ASHRAE 55 - ASHRAE 55

Стандарт ANSI / ASHRAE 55: Температурные условия окружающей среды для проживания человека является Американский национальный стандарт опубликовано ASHRAE который устанавливает диапазоны условий окружающей среды в помещении для достижения приемлемых тепловой комфорт для жителей зданий. Впервые он был опубликован в 1966 году, а с 2004 года обновляется каждые три-шесть лет. Самая последняя версия стандарта была опубликована в 2017 году.

Организация стандартной

Основная часть стандарта состоит из предисловия (с описанием изменений, внесенных в текущую версию), восьми разделов и нескольких нормативных приложений:

1. Цель
2. Объем
3. Определения
4. Основные требования
5. Условия, обеспечивающие тепловой комфорт
6. Соответствие конструкции
7. Оценка комфорта в существующих зданиях
8. Рекомендации

Нормативное приложение А: Методы определения рабочей температуры

Нормативное приложение B: Компьютерная программа для расчета PMV / PPD

Нормативное приложение C: Процедура расчета комфортного воздействия солнечной энергии на жильцов

Нормативное приложение D. Процедура оценки охлаждающего эффекта от повышенной скорости воздуха с использованием НАБОР

Информационное приложение E: Условия, обеспечивающие тепловой комфорт

Информационное приложение F: Использование данных о скорости метаболизма

Информационное приложение G: Изоляция одежды

Информационное приложение H: Методы зоны комфорта

Информационное приложение I: Местный дискомфорт и вариации со временем

Информационное приложение J: Пространства с естественными условиями, контролируемые жителями

Информационное приложение K: Образец документации по соответствию конструкции

Информационное приложение L: Измерения, исследования и оценки комфорта в существующих помещениях: части 1 и 2

Информационное приложение M: Библиография и информационные ссылки

Информационное приложение N: описание дополнений

Информативные приложения не являются частью стандарта, но содержат дополнительную информацию о терминах и методах, описанных в стандарте, а также библиографию и описание дополнений, включенных из предыдущей версии в текущую версию.^[1]

Цель

Как описано в стандарте: «Целью стандарта является определение сочетания факторов тепловой среды внутри помещения и личных факторов, которые будут создавать условия тепловой среды, приемлемые для большинства людей, находящихся в помещении».^[1]

Объем

Стандарт рассматривает четыре основных фактора окружающей среды (температура, тепловое излучение, влажность, и скорость воздуха ) и два личных фактора (Мероприятия и одежда ) которые влияют тепловой комфорт. Это применимо для:

• здоровые взрослые люди при атмосферном давлении на высоте до (или эквивалентной) 3000 м (9800 футов),
• люди, у которых изоляция одежды составляет от 0,0 до 1,5 кло, которые не носят непроницаемую одежду,
• уровень метаболизма от 1,0 до 2,0,
• люди, которые не спят и не лежат,
• для внутренних помещений, рассчитанных на пребывание не менее 15 минут.^[1]

Определения

Адаптивная модель

Адаптивная модель - это модель, которая связывает расчетные температуры в помещении или допустимые диапазоны температур с метеорологическими или климатологическими параметрами вне помещения.^[1]

Тепловой комфорт

Тепловой комфорт - это состояние ума, которое выражает удовлетворение тепловой средой и оценивается субъективно.^[1]

Пространства с естественным кондиционированием, контролируемые жителями

Пространство с естественным кондиционированием, контролируемое жильцами, - это то, где тепловые условия в помещении в основном регулируются отверстиями, контролируемыми жильцами.^[1]

Прогнозируемое среднее количество голосов (PMV)

Прогнозируемое среднее количество голосов - это индекс, который прогнозирует среднее значение голосов тепловых ощущений (самооценки восприятия) большой группы людей по шкале ощущений, выраженной от -3 до +3, что соответствует категориям «холод», «холод», «слегка прохладный», «нейтральный», «слегка теплый», «теплый» и «горячий».^[1] Значение PMV может быть вычислено либо с использованием кода, приведенного в Приложении B стандарта, либо может быть рассчитано произвольно с помощью CBE Инструмент теплового комфорта для ASHRAE 55,^[2] с пакетом Python питермальный комфорт^[3] и с пакетом R комфорт.

