Работат №1 (Исследование параметров микроклимата производственного помещения)

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Лабораторная работа №1
На тему «Исследование параметров микроклимата производственного
помещения»
Москва
2023 год
Цель работы:
1. Изучить влияние параметров микроклимата на организм человека.
2. Изучить устройство и принцип действия приборов для контроля параметров
микроклимата.
3. Произвести измерение четырёх параметров микроклимата и сравнить со
СНиП.
Порядок выполнения работы:
1. Законспектировать основные положения по микроклиматическим условиям
производственных помещений.
2. Ознакомиться с конструкциями приборов измерения.
3. Проверить работоспособность приборов измерения.
4. Измерить параметры микроклимата в помещениях (номера аудиторий,
лабораторий или отделов университета, заданных преподавателем по списку).
5. Определить соответствие полученных параметров с данными ГОСТ
12.1.005-76.
6. Сделать выводы и дать предложения по доведению полученных параметров
до требований ГОСТ 12.1.005-76
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Микроклиматические условия производственных помещений – это
климат
внутренней
действующими
на
среды
этих
организм
помещений,
человека
который
сочетаниями
определяется
температуры,
относительной влажности, скорости движения воздуха и барометрическим
давлением. Указанные параметры воздушной среды оказывают значительное
влияние на самочувствие человека, производительность его труда и является
важной характеристикой санитарно-гигиенических условий труда. Человек
постоянно находится в процессе теплового взаимодействия с окружающей
средой. Для нормального протекания физиологических процессов в организме
человека необходимо, чтобы выделяемое организмом тепло отводилось в
окружающую среду. Соответствие между количеством этого тепла и
охлаждающей способностью среды, характеризует ее, как комфортную. В
условиях комфорта у человека не возникает беспокоящих его тепловых
ощущений – холода или перегрева.
Величина тепловыделения организмом человека зависит от степени
физического напряжения в определенных микроклиматических условиях от
300 кДж/ч (состояние покоя) до 1700 кДж/ч (тяжелая работа).
Отдача же тепла организмом человека в окружающую среду
происходит посредством теплопроводности через одежду, конвекцию в
результате омывания воздухом тела человека, излучения в окружающую
среду, испарения влаги с поверхности кожи (потовыделение). Часть тепла
расходуется на нагрев выдыхаемого воздуха.
Нормальное тепловое самочувствие, соответствующее данному виду
работы,
обеспечивается
только
при
соблюдении
теплового
баланса
выделяемого и отводимого тепла, благодаря чему температура внутренних
органов остается постоянной (около 36,6º С). Эта способность человеческого
организма поддерживать постоянной температуру тела при изменениях
параметров микроклимата и при выполнении различной по тяжести работы
называется терморегуляцией.
Терморегуляция организма может быть физической и химической. В
случае физической терморегуляции теплоотдача происходит за счет
конвекции (температура тела выше температуры воздуха), излучения,
потовыделения.
Химическая терморегуляция вызывает изменение веществ и в
зависимости от температуры сопровождается повышением или понижением
уровня тепловыделения.
Количество тепла, отдаваемое организмом человека каждым путем, во
многом зависит от величины того или иного параметра микроклимата. Так при
нормальных условиях (температура воздуха 18-25ºС) около 77,5% тепла
выделяется организмом через кожу благодаря конвекции и около 2% тепла
теряется за счет потовыделения. При температуре воздуха выше 30ºС отдача
тепла потовыделением резко возрастает, а начиная с 35-40ºС происходит
исключительно этим путем. При этом организм теряет определенное
количество влаги, а вместе с ней и солей, играющих важную роль в его
жизнедеятельности. По этой причине в горячих цехах рабочим дают
подсоленную воду.
Существенное влияние на терморегуляцию организма оказывает
влажность воздуха. Повышенная влажность (более 85%) затрудняет
терморегуляцию вследствие снижения испарения пота, а слишком низкая
влажность (менее 20%) вызывает пересыхание слизистых
оболочек
дыхательных путей. Нормальная величина относительной влажности
составляет 50- 60%.
