Politechnika Warszawska Wydział Budownictwa Mechaniki i Petrochemii
Pomiar temperatury i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu wraz z wyznaczeniem pionowego gradientu temperatury		13.10.2009r.
Wykonali: -Magdalena Przyłoga -Katarzyna Jędrzejak -Katarzyna Kubińska -Katarzyna Maciejewska -Michał Justyński
Sprawdził: mgr inż. Michał Borkowski	Ocena	Podpis

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z aparaturą pomiarową i metodami pomiaru podstawowych

parametrów charakteryzujących mikroklimat.

2. Zakres ćwiczenia

Zakres ćwiczenia obejmuje wykonanie pomiaru temperatury i wilgotności względnej powietrza

w pomieszczeniu za pomocą aparatury pomiarowej oraz wyznaczenie pionowego gradientu

temperatury.

3. Podstawy teoretyczne

temperatura- jest to wielkość fizyczna, będąca miarą stopnia nagrzania ciał. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

wilgotność względna- zawartość pary wodnej w wilgotnym powietrzu. Wilgotność materiałów stałych określa się zwykle stosunkiem masy wody zawartej w materiale do masy suchego materiału (w. właściwa, wyrażana w kg/kg), w. gazów — stosunkiem masy pary wodnej zawartej w pewnej objętości gazu do tej objętości (wilgotność bezwzględna, w kg/m³) lub stosunkiem ciśnienia.

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 (°C/100m).

podstawy prawne określające wymagane wartości powyższych parametrów w budownictwie:

Polskie Normy, Dziennik Ustaw 75 poz. 690 z 2002 roku § 134 punkt 2

Do obliczania szczytowej mocy cieplnej należy przyjmować temperatury obliczeniowe zewnętrzne zgodnie z Polską Normą dotyczącą obliczeniowych temperatur zewnętrznych, a temperatury obliczeniowe ogrzewanych pomieszczeń - zgodnie z poniższą tabelą:

 

Temperatury obliczeniowe*	Przeznaczenie lub sposób wykorzystywania pomieszczeń	Przykłady pomieszczeń
+5°C	- nieprzeznaczone na pobyt ludzi, - przemysłowe - podczas działania  ogrzewania dyżurnego (jeżeli  pozwalają na to względy  technologiczne)	magazyny bez stałej obsługi, garaże indywidualne, hale postojowe (bez remontów), akumulatornie, maszynownie i szyby dźwigów osobowych
+8°C	- w których nie występują zyski ciepła, a jednorazowy pobyt osób znajdujących się w ruchu i w okryciach zewnętrznych nie przekracza 1 h,	klatki schodowe w budynkach mieszkalnych,
	- w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenia itp., przekraczające 25 W na 1 m^3 kubatury pomieszczenia	hale sprężarek, pompownie, kuźnie, hartownie, wydziały obróbki cieplnej
+12°C	- w których nie występują zyski ciepła, przeznaczone do stałego pobytu ludzi, znajdujących się w okryciach zewnętrznych lub wykonujących pracę fizyczną o wydatku energetycznym powyżej 300 W,	magazyny i składy wymagające stałej obsługi, hole wejściowe, poczekalnie przy salach widowiskowych bez szatni,
	- w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenia itp., wynoszące od 10 do 25 W na 1 m^3 kubatury pomieszczenia	hale pracy fizycznej o wydatku energetycznym powyżej 300 W, hale formierni, maszynownie chłodni, ładownie akumulatorów, hale targowe, sklepy rybne i mięsne
+16°C	- w których nie występują zyski ciepła, przeznaczone na pobyt ludzi: - w okryciach zewnętrznych w pozycji siedzącej i stojącej,	sale widowiskowe bez szatni, ustępy publiczne, szatnie okryć zewnętrznych, hale produkcyjne, sale gimnastyczne,
	- bez okryć zewnętrznych, znajdujących się w ruchu lub wykonujących pracę fizyczną o wydatku energetycznym do 300 W,	kuchnie indywidualne wyposażone w paleniska węglowe
	- w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenia itp.,  nieprzekraczające 10 W na 1 m^3kubatury pomieszczenia
+20°C	- przeznaczone na stały pobyt ludzi bez okryć zewnętrznych, niewykonujących w sposób ciągły pracy fizycznej	pokoje mieszkalne, przedpokoje, kuchnie indywidualne wyposażone w paleniska gazowe lub elektryczne, pokoje biurowe, sale posiedzeń
+24°C	- przeznaczone do rozbierania, - przeznaczone na pobyt ludzi bez odzieży	łazienki, rozbieralnie-szatnie, umywalnie, natryskownie, hale pływalni, gabinety lekarskie z rozbieraniem pacjentów, sale niemowląt i sale dziecięce w żłobkach, sale operacyjne
*) Dopuszcza się przyjmowanie innych temperatur obliczeniowych dla ogrzewanych   pomieszczeń niż jest to określone w tabeli, jeżeli wynika to z wymagań   technologicznych.

