Mikroklimat pomieszczenia można opisać jako zbiór parametrów fizycznych i chemicznych, zmiennych w czasie i przestrzeni, wywierających wpływ na każdy żywy organizm. Warunkiem dobrego samopoczucia człowieka, w sensie jego zdolności do pracy i regeneracji a także utrzymania odpowiedniego stanu zdrowia, jest zapewnienie mu właściwego, komfortowego mikroklimatu.


Kilka uwag o mikroklimacie sal koncertowych
Mikroklimat pomieszczenia można opisać jako zbiór
parametrów fizycznych i chemicznych, zmiennych w czasie
i przestrzeni, wywierających wpływ na każdy żywy
organizm. Warunkiem dobrego samopoczucia człowieka,
w sensie jego zdolności do pracy i regeneracji a także utrzymania odpowiedniego stanu zdrowia, jest zapewnienie
mu właściwego, komfortowego mikroklimatu.
Parametry mikroklimatu można podzielić na
dwie grupy:

• warunki cieplno-wilgotnościowe
, wywierające
wpływ na bilans cieplny i odczucie wrażeń termicznych,
związanych z oddziaływaniem środowiska na
organizm człowieka, a więc temperaturę, wilgotność
względną, czystość i świeżość powietrza, prędkość
ruchu strumieni powietrza w obrębie obszaru
przebywania ludzi, a także stopień zjonizowania
powietrza odpowiedni dla przebywających w pomieszczeniu
ludzi lub przebiegającego w pomieszczeniu
procesu technologicznego.

• warunki higieniczno-zdrowotne
, obejmujące jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń, oddziaływanie
przegród oraz wyposażenia pomieszczenia, oświetlenie,
barwa wnętrz, poziom dźwięku hałasu, natężenie
pól elektrostatycznego i elektromagnetycznego itp.
Organizm człowieka posiada pewne zdolności dostosowania
się do warunków otoczenia. Zdolności te są jednakże ograniczone. Istnieje określony zakres parametrów
powietrza, w którym człowiek czuje się najlepiej.
Ogólny wpływ czynników zewnętrznych na intensywność
oddawania ciepła przez ciało ludzkie charakteryzuje
tzw. zdolność chłodząca środowiska otaczającego. Zdolność
chłodząca środowiska jest odpowiednia, kiedy powoduje
taką wymianę ciepła pomiędzy ciałem człowieka
i otoczeniem, jakiej w danej chwili wymaga poziom
metabolizmu organizmu. Dobre samopoczucie wynika
ze stanu równowagi termicznej organizmu człowieka
z otoczeniem. Nie odczuwa on ani chłodu, ani gorąca.
Taki stan przyjęto nazywać komfortem cieplnym.
Na odczucie parametrów mikroklimatu przez
człowieka wywierają wpływ:

• czynniki zależne od człowieka, nazywane
także czynnikami wewnętrznymi:

- indywidualne odczucie temperatury,
- stopień aktywności fizycznej,
- izolacyjność cieplna odzieży,
- stan zdrowia i ogólne samopoczucie;

• czynniki niezależne od człowieka, zwane
czynnikami zewnętrznymi:

- temperatura powietrza,
- wilgotność względna powietrza,
- prędkość powietrza w strefie przebywania ludzi,
- temperatura powierzchni otaczających (przegród
budowlanych),
- poziom dźwięku hałasu,
- czystość powietrza,
- świeżość powietrza (określana zawartością dwutlenku
węgla),
- stopień i rodzaj zjonizowania powietrza pomieszczenia
(bilans jonowy powietrza),
- oświetlenie i wystrój wnętrz (kolorystyka przegród).
Szereg tych czynników może być kształtowanych przez
działanie urządzeń klimatyzacyjnych lub wentylacyjnych
obsługujących dane pomieszczenie.
Zapewnienie jedynych, obiektywnie dobrych warunków
komfortu cieplnego w salach widowiskowych i koncertowych
jest bardzo trudne, gdyż przebywający w nich ludzie
są zazwyczaj różnego wieku, płci oraz różnie ubrani. Biorąc pod uwagę tylko temperaturę powietrza w salach widowiskowych,
to niższe jej wartości są bardziej odpowiednie
dla osób młodszych, zaś starsi ludzie czują się
zdecydowanie lepiej w wyższej temperaturze. Podobnie
kobiety, ze względu na sposób ubierania się, preferują
temperatury wyższe niż mężczyźni. W omawianego typu
obiektach przyjęcie systemu rozdziału (rozprowadzenia)
powietrza w pomieszczeniu ma duży wpływ na pozytywne
odczucie mikroklimatu wnętrza. W niższej temperaturze
powietrza zbyt duża jego prędkość będzie powodowała
nieprzyjemne odczucia przeciągu. Z drugiej strony, mały
ruch lub bezruch powietrza jest odbierany przez człowieka
niekorzystnie. Powoduje uczucie zmęczenia i duszności,
a powietrze odczuwamy jako zatęchłe. Należy tak
kształtować ruch powietrza, aby odczucia odbierane
przez ludzi znajdujących się na spektaklach lub koncertach
były możliwie najbardziej pozytywne.
Osobnym problemem, często występującym, jest potrzeba
jednoczesnego dostosowania warunków mikroklimatu
do wymagań widzów, biernie odbierających
przebieg występu i artystów pracujących na estradzie,
najczęściej pod wpływem promieniowania cieplnego
źródeł światła, nierzadko w dużym stresie i ze zwiększonym
wysiłkiem fizycznym.

Temperatura powietrza w pomieszczeniu
Za najwłaściwszą temperaturę powietrza
w strefie przebywania ludzi można uznać
tę, która zapewnia ciału ludzkiemu równowagę
cieplną w otaczającym go środowisku
bez wysiłku ze strony organizmu. Dla większości
ludzi normalnie ubranych, podczas
wykonywania lekkiej pracy lub znajdujących się w stanie spoczynku, temperatura
powietrza w strefie przebywania ludzi, zapewniająca dobre samopoczucie wynosi:
• w zimie 20-22°C,
• w lecie (dla średniej temperatury zewnętrznej)
22-26°C.
Człowiek w określonej temperaturze rozróżnia jej zmiany wynoszące około ±1 K,
można więc przyjąć, że optymalne warunki
zezwalają na wahania temperatury
w strefie przebywania ludzi w granicach
±1 K. Różnica temperatury powietrza na
poziomie głowy i na poziomie stóp powinna
być jak najmniejsza i nie powinna
nigdy przekraczać zakresu 2...3 K [9, 10].
Latem temperatura komfortu jest wyższa, ponieważ człowiek jest lżej ubrany,
przy tej samej powierzchni ciała wymaga
więc wyższej temperatury otoczenia, dla
zachowania takiego samego oddawania
ciepła. Przytoczone wartości temperatury
są średnimi, które w każdym indywidualnym
przypadku wymagają skorygowania.
Na przykład, gdy temperatura na zewnątrz wynosi 28...30°C, a człowiek
ubiera się lekko, to wchodząc do pomieszczenia
klimatyzowanego (chłodzonego)
o temperaturze 22°C, będzie odczuwał chłód. Temperatura taka może
jednakże wydać się przyjemna dla człowieka,
który przebywa cały dzień w danym
pomieszczeniu, będzie odpowiednio
ubrany i aktywny ruchowo. Dla krótkotrwałego pobytu w chłodzonych pomieszczeniach
zaleca się w gorących
dniach utrzymywanie temperatury, która
stanowi średnią z wartości temperatury
w pomieszczeniu, która panuje w nim
w okresie zimnym i temperatury zewnętrznej
w okresie ciepłym [7, 8].

