31.10.2008r.

SPRAWOZDANIE

Z ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO NR 1 Z FIZYKI BUDOWLI

Wykonał:

Kamil Gurbiel

GR: B-22

Spis treści

strona

1. Temat ćwiczenia 3

2. Cel ćwiczenia 3

3. Zakres ćwiczenia 3

4.Podstawy teoretyczne 3-4

5. Opis i charakterystyka aparatury pomiarowej oraz wykonanie 4-5

pomiarów

6. Opis przeprowadzenia ćwiczenia 6

7. Wyniki badań 7-10

8. Analiza wyników 11-12

9. Wnioski 13

1. Temat ćwiczenia

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

2. Cel ćwiczenia

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

3. Zakres ćwiczenia

Zakres ćwiczenia obejmuje wykonanie pomiaru temperatury i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu za pomocą aparatury pomiarowej oraz wyznaczenie pionowego gradientu temperatury.

4. Podstawy teoretyczne

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.

5. Opis i charakterystyka aparatury pomiarowej oraz wykonanie pomiarów

Aparatura pomiarowa używana w trakcie badań

1. Termohigrometry

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.

Dane techniczne:

6. Opis przeprowadzenia ćwiczenia

Na każdej, z wyznaczonych wysokości (0,5 m; 1 m; 2 m) w Sali laboratorium dokonaliśmy pomiaru parametrów mikroklimatu przy pomocy Termohigrometr LB-701 ( nr 1059) z panelem odczytowym LB-702 ( nr 994 wersja PR) w pięciu punktach wyznaczonej siatki pomiarowej według poniższego przykładu.

Powtórzyliśmy ćwiczenie dwa razy z tym, że przed wykonywaniem drugich pomiarów obniżyliśmy temperaturę w sali laboratoryjnej poprzez otwarcie okien i opuszczenie sali na około 15 minut.

Metodykę jaką zastosowaliśmy było wykonywanie pomiaru na trzech różnych wysokościach kolejno w każdym punkcie (1,2,3,4 i 5).

7. Wyniki badań

Wyniki badań przedstawiłem w formie tabelarycznej oraz interpretacji graficznej.

Tabela 1. Temperatura i wilgotność w sali laboratoryjnej przed otwarciem okna.

Numer punktu pomiarowego	Wysokość h [m]	Temperatura [^0C]	Wilgotność [%]
1	0,5	23,6	40,8
2			23,5	41,8
3			23,5	42,5
4			23,5	42,8
5			23,6	43,3
1		1	23,6	41,5
2			23,6	42,5
3			23,5	43,5
4			23,6	43,2
5			23,5	43,8
1		2	23,5	42,0
2			23,5	42,5
3			23,5	43,8
4			23,6	43,8
5			23,5	44,2

Tabela 2. Temperatura i wilgotność w sali laboratoryjnej po otwarciu okna.

Numer punktu pomiarowego	Wysokość h [m]	Temperatura [^0C]	Wilgotność [%]
1	0,5	19,6	34,1
2			20,5	33,4
3			21	33,0
4			21,7	33,0
5			18,2	37,6
1		1	19,9	33,7
2			20,6	33,6
3			21,3	33,6
4			21,4	33,5
5			18	36,8
1		2	20,5	34,7
2			20,5	34,7
3			21,2	35,8
4			21,8	35,4
5			18,2	37,2

8. Analiza wyników badań

• Średnia temperatura w pomieszczeniu.

Przed otwarciem okna:

(23,6+23,5+23,5+23,5+23,6+23,6+23,6+23,5+23,6+23,5+23,5+23,5+23,5+23,6+23,5)/15 = 353,1/15 = 23,54 ⁰C

Po otwarciu okna ( temperatura na zewnątrz 14,2 ⁰C)

(19,6+20,5+21+21,7+18,2+19,9+20,6+21,3+21,4+18+20,5+20,5+21,2+ 21,8+18,2)\15 = 304,4/15 = 20,29 ⁰C

• Średnia wilgotność względna w pomieszczeniu.