4. Opis i charakterystyka aparatury pomiarowej.

Aparatura pomiarowa używana w trakcie badań

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:

POMIAR TEMPERATURY
Niepewność pomiaru	+/- 0,2°C
Zakres pomiaru LB-701	-40..+85°C
POMIAR WILGOTNOŚCI
Niepewność pomiaru	+/- 2.0%	w zakresie 10-90%
		+/- 4.0%	poza zakresem 10-90%
	Zakres pomiaru LB-701	10-95%	dla temperatur do +40°C
		10-60%	dla temperatur do +70°C
		10-40%	dla temperatur do +80°C
POMIAR CIŚNIENIA (panel LB-702B)
Niepewność pomiaru	+/- 1.0 hPa	w zakresie temperatur 0..+50 °C
Zakres pomiaru	700-1100 hPa
ODCZYT POMIARÓW
Parametr	Zakres odczytu	Rozdzielczość
temperatura powietrza	-40.0..+80.0°C	0,1°C
wilgotność względna	0.0..100.0%	0,1%
temperatura punktu rosy	-40.0..+100,0°C	0,1°C
objętościowa zawartość pary wodnej w powietrzu	0..99999ppm	1ppm
czas	mies., dni, godz., min.	1 min
ciśnienie (opcjonalnie)	700...1100 hPa	0.1 hPa
ZASILANIE
bateryjne	4 baterie R6 (AA)
sieciowe	zasilacz stabilizowany 9V DC
ZAKRES TEMPERATUR PRACY
Urządzenie	Zakres	Uwagi
Sonda LB-701	-40..+85°C

5. Opis stanowiska pomiarowego

Na każdej, z wyznaczonych wysokości (0m; 1 m; 2 m) w laboratorium dokonano pomiaru parametrów mikroklimatu w dwóch punktach wyznaczonej siatki pomiarowej według poniższego schematu.

Pkt. pierwszy oddalony był od okna 95cm a od grzejnika 85cm.

Drugi punkt był przy ścianie znajdującej się naprzeciwko okien w odległości ok. 5m.

6. Wykresy

Punkt pomiarowy 1

tabelka z danymi:

Pomiar	Godzina	Temperatura[°C]	Wilgotność[%]
1	14:45	20,3	53,7
2	14:46	20,2	53,5
3	14:47	20,1	54,4
4	14:48	20	54,6
5	14:49	20	55
6	14:50	20,3	56,4
7	14:51	20,5	54,9
8	14:52	20,7	54,8
9	14:53	20,8	54,4
10	14:54	20,9	55,3
11	14:55	21	55,1
12	14:56	21,2	54,5
13	14:57	21,5	54,4
14	14:58	21,6	53,8
15	14:59	21,7	53,8
16	15:00	21,8	53,6

Wykres temperatury względem czasu

Wykres wilgotności względem czasu

Punkt pomiarowy 2

tabelka z danymi:

Pomiar	Godzina	Temperatura[°C]	Wilgotność[%]
1	15:05	21	55,5
2	15:06	20,5	57
3	15:07	20,3	58
4	15:08	20,1	58,9
5	15:09	20	59
6	15:10	20,2	60,2
7	15:11	20,4	59,2
8	15:12	20,6	58,8
9	15:13	20,7	58,2
10	15:14	20,7	58
11	15:15	20,7	57,5
12	15:16	20,6	57,7
13	15:17	20,5	57,6
14	15:18	20,4	58
15	15:19	20,3	58,1

Wykres temperatury względem czasu

Wykres wilgotności względem czasu

7. Obliczenie średniej temperatury i wilgotności na danej wysokości

numer punktu pomiarowego			wysokość h[m]		temperatura [°C]		wilgotność [%]
	1			0		20,12		54,24
				1		20,7		55,15
				2		21,56		54,02
	2			0		20,38		57,68
				1		20,52		58,88
				2		20,5		57,78

Średnia temperatura i wilgotność dla pomiaru z punktu nr 1

na wysokości 0m:

T_śr10 = (T₁+T₂+T ₃+T₄+T₅):5

T_śr10 = (20,3+20,2+20,1+20+20)/5 = 20,12°C

W_śr10 = (W₁+W₂+W ₃+W₄+W₅):5

W_śr10 = (53,7+53,5+54,4+54,6+55)/5 = 54,24%

na wysokości 1m:

T_śr11=( T₁+T₂+T ₃+T₄+T₅+T₆):6

T_śr11=(20,3+20,5+20,7+20,8+20,9+21)/6 = 20,7°C

W_śr11 = (W₁+W₂+W ₃+W₄+W₅+W₆):6

W_śr11 = (56,4+54,9+54,8+54,4+55,3+55,1)/6 = 55,15%

na wysokości 2m:

T_śr12=(T₁ + T₂ + T ₃+T₄+T₅):5

T_śr12=( 21,2+21,5+21,6+21,7+21,8)/5 = 21,56°C

W_śr12 = (W₁+W₂+W ₃+W₄+W₅):5

W_śr12 = (54,5+54,4+53,8+53,8+53,6)/5 = 54,02%

Średnia temperatura i wilgotność dla pomiaru z punktu nr 2

na wysokości 0m:

T_śr20 = (T₁+T₂+T ₃+T₄+T₅):5

T_śr20 = (21+20,5+20,3+20,1+20)/5 = 20,38°C

W_śr20 = (W₁+W₂+W ₃+W₄+W₅):5

W_śr20 = (55,5+57+58+58,9+59) = 57,68%

na wysokości 1m:

T_śr21=(T₁+T₂+T ₃+T₄+T₅):5

T_śr21=(20,2+20,4+20,6+20,7+20,7) = 20,52°C

W_śr21 = (W₁+W₂+W ₃+W₄+W₅):5

W_śr21 = (60,2+59,2+58,8+58,2+58) = 58,88%

na wysokości 2m:

T_śr22=(T₁ + T₂ + T ₃+T₄+T₅):5

T_śr22=(20,7+20,6+20,5+20,4+20,3) = 20,5°C

W_śr22 = (W₁+W₂+W ₃+W₄+W₅):5

W_śr22 = (57,5+57,7+57,6+58+58,1) = 57,78%

Średnia temperatura dla pomiaru z punktu nr 1:

T_śr1=(T₁ + T₂ +…+ T ₁₆):16

T_śr2=20,79°C

Średnia temperatura dla pomiaru z punktu nr 2:

T_śr1'=(T_1'+ T_2'+…+ T _15'):15

T_śr2'=20,47°C

Średnia wilgotność dla pomiaru z punktu nr 1:

W_śr1=(W₁ + W₂ + …+W ₁₆):16

W_śr1=54,51%

Średnia wilgotność dla pomiaru z punktu nr 2:

