Исследование температурно-влажностного режима помещений

Для пребывания людей и протекания про­изводственных процессов требуются опреде­ленные температурно-влажностные условия внутри здания, отличающиеся от условий на­ружной среды.

Микроклимат помещений жилых и общественных зданий, а также производственная среда помещений промышленных зданий в первую очередь характеризуется температурой и относительной влажностью воздуха.

В зависимости от температуры и относительной влажности воздуха температурно-влажностный режим помещения в холодный период года подразделяется на сухой, нормальный, влажный и мокрый. В летний период года температура в помещениях повышается, а относительная влажность падает.

Параметры микроклимата помещения существенно влияют на самочувствие человека, поэтому они должны быть в определенных сочетаниях между собой и находиться в некоторой зоне комфортности тепловой обстановки, то есть соответствовать нормативным требованиям (ГОСТ 30494-96).

Основными санитарно-гигиеническими тре­бованиями, предъявляемыми к микроклимату здания, являются обеспечение постоянства температурно-влажностного режима в его поме­щениях. В соответствии с этим для помещений жилых и общественных зданий СНиПом уста­новлены значения расчетной температуры и влажности внутреннего воздуха (табл. III.6).

Цель работы: ознакомление с методикой измерения температур и построения температурных полей.

Задачи работы:

1. Построить на плане помещения сетку 1×1.

2. Определить температуру и влажность воздуха в узлах сетки.

3. Построить поля распределения температур в помещении.

4. Проанализировать полученные результаты.

Оборудование и материалы: термогигрометр ТГЦ-МГ4 (рис. 3), рулетка, строительный шнур.

Для выявления закономерностей распределения температур, и влажности измерения необходимо выполнять по вертикали в нескольких поперечных сечениях помещения. Пункты замеров и число сечений устанавливаются в зависимости от назначения помещения, вида деятельности человека, характера размещения систем отопления и вентиляции, технологического оборудования и объемно-планировочного решения здания.

При измерении показателей микроклимата пункты, в которых производятся измерения, не должны находиться в непосредственной близости к источникам тепло- и влаговыделений, приточным и вытяжным отверстиям, через которые поступает или удаляется воздух.

По высоте помещений температуры и скорости движения воздуха надлежит измерять, как правило, на полу (условное обозначение 0); на расстоянии 0,1; 0,25; 0,75 и 1,5 от пола или рабочей площадки; под перекрытиями и под покрытиями на расстоянии 0,25-0,3 м от нижней поверхности конструкции, если по требованиям к микроклимату помещения не указаны особые условия.

В помещениях жилых зданий измерения показателей микроклимата производятся в центре плоскостей, отстоящих от внутренней поверхности наружной стены и отопительного прибора на 0,5 м, и в центре обслуживаемой зоны помещений.

На указанной высоте от пола, указанной преподавателем, для всех узловых точек произвести замеры температуры и влажности. Полученные результаты занести в таблицы 3. Интерполируя значения температур на сетке провести линии с одинаковыми значениями.

Результаты измерений параметров микроклимата сопоставляются с нормативными требованиями. В случае необходимости разработать рекомендации по обеспечению нормируемых параметров микроклимата.

Таблица 3

Результаты измерений температур, град, (влажность, %)

Лабораторная работа № 4

Определение теплофизических характеристик материалов

Надежность и экономичность эксплуатации зданий обеспечивается механическими и теплофизическими характеристиками ограждающих конструкций, которые в свою очередь зависят от свойств материалов, из которых они изготовлены. Причем разброс характеристик может быть весьма значительным, поэтому очень важное значение имеет расчет распределения температур в конструкции и определение положения точки росы. Для выполнения этих расчетов требуется определение теплофизических характеристик строительных материалов, таких как температуропроводность, теплопроводность, теплоемкость.

Цель работы: ознакомление с методикой измерения тепловых характеристик строительных материалов методом мгновенного источника тепла.

Задачи работы:

1. Определить пористость и влажность образцов материалов.

2. Определить значения коэффициентов теплопроводности и температуропроводности материалов различной пористости.

3. Вычислить удельную и объемную теплоемкость.

4. Проанализировать влияние пористости на тепловые свойства испытанных образцов.

Оборудование и материалы: блок управления источником тепла; датчик температуры DS18B20; адаптер; ПЭВМ; штангенциркуль; электронные весы, составные образцы строительных материалов.

Установка, используемая в работе, работает по следующей схеме (рис. 4).

Контрольный образец 1 представляет собой два полуограниченных стержня и расположенную между ними пластину толщиной х из той же материала. Между верхней частью образца и пластиной расположен нагреватель 2, который подключен к блоку управления 3,а между нижней частью образца и пластиной датчик температуры 4, соединенный через адаптер 5 с персональным компьютером 6.

