Тема 1.Исследование микроклимата

1.1. Температура воздуха жилых, общественных и производственных помещений. Методы определения температуры и влажности воздуха.

Цель занятия: 1.Изучить гигиеническое значение температуры и влажности воздуха.

2. Овладеть правилами измерения температуры и влажности воздуха в жилых, общественных и производственных помещениях.

3. Усвоить методику оценки теплового режима воздушной среды помещений.

Для подготовки к занятиям необходимо ознакомиться со следующим теоретическим материалом.

Физические свойства воздуха в значительной степени определяют процессы теплообмена организма с окружающей средой. Совершенство терморегуляторных механизмов, деятельность которых осуществляется под контролем центральной нервной системы, позволяет человеку приспосабливаться к различным температурным условиям и переносить кратковременно значительные отклонения температуры воздуха от обычных нормальных величин. В соответствии с внешней температурой вступает в действие, как механизм выработки тепла, так и механизм, регулирующий его потерю (И.П. Павлов). Известно, что теплообмен организма поддерживается путем уравновешивания процессов химической и физической терморегуляции.

Химическая терморегуляция определяется способностью организма изменять интенсивность обменных процессов и теплообразование (при высокой температуре воздуха окислительные процессы снижаются, и выработка тепла падает, при низкой же температуре происходит обратное).

Физическая терморегуляция осуществляется путем увеличения или уменьшения теплоотдачи (при высокой внешней температуре - кожные сосуды расширяются, увеличивается выделение воды потовыми железами, повышается температура кожи и в результате этого возрастает отдача тепла с поверхности тела; при низкой температуре - кожные сосуды сужаются, кровь перемещается к внутренним органам, кожа охлаждается, разница между температурой кожи и воздуха становится меньше - отдача тепла уменьшается).

Отдача образующегося в организме тепла происходит по физическим законам: конвекционная отдача тепла (нагревание окружающего организм воздуха); радиационная отдача тепла (лучистый теплообмен с окружающими поверхностями, имеющими температуру поверхностей более низкую, чем температура кожи человека); отдача тепла в результате испарения воды с поверхности кожи и дыхательных путей; отдача тепла путем кондукции (контакт с окружающими предметами).

Наиболее благоприятной температурой воздуха в жилых помещениях для человека, находящегося в покое и одетого в обычный домашний костюм, является 18-20 °С, а радиационная (осредненная по площади температура внутренних поверхностей ограждений помещения и отопительных приборов) - 20 °С при нормальной влажности (30-60%) и подвижности воздуха (0.2-0.3 м/с).

Температура воздуха выше 24 -25 °С и ниже 14-15 °С считается неблагоприятной, способной нарушать тепловое равновесие организма и служить причиной развития различных заболеваний. Однако при выполнении физической работы или при измерении влажности и подвижности воздуха уровни оптимальных температур будут иными. Так, при физической работе средней тяжести оптимальной температурой воздуха считается 10-150С, а при тяжелой - понижается до 5 -10 0С.

Влажность воздуха имеет большое значение как фактор, влияющий на процессы теплообмена организма с окружающей средой. Степень влажности воздуха характеризуется в основном следующими величинами.

Абсолютная влажность - количество водяных паров в граммах, содержащееся в данное время в 1 м³ воздуха.

Максимальная влажность - количество водяных паров в граммах, которое необходимо для насыщения 1 м ³ воздуха при данной температуре воздуха.

Относительная влажность - отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.

Дефицит насыщения - разность между максимальной и абсолютной влажностью.

Точка росы - температура при которой абсолютная влажность равна максимальной.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА ПРИБОРОВ

В зависимости от конструкции и устройства термометры подразделяются на спиртовые, ртутные, электрические и др. Кроме того, термометры подразделяются на бытовые, аспирационные, минимальные, максимальные. По своему назначению термометры подразделяются на пристенные, водяные, почвенные, химические, технические, медицинские и др.

БЫТОВОЙ ТЕРМОМЕТР - комнатный или уличный спиртовой термометр, достаточно точный для наблюдения за температурой воздуха.

РТУТНЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ - применяются для измерения температур от -35 ⁰С до+357 ⁰С. В пределах высоких температур показания ртутного термометра более точные вследствие постоянства коэффициента расширения ртути.

МИНИМАЛЬНЫЙ ТЕРМОМЕТР - спиртовой со штифтом или стеклянной иглой-указателем служит для регистрации самой низкой температуры за определенный промежуток времени. Спирт, образующий вогнутый мениск, при понижении температуры увлекает штифт или иглу-указатель по направлению к резервуару, а при повышении - обтекаемый спиртом указатель остается на месте. Температура отсчитывается по наиболее отдаленному от резервуара концу иглы-указателя. Рабочее положение термометра - горизонтальное.