Зона комфорта

Зона комфорта относится к комбинациям температуры воздуха, средней лучистой температуры (tr) и влажности, которые, по прогнозам, являются приемлемой тепловой средой при определенных значениях скорости воздуха, скорости обмена веществ и теплоизоляции одежды (I_cl)^[1]

Утеплитель одежды (I_cl)

Изоляция одежды - это сопротивление явной теплопередаче, обеспечиваемой комплектом одежды (выраженное в единицах кло, которое является единицей для количественной оценки теплоизоляции, обеспечиваемой одеждой и комплектом одежды.1 Clo = 0,155 м² ° C / Вт (0,88 фут² · ч · ° F / БТЕ))^[1]

Скорость метаболизма (мет.)

Скорость метаболизма - это скорость преобразования химической энергии в тепло и механическую работу в результате метаболической активности человека на единицу площади поверхности кожи (выраженная в метрических единицах), равная 58,2 Вт / м² (18,4 БТЕ / ч · фут²), которая представляет собой энергию, вырабатываемую на единицу площади поверхности кожи среднего человека, сидящего в состоянии покоя.

Часы превышения

Час превышения - это количество занятых часов в течение определенного периода времени, когда условия окружающей среды в занятом помещении находятся за пределами зоны комфорта.^[1]

Методы оценки теплового комфорта

Графический метод зоны комфорта

Графический метод использует наложение на психрометрическая диаграмма указать рабочие температуры и влажность на котором тепловой комфорт достигается зимой (1.0 Clo) и летний (0,5 Clo). Он основан на Прогнозируемое среднее количество голосов (PMV) модель.^[4] Применимость графической модели зоны комфорта ограничена условиями, когда скорость метаболизма пассажиров составляет 1,0-1,3, а коэффициент влажности ниже 0,012 кг H₂O / кг сухого воздуха (0,012 фунта H₂0 / фунт сухого воздуха). Если эти требования соблюдены и условия окружающей среды внутри здания находятся в указанных диапазонах, соблюдение достигается.^[1]

Метод аналитической зоны комфорта

Для влажности выше 0,012 кг H₂O / кг сухого воздуха (0,012 фунта H₂0 / фунт сухого воздуха), или для показателей метаболизма до 2,0, аналитическая модель должна использоваться для определения ощущения теплового комфорта. Также на основе модели PMV, этот метод использует такие инструменты, как ASHRAE Thermal Comfort Tool или онлайн CBE Инструмент теплового комфорта для ASHRAE 55^[2] для оценки теплового комфорта. Пользователи предоставляют рабочая температура (или температура воздуха и средняя лучистая температура ), скорость воздуха, влажность, скорость метаболизма и значение теплоизоляции одежды, а инструмент оценивает прогнозируемые тепловые ощущения по шкале от -3 (холод) до +3 (жарко). Соответствие достигается, если условия обеспечивают тепловую нейтральность, измеряемую в диапазоне от -0,5 до +0,5 по шкале PMV.^[1]

Повышенная скорость воздуха

Раздел устанавливает положения для увеличения верхнего предела температуры воздуха при повышенной скорости воздуха выше 0,20 м / с (39 футов / мин). Методология основана на модели SET (Стандартная эффективная температура), которая позволяет назначить эффективную температуру (при стандартной скорости метаболизма и значениях изоляции одежды) для сравнения тепловых ощущений, испытываемых при различных тепловых условиях.^[5] Верхний предел скорости воздуха зависит от того, есть ли у пассажиров местное управление или нет. Для оценки соответствия может использоваться ASHRAE Thermal Comfort Tool или компьютерная модель, проверенная по коду, приведенному в Информационном приложении D к стандарту.^[1]