Nie ma obowiązujących norm bądź wytycznych
dotyczących parametrów powietrza,
jakie należałoby zapewniæ w salach
widowiskowych i audytoryjnych. Parametry
obliczeniowe powietrza wewnętrznego
w pomieszczeniach przeznaczonych do
stałego przebywania ludzi, jakie należy
przyjmować przy obliczaniu urządzeń
wentylacji mechanicznej i klimatyzacji
pomieszczeń podaje norma PN-78/B-
03421: Parametry obliczeniowe powietrza wewnętrznego
w pomieszczeniach przeznaczonych
do stałego przebywania ludzi. Przez określenie
„sta³e przebywanie ludzi
rozumie się
przebywanie tych samych osób bez przerwy
przez co najmniej 2 godziny lub
przebywanie z przerwami o łącznym czasie
przebywania wynoszącym co najmniej
połowę jednej zmiany pracy (4 godziny).
Zatem wydaje się słusznym przyjęcie, iż
w pewnych przypadkach sale audytoryjne
i widowiskowe to takie właśnie pomieszczenia.
Według PN-78/B-03421 temperatura
w pomieszczeniu jest uzależniona
od aktywności fizycznej (dla sal zgromadzeń
– aktywność mała) i prędkości powietrza
w strefie przebywania ludzi.
Cytowana norma zaleca utrzymywanie
w okresie ciepłym temperatury powietrza
w zakresie 23...26°C, jako wartości
optymalnych dla stałego przebywania ludzi
(ponad 2–3 godziny).

Wilgotność względna powietrza
Wilgotność wpływa znacząco na warunki
komfortu cieplnego, ponieważ człowiek
oddaje ciepło także przez parowanie.
Intensywność parowania zależy w tych
samych warunkach od różnicy ciśnienia
cząstkowego pary wodnej na powierzchni
skóry i pary wodnej zawartej w powietrzu.
W temperaturze 20°C oddawanie
ciepła przez parowanie odgrywa niewielką rolę. W tej temperaturze również wilgotność
powietrza nie ma dużego wpływu
na warunki komfortu cieplnego.
Wyższa temperatura powietrza powoduje,
że wilgotność względna powietrza w pomieszczeniu
nabiera decydującego znaczenia,
ponieważ dla utrzymania równowagi
termicznej organizmu silnie wzrasta
wpływ odparowywania wody ze skóry.
Określając zatem górną granicę warunków
komfortu, powinno się przyjmować
względną wilgotność tym niższą, im wyższa jest temperatura powietrza. Obniżanie
górnej granicy wilgotności względnej
powietrza pomieszczenia ze wzrostem
temperatury powietrza w pomieszczeniu
znajduje swe uzasadnienie w sposobie oddawania
ciepła przez organizm ludzki.
Organizm ludzki oddaje ciepło jawne
przez konwekcję i promieniowanie oraz
ciepło utajone przez odparowanie potu.
Na wykresie i – x (rys.1) podano zakresy
parametrów odpowiadające komfortowi
cieplnemu. Krzywa parności (duszności),
leżąca już poza obszarem komfortu, wyznacza
na tym wykresie obszar parametrów
powietrza (zawartości wilgoci)
szczególnie uciążliwych dla ludzi.

Rys. 1 Dopuszczalne i zalecane wartości temperatury i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniach [8]. Zacienione pole na wykresie – obszar komfortu zalecany przez normę DIN 1946 [8]
Wilgotność względna powietrza ma
w granicach 30-60 (70)% niewielki
wpływ na odczucia cieplne człowieka.
Jednak dla wilgotności względnej
ø70%, wilgoć może lekko wykraplać
się na zimnych przegrodach, a materia³y pochodzenia
organicznego użyte w elementach
wyposażenia wnętrz mogą po pewnym
czasie wydzielać zapachy powstające
podczas tworzenia się pleśni i gniciu.
Jones
[4] podaje, że w powietrzu o wilgotności
względnej wyższej od 60% zapachy
są bardziej odczuwalne.
Zakres komfortu cieplnego dla temperatury
i wilgotności względnej powietrza pomieszczenia
przy prędkości powietrza
0...0,20 m/s, gdy temperatura płaszczyzn
otaczających pomieszczenie mieści się
w granicach 19,5...23°C, pokazano na rys. 2.