W_śr1'=(W_1' + W_2' +…+ W _15'):15

W_śr1'=58,11%

8. Obliczenie gradientu temperatury

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

gradTh1-h2 =((Tśrh2 - Tśrh1)/(h2-h1))

dla pomiaru pierwszego:

h₁=0m ; h₂=1m ; h₃=2m

Gradient temperatury do pomiaru 0m-1m

gradTh1-h2 =((Tśrh2 - Tśrh1)/(h2-h1)) =

= ((20,7-20,12)/(1-0)) = 0,58

Gradient temperatury do pomiaru 1m-2m

gradTh2-h3 =((Tśrh3 - Tśrh2)/(h3-h2))=

= ((21,56 -20,7)/(2-1)) = 0,86

Gradient temperatury do pomiaru 0m-2m

gradTh1-h3 =((Tśrh3 - Tśrh1)/(h3-h1))=

= ((21,56 - 20,12)/(2-0)) = 0,72

dla pomiaru drugiego:

h₁=0m ; h₂=1m ; h₃=2m

Gradient temperatury do pomiaru 0m-1m

gradTh1-h2 =((Tśrh2 - Tśrh1)/(h2-h1)) =

= ((20,52-20,38)/(1-0)) = 0,14

Gradient temperatury do pomiaru 1m-2m

gradTh2-h3 =((Tśrh3 - Tśrh2)/(h3-h2))=

= ((20,5-20,52)/(2-1)) = -0,02

Gradient temperatury do pomiaru 0m-2m

gradTh1-h3 =((T_śrh3 - T_śrh1)/(h3-h1))=

= ((20,5-20,38)/(2-0)) = 0,06

9. Analiza i wnioski dotyczące zmiany temperatury i wilgotności względem wysokości

Wyniki doświadczenia łatwo można przeanalizować patrząc na wykresy.

Widać, że w górnych partiach pomieszczenia jest nieco cieplej niż w niższych. Wilgotność zmienia się w inny sposób. Im wyżej tym jest niższa. W przypadku naszych punktów pomiarowych wilgotność jest największa na wysokości 1m dla pierwszego jak i drugiego punktu.

Wartości te tak się przedstawiają (wbrew zakładanym przez nas tezom, że im wyżej tym niższa wilgotność), ponieważ było wiele czynników, które mogły spowodować błędy. Przede wszystkim wysokości były jedynie szacowane, a nie mierzone za pomocą odpowiedniego przyrządu pomiarowego. Ciepło jakie wydzielały osoby przeprowadzające badanie mogło niekorzystnie wpłynąć na wyniki pomiarów. Również ich ruch i wydychana przez nich para wodna wraz z powietrzem.

Na wynik pomiarów również mogło wpłynąć bliskie położenie punktu pomiarowego względem okna i grzejnika.

10. porównania obu punktów pomiarowych

Średnia temperatura jest większa dla punktu pomiarowego nr 1 niż punktu pomiarowego nr 2. Może to być spowodowane bliskością grzejnika przy punkcie 1. Ciepło z grzejnika ogrzewa bardziej warstwy powietrza znajdujące się bliżej niego.

Natomiast ze średnią wilgotnością jest inaczej. Im dalej od grzejników tym jest ona większa. W punkcie pomiarowym nr 1 powietrze jest wysuszane przez grzejnik. Wilgotność w punkcie nr 2 jest zdecydowanie większa bo znajduje się on daleko od grzejników a bardzo blisko ściany.

11. porównania wyników badań z wymogami normowymi

-Cieplno-wilgotnościowe właściwości przegród budowlanych PN-EN ISO 13788

-Ogrzewnictwo-temperatury ogrzewanych pomieszczeń w budynkach PN-82/B-02402

Parametry	Pomiar I	Pomiar II	Wymagania norm
Śr. Temperatura [°C]	20,79	20,47	20
Śr. Wilgotność względna [%]	54,51	58,11	58

1

1

OKNO

DRZWI

2

TABLICA

Ściana 1

Ściana 2

Ściana 3

---