Местный термический дискомфорт

Асимметрия лучистой температуры между потолком и полом, воздухом и стенами должна быть ограничена, чтобы уменьшить дискомфорт. Чтобы снизить риск сквозняков при температурах ниже 22,5 ° C (72,5 ° F), скорость воздуха за счет системы HVAC должна быть 0,15 м / с (30 футов / мин) или ниже. Вертикальная разница температур воздуха между лодыжкой и головой ограничена 3 ° C (5,4 ° F) для сидящих пассажиров и 4 ° C (7,2 ° F) для пассажиров, сидящих стоя.^[6] Если ноги пассажиров будут касаться пола, температура должна быть 19–29 ° C (66–84 ° F).^[1]

Изменения температуры со временем

Если пассажиры не могут контролировать циклические колебания или дрейфы в условиях окружающей среды в помещении, необходимо соблюдать условия, указанные в этом разделе. Рабочие температуры не должны колебаться более чем на 1,1 ° C (2,0 ° F) в течение 15 минут и не изменяться более чем на 2,2 ° C (4,0 ° F) в течение 1 часа.^[1]

Приемлемые тепловые условия в помещениях с естественным кондиционированием, контролируемых людьми

Этот метод, также известный как адаптивная модель комфорта, применяется в зданиях без механического охлаждения (и без действующей системы обогрева), где уровень встреч жителей составляет 1,0–1,3, а уровень их одежды - 0,5–1,0. Clo. Для этой модели стандарт предоставляет график допустимых пределов температуры в помещении при преобладающей средней температуре наружного воздуха (среднее значение среднесуточной температуры наружного воздуха за предыдущие 7–30 дней). В прилагаемой таблице перечислены положения для более высоких рабочих температур при скорости воздуха от 0,3 м / с (59 футов / мин) до 1,2 м / с (240 футов / мин). График действителен для преобладающих средних температур в диапазоне 10–33,5 ° C (50,0–92,3 ° F). Он обеспечивает диапазоны приемлемости 80% и 90%, указывая процент людей, которые, как ожидается, будут чувствовать себя комфортно при указанной температуре в помещении и преобладающей средней температуре наружного воздуха.^[1]

Демонстрация соответствия конструкции

Этот раздел стандарта применим к проектированию зданий. Все системы здания должны быть спроектированы таким образом, чтобы поддерживать занятые помещения в условиях внутри помещений, определенных одним из описанных методов оценки при расчетных условиях. Системы должны поддерживать эти условия в ожидаемом диапазоне рабочих условий внутри и вне помещений.^[1]

Для демонстрации соответствия необходимо задокументировать следующее, если применимо. Образец документации представлен в Информационном приложении J.^[1]

• Метод соответствия (например, метод графической зоны комфорта).
• Расчетная рабочая температура и влажность, расчетные внешние условия обогрева и охлаждения, общие внутренние нагрузки и расчетные часы превышения.
• Предполагаемые значения факторов окружающей среды (рабочая температура, влажность и средняя скорость воздуха) и личных факторов (изоляция одежды и скорость метаболизма) для расчетных условий обогрева и охлаждения; места, где личные факторы выходят за указанные пределы, следует указывать как не входящие в сферу действия стандарта.
• Описание способов устранения местного теплового дискомфорта, включая методы расчета, исходные данные и результаты.
• Возможности системного оборудования для каждого помещения, демонстрирующие, что тепловые нагрузки будут выдерживаться в расчетных условиях отопления и охлаждения.
• Если указана повышенная скорость воздуха, контролируемая пассажирами, описание типа управления.
• Скорость воздуха, асимметрия лучистой температуры, вертикальная асимметрия лучистой температуры, температура поверхности и изменения температуры во времени должны рассчитываться в соответствии со стандартами инженерной отрасли (например, главой 57 Справочник ASHRAE -HVAC Applications).

Оценка комфорта в существующих зданиях

Хотя Стандарт ANSI / ASHRAE 55 не требует оценки комфорта в существующем здании, эта часть стандарта предлагает руководство по выполнению оценки, когда это требуется из других норм или стандартов. Как правило, оценка комфорта в существующих зданиях может производиться с двух точек зрения: на основе исследования удовлетворенности жителей и измерений физической среды.^[1]