Движение воздуха в помещениях является важным фактором,
влияющим на самочувствие человека. В жарком помещении движение воздуха
способствует увеличению отдачи тепла организмом и улучшает его состояние,
но оказывает неблагоприятное воздействие при низкой температуре воздуха в
холодное время года. Минимальная скорость движения воздуха, ощущаемая
человеком, составляет 0,2 м/c. В зимнее время года скорость движения воздуха
на рабочем месте не должна превышать 0,3-0,5м/с, а летом 0,5-1м/с.
Барометрическое давление влияет на парциональное давление
основных компонентов воздуха – кислорода и азота, а следовательно, и на
процесс дыхания.
Жизнедеятельность организма человека может проходить в довольно
широком диапазоне давлений – 730-1260 гПа. Однако при этом необходимо
учитывать, что для здоровья человека опасно быстрое изменение давления, а
не сама его величина.
Для исключения вредного влияния микроклиматических условий на
организм человека и создания нормальных условий труда, параметры
воздушной среды должны соответствовать ГОСТу 12.1.005-76 "Воздух
рабочей зоны". Этот ГОСТ устанавливает оптимальные и допустимые
микроклиматические условия для рабочей зоны помещения в зависимости от
времени года, категории выполняемых работ и характеристики помещения по
теплоизбыткам.
Оптимальные
микроклиматические
условия
–
сочетание
параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом
воздействии
на
человека
обеспечивают
сохранение
нормального
функционирования и теплового состояния организма без напряжения реакций
терморегуляции. Они обеспечивают ощущение теплового комфорта и создают
предпосылки для высокого уровня работоспособности.
Допустимые микроклиматические условия – сочетание параметров
микроклимата, которые при длительном воздействии на человека могут
вызывать
приходящие
и
быстро
нормализующиеся
изменения
функционального и теплового состояния организма и напряжение реакций
терморегуляции,
не
выходящие
за
пределы
физиологических
приспособительских возможностей. При этом не возникает повреждений или
нарушений состояния здоровья, но могут наблюдаться дискомфортные
теплоощущения, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.
2.КОНСТРУКЦИЯ ПРИБОРОВ ИЗМЕРЕНИЯ
2.1. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА
Измерение температуры воздуха в производственных помещениях
обычно сочетается с определением его относительной влажности и
производится по сухому термометру психрометра.
Когда не требуется одновременное определение температуры и
влажности воздуха или когда температура воздуха превышает пределы шкалы
психрометра (45-50ºС), используется обычный ртутный термометр со шкалой
до 100ºС. Для непрерывной записи температуры в течение суток (недели)
используются термографы (рис. 1).
Термограф состоит из плоской металлической трубки, наполненной
толуолом. Один конец трубки закреплен неподвижно, второй при помощи
системы рычагов связан с первым, заполненным невысыхающими чернилами.
Перо соприкасается с диаграммной лентой, надетой на вращающийся барабан.
При колебаниях температуры объем толуола изменяется, благодаря чему
изменяется изогнутость трубки. В другом варианте конструкции термографа
датчик температуры может состоять из биметаллической пластинки.
Спаянные между собой полоски металлов имеют различные коэффициенты
линейного расширения, поэтому при колебаниях температуры изменяется
радиус кривизны. Эти изменения кривизны регистрируются на ленте барабана.
В зависимости от скорости вращения барабана можно получить непрерывную
запись температуры в течение суток (недели).
При наличии заметных тепловых излучений применяется парный
термометр, состоящий из двух ртутных термометров, укрепленных на общей
стойке. У одного из них резервуар посеребрен и отражает тепловые лучи, у
другого – зачернен и поглощает световые лучи. Истинное значение
температуры определяют в этом случае по формуле:
𝑡ист = 𝑡пос − 𝑘(𝑡зач − 𝑡пос )°𝐶
где: tпос, tзач – показания посеребренного и зачерненного термометров, ºС;
к – градуированный фактор прибора, определяемый при его изготовлении
(к=0,1 - 0,12).
А – трубка наполненная толуолом; Б – стрелка с пером; В – вращающийся
барабан
Измерение температуры производилось термогигрометром Testo 610
Testo 610 измеряет влажность воздуха и температуру. Запатентованный
сенсор влажности Тесто обеспечивает надежность результатов измерений.
Погрешность +/-2.5 %ОВ подтверждена протоколом калибровки, который
входит в комплект поставки. Прибор рассчитывает температуру точки росы и
шарика смоченного термометра, а также имеет функцию фиксирования
значений Hold и функцию отображения макс./мин. значений.
