Введение Микроклимат в общественных помещениях является важным фактором окружающей среды, способным оказывать существенное влияние на здоровье и самочувствие человека. Всемирная организация здоровья (ВОЗ) ставит достаточно жесткие требования к соблюдению нормированных показателей микроклимата в производственных помещениях [1,2]. Основными параметрами микроклимата общественного помещения являются: температура, влажность, давление, загазованность и уровень концентрации отрицательных аэроионов. Анализ состояния микроклимата в помещении позволил сделать выводы, что параметрами микроклимата в помещениях можно регулировать и управлять ими, обеспечивая нормированные показатели [3]. Среди наиболее важных параметров микроклимата помещения можно выделить наличие отрицательных ионов в воздухе, источником которых служат искусственные источники аэроионов – аэроионизаторы. Зоны аэроионного комфорта и дискомфорта в помещениях от искусственных источников аэроионизации определяются с помощью специальных карт с нанесенными на них линиями одинаковой концентрации аэроионов – изолиниями. Установлено, что координаты точек, которые инцидентны заданным изолиниям концентрации аэроионов, изменяются с изменением угла наклона расчетной плоскости [4]. В связи с этим возникает необходимость в автоматизации процесса расчета аэроионного распределения на наклонной плоскости путем разработки специализированного программного обеспечения.
Цель исследования. Предлагается на основе моделей распределения концентрации отрицательных аэроионов на наклонной плоскости [4] разработать алгоритм, который позволял бы получить картину распределения концентрации отрицательных аэроионов при сменные угла наклона расчетной плоскости. С целью повышения эффективности и наглядности работы предлагается осуществить программную реализацию разработанного алгоритма в среде программирования Delphi.
Материал и методы исследования. Вопросам определения картины распределения отрицательных аэроионов на расчетной плоскости посвящены научные работы [4-6]. В данных работах разработан способ геометрического моделирования распределения отрицательных аэроионов от источников аэроионизации, который позволяет определить зоны аэроионного комфорта и дискомфорта в помещении от одного и более аэроионизаторов на определенном расчетном уровне. Также в работах рассмотрена модель распределения концентрации аэроионов на особой плоскости, когда горизонтальная плоскость и плоскость, которая расположена под некоторым острым углом к горизонтальной плоскости (наклонная плоскость). Такого типа плоскость располагается в зрительных залах кинотеатров, лекционных аудиториях и т.д. Результаты исследований, полученные в работах [4-6], позволили получить модели распространения концентрации аэроионов на наклонной плоскости в аналитическом виде.
Результаты исследования и их обсуждение. Задача, которая ставится перед результатом работы разрабатываемого алгоритма определения картины распределения концентрации отрицательных аэроионов в заданном помещении или области, предусматривает определение зон, которые соответствуют нормируемым показателям ионизационного режима в помещении при наличии наклонной плоскости (рис. 1).
Рисунок 1. Положение расчетной плоскости
В качестве нормируемых показателей ионизационного режима приняты значения концентрации аэроионов: минимальной 
и максимальной 
. Расчетная зона (или помещение) задается геометрическими параметрами: шириной А и длиной В. Исходя из анализа существующих помещений с наклонным типом расчетной плоскости (зрительные залы кинотеатров, лекционные аудитории и т. п) все они имеют прямоугольную форму, в которых длина горизонтальной составляющей намного больше ширины. В связи с этим дальнейший расчет ведется для прямоугольных областей. Размещение источников будет выполняться вдоль длины помещения.
Концентрация отрицательных аэроионов от одного источника определяется функцией [7]:
|
где 
- координаты i-й точки ;
- координаты точки, принадлежащей помещению;
- совокупность физических параметров, определяющих эффективность работы ионизатора.
К совокупности физических параметров относятся параметры самого ионизатора отрицательных аэроионов (угол заострения иглы излучения, количество и шаг игл излучения, входное напряжение питания) и параметры окружающей среды (влажность, движение воздуха, давление) и т.д. При расчетах принимается, что физические параметры известны и принадлежат к некоторому множеству {U}.
Закон распределения концентрации отрицательных аэроионов на плоскости, расположенной под углом α к горизонтальной плоскости описывается уравнением:
|
где с - коэффициент, зависящий от величины напряжения, прикладываемого к ионизатору [5];
b - коэффициент, зависящий от излучательной способности ионизатора [6];
х, у - координаты центра ионизатора;
α - угол наклона расчетной плоскости, 0.
При размещении в помещении (рабочей зоне) более одного аэроионизатора суммарная концентрации отрицательных аэроионов от этих ионизаторов в точке на плоскости равна сумме концентраций аэроионов от каждого из k источников источники в этой точке [3] :
|
Концентрация аэроионов в точке с координатами (
) от двух ионизаторов согласно формуле (3) равна :
 |
|||
|
|||
От большего количества источников аэроионного излучения уровень концентрации в каждой точке на наклонной плоскости рассчитывается аналогично.
