Рабочая программа дисциплины «Строительная климатология. Климат и архитектура»

Классификация микроклиматических условий По степени влияния на самочувствие человека и на его работоспособность микроклиматические условия подразделяются на: оптимальные, допустимые, вредные и опасные. Оптимальные микроклиматические условия характеризуются такими параметрами показателей микроклимата, которые при их совместном воздействии на человека обеспечивают сохранение теплового состояния организма. В этих условиях напряжение терморегуляции минимально, дискомфортные теплоощущения отсутствуют, что является предпосылкой сохранения высокой работоспособности. В оптимальном микроклимате обеспечивается комфортное тепловое состояние организма человека. Допустимые микроклиматические условия характеризуются такими параметрами показателей микроклимата, которые при их совместном воздействии на человека могут вызывать умеренное напряжение механизмов терморегуляции. При этом может возникать незначительный дискомфорт общий или по локальным теплоощущениям. При этом сохраняется относительная термостабильность, может иметь место временное снижение работоспособности, но не нарушается здоровье. Допустимы такие параметры микроклимата, при которых тепловое состояние организма можно признать удовлетворительным. Вредные микроклиматические условия  параметры микроклимата, которые при их совместном действии на человека вызывают изменения теплового состояния организма: выраженные общие и/или локальные дискомфортные теплоощущения, значительное напряжение механизмов терморегуляции, снижение работоспособности. При этом не гарантируется термостабильность организма человека и сохранение его здоровья. Степень вредности микроклимата определяется как величинами его составляющих, так и продолжительностью их воздействия. Экстремальные (опасные) микроклиматические условия  параметры микроклимата, которые при их воздействии на человека даже в течение непродолжительного времени (менее 1 ч) вызывают изменение теплового состояния, характеризующееся чрезмерным напряжением механизмов терморегуляции, что может привести к нарушению состояния здоровья и возникновению риска смерти. Кроме того, к экстремальным показателям можно отнести тепловой удар, холодовой стресс и воздействие шквалистого ветра. Факторы, определяющих тепловые ощущения человека: – температура воздуха – влажность воздуха – скорость движения воздуха – радиационная температура окружающей среды – степень одетости (теплоизоляция одежды) – степень физической активности. Теплоизоляционные свойства одежды Одежда используется, прежде всего, для достижения состояния теплового комфорта. Её теплоизоляционные свойства зависят от природы волокон тканей, количества слоев ткани и объема заключенного в них воздуха. Оценку теплоизоляционных свойств одежды производят на основе измерений теплопередачи в одежде. Единицей измерения служит условная единица, характеризующая сопротивление теплопередаче одетого человека  Кло (от английского слова clothes, одежда), 1 Кло = 0.155См2/Вт. Теплоизоляция, равная одному Кло  это величина термического сопротивления, достаточного для поддержания комфортного состояния отдыхающего человека при температуре воздуха 21С, скорости движения воздуха 0.1 м/с и теплопродукции 1 Мет (58 Вт/м2 поверхности тела). Теплоизоляция одежды определяется суммированием тепловых сопротивлений отдельных составляющих одежды. Один Кло соответствует комплекту одежды из мужского легкого костюма и нижнего белья. Степень теплоизоляции летнего лёгкого дамского платья составляет около 0.5 Кло, демисезонного пальто  2-3 Кло. Максимальную степень теплоизоляции имеет костюм полярника  более 6 Кло. Физическая активность (метаболизм) Как отмечалось ранее, различным уровням физической активности соответствует различное количество энергии, вырабатываемой организмом (теплопродукция организма человека). Теплопродукция измеряется удельной теплоотдачей с единицы поверхности тела или условных единицах «Мет» (1 мет = 58 Вт/м2). Комплексные биоклиматические показатели Типы и виды биоклиматических показателей Одинаковое субъективное восприятие окружающей среды или эквивалентное напряжение физиологических функций организма при одной и той же степени одетости и физической активности может наблюдаться под воздействием различных сочетаний значений микроклиматических параметров. Для оценки комплекса факторов, определяющих уровень тепловой нагрузки на организм человека или риска для его здоровья (перегрев, переохлаждение), используются так называемые «температурные индексы» или «комплексные биоклиматические показатели». Температурные индексы можно условно разделить на 3 группы. К первой группе относятся индексы, описывающие теплоощущения человека. Как правило, они относятся к внутренней среде зданий и применяются к взрослому населению, находящемуся в состоянии легкой физической нагрузки. Вторая группа  индексы, описывающие теплоощущения человека, находящегося на открытом пространстве. Как правило, это показатели условий комфортности, применяемые в архитектурно-климатическом анализе. Их особенность состоит в том, что они выражаются не через некоторую «приведенную» температуру, характеризующую тепловые ощущения человека, а определяют диапазон значений метеорологических факторов, при комплексном воздействии которых человек будет чувствовать себя относительно комфортно на открытом пространстве в застройке или в условиях естественного ландшафта. Третья группа  индексы экстремального воздействия. Они идентифицируют сочетания метеоэлементов, воздействие которых на организм человека не просто дискомфортно, а опасно для здоровья и жизни. Это самые упрощенные из всех индексов, учитывающие, как правило, не более двух параметров  температуры воздуха и скорости ветра, либо влажности воздуха. Наиболее простые показатели воздействия микроклимата на организм человека могут быть получены прямыми измерениями, комплексные показатели  расчетными способами. Эффективная, эквивалентно-эффективная и эффективная радиационная температуры Широкое распространение в практике оценок тепловых нагрузок, дискомфортности/комфортности среды при климатолечении имеет шкала эффективных температур (ЭТ). ЭТ  показатель ощущения тепла, которое будет испытывать человек при разных сочетаниях температуры и влажности при нулевой скорости ветра. ЭТ принято выражать в градусах температуры насыщенного водяными парами неподвижного воздуха. Путем экспериментов было получено, что эффект одинакового теплоощущения в неподвижном воздухе сохраняется при следующих сочетаниях температуры (t) и влажности (φ): t, С 17.8 18.9 20.1 20.7 21.7 22.2 23.2 φ, % 100 80 60 50 40 30 20 В дальнейшем учет тепловых свойств среды был расширен за счет скорости движения воздуха. Этот параметр получил название эквивалентно-эффективной температуры (ЭЭТ). Возможны самые разнообразные сочетания t С, V м/с и φ %, при которых степень теплоощущения будет одинакова: t С φ % V м/с 17.8 100 0 22.4 70 0.5 25.0 20 2.5 Оба эти показателя не учитывают радиационный обмен организма человека с окружающей средой, например  нагревания открытых участков кожи солнечной радиацией. Для устранения этого недостатка показания обычного термометра могут быть заменены на показания зачерненного шарового термометра, поглощающего попадающие на него потоки радиации и излучающего избыточное тепло в окружающее пространство. Этот показатель получил название «эффективная радиационная температура». Результирующая температура в помещении Температуры поверхностей в помещении (стены, пол и др.) играют существенную роль в формировании микроклимата. Значительная часть потерь тепла организмом человека происходит путем излучения, что обусловлено более низкими температурами поверхностей в помещении. Лучистый теплообмен возникает при разности температур несоприкасающихся тел; его интенсивность значительно возрастает с ростом этой разности. Для учета потерь тепла путем излучения вводится радиационная температура tr – осредненная по площади температура внутренних поверхностей ограждений помещения и отопительных приборов. При понижении tr для поддержания комфортных условий для человека температуру внутреннего воздуха tint следует увеличить, и наоборот. ГОСТом 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» введен показатель результирующей температуры. Результирующая температура помещения tsu - комплексный показатель радиационной температуры помещения и температуры воздуха помещения. Если считать, что потери тепла человеческим организмом в помещениях происходят в равной степени путем излучения и путем конвекции, т.