Исследовательская работа Исследование микроклимата школьных помещений

Муниципальное Образовательное Учреждение

Яковская  Средняя Общеобразовательная Школа

Исследование микроклимата школьных помещений

Вид работы: реферативно-экспериментальный

Выполнил: ученик 10 класса

МБОУ Яковская СОШ

Мышин Олег

Научный руководитель:

Шишулина Надежда Владимировна,

учитель физики,

первой  квалификационной категории

Научный консультант:

                                                                       Портнова Татьяна                

                                                                                 Александровна

                                                                                 учитель высшей

                                                                                 квалификационной категории

с. Яковское 2012

Оглавление:

Введение________________________________________________3

Часть1. Микроклимат помещений______________________________4

1). Гигиенические требования к воздушной среде  учебных заведений___4

2). Основные параметры микроклимата и способы их измерения__8

3). Методы контроля______________________________________11

Часть 2. Измерение основных параметров микроклимата школьных  кабинетов _______________________________________________13

Заключение_____________________________________________14

Список литературы_______________________________________15

Приложения. ___________________________________________16

Введение

Одним из необходимых условий нормальной жизнедеятельности человека является обеспечение в помещениях нормальных метеорологических условий, оказывающих существенное влияние на тепловое самочувствие человека. Метеорологические условия в помещениях, или их микроклимат, зависят от теплофизических особенностей технологического процесса, климата, сезона года, условий вентиляции и отопления.  

Цель работы: исследовать основные параметры микроклимата нескольких  кабинетов нашей школы.

Задачи: 1. Изучить материал по основным условиям микроклимата в помещениях.

2. Провести измерения основных параметров микроклимата учебных кабинетов.

3. Изменить некоторые условия в кабинетах для улучшения микроклимата.

Объект исследования  –  микроклимат учебных помещений.

Предмет исследования – условия улучшения микроклимата учебных помещений.

Методы исследования: изучение и анализ литературы, проведение эксперимента, анализ полученных данных.

Структура работы: работа состоит из введения, двух  частей, заключения, списка литературы.

Часть 1. Микроклимат помещений

1)Гигиенические требования к воздушной среде  учебных заведений  

Микроклимат – это комплекс физических факторов внутренней среды помещений, оказывающий влияние на тепловой обмен организма и здоровье человека. Параметрами микроклимата, при которых выполняет работу человек и от которых зависит теплообмен между организмом человека и окружающей средой, являются температура окружающей среды, скорость движения воздуха и влажность (относительная) воздуха.

Условия микроклимата в помещениях зависят от ряда факторов: 

·                   климатического пояса и сезона года;

·                   характера технологического процесса и вида используемого оборудования; 

·                   условий воздухообмена;

·                   размеров помещения; 

·                   числа работающих людей и т.п.

Микроклимат в помещении может меняться на протяжении всего рабочего дня.

Человек  постоянно находится в состоянии обмена теплотой с окружающей средой. Наилучшее тепловое самочувствие человека будет тогда, когда тепловыделения организма человека полностью отдаются окружающей среде, т.е. имеет место тепловой баланс. Превышение тепловыделения организма над теплоотдачей в окружающую среду приводит к нагреву организма и к повышению его температуры – человеку становится жарко. Наоборот, превышение теплоотдачи над тепловыделением приводит к охлаждению организма и к снижению его температуры – человеку становится холодно.

Средняя температура тела человека – 36,5 °С. Даже незначительные отклонения от этой температуры в ту или другую сторону приводят к ухудшению самочувствия человека.

Гигиенические свойства воздушной среды определяются не только ее химическим составом, но и физическим состоянием: температурой, влажностью, давлением, подвижностью, напряжением электрического поля атмосферы, солнечной радиацией и др. Для нормальной жизнедеятельности человека огромное значение имеет постоянство температуры тела и окружающей среды, что оказывает влияние на равновесие процессов теплообразования и теплоотдачи.

Высокая температура окружающего воздуха затрудняет отдачу тепла, что приводит к повышению температуры тела. При этом учащаются пульс и дыхание, нарастает утомляемость, падает работоспособность. Также затрудняет теплоотдачу и усиливает потоотделение пребывание человека в условиях повышенной относительной влажности. При низких температурах наблюдается большая теплопотеря,  что может привести к переохлаждению организма. При повышенной влажности воздуха и низкой температуре опасность переохлаждения и простудных заболеваний значительно повышается. Кроме того, потеря тепла организмом зависит от скорости движения воздуха и самого организма (езда на открытой машине, велосипеде и т. Д.).