Алгоритм расчета уровня концентрации отрицательных аэроионов в расчетной точке на наклонной плоскости включает задание постоянных и переменных параметров: А – длина помещения (расчетной области), В – ширина помещения (расчетной области), угол наклона расчетной плоскости α, интервал изменения угла наклона расчетной плоскости, шаг изменения угла наклона расчетной плоскости, координаты источника и точки на плоскости.
Реализуем представленную модель определения уровня концентрации отрицательных от одного ионизатора в ограниченной зоне или помещении в зависимости от входных параметров с помощью программного средства Delphi. Особенностью программы является использование расширения .dfm.
unit uMain;
interface
uses
Math, Windows, Messages, SysUtils, Variants, Сlasses, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, AdvEdit, Grids, AdvObj, BaseGrid, AdvGrid, Mask, AdvSpin, AdvGlowButton, AdvPanel, ExtCtrls, AdvGroupBox, AdvOfficeButtons;
type
TfMain = class(TForm)
Label1: TLabel;
Label2: TLabel;
private
A: Real; {Длина А и Ширина В комнаты в м}
B: Real;
{Координаты источника Х и точки Y по оси абсцисс на большей границе комнаты}
{ Private declarations }
Function F1(Z:Real; Angle: Real):Real;
{Функция для расчета аэроионов в куб. сантиметре на границе помещения в случае одного источника аэроионов 0<=Z<=A}
public
{ Public declarations }
end;
Const {Физические константы}
U = 0.000023;
V = 0.000044;
var
fMain: TfMain;
implementation
{$R *.dfm}
{ TfMain }
function TfMain.F1(Z: Real; Angle: Real): Real;
begin
if ((0 <= Z)and(Z <= A)) then
Result:=1/(U*((Sqr(Z)+Sqr(b)))+V)*power(2, -Z*tan(Angle))
else
Result := -1;
end;
procedure TfMain.bButtonClick(Sender: TObject);
var X,Y,Dx,Dy,Conz: Real;
i, j, n, Angle: integer;
tmp: string;
begin
n := eN.Value;
A := StrToFloat(eWidth.Text);
B := StrToFloat(eHeight.Text);
Dx := StrToFloat(eWidth.Text)/n;
Dy := Dx;
Angle := eAngle.Value;
if (eRG.ItemIndex = 0) then
begin
X := 0;
Y := 0;
eGrid.RowCount := n+2;
eGrid.ColCount := 2;
for i := 0 to n do
begin
{ Set Names of Row's }
eGrid.Cells[0, i+1] :=
FloatToStrF(Y, ffGeneral, 3, 2);
{ Find Value}
Conz:=F1(Y,DegToRad(Angle));
.
.
end;
end;
end;
procedure TfMain.eAngleChange(Sender: TObject);
begin
bButtonClick(self);
end;
procedure TfMain.eRGClick(Sender: TObject);
begin
bButtonClick(self);
end;
end.
Для вывода результатов работы программы спроектирован интерфейс в виде формы (рис. 2).
|
Полученный программный продукт позволяет выполнить расчет уровня концентрации отрицательных аэроионов в заданной зоне от одного и более ионизаторов воздуха.
Результаты работы разработанного программного обеспечения выводятся на экран в виде специальной формы (рис. 3), в которой определяется уровень концентрации отрицательных аэроионов в заданной точке расчетной зоны в зависимости от входных параметров. Кроме расчетной информации на форму помещена информация относительно допустимых норм концентрации отрицательных аэроионов в общественном помещении [1].
Рис. 3. Результаты расчета
Разработана исполнительная программа для определения картины распределения отрицательных аэроионов от ионизаторов в помещениях, которые обладают наклонной плоскостью, может быть использована для расчета количества и места расположения ионизаторов воздуха в повседневной практике проектирования систем ионизации, а также для прогнозирования распределения концентрации отрицательных аэроионов при переменных угла наклона расчетной плоскости. На основе предложенного алгоритма есть возможность рассчитывать проектирование размещения одного, двух и более ионизаторов воздуха.
Выводы. Предложенный в статье алгоритм и его программная реализация позволяют определить картину распределения отрицательных аэроионов в закрытых помещениях, которые обладают наклонной расчетной плоскостью Данное программное обеспечение может применяться при расчете ионизационного режима в лекционных аудиториях, зрительных залах кинотеатров и тому подобное. Программное решение, выполненное в среде проектирования Delphi, имеет результатом форму, в которой пользователь непосредственно задавая входные параметры, получает значение уровня концентрации отрицательных аэроионов в заданной точке расчетной зоны. Полученные в статье результаты рекомендуется использовать при оптимизации процесса проектировании места расположения аэроионизаторов с целью обеспечения нормируемых показателей ионизационного режима в заданных помещениях.