Confortul termic și umiditatea într-un imobil

1. Generalităţi.

Calitatea aerului în care oamenii îşi desfăşoară activitatea are o influenţă complexă asupra lor, atât sub aspect igienico- sanitar, cât şi la productivitatea muncii.

Calitatea mediului ambiant se apreciază prin valoarea parametrilor confortului termic, prin compoziţia chimică şi puritatea aerului, precum şi prin alţi factori ca nivelul de iluminare, nivelul de zgomot, gradul de ionizare a aerului, elemente de estetică.

În anotimpul rece instalaţiile de încălzire pot asigura în încăperi menţinerea temperaturii aerului la o anumită valoare. Puritatea aerului se obţine în aceste cazuri prin ventilaţie naturală (infiltraţii, deschiderea ferestrelor etc.) care are un caracter intermitent, este limitată în timp şi ca eficienţa, fiind dependentă de acţiunea factorilor climatici exteriori. Tendinţa de creştere a temperaturii aerului interior vara poate fi combătută prin ventilare naturală fără a se garanta în orice condiţii, posibilitatea limitării acesteia la anumite valori.

Pentru multe categorii de incinte, în care se produc degajări importante de nocivităţii (încăperi de producţie, laboratoare, hale pentru creşterea industrializată a animalelor, săli cu aglomeraţie mare de oameni etc.) calitatea mediului nu se mai poate asigura numai prin instalaţia de încălzire. Pentru îndepărtarea mirosurilor şi degajărilor nocive sau chiar toxice, apare necesitatea introducerii „controlate” a unui debit de aer. Natura şi cantitatea de degajări nocive, modul lor de propagare, sistemul constructiv al incintelor, valorile la care sunt prescrişi parametrii aerului interior pe considerente de confort sau tehnologice, limitele admisibile la care trebuie reduse concentraţiile diverselor substanţe nocive degajate, la care se adaugă de multe ori cu o pondere importantă consideraţii economice, au condus la folosirea unei game foarte variate de instalaţii de ventilare şi climatizare.

2. Confortul termic.

Noţiunea generală de “confort” este legată de asigurarea ansamblului condiţiilor de mediu necesare desfăşurării optime a vieţii fiziologice şi psihice a omului. Senzaţia de confort dintr-o încăpere este determinată în general de lipsa senzaţiei de cald sau rece (confortul termic), de compoziţia chimică a aerului respirat (puritatea aerului), de luminozitatea realizată pentru desfăşurarea normală a activităţii, de nivelul de zgomot, precum şi de alte condiţii de mediu care să satisfacă exigenţele estetice ale omului (mobilier, decoraţii interioare, colorit etc.).

Dintre aceşti factori, confortul termic reprezintă o importanţă deosebită pentru proiectarea şi realizarea instalaţiilor de încălzire.

Puritatea aerului din încăperi este determinat de compoziţia chimică, de existenţa în mai mare sau mai mică măsură a unor substanţe nocive (gaze şi vapori nocivi, praf). Dată fiind prezenţa oamenilor, care degajă bioxid de carbon, sau a proceselor tehnologice însoţite de degajări de diferite noxe, concentraţia acestora în aerul încăperii poate creşte peste cea admisă, periclitând sănătatea oamenilor sau constituind surse de pericol de explozie sau incendiu. Majoritatea sistemelor de încălzire nu pot asigura puritatea aerului în încăperi, mai mult chiar, unele pot înrăutăţi calitatea aerului din interior. Astfel, la sistemele prevăzute cu corpuri de încălzire având temperatura suprafeţei peste 85- 900C, se produce uscarea şi divizarea particulelor de praf care se răspândesc în aerul încăperii prin curenţii de convecţie. De asemenea, de la unele sisteme de încălzire locală se pot degaja în încăpere gaze de ardere.

Pentru asigurarea menţinerii purităţii aerului interior este necesar ca nocivităţile să fie diluate prin introducerea în încăpere a aerului curat (proaspăt) preluat din atmosfera exterioară. Rezultă deci că instalaţiile de ventilare pot asigura puritatea aerului din încăperi, iar dintre sistemele de încălzire numai încălzirea cu aer cald combinată cu ventilarea poate asigura şi puritatea aerului.

Realizarea confortului termic într-o incintă presupune atingerea şi menţinerea la valori prestabilite a temperaturii, umidităţii şi conţinutului de noxe. Această cerinţă se realizează printr-o anumită rată de reînnoire a aerului, care este variabilă funcţie de destinaţia incintei. Rata de schimb a aerului se determină funcţie de numărul de ocupanţi ai încăperii, fixând valoarea admisibilă a conţinutului în acid carbonic (între 10/00 şi 1,50/00).

Alteori se determină rata de reînnoire a aerului limitând temperatura datorită degajărilor de căldură sau a cantităţilor de vapori de apă în incintă.

Oricare din bazele de calcul propuse mai sus ar fi folosită, se ajunge practic cam la acelaşi rezultat. Astfel, unei incinte având 10 persoane şi volumul de 50 m3 (2,5x6x3,5), trebuie să-i furnizăm 35 m3 de aer pentru ca şi concentraţia în CO2 să nu depăşească 10/00.

Dacă se consideră o incintă la care volumul pe persoană este 20 m3, calculul arată că pentru a evita depăşirea concentraţiei de CO2 sunt suficienţi 20 m3 de aer ventilat.

Dacă localul este ocupat continuu, volumul repartizat al clădirii pe numărul de persoane din interior nu mai contează şi ventilaţia orară necesară bazată pe un conţinut de CO2 ce să rămână sub 10/00 este dată de relaţia:

unde 0,4 este conţinutul în CO2 al aerului exterior, în litri/m3, iar p este “producţia” orară de acid carbonic (în litri).

Pentru adulţi în repaus, „producţia” orară de acid carbonic este p=20÷25 l, deci Vm = 34 ÷ 40 m3. Pentru adulţi lucrând, p = 40 l, debitul de ventilaţie calculat după metoda de mai sus va fi mai mare, de ordinul a 70 m3.

În ceea ce priveşte creşterea nivelului de umiditate a aerului în incintă, se ştie că aportul de umiditate al unei persoane aflate în stare de repaus este de 1÷2 g/m3, ceea ce, la temperatura de 18°C reprezintă, pentru o umiditate relativă de φ= 50 %, o creştere a umidităţii de 6 ÷ 8 %, adică o valoare perfect admisibilă este de 50 g/m3.