е. при соприкосновении поверхности одежды или кожи с подвижным воздухом, то эту температуру можно принять равной полусумме температур tint и tr: . Некоторые значения допустимых сочетаний климатических параметров по ГОСТ 30494-96 приведены в табл.1. Таблица 1. Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне общественных зданий Период года Категория помещения Температура воздуха, °С Результир. температура, °С Относит. влажность, % Скорость движения воздуха, м/с опт. доп. опт. доп. опт. доп. опт., ≤ доп, ≤ Холодный 1 категория 20-22 18-24 19-20 17-23 45-30 60 0,2 0,3 2         " 19-21 18-20 17-22 45-30 60 0,2 0,3 3а       " 20-21 19-23 19-20 19-22 45-30 60 0,2 0,3 3б       " 14-16 12-17 13-15 13-16 45-30 60 0,2 0,3 3в       " 18-20 16-22 17-20 15-21 45-30 60 0,2 0,3 4         " 17-19 15-21 16-18 14-20 45-30 60 0,2 0,3 5         " 20-22 20-24 19-21 19-23 45-30 60 0,15 0,2 6         "≤ 16-18 14-20 15-17 13-19 НН* НН НН НН Теплый Помещения с пост. пребыван. людей 23-25 18-28 22-24 19-27 60-30 65 0,3 0,5 Экстремальные условия Большинство комплексных биоклиматических показателей, о которых шла речь выше, разрабатывались для оценки степени комфортности, или отклонений от комфортных микроклиматических условий. Но в климатологии для ряда регионов вообще не может ставиться вопрос об оценке комфортности условий наружной среды, а гигиеническая и, соответственно, архитектурно-климатическая задача ставится исходя из оценки степени опасности погодных условий для здоровья и жизни человека. В связи с этим в практике обеспечения жизнедеятельности населения вне зданий разработаны и широко применяются индексы оценки экстремальности микроклиматических условий  индексы холодового стресса (обморожения) и теплового удара (перегрева). Актуальность применение этих индексов в России, отличающейся выраженной континентальностью климата, очевидна, поскольку даже в странах с гораздо более мягким климатом перегрев и переохлаждение лидируют среди всех причин смертности, обусловленной погодными явлениями. Индекс теплового удара Например, в США по данным национальной службы погоды за 19912000 гг. от перегрева ежегодно погибало больше людей, чем от ураганов, торнадо и наводнений, вместе взятых (рис. 3). Рисунок 3. Структура смертности от погодных явлений в США В московском регионе летом 2010 г. аномально жаркая погода продлилась почти 2 месяца, причём почти три недели воздух раскаляется до 30 градусов и более. По сведениям департамента здравоохранения Москвы смертность в Москве в этот период увеличилась в 2 раза – в обычные дни умирает в городе 360-380 человек в день, в указанный период аномальной жары смертность составляла около 700 человек в день. Вероятность таких погодных аномалий составляет не более 1 раза в столетие, т.е. настолько низка, что не учитывается ни какими нормами планировки и застройки ни в России, ни за рубежом. Для оценки совместного воздействия высокой температуры воздуха и его влажности на организм человека в мировой практике используется так называемый «индекс жары (heat index)». Индекс жары (ИЖ) выражается в градусах температуры, которую ощущает человек, когда к тепловому воздействию на организм высокой температуры добавляется воздействие влажности воздуха. В качестве «опорного значения» ИЖ принята температура сухого воздуха при скорости его движения 0.2 м/с и менее. Для определения ИЖ используется «карта», составленная по данным экспериментальных исследований реакций и ощущений