155

Основи теплоізоляційної енергоефективності

Книга

Архитектура, проектирование и строительство

Використання теплоізоляційних матеріалів (ТІМ) в будівництві. М'які ізоляційні матеріали настільки добре пропускають повітря. Теплоізоляційний матеріал з підвітряного боку будівлі потрібно спеціально захищати від вітру.

Украинкский

2012-11-14

401 KB

43 чел.

Міністерство освіти і науки України

Донецька обласна державна адміністрація

Управління освіти і науки

Державний навчальний заклад

«Міжрегіональне вище професійне будівельне училище

м. Краматорська»

Опорні конспекти та лабораторно-практичні заняття з курсу «Основи енергоефективності»

 «ЕЛЕМЕНТИ ВИЩОЇ МАТЕМАТИКИ»

для спеціальності: «Обробник – будівельний»

Викладач     В.Д. Шубчинський

Розглянуто і схвалено

на засіданні методичної комісії

Голова методичної комісії  ______Слуцька М.М.

«___»____________ 2010р.

Краматорськ – 2010

Теоретична частина (10 годин).

Опорний конспект по темі № 1 “Теплоізоляційні матеріали” (4 години.). Теплоізоляційні матеріали.

Основні характеристики.

Теплоізоляційними називають будівельні матеріали і вироби, призначені для ізоляції теплових потоків, конструкцій будівель і споруд, апаратури, трубопроводів, холодильників. Основними характеристиками теплоізоляційних матеріалів є їх висока пористість, мала середня щільність і низька теплопровідність. Будівельні матеріали, що характеризуються малою здатністю проводити тепло, їх відносять до теплоізоляційних.

Ці матеріали підрозділяють на:  

  •  теплоізоляційні-конструкційні,
  •  гідроізоляційні,
  •  оздобленні,
  •  акустичні (звукоізоляційні).

Використання теплоізоляційних матеріалів (ТІМ) в будівництві дозволяє:

  •  підвищити міру індустріалізації робіт, оскільки вони забезпечують можливість виготовлення великорозмірних збірних конструкцій і деталей,
  •  понизити масу конструкцій,
  •  зменшити потребу в інших будівельних матеріалах (бетон, цеглина, деревина),
  •  підвищити енергозбереження,
  •  скоротити витрату палива на опалювання будівель,
  •  зменшити втрати тепла в приміщеннях.

Найважливішою метою теплоізоляції будівельних конструкцій є:

  •  скорочення витрати енергії на опалювання будівлі.
  •  Теплоізоляція приводить до зменшення вмісту вуглекислого газу (СО2) в атмосфері і зниження так званого парникового ефекту.
  •  Теплоізоляційні матеріали є продукцією в основному місцевих будівельних підприємств. Їх невигідно перевозити на далекі відстані, оскільки унаслідок малої середньої щільності теплоізоляції вантажопідйомність транспортних засобів не використовується повністю. Наприклад, у вагоні вантажопідйомністю 60 т можна перевезти не більше 10 т мінераловатних плит.

Номенклатура теплоізоляційних матеріалів вельми обширна. По ГОСТ 16381-77, ТІМ класифікуються по наступним основним ознакам:

  •  форма,
  •  зовнішній вигляд,
  •  структура,
  •  вигляд вихідної сировини,
  •  середня щільність,
  •  жорсткість,  
  •  теплопровідність,
  •  горючість.

По формі і зовнішньому вигляду ТІМ підрозділяються на:

  •  штучні вироби (плити, блоки, цеглина, циліндри, напівциліндри, шкаралупи, сегменти),
  •  рихлі і сипкі (вата, перлит, пісок),
  •  рулонні і шнурові (мати, шнури, джгути).

3

               

Марки теплоізоляційних матеріалів:

На відміну від багатьох інших будівельних матеріалів, марка теплоізоляційного матеріалу відображає величину не міцності, а середньої щільності, яка виражається в кг/м3 (ρ). Згідно з цим показником, ТІМ мають наступні марки:

  •  особливо низької щільності (ОНП) 15, 25, 35, 50, 75,
  •  низької щільності (НП) 100, 125, 150, 175,
  •  середньої щільності (СП) 200, 250, 300, 350,
  •  щільні (ПЛ) 400, 450, 500.