Методы измерения

Обследование жильцов

Температурный комфорт в помещении можно определить по результатам опроса жильцов. Обследование должно быть распространено на все помещение или репрезентативную часть помещения. Стандарт предполагает, что если опросы были распространены среди более чем 45 жителей, процент ответов должен превышать 35%. Если это число находится в диапазоне от 20 до 45, минимальное количество ответов - 15. Если число меньше 20, по крайней мере 16 должны ответить, чтобы опрос стал репрезентативным.^[1]

Для опросов удовлетворенности шкала тепловой удовлетворенности должна заканчиваться вариантами: «очень доволен» и «очень недоволен», а также жильцам должно быть разрешено объяснять свое недовольство, отвечая на открытый вопрос. Что касается опросов на определенный момент времени, опрос следует запрашивать во время занятия, а шкала удовлетворенности должна быть непрерывной. На шкале должно быть не менее семи баллов, оканчивающихся на «очень приемлемо» и «очень неприемлемо». Стандарт также указывает, что при задании вопросов о тепловых ощущениях шкала должна быть «холодная, прохладная, слегка прохладная, нейтральная, слегка теплая, теплая и горячая». ^[1]

Физические измерения

Для помещений с механическим кондиционированием необходимо определить зону комфорта на основе PMV, которая включает измерение и запись метаболической активности и изоляции одежды. Границы зоны комфорта должны быть подогнаны под движение воздуха, а условия зоны - отрегулированы, чтобы избежать местного теплового дискомфорта. Для естественно кондиционируемого пространства с контролируемым количеством людей адаптивная модель должна использоваться для определения границ теплового комфорта. Для таких помещений необходимо измерить температуру воздуха в помещении и на улице, а также среднюю температуру излучения и скорость воздуха.^[1]

Стандарт ANSI / ASHRAE 55 обеспечивает руководство по положению, времени и точности оборудования для физических измерений. Места измерения должны быть там, где люди, как ожидается, будут проводить время. Если таких мест несколько, измерение может быть выполнено в репрезентативном месте.^[1] В случаях, когда невозможно найти оптимальное репрезентативное местоположение, стандарт предлагает конкретные местоположения в пространстве.^[1]

Для сидящих пассажиров измерения температуры и скорости воздуха следует производить на высоте 0,1, 0,6 и 1,1 м (4, 24 и 43 дюйма), а рабочую температуру и PMV следует измерять на высоте 0,6 м (24 дюйма). ). Высота должна быть отрегулирована для стоящих людей. Местный дискомфорт, вызванный асимметрией лучистой температуры, должен измеряться в местах расположения людей, при этом датчики должны быть ориентированы так, чтобы улавливать максимальную разницу температур поверхности.^[1]

Стандарт предполагает, что время измерений должно длиться два или более часа, и это также должно быть репрезентативным временем года для этого конкретного здания. Шаг измерения по времени должен составлять не более пяти минут для температуры воздуха, средней температуры излучения и влажности и не более трех минут для скорости воздуха.^[1]

Для достижения приемлемых результатов стандарт также предлагает минимальную точность оборудования на основе текущего отраслевого стандарта.^[1]

При извлечении данных об окружающей среде из системы управления зданием следует оценить местоположение, высоту и временной шаг датчиков на основе предыдущего предложения.^[1]

Методы оценки

Обследование жильцов

Чтобы оценить вероятность удовлетворения от опросов удовлетворенности, стандарт предлагает разделить количество голосов, поданных между «просто удовлетворен» и «очень доволен», на общее количество голосов, поданных в этих вопросах. Ответы на открытые вопросы от «очень недовольных» жильцов должны быть задокументированы для последующего анализа.^[1] Для опросов на определенный момент времени оценка удобства должна выполняться путем деления количества голосов от -1 до +3 на общее количество голосов. Следует иметь в виду, что результаты опросов на определенный момент времени эффективны только в то время, когда опросы были запрошены.^[1]

Физические измерения

Результаты измерений следует сравнивать с настроенной зоной комфорта для конкретного здания. Существует два случая оценки теплового комфорта: в определенное время или в течение определенного периода времени. Для механически кондиционируемого помещения в конкретный момент времени модель PMV и SET должна использоваться для установления зоны комфорта, а местный тепловой дискомфорт также должен оцениваться по пределу, установленному этим стандартом. Для помещений с естественным кондиционированием, контролируемых людьми, результаты измерений необходимо сверять с зоной комфорта, установленной адаптивной моделью.^[1]