Przed otwarciem okna:

(40,8+41,8+42,5+42,8+43,3+41,5+42,5+43,5+43,2+43,8+42+42,5+43,8+ 43,8+44,2)/15 = 642/15 = 42,8 %

Po otwarciu okna ( wilgotość na zewnątrz 43,3 %)

(34,1+33,4+33+33+37,6+33,7+33,6+33,6+33,5+36,8+34,7+34,7+35,8+ 35,4+37,2)/15 = 520,1/15 = 34,67 %

• Gradient temperatury: gradT_h1-h2 = ((T_śrh2 - T_śrh1)/(h2 - h1))

Przed otwarciem okna:

Temperatura średnia dla wysokości h1 = 0,5 m

(23,6+23,5+23,5+23,5+23,6)/5 = 23,54 ⁰C

Temperatura średnia dla wysokości h2 = 1 m

(23,6+23,6+23,5+23,6+23,5)/5 = 23,56 ⁰C

Temperatura średnia dla wysokości h3 = 2 m

(23,5+23,5+23,5+23,6+23,5)/5 = 23,52 ⁰C

gradT_h1-h2 = ((23,56 - 23,54)/(1 - 0,5) = 0,04 ⁰C/m

gradT_h2-h3 = ((23,52 - 23,56)/(2 - 1) = -0,04 ⁰C/m

gradT_h3-h1 = ((23,54 - 23,52)/(0,5 - 2) = -0,03 ⁰C/m

Po otwarciu okna:

Temperatura średnia dla wysokości h1 = 0,5 m

(19,6+20,5+21+21,7+18,2)/5 = 20,2 ⁰C

Temperatura średnia dla wysokości h2 = 1 m

(19,9+20,6+21,3+21,4+18)/5 = 20,24 ⁰C

Temperatura średnia dla wysokości h3 = 2 m

(20,5+20,5+21,2+ 21,8+18,2)/5 = 20,44 ⁰C

gradT_h1-h2 = ((20,24 - 20,2)/(1 - 0,5) = 0,08 ⁰C/m

gradT_h2-h3 = ((20,44 - 20,24)/(2 - 1) = 0,2 ⁰C/m

gradT_h3-h1 = ((20,2 - 20,44)/(0,5 - 2) = 0,36 ⁰C/m

• Porównanie wyników badań z wymogami normowymi.

Według normy PN-82/B-02402 w pomieszczeniach przeznaczonych do przebywania ludzi bez okryć zewnętrznych nie wykonujących w sposób ciągły pracy fizycznej temperatura powinna wynosić +20°C. W naszym przypadku podczas pierszego badania średnia temperatura pomieszcznia wyniosła 23,54 ⁰C, natomiast podczas drugiego badania 20,29 ⁰C.

Wilgotność zapewniająca komfortowe warunki w granicach od 30% do 70%.

W naszym przypadku podczas pierwszego badania wyniosła ona 42,8 % , w przypadku drugiego badania 34,67 %.

9. Wnioski

Porównując wyniki badań z normą PN-82/B-02402 „Ogrzewnictwo - Temperatury ogrzewanych pomieszczeń w budynkach” stwierdzam i mieszą się one w granicach normowych. Oczywiście wyniki badań nie odzwierciedlają w 100 % warunków panujących w sali. Powodami różnic w wynikach badań w konkretnych miejscach i na danych wysokościach mogą być obecność dość znacznej liczby ludzi, która może wpłynąć na różnicę temperatur, w pomieszczeniu znajdowało się centralne ogrzewanie co z pewnością miało wpływ na temperaturę oraz wilgotność. Ponadto niektóre miejsca pomiarowe były dość mocno zastawione ławkami i meblami co zmniejszało ruch powietrza, co niosło za sobą różnice w pomiarach.

Zastanawiający jest dość duży spadek wilgotności po otwarciu okna biorąc pod uwagę to, że wilgotność w pomieszczeniu i na zewnątrz była porównywalna. Trudno określić dlaczego tak drastycznie spadła, być może ze względu na dość gwałtowną zmianę temperatury po otwarciu okna.

W doświadczeniu można zauważyć zjawisko konwekcji- proces przenoszenia ciepła wynikający z makroskopowego ruchu materii w powietrzu tzn. wraz ze wzrostem wysokości w laboratorium, rośnie nam temperatura, zaś badana przez nas wilgotność względna maleje. Zjawisko to szczególnie uwidoczniło się podczas drugiego pomiaru, po otwarciu okien.

13

---