POLITECHNIKA WARSZAWSKA FILIA W PŁOCKU
LABORATORIUM FIZYKI BUDOWLI
TEMAT SPRAWOZDANIA
DATA 15.12.2014
WYKONALI Dulski Jarosław Guzek Kamil Olszewski Sylwester

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

Wstęp

Definicje podstawowych pojęć:

Temperatura - jedna z podstawowych w termodynamice wielkości fizycznych, będąca miarą stopnia nagrzania ciał. Ścisła definicja temperatury obowiązuje tylko dla stanów równowagi termodynamicznej,

z termodynamicznego bowiem punktu widzenia jest ona wielkością reprezentującą wspólną własność dwóch układów pozostających w równowadze ze sobą. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

Wilgotność względna- jest to stosunek ciśnienia cząstkowego pary wodnej zawartej w powietrzu do ciśnienia nasycenia, określającego maksymalne ciśnienie cząstkowe pary wodnej w danej temperaturze.

Dopuszczalna wilgotność powietrza w pomieszczeniu powinna się mieścić w granicach 30-70%,

optymalna – 40-50%. Jest korzystna nie tylko dla organizmu człowieka, ale także dla mebli, książek, ubrań.

Wilgotność poniżej 30% nie jest wskazana ze względów fizjologicznych.

Pionowy gradient temperatury - zjawisko zmiany temperatury wraz z wysokością w atmosferze a także wielkość określająca zmianę temperatury w atmosferze ziemskiej, przypadającą na jednostkę wysokości. Zazwyczaj jest wyrażany w stopniach Celsjusza na 100 metrów wysokości (°/100m).

Gradient temperatury między dwoma punktami (1) i (2) określony jest równaniem:

gdzie γ jest gradientem temperatury, T jest temperaturą, a z jest wysokością.

Gradient temperatury w atmosferze zależny od zjawisk zachodzących w atmosferze,
od pory roku, wilgotności powietrza i pory dnia.

Zakres i cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z aparaturą pomiarową i metodami pomiaru podstawowych parametrów charakteryzujących mikroklimat.

Zakres ćwiczenia obejmował wykonanie pomiaru temperatury i wilgotności względnej powietrza

w pomieszczeniu za pomocą aparatury pomiarowej oraz próba podjęcia wyznaczenia pionowego gradientu temperatury.

Rys. 1. Miejsce Pracy

Rys. 2. Stanowisko pracy

Opis stanowiska pomiarowego i wybranej metodologii prowadzenia badań

Na każdej, z wyznaczonych wysokości (0 m; ; ; 1,5 m; ) w Sali laboratorium dokonaliśmy pomiaru temperatury i wilgotności względnej w miejscu zaznaczonym na rysunku 1. Pomiary wykonaliśmy termo higrometrem LB- 701 z panelem odczytowym LB-702 (Rys.3). O parametrach technicznych zaprezentowanych na rysunku 4.

Rys.3. Termohigrometr LB-701 z panelem odczytowym LB-702

Sonda pomiarowa LB-701 składa się z cienkowarstwowego czujnika temperatury Pt-1000, 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 TEMPERATURY
Niepewność pomiaru
Zakres pomiaru LB-701
POMIAR WILGOTNOŚCI
Niepewność pomiaru
Zakres pomiaru LB-701
ODCZYT POMIARÓW
Parametr
temperatura powietrza
wilgotność względna
czas
ZASILANIE
bateryjne
sieciowe
ZAKRES TEMPERATUR PRACY
Urządzenie
Sonda LB-701

Rys. 4. Tabela parametrów technicznych termo higrometru LB- 701.

Na wyniki wpłynęło położenie punktu pomiarowego w pobliżu okna oraz grzejnika centralnego ogrzewania.

Wyniki pomiarów

Wyniki pomiarów temperatury i wilgotności zaprezentowaliśmy w tabeli na rysunku 5 zamieszczonym poniżej.

Lp.	Wysokość punktu pomiarowego	T[˚C]	Wilgotność [%]
1	0m	22,70	62,10
2		22,60	61,80
3		22,50	61,50
4		22,40	61,40
5		22,30	61,30
6		22,20	61,50
7		22,20	61,30
8		22,20	61,20
9		22,20	61,60
10		22,50	63,60
11	0,5m	22,20	61,30
12		22,30	61,60
13		22,40	62,20
14		22,50	62,60
15		22,50	62,80
16		22,60	62,70
17		22,70	62,80
18		22,80	63,30
19		22,80	63,50
20		22,90	62,20
21	1m	23,10	62,20
22		23,10	62,20
23		23,20	62,80
24		23,20	62,60
25		23,20	63,00
26		23,30	62,90
27		23,30	62,80
28		23,30	63,10
29		23,30	63,00
30		23,40	62,90

