پارامترهای موثر در آسايش گرمايی


اگرچه بيشتر افراد می‌دانند که آسايش مطلوب‌شان دقیقاً چه زمانی حاصل مي‌شود، اما عده كمي حقیقتاً علت را مي‌دانند ...


متخصصان مقوله آسايش لازم است بدانند كه چه عواملي بر تأمين آسايش گرمايي افراد تأثيرگذارند، ضمن اینکه باید از نحوه طراحی سیستمهای گرمايشي و سرمايشي يك ساختمان با هدف تأمین آسايش ساکنان به معني واقعي كلمه اطلاع داشته باشند.

بسياري از مردم فکر می‌کنند اگر دماي داخل اتاق در حدود حفظ شود همين براي تأمين آسايش مورد نظرشان كافي خواهد بود. اما اصلاً اين‌طور نيست و تأمين آسايش گرمايي كامل ساكنان يك ساختمان به چيزي فراتر از حفظ دماي هواي اتاق در يك محدوده مشخص نياز دارد. آسايش گرمايي فقط تا زماني حفظ خواهد شد كه بدن ما حرارت توليد شده در اثر متابوليسم (فرايند سوخت و ساز داخلي بدن) را با همان نرخي كه توليد مي‌شود به فضاي اطراف منتشر کند. فقط وقتي مي‌توان گفت آسايش گرمايي مورد نظر ما حاصل شده است كه بدن ما هيچ احساسي از نحوه هدر‌رفت گرما يا محل تبادل آن نداشته باشد. بنابراين، انتقال حرارت تابشي نقش عمده‌اي در تأمين يا عدم تأمين آسايش گرمايی ايفا می‌کند.

براي درك پيچيدگي‌هاي موضوع تأمين آسايش گرمايي، تحصیل یک درک صحیح از نحوه آزاد شدن گرما از بدن لازم است. در شرايط فعاليت سبك، از قبيل كار كردن پشت یک ميز تحرير، يك فرد بالغ در حدود گرما از طريق متابوليسم توليد مي‌كند که اين به طور تقريبی معادل گرمایي است كه يك لامپ الكتريكي با توان آزاد مي‌كند.

به طور کلی چهار «فرايند طبيعي» در آزاد‌سازي گرما از بدن نقش دارند که عبارتند از:

۱) تبخير رطوبت از پوست

۲) انتقال گرما از طريق جابجايی به هواي اطراف

۳) انتقال گرما از طريق هدايت به اجسامی كه بدن با آنها تماس دارد

۴) انتقال گرما از طريق تابش بين بدن و اجسام پيرامون آن

تركيب آثار همه اين فرايندها تعيين مي‌كند كه آيا نرخ تولید گرما در بدن ما با نرخ انتشار آن برابر است؟ و اگر پاسخ اين پرسش مثبت باشد مي‌توان نتيجه گرفت كه آسايش مورد نظر ما حاصل شده است. در ادامه، توضیح نسبتاً مفصلی راجع به هر یک از این چهار فرایند ارائه می‌شود.

 

تبخير

«تبخير رطوبت از پوست» عامل حدود ۲۵٪ خروج گرما از بدن ما طي يك فعاليت سبك در يك فضاي خانگي يا اداري است. همين که رطوبت هواي پيرامون ما افزايش يابد، نرخ اتلاف گرما از طريق تبخير كاهش مي‌يابد. بدين‌ترتيب، رطوبت موجود بر روي پوست ما سريع‌تر از آنكه بتواند تبخير شود همان جا (به صورت قطرات ريز عرق) انباشته مي‌شود. در چنين حالتي ما حس چندان خوشايندي نداريم و در نتيجه مي‌توان گفت که آسايش گرمايي مورد نظرمان حاصل نشده است. بر عكس، چنانچه شخصي پس از شنا کردن و پيش از خشک کردن بدن خود در معرض هواي محيط قرار بگيرد، سرمايش تبخيري به نحو كاملاً مؤثري گرما را از بدن وی دفع خواهد کرد.

 

جابجايي

گرما از پوست و لباس ما به هواي محيط جريان مي‌يابد، مشروط بر آنكه دمای هوا كمتر باشد. اين يک نمونه از انتقال حرارت جابجايي1 است. همين که هوا در تماس با پوست و لباس ما گرما را جذب كرد به آهستگي بالا مي‌رود. هواي سردتر براي جانشيني آن جريان مي‌يابد و عملاً اين فرايند را تداوم مي‌بخشد. در يك فضاي خانگي يا اداري، اگر لباس نازك بر تن شخصی باشد، جابجايي حدود حرارت توليد شده توسط بدن او را دفع مي‌كند. نقش‌آفريني اين پديده (جابجايی) به هر دو عامل اختلاف دما بين سطوح خارجي و هواي پيرامون از يک سو و سرعت جابجايي هواي پيرامون از سوی ديگر بستگي دارد. اگر مقدار هر يك از دو كميت فوق افزايش يابد، نرخ اتلاف گرماي جابجايي نيز افزايش خواهد يافت.