Rys. 2 Obszar komfortu dla temperatury powietrza tp
i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu
ø
(wg Leusdena i Freymarka) [5]

Organizm człowieka zawsze stara się utrzymać temperaturę
ciała na możliwie stałym poziomie. Temperatura
skóry człowieka, która w warunkach normalnych wynosi
około 33...36°C, jest zazwyczaj wyższa od temperatury
powietrza oraz otaczających przegród budowlanych.
To właśnie ona decyduje o indywidualnym odczuciu
ciepła lub zimna, a także o kierunku wymiany ciepła
między człowiekiem i jego najbliższym otoczeniem.
Gdy temperatura skóry spadnie poniżej 32°C człowiek
zaczyna odczuwać zimno, zaś po przekroczeniu 37°C
zaczyna się intensywne pocenie [7].
Utrzymywaniu temperatury ciała człowieka na prawie
stałym poziomie towarzyszy konieczność odprowadzania
do otoczenia nadmiaru ciepła wytwarzanego
przez organizm w procesach metabolicznych.
Jeśli nie ma możliwości odprowadzania ciepła,
organizm będzie kumulował go coraz więcej i temperatura
ludzkiego ciała musi wzrastać, co jest groźne
dla zdrowia i życia człowieka. Ciepło wytwarzane
w organizmie ludzkim w wyniku procesów metabolicznych
podczas wykonywaniu różnych czynności,
w odniesieniu do jednostki powierzchni ciała ludzkiego,
podano m.in. w pracy [2].
Człowiek oddaje ciepło do otoczenia w różny sposób:
- na drodze konwekcji z zewnętrznej powierzchni
odzieży i z odkrytej powierzchni skóry,
- przez przewodzenie przez warstwę odzieży,
- przez promieniowanie,
- na drodze odparowania z powierzchni skóry,
- przez oddychanie oraz w wyniku dyfuzji pary wodnej
przez skórę [7].

Prędkość ruchu powietrza
Duży wpływ na warunki komfortu ma
prędkość przepływu powietrza. Wpływa
ona na intensywność przejmowania ciepła z powierzchni ciała człowieka i przez
to bezpośrednio na ilość ciepła oddawanego
do otoczenia. Jest więc ważnym parametrem,
który poza temperatur¹ i wilgotnością, ma istotny wpływ na bilans
cieplny ciała ludzkiego.

Steimle
[11] podaje, że wartości prędkości
przepływu powietrza zapewniające warunki
komfortu cieplnego zależą od temperatury
powietrza. Przy małych prędkościach
powietrza człowiekowi może być
zbyt ciepło a ciało ludzkie nie może oddawać
dostatecznej ilości energii do otoczenia.
Wyższa prędkość powietrza powoduje,
że otoczenie przejmuje zbyt
wiele ciepła i człowiekowi jest wówczas
zbyt zimno. Graniczne wartości prędkości
powietrza (w strefie przebywania
ludzi o małej aktywności i ubranych normalnie)
wg [11] podano w tabeli 1.
Tabela 1. Prędkość przepływu powietrza
w strefie przebywania ludzi
w zależności od
jego temperatury [14]


Dla przebywającego w wentylowanym (klimatyzowanym)
pomieszczeniu człowieka
nawet niewielki ruch powietrza może być
odczuwalny jako dyskomfort. Dlatego też
ograniczenia prędkości powietrza w strefach
przebywania ludzi wiążą się zasadniczo
ze zjawiskiem przeciągów. Powoduje je
powietrze o temperaturze niższej od temperatury
pomieszczenia owiewające tylko
pewną część ciała. Dochodzi wówczas do
intensywnego wychłodzenia tej części ciała i samopoczucie przebywającej tam osoby
zdecydowanie się pogarsza. Temperatura
skóry przy prędkości powietrza 0,5 m/s
i jego temperaturze oko³o 21°C może
spaść nawet o 2 K.
W salach widowiskowych i audytoryjnych,
gdzie aktywność widzów (słuchaczy) jest
niewielka, zaleca się stosować dolny zakres
prędkości. Zalecany obszar prędkości
powietrza w zależności od temperatury
w pomieszczeniu przedstawia rys. 3. Wyróżnione pole obrazuje warunki komfortu
zależnie od temperatury i prędkości powietrza
w pomieszczeniu, wówczas, gdy
wilgotność względna utrzymywana jest
w granicach 30...70%, a temperatura
płaszczyzn otaczających pomieszczenie
mieści się w granicach 19,5...23°C.