Lp.	Wysokość punktu pomiarowego	T[oC]	Wilgotność [%]
31	1,5m	23,30	65,20
32		23,40	63,90
33		23,30	63,80
34		23,40	63,50
35		23,30	63,30
36		23,30	62,90
37		23,40	62,70
38		23,40	62,70
39		23,40	62,50
40		23,40	62,40
41	2m	23,40	63,40
42		23,50	63,20
43		23,50	63,40
44		23,50	63,50
45		23,60	63,50
46		23,60	63,20
47		23,40	63,30
48		23,70	63,20
49		23,70	63,20
50		23,70	63,20

Rys. 5. Tabela wyników pomiarów temperatury i wilgotności na poszczególnych wysokościach.

Analiza i opracowanie wyników

Wyniki pomiarów temperatury i wilgotności zaprezentowaliśmy w tabeli na rysunku 6 zamieszczonym poniżej.

	$$\overset{\overline{}}{X}$$	$$\overset{\overline{}}{X_{0}}$$	$$\overset{\overline{}}{X_{0,5}}$$	$$\overset{\overline{}}{X_{1}}$$	$$\overset{\overline{}}{X_{1,5}}$$	$$\overset{\overline{}}{X_{2}}$$	M	Xmax	Xmin	R	Sx
Temperatura (^o C)	23,02	22,38	22,57	23,24	23,36	23,56	23,25	23,70	22,20	1,50	0,49
Wilgotność (%)	62,72	61,73	62,50	62,75	63,29	63,31	62,80	65,20	61,20	4,00	0,83

Rys. 6. Tabela wyników pomiarów temperatury i wilgotności.

Zależność temperatury od wysokości i czasu pomiarów zaprezentowaliśmy na rysunku 7 zamieszczonym poniżej.

Rys. 7. Zależność temperatury od wysokości i czasu pomiarów.

Zależność temperatury od czasu zaprezentowaliśmy na rysunku 8 zamieszczonym poniżej.

Rys. 8. Zależność temperatury od czasu

Zależność średniej temperatury od wysokości zaprezentowaliśmy na rysunku 9 zamieszczonym poniżej.

Rys. 9 . Zależność temperatury od wysokości

Zależność wilgotności względnej od czasu pomiaru zaprezentowaliśmy na rysunku 10 zamieszczonym poniżej.

Rys. 10. Zależność wilgotności względnej od czasu

W dalszej kolejności podjęliśmy próbę wyznaczenia pionowego gradientu temperatury. Do obliczenia wartości pionowego gradientu temperatury wykorzystaliśmy następujący wzór:

Wartości pionowego gradientu temperatury w danych przedziałach wysokości zaprezentowaliśmy w tabeli

na rysunku 11 zamieszczonym poniżej.

Przedział wysokości (m)	Wartości pionowego gradientu temperatury (^oC/m)
0,0-0,5	0,095
0,5-1,0	0,335
1,0-1,5	0,06
1,5-2,0	0,1

Rys. 11. Tabela wartości pionowego gradientu temperatury.

Wykres wartości pionowego gradientu temperatury zaprezentowaliśmy na rysunku 12 zamieszczonym poniżej.

Rys. 12. Wykres wartości pionowego gradientu temperatury.

Podsumowanie i wnioski końcowe

Na podstawie przeprowadzonych badań, możemy powiedzieć że średnia temperatura w pomieszczeniu wyniosła 23,02±0,2˚C, natomiast wilgotność 67,72%.

Wnioski

Na podstawie otrzymanych wyników w sali 57 laboratorium fizyki budowli od 16:15 do 17:30 w punkcie pomiarowym numer 1 pokazanym na rysunku ( Rys. 1.) stwierdzamy, że wraz ze wzrostem wysokości rośnie temperatura oraz wilgotność względna. Wniosek taki można wysunąć na podstawie dodatniego współczynnika kierunkowego prostej na wykresie zależności temperatury od wysokości (Rys. 9.) oraz na wykresie zależności wilgotności względnej od czasu (Rys. 10. ). Po porównaniu z warunkami normowymi średnia temperatura

w sali przekroczyła normową temperaturę 20^oC o 3.2 ^oC i średnią wilgotność 45% o 17,72 % zgodnie

z normami PN-EN ISO 6946:1999 i PN-82/B-02402. Różnice z normami spowodowane są obecnością ludzi

w pomieszczeniu, punkt badawczy był w pobliżu okna oraz grzejnika, sala nie spełnia warunków normowych.