POLITECHNIKA WARSZAWSKA FILIA W PŁOCKU
LABORATORIUM FIZYKI BUDOWLI
TEMAT SPRAWOZDANIA
DATA 13.11.14
WYKONALI Rafał Pesta Marek Pączkowski Damian Zalewski Małgorzata Cieślak

Pomiar temperatury i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu wraz z wyznaczeniem pionowego gradientu temperatury

Wstęp

Komfort cieplny – stan, w którym człowiek czuje, że jego organizm znajduje się w stanie zrównoważonego bilansu cieplnego, tzn. nie odczuwa ani uczucia ciepła, ani zimna. Dodatkowo komfort termiczny oznacza, że nie występuje żadne niepożądane nagrzewanie lub chłodzenie poszczególnych części ciała, na przykład chłodzenie karku i szyi przez przeciągi, czy nagrzewanie nóg przez ciepło promieniujące ze zbyt ciepłej podłogi. W przypadku pomieszczeń określenie uczucia komfortu jest problematyczne, gdyż jest ono odczuwane indywidualnie i subiektywnie. Ideałem byłby system gwarantujący jak najmniejszy procent ludzi niezadowolonych z panujących warunków.

Zakres i cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z tematyką mikroklimatu pomieszczeń i komfortem cieplnym ludzi w nich przebywających oraz wyliczenie wartości wskaźnika. Zakres ćwiczenia obejmował wykonanie pomiaru temperatury i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu oraz temperatury powierzchni przegród otaczających pomieszczenie, jak również pomiaru prędkości przepływu mas powietrza za pomocą aparatury pomiarowej w sali 57 od godziny 14:50 do 15:40 dnia 13.11.14. Następnie zaś obliczenie wskaźnika komfortu cieplnego wg van Zuilen'a. Na rysunku nr 1 przedstawiono położenia punktów pomiarowych.

Rys. 1. Położenie punktów pomiarowych.

Opis stanowiska pomiarowego i wybranej metodyki prowadzenia badań

Do badań temperatury i wilgotności względnej w pomieszczeniu użyliśmy Termohigrometru LB 701. Sonda pomiarowa LB-701 składa się z cienkowarstwowego czujnika temperatury Pt-l000, cienkowarstwowego pojemnościowego czujnika wilgotności względnej, elektronicznych układów przetwarzających i układu programowanej pamięci nieulotnej, w której zapisywane są indywidualne charakterystyki sondy, oraz dane identyfikacyjne i techniczne. Czujniki pomiarowe sondy są chronione wymienną osłoną, której typ zależy od zastosowań. Przyrząd w wersji standardowej jest wyposażony w osłonę czujników - filtr zanieczyszczeń typu F2. Pomiar polega na umieszczeniu sondy w danym punkcie pomiarowym i odczytaniu wartości. Do pomiaru temperatury przegród użyliśmy pirometru serii MX: Raynger MX

Pirometry serii MX mogą mierzyć temperaturę w granicach: od -30 do 900ºC lub
od -50 do 500ºC z dokładnością ±1% wartości mierzonej. Posiadają kołowy celownik laserowy złożony z 16 punktów dokładnie obrazujący wielkość pola pomiarowego.

Pomiar polega na ustawieniu odpowiedniej długości fali, wycelowaniu w punkt pomiarowy i odczytaniu wyniku.

Miernik IRM-2 jest przenośnym miernikiem gazów. Przeznaczony jest one głównie do pomiaru zawartości dwutlenku węgla (CO2) w powietrzu, oraz ma możliwość pomiaru dodatkowego medium toksycznego lub tlenu. Do pomiaru dwutlenku węgla używany jest czujnik absorpcyjny w paśmie podczerwieni (selektywność pomiaru CO2), natomiast do pomiaru gazów toksycznych lub tlenu, czujniki elektrochemiczne. Pomiar obu mediów dokonywany jest w czasie rzeczywistym, wykrywane są przekroczenia zadanego poziomu progowego z jednoczesnym zasygnalizowanie tego akustycznie i optycznie.

Wyniki pomiarów

Wyniki pomiarów zaprezentowano w tabeli na rysunku 2 zamieszczonym poniżej.