Структура теплоізоляційних матеріалів.

По структурі матеріали бувають:

  •  волокнисті,
  •  зернисті,
  •  комірчасті.

Волокнисті матеріали виготовляють з мінеральної і скляної вати, волокон азбесту, штапеля і рослинних волокон (очерет, костриці, солома);  

Зернисті — з перлиту, вермікуліта, совеліта, ізвестково-керамзиту;  

Комірчасті — з піноскла, пінопласту і комірчастих бетонів.

4

По вигляду вихідної сировини матеріали відносяться до двох груп: неорганічні і органічні.

По жорсткості ТІМ підрозділяються на наступні види:

  •  м'які (М) — стисливість >30% (при питомому навантаженні 0,002 МПа),
  •  напівжорсткі (Н) — стисливість <30% (при питомому навантаженні 0,002 МПа),
  •  жорсткі (Ж) — стисливість до 6% (при питомому навантаженні 0,002 МПа),
  •  підвищеної жорсткості (ПЖ) — стисливість до 10% (при питомому навантаженні 0,04 МПа),
  •  підвищеної твердості (Т) — стисливість до 10% (при питомому навантаженні близько 0,1 МПа), що добре чинять опір навантаженням.

По займистості теплоізоляційні матеріали бувають:

  •  неспалимі,
  •  важкоспалимі,
  •  спалимі,
  •  важкоспалахуючими.

За способом паротворення всі ТІМ класифікуються як матеріали:

  •  з волокнистим каркасом;
  •  спучені;
  •  спінені;
  •  з пористим заповнювачем;
  •  з вигоряючими добавками;
  •  з просторовим каркасом.

5

По теплопровідності матеріали і вироби відносять до класів:

А — низької теплопровідності λ<0,06 Вт/(мК),

Б — середньої теплопровідності λ =0,06-0,115 Вт/(мК),

В — підвищеної теплопровідності λ =0,1—0,175 Вт/(мК).

Необхідні вимоги до теплоізоляційних матеріалів.

Температуростійкість.

Це вельми коштовна властивість ТІМ, особливо при використанні їх для ізоляції промислового устаткування, що працює при високих температурах. Температуростійкість матеріалів характеризують технічна і економічна граничні температури вживання.

Під технічною температурою розуміють ту, при якій матеріал може експлуатуватися без зміни його технічних властивостей.

Економічна гранична температура вживання визначається не лише температуростійкістю матеріалу, але і іншими його показниками — теплопровідністю, вартістю, умовами монтажу.

Практика показує, що деякі матеріали, що мають підвищену теплопровідність, нераціонально використовувати для високотемпературної ізоляції, не дивлячись на їх високу технічну граничну температуру вживання.

Паропроникність.

ТІМ з відкритими порами пропускають значну кількість водяної пари — майже стільки ж, скільки повітря.

Завдяки малому опору паропроникності вони майже завжди залишаються сухими: в основному пара конденсується у наступному шарі, на

холоднішій стороні. Щоб уникнути конденсації водяної пари тепла сторона повинна володіти більшою паронепроникною, чим холодна, а так само повітронепроникністю.

Хімічна стійкість.

Мінеральні ТІМ володіють хорошою стійкістю до дії органічних речовин, таких як масла і розчинники. Слабкі кислі або лужні речовини також не викликають проблем. В умовах нормальної вологості вони не сприяють появі корозії, хоча і не можуть запобігти їй.

Повітронепроникність.

М'які ізоляційні матеріали настільки добре пропускають повітря, що руху повітря доводиться запобігати шляхом вживання окремого вітрозахисту.  Жорсткі вироби у свою чергу володіють хорошою повітронепроникністю і не потребують яких-небудь спеціальних заходів захисту. Вони можуть застосовуватися також як вітрозахист.

У горизонтальних конструкціях з потоком повітря менш 1м/с вплив вітру настільки незначний, що його не потрібно враховувати.

При проектуванні будівельних конструкцій і установці теплоізоляції необхідно керуватися нижченаведеними правилами:

Ізоляція повинна зберігати закладені в конструкцію при проектуванні властивості протягом всього її життєвого циклу. У проекті мають бути описані способи укладання теплоізоляційних матеріалів для забезпечення запроектованого захисту. Проектні вирішення пристрою теплоізоляції повинні передбачати, для зменшення трудомісткості процесу укладання, можливо прямолінійніші місця з'єднань ізоляційного матеріалу. Якщо це неможливо, прикладається опис способів заповнення стикувальних швів.

