Введение

Тепловой комфорт в ресторанном комплексе исследовали и анализировали многие авторы, однако применяемые ныне методики рассчитаны укрупнено и рассматриваются только для установившихся режимов. Локальные и мгновенные значения теплового комфорта при этом остаются неизвестными. Одно из условий решения поставленной задачи — это изучение параметров теплового комфорта в комплексе.

В обеденных залах ресторанного комплекса с большими поверхностями остекления с расположением обеденных столиков около наружных ограждающих конструкций (стен, окон) приводит к тому, что посетители оказываются в зоне теплового дискомфорта. Для посетителей ресторана особенно в зимнее время года создаются неблагоприятные условия. Недостаточные теплозащитные качества наружных ограждающих конструкций (и в особенности панорамных окон) приводят к тому, что температура их внутренней поверхности значительно ниже температуры стены и воздуха в помещении. Поэтому около стен и поверхностей остекления в помещении человек теряет теплоту путём лучистого теплообмена с охлаждёнными поверхностями. Организм человека испытывает одностороннее охлаждение, что с точки зрения гигиенистов является наиболее опасным для его здоровья. Величину лучистого и конвективного теплообмена гигиенисты принимают в качестве одного из критериев оценки теплового комфорта человека.

1. Разработка эффективных схем воздухообмена в обеденных залах. Тепловой комфорт и качество воздуха для посетителей и благоприятные условия для работы персонала в обеденном зале ресторана сводится к обеспечению достаточного притока свежего воздуха, объём которого рассчитывается исходя из максимального количества человек, на которое рассчитан зал, площади и условий естественной вентиляции.

Требования к качеству воздуха в обеденном зале ресторанного комплекса:
- предотвращать чрезмерный рост относительной влажности;
- поддерживать температуру среды на уровне, комфортном для посетителей ресторана;
- обеспечить расход вентиляционного воздуха на одного посетителя ресторана;
- поддерживать пониженное давление по отношению к смежным помещениям, предотвращая распространение запахов;
- создавать условия круглогодичного комфорта, который может быть достигнут правильным распределением вентиляционной нагрузки.

Для обеденных залов ресторана может быть применена вентиляция вытеснением и воздухообмена по схеме «снизу-вверх». На основании этой схемы «снизу-вверх» воздухораспределитель располагается снизу, подача воздуха осуществляется с небольшой скоростью, чтобы избежать сквозняка на уровне ног. Температура приточного воздуха должна быть ниже температуры внутреннего воздуха.

Разность температур между приточным воздухом и внутренним создаёт комфортные условия для посетителей и работающего персонала, обеспечивает хороший чистый воздух и полное отсутствие неприятных запахов. Если это правило соблюдается, то в рабочей зоне всегда будет свежий чистый воздух, так как из рабочей зоны загрязнённый воздух выталкиваетcя вверх, а на его смену подаётся вновь чистый воздух.

Такой способ вытесняющей вентиляции и воздухообмена по схеме «снизувверх» образует неравномерное распределения воздуха по высоте помещения (стратификация воздуха), образуется формирование слоёв воздуха. Слои с холодным воздухом располагаются снизу, а тёплый воздух — сверху. Разделительный слой имеет высоту от 110 до 160 см от пола, так как в обеденном зале ресторана посетители находятся в положении сидя за обеденным столом.

Вытяжное устройство устанавливают в верхней части обеденного зала, где образуется загрязнённый слой и самая высокая температура. Образование движения воздуха в вертикальном направлении вызывается конвективными потоками от посетителей, от работающего персонала, от теплоты поверхности стен, от горячей пищи (рис. 1).

Формирование зон теплового комфорта и дискомфорта в помещениях ресторанных комплексов . 11/2017. Фото 1

В зависимости от времени суток и дня недели количество посетителей ресторана различное. Чтобы избежать дисбаланса в обеденном зале ресторана между действительным расходом приточного воздуха и необходимым (по условиям заполняемости обеденного зала), необходимо предусматривать автоматическое регулирование вентилятора.

Если приточный воздух подать в обеденный зал недостаточно, то происходит смешение чистого и загрязнённого воздуха. Если приточный воздух подать интенсивно, то это приводит к дискомфорту, к перерасходу и большим затратам. Скорость движения воздуха в обеденном зале ресторана должна не превышать 0,2 м/с.

2. Расчёт зоны теплового комфорта и дискомфорта в обеденном зале ресторанного комплекса. Для предотвращения влияния на человека неблагоприятных микроклиматических условий не только существующих ресторанных комплексов, но и на стадии проектирования необходимо производить расчёт конвективнолучистого теплообмена между человеком в одежде с заданными теплофизическими свойствами, теплотехнологическим оборудованием, внутренними поверхностями ограждающих конструкций помещений. Это позволит определить зоны комфорта и дискомфорта для посетителей и работающего персонала в ресторанном комплексе.

В настоящее время оценка теплового комфорта и дискомфорта оценивается индексом тепловой нагрузки (ТНС-индекс). Определяется ТНС-индекс при помощи температуры смоченного термометра и температуры зачернённого шара. Значение индекса тепловой нагрузки не должно превышать допустимых параметров (табл. 1).

Формирование зон теплового комфорта и дискомфорта в помещениях ресторанных комплексов . 11/2017. Фото 2

На рабочем месте в нагревающей среде ресторанного комплекса ТНС-индекс рекомендуют использовать там, где скорость движения воздуха в помещении не превышает 0,6 м/с и тепловое облучение ниже 1200 Вт/м2.

Согласно [1] тепловая нагрузка среды определяется:

ТНС = 0,7tсм.тер + 0,3tш, (1)

где tсм.тер — температура смоченного термометра, °C; tш — температура внутри зачернённого шара, °C.

Рассмотрим процесс приёма пищи и отдыха у посетителей ресторана в обеденном зале. Расчёт тепловой нагрузки производим по ТНС-индексу. Результаты сводим в табл. 2.

Формирование зон теплового комфорта и дискомфорта в помещениях ресторанных комплексов . 11/2017. Фото 3

По результатом расчёта видно, что посетители ресторана подвергаются температурному перепаду в зоне панорамного остекления и испытывают ощущения дискомфорта (рис. 2). Особенно площадь зоны теплового дискомфорта увеличивается в вечернее время, так как возрастает количество посетителей.

Формирование зон теплового комфорта и дискомфорта в помещениях ресторанных комплексов . 11/2017. Фото 4

В обеденных залах ресторанного комплекса с расположением обеденных столиков вблизи наружных стен и остеклений посетители ощущают тепловой дискомфорт. В зонах, прилегающих к наружным ограждениям, температура значительно ниже, чем температура воздуха в обеденном зале.

Поэтому у панорамного остекления и наружных ограждений посетители ресторана более интенсивно теряют теплоту путём лучистого теплообмена с охлаждёнными поверхностями остекления. Организм человека испытывает наиболее опасное одностороннее охлаждение, что может привести к заболеванием.

В ресторанных комплексах в помещениях обеденного зала посетители находятся в условиях, которые по энергозатратам могут быть отнесены к категории работ Iа (уровень энергозатрат до 139 Вт). Отнесём энергозатраты к площади поверхности тела человека Fч = 1,9 м², получим до 73,15 Вт/м². На общий уровень энергозатрат приходится 72 % от конвективного и лучистого потока, таким образом значение соответствует до 52,6 Вт/м². Отклонение от этого интервала величин приводит к появлению ощущения дискомфорта [5].

В ресторанный комплекс поступает приточный воздух по схеме вытесняющей вентиляции. На посетителей ресторана воздействуют воздушные потоки, направленные под углом 30–45° (рис. 3).

Формирование зон теплового комфорта и дискомфорта в помещениях ресторанных комплексов . 11/2017. Фото 5

Для этой схемы воздухообмена [2]:
- под углом 30° αч.к = 3,15 Вт/(м²·°C);
- под углом 45° αч.к = 3,92 Вт/(м²· °C).

При определении коэффициента лучистого теплообмена примем коэффициент излучения поверхности одежды Сч = 3,98 Вт/(м²·К4), коэффициент излучения у внутренних поверхностей ограждающих конструкций Св.огр = 5,02 Вт/ (м²·К4), коэффициент теплоотдачи излучением с поверхности одежды посетителей ресторана αч.к = 4,75 Вт/(м²·°C) [3].

Суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением у поверхности одежды посетителей рассматриваемого ресторана при разных углах атаки воздушного потока:
- под углом 30°: αч.к.л = αч.к + αч.л = 7,82 Вт/(м²·°C); (2)
- под углом 45°: αч.к.л = αч.к + αч.л = 8,96 Вт/(м²·°C). (3)

Для дальнейших расчётов обеденного зала коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением принимаем равным, среднему значению 8,39 Вт/(м²·°C).

При расчёте общего сопротивления теплопередаче комплекта одежды посетителей ресторана принимается среднее значение между мужским комплектом одежды и женским комплектом одежды Rn = 0,295 (м²·°C)/Вт [3].

За расчётную температуру поверхности тела человека принимаем среднюю температуру внешней поверхности комплекта одежды и открытых участков кожи посетителей, которая учитывает теплозащитные свойства всего комплекта одежды:

Формирование зон теплового комфорта и дискомфорта в помещениях ресторанных комплексов . 11/2017. Фото 6

здесь А = Fтул + Fплеч + Fбедр + Fгол + Fстоп + Fголень + Fкист; где tч.тул, tч.плеч, tч.бедр, tч.гол, tч.стоп, tч.голень, tч.кист — осреднённая температура открытых участков поверхности тела человека (туловище, плечо, бедро, голова, стопа, голень, кисть) и на поверхности тела под одеждой, °C; Fтул, Fплеч, Fбедр, Fгол, Fстоп, Fголень, Fкист — доля поверхности участка по отношению к общей поверхности тела человека (туловище, плечо, бедро, голова, стопа, голень, кисть), %.

Формирование зон теплового комфорта и дискомфорта в помещениях ресторанных комплексов . 11/2017. Фото 7

На рис. 4а, б показаны зоны дискомфорта в обеденном зале ресторанного комплекса вблизи панорамного остекления размером 4,5 м. Эти результаты получены при средней температуре на внутренней поверхности панорамного остекления размером 4,0 × 4,5 м с двухкамерным стеклопакетом при наличии отопительного прибора, которым является внутрипольный конвектор.

Проведённые исследования зоны дискомфорта в обеденном зале проводились: при температуре внутреннего воздуха 21 °C, температуре наружного воздуха –19,5 °C и средней температуре на поверхности панорамного остекления 15 °C. Ширина зоны дискомфорта в зоне, прилегающей к наружным ограждениям равна 4,0 м. В этой зоне оказалось 18 посетителей ресторана (рис. 4а).

При температуре внутреннего воздуха 21 °C, температуре наружного воздуха –26 °C и средней температуре на поверхности панорамного остекления 9 °C, ширина зоны дискомфорта составила 4,4 м, в ней оказалось 23 посетителя ресторана (рис. 4б).

Для уменьшения зон теплового дискомфорта предлагается в зимнее время обеспечить посетителей ресторана тепловым комфортом за счёт повышения теплозащитных свойств панорамного остекления и автоматизировать воздухораздачу в помещении в течение дня, так как количество посетителей в обеденное и вечернее время увеличивается. Рассмотрим возможность применения определённых мероприятий по устранению зон теплового дискомфорта. С этой целью возможно выполнение замены существующего остекления на стеклопакет. Для полного устранения зон дискомфорта нами предложено использование вытесняющей вентиляции по принципу распределения воздушного потока «снизу–вверх».

 

Вывод

1. Рассмотренная схема технологического кондиционирования воздуха локальным способом по типу вытесняющей вентиляции в тёплый и холодный периоды года является приемлемым направлением в ресторанном комплексе для обеденного зала, и её применение позволит облегчить формирование условий теплового комфорта.

2. С использованием специального лабораторного оборудования (термогигрометра ТКА-ПКМ и термоанемометра Testo 416) были выполнены экспериментальные исследования по определению характерного показателя, регламентирующего степень комфортности микроклимата (ТНС-индекса). Было установлено превышение ТНС-индекса по отношению к значениям, нормируемым действующим Руководством Р 2.2.013–94 «Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряжённости трудового процесса».

3. По итогам исследований для повышения комфортности обеденного зала с использованием предложенной методики был обоснован и реализован перечень специальных мероприятий по устранению зон теплового дискомфорта.