נוחות תרמית
המאמר מסביר מהי נוחות תרמית ומה משפיע עליה (לחות, תנועת אוויר, מאמץ פיזי, טמפרטורה, כושר בידוד של בגדים), מוסברים בו מושגים רלוונטיים, כגון הסעה, קרינהcol , ומוצגים בו נתונים על הטמפרטורה האופטימלית לפעילויות שונות בביגוד שונה.
תרשים 1: מאזן האנרגיה בגוף | נוחות תרמית מוגדרת כתחושה סובייקטיבית של גוף האדם בתנאים תרמיים מסוימים. תחום זה משתנה מאדם לאדם, אך קיים תחום ממוצע שנחשב כתחום הנוחות התרמית. בתחום ממוצע זה, טמפרטורת מרכז הגוף נעה בין °C36.5 (מעלות צלסיוס) ל- °C37.5 , וטמפרטורת העור נעה בין °C33 ל- oC35. בתחום זה אין הזעה ואין הצטמררות שרירים. כל שינוי בתנאים אידיאליים אלו מוריד את הנוחות התרמית. השגת הנוחות התרמית בהשקעת אנרגיה מינימלית היא מטרת הבנייה האקלימית שמהווה חלק מהבנייה הירוקה. נוחות זו מושפעת מכמה גורמים: 1. טמפרטורת האוויר בחלל. 2. עוצמת הקרינה הישירה והמוחזרת. 3. הלחות היחסית בחלל. 4. מהירות תנועת האוויר. 5. רמת הפעילות הפיזית. 6. רמת בידוד הבגדים. |
לגוף האדם מכניזם היוצר חום ומווסת את רמת חום הגוף. החום נוצר על ידי המטבוליזם - תהליך שריפת פחמימות. רמת חום זו מופרת על ידי חום/קור ממקור חיצוני.
חום הגוף מתקבל מתהליך המטבוליזם M, מקרינה R ומהסעה C. גריעת חום מהגוף נעשית על ידי עבודה W, הסעה C, קרינה R, והזעה E (תרשים 1).
הסעה- C : הסעה היא מעבר חום דרך גז או דרך נוזל, במקרה שלנו דרך האוויר לגוף האדם. האוויר כשלעצמו הוא מוליך גרוע, אך אוויר שנמצא בתנועה מאפשר הסעה טובה.
קרינה- R: קרינה היא מעבר אנרגיה מגוף אחד למשנהו על ידי גלים, במקרה שלנו גלים סולריים. המעבר נעשה בין גוף האדם למעטפת המבנה ולעצמים בחלל. מעבר זה נעשה בשני הכיוונים.
תרשים 2: טמפרטורה אופטימלית לפעילויות שונות בביגוד שונה | ככל שגדל המאמץ הפיזי (עבודה), כך גובר המטבוליזם. בחלל המיועד למאמץ פיזי, כדי להשיג נוחות תרמית, נדרשת טמפרטורה נמוכה יותר מזו הנדרשת בחלל לשימוש רגיל. חילוף חום עם הסביבה על ידי הסעה וקרינה תלוי בהפרשי הטמפרטורה בין הסביבה לגוף. כאשר טמפרטורת הגוף גבוהה מטמפרטורת הסביבה יפוזר חום מהגוף, ולהפך. תנועת אוויר סביב גוף האדם בתנאי קיץ משפרת את הנוחות התרמית ובחורף מורידה אותה. לחות יחסית גבוהה מ-80% ונמוכה מ-20% מורידה את הנוחות התרמית. דרך פשוטה להוריד את הלחות היא ליצור תנועת אוויר סביב הגוף. בתכנון חלל מגורים לא מתחשבים בביגוד: ההתייחסות היא ללבוש קיצי בעל השפעה תרמית מזערית. בחללים שבהם נעשית עבודה או בחללים אשר הנמצאים בהם לבושים בביגוד כבד, יש לתכנן את החלל בהתאם. הנתונים הבאים מגדירים את הטמפרטורה הרצויה בחלל (טמפרטורה המספקת נוחות תרמית). המידה Col היא המידה שבה משתמשים להערכת כושר הבידוד של ביגוד: Col אחד הוא כושר הבידוד של חליפת איש עסקים. להלן כמה נתונים: לבוש קייצי קל - Col0-0.5 , לבוש חורפי קל - Col1 , שינה עם שמיכה עבה בעונת החורף - Col3 . טמפרטורה מינימלית בחורף בחלל מגורים - במשך היום - °C21 . במשך הלילה - °C17 . |
רמה זו מותאמת לתנועת אוויר נמוכה מאוד (0.15 מטר לשנייה). בחלל שבו תנועת אוויר חזקה יותר יש להעלות את הטמפרטורה בהתאם .
בחללים אשר מתוכננים לתינוקות, לזקנים ולחולים, הטמפרטורה המינימלית היא °C22 במשך כל היממה.
תנאי נוחות תרמית בחורף בחלל מגורים
ביגוד חורפי כבד Col 3.0 | ביגוד חורפי בינוני Col 2-2.5 | ביגוד חורפי קל Col 1-1.5 | פעילות |
15°C | 17°C | 19°C | מנוחה |
14°C | 16°C | 18°C | עבודה קלה |
12°C | 14°C | 16°C | עבודה בינונית |
8°C | 10°C | 12°C | עבודה קשה |
נתונים אלו נכונים למהירות תנועת אוויר של
0 -0.150 מטר לשנייה.
עבור מהירות תנועת אוויר 0.30-0.16
יש להוסיף °C1.
עבור מהירות תנועת אוויר 0.31 - 0.50
יש להוסיף °C2.
עבור מהירות תנועת אוויר 0.51 - 0.80
יש להוסיף °C3.
השפעת הלחות על תנאי נוחות תרמית בקיץ בחלל מגורים
טמפ' אופרטיבית מקסימלית C° | לחות יחסית % | |
22°C- 25°C | 35%-70% | מצב אופטימלי |
25°C 27°C 28°C | 70% 45% 25% | מצב סביר |
25°C 27°C 29°C 30°C | 85% 55% 30% 25% | מצב נסבל |
תנאים אלו מתאימים למצב מנוחה בלבוש קייצי קל - Col0.5 . בחלל בעל נתונים שונים יש להוריד את הטמפרטורה בהתאם. בתרשים 2 מוצגת הטמפרטורה האופטימלית לפעילויות שונות בביגוד שונה.
תנועת אוויר בחללים יכולה לשפר משמעותית את הנוחות התרמית בעונת הקיץ.
תנועת אוויר במהירות 0.1 מטר לשנייה שוות ערך לירידת טמפרטורת של כ-°C0.5.
בחישוב גס ניתן לומר שבעונה החמה כאשר מהירות תנועת האוויר היא 0.31- 0.50, אפשר
להוסיף °C1 לטמפרטורת החלל ועדיין לקבל את אותה הנוחות התרמית.
כאשר מהירות תנועת אוויר 0.5 - 10.80, אפשר להוסיף °C2 ועדיין לקבל את אותה הנוחות התרמית.
הנתונים בעמוד זה נלקחו מהמדריך לשימור אנרגיה במבני מגורים - דר' דן דבוסקין ואינג'
נחום גרנות, 1989 .
נתונים נוספים ניתן למצוא באטלס אקלימי לתכנון פסיבי וסביבתי בישראל, אריה ביתן ושרה
רובין, 2000.