Состояние воздушной среды производственных помещений характеризуется температурой, влажностью и скоростью движения воздуха, а также содержанием в нем химических и механических (аэрозолей) примесей. Воздушная среда должна по своим параметрам отвечать технологическим и санитарногигиеническим требованиям. На ее параметры влияют различные внешние и внутренние факторы, в том числе выделения тепла, влаги, химических веществ, пыли, сопровождающие технологический процесс.

Метеорологические условия . Воздух, как среда, окружающая технологическое оборудование и работающих в производственном помещении, не должен влиять в отрицательном смысле на происходящий технологический процесс, но главное – воздух должен отводить от человеческого организма то тепло, которое им выделяется.

Отдача тепла организмом, как и любого нагретого тела, происходит за счет конвекции окружающим воздухом и излучения, а также за счет испарения влаги с кожного покрова человека. Известно, что интенсивная конвекция может происходить лишь при наличии достаточной разности температур тела человека и окружающего воздуха.

Теплоотдача излучением также зависит от разности температур человеческого тела и окружающих его предметов (оборудования, ограждающих конструкций и пр.), температура которых во многих случаях близка к температуре воздуха помещения.

Следовательно, температура воздуха в помещении должна быть тем ниже, чем больше выделяет человеческий организм тепла. При работе, не требующей значительного физического напряжения, температура воздуха должна быть более высокой, при тяжелых работах – более низкой.

Испарение влаги с поверхности тела человека может происходить, если окружающий его воздух при данной температуре имеет дефицит влаги. Если путем конвекции, излучения и испарения организм человека все же не может отдать избытки тепла в окружающую воздушную неподвижную среду из-за чрезмерно высокой ее температуры и влажности, то при создании искусственными методами движения воздуха его охлаждающее действие на организм может быть увеличено, так как в этом случае теплоотдача путем конвекции и испарения возрастает.

Эти три параметра воздушной среды – температура, влажность, скорость движения воздуха всегда рассматриваются вместе , поскольку совокупно действуют на человеческий организм.

Между человеческим организмом и окружающей средой должен существовать правильный тепло- и влагообмен. Пределы таких сочетаний определяются значениями температуры, которые в этом случае (т.е. с учетом совокупного действия влажности и скорости движения воздуха) называются эффективными или эквивалентно-эффективными температурами комфорта.

Работы, выполняемые людьми в промышленных зданиях, по степени тяжести подразделяют на три категории:

а) легкие, без систематического физического напряжения (основные процессы приборостроения, машиностроения и т.п., выполняемые сидя или стоя) – затрата энергии до 175 Вт (150 ккал/ч);

б) средней тяжести, связанные с ходьбой, переноской небольших тяжестей, и работы, выполняемые стоя (прядильно-ткацкое производство, механическая обработка древесины, сварочные, литейные и т.п.), – затрата энергии до 290 Вт (250 ккал/ч);

в) тяжелые, связанные с постоянным физическим напряжением (кузнечные с ручной ковкой, литейные с ручной набивкой и заливкой опок и т.п.), – затрата энергии более 290 Вт, т.е. более 250 ккал/ч (см. СН 245–71, с. 77).

Каждый вид работ определяет свою температуру комфорта. Температура воздушной среды зависит от количества тепла, поступающего в нее от разных источников (за счет тепловыделений организма человека, извне, за счет инсоляции, от системы отопления, от раскаленного металла в металлургических производствах, от электродвигателей, от светильников искусственного освещения и пр.).

Теплопоступления, оказывающие влияние на температуру воздуха в помещении, называют «явным теплом» в отличие от скрытого тепла, образующегося при фазовых превращениях вещества.

Избытками явного тепла называют его остаточные количества (за вычетом теплопотерь зданием), поступающие в помещение при расчетных параметрах наружного воздуха после осуществления всех мероприятий по их уменьшению, например теплоизоляции оборудования.

В зависимости от величины избытков явного тепла производственные помещения разделяют на две группы: к первой отнесены помещения с незначительными избытками явного тепла – до 24 Вт/м 3 (до 20 ккал/м 3), ко второй – со значительными – более 24 Вт/м 3 (более 20 ккал/м 3).

Цехи, подобные сталеплавильным, т. е. со значительными теплоизбытками называют «горячими цехами». Для горячих цехов характерны выделение больших количеств тепла излучением (от раскаленного металла, сильно нагретого оборудования и пр.) и наличие сильных конвективных токов воздуха, возникающих в местах, где расположены источники тепловыделений, например сталеплавильные печи.

В зависимости от характера технологического процесса источники избыточного тепловыделения могут действовать постоянно или периодически. Периодические воздействия («тепловые удары») значительно усложняют создание требуемых метеорологических условий в производственных помещениях.

Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий (СН 245–71) установлены оптимальные и допустимые параметры воздушной среды в рабочей зоне (рис. 5.3). При этом также учитывают категорию работы (легкая, средней тяжести и тяжелая) и периоды года: холодный, переходный (температура наружного воздуха ниже 10 °С) и теплый (температура наружного воздуха выше 10°С).

Рис. 5.3. Оптимальные температурно-влажностиые условия на рабочих местах в производственных помещениях промышленных зданий: а – в помещениях с незначительными и значительными избытками явного тепла в холодный и переходный периоды года (t в меньше 10 °С); 6 – в помещениях с незначительными и значительными избытками явного тепла в теплый период года (t в больше 10 = С). Комфортные зоны при категориях работ: 1 – легкой; 2 – средней тяжести, 3 – тяжелой

При отклонении параметров воздушной среды от оптимальных значений сверх допустимых пределов условия труда существенно ухудшаются, падает производительность труда, повышается утомляемость людей, возрастает восприимчивость к различным заболеваниям.

Состав воздуха . Воздух производственных помещений всегда содержит различные примеси, которые могут оказывать вредное воздействие на организм человека, конструкции здания и на технологический процесс или технологическое оборудование. К ним относятся:

а) влага , выделяемая людьми (потоотделение ) и оборудованием в процессе производства;

б) инертные и вредные газы , образующиеся в результате разложения органической пыли, выделяемые в источниках открытого огня и т.п.;

в) механические примеси органического и неорганического происхождения в виде аэрозолей или дисперсных систем, выделяемые в результате технологического процесса или деятельности человека.

Следует отметить, что на состав воздуха производственных помещений оказывает непосредственное влияние и наружная воздушная среда, содержащая такие же примеси. Перечисленные выше примеси в известных концентрациях делают состав воздуха вредным и даже опасным для человека, губительно действующим на строительные конструкции здания.

Мерилом непригодности воздуха может быть каждый из перечисленных выше видов примесей или их совокупность, что зависит от характера технологического процесса, протекающего в помещении. Например, в гаражах мерилом непригодности воздуха служит наличие в нем максимально допустимого количества окиси углерода, выделяемого при работе двигателей внутреннего сгорания. В производственных помещениях, связанных с выделением пыли, мерилом загрязненности воздуха служит содержание в нем пыли в количествах, превышающих безвредные для человека нормы.

Воздействие влаги в ее чистом виде на конструкции, например при конденсации влаги на внутренних поверхностях ограждающих конструкций (поверхностная конденсация) или внутри (внутренняя конденсация), может вызвать их переувлажнение (отсыревание), ухудшение физико-технических показателей и в конечном итоге преждевременный износ. Об этом подробно было изложено ранее .

Вредное воздействие влаги в производственных помещениях, технологические процессы в которых связаны, например, с выделением сернистых или других газов, гложет резко усилиться в результате взаимодействия этих газов с влагой и образования слабых растворов кислот, разрушающе действующих на строительные конструкции (сталь, бетон и др.).

Следует также иметь в виду, что присутствие в воздухе или на поверхности конструкции гигроскопических солей (как результат выделений технологического процесса) повышает температуру точки росы.

При перемещении по толще ограждающей конструкции к ее наружной поверхности влаги, сконденсировавшейся на внутренней поверхности и содержащей растворенные химические примеси, в холодных слоях конструкции может возникнуть кристаллизация этих примесей, сопровождающаяся расширением вещества и вызывающая серьезные нарушения структуры материала конструкции. Такое явление наблюдается, например, в наружных ограждающих конструкциях (стенах, покрытиях) красильных цехов текстильных предприятий, если они не имели надежной гидроизоляции, препятствующей проникновению влаги (в жидкой фазе) в толщу ограждения.

Столь же неприятные последствия могут давать результаты взаимодействия влаги и некоторых видов механических примесей, содержащихся в воздухе (аэрозолей), например, в виде нерастворимых пленок на ограждающих конструкциях или оборудовании.

Следовательно, влага в чистом виде как составная часть воздушной среды производственного помещения оказывает активное влияние на влажностное состояние ограждающих и других конструкций здания и в избыточных количествах способствует развитию процессов коррозии, снижению морозостойкости и пр., а в сочетании с химическими и другими примесями, содержащимися в воздухе, может стать решающим фактором, определяющим долговечность конструкций.

Поэтому при проектировании здания следует особенно" тщательно проанализировать ожидаемый влажностный режим воздушной среды и предусмотреть все необходимые меры для предупреждения его неблагоприятных воздействий как на человеческий организм, так и на конструкции.

Во многих промышленных зданиях воздушная среда может содержать вредные для человека химические вещества.

Вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяются на четыре класса: I – чрезвычайно опасные, II – высокоопасные, III – умеренно опасные, IV – мало опасные. Их агрегатное состояние может быть в виде паров или газов, аэрозолей или смеси паров и аэрозолей. Некоторые из них опасны при поступлении в организм человека через дыхательные пути или через кожный покров.