Сущность метода мгновенного источника тепла заключается в том, что нагреватель, располагающийся внутри составного образца, сообщает породе тепловой импульс длительностью 1 – 3 с.

Этот импульс распространяется вдоль образца ичерез некоторое время достигает контрольной точки, расположенной под пластиной на расстоянии х от нагревателя, равного толщине пластины исследуемого образца породы. Датчик, находящийся в этой точке, зафиксирует изменение температуры, и на мониторе компьютера будет построена термограмма ∆Т_m, за время прохождения ∆t_m тепловым импульсом расстояния х от нагревателя до контрольной точки.

Цифровое реле времени, входящее в комплект установки, позволяет также зафиксировать точное время работы нагревателя. Сила тока, проходящего через нагреватель, при неизменном напряжении сети 220 В остается постоянной и составляет 2,4 А.

Работа установки и регистрация всех измеряемых величин осуществляется в автоматическом режиме.

Значение коэффициента температуропроводности образца а определяют по времени ∆t_m повышения температуры в контрольной точке до максимального значения ∆Т_m с учетом толщины пластины

. (3)

Теплопроводность образца определяется по количеству тепла, выделенного нагревателем, и по максимальному повышению температуры в контрольной точке из соотношения:

(4)

где: ∆t_m - интервал времени между моментом включения нагревателя и наибольшим повышением температуры на расстоянии х; I_н - сила тока в нагревателе; R_н - сопротивление нагревателя; ∆t_о - время работы нагревателя; S_н - площадь нагревателя; К_m – тарировочный коэффициент установки.

Для того чтобы учесть фактическое время работы нагревателя отличное от мгновенного, вычисленные значения α и λ необходимо умножить на коэффициент К_н, определяемый по формуле

.

Порядок проведения опыта

Высушенные до постоянной массы образцы (пластины) материалов взвесить с точностью до 0,1 г, измерить их толщину и диаметр. С одной пластиной собрать составной образец с нагревателем и датчиком в соответствии со схемой, представленной на рис. 2, и укрепить его на струбцине, следя за тем, чтобы был обеспечен надежный тепловой контакт между всеми элементами образца и нагревателем. Два других образца поместить в бюксы с водой. Один образец извлечь из воды через 3 минуты, а второй через 10 минут.

Нагреватель подключить к клеммам блока управления, автомат подключения к сети установить в положение «включено». На цифровом табло реле времени установить время работы нагревателя 2 – 3 секунды.

Адаптер подключить к СОМ порту компьютера и включить его в сеть. Для проведения опыта включается компьютер и запускается программа измерения температуры. В диалоговом окне, воспользовавшись опцией «Интервал обновления», устанавливается время 1 секунда и включается «Запуск» одновременно с нажатием кнопки «Пуск» на блоке управления. На экране монитора строится график зависимости изменения температуры образца во времени.

По мере прохождения тепла скорость изменения температуры уменьшается. Измерения считаются завершенными, когда температура начнет снижаться. Для остановки работы программы в диалоговом окне нажимается кнопка «Стоп» и «Очистка». При этом на рабочий стол компьютера запишется файл результатов исследований в табличной форме.

Обработка результатов

Объемная плотность образца (кг/м³) рассчитывается по формуле

ρ_о = m_с/V_о,

где m_с - масса сухого образца, кг; V_о — объем образца, м³. По результатам испытаний трех образцов определяется средняя плотность материала.

Истинная плотность ρ задается преподавателем. Пористость образца определяется из выражения

Р=(ρ – ρ_о)/ρ,

а влажность, %,

W=100(m_вл – m_с)/m_с,

где m_вл - масса влажного образца, кг.

Запустив программу просмотра результатов опыта, изменяя в диалоговом окне отсчет времени измерений, найти максимальное значение температуры ∆T_m и соответствующее ему время ∆t_m. Найденные величины подставить в формулы (3 и 4) и определить коэффициенты температуропроводности и теплопроводности.

Повторив опыты для влажных образцов, необходимо вычислить значения тепловых свойств по приведенным выше формулам и построить точечные графики зависимости тепловых характеристик от влажности материалов α = f (W).

В ходе дальнейшей обработки необходимо закончить оформление графиков, описать последовательность вычислений значений тепловых параметров испытанных грунтов от их влажности W, дать объяснение полученным зависимостям.

Далее вычислить значения объемной С_о=λ/α и удельной С_у=С_о/ρ теплоемкости.

Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 4.

Таблица 4

Таблица результатов исследований

Лабораторная работа № 5