Lp	Temperatura przegród (˚C)	Temperatura powietrza (˚C)	Wilgotność względna (%)	Zawartość pary wodnej (g/kg)	Zawartość CO2 (ppm)
1	22,00	24,18	48,80	1,483	2880
2	21,60	24,12	49,00	1,452	2760
3	20,90	24,00	49,70	1,497	2940
4	21,50	23,40	50,10	1,500	2860
5	22,00	24,07	50,00	1,503	3000
6	23,50	23,98	49,90	1,496	2960
7	21,80	24,02	49,80	1,495	2740
8	21,30	23,70	50,70	1,489	2960
9	21,40	23,73	50,70	1,492	2740
10	22,30	23,85	50,90	1,508	2690
11	22,20	24,08	50,60	1,515	2710
12	21,90	24,01	50,70	1,521	2820
13	22,00	24,12	50,90	1,547	2780
14	23,00	24,37	49,90	1,515	2860
15	23,80	24,15	50,30	1,521	2820
16	22,70	24,30	50,30	1,521	2760
17	22,40	24,30	50,50	1,535	2840
18	21,80	24,50	50,60	1,545	2690
19	20,30	24,36	50,70	1,569	2590
20	22,00	24,40	50,30	1,562	2740
21	21,50	24,37	50,80	1,559	2900
22	22,10	24,39	50,90	1,569	2940
23	22,00	24,16	52,00	1,583	2800
24	22,20	23,50	51,60	1,523	2860
25	21,70	23,72	51,80	1,533	2900
26	19,70	23,88	51,00	1,542	2860
27	19,60	23,95	51,20	1,537	2840

Rys.2 . Tabela wyników pomiarów.

Analiza i opracowanie wyników

Wyniki pomiarów temperatury i wilgotności zaprezentowano w tabeli na rysunku 4 zamieszczonym poniżej.

	$$\overset{\overline{}}{X}$$	M	Xmax	Xmin	R	Sx
Temperatura (^o C)	24,06	24,08	24,50	23,40	1,10	0,28
Temperatura przegród (^o C)	21,82	22,00	19,60	19,60	0,00	0,95
Wilgotność (%)	50,51	50,60	52,00	48,80	3,20	0,74
Zawartość pary wodnej (%)	0,01	1,52	1,58	1,45	0,13	0,03
Stężenie CO2 (ppm)	2823,70	2840,00	3000,00	2590,00	410,00	98,22

Rys. 3. Tabela wyników pomiarów temperatury, wilgotności, zawartości pary wodnej i stężenia CO₂.

S=C+0,25*(t+tr)+0,l*x-0,l*(37,8-t)*(v)^l/2 (1)
t - temperatura powietrza (°C),
tr - temperatura powierzchni przegród (°C),
x - zawartość pary wodnej w powietrzu (g/kg),
v- prędkość przepływu mas powietrza (m/s),
C - stała równa -dla okresu grzewczego: -9,2,

• poza tym okresem : -10,6

Zależność odczuwania komfortu cieplnego od prędkości przepływu mas powietrza przedstawiono w tabeli poniżej (Rys.4.) oraz na wykresie (Rys.5.).

Prędkość przepływu mas powietrza (m/s)	Wskaźnik komfortu cieplnego
0,1	1,84
0,15	1,74
0,2	1,66
0,25	1,58
0,3	1,52

Rys.4. Zależność odczuwania komfortu cieplnego od prędkości przepływu mas powietrza.

Rys.5. Zależność odczuwania komfortu cieplnego od prędkości przepływu mas powietrza.

Wyniki ankiety przedstawiono w tabeli na rysunku nr 6 (Rys. 6).

Lp.	Ocena komfortu cielnego
1	3
2	1
3	1
4	3
5	2
6	2
7	2
8	3
9	2
10	2
11	2
12	2
13	3
14	2
15	0
16	1
średnia	1,94

Rys. 6. Tabela wyników ankiety oceny komfortu cieplnego wg skali Van Zuilen'a.

Podsumowanie i wnioski końcowe

Podsumowanie

• Średnie stężenie CO₂ w pomieszczeniu wyniosło 2823,70 ppm, przekraczając dopuszczalną wartość minimum higienicznego wg Maxa Pettenkofera równego 1000 ppm. Natomiast średnie stężenie CO₂ w badanym pomieszczeniu mieści się w przedziale 1500-3000 ppm. Wg badań Eliasa Heymana, który prowadził badania stężenia CO₂ w szkołach, badane pomieszczenie posiada nieznaczną wentylację.

• Na podstawie wykresu Rys. 5. Komfort cieplny jest wprost proporcjonalny do prędkości przepływu mas powietrza, stwierdzamy to na podstawie ujemnego współczynnika kierunkowego prostej oraz dobrego dopasowania.

Wnioski

Na podstawie otrzymanych wyników w sali 57 laboratorium fizyki budowli od 14:50 do 15:40 w punktach pomiarowych pokazanym na rysunku (Rys. 1). Wyniki pomiarów temperatury w pomieszczeniu i temperatury przegród wskazują na podwyższoną temperaturę w pomieszczeniu. Potwierdzają to wyniki ankiety, w której większość stwierdziła ze jest za ciepło. Z wyników pomiarów i obliczeń wynika że w pomieszczeniu jest za ciepło. Różnica w wynikach jest spowodowana indywidualnością odczuć i małą znajomością określeń w ankiecie, które wcześniej powinny być dokładnie sprecyzowane. Komfort cieplny w pomieszczeniu nie został zapewniony, na co wskazują zarówno badania jak i subiektywne odczucia przebywających w pomieszczeniu osób.