Некоторые аэрозоли обладают фиброгенным действием, т.е. вызывают поражение дыхательных путей человека в результате патологического роста тканей.

Воздействие перечисленных веществ зависит от их концентрации. Поэтому установлены предельно допустимые концентрации вредных веществ 1 в воздушной среде рабочей зоны производственных помещений («Санитарные нормы проектирования промышленных предприятий» СН 245– 71).

В тех случаях, когда в воздухе рабочей зоны содержится несколько вредных веществ однонаправленного действия (т.е. близких по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека), допустимыми считаются концентрации, которые удовлетворяют следующему соотношению:

где С 1 , С 2 , …, С n – фактические концентрации вредных веществ;

ПДК 1 , ПДК 2 , ..., ПДК n – предельно допустимые концентрации, установленные для их изолированного присутствия.

Следует иметь в виду, что степень агрессивного воздействия газов определяется не только их видом и концентрацией, но температурой и влажностью воздуха. Чем выше температура и влажность воздуха, тем активнее вредные вещества воздействуют на организм человека.

Степень агрессивного воздействия аэрозолей зависит от их вида, дисперсности, интенсивности обмена воздуха (для пыли и дыма), растворимости, гигроскопичности и, главное, от содержания влаги в воздухе.

По размерам частиц аэрозоли подразделяют на пыль (от 10 мкм и выше), туманы с жидкими частицами (0,1-10 мкм) и дым (0,001-0,1 мкм).

Агрессивное воздействие пыли (типа солей) зависит от гидрофильности, растворимости в воде, степени электролитической диссоциации и активности ионов и повышается в следующем порядке: силикаты, фториды, карбонаты, бикарбонаты, сульфиты, сульфаты и т.д. Наиболее опасна пыль свинца, фосфора и других подобных элементов, а также веществ, пылинки которых имеют острые края.

К производственным зданиям, технологические процессы в которых связаны с большим выделением пыли, относятся: трепальные отделения хлопчатобумажных фабрик, цехи стекольных заводов, фосфоритовые мельницы и крупозаводы, сырьевые отделения цементных заводов при сухом способе производства цемента и др.

На многих промышленных предприятиях производится переработка пыли. Например, на свинцово-цинковых заводах, в отделениях шахтных печей, конвертеров и агломерационных машин очень вредная свинцовая пыль улавливается и из нее извлекают ряд ценных элементов.

Для защиты помещения от пыли и загазованности воздушной среды наружный воздух, забираемый системой искусственной вентиляции, очищается в специальных фильтрах.

Особым, очень важным аспектом состояния воздушной среды производственного помещения является возможность возникновения в нем взрывоопасных смесей . Такие смеси образуются в помещениях, где в процессе производства в воздух выделяются пары газа или пыли, способные в смеси с ним (в определенных соотношениях) взрываться. Наибольшее число таких взрывов приходится на химические производства, связанные с водородом, ацетиленом и метаном.

Достаточно взрывоопасны производства с применением горючих жидкостей, а также производства с выделениями органической пыли. К ним относятся, например, производства, связанные с приготовлением и транспортированием угольной пыли, древесной муки, мукомольные производства, производства с выделением сахарной пыли и др.

Причинами образования взрывоопасных смесей, как правило, являются нарушения технологического процесса, неисправность аппаратуры, нарушение контроля за ней, аварийные ситуации, неисправность или недостаточная эффективность систем вентиляции и т.п.

При проектировании промышленных зданий на обеспечение оптимальных параметров воздушной среды должно обращаться большое внимание. Они достигаются при помощи систем отопления, естественной вентиляции (аэрации), искусственной вентиляции и систем кондиционирования воздуха, надлежащим образом отрегулированных и управляемых, а также путем правильного подбора физико-технических параметров ограждающих конструкций здания.

Наряду с этим важнейшим фактором в борьбе за обеспечение комфортных условий труда остается совершенствование технологических процессов и оборудования с целью снижения их влияния на состояние воздушной среды производственного помещения. В частности, защиту работающих от лучистого тепла осуществляют не только мерами строительного характера, но и мерами, непосредственно связанными с технологическим процессом и оборудованием, например, экранированием, охлаждением сильно нагретых поверхностей оборудования, созданием изолированных от внешней среды рабочих мест, применением водовоздушного душирования.

Целесообразно также здесь рассмотреть еще одну характеристику среды, которая имеет косвенное отношение к рассмотренным ранее вопросам. Имеется в виду накопление на теле работающих в помещении статического электричества . Этот фактор стал заметно проявляться при выполнении строительных конструкций из синтетических материалов.

