Около 80 % своей жизни человек проводит в помещении: жилых, общественных, производственных зданиях, транспорте. Здоровье и работоспособность человека в значительной степени зависят от того, насколько помещение в санитарно-гигиеническом отношении удовлетворяет его физиологическим требованиям.

Под микроклиматом помещения понимается совокупность теплового, воздушного и влажностного режимов в их взаимосвязи. Основное требование к микроклимату – поддержание благоприятных условий для людей, находящихся в помещении. В результате протекающих в организме человека процессов обмена веществ освобождается энергия в виде теплоты. Эта теплота путем конвекции, излучения, теплопроводности и испарения должна быть передана окружающей среде, поскольку организм человека стремится к сохранению постоянной температуры (36,6 °С). Постоянную температуру организма обеспечивает физиологическая система терморегуляции. Для нормальной жизнедеятельности и хорошего самочувствия человека должен быть тепловой баланс между теплотой, вырабатываемой организмом, и теплотой, отдаваемой в окружающую среду. При обычных условиях более 90 % вырабатываемой теплоты отдается окружающей среде (половина теплоты – излучением, четверть – конвекцией, четверть – испарением) и менее 10 % теплоты теряется в результате обмена веществ.

Интенсивность теплоотдачи человека зависит от микроклимата помещения, характеризующегося температурой внутреннего воздуха (t_в), радиационной температурой помещения (осредненной температурой его ограждающих поверхностей) (t_R), скоростью движения (подвижностью) и относительной влажностью воздуха (j_в). Сочетания этих параметров микроклимата, при которых сохраняется тепловое равновесие в организме человека и отсутствует напряжение в его системе терморегуляции, называют комфортными или оптимальными (рис. 1.1). Наиболее важно поддерживать в помещении, в первую очередь, благоприятные температурные условия, так как подвижность и относительная влажность воздуха имеют, как правило, несущественные колебания.

Кроме оптимальных различают допустимые сочетания параметров микроклимата, при которых человек ощущает небольшой дискомфорт.

Часть помещения, в которой человек находится основное рабочее время, называют обслуживаемой или рабочей зоной. Комфорт должен быть обеспечен, прежде всего, в этой зоне. Тепловые условия в помещении зависят главным образом от t_в и t_R, т.е. от его температурной обстановки, которую принято характеризовать двумя условиями комфортности.

Первое условие комфортности температурной обстановки определяет такую область сочетаний t_в и t_R, при которых человек, находясь в центре рабочей зоны, не испытывает ни перегрева, ни переохлаждения:

1) для спокойного состояния человека t_в = 21…23;

2) при легкой работе t_в =19…21;

3) при тяжелой t_в = 14…16 °С.

Для холодного периода года первое условие характеризуется формулой:

t_R = (1,57t_п  – 0,57t_в) ± 1,5,

где t_п = (t_в + t_R)/2.

Второе условие комфортности определяет допустимые температуры нагретых и охлажденных поверхностей при нахождении человека в непосредственной близости от них. Во избежание недопустимого радиационного перегрева или переохлаждения головы человека, поверхности потолка и стен могут быть:

нагреты до допустимой температуры

 £ 19,2 + 8,7 / j

или охлаждены до температуры

 ³ 23 – 5 / j,

где j  – коэффициент облученности от поверхности элементарной площадки на голове человека в сторону нагретой или охлажденной поверхности.

Температура поверхности холодного пола зимой может быть лишь на 2…2,5 °С ниже температуры воздуха помещения (вследствие большой чувствительности ног человека к переохлаждению), но и не выше 22…34 °С в зависимости от назначения помещений. Основные нормативные требования к микроклимату помещений содержатся в строительных нормах и правилах /8, 36/.

При определении расчетных метеорологических условий в помещении учитывается способность человеческого организма к акклиматизации в разное время года, интенсивность выполняемой работы и характер тепловыделений в помещении.

Расчетные параметры воздуха нормируются в зависимости от периода года. Различают три периода года: теплый, холодный и переходный, которые  характеризуются среднесуточной температурой наружного воздуха (t_н):

ü холодный период –                     t_н ниже +8 °С;

ü теплый       —                                  t_н выше +8 °С;

ü переходный –                               t_н = + 8 °С.

По интенсивности труда все виды работ делятся на три категории: легкие, средней тяжести и тяжелые с затратой энергии соответственно до 172 Вт, 172 – 193 Вт и более 293 Вт.

В зависимости от интенсивности явных тепловыделений различают три группы помещений:

ü с незначительными теплоизбытками явной теплоты (до 23 Вт/м³);

ü со значительными избытками явной теплоты (более 23 Вт/м³);

ü жилые, общественные помещения и вспомогательные помещения производственных зданий при всех значениях явной теплоты.

Причем под явной теплотой согласно /24/ понимают теплоту, поступающую в рабочее помещение от оборудования, отопительных приборов, нагретых материалов, людей и других источников теплоты. Под избытком явной теплоты понимают остаточное количество явной теплоты (за вычетом теплопотерь) после осуществления всех мероприятий по их уменьшению.

Оптимальные и допустимые метеорологические условия в обслуживаемой зоне жилых, общественных и административно-бытовых помещений и в рабочей зоне производственных помещений устанавливаются по /8, 36/. температура воздуха в градусах Цельсия составляет:

Максимально допустимая температура воздуха в рабочей зоне равна 28 °С и лишь при расчетной температуре наружного воздуха выше 25 °С допускается 31 °С.

Оптимальные значения относительной влажности воздуха нормируются в диапазоне 40…60 %. Оптимальные скорости воздуха в помещении для холодного периода года принимаются 0,1…0,3, а для теплого 0,1…0,4 м/с /36/.

В теплый период года метеорологические условия не нормируются в помещениях жилых зданий, а также в общественных, административно-бытовых и производственных помещениях в периоды, когда они не используются и в нерабочее время.

Для зимнего периода определяющими параметрами климата являются температура наружного воздуха (t_н)и скорость ветра (v_н). В некоторых случаях, кроме указанных параметров, необходимо учитывать относительную влажность (j_н) наружного воздуха, солнечную радиацию, направление ветра, осадки.

Определение расчетных наружных условий для зимнего периода в основном сводится к установлению расчетного сочетания t_н и V_н с учетом заданного коэффициента обеспеченности (К_{об. п}), показывающего в долях единицы или в процентах число случаев (n), когда недопустимо отклонение от расчетных условий.

Летний период года определяется, прежде всего, интенсивностью солнечной радиации и температурой наружного воздуха. За расчетный летний период принимают наиболее жаркие летние сутки. Кроме того, необходимо знать продолжительность облучения ограждений зданий данной ориентации солнечной радиацией в течение суток и время максимума действия солнечной радиации. Скорость ветра (v_н) принимают равной расчетной за июль месяц по /38/, но не менее 1 м/с. Там же приводятся значения j_н для соответствующих расчетных температур.

Расчетные параметры наружного воздуха устанавливаются на основании данных метеорологических наблюдений в различных географических пунктах /35/ Согласно /36/ климат холодного и теплого периодов года для различных географических пунктов характеризуется двумя расчетными параметрами наружного воздуха: А и Б.

Для систем вентиляции и кондиционирования воздуха гражданских и производственных помещений в качестве расчетных параметров наружного воздуха для теплого периода года должны приниматься параметры А, а для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха для холодного периода года – параметры Б. Для систем вентиляции зданий сельскохозяйственного назначения для теплого и холодного периодов года принимаются расчетные параметры А наружного воздуха, а для систем отопления для холодного периода года принимаются расчетные параметры Б. В переходный период года для систем отопления и вентиляции принимается температура наружного воздуха +8 °С.

Расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года (параметры Б) (t^Б_н) при расчете потерь теплоты через наружные ограждения принимается равной средней температуре воздуха наиболее холодной пятидневки в данном населенном пункте из четырех зим за 50-летний период или температуре воздуха более холодного помещения – при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения. Расчетная температура (t^Б_н) значительно выше, чем абсолютная минимальная. Так, для Красноярска она согласно /38/ принимается равной – 40 °С (с коэффициентом обеспеченности К_об = 0,92), тогда как абсолютная минимальная температура достигает -53 °С, для Комсомольска-на-Амуре соответственно – 35 и – 45 °С. Расчет системы отопления на абсолютную минимальную температуру, которая отмечается раз в несколько лет, причем в течение короткого периода времени, измеряемого часами, экономически не оправдан. Кратковременное резкое понижение температуры наружного воздуха благодаря теплоаккумулирующей способности строительных конструкций и мебели, находящейся в помещении, не вызывает заметных изменений температуры внутреннего воздуха.

Правильный выбор начала и конца отопительного периода имеет существенное значение для качественного теплоснабжения зданий. Согласно действующим в нашей стране строительным нормам и правилам продолжительность отопительного периода определяется по числу дней с устойчивой среднесуточной температурой +8 °С и ниже /38/, для детских, школьных и лечебных учреждений принята температура  +10 ^оС. Эта наружная температура принята за начало и конец отопительного периода для включения и выключения центрального отопления. Однако практика эксплуатации показала, что жилье и общественные здания не следует оставлять без отопления в течение длительного периода при температуре наружного воздуха ниже 10…12 °С, поскольку при этом температура внутреннего воздуха заметно снижается, что неблагоприятно отражается на самочувствии людей. В этом отношении более выгодно использовать местное, или локальное отопление, которое более оперативно может быть отрегулировано и использовано.

При проектировании отопления производственных зданий необходимо учитывать, что начало и конец отопительного периода этих зданий определяется наружной температурой, при которой теплопотери через наружные ограждения становятся равными внутренним тепловыделениям.