой одежде. Но это не комфортно. А если не прятаться, то наше тело вступит в лучистый теплообмен с «холодными» предметами (поверхностями, более холодными чем комфортная нам температура 23-26 гр.), и мы ощутим «холод» и дискомфорт. То же, будет дискомфортно, - если наоборот, предметы в здании будут чрезмерно «горячими», что характерно при летнем перегреве помещений в южных широтах. В этом случае, наше тело будет поглощать излишнюю для нас тепловую энергию, нам станет жарко.

НЕМНОГО ПРО КОНВЕКЦИЮ.

Вообще, теплоемкость воздуха (количество теплоты, которое может содержаться в воздухе), - очень мала по сравнению с твердыми телами. В связи с этим, эффективность переноса тепла воздухом, т.е «воздушного отопления», – крайне низка. Получается, чтобы нагреть здание, - воздух, будучи теплоносителем, должен многократно пройти цикл нагрева в отопительном устройстве и охлаждения в помещении. Такой «круговорот» воздуха отрицательно влияет на его состав, «свежесть», и гигиену в помещении. Воздух, которым мы дышим, должен быть всегда чистым. Об этом я отдельно писал в предыдущих заметках. Однако, свою важную роль в равномерном распространении тепла в помещении, конвекция играет.

ЧУТЬ-ЧУТЬ ПРО ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ.

Все предметы в здании – не подогреешь «прямым» нагревом, т.е применяя исключительно теплопроводность материалов. Однако, это можно сделать с крупными массивными предметами и поверхностями. Например, очень эффективно отопление «теплыми полами», когда массивный бетонный пол (может быть, стену, печь, и др.) нагревают встроенным нагревателем (топка в печи, теплоноситель в трубах теплого пола, и др.). При этом, мы используем теплопроводность твердого тела, как эффективный способ теплопередачи внутри твердого тела, и создаем большой теплоемкий отопительный прибор («солнце») для других поверхностей в помещении, применяя для их нагрева лучистый теплообмен.

Таким образом, тепловой комфорт в здании создается с учетом всех факторов, влияющих на изменение внутренней температуры. Дело даже не столько в средней температуре воздуха и предметов, а именно в РАЗНИЦЕ ТЕМПЕРАТУР внутри помещения, что является основой для критериев характеризующих тепловой комфорт. Восприятие температуры, несмотря на определенный диапазон значений, - все же субъективно для разных людей. Обычно, более тучные люди, в связи с большей теплоотдачей организма, стремятся к относительной прохладе. Есть среди людей «мерзляки», которые везде мерзнут и кутаются, и любят температуру повыше.

Все это – относительно индивидуально по температурным значениям известного диапазона, а критерии комфорта в европейских нормах учитывают следующие вопросы и значения :

-) разница температур слоев воздуха между головой и стопами сидящего человека – должна быть менее 2 градусов,

-) скорость движения воздуха в помещении строго ограничена, ниже 0,08 м\с,

-) разница между температурой излучения (нагретой поверхности) и температурой воздуха - незначительна,

-) разница между максимальной и минимальной температурами поверхностей в помещении, (например между температурой внутреннего оконного стекла и верхнего участка стены), так называемая «ассиметрия излучения», - менее 4,2 градуса. При столь небольшой разнице температур, человек (будь то ребенок или старик), находясь «посередине» между самой холодной поверхностью и самой теплой поверхностью, физически не может ощутить настолько малую ассиметрию, и пребывает в спокойном комфорте.

Соблюдение этих условий в любой момент времени, - обеспечит тепловой комфорт в здании. Добавив к этому правильный воздухообмен (необходимой кратности, о чем сказано в предыдущих заметках), обеспечивающий в помещении постоянно свежий воздух (не путать «свежий» воздух с «прохладным» воздухом, входящий в помещение свежий воздух должен быть подготовленным по температуре), - и мы получим желаемый комфортный микроклимат в помещении, похожий на «фабрику здоровья».

Энергоэффективность – это не сугубо энергосбережение, это эффективность применения энергия и технологий во благо и для людей. Именно на обеспечение здоровья и комфорта людей – должны быть направлены энергоэффективные технологии.