При соприкосновении человека с заземленными металлическими деталями происходит электрический разряд, который отрицательно действует на организм человека и может в отдельных случаях привести к производственной травме, а во взрывоопасных помещениях – к взрыву или загоранию. На организм человека физиологическое воздействие зарядов статического электричества оценивается величиной потенциала в кВ. На теле человека при потенциале 3 кВ разряд не ощутим, при 4-5 кВ – ощутим, при 6-12 кВ человек ощущает легкие, сильные и острые как бы уколы. При потенциалах более 12 кВ возникают судороги.

Наиболее активные в электростатическом отношении – полы, выполненные из линолеума, ворсовых ковров, пластиков и т.п. Допустимая величина остаточного потенциала зарядов в синтетических покрытиях полов до 200 В.

При оценке действия солнечной радиации учитывается инсоляция квартир, т.е. облучение их прямыми солнечными лучами. Прямые солнечные лучи обладают оздоровительным и бактерицидным

свойствами. Для обеспечения оздоровительного воздействия инсоляции санитарными нормами устанавливается необходимое время ежедневной непрерывной инсоляции для определенного периода года. Исходя из этого условия, не допускается ориентировать окна всех жилых комнат квартиры в пределах сектора горизонта от 310° до 50° во всех климатических районах. При двухсторонней ориентации жилых комнат в указанный сектор допускается ориентировать не более одной жилой комнаты в двухкомнатных квартирах; двух жилых комнат в трехкомнатных и четырехкомнатных квартирах. Инсоляция может оказывать и отрицательное влияние на микроклимат помещений. Тепловое воздействие инсоляции в летнее время, особенно в южных районах, может привести к перегреву человека

и помещений. Солнечные лучи, проникающие в помещение, отдают тепло поверхностям пола, стен, оборудования, которые в свою очередь становятся источниками теплового излучения.

В практике строительного проектирования для обеспечения требований инсоляции получили рас-

пространение два типа жилых секций. Первый тип допускает ориентировать фасады здания в любых направлениях. Второй тип допускает ориентацию одного из фасадов здания на север при этом одна или несколько жилых комнат квартиры обязательно должны выходить на южную сторону.

Элементы гражданских зданий:

1. Основания и фундаменты

Основание - массив грунта, расположенный под фундаментом и воспринимающий нагрузку от здания.

Фундаменты должны удовлетворять требованиям: прочности, устойчивости на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы, долговечности, сопротивлению влияния грунтовых вод, индустриальности, экономичности и др.

2. Стены и внутренние опоры

3. Перекрытия и полы

Перекрытия должны удовлетворять требованиям прочности, жёсткости, огнестойкости, долговечности, звуко- и теплоизоляции, если они отделяют отапливаемые помещения от неотапливаемых или от внешней среды.

Полы, применяемые в гражданских зданиях: монолитные и штучные. Особую группу составляют полы из рулонных материалов. Полы устраивают по перекрытиям или непосредственно по грунту (полы первого этажа или подвала). Полы должны обладать хорошим сопротивлением различным механическим воздействиям, малым пылеобразованием, лёгкой очисткой, красивый вид, лёгкий ремонт и др.

4. Крыша и кровли

Крыша имеет несущую и ограждающую части. Ограждающая часть состоит из кровли – верхней водонепроницаемой оболочки крыши, основания под крышу в виде обрешётки или дощатого настила или цементного слоя по железобетонной основе. Крыша должна быть прочной, устойчивой, долговечной, водонепроницаемой, лёгкой, стойкой против атмосферных и химических воздействий.

5. Лестницы должны удовлетворять требованиям пропускной способности, пожарной безопасности и гигиены, неутомляемость людей при подъёме. Лестница состоит из маршей и площадок в части здания – лестничная клетка.

6. Перегородки

К перегородкам предъявляют требования: небольшая масса и толщина, огнестойкость и индустриальность изготовления.

Перегородки: межкомнатные, межквартирные и для санитарно-кухонных узлов.

7. Окна и двери

Заполнение оконных проёмов состоит из оконных коробок, остеклённых переплётов и подоконных досок. Оконные переплёты: створные, имеющие открывающиеся части – створки, и глухие неоткрывающиеся.

Двери состоят из дверных коробок и открывающихся дверных полотен. По числу дверных полотен: двери однопольные, двупольные, полуторные (два полотна неравной ширины).

8. Конструкции спец. элементов зданий

А) Балконы, эркеры, лоджии

Б) Отопление

Печное отопление – в зданиях старой постройки, в современных допускается при высоте здания не более двух этажей.

В) Вентиляция

В жилых зданиях предусматривают вытяжную вентиляцию с естественной тягой. Форточки, вытяжные каналы кухонь, ванных или объединённых сан.узлов.

Г) Санитарно-технические блоки и кабины

Все системы сан.-технич. трубопроводов, идущих к кухням и сан.узлам, монтируют из укрупнённых панелей и блоков.