به عنوان مثال، هر جا كه هوا با دمايی كمتر از دماي سطوح خارجي بدن ما جريان داشته باشد، خنكي باد را حس مي‌كنيم. همين که سرعت جريان هوا افزايش پيدا می‌كند، ما افزايش معيني را در ميزان خنك‌كنندگي آن حس خواهيم کرد و حال آنکه مي‌دانيم دماي آن كاهش نيافته است. اگرچه خنك‌كنندگي باد معمولاً به عنوان يك پديده خارجي (مربوط به فضای آزاد) در نظر ‌گرفته می‌شود، اما اين پديده در داخل ساختمان نيز مي‌تواند اتفاق بيفتد. واژه باد‌دهندگی3 معمولاً براي توصيف اين اثر (معمولاً نامطلوب) حين فصل سرما به كار مي‌رود. براي حفظ آسايش ساكنان، سيستمهاي گرمايشي نبايد جريان‌هايي با سرعت زياد ایجاد كنند.

 

هدايت

اتلاف گرما از طريق «هدايت» زماني اتفاق مي‌افتد كه هر يك از قسمت‌هاي بدن ما جسم سردتري را لمس كند. اگر شما با پای برهنه بر روي كف محوطه‌اي در طبقه فوقاني يك زير‌زمين سرد بايستيد، کف پاهاي‌تان سريعاً تأثير اتلاف گرماي هدايتي را حس خواهد كرد. ضمناً وقتی شما جاي فردي را كه براي مدتي (هر چند كوتاه) بر روي يك صندلي نشسته بوده است اشغال كنيد، تأثير انتقال گرمای هدايتي5 را حس خواهيد كرد.

 

تابش

انتقال حرارت تابشی از پوست و لباس ما به اجسام پيرامون نيز نقش مهمي را در تأمين يا عدم تأمين آسايش گرمايي ايفا مي‌كند. هر گاه در مجاورت اجسامي سردتر از سطوح خارجي بدن‌مان قرار بگيريم، حرارت از ما به اجسام پيراموني می‌تابد. در يك فضاي خانگي يا اداري، اگر لباس سبك بر تن شخصی باشد، تقريباً نيمي از كل خروجي حرارتي بدن او از طريق تابش آزاد مي‌شود. اين همان چيزي است كه باعث خنكي مطبوع ما هنگام قرار گرفتن در مجاورت يك سطح شيشه‌اي سرد مي‌شود، حتي اگر دماي هواي پيرامون ما يا بيشتر باشد. راه ديگر حس كردن اتلاف گرماي تابشي از بدن ما، خروج ناگهاني از زير يك تاق‌نما (پيش‌آمدگي طبقات ساختمان) و قرار گرفتن در معرض فضاي صاف آسمان در شب است. در اين حالت فوراً سرما را حس خواهيد كرد و حال آنكه تا پيش از آن به واسطه قرار گرفتن زير يك تاق‌نما عملاً شرايط فضاي اطراف ساختمان را حس نمي‌كرديد. دماي هواي اطراف تغيير نكرده است، اما افزايش سرمايش تابشی7 باعث پديدار شدن چنين حسي در شما شده است.

 

بدن ما به طور خودكار همه اين فرايندها را با هدف تنظیم نرخ اتلاف گرما تعدیل مي‌كند. وقتي يكي از روش‌هاي چهار‌گانه اتلاف گرما محدود شود، بدن ما تلاش مي‌كند تا روش‌های ديگر را با شتاب بيشتری به کار گيرد. مثلاً وقتي رطوبت زياد در هوای اطراف مانع از اتلاف گرمای تبخيری مي‌شود، دماي پوست بدن ما افزايش مي‌يابد تا اتلاف گرماي جابجايي و اتلاف گرماي تابشي را به طور همزمان شتاب بخشد. در اين قبیل موارد به صورت غریزی با باد زدن صورت‌مان یا ايستادن در جايي كه باد ملايم مي‌وزد يا هر كار مشابه ديگری به افزايش نرخ اتلاف گرماي جابجايي كمك می‌كنيم. اما محدوديت‌هايي نيز بر سر راه تنظيم اين فرايندها و موازنه هر يك از آنها در قبال تغييرات احتمالي سايرين وجود دارد. اين همان جايي است كه سيستم تأمين آسايش يك ساختمان به ايفای نقش می‌پردازد. در حالت ايده‌آل، اين سيستم با هماهنگي فرايندهای اتلاف گرماي مخصوص بدن در جهت حفظ اين فرايندها در يك محدوده قابل قبول وارد عمل مي‌شود و بدين‌وسيله موجبات تنظيم دقيق خروجي حرارتی بدن و در نتيجه تأمين آسايش ساكنان را فراهم مي‌سازد.

احتمالاً همه ما تاکنون بيشتر موارد توصیف شده در بالا را تجربه كرده‌ايم، اما شکي نيست كه فقط عده کمي از ما پيرامون علت اصلی وقوع اين قبيل رويدادها تأمل کرده‌ايم. اکنون كه شما درك اوليه‌اي از نحوه عملکرد اين فرايندهاي طبيعي كسب كرده‌ايد، تشخيص غريزي‌تان نيز پيرامون انواع پديده‌هاي حرارتي و درجه آسايش حاصل از آنها رشد يافته است. از ياد نبريد که «آسايش گرمايی» زماني حاصل مي‌شود كه ما كاملاً از چگونگي يا محل تبادل گرما از بدن‌مان بي‌اطلاع باشيم.

اشتراک گذاری در تلگرام