Электрическое и магнитное поля атмосферы также влияют на человека. Например, отрицательные   электрочастицы  воздуха  положительно действуют на организм (снимают утомляемость, повышают работоспособность), а положительные ионы, наоборот, угнетают дыхание и т. Д. Отрицательные ионы воздуха более подвижны, и их называют легкими, положительные – менее подвижны, поэтому их называют тяжелыми. В чистом воздухе преобладают легкие ионы, а по мере его загрязнения они оседают на пылинках, капельках воды, переходя в тяжелые. Поэтому воздух становится теплым, спертым и душным.

В воздухе содержатся примеси разного происхождения: пыль, дым, различные газы. Все это отрицательно сказывается на здоровье людей, животных и жизнедеятельности растений.

Кроме пыли, в воздухе содержатся и микроорганизмы – бактерии, споры, плесневые грибки и др. Их особенно много в закрытых помещениях.

Гигиенически нормальный воздух в школе – важное условие успеваемости и работоспособности учеников. При длительном пребывании в классе или кабинете учеников воздух перестает отвечать гигиеническим требованиям. Изменяются его химический состав, физические свойства и бактериальная загрязненность. Все эти показатели резко возрастают к концу уроков.

Косвенным показателем загрязнения воздуха в закрытых помещениях является содержание углекислого газа. Предельно допустимая концентрация (ПДК) углекислого газа в школьных помещениях составляет 0,1 %, но уже при меньшей его концентрации (0,08 %) у детей младших возрастов наблюдается снижение уровня внимания и сосредоточенности.

Наиболее благоприятными условиями в классе являются температура 16–18 °C и относительная влажность 30–60 %. При этих нормах дольше всего сохраняется работоспособность и хорошее самочувствие учащихся. При этом разница температуры воздуха по вертикали и горизонтали класса не должна превышать 2–3 °C, а скорость движения воздуха – 0,1–0,2 м/с.

В спортивном зале, рекреационных помещениях, мастерских температура воздуха должна поддерживаться на уровне 14–15 °C. Расчетные нормы объема воздуха на одного ученика в классе (так называемый воздушный куб) обычно не превышают 4,5–6 куб. м. Но, чтобы в воздухе класса в течение урока концентрация углекислого газа не превышала 0,1 %, ребенку 10–12 лет требуется около 16 куб. м воздуха. В возрасте 14–16 лет потребность в нем увеличивается до 25–26 куб. м. Эта величина названа объемом вентиляции: чем старше ученик, тем она больше. Для обеспечения указанного объема необходима трехкратная смена воздуха, что достигается вентиляцией (проветриванием) помещения.

Особое внимание уделяется проветриванию кабинетов, химических, физических и биологических лабораторий, где после проведения опытов могут оставаться ядовитые газы и пары.

Естественная вентиляция. Приток наружного воздуха в помещение ввиду разности температуры и давления через поры и щели в строительном материале или через специально проделанные проемы называют естественной вентиляцией. Для проветривания классных комнат по такому типу используют форточки и фрамуги. Последние имеют преимущество перед форточками, так как наружный воздух через открытую фрамугу поступает сначала вверх, к потолку, где согревается и теплым опускается вниз. При этом находящиеся в помещении люди не переохлаждаются и ощущают приток свежего воздуха. Фрамуги можно оставлять открытыми во время занятий даже зимой.

Площадь открытых форточек или фрамуг не должна быть меньше 1/50 площади пола класса – это так называемый коэффициент проветривания. Проветривание классных комнат должно проводиться регулярно, после каждого урока. Наиболее эффективным является сквозное проветривание, когда во время перемены одновременно открываются форточки (или окна) и двери класса. Сквозное проветривание позволяет за 5 мин снизить концентрацию СО2 до нормы, уменьшить влажность, количество микроорганизмов и улучшить ионный состав воздуха. Однако при таком проветривании в помещении не должно быть детей.

Особое внимание уделяется проветриванию кабинетов, химических, физических и биологических лабораторий, где после проведения опытов могут оставаться ядовитые газы и пары.