Rys. 3. Obszar komfortu dla temperatury powietrza
tp
i prędkości powietrza w pomieszczeniu
(wg Rödlera) [3, 5]

Odczucie komfortu cieplnego zależy także od tego, jaka część ciała jest wystawiona
na działanie strumienia powietrza.
Mogą na przykład być akceptowane pewne
wartości temperatury i prędkości strumienia
powietrza omywającego twarz,
lecz te same wartości będą uznane za
nieprzyjemne przy napływie powietrza
na kark, bądź na nogi. Prędkość przepływu
powietrza w strefie przebywania ludzi
w zasadzie powinna być utrzymywana
w zakresie 0,15...0,35 m/s [7]. Polska
Norma PN-78/B-03421: Parametry obliczeniowe
powietrza wewnętrznego w pomieszczeniach
przeznaczonych do stłego pobytu
ludzi
podaje prędkości powietrza dla małej aktywności fizycznej: w = 0,2 m/s
w okresie zimnym i w = 0,3 m/s w okresie
ciepłym.


Temperatura powierzchni przegród

W salach widowiskowych temperatura powierzchni
przegród odgrywa zazwyczaj
mniejszą rolę niż w innych pomieszczeniach,
w których przebywają ludzie. Wynika
to głównie ze znacznych rozmiarów pomieszczenia
i oddalenia ludzi od przegród
zewnętrznych a także z tego powodu, że
większość sal koncertowych lub teatralnych
nie ma przegród zewnętrznych. Natomiast
występuje tu problem oddziaływania promieniowania
cieplnego źródeł światła,
zwłaszcza w strefie sceny. Zjawisko to może być kompensowane albo lokalnie obniżoną temperaturą powietrza nawiewanego
albo podwyższoną prędkością przepływu.
Z punktu widzenia kształtowania mikroklimatu
strefy przebywania ludzi, oba zabiegi są
niekorzystne, bowiem natężenie oświetlenia jest zmienne i zależy od wielu, nieprzewidywalnych
w fazie projektowania czynników
np. od scenografii konkretnej produkcji
scenicznej czy koncertowej.


Poziom ciśnienia akustycznego (dźwięku hałasu)

Praca urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych
powoduje emisję hałasu i drgania
mechaniczne. Zjawiska te mają istotny
wpływ na warunki komfortu dla widzów
bądź słuchaczy. Zbyt duży hałas wpływa
ujemnie na jakość doznawanych wrażeń
artystycznych i zmniejsza zdolność koncentracji.
Drgania przenoszone na ustrój człowieka
powodują zmęczenie, wzrastającą
nerwowość i zmniejszającą się zdolność do
koncentracji. Oprócz hałasu pochodzącego
od urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych
może dojść także do zakłóceń powstających wskutek przenikania hałasu
z zewnątrz. Sytuacja taka jest wynikiem zaprojektowania
i wykonania przegród o nieodpowiednich
własnościach akustycznych
lub wykonaniu niewłaściwych pod względem
akustycznym połączeń poszczególnych
przegród (szczeliny, otwory, mostki
dźwiękowe). Zakłócenia zewnętrzne mogą
powodować nieprzyjemne odczucia akustyczne
u widzów, jak też pogorszyć komfort
pracy muzyków czy aktorów. Obowiązująca Polska Norma PN-87/B-02151/02:
Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem pomieszczeń
w budynkach. Dopuszczalne wartości
poziomu dźwięku w pomieszczeniach
określa dopuszczalny
poziom dźwięku w pomieszczeniach
przeznaczonych do przebywania ludzi.
Dla sal wykładowych i audytoryjnych (można przyjąć jak dla sal konferencyjnych) dopuszczalny
równoważny poziom dźwięku
hałasu, przenikającego do pomieszczenia od
wszystkich źródeł hałasu łącznie, wynosi
40 dB(A), a dopuszczalny średni poziom
dźwięku przenikającego do pomieszczenia
od wyposażenia technicznego oraz od innych
urządzeń w budynku i poza nim wynosi
35 dB(A). W w/w normie nie ma przepisu
odnoszącego się do sal koncertowych lub teatralnych.
Niemieckie zalecenia VDI [wg 8]
mówią, że poziom ciśnienia akustycznego
w salach operowych i koncertowych nie powinien
przekraczać 25 dB(A), a w teatralnych
30 dB(A).
Andrzej Grzegorczyk, Aleksander Pełech,
Marcin Sompoliński, Sylwia Szczęśniak
Katedra Klimatyzacji i Ciepłownictwa
Wydział Inżynierii Środowiska
Politechnika Wrocławska

