EIVAC

1.1CARACTERIZAREA CONFORTULUI UMAN AMBIENTAL

În esenţă, proiectarea şi funcţionarea sistemelor E.I.V.AC. impune îndeplinirea unor cerinţe şi caracteristici obiective care să asigure confortul ocupanţilor unei incinte.

Confortul uman în interior (clădiri, încăperi) poate fi caracterizat prin sentimentul de "stare de bine" a ocupanţilor în ambientul intern. Conform normativelor (DIN) “dacă fiinţa umana consideră temperatura ambiantă şi umiditatea aerului înconjurător ca fiind confortabile şi nu doreşte nici mai cald, nici mai rece, nici mai uscat şi nici mai umed”, atunci se consider că sunt îndeplinite condiţiile de confort ambiental. Valoric, standardele [1] recomandă de exemplu o temperatură între 20ºC şi 26ºC la un nivel al umidităţii relative cuprinse între 30% şi 65% pentru încăperile de locuit (Fig.1). De asemenea, pentru mediul industrial parametrii (RH şi Өamb) confortului ambiental au un rol deosebit în manifestarea performanţelor şi abilităţilor fizice şi mentale.

Fig.1 Caracterizarea confortului uman ambiental funcţie de temperatură (θamb) şi umiditatea relativă (RH)

Noţiunea de confort depinde de o serie de fenomene complexe şi interconectate care implică atât criterii subiective cât şi criterii obiective. Sunt factori de ordin personal (metabolism, imbrăcămintea), parametrii de mediu măsurabili (temperatură, umiditate, presiune etc), precum şi factori psihologici (culoarea, sunetul, lumina etc). Este cunoscut faptul că productivitatea muncii suferă dacă confortul interior este precar, prin urmare sunt motive temeinice care fac ca asigurarea confortului interior să dobândească în prezent o tot mai mare importanţă. Datorită diferenţelor individuale, este imposibil să defineşti un climat ambiental care să satisfacă pe toata lumea. Standardele SUA-A.S.H.R.A.E. (American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineering) din 1992 specifică criterii pentru ambientul termic acceptabil pentru cel puţin 80 % dintre ocupanţi. [2]

1.1.1 Bilantul termic al corpului uman

Corpul uman este un motor termic: converteşte energia chimică din hrana consumată zilnic în căldură pentru susţinerea metabolismului şi lucrului, a activităţii. Cu cât corpul activează mai greu, cu atât mai mare nevoia de a rejecta căldura în scopul menţinerii echilibrului termic al corpului. În principal, corpul uman elimină căldura în mediul ambient prin convecţie, radiaţie sau evaporare de pe suprafaţa sa.

Rata producţiei totale de energie a corpului este :

Φ + W = M * Ap [W](1)

unde :

Φ - este rata producţiei de căldură (fluxul termic)

W - este rata lucrului mecanic efectuat în unitatea de timp (puterea)

M - este rata metabolică (fluxul termic metabolic)

Ap - este aria suprafeţei totale a epidermei

Rata metabolică este exprimată de obicei în unităţi [met] sau [M] unde [1]:

1M = 1met = 58.2 [W/m2]

Cum aria Ap este pentru adulţi de circa 1.5-2 m2, rata producţiei de căldură de către adulţi este de circa 110W pentru activităţi tipice de interior. În tabelul 1. sunt exemplificate valori pentru rata metabolică corespunzătoare diferitelor activităţi [1]:

Tab. 1

Analiza căldurii produse în corp se bazeaza pe un bilanţ energetic în regim staţionar. Deoarece corpul menţine temperature internă la o valoare aproximativ constantă de 36.8ºC, prin controlul ritmului respiraţiei şi al curgerii sângelui, un model uzual de regim staţionar consideră că energia termică produsă în corp este egală cu cantitatea totală a căldurii rejectate de corp în mediu.

Φ = Φconv + Φrad + Φev.res [W](2)

unde:

Φconv - fluxul termic transmis prin conducţie şi convecţie de la piele la mediul ambiant [W]

Φrad - flux termic transmis prin radiaţie [W]

Φev.res - flux termic transmis prin evaporare şi respiraţie de la organism la mediul ambiant [W]

Îmbrăcămintea adaugă rezistenţă termică fluxului termic de la piele la mediu şi trebuie inclusă în model. Valoarea de izolare a hainelor se măsoară în [clo] definit ca [1]:

1 clo = 0.155 m2*K/W

Se dau în tabele valori tipice de izolaţie şi permeabilitate pentru haine (singure) şi pentru ansamble de haine. De exemplu putem avea [1]:

- minimal (costum de baie): 0.05 clo;

- şort şi bluză cu mânecă scurtă: 1.2 clo;

- pantaloni şi bluză cu mânecă scurtă: 1.2 clo;

- pantaloni şi bluză cu mânecă lungă: 1.21 clo;

- pantaloni şi bluză cu mânecă lungă şi sacou: 1.54 clo;

- pantaloni şi bluză cu mânecă lungă şi pullover cu mâneca lungă: 1.56 clo.

Fluxul termic transmis prin conducţie şi convecţie este: