Было проведено множество исследований по вопросу о возможном дискомфорте, вызываемом потолочным отоплением. Эти исследования включали как теоретические работы, например, немецкие исследования, оценивающие количество тепла, которое плоская поверхность на уровне головы может воспринять, так и экспериментальные исследования, такие как наблюдения, проведенные Кренко с участием 150 человек.
Мы тщательно изучили результаты как немецких, так и английских исследований. Кроме того, мы сами провели эксперименты с ограниченным числом участников. Наши усилия также были направлены на изучение неудобств, связанных с конвективным отоплением, особенно когда температура воздуха в помещении неоднородна по высоте.
В результате обсуждения всех этих данных мы пришли к выводу, что оптимальным критерием для оценки тепловых ощущений является разница между температурой в уровне головы и уровне ступни (независимо от типа отопления) при условии, что температура в уровне ступни обеспечивает комфортные условия.
Анализ различных статистических данных показал, что 90% жителей жилых помещений чувствуют себя комфортно, когда разница между температурой в уровне головы и ступни составляет менее 1°C для сидящих и менее 2°C для стоящих, при условии, что температура в уровне ступни составляет примерно 18°C.
Исходя из представленных данных и учитывая, что при лучистом отоплении температура воздуха в уровнях головы и ступни практически одинакова, мы пришли к выводу, что разница между результирующей сухой температурой в этих уровнях должна быть около 0,5°C для сидящих и 1°C для стоящих. Аналогичные результаты получаются и при конвективном отоплении, при условии, что разница между температурой воздуха в уровнях головы и ступни составляет 0,5°C для сидящих и 1°C для стоящих. Таким образом, разница между результирующей температурой в уровнях головы и ступни составляет около 0,5°C для сидящих и 1°C для стоящих, поскольку в обоих случаях средняя радиационная температура практически одинакова на обоих уровнях.
Итак, мы приняли во внимание разницу между средней радиационной температурой в уровнях головы и ног, принимая за критерий значение 0.5°C для сидящих и 1°C для стоящих.
Вопрос о том, почему установлены значения 2°C для стоящих и 0.5°C для сидящих, может быть объяснен следующим образом. Наблюдения в реальных условиях показывают, что процент людей, чувствующих себя комфортно или неудовлетворенных, практически одинаков при данных значениях. Этот факт вполне убедителен сам по себе.
Однако можно предположить, что причина в разнице заключается в активности людей в разных положениях. Люди, находящиеся в сидячем положении, обычно меньше двигаются, в то время как стоящие чаще находятся в движении . Это означает, что для стоящих людей влияние радиационной температуры на их ощущения тепла может быть менее значительным, чем для сидящих.
Кроме того, стоит учитывать практическое соображение: оба установленных критерия практически одинаково влияют на предельные значения температуры потолка.
Этот критерий, основанный в конечном счете на разнице между результирующей сухой температурой в уровнях головы и ступни, обладает тем преимуществом, что он дает возможность сравнивать комфортные условия при лучистом и при конвективном отоплении.
Наблюдения за многочисленными системами отопления с радиаторами и конвекторами, а также наблюдения за системами лучистого отопления, которые можно провести сравнительно легко, подтверждают и дополняют наблюдения за различными системами отопления. Эти наблюдения позволяют статистически определить процент недовольных людей в зависимости от разницы между результирующей сухой температурой в уровнях головы и ступни (при условии, что результирующая сухая температура в уровне ступни составляет от 18°C до 19°C).
Построение диаграммы, основанной на непосредственных наблюдениях Кренко, позволяет предвидеть вероятное количество недовольных при различных типах потолочных панелей, если измерить разницу между средней радиационной температурой в уровнях головы и ступни. Эта диаграмма также позволяет предсказывать приблизительное количество недовольных, используя эту разницу с помощью результирующего сухого термометра при тестировании системы.
Определение допустимых пределов температуры панелей.
Исходя из упомянутых физиологических основ, можно определить максимальную температуру поверхности нагрева на потолке, которая должна превышать температуру окружающей среды, чтобы создать предельную радиационную температуру в уровнях головы и ступни человека, находящегося под центром излучающей поверхности.
Разница между температурой в обоих этих уровнях (головы и ступни) зависит, очевидно, от нескольких факторов, включая форму и площадь панели, высоту помещения и температуру самой панели.
Поскольку радиационная температура зависит от телесного угла, под которым поверхность нагрева видна с уровня ступни и головы, допустимая температура этой поверхности будет тем выше, чем больше высота помещения. Допустимая температура (которая может быть очень высокой для поверхности нагрева, видимой под малым углом и находящейся на большой высоте, как, например, солнце) снижается при малых высотах и увеличении площади панели. Она достигает минимума, а затем с увеличением площади панели начинает повышаться снова.
В результате всех наших исследований и опытов мы обнаружили графики точно отражающие наши результаты(рис. 88 и 89). График на рис. 88 показывает зависимость превышения температуры панели над температурой окружающей среды от высоты помещения и размеров панели, при котором разница между средней радиационной температурой в уровнях головы и ступни составляет для сидящего человека Г. График на рис. 89 показывает аналогичную зависимость для стоящего человека, при котором разница между средней радиационной температурой в уровнях головы и ступни составляет 2е.
Приведенные графики соответствуют простому случаю круглой панели. Если панель имеет другую геометрическую форму, такую как квадрат, прямоугольник, кольцо или замкнутую прямоугольную раму, то следует определить радиус круглой панели, имеющей тот же центр и физиологически эквивалентную. Этот радиус можно найти с помощью следующих формул:
Для квадратной панели с сторонами а, радиус эквивалентной круглой панели составляет R = 0,56а.
Для прямоугольной панели со сторонами а и b, эквивалентная круглая панель имеет радиус, который можно определить по формуле: R = 1,12 * (a*b/a+b).
Сравнение с нормами, принятыми разными авторами.
Важно сравнить результаты, полученные различными исследователями, исследовавшими эту проблему по разным путям.
Результаты, полученные Кренко, имеют преимущество в том, что они основаны на теоретических исследованиях и опытах, проведенных с приблизительно 150 участниками. Нормы, установленные в Германии в результате исследований Кольмара и Лизе, в основном основаны на теоретических аспектах и частично на опытах Кренко.
Наши выводы, начиная с теоретических, основанных на опытах Кренко, были затем проверены на небольшой группе людей. Важно отметить, что результаты, полученные Кольмаром и Лизе, согласуются с нашими выводами относительно влияния формы поверхностей. Наш метод использования эквивалентных кругов, по-видимому, более общ и применим к кольцевым поверхностям, в то время как «факторы формы» Кольмара-Лизе применимы только к прямоугольным поверхностям.
В таблице 1 приведены пределы температуры (в градусах Цельсия), рекомендуемые различными авторами для различных ситуаций. В нормах Кольмара—Лизе и Миссенара первые значения относятся к человеку в сидячем положении, а вторые — к человеку в стоячем положении.
Обнаруживается заметное расхождение предельных значений для сидящего человека. Это можно объяснить различием в исходных условиях и положениях. С другой стороны, наблюдается хорошее согласие между данными четырех авторов относительно стоящего человека. Этот случай является наиболее распространенным, поскольку редко бывает, чтобы все люди в помещении постоянно сидели. Поэтому мы рекомендуем использовать график, соответствующий стоящим людям (рис. 89).
Можно, таким образом, сказать, что при такой системе отопления недовольных будет столько же, сколько и при радиаторном отоплении, при котором разница между температурой воздуха в уровнях головы и ступни составляет 3,5°.
