Эффективный HVAC для комфорта людей
Основные характеристики системы HVAC – повышение или понижение температуры, фильтрация воздуха и регулирование влажности. Система HVAC также используется для контроля и фильтрации воздуха для защиты оборудования. Эти факторы влияют на уровень комфорта человека. Комфорт помогает людям получать удовольствие от своего окружения и повышает их продуктивность.
Чтобы удовлетворить потребности человека в комфорте, эффективная система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха регулирует температуру, влажность, воздушный поток и, в некоторой степени, качество воздуха внутри помещения. Взаимодействие между людьми и окружающей их средой является сложным, поскольку комфорт - субъективное ощущение, и его невозможно измерить. Идеальная температура для одного человека может быть слишком высокой или слишком низкой для другого.
Тепловые потери людей
Для обеспечения теплового комфорта система отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха должна учитывать потери тепла людьми. Человеческое тело - это система, вырабатывающая тепло, и пища, которую человек принимает, метаболически превращается в тепловую энергию. Однако этот процесс довольно неэффективен. Только около 20% энергии, производимой человеческим телом, используется для создания тканей, работы и движения. Остальные 80% метаболической энергии отдаются окружающей среде в виде отработанного тепла.
Обменное тепло может быть основным источником тепла в конференц-залах, аудиториях и других местах для собраний. Система HVAC помогает поддерживать естественные процессы охлаждения тела, заставляя людей чувствовать себя комфортно.
Для зданий не существует единой точной температуры, но есть общепринятые рекомендации. Энергосбережение, расположение здания и операционный бюджет - все это играет роль в определении уставки систем здания.
Понимание роли анатомии человека в регулировании температуры тела также помогает принимать решения относительно уставок строительных систем.
Факторы, влияющие на метаболическую потерю или прирост тепла
Эффективность потерь или увеличения тепла за счет испарения, излучения или конвекции зависит от различных условий окружающей среды:
• Испарение - факторы, влияющие на потерю тепла, включают:
- Температура поверхности кожи человека при условии, что температура воздуха по сухому термометру 27 ° С или ниже
- Относительная влажность, но незначительная, если температура воздуха 27 ° С или ниже. Относительная влажность намного важнее, если по сухому термометру выше 27 ° С
- Температура воздуха по сухому термометру
- Скорость воздуха - более высокие скорости увеличивают скорость испарения и, следовательно, потери тепла
• Излучение - факторы, влияющие на потерю тепла, включают:
- Средняя излучающая температура (MRT)
- Средняя температура открытых участков кожи и одежды
- Коэффициент излучения поверхности, или насколько хорошо поверхность излучает и поглощает лучистую энергию
• Конвекция - факторы, влияющие на потерю тепла, включают:
- Температура воздуха по сухому термометру
- Скорость движения воздуха
- Средняя температура открытых участков кожи и одежды
В типичных комнатных условиях человеческое тело постоянно отдает свое метаболическое тепло за счет испарения, излучения и конвекции. Это делает метаболическое тепло, выделяемое людьми в здании, важным источником для управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Физиологические реакции на экстремальные температуры
Системы HVAC предназначены для конкретных целей. При проектировании системы общая тепловая нагрузка для каждого помещения тщательно рассчитывается и рассчитывается соответствующим образом. Нагрузка - это сопротивление, которое система должна преодолеть, чтобы выполнить работу, для которой она была разработана.
Если бы несколько человек занимались различными видами деятельности, от выполнения легких офисных задач за столом до участия в тяжелых спортивных мероприятиях в одной комнате в одно и то же время, никакая система отопления/охлаждения не могла бы обеспечить всем им комфорт; их тепловыделение было бы слишком большим. Чтобы система была правильно спроектирована для практических целей, необходимо выбрать среднюю активность.
Обычно проектировщики систем кондиционирования воздуха в офисных зданиях выбирают сидячую деятельность - деятельность, выполняемую в состоянии покоя или стоя, - в качестве среднего условия для здоровых людей, обслуживаемых системой. Сидячий образ жизни также считается наиболее важным случаем, потому что он позволяет людям думать о своем комфорте или дискомфорте. Тепловой комфорт существует, когда человек находится в среде, где температура и относительная влажность позволяют человеку без сознательных усилий терять метаболическое тепло с той же скоростью, с которой он или она его производит.
С точки зрения дизайна хороший пример - сидящий человек, выполняющий легкую работу. В среднем человек вырабатывает около 117,2 Вт/час. Для сравнения: 100-ваттная лампочка вырабатывает около 100 Вт/час.
Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) также боролось с определением комфорта. Признавая, что комфорт имеет как физиологические, так и психологические аспекты, ASHRAE определила тепловой комфорт в своем стандарте тепловых условий окружающей среды для человека 16-588 как состояние ума, которое выражает удовлетворение тепловой средой.
Это положительное ощущение комфорта основано на том, что в помещении не слишком тепло и не слишком холодно.
Комфорт и экономия энергии
Экономия энергии является таким же важным фактором при первоначальном проектировании, как и в текущих эксплуатационных расходах. Каждый раз, когда воздвигается здание, задают один и тот же вопрос: можем ли мы установить баланс между энергосбережением, тепловым комфортом и производительностью?
Например, если отключить систему отопления, вентиляции и кондиционирования в офисном здании, можно сэкономить огромное количество энергии. Но такая огромная экономия энергии не может компенсировать потерянный бизнес. Большинство владельцев и менеджеров зданий понимают, что, если количество наружного свежего воздуха, подаваемого в здание системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, уменьшается, качество воздуха быстро ухудшается, а производительность труда резко падает.
Ключевым моментом является повышение энергоэффективности при сохранении комфорта постояльцев. У арендаторов есть выбор, где сдавать в аренду коммерческие площади. Во многих случаях разница между подписанием нового договора аренды и переездом из здания определяется опытом арендатора в работе с персоналом здания по вопросам HVAC.
Дизайн для комфорта
При проектировании систем управления HVAC должно учитываться следующее:
• Относительная влажность не влияет отрицательно на комфорт, пока она составляет от 30 до 60 процентов.
• Температура воздуха и MRT должны проектироваться и программироваться вместе.
• В пространство около наружных стен и окон часто подается охлажденный воздух, чтобы минимизировать эффект холодной стены.
• Скорость воздуха не важна, если она меньше 15 метров в минуту. Большинство систем значительно ниже этого значения.
• Короткие циклы изменения температуры и влажности являются источником дискомфорта, и их следует избегать.
Чтобы создать и поддерживать желаемую среду, проектировщик должен учитывать различные факторы, такие как географическое положение, погодные условия, использование здания, действия людей, архитектурные детали, источники отопления / охлаждения и многие другие. Большинство из этих факторов рассматривается в литературе по HVAC и в технических руководствах.
Архитектурные аспекты конструкции стен, изоляция, размеры и типы окон, план этажа и ориентация на солнце - все это влияет на тепловые и охлаждающие нагрузки. Эти архитектурные детали также влияют на то, как быстро происходит теплообмен внутри конструкции, и, в некоторой степени, контролируют способность системы HVAC обеспечивать в ответ однородные условия.
Источник отопления / охлаждения, средства распределения и средства управления системой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха находятся в компетенции разработчика системы. Тщательно подобрав эти элементы, дизайнер создает тепловой комфорт для жителей здания. Во время реконфигурации офиса и в ситуациях с высоким оттоком необходимо учитывать первоначальный замысел дизайна.
Понимание основных принципов систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и факторов, влияющих на комфорт человека, важно для создания здоровой и продуктивной среды в здании.