МАКСИМАЛЬНЫЙ ТЕРМОМЕТР - ртутный. В дно резервуара для ртути впаян стеклянный стержень, который свободным концом входит в капилляр и уменьшает его просвет. При повышении температуры воздуха ртуть расширяется и по капилляру поднимается вверх. При понижении температуры воздуха сужение и стержень в капилляре задерживают возвращение ртути в резервуар. В медицинском термометре, который относится к числу максимальных термометров, на месте соединения капилляра и резервуара имеется сужение с перегибом, препятствующее при понижении температуры опусканию ртути в резервуар. Поэтому при пользовании максимальными термометрами их, перед началом измерения, нужно встряхнуть для возвращения ртути в резервуар.

АСПИРАЦИОННЫЙ ТЕРМОМЕТР - сухой термометр аспирационного психрометра Ассмана. Он состоит из стеклянного футляра, в котором закрепляется переходящий в капилляр стеклянный резервуар, заполненный ртутью, и шкала, имеющая цену деления 0,2 ⁰С. Температура воздуха определяется по уровню ртути в капилляре. Рабочее положение термометра - вертикальное.

ТЕРМОГРАФ - самопишущий прибор, применяется для систематических наблюдений за ходом температуры в течение продолжительного времени (суток или недели). Воспринимающей температуру частью служит биметаллическая пластинка или плоский металлический резервуар, заполненный толуолом. Изменение кривизны воспринимающей части, в соответствии с изменением температуры воздуха, посредством системы рычагов передается стрелке с пером, записывающим термограмму на движущейся специальной ленте, разграфленной по дням (если термограф недельный), часам и градусам температуры. Лента надевается на цилиндр, который вращается часовым механизмом со скоростью одного оборота в сутки (суточный) или неделю (недельный).

Перед пользованием термографом перо его заполняется незамерзающими (спиртовыми) чернилами и устанавливается на уровне температурной линии ленты, соответствующей в данный момент показанию контрольного, например, аспирационного термометра.

Наряду с отмеченными, существуют три системы термометров, отличающихся друг от друга градуировкой шкалы:

1. Термометры Цельсия - 0⁰ на шкале обозначает точку таяния льда. 100⁰ - точку кипения воды.

2. Термометры Реомюра - 0⁰ точка таяния льда, 80⁰ - точка кипения воды.

3. Термометры Фаренгейта - +32⁰ обозначает точку таяния льда, +212⁰ - точку кипения воды. Для перевода градусов температуры с одной системы термометров на другую пользуются следующей таблицей:

1⁰ Цельсия (Ц) = 4/5 градуса Реомюра = 9/5 градуса Фаренгейта

1⁰ Реомюра (Р) = 5/4 градуса Цельсия = 9/4 градуса Фаренгейта

1⁰ Фаренгейта (Ф) = 5/9 градуса Цельсия = 4/9 градуса Реомюра

При переводе градусов Фаренгейта на градусы С и Р следует предварительно вычесть из них 32, а при переводе на Фаренгейта к результатам перечисления следует прибавить 32. В нашей стране шкала термометров градуируется по Цельсию.

ШАРОВОЙ ТЕРМОМЕТР используется для определения радиационной температуры, т.е. температуры, показывающей совместное действие всех видов радиационного воздействия. Прибор состоит из ртутного термометра, помещенного в полый медный шар, покрытый сажевой матовой краской или чернью Рубанса. Резервуар термометра также покрывается сажей и вставляется в центр медного шара. Медный шар должен быть диаметром 10-15 см. В простейшем случае шар может быть заменен стеклянной колбой, покрытой снаружи сажей. Для исключения конвенционного охлаждения отверстие шара и колбы следует герметично закрыть.

Аспирационный психрометр Ассмана, позволяет определить абсолютную и относительную влажность воздуха. Он состоит из двух ртутных термометров, один из которых сухой, другой - влажный. Резервуары термометров заключены в блестящие металлические гильзы для защиты от лучистого тепла. В головке прибора установлен вентилятор, просасывающий воздух вокруг резервуаров термометров с постоянной скоростью (около 4 м/с). Принцип работы аспирационного психрометра заключается в следующем: в зависимости от влажности, температуры и скорости движения воздуха меняется интенсивность испарения воды с поверхности влажного термометра. При постоянной скорости движения и данной температуре воздуха интенсивность измерения будет тем выше, чем суше воздух, и наоборот. На испарение затрачивается тепловая энергия. Следовательно, чем интенсивнее идет испарение с поверхности влажного термометра, тем ниже, по сравнению с сухим, будут его показания, и наоборот.