В зависимости от условий могут быть приняты системы: каркасные, панельные и каркасно-панельные. В каркасной схеме различают схемы: с продольным стоечно-ригельным каркасом, поперечным стоечно-ригельным каркасом и схему со смешанным каркасом. В домах с каркасными конструкциями несущей является система колонн и прогонов. Бескаркасная система характеризуется тем, что ряд конструктивных элементов совмещает в себе несущие и ограждающие функции.

По объёмно-планировочным решениям гражданские здания могут быть:

- одноквартирные

Блокированные

Секционные

Галерейные и др.

Одноквартирные дома : дом с квартирой, расположенной в одном уровне (одноэтажный), и квартирой, расположенной в двух уровнях (двухэтажный

Двухквартирный дом - объединение двух одноквартирных домов, имеющих одну общую стену. Двухквартирные дома могут решаться как в одном, так и в двух уровнях.

Блокированные дома состоят из нескольких примыкающих друг к другу изолированных блоков –квартир с отдельным выходом из каждой квартиры на приквартирный участок.

Секционные дома. Жилая секция многоэтажного дома представляет собой ячейку, состоящую из нескольких квартир, объединённых лестнично-лифтовым узлом.

Односекционные дома. Представляют собой комплекс квартир, расположенных вокруг одного узла вертикальных коммуникаций (лестница и лифты). Коридорные дома. Квартиры располагаются вдоль коридора, как правило, по его обе стороны. По этажам соединяются лестницами.

Галерейные дома. Все квартиры размещаются вдоль поэтажных открытых галерей, располагаемых с одной стороны дома. Вертикальная связь между поэтажными галереями – лестницами и лифтами.

Общие требования к гражданским зданиям.

1. Функциональная целесообразность – обеспечивается путём создания наиболее удобных условий пребывания.

2. Архитектурно-художественная выразительность – отделка интерьера внешнего вида архитектурного здания

3. Прочность определяется прочностью конструкций и материалов в их взаимосвязи. Эти связи обеспечивают пространственную жёсткость.

4. Устойчивость обеспечивается целесообразным взаимным сочетанием и расположением составных элементов конструкций зданий в соответствии с величиной и напряжением внешних усилий, а также зависит от надёжности основания.

5. Целесообразность технических решений – выбор строительных материалов в соответствии с архитектурным замыслом

6. Надёжность – способность здания безотказно выполнять заданные функции в течение всего периода эксплуатации

7. Долговечность (3 степени):

1. не менее 100 лет

2. около 50 лет

3. менее 20 лет

8. Огнестойкость - 3 степени.

Минимальный предел огнестойкости – время в часах, в течение которого данная конструкция сопротивляется действию огня или высокой температуры до появления одного из следующих признаков:

А) Образование в конструкции сквозных трещин или отверстий, через которые проникают продукты горения

Б) Потеря конструкцией несущей способности

9. Противопожарная безопасность.

10. Требование экономичности строительства –на неё влияют:

Единовременные капитальные вложения

Эксплуатационные расходы

Стоимость износа

Стоимость восстановления здания

Основы архитектуры. Физико-технические основы проектирования зданий

Понятие качества зданий охватывает такие свойства, как комфортность и капитальность. В зависимости от совокупности этих свойств в Строительных Правилах установлена классификация сооружений на четыре класса. В разные исторические периоды объем комфортных требований был непостоянен. С увеличением технических возможностей общества увеличивается количество и поднимается уровень этих требований, т.е. расширяются рамки понятия «комфортность». Комфортность в современных рамках понятия подразумевается оптимизированная система «человек – среда».

Критерии комфортности среды, замкнутой стенами здания, делят на три группы: гигиены, удобства, (функциональности) и безопасности. Гигиенические требования направлены на обеспечение в помещениях наиболее благоприятного для человека микроклимата. Показателями климатической среды являются тепловлажностный режим, чистота воздуха, зрительный и звуковой комфорт.

Параметры среды подбирают с учетом функционального состояния людей, рассматривая условия необходимые для отдыха, работы и т.д.

Микроклимат помещений трактуют как тепловлажностный режим и чистота воздуха помещений, а микроклиматические условия выбирают, исходя из таких физиологических показателей теплового состояния человека, как температура тела и кожи на туловище и конечностях, влагопотери испарением при воздействии перегрева и теплоощущения.

Термическое восприятие человека не совпадает со значением температуры воздуха. Ощущения теплового комфорта зависят не только от температуры, показываемой «сухим» термометром, но и увлажненным, а также относительной влажности и скорости движения воздуха.

Чистота воздушной среды подразумевает такое загрязнение, при котором содержание примесей не превышает нормативных пределов. В воздухе содержатся много газообразных веществ вредных для человека. Это антропотоксины – продукты жизнедеятельности человека в помещениях (дыхания, разложения пота, горения и испарения, табачного дыма и запахов еды). Кроме того в помещениях концентрируется и так называемые фоновые вещества, присутствующие в атмосфере города, продукты сгорания горючего в двигателях автомашин и котельных предприятий, выделения отходов производств и пр. Очистки воздуха способствует воздухообмен с наружной средой. Его краткость устанавливают исходя из количества находящихся в помещения людей. Эффективность воздухообмена помещений зависит от аэрации застройки.

