Исследовательская работа "Исследование микроклимата кабинетов МОУ Новониколаевской СОШ"

VIII районный конкурс творческих исследовательских работ

Исследование микроклимата кабинетов

МКОУ Новониколаевской СОШ

Выполнила: Пашкова Наталья,

ученица 9 класса

МКОУ Новониколаевской СОШ

        Научный руководитель:

Журавлева Людмила Александровна,

учитель физики

МКОУ Новониколаевской СОШ

Новониколаевка

2012

Оглавление:

Введение…………………………………………………………………………………….3

Часть1. Микроклимат помещений

§1. Значение микроклимата помещений………………………………………………...4-5

§2. Основные параметры микроклимата и их характеристики……………………….6-7

§3. Измерение параметров микроклимата............................................................... .8

Часть2. Измерение основных параметров микроклимата кабинетов школы       …9-10

Заключение…………………………………………………………………………………11

Список литературы………………………………………………………………………..12

Приложение                                                                                                            13-15                                    

Введение.

Проблема зависимости здоровья человека от окружающей среды сейчас актуальна как никогда. Современный школьник большую часть жизни проводит в замкнутом пространстве школы. Помещение становится для нас своеобразной средой обитания. Для здоровья и высокой работоспособности учащихся в кабинете необходимы благоприятные условия: свет, чистый воздух, тепло. Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека и его работоспособность. Например, понижение температуры и повышение скорости воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. Температура, влажность, скорость воздушного потока, инфракрасные излучения в помещении могут существенно влиять и на организм человека. Атмосферное давление на уровне моря 760 мм ртутного столба. При данном давлении человек испытывает комфортность. Как повышение, так и понижение атмосферного давления на большинство людей оказывает негативное влияние. Данное исследование направлено на изучение микроклимата кабинетов школы и сравнение полученных данных с санитарно-гигиеническими нормами.

Цель работы: исследование основных параметров микроклимата кабинетов.

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

      2. Провести измерения основных параметров микроклимата 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.

Основными источниками исследования стали электронные ресурсы: гигиеническая оценка микроклимата классной комнаты (http://www.bestreferat.ru), гигиенические требования к микроклимату производственных помещений: СанПиН 2.4.2.2821 – 10. -  http//www.consultantplus.ru .

Исследование параметров микроклимата в различных помещениях описано в изученной мной литературе, но в нашей школе такое исследование проведено в первый раз и составлены рекомендации по улучшению микроклимата в исследуемых кабинетах.

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

Часть 1. Микроклимат помещений

§1. Значение микроклимата помещений

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.

Человек в процессе труда постоянно находится в состоянии теплового взаимодействия с окружающей средой. Для нормального протекания физиологических процессов в организме человека требуется поддержание практически постоянной температуры (36,6 ºС). Способность человеческого организма к поддержанию постоянной температуры носит название терморегуляции. Терморегуляция достигается отводом выделяемого организмом тепла в процессе жизнедеятельности в окружающее пространство.
Теплоотдача от организма в окружающую среду происходит в результате: теплопроводности через одежду (Qт); конвекции тела (Qк); излучения на окружающие поверхности (Qи), испарения влаги с поверхности кожи (Qисп); нагрева выдыхаемого воздуха (Qв), т.е.:
Qобщ=Qт+Qк+Qи+Qисп+Qв
Это уравнение носит название уравнения теплового баланса. Вклад перечисленных выше путей передачи тепла непостоянен и зависит параметров микроклимата в производственном помещении, а также от температуры окружающих человека поверхностей (стен, потолка, оборудования). Если температура этих поверхностей ниже температуры человеческого тела, то теплообмен излучением идёт от организма человека к холодным поверхностям. В противном случае теплообмен осуществляется в обратном направлении: от нагретых поверхностей к человеку. Теплоотдача конвекцией зависит от температуры воздуха в помещении  и скорости его движения испарения − от относительной влажности и скорости движения воздуха. Основную долю в процессе отвода тепла от организма человека (порядка 90% общего количества тепла) вносят излучение, конвекция и испарение.
Нормальное тепловое самочувствие человека при выполнении им работы любой категории тяжести достигается при соблюдении теплового баланса.

Влияние температуры окружающего воздуха на человеческий организм связано в первую очередь с сужением или расширением кровеносных сосудов кожи. Под действием низких температур воздуха кровеносных сосуды кожи сужаются, в результате чего замедляется поток крови к поверхности тела и снижается теплоотдача от поверхности тела за счёт конвекции и излучения. При высоких температурах окружающего воздуха наблюдается обратная картина: за счёт расширения кровеносных сосудов кожи и увеличения притока крови существенно увеличивается теплоотдача. Оптимальными микроклиматическими условиями являются такие сочетания количественных параметров микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают сохранение нормального функционального и теплового состояния организма без напряжения механизмов терморегуляции.
Допустимые условия обеспечивают таким сочетанием количественных параметров микроклимата, которое при длительном и систематическом воздействии на человека может вызвать преходящие и быстро нормализующиеся изменения функционального и теплового состояния организма, сопровождающиеся напряжением механизмов терморегуляции, не выходящим за пределы физиологических приспособленных возможностей.

§2. Основные параметры микроклимата и их характеристики

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 2.4.2.2821 – 10 «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 18–220С и 50–70% соответственно.

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.

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)/fmax

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)

Относительная влажность очень высока в экваториальной зоне (среднегодовая до 85 % и более), а также в полярных широтах и зимой внутри материков средних широт. Летом высокой относительной влажностью характеризуются муссонные районы. Низкие значения относительной влажности наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах (до 50 % и ниже).

С высотой влажность быстро убывает. На высоте 1,5-2 км упругость пара в среднем вдвое меньше, чем у земной поверхности. На тропосферу приходится 99 % водяного пара атмосферы. В среднем над каждым квадратным метром земной поверхности в воздухе содержится около 28,5 кг водяного пара.

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.

§3. Измерение параметров микроклимата

В обычных условиях для измерения температуры воздуха используются термометры (ртутные или спиртовые), термографы (регистрирующие изменение температуры за определенное время) и сухие термометры психрометров.

Термометр (греч. θέρμη — тепло; μετρέω — измеряю) — прибор для измерения температуры воздуха, почвы, воды и так далее. Существует несколько видов термометров:

• жидкостные
• механические
• электрические
• оптические
• газовые

Для определения влажности воздуха применяются переносные аспирационные психрометры (Ассмана), реже стационарные психрометры (Августа) и гигрометры. При использовании психрометров дополнительно измеряют атмосферное давление  с помощью барометров – анероидов.

Скорость движения воздуха измеряется крыльчатыми и чашечными анемометрами.

Рассмотрим примеры приборов, традиционно используемых для измерения параметров микроклимата.

Аспирационный психрометр МВ-4М

Аспирационный психрометр МВ - 4М предназначен для определения относительной влажности воздуха в диапазоне от 10 до 100 % при температуре от -30 до +500 С. Цена деления шкал термометров не более 0,20 С. Принцип его работы основан на разности показаний сухого и смоченного термометров в зависимости от влажности окружающего воздуха. Он состоит из двух одинаковых ртутных термометров, резервуары которых помещены в металлические трубки защиты. Эти трубки соединены с воздухопроводными трубками, на верхнем конце которых укреплен аспирационный блок с крыльчаткой, заводимой ключом и предназначенной для прогона воздуха через трубки с целью сделать более интенсивным испарение воды со смоченного термометра.

Анемометр крыльчатый АСО-3

Крыльчатый анемометр применяется для измерения скоростей движения воздуха в диапазоне от 0,3 до 5 м/с. Ветроприемником анемометра служит крыльчатка, насаженная на ось, один конец которой закреплен на неподвижной опоре, а второй  через червячную передачу передает вращение редуктору счетного механизма. Его циферблат имеет три шкалы: тысяч, сотен и единиц. Включение и выключение механизма производится арретиром. Чувствительность прибора не более 0,2 м/с.

Часть 2. Измерение основных параметров микроклимата кабинетов

Для определения основных параметров микроклимата кабинетов мной были произведены следующие измерения:

а) Определение температуры воздуха.

Температуру воздуха определяла спиртовым термометром в  3-х точках. Результаты сравнивала с гигиеническими нормами 18-20 градусов C° – температурой комфорта.  Измерение производилось в 3-х точках (у наружной стены, у внутренней стены, в центре класса – зоне дыхания).

Чтобы получить среднюю температуру в помещении, измерения  проводила в различных местах (около стен: наружной и внутренней, около окон, у пола). После чего показания термометров суммировала и делила на количество измерений. (Приложение1)

 б) Определение относительной влажности воздуха.

Психрометром определяла относительную влажность воздуха в классной комнате в 3-х точках, а именно: в первом, втором и третьем рядах парт на расстоянии 0,5м от окна, в зоне дыхания, на высоте 1,2-1,5 м. Измерение производила в течение 4 минут. Измерение  проводила до уроков, и в конце второй перемены.

Затем относительную влажность находила с помощью специальной психрометрической таблицы. (Приложение 2)

в) Определение атмосферного давления.

Атмосферное давление измеряла барометром – анероидом. Величина давления обычно выражается в мм. ртутного столба или в гектопаскалях – гПа.

г) Определение коэффициента аэрации.

Широкое распространение получило сочетание центральной вытяжной вентиляции с местным притоком неизменного атмосферного воздуха – с аэрацией. Аэрация осуществляется с помощью фрамуг, створок окон.

При правильном устройстве фрамуг наружный воздух всегда направляется к потолку. Коэффициент аэрации вычисляла как отношение площади проемов всех действующих створок окон и площади пола класса. Сначала определила ориентировочно-открывающуюся площадь створок окон, и подсчитала, сколько раз эта площадь укладывается в площади пола класса. (Приложение 3)

Для создания комфортных условий самочувствия людей рекомендуются следующие параметры физических факторов воздушной среды:

1. Средняя температура воздуха для детей 20-22°C. Перепады температуры воздуха в горизонтальном направлении не должны превышать 2°C. В течение суток колебания температуры воздуха в помещении при центральном отоплении не должны превышать 3°C

2. Величина относительной влажности воздуха при указанных температурах может колебаться в пределах 40-60% (зимой 30-50 %)

3.   Обычное колебание атмосферного давления находятся в пределах 760 +/- 20 мм рт. столба или 1013+/-26,5 гПа - гектопаскалей (1 гПа равен 0,750 мм рт. ст.)

4.  Для достаточной аэрации помещений отношение площади сечения фрамуг к площади пола должен быть не менее 1/50, но лучше 1/30.

Кабинет №4

1. Барометрическое давление: 738 мм рт. ст.

2. Температура помещения средняя 24°C; колебание по горизонтали 1-3°C;  разница между минимальной и максимальной температурой 3°C (отопление центральное).

3. Относительная влажность – в 9 часов - 74%, в 11 часов – 30%

4. Коэффициент аэрации – 1/48

Кабинет №5

1. Барометрическое давление: 738 мм рт. ст.

2. Температура помещения средняя 23°C; колебание по горизонтали 2-3°C;  разница между минимальной и максимальной температурой 3°C (отопление центральное).

3. Относительная влажность – в 9 часов - 74%, в 11 часов – 37%

4. Коэффициент аэрации – 1/48

Кабинет №8

1. Барометрическое давление: 738 мм рт. ст.

2. Температура помещения средняя 22°C; колебание по горизонтали 1°C;  разница между минимальной и максимальной температурой 1°C (отопление центральное).

3. Относительная влажность – в 9 часов - 62%, в 11 часов – 22%

4. Коэффициент аэрации – 1/48

Кабинет №12

1. Барометрическое давление: 738 мм рт. ст.

2. Температура помещения средняя 23°C; колебание по горизонтали 1 - 2°C;  разница между минимальной и максимальной температурой 2°C (отопление центральное).

3. Относительная влажность – в 9 часов - 62%, в 11 часов – 22%

4. Коэффициент аэрации – 1/65

Заключение:

Установленные показатели микроклимата кабинетов №4,5,8,12 не соответствуют гигиеническим нормативам по следующим показателям:

• Повышенная средняя температура воздуха и низкая относительная влажность, особенно после 2 урока будут способствовать обезвоживанию организма в результате теплоотдачи способом испарения. У людей, находящихся в таких условиях, будет ощущаться повышенная жажда и сухость слизистых оболочек.
• Атмосферное давление пониженное.
• Коэффициент аэрации соответствует гигиеническим нормативам.
• Колебания температуры  в пределах допустимых.

Рекомендации: Для улучшения состояния воздушной среды в данных классах рекомендуется усилить интенсивность проветривания и поставить увлажнители воздуха. Дети обычно плохо переносят пребывание в зоне пониженного атмосферного давления. В классной комнате во время урока возрастает концентрация углекислоты и падает содержание кислорода. Поэтому класс необходимо проветривать. Сквозняков в классе быть не должно, а проветривание проводиться во время перемены, класс в это время должен быть пуст.  Зеленые растения улучшают кислородный режим класса.

Список литературы

1. Голод М. П./ «Проблематика и методика микроклиматических наблюдений»/ 1978г. –Л.: «Гидрометеоиздат» - 42с.
2. Гигиеническая оценка микроклимата классной комнаты [Электронный ресурс]:  http://www.bestreferat.ru
3. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений [Электронный ресурс]: СанПиН 2.4.2.2821 – 10. -  http//www.consultantplus.ru .
4. Дублянский В. М., Соцкова Л. М./ «Методики микроклиматических исследований»/ 1981г. –Л.: «Гидрометеоиздат» - 81с.
5. Сапожникова С.А. Микроклимат и местный климат» 1950г –Л.: «Гидрометеоиздат» - 242с.
6. МУК 4.3.2756-10.4.3 Методические указания по измерению и оценке микроклимата производственных  помещений.

Приложение №1

Средняя температура воздуха в кабинетах.

Приложение №2

Влажность воздуха в кабинетах

Приложение №3

Коэффициент аэрации