Чтобы оценить тепловой комфорт в течение определенного периода времени в механически кондиционируемом помещении, часы превышения - это сумма всех часов, когда абсолютное значение PMV больше 0,5. Для помещений с естественным кондиционированием, контролируемых жителями, часы превышения - это сумма часов, когда рабочая температура выходит за пределы нижней и верхней границ зоны комфорта.^[1]

Приложение F. Используйте данные скорости метаболизма

Скорость метаболизма - это скорость преобразования химической энергии в тепло и механическую работу в результате метаболической активности человека. Он определяется на единицу площади поверхности кожи, равной 58,2 Вт / м² (18,4 БТЕ / ч · фут²). Это энергия, вырабатываемая единицей площади поверхности кожи среднего человека, сидящего в состоянии покоя.^[1]

Стандарт ANSI / ASHRAE 55 предоставляет таблицу скорости метаболизма различных видов непрерывной деятельности. Эти значения действительны для среднего взрослого с площадью поверхности кожи 1,8 м² (19,6 фут²). Стандарт напоминает пользователям, что они должны использовать собственное суждение, чтобы сопоставить рассматриваемые виды деятельности с сопоставимыми видами деятельности в таблице. За исключением малоподвижной деятельности, скорость метаболизма при всех других видах деятельности может варьироваться. Это изменение зависит от человека, выполняющего задачу, и его / ее окружения.^[1]

Когда продолжительность занятия равна или меньше одного часа, можно использовать взвешенную по времени скорость метаболизма. Когда скорость метаболизма превышает 1,0, испарение пота становится все более важным фактором, и метод PMV не учитывает этот фактор полностью.^[1]

Приложение G: Изоляция одежды

Изоляция одежды относится к теплопередаче всего тела, включая открытые части, такие как руки и головы. Существует множество способов определения теплоизоляции одежды. Допускаются точные данные измерений с использованием теплового манекена. Если такое измерение невозможно, настоящий стандарт предлагает четыре метода определения теплоизоляции одежды. Также указано, что методы, предусмотренные настоящим стандартом, больше не действуют, если изоляция одежды превышает 1,5. Clo. И это также недействительно, когда пассажиры носят одежду, которая очень непроницаема для переноса влаги.^[1]Первый метод наименее точен, по мнению Стандарт ANSI / ASHRAE 55, и точность увеличивается в порядке применения методов.^[1]

Во-первых, можно оценить утеплитель одежды по таблице, приведенной в разделе 5. Если рассматриваемый комплект одежды разумно совпадает с комплектом одежды в таблице, можно использовать указанное значение. Второй метод - это прибавление или вычитание индивидуальной стоимости закрытия одежды для получения рассматриваемого ансамбля одежды. Раздел пятый Стандарт ANSI / ASHRAE 55 предоставляет стол с изоляцией различных предметов одежды. Эту таблицу можно использовать вместе с предыдущей, чтобы можно было добавить или вычесть ансамбль одежды из Clo стоимость каждого предмета одежды. Третий способ - добавить все Clo стоимость каждого предмета одежды в соответствии с рассматриваемым ансамблем одежды.^[1]

Четвертый метод, описанный в Стандарт ANSI / ASHRAE 55 может использоваться для определения теплоизоляции одежды в механически кондиционируемых помещениях. Этот метод основан на концепции, согласно которой, когда люди выбирают одежду в соответствии с окружающей средой, внешняя среда имеет большее влияние, чем внутренняя. В пятом разделе стандарта есть цифра, которая прогнозирует репрезентативную изоляцию одежды пассажиров в зависимости от среднего уровня изоляции на открытом воздухе. температура воздуха в 06:00 утра. Функциональная линия состоит из четырех сегментов: средняя температура наружного воздуха ниже -5,0 ° C (23,0 ° F), от -5,0 ° C (23,0 ° F) до 5,0 ° C (41,0 ° F), между 5,0 ° C (41,0 ° F). ° F), 26,0 ° C (78,8 ° F) и выше 26,0 ° C (78,8 ° F).^[1]