Literatura:
[1] Bystrzyński Jerzy, Mróz Tomasz: „Nowoczesne
metody klimatyzacji sal audytoryjnych”,
Artykuł zamieszczony na
stronie www.wentylacja.com.pl
[2] Fanger P.O., „Komfort cieplny”: Arkady,
Warszawa 1974
[3] Gaziński B.: Poradnik „Klimatyzacja”.
Systherm Serwis. Poznań 2001
[4] Jones W.P.: „Klimatyzacja”, Arkady, Warszawa
2001, wydanie II
[5] Lampe G. i in.: Projekt klimatyzacji
a projekt budynku. Arkady. Warszawa
1981
[6] Majerski St., Mierzwiński St.: Projektowanie
audytoriów i sal widowiskowych.
Ogrzewanie i Wentylacja. Nowa
Technika w Inżynierii Sanitarnej – zeszyt
6. Arkady. Warszawa 1976
[7] Przydróżny St., Ferencowicz J.: „Klimatyzacja”.
Skrypt Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1989
[8] Recknagel H., Sprenger E., Hönmann
W., Schramek E.R.: Ogrzewanie i klimatyzacja.
Poradnik. EWFE Gdańsk
1994
[9] Sompoliński M., Przydróżny E., Besler
G. J.: „Wpływ organizacji wymiany powietrza
w salach widowiskowych na zapotrzebowanie
energii”, referat na
Międzynarodową Konferencję N-T
„Problemy Inżynierii Środowiska –
u progu nowego tysiąclecia”, Wrocław
– Szklarska Poręba 2000
[10] Sompoliński M.: „Energooszczędne
kształtowanie mikroklimatu w salach
widowiskowych”. Praca doktorska. Katedra
Klimatyzacji i Ciepłownictwa
Wydziału Inżynierii Środowiska Politechniki
Wrocławskiej. Wrocław 2004
[11] Steimle F.: „Kurs klimatyzacji”, Arkady,
Warszawa 1979
[12] PN–78 /B–03421: Wentylacja i klimatyzacja.
Parametry obliczeniowe powietrza
wewnętrznego w pomieszczeniach
do stałego przebywania ludzi
[13] PN–83/B–03430/Az3:2000: Wentylacja
w budynkach mieszkalnych zamieszkania
zbiorowego i użyteczności publicznej.
Wymagania
[14] PN-87/B-02156 Akustyka budowlana.
Metody pomiaru poziomu dźwięku
w budynkach
[15] PN-87/B-02151/02: Akustyka budowlana.
Ochrona przed hałasem pomieszczeń
w budynkach. Dopuszczalne wartości
poziomu dźwięku w pomieszczeniach.
Źródło:
Zamów u nas roczną prenumeratę "Polskiego Instalatora" z rabatem 20%!

Komentarze

  • sporo niedociągnięć

    Szkoda, że nienapisaliście o świeżości potietrza :-(