Особое внимание уделяют инсоляции помещений, поскольку солнечные лучи оказывают гигиеническое действие на внутреннюю среду и чисто психологическое тонизирующее влияние на человека. Эффективность инсоляции зависит от ее продолжительности, которую нормируют строительными нормами и правилами. Нормативную продолжительность задают на определенный период года. Норма зависит от климатической зоны размещения здания и непрерывности инсоляции (стр. 48-98 учебник под ред. А.В. Захарова «Архитектура гражданских и промышленных зданий» М., стройиздат 1993г.).

Звуковой комфорт как физическое явление представляет собой, центростремительное волновое движение упругой среды, физиологический процесс является ощущением, возникающее при воздействии звуковых волн на органы слуха и организм в целом. Органы слуха человека способны воспринимать звуки от 16 до 20 000 Гц и оценивать не абсолютное значение изменения частоты, а относительное.

Увеличение частоты вдвое вызывает ощущение повышения тока на величину называемую октавой. Октава это полоса частот, в которой верхняя граничная частота в два раза больше нижней. В практике спектр воспринимаемых человеком звуков делят на 8 октав.

Звуковое давление (р) представляют как разность между мгновенным полным давлением в момент прохождения звука и средним в среде при отсутствии звукового поля. Звуковое давление выражают в Паскалях. Нижний предел p, за которым человеческое ухо не может ощущать а верхний, который воспринимается как болевое ощущение, - болевым порогом. С физиологической точки зрения звуковые волны делят на полезные звуки и шум. Шум вызывает раздражающее действие на организм.

Предельный уровень звукового давления, длительное воздействие которого не приводит к преждевременным повреждениям органов слуха, равен 80; 90 дБ. Шумовой комфорт необходим человеку для нормальной деятельности нервной системы.

В практике шумы делят по интенсивности на три группы.

Во время сна и пассивного отдыха относят шумы от звукового порога до 40 дБ.

Во время работы происходит частичная адаптация организма и ухо способно воспринимать уровень шумов от 40 до 80 дБ. В эту группу причислена основная масса звуковых сигналов окружающей среды: шум инженерного оборудования зданий, работа радиоаппаратуры, громкий разговор.

Источниками шума могут быть разные электро и радиотехнические устройства. Сочетания звуков и их частоты проявляется в широком секторе звукового давления.

Физико-технические основы проектирования зданий и их ограждающих конструкций Проектирование зданий как искусственной среды жизнедеятельности должно обеспечивать такое состояние среды, которое воспринимается человеком как комфортное. Комфорт внутренней среды определяется как совокупность оптимальных уровней всех её характеристик, не вызывающих чрезмерного напряжения высших регуляторных механизмов организма человека.

1. Элементы строительной теплотехники Оптимальный микроклимат обеспечивается комплексом мер: расположением здания в застройке; объёмно – планировочным решением; системой искусственной климатизации помещений (отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха); выбором наружных ограждающих конструкций.

Задача выбора наружных ограждающих конструкций решается методами строительной теплотехники. Строительная теплотехника базируется на общей теории теплообменных и массообменных процессов. Наружные ограждающие конструкции рассматриваются как открытые термодинамические системы, которые обмениваются с внешней средой энергией путём теплообмена и веществами путём влаго- и воздухообмена.

При проектировании зданий решаются следующие теплотехнические задачи: обеспечение необходимой теплозащитной способности наружных ограждений; обеспечение на внутренней поверхности ограждения температур, незначительно отличающихся от температуры воздуха помещения, во избежание выпадения на этой поверхности конденсата; ограничение воздухопроницаемости наружных ограждений.

В целях упрощения теплотехнического расчёта идеализируют природные процессы: расчёт производят для отапливаемых помещений на зимние условия, когда тепловой поток направлен из помещений в наружную среду; наружное ограждение рассчитывается как плоская стенка, разделяющая воздушные среды с различной температурой и влажностью, ограниченная параллельными поверхностями, и перпендикулярная тепловому потоку; ограждение считается однородным, если оно выполнено их одного материала, и слоистым, если состоит из нескольких материалов, расположенных параллельно внешним плоскостям ограждения.

Коэффициент теплопроводности материала λ равен количеству тепла в Дж, проходящего за 1 час через 1 м кв. стенки толщиной в 1 м из рассматриваемого материала, при разнице температур на её поверхности в 1 градус. Значение коэффициента колеблется в пределах: от 407 Вт/(м*град) у меди до 0,04 Вт/(м*град) у пенопластов. На величину теплопроводности материала влияют его плотность и влажность. Чем меньше плотность материала, тем больший объём занимают заполненные воздухом поры, и тем меньше теплопроводность. Чем больше воздуха в порах вытесняется водой, тем выше становится теплопроводность. На влажность материала влияют климатические условия и влажностный режим эксплуатации помещения.