Вимоги до ТІМ.

Теплоізоляційний матеріал з підвітряного боку будівлі потрібно спеціально захищати від вітру. Захисний шар повинен покривати всю ізоляцію і бути настільки щільним, щоб перешкоджати проникненню в будівельні конструкції або крізь них що істотно знижують ізоляційні властивості матеріалу повітряних потоків — наприклад, крізь щілини або повітропроникну ізоляцію. Особливу увагу слід звернути на місця з'єднання зовнішніх стенів і фундаменту, зовнішніх стенів і горищних перекриттів, на кути зовнішніх стенів і коробки отворів.

Якщо ізоляційний матеріал з боку, дотичною з холодом, має щільний шар з більшою, ніж в ТІМ, водонепроникністю, потрібно стежити за тим, щоб повітря не проникало з теплішого боку і щоб на холодній стороні конструкції волога не скупчувалася в опас­них кількостях. У таких частинах будівлі на теплій стороні потрібно встановлювати пароізоляцію або вибирати таку конструкцію стіни, яка перешкоджатиме скупченню вологи, — тобто стіна «дихатиме», а волога — віддалятимеся провітрюванням. Шви і з'єднання пароізоляції потрібно при цьому ретельно закласти.

ТІМ повинні щільно прилягати до ізольованої поверхні і один до одного і заповнювати весь передбачений для цього об'єм.

Деталі ізоляційного матеріалу мають бути великими, целіковимі і мати точні розміри, щоб в місцях примикання не залишалося зазорів і повітряних порожнин.

При багатошаровій ізоляції, як правило, кожен подальший шар повинен внахлестку перекривати шви попереднього.

Помилки, допущені в ході установки ізоляції, потрібно виправляти тим же (або близьким по своїм властивостям) теплоізоляційним матеріалом.

8

Встановлену ізоляцію не можна навантажувати так, щоб вона ушкоджувалася, зменшувалася в об'ємі або давала ту просадку.

Правила зберігання.

Ізоляційні матеріали потрібно складувати і зберігати в таких умовах, щоб вони при цьому не насичувалися вологою і не піддавалися механічним пошкодженням.

Правильно вибрані матеріали і акуратно вироблені ізоляційні роботи приводять до наступного:

Скорочуються експлуатаційні витрати по будівлі за рахунок зменшення потреби в опалюванні і завдяки тому, що внутрішню температуру повітря можна знизити шляхом підвищення температури поверхонь і зменшення протягів.

Завдяки рівномірності розподілу температури по гладкій стіні створюється здоровіший внутрішній клімат.

Відпадає потреба в копітких і дорогих ремонтних роботах, викликаних дефектами в ізоляції.

Опорний конспект по темі №2 «Основи будівельної теплотехніки» (4 години).

Питаннями режиму температурної вологості, звукоізоляції і освітлення приміщень займається будівельна фізика. У неї входять:

  •  будівельна теплотехніка;
  •  будівельна акустика;
  •  будівельна світлотехніка.

9

Огороджуючі конструкції повинні відповідати наступним теплотехнічним вимогам:

  •  володіти теплозахисними властивостями;
  •  температура на внутрішній поверхні не повинна значно відрізнятися від температури внутрішнього повітря в приміщенні (щоб поблизу обгороджування не відчувався холод, а на поверхні не утворювався конденсат);
  •  володіти достатньою тепловою інерцією (теплостійкістю), щоб коливання зовнішньої температури можливо менше відбивалися на температурі усередині приміщення;
  •  бути стійкими до зволоження і зберігати нормальну вологість, оскільки надлишкове зволоження погіршує теплозахисні властивості і знижує довговічність конструкції;
  •  повітропроникність обгороджування не повинна перевищувати допустимої межі.

Теплозахисні властивості обгороджування залежать від теплопровідності матеріалу:

Коефіцієнт теплопровідності λ - кількість тепла, яке проходить через шар матеріалу площею 1м2 товщиною 1 м за одну годину при різниці температур його поверхні в 1 К. Кількість тепла, проходяче