людей в климатических камерах (табл. 2). Для определения ИЖ в левой колонке находится значение фактической температуры, затем выполняется смещение по соответствующей строке до необходимого значения относительной влажности. Значение в найденной ячейке соответствует «ИЖ». Таблица 2. Значения ИЖ при различных сочетаниях температуры и влажности воздуха и его воздействие на организм человека Значения теплового индекса (температура (°С) и относительная влажность)  С 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 43.3 40.6 42.2 44.4 47.2 50.6 54.4 58.3 61.7 66.1 40.6 37.8 38.9 40.6 42.8 45.0 47.8 50.6 53.9 57.2 61.1 65.0 37.8 35.0 36.1 37.2 38.3 40.0 41.7 43.3 46.1 48.9 52.2 55.6 57.8 62.2 35.0 32.2 32.8 33.9 34.4 35.6 36.7 38.3 40.0 41.7 43.3 45.6 48.3 51.1 54.4 57.8 32.2 29.4 30.0 30.6 31.1 32.2 32.8 33.9 35.0 35.6 36.7 37.8 38.9 41.1 42.8 45.0 29.4 26.7 27.2 27.8 28.3 28.9 29.4 30.0 30.6 31.1 31.7 32.2 32.8 33.9 35.0 36.1 26.7 23.9 24.4 25.0 25.0 25.6 26.1 26.1 26.7 27.2 27.2 27.8 28.3 29.4 30.0 30.0 23.9 21.1 21.7 22.2 22.2 22.8 22.8 23.3 23.3 23.9 23.9 24.4 24.4 25.0 25.0 25.6 Характер теплового воздействия значение ИЖ Возможное расстройство здоровья у чувствительной части населения 54.5 и выше тепловой/солнечнй удар 40.5-54.5 солнечный удар, спазмы сосудов от перегрева при длительном воздействии или физической активности имеют высокую вероятность 32-40.5 возможны солнечный удар, спазмы сосудов от перегрева при длительном воздействии или физической активности 26.7-32 возможно переутомление при длительном воздействии и/или физической активности При прямом солнечном воздействии значение ИЖ должно увеличиваться на 9.5С Холодовой стресс Понятие ветрового охлаждения (ВО) основано на сопоставлении конвективных тепловых потерь людей при ветреных условиях внешней среды с температурой неподвижного воздуха, при которой конвективная теплоотдача имеет то же значение. Этот подход позволяет использовать индекс ветрового охлаждения для получения представления о том, каково будет усиление ощущения холода в реальных условиях по сравнению с ощущением холода от воздействия воздуха той же температуры при отсутствии ветра. Для использования индексов ВО очень важно помнить, что ветер не может привести к охлаждению человека (или иного охлаждаемого объекта) до температуры ниже температуры непосредственно самого наружного воздуха. Увеличение скорости ветра может лишь сократить время остывания тела до этой температуры. Существует численный алгоритм определения индекса ветрового охлаждения. С его помощью построена табличная «карта ветрового охлаждения» (табл.3). По этой карте определяется период 5%-й вероятности наступления обморожения открытых участков кожи при их экспозиции к охлаждающим условиям. Таблица 3. Карта значений индекса ветрового охлаждения Значения индекса охлаждения v, м/с Температура (°С) 0.0 4.4 1.7 0.0 -1.1 -3.9 -6.7 -9.4 -12.2 -15.0 -17.8 -20.6 -23.3 -26.1 -28.9 -31.7 2.2 2.2 -0.6 -2.8 -3.9 -7.2 -10.6 -13.9 -17.2 -20.6 -23.9 -26.7 -30.0 -33.3 -36.7 -40.0 4.5 1.1 -2.8 -4.4 -6.1 -9.4 -12.8 -16.1 -20.0 -23.3 -26.7 -30.0 -33.3 -37.2 -40.6 -43.9 6.7 0.0 -3.9 -5.6 -7.2 -10.6 -14.4 -17.8 -21.7 -25.0 -28.3 -32.2 -35.6 -39.4 -42.8 -46.1 8.9 -1.1 -4.4 -6.7 -8.3 -11.7 -15.6 -18.9 -22.8 -26.1 -30.0 -33.9 -37.2 -41.1 -44.4 -48.3 11.2 -1.7 -5.0 -7.2 -8.9 -12.8 -16.1 -20.0 -23.9 -27.2 -31.1 -35.0 -38.3 -42.2 -46.1 -50.0 13.4 -2.2 -5.6 -7.8 -9.4 -13.3 -17.2 -20.6 -24.4 -28.3 -32.2 -36.1 -39.4 -43.3 -47.2 -51.1 15.6 -2.2 -6.1 -8.3 -10.0 -13.9 -17.8 -21.7 -25.6 -29.4 -32.8 -36.7 -40.6 -44.4 -48.3 -52.2 17.9 -2.8 -6.7 -8.9 -10.6 -14.4 -18.3 -22.2 -26.1 -30.0 -33.9 -37.8 -41.7 -45.6 -49.4 -53.3 20.1 -3.3 -7.2 -9.4 -11.1 -15.0 -18.9 -22.8 -26.7 -30.6 -34.4 -38.3 -42.2 -46.1 -50.0 -53.9 22.4 -3.3 -7.2 -10.0 -11.1 -15.6 -19.4 -23.3 -27.2 -31.1 -35.0 -38.9 -42.8 -46.7 -51.1 -55.0 24.6 -3.9 -7.8 -10.0 -11.7 -15.6 -19.4 -23.9 -27.8 -31.7 -35.6 -39.4 -43.3 -47.8 -51.7 -55.6 26.8 -3.9 -8.3 -10.6 -12.2 -16.1 -20.0 -23.9 -28.3 -32.2 -36.1 -40.0 -44.4 -48.3 -52.2 -56.1 обморожение наступает через: 30 минут 10 минут 5 минут Как видно из таблицы, некоторые сочетания отрицательных температур и скорости ветра, вызывающих обморожение открытых участков кожи, вполне характерно для погодных условий российской зимы. Поэтому при проектной подготовке применение этого индекса необходимо в целях создания безопасных для здоровья микроклиматических условий. В первую очередь это касается территорий с длительным пребыванием человека  рекреационных зон, территорий ДДУ и учреждений здравоохранения, мест производства работ на открытом воздухе (стройки, дорожные службы и др.). Скорость ветра, нормативы ветрового комфорта Отдельные факторы внешней среды оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека не только при экстремальных значениях комплексных биоклиматических показателей, но и сами по себе, независимо от других микроклиматических параметров. К таким факторам относится механическое воздействие ветра на человека. Ветровое воздействие может быть как просто негативным, так и раздражающим, мешающим выполнять какие-либо действия. По динамическому воздействию, не связанному с тепловыми ощущениями, ветер вызывает ряд физиологических ощущений у человека (табл. 4).

Похожие:

	Учебно-методический комплекс дисциплины сд. Р. 3 Метеорология и климатология... Курс «Метеорология и климатология» входит в систему физико-географических дисциплин		«Строительная физика» ...
	Рабочая программа учебной дисциплины метеорология и климатология... Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины блока б. 14 студентам очной формы обучения		Рабочая программа по дисциплине В. В строительная информатика ...
	Рабочая программа Основной образовательной программы (ооп) Специальность 270301 «Архитектура» Рабочая программа учебной дисциплины «Основы права» предназначена для реализации Государственного образовательного стандарта среднего...		Красниковой Г. Б. для специальности 270301 «Архитектура» рабочая... «Архитектура» спо (базовый уровень), с учетом требований Государственного образовательного стандарта спо к минимуму содержания и...
	Рабочая программа дисциплины «архитектура ЭВМ и систем» Рабочая программа дисциплины (модуля) составлена на основании фгос впо утвержденного Министерством образования и науки РФ и учебного...		Рабочая программа дисциплины «Архитектура ЭВМ и систем» Рабочая программа дисциплины (модуля) составлена на основании фгос впо, утвержденного Министерством образования и науки рф, и учебного...
	Программа дисциплины ит-инфраструктура Компоненты архитектуры информационных технологий (ИТ). Процессы управления ит. Бизнес-архитектура. Архитектура инфраструктуры. Понятие...		Рабочая программа Основной образовательной программы (ооп) Специальность 270301 «Архитектура» «Архитектура, специализация «Дизайн интерьера», утвержденных Министерством образования РФ 29 апреля 2002 г., №20-2902 – Б
	Программа учебной дисциплины наименование дисциплины: «Климаты земного... Изучение дисциплины базируется на предварительном усвоении студентами материала основных метеорологических дисциплин: «Физическая...		Рабочая учебная программа по дисциплине м б 2 методология научной... Рабочая программа разработана в соответствии с фгос впо по направлениям подготовки 270100. 68 – Архитектура, утверждённых приказом...
	Программа дисциплины ит-инфраструктура предприятия Компоненты архитектуры информационных технологий (ИТ). Процессы управления ит. Бизнес-архитектура. Архитектура инфраструктуры. Понятие...		Урок обобщающего повторения. Климат и человек Цель: Обобщение знаний учащихся по теме «Климат Челябинской области, Верхнего Уфалея»
	Рабочая программа дисциплины «архитектура ЭВМ и вычислительных систем» (наименование дисциплины) Составлена в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по специальности...		Рабочая программа дисциплины "Строительная механика машин" для специальности... Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и примерной программой дисциплины по направлению...