Рисунок 1 – Распределение температур в однослойном наружном ограждении При переходе тепла через наружное ограждение изменяется t в материале ограждения, на его поверхностях и понижается t воздуха в прилежащих к ограждению зонах. Это свидетельствует о наличии термического сопротивления переходу тепла от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждения и от наружной поверхности ограждения к наружному воздуху и. В расчёте используют обратные величины – коэффициенты теплоотдачи внутренних и наружных поверхностей конструкции: и

Определение требуемого сопротивления теплопередаче ограждения Величина сопротивления теплопередаче запроектированной конструкции должна быть не менее величины требуемого по климатическим и гигиеническим условиям сопротивления. определяется из условия, что при установившемся потоке тепла величина входящего в ограждение потока равна величине выходящего:

В формулу входит величина нормируемого температурного перепада у внутренней поверхности ограждения: Эта величина определяет тепловой комфорт помещения. В наиболее холодные зимние дни она должна составлять: для наружных стен жилых домов, школ, больниц не более 4 градусов, для административных – 4,5 градуса, для производственных – от 7 до 12 градусов.

Расчётные параметры внутреннего воздуха определяются нормами проектирования и составляют: для жилых комнат °С в зависимости от климатического района строительства; для административных помещений 18 °С; для больничных палат, библиотек 20 °С; для помещений детских садов 21-23°С; для спортивных залов 15 °С; для торговых залов 12 °С. Температуры наружного воздуха для разных географических пунктов приведены в СНиП «Строительная климатология».

Значения представляет собой минимально необходимое по гигиеническим требованиям величину, т. е. выпадение конденсата на внутренней поверхности стены или покрытия. Однако современное проектирование наружных ограждающих конструкций подчиняется не только гигиеническим, но и более жёстким требованиям энергосбережения. Необходимость экономии средств на отопление зданий при их эксплуатации требует повышения стоимости наружных ограждающих конструкций за счёт повышения их сопротивления теплопередаче (в три и более раза по сравнению с гигиенически необходимыми). Учёт этого продиктован принятым в 1996 г. Законом РФ «Об энергосбережениях» и отражён в СНиП II-3-79*, где определение приведённого сопротивления ставится в зависимость от эмпирической характеристики ГСОП.

ГСОП - градусо-сутки отопительного периода определяют по формуле: ГСОП=, где - температура внутреннего воздуха; - средняя температура, С°, отопительного периода; - продолжительность, сут., периода со средней температурой воздуха ниже или равной 8°C (принимают по табл. 1 СНиП «Строительная климатология»). В соответствии с назначением зданий и помещений для каждого их видов наружных ограждающих конструкций (стен, окон, покрытий и пр.) в соответствии с рассчитанной ГСОП по таблице 1 а СНиП II-3-79*. Для малоэтажных (до 3-х этажей вкл.) зданий со стенами из мелкоштучных материалов, а также для реконструируемых и капитально ремонтируемых зданий независимо от их этажности принимают по таблице 1 б.

Это обеспечение температурно-влажностного режима, оптимальных параметров воздушной среды, создание светового и акустического комфорта, инсоляции, солнцезащиты и звукоизоляции помещений. Это такие факторы, которые непосредственно ощущаются человеком. Существуют и такие физические факторы, которые ощущаются человеком только в процессе длительного пребывания в помещении. Эти факторы, как правило, малоисследованы. К ним относятся проникновение электромагнитного излучения через конструкции, остаточная минимальная радиоактивность строительных материалов, геопатогенные зоны на территории и в помещениях, проникновение радона из грунта в помещения. Из этих факторов только последний учитывается нормами СНиП.

Значимость физических факторов различна. Но достаточно несоблюдения хотя бы одного из них (например, звукоизоляции), чтобы комфортное состояние среды превратилось в дискомфортное. Поэтому комфорт внутренней среды определяется как совокупность оптимальных уровней всех се характеристик, не вызывающих чрезмерного напряжения регуляторных механизмов организма человека.

Методы строительной климатологии включают метеорологические наблюдения на метеостанциях, актинометрических станциях, фиксирующих данные о солнечной радиации, и геофизических станциях, где кроме меторологических и актинометрических наблюдений ведутся сейсмологические записи колебаний земной коры. Кроме того, используются расчетные методы, учитывающие локальные наблюдения и распространяющие их на требуемые параметры. Например, наблюдения солнечной радиации с помощью световых эквивалентов можно пересчитать в данные об освещенности.