Искусственная вентиляция. Это вентиляция приточная, вытяжная и приточно-вытяжная (смешанная) с естественным или механическим побуждением. Такая вентиляция устанавливается чаще всего там, где необходимо удаление отработанного воздуха и газов, образующихся при проведении опытов. Ее называют принудительной вентиляцией, так как воздух выводится наружу с помощью специальных вытяжных каналов, которые имеют несколько отверстий под потолком комнаты. Воздух из помещений направляется на чердак и по трубам выводится наружу, где для усиления тока воздуха в вытяжных каналах устанавливают тепловые побудители движения воздуха – дефлекторы или электрические вентиляторы. Устройство этого вида вентиляции предусматривается во время строительства зданий.

Вытяжная вентиляция особенно хорошо должна действовать в уборных, гардеробах, буфете, чтобы воздух и запахи этих помещений не проникали в классы и другие основные и служебные помещения.

Субъективные ощущения человека меняются в зависимости от изменения параметров микроклимата (таблица 1).

Таблица 1. Зависимость субъективных ощущений человека от изменения параметров микроклимата

Температура воздуха, ºС	Относительная влажность воздуха, %	Субъективное ощущение
21 24 30	40 75 85 90 20 65 80 100 25 50 65 80 90	Наиболее приятное состояние. Хорошее, спокойное состояние. Отсутствие неприятных ощущений. Усталость, подавленное состояние. Отсутствие неприятных ощущений. Неприятные ощущения. Потребность в покое. Невозможность выполнения тяжёлой работы. Отсутствие неприятных ощущений. Нормальная работоспособность. Невозможность выполнения тяжёлой работы. Повышение температуры тела. Опасность для здоровья.

2) Основные параметры микроклимата, их характеристики и способы измерения.

К микроклиматическим показателям относятся температура, влажность и скорость движения воздуха, температура поверхностей ограждающих конструкций, предметов, оборудования, а также некоторые их производные: градиент температуры воздуха по вертикали и горизонтали помещения, интенсивность теплового излучения от внутренних поверхностей.

В соответствии с СанПиН 2.2.4.548 – 96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» параметрами, характеризующими микроклимат являются:

·                     температура воздуха;

·                     температура поверхностей (учитывается температура поверхностей ограждающих   конструкций (стены, потолок, пол), устройств (экраны и т.п.), а также технологического оборудования или ограждающих его устройств);  

·                     относительная влажность воздуха;

·                     скорость движения воздуха;

·                     интенсивность теплового облучения.

Температура и влажность воздуха не должны превышать 18–22 градусов и 30–60% соответственно.

Влажность воздуха - содержание в воздухе водяного пара. Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность.  

Абсолютная влажность (А) - упругость водяных паров, находящихся в момент исследования в воздухе, выраженная  в мм ртутного столба, или массовое количество водяных паров, находящихся в 1 м³  воздуха, выражаемое в граммах.

Максимальная влажность (F) - упругость или масса водяных паров, которые могут насытить 1 м³ воздуха при данной температуре. 

Относительная влажность - это отношение массы водяного пара, содержащегося в единице объема воздуха, к массе водяного пара, содержащегося в насыщенном водяными парами воздухе (предельной массе водяного пара, которая может содержаться в воздухе при данной температуре).

φ = (абсолютная влажность)/(максимальная влажность)

Относительная влажность обычно выражается в процентах. Эти величины связаны между собой следующим отношением:

φ = (f×100)/f_max

Например, относительная влажность 70 % означает, что в воздухе воды в парообразном состоянии находится 70 % от максимально возможного количества. Относительная влажность 100 % означает, что воздух насыщен водяными парами и в такой среде испарение происходить не может.

φ = (абсолютная влажность)/(максимальная влажность)

Измерение влажности. Прибор для измерения влажности называется психрометром.

Психрометр (от греч. psychrós — холодный и... метр), прибор для измерения влажности воздуха и его температуры. Состоит из двух термометров — сухого и смоченного. Сухой термометр показывает температуру воздуха, а смоченный, теплоприёмник которого обвязан влажным батистом, — его собственную температуру, зависящую от интенсивности испарения, происходящего с поверхности его резервуара. Вследствие расхода теплоты на испарение показания смоченного термометра тем ниже, чем суше воздух, влажность которого измеряется.

По показаниям сухого и смоченного термометров с помощью психрометрической таблицы, определяется  относительная влажность (Приложение №1).