Технические характеристики анемометра Testo 410-1
Измерение температуры (сенсор NTC)
Диапазон измерений
-10 … +50 °C
Погрешность
±0,5 °C
Разрешение
0,1 °C
Измерение влажности (емкостный сенсор)
Диапазон измерений
0 … 100 % ОВ
Погрешность
±2,5 % ОВ (5 … 95 % ОВ)
Разрешение
0,1 % ОВ
Общие технические данные
Размеры
119 x 46 x 25 мм (с защитной крышкой)
Рабочая температура
-10 … +50 °C
Частота измерений
1 с.
Класс защиты
IP20
Гарантия
2 года
Гарантия
2 батарейки AAA 1,5 В (LR03)
Ресурс батареи
200 ч. (в среднем, без подсветки дисплея)
Температура хранения
-40 … +70 °C
Вес
90 г (с батарейками и защитным чехлом)
2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
Различают абсолютную и максимальную влажности.
Абсолютная влажность – упругость и весовое количество (в
миллиграммах) водяного пара, находящегося в 1 м3 воздуха в момент
исследования.
Максимальная влажность – упругость или вес водяных паров,
которые могут насытить 1 м 3 воздуха при данной температуре.
Относительная влажность – отношение упругости или веса водяных
паров в 1 м3 воздуха к упругости или весу насыщенных водяных паров 1 м3
при данной температуре и давлении или отношение абсолютной влажности к
максимальной. Выражается в процентах.
При оценке состояния воздушной среды в производственных
помещениях обычно определяется только относительная влажность воздуха.
Относительную
влажность
воздуха
определяют
при
помощи
психрометра Августа или аспирационного психрометра Ассмана.
Психрометр Августа (рис. 2) состоит из двух одинаковых ртутных
термометров: сухого и влажного. Резервуар влажного термометра обернут
гигроскопической
тканью,
конец
которой
спущен
в
стаканчик
с
дистиллированной водой. Вследствие испарения влаги он показывает белее
низкую температуру, чем сухой. По разности показаний сухого и влажного
термометров находят относительную влажность воздуха в процентах по
психрометрической таблице 1.
Для
более
точных
замеров
влажности
воздуха
используют
аспирационный психрометр (рис. 3), так как его конструкция исключает
влияние, связанное с неравномерной скоростью движения воздуха и
воздействие теплового облучения.
Аспирационный психрометр состоит из двух одинаковых ртутных
термометров Б, закрепленных в специальной оправе. Резервуар одного из них
обернут батистом, смачиваемым перед работой дистиллированной водой при
помощи пипетки Д.
Шкала каждого термометра разделена на градусы с ценой деления
0,2ºС; рабочая часть термометров позволяет применять их при температурах
от -30ºС до +50ºС.
Резервуары термометров помещены в двойную трубчатую защиту А с
воздушной подслойкой. Трубки соединены с трубой главного воздуховода, а
последний с аспиратором В.
Аспиратор состоит из вентилятора, приводимого во вращение
электродвигателем. Вентилятор психрометра обеспечивает равномерное
просасывание воздуха, который, обтекая резервуары обеих термометров,
проходит по главному воздуховоду и выбрасывается через отверстия.
Относительную влажность определяют по таблице 2.
Аспирационный психрометр одновременно используется и для
измерения температуры воздуха (по показаниям сухого термометра),
благодаря его защите от теплового излучения.
Для
непосредственного
определения
относительной
влажности
воздуха служит волосяной гигрометр (рис. 4). Принцип его работы основан на
свойстве обезжиренного человеческого волоса изменять свою длину в
зависимости
от
влажности
воздуха.
Прибор
представляет
собой
металлическую рамку, посередине которой в вертикальном направлении
протянут волос. Верхний конец волоса закреплен в ходовом винте
установочного устройства, нижний конец в полукольце жестко связан с осью
стрелки. Изменение длины волоса передается стрелке, которая, перемещаясь
вдоль шкалы, указывает процент относительной влажности воздуха.