ГИГРОМЕТР (волосяной, пленочный) - прибор для непосредственного определения относительной влажности, основанного на способности волоса или биологической пленки, вследствие гигроскопичности увеличиваться в размерах во влажной среде и уменьшаться в сухой.

Гигрограф - самопишущий прибор, регистрирующий изменения относительной влажности на протяжении определенного отрезка времени (суточный или недельный гигрограф). Воспринимающая часть прибора - пучок обезжиренных волос, соединенных системой рычагов с пишущим пером. Регистрирующее устройство - вращающийся при помощи часового механизма цилиндр, на котором укрепляется специальная диаграммная лента с линиями, обозначающими относительную влажность, минуты, часы, в недельном гигрографе - сутки и недели. Перед началом записи гигрограммы пишущее перо с помощью специального регулировочного винта устанавливается на линии, соответствующей в данный момент относительной влажности, которая измеряется психрометром. Перед работой гигрограф должен быть проверен путем сравнения показаний с психрометром Ассмана. Составляют график поправочных величин. Если гигрограф дает ошибку более 5% относительной влажности, необходимо произвести его настройку винтом, изменяя длину пучка волос.

Термогигрометр - ИВТМ-7 -портативный измеритель влажности и температуры - предназначен для измерения относительной влажности и температуры воздуха. В качестве чувствительного элемента измерителя температуры используется пленочный терморезистор, выполненный из никеля. Чувствительным элементом измерителя относительной влажности является емкостный датчик с изменяющейся диэлектрической проницаемостью. Термогигрометр может работать в одном из двух режимов: 1- измерение температуры, 2 - измерение влажности. При включении питания прибор может находиться в произвольном режиме. Переключение режимов осуществляется однократным нажатием кнопки "РЕЖИМ". Индикация режима измерения влажности осуществляется при помощи символа "F" в правом нижнем углу индикатора, а режима измерения температуры - при помощи символа "С".

Задания для подготовки к лабораторно-практической части занятия.

1). Изучить правила измерения температуры воздуха.

Измерение температуры воздуха в закрытых помещениях, школах, квартирах, детских, лечебных учреждениях, производственных помещениях и др. проводится с соблюдением следующих правил: при измерении температуры воздуха необходимо защищать термометр от действия лучистой энергии печей, ламп и прочих открытых источников энергии. В жилых помещениях измерение температуры воздуха проводят на высоте дыхания (1,5 м от пола) в центре комнаты. Для более точных измерений одновременно термометры устанавливаются в центре комнаты, наружном и внутреннем углах на расстоянии 0,2м от стен.

Перепады температуры определяются и оцениваются по вертикали и горизонтали. Для определения перепада температуры по вертикали, термометры устанавливаются в центре и по упомянутым углам помещения на высоте 0,2; 0,7 и 1,5 м от пола. Для определения перепада температуры по горизонтали вычисляется разница между максимальной и минимальной температурой отдельно по каждому уровню (0,2; 0,7 и 1,5 м) во всех измеренных участках помещения. Суточный перепад температуры в помещениях измеряется с помощью максимального и минимальном термометров, которые устанавливаются в центре помещения на уровне 0,7 и 1,5 м от пола.

Для измерения температуры стен (ограждающих поверхностей) на высоте 1,5 м от пола используется пристенный термометр, резервуар которого приклеивается к стене пластилином, или используют электротермометр. Показания температуры при измерениях снимаются через 5-10 минут от начала измерения.

2). Изучить правила определения влажности воздуха аспирационным психрометром.

По номограмме относительная влажность определяется в соответствии с точкой пересечения линий, соответствующих показаниям влажного и сухого термометров. Используется специальная таблица для определения относительной влажности (в процентах) также в соответствии с точкой пересечения линий, соответствующих показаниям влажного (по горизонтали) и сухого (вертикальный столбец) термометров. Такие результаты менее точны, чем вычисленные по вышеприведенной формуле.

Перед исследованием, держа психрометр вертикально, с помощью специальной пипетки увлажняют ткань на резервуаре влажного термометра. Затем заводят ключом часовой механизм или включают в сеть, если привод электрический. Подвешивают прибор в точке замера. Отсчет показаний термометров производят летом через 4 - 5 минут, после начала работы вентилятора, зимой - через 15 минут (в последнем случае вентилятор заводят дважды) до постоянных показаний. Записывают показания термометров, производят расчет и оценку полученных результат.

Расчет дефицита насыщения производят по разнице между максимальной влажностью при температуре сухого термометра и величиной абсолютной влажности.

Точку росы определяют по таблице максимальной влажности, где находят величину, близкую по значению к абсолютной влажности, вычисленной для данных условий и определяют температуру соответствующую этой величине.

Относительную влажность в помещении следует измерять в центре помещения на высоте 1,1 м от пола.