Температура воздуха, измеряемая в ⁰С, является одним из основных параметров, характеризующих тепловое состояние микроклимата.  Температура поверхностей и интенсивность теплового облучения учитываются только при наличии соответствующих источников тепловыделений.

Температура (от лат. temperatura — надлежащее смешение, нормальное состояние) — скалярная физическая величина, примерно характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия

Для измерения термодинамической температуры выбирается некоторый термодинамический параметр термометрического вещества. Изменение этого параметра однозначно связывается с изменением температуры. Классическим примером термодинамического термометра может служить газовый термометр, в котором температуру определяют методом измерения давления газа в баллоне постоянного объема. Известны также термометры абсолютные радиационные, шумовые, акустические. Большое применение в быту получили жидкостные термометры, в которых используется зависимость изменения объема жидкости от температуры.

Измерение температуры:   Для измерения температуры я пользовался бытовым жидкостным термометром (Приложение №1)

Скорость движения воздуха – осредненная по объему обслуживаемой зоны скорость движения воздуха. Скорость движения воздуха  влияет на ощущение тепла или холода, испытываемое человеком. Измеряется в м/с.

Для измерения скорости движения воздуха я использовался  прибором  анемометром  со встроенной крыльчаткой testo 417. (Приложение №1)

Компактый анемометр testo 417 со встроенной крыльчаткой диаметром 100 мм для измерения скорости потока, температуры и расчета объемного расхода воздуха. Объемный расход отображается на дисплее.
Направление потока, например, вытяжка или приток, отображается на дисплее.
Функция усреднения по времени и количеству замеров, позволяет  получить усредненные значения объемного расхода, скорости потока.

3)Методы контроля

1 Измерение показателей микроклимата в холодный период года, следует выполнять при температуре наружного воздуха не выше минус 5 °С. Не допускается  проведение  измерений при безоблачном небе в светлое время суток.

2 Для теплого периода года измерение показателей микроклимата следует выполнять при температуре наружного воздуха не ниже15 °С. Не допускается проведение измерений при безоблачном небе в светлое время суток.

3 Измерение температуры, влажности и скорости движения воздуха следует проводить в обслуживаемой зоне на высоте:

- 0,1; 0,6 и 1,7 м от поверхности пола при пребывании людей в помещении преимущественно в сидячем положении;

- в центре обслуживаемой зоны и на расстоянии 0,5 м от внутренней поверхности наружных стен и стационарных отопительных приборов .

Часть 2. Измерение основных параметров микроклимата кабинетов школы:

Я проводил свои измерения  7 ноября при температуре наружного воздуха -7 С⁰ и влажности 60%, 24 ноября при температуре -6 С⁰, влажности 70 %  Погода в эти дни была пасмурная, как и требовал эксперимент.

Для исследования были взяты два кабинета начальных классов, кабинет русского языка и кабинет математики.

Кабинеты начальных классов находятся на первом этаже. Кабинеты русского языка и математики на втором. В кабинете математики установлены пластиковые окна.

Для определения основных параметров микроклимата кабинетов школы  автором работы были произведены следующие измерения:

Температура воздуха (Приложение №2).

Влажности воздуха (Приложение №3).

Скорости движения воздуха (Приложение №4).

Проведен  анализ изменения температуры воздуха и его влажности в течение рабочего дня.

(Приложение №5)

(Приложение №6)

(Приложение №7)

Заключение

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое состояние человека. К основным параметрам микроклимата относятся: температура, относительная влажность и скорость движения воздуха.  В соответствии с СанПиН 2.2.4.548 – 96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений» температура и относительная влажность не должны превышать 18–22 градусов и 30–60% соответственно.

На основании измерений температуры можно сделать следующий вывод: кабинеты школы имеют различный температурный режим, на который воздействуют разные условия.

Например, этажность кабинета, наличие пластиковых окон, расположение кабинетов и т. д.

Из таблиц 1и 2  видно, что в кабинетах  температура воздуха  и его влажность немного превышает гигиенические  нормы , поэтому следует перед  3 уроками проветривать кабинеты не менее 5 минут.

Кроме этого наличие пластиковых окон в кабинете математики привело к тому .что  максимальная разница температуры в течении дня  там только 3 С⁰, в отличии от других кабинетов, где она составляет 5-6 С⁰.

Колебания влажности в этом кабинете наоборот минимальное 2% ( другие кабинеты от 7до 10 %).  Эти данные  подтолкнули меня к мысли познакомиться с устройством пластиковых окон и узнать отличие их от обычных деревянных.