2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ВОЗДУХА
Определение скорости движения воздуха, превышающей 1 м/c,
производят с помощью анемометров. Малые скорости движения воздуха (до 1
м/с) определяют с помощью кататермометров и электроанемометров. В
производственных помещениях допустимая скорость движения воздуха 0,5 1 м/с, в жилых – 0,1 - 0,3м/с.
Для измерения скорости использовался анемометр Testo 410-1
Анемометр Testo 410-1 помимо измерения скорости воздушного
потока, отображает температуру, относительную влажность и рассчитывает
температуру точки росы. При работе на открытом воздухе также определяет
температуру охлаждения ветром.
Легкий и компактный электронный прибор, используется для
оперативных и точечных замеров характеристик воздушного потока.
Например, на выходе воздуховода для диагностики эффективности работы в
процессе конструирования системы вентиляции.
В качестве датчика используется электрический двигатель, который
генерирует импульсы при вращении крыльчатки, приводимой в движение
потоком
воздуха.
Позволяет
контролировать
параметры
работы
климатического оборудования и регулярно наблюдать показатели среды
микроклимата.
Комбинированный измеритель внесен в Госреестр СИ. При наличии
поверки полученные показания могут быть использованы в коммерческих
целях, для официальных актов и заключений.
Технические характеристики анемометра Testo 410-1
Измерение температуры (сенсор NTC)
Диапазон
измерений
при
измерении
-10 ... +50
температуры (сенсор NTC)
Погрешность при измерении температуры
±0,5 °C
(сенсор NTC)
Разрешение при измерении температуры
0,1
(сенсор NTC)
Измерение скорости воздуха (сенсор крыльчатка)
Диапазон измерений (Измерение скорости
0,4 ... 20
воздуха (сенсор крыльчатка)) (м/с)
Погрешность (Измерение скорости воздуха ±(0,2 м/с + 2 % от изм. знач.)
(сенсор крыльчатка))
Разрешение (Измерение скорости воздуха
0,1 м/с
(сенсор крыльчатка))
Общие технические данные
Частота измерений
0,5
Температура хранения (°С)
-20 ... +70
Класс защиты
IP10
Вес (гр)
110
Рабочая температура (°C)
-10 ... +50
Дополнительно
Размеры (мм)
133 x 46 x 25
Производитель
Testo
Питание
Тип питания
Батарейки типа ААA
Ресурс батареи
100 ч
2.4. ИЗМЕРЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ ВОЗДУХА
Измерение давления воздуха производилось прибором барометранероид метеорологический БАММ-1
Барометр – анероид метеорологический БАММ-1 (далее барометр)
предназначен для измерения атмосферного давления в диапазоне от 80 до 106
кПа (от 600 до 800 мм рт.ст.) в наземных условиях при температуре
окружающей среды от О до плюс 40 °С и относительной влажности воздуха
до 80 %.
Технические характеристики барометр-анероид метеорологический
БАММ-1
Наименование параметра
1 Диапазон измерения, кПа (мм рт.ст.)
2 Пределы допускаемых погрешностей после введения
поправок, кПа (мм рт. ст.), не более:
- основной
- дополнительной
3 Цена деления шкалы, кПа (мм рт. ст.)
4 Габаритные размеры, мм, не более:
- диаметр
-высота
5 Масса, кг, не более:
- без фуrляра;
- с фуrляром
Значение
80-106 (600- 800)
±0,2 (±1,5)
±0,5 (±3,75)
0,1 (1,0)
152
90
0,7
1,0
4.
ИЗМЕРЕНИЕ
ПОМЕЩЕНИЯХ
t
φ%
p мм.рт.ст
V м/с
ПАРАМЕТРОВ
МИКРОКЛИМОТА
Температура
Влажность
Давление
Скорость воздуха
21,9С
55%
759
0,7
5.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
СООТВЕТСИТВИЯ
ПАРАМЕТРОВ ДАННЫМ ГОСТ 12.1.005-76.
ГОСТ
Температура 18-25
t С
φ%
Влажность
40-60
p мм.рт.ст
Давление
748
V м/с
Скорость
<1
воздуха
В
ПОЛУЧЕННЫХ
Результаты
21,9
55
759
0,7
6. ВЫВОДЫ
Температура, влажность и скорость воздуха в помещении находятся в
пределах допуска санитарных норм. Давление воздуха незначительно
повышено и не влияет на проведение работ в данном помещении.