Климатические факторы, влияющие на проектирование и строительство зданий, следующие:

1) температура наружного воздуха;

2) влажность наружного воздуха;

3) ветер, его направление и скорость;

4) солнечная радиация;

5) дневной и годовой ход естественной освещенности и яркости неба;

6) облачность и вероятность пасмурного, ясного и полуясного неба;

7) статистика дождевых и снеговых осадков, снеговые нагрузки, вероятность и объем снегопереноса;

8) глубина промерзания грунтов.

Эти сведения собраны в СНиП 23-01-99 "Строительная климатология", а также в различных климатических справочниках.

Температура и влажность воздуха – параметры, в наибольшей степени характеризующие климат местности. Для основных городов России эти параметры представлены в СНиП "Строительная климатология". Для характеристики погоды наибольшее значение имеет средняя температура в течение рабочего дня:

где – средняя амплитуда колебаний температуры в течение суток для данного месяца (рис. 15.2). К сожалению, в СНиП "Строительная климатология" эта величина не приводится. Поэтому при климатическом анализе надо пользоваться хорошим климатическим справочником СНиП П-А.6-72.

В отношении воздействия на человека характерны следующие виды погоды:

Холодная ; требуется отопление;

Прохладная ; при этой температуре, как правило, держат закрытыми окна и не пользуются длительно балконами и открытыми лоджиями;

Теплая ; позволяет длительно использовать открытые помещения;

Жаркая ; вызывает необходимость ограничения перегрева помещений и использование искусственного охлаждения воздуха.

Кроме того, для многих районов целесообразно выделение очень холодной (< –12°С) и очень жаркой (выше +32°С) погоды, неблагоприятно воздействующей на человека.

Климатический анализ ведется "от общего к частному", т.е. от оценки фоновых закономерностей, характерных для больших территорий, к оценке микроклимата конкретных участков строительства, с учетом рельефа, растительности, водных пространств, характера застройки, которые могут сильно влиять на фоновые характеристики, принимающиеся по климатическим справочникам.

Климат в центральной части России – континентальный. Он характеризуется сравнительно жарким и умеренно сухим летом и достаточно продолжительной и сухой зимой. Климат Сибири – резко континентальный с суровой и продолжительной зимой при небольшой влажности воздуха. Лето – менее продолжительное, но жаркое и достаточно влажное. В Забайкалье продолжительность солнечного сияния – наибольшая в России. Климат – резко континентальный и сухой. Климат предгорий Северного Кавказа – жаркий и сухой летом и с мягкой непродолжительной зимой. Жаркого влажного климата на территории современной России практически нет. На территории бывшего СССР такой климат (влажные субтропики) имеет место только в районе г. Батуми (Грузия) и на Ленкоранском полуострове в Каспийском море (Азербайджан).Климатический анализ позволяет определить тип здания, который должен быть запроектирован в данной местности с учетом климата.

Понятие среды в помещениях зданий.

Здание - это совокупность помещений, представляющих собой ограниченный объем, в пределах которого протекает жизнедеятельность человека. Процесс жизнедеятельности сопровождается взаимодействием человека с окружающей его средой помещения.
Правильная организация помещений и здания в целом открывает возможность обеспечения в них безопасных и эффективных условий пребывания человека.Внутренняя среда помещения, проявляющаяся в большом числе факторов воздействия на человека, называется микроклиматом помещения .
Среди факторов внутренней среды выделим комплекс микроклиматических условий, оказывающих наиболее ощутимое физиологическое воздействие на человека. К ним относят тепловые условия в помещении и состав внутреннего воздуха .
Человек познает мир частично через ощущения, частично сознанием. При этом непосредственно поступающая информация об окружающей среде соотносится в мозгу с информацией, накопленной в памяти на базе предыдущего опыта. Это обстоятельство свидетельствует об индивидуальности восприятия человеком внутреннего микроклимата помещения. Окружающая среда, которая не содержит раздражающих и возбуждающих факторов, препятствующих физической и умственной работе, а также отдыху, называется комфортной .

Приведенное определение распространяется также на тепловые условия и состав воздуха помещения. Тепловые условия в настоящее время принято оценивать температурой воздуха, радиационной температурой помещения, относительной влажностью и подвижностью воздуха.
Состав воздуха характеризуется концентрацией углекислоты, концентрацией вредных газов, паров, пыли. Восприятие воздуха характеризуется также озоно-ионным составом и запахами.
Перечисленные параметры являются исходными при проектировании зданий и систем обеспечения микроклимата и нормируются. При этом определение нормативных параметров исходит из стремления к достижению оптимальных значений, т; е. таких, при которых как можно меньшее число людей (обычно 15-30%) было бы ими недовольно.
Использование оптимальных параметров микроклимата не во всех зданиях бывает целесообразным и экономически оправданным. Поэтому в отечественных нормах широко используется понятие допустимых параметров, представляющих собой разумные граничные значения, при которых не наблюдается отрицательного воздействия на организм человека.