Есть функция для определения типичного утеплителя одежды в каждом сегменте. Также можно принять во внимание позу пассажиров. Пока что все значения теплоизоляции одежды могут использоваться, когда пассажир стоит. Когда пассажир сидит, нужно осознавать изоляционный эффект кресла и снижение теплоизоляции из-за сжатия воздуха в одежде.^[1]

Если человек движется, это также влияет на изоляционные свойства одежды. Как правило, движение тела снижает теплоизоляцию одежды за счет прокачки воздуха через одежду. Стандарт ANSI / ASHRAE 55 признает, что этот эффект сильно различается в зависимости от характера движений и характера одежды, например, насколько она тесна. Таким образом, он дает лишь приблизительное значение теплоизоляции одежды движущегося человека. Это приближение представляет собой уравнение, которое связывает изоляцию одежды со скоростью метаболизма. И это уравнение справедливо только тогда, когда скорость метаболизма составляет от 1,2 до 2,0.^[1]

Стандарт ANSI / ASHRAE 55 также указано, что условия тепловой среды, необходимые для сна и отдыха, в значительной степени различаются у разных людей и не могут быть определены с помощью методов, предусмотренных в этом стандарте. Принимая во внимание, что спящий человек или человек в лежачей позе будет обеспечен достаточной изоляцией с помощью подстилочного материала, и он или она также могут свободно регулировать, невозможно определить эффект изоляции одежды для этих людей, если они не неподвижны.^[1]

Стандарт ANSI / ASHRAE 55 предупреждают пользователей, что есть две формы изменчивости среди пассажиров. В первой форме разные люди носят разную одежду из-за факторов, не связанных с тепловыми условиями, а вторая форма противоположна. Во-первых, неправильно использовать средний показатель теплоизоляции одежды для определения желаемых тепловых условий для всех пассажиров.^[1]

История стандарта

Стандарт ANSI / ASHRAE 55 был впервые опубликован в 1966 году. Он был пересмотрен в 1974, 1981, 1992, 2004, 2010, 2013 и 2017 годах. Начиная с 2004 года, он теперь обновляется на основе стандартных процедур технического обслуживания ASHRAE. Эти периодические изменения основаны на публично проверенных дополнениях к предыдущей версии, доступных на веб-сайте ASHRAE.^[7]

В 1992 году стандарт был дополнен более подробной информацией о протоколах измерений и расширенным разделом определений.^[8]

В 2004 году в стандарт были внесены существенные изменения с добавлением двух моделей теплового комфорта: PMV / PPD модель и адаптивная модель комфорта.^[7]

В 2010 году в стандарт внесены следующие изменения. Он повторно ввел стандартную эффективную температуру (SET) как метод расчета охлаждающего эффекта движения воздуха. Он также добавил в раздел 7 общий опрос удовлетворенности, предназначенный для оценки общего теплового комфорта в занимаемом помещении, приведя стандарт в соответствие с текущими опросами на основе оценка после занятия (POE) практики.^[9]

В 2013 году основная часть стандарта была переписана на обязательный язык, при этом информативный язык перенесен из тела стандарта в информационные приложения. Применимость охлаждающего эффекта движения воздуха была расширена для применения в помещениях с естественным кондиционированием. Раздел 7 претерпел серьезные изменения для измерения теплового комфорта в существующих помещениях, включая процедуры физических измерений и методы обследования, а также способы оценки и представления результатов. Последнее серьезное изменение касается измерения скорости и температуры воздуха, испытываемой человеком, которая теперь должна быть средней по трем высотам и за определенный период времени.^[1]

Смотрите также

• Тепловой комфорт
• Справочник ASHRAE
• Повл Оле Фангер
• Ральф Г. Невинс

Рекомендации

внешняя ссылка

• Стандарт ANSI / ASHRAE 55-2010 Ссылки на стандарты (Приложение H) Предоставляет список ссылок в версии стандарта 2010 г. с прямыми ссылками на статьи, где это возможно.
• Веб-сайт ASHRAE
• CBE Thermal Comfort Tool
• питермальный комфорт Пакет Python для расчета всех основных показателей теплового комфорта