Скорость движения воздуха  в кабинетах в пределах нормы. В кабинете с пластиковыми окнами она несколько ниже.

В дальнейшем я хочу  разработать рекомендации для улучшения состояния других кабинетов, изучить относительную влажность и измерить температуру воздуха в разные времена года.

Список литературы

1.     Алисов Б. П., Дроздов О. А., Рубинштейн Е. С./ «Курс климатологии»/ 1952г.

2.     Гейгер Р./ «Микроклимат»/ 1960г.

3.     Голод В. М./ «Методика исследования микроклимата»/ 1974г.

4.     Голод М. П./ «Проблематика и методика микроклиматических наблюдений»/ 1978г.

5.     Дублянский В. М., Соцкова Л. М./ «Методики микроклиматических исследований»/ 1981г.

Интернет-ресурсы:

http://images.yandex.ru/yandsearch?ed=1&text=%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%20%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%D0%BD%D0%BA%D0%B8&img_url=www.domdoctor.ru%2FUserFiles%2FImage%2Fsteklo%2Fp-9-2.jpg&rpt=simage&p=54

http://images.yandex.ru/yandsearch?noreask=1&lr=47&text=психрометр картинки

http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/74989/%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

http://revolution.allbest.ru/life/00044867_0.html

http://med-tutorial.ru/med-books/book/59/page/8-tema-8-vozrastnie-osobennosti-organov-dihaniya/63-8-4-gigienicheskie-trebovaniya-k-vozdus

Приложение №1

                       

Компактый анемометр testo 417                                   Психрометр ВИТ-1.           

со встроенной крыльчаткой

"Термометр" П9 (комнатный)

Приложение №2

Средняя температура воздуха в кабинетах школы

№ кабинетов	Время измерения температуры	t0
Кабинет начальных классов (3,4)	перед 1 уроком	18,5С0
	после 1 урока	19С0
	после 2 урока	23С0
	после 3 урока	21С0
	после 5 урока	23С0
Разница температур		5С0
Кабинет начальных классов (1,2)	перед 1 уроком	16С0
	после 1 урока	19С0
	после 2 урока	22С0
	после 3урока	21С0
	после 4 урока	20С0
Разница температур		6С0
Русского языка 2 этаж	перед 1 уроком	18С0
	после 1 урока	20С0
	после 2 урока	22С0
	после 3 урока	23С0
	после 4урока	21С0
	после 5 урока	19С0
Разница температур		5 С0
Математики 2 этаж Пластиковые окна	перед 1 уроком	19С0
	после 1 урока	21С0
	после 2урока	22С0
	после 3 урока	21С0
	после 4 урока	21С0
	после 5 урока	22С0
Разница температур		3С0

Приложение №3

Среднее значение относительной влажности

№ кабинетов	Время измерения влажности	%
Кабинет начальных классов (3,4) 1 этаж	перед 1 уроком	61%
	после 1 урока	64%
	после 2 урока	67%
	после 3 урока	67%
	после 4 урока	70%
		9%
Кабинет начальных классов (1,2) 1этаж	перед 1 уроком	64%
	после 1 урока	66%
	после 2 урока	73%
	после 3урока	73%
	после 4 урока	74%
		10%
Русского языка 2 этаж	перед 1 уроком	64%
	после 1 урока	64%
	после 2 урока	65%
	после 3 урока	68%
	после 4урока	70%
	после 5 урока	71%
		7%
Математики 2 этаж Пластиковые окна	перед 1 уроком	62%
	после 1 урока	64%
	после 2 урока	62%
	после 3 урока	63%
	после 4 урока	62%
	после 5 урока	62%
		2%

Приложение №4

Среднее значение скорости движения воздуха

Название кабинета	Значение скорости в м/с
Начальных классов	0,15
Русского языка	0, 18
Математики	0,1

Приложение №5

Изменение влажности школьных кабинетов в течении учебного дня

Кабинет начальных классов (3,4)                   Кабинет начальных классов (1,2)

        

Кабинет математики                                            Кабинет русского языка

                

Приложение №6

Изменение температуры в учебных кабинетах в течение учебного дня.

Кабинет начальных классов (3,4)             Кабинет начальных классов (1,2)

       

Кабинет математики                         Кабинет русского языка

         

Приложение №7