В помещениях, где человек отдыхает или работает, микроклиматические условия должны обеспечивать хорошее тепловое самочувствие и нормальное течение физиологических процессов.
Совершенство терморегуляционных механизмов позволяет человеку сохранять тепловое равновесие и приспосабливаться к различным температурным условиям окружающей среды. Однако возможности терморегуляции не безграничны. Длительное воздействие на организм человека неблагоприятных метеорологических условий нарушает тепловое равновесие и представляет опасность для здоровья.
Установлено, что для человека, одетого в легкую одежду и находящегося в покое, наиболее благоприятной температурой воздуха является 18—20° при относительной влажности 30—60% и скорости движения воздуха 0,2 м/сек. В зависимости от времени года и индивидуальных особенностей человека указанные границы могут несколько сдвигаться в ту или другую сторону. При этом весьма существенно, чтобы температура воздуха в помещении была равномерной как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении (от окон до противоположной стены колебания температуры не должны превышать 2°, а от пола до потолка — 3°). Необходимо также, чтобы температура воздуха была равномерной и в течение суток и чтобы разница между температурой внутренней поверхности стен и температурой воздуха в помещении была не более 5°. Все эти температурные условия может обеспечить рациональное отопление, к которому предъявляются, кроме того, следующие гигиенические требования: 1) температура поверхности нагревательных приборов не должна превышать 85°, в противном случае происходит пригорание осевшей пыли, сопровождающееся выделением газообразных продуктов, раздражающих слизистые оболочки и обладающих неприятным запахом; 2) отопление должно исключать возможность загрязнения воздуха дымом, сажей, золой, угольной пылью и вредными газами (окисью углерода, углекислым газом, сернистым газом); 3) система отопления должна быть бесшумной, безопасной в пожарном отношении, дешевой, простой по обслуживанию и уходу, обеспечивающей возможность регулирования отдачи тепла поверхностью отопительных приборов.
Большое гигиеническое значение имеет вид топлива, применяемого при отоплении помещений, так как сжигание различных сортов топлива вызывает загрязнение в большей или меньшей степени атмосферного воздуха и воздуха внутри помещений. Так, при сжигании твердого топлива (дрова, каменный уголь, торф, сланцы) атмосферный воздух загрязняется золой, дымом, окисью углерода (при неполном сгорании), сернистым газом (при большом содержании в топливе серы). Жидкие сорта топлива (мазут и др.) при сгорании дают много копоти. С гигиенической точки зрения наиболее целесообразным является газообразное топливо (природный и искусственный светильный газ), однако при неумелом пользовании этим топливом воздух может загрязняться окисью углерода и сернистым газом. Существует местное и центральное отопление. Местная система распространена в сельской местности и небольших городах и осуществляется при помощи печей. Наилучший тепловой эффект обеспечивают печи большой теплоемкости (голландская печь — рис. 23), которые, имея внутри систему вертикальных и горизонтальных каналов (дымооборотов) с проходящими по ним горячими дымовыми газами, медленно нагреваются и поддерживают более или менее равномерную температуру в течение суток при однократной топке. Эти печи могут быть использованы и для вентиляции помещения.
Рис. 23. Схема голландской печи.
В последние годы находят применение печи затяжного горения, в которых емкость топливника увеличена, а количество воздуха, поступающего в топку, сведено к минимуму. Благодаря этому процесс горения значительно замедляется и отдача тепла в стечение суток становится более равномерной.
Печи малой теплоемкости делаются из чугуна или стали, внутренние стенки топливника обкладывают кирпичом.
К этой категории относятся и небольшие переносные керамические печи. Печи малой теплоемкости быстро нагреваются и через 1—2 часа охлаждаются, поэтому они пригодны для кратковременного обогревания людей в помещениях временного характера. Печное отопление имеет ряд гигиенических недостатков: загрязнение помещения во время топки золой и топливом; возможность поступления в воздух помещения окиси углерода при несвоевременном закрытии печи; неравномерный нагрев поверхности, особенно в нижней части; большая площадь; опасность в пожарном отношении и др.
Более целесообразным является центральное отопление. Существуют различные системы центрального отопления: водяное, паровое, воздушное, радиационное (лучистое).
Рис. 24. Схема водяного отопления.
В современном строительстве наибольшее распространение получило водяное отопление низкого давления (рис. 24). При этой системе вода нагревается в расположенных в котельной котлах и по трубопроводам подается в нагревательные приборы (радиаторы), которые устанавливаются в помещениях под подоконниками, чтобы ослабить действие холодных токов от окон и наружных стен. Отдав тепло, вода по другой системе труб возвращается в котел и вновь нагревается. Водяное отопление низкого давления с гигиенической точки зрения является благоприятной системой, поскольку оно обеспечивает в помещении необходимый температурный режим и дает возможность регулировать температуру нагреваемой воды, учитывая температуру наружного воздуха, и не допускать нагрева поверхности радиаторов свыше 85°. В ряде случаев (например, в отдельном здании аптеки) можно оборудовать местную систему водяного отопления, нагревая воду или в небольшом чугунном котле на кухне, или в котле, вмонтированном в плиту, или, наконец, в змеевиках, заделанных в дымоходы плиты. Отсюда нагретая вода поступает по трубопроводам в установленные в помещениях радиаторы (рис. 25).
Рис. 25. Схема местной системы водяного отопления для небольших зданий.
Паровое отопление отличается от водяного тем, что вместо воды в радиаторы поступает пар. Ввиду этого поверхность радиаторов сильно нагревается, благодаря чему возможно пригорание пыли, а при прикосновении — ожог кожи.
При паровом отоплении часто происходит перегрев помещения и наблюдается сухость воздуха.
Воздушное отопление находит применение главным образом в общественных учреждениях (кино, театры, столовые и др.) и часто совмещается с вентиляцией. В качестве теплоносителя служит воздух, который нагревается до определенной температуры и по каналам в стенах через закрытые решетками отверстия подается в помещение.
Весьма целесообразным с гигиенической точки зрения является радиационное отопление. При этой системе в толщу строительных ограждений (стен, потолка, пола) закладывают нагревательные устройства (в виде труб с циркулирующей в них горячей водой или паром, каналов с горячим воздухом или электроспиралей), которые излучают тепло и нагревают их. Рекомендуются следующие температуры обогреваемых поверхностей: пола — 24—34°, потолка — 28—33°, стен — 45° (Строительные нормы и правила II-Г.7-62).
Радиационное отопление имеет ряд преимуществ перед прочими системами: оно обеспечивает равномерное распределение тепла в помещении, благодаря наличию больших нагревательных поверхностей уменьшает отдачу тепла излучением, не занимает полезного пространства помещения.
Однако система лучистого отопления обходится пока еще дороже, чем центрального водяного и сложна в отношении оборудования; особенно большие трудности создаются при ремонте.
В настоящее время при устройстве центрального отопления вместо существовавших ранее отдельных небольших домовых котельных строят центральные котельные, снабжающие теплом группы зданий или целые рабочие поселки и небольшие города. Весьма перспективным является централизованное теплоснабжение от теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), производящих тепло и электроэнергию. С гигиенической точки зрения использование мощных ТЭЦ для централизованного теплоснабжения имеет большие преимущества, так как ТЭЦ обычно располагаются за пределами жилых кварталов и имеют очистные сооружения для очистки дымовых выбросов — все это значительно уменьшает загрязнение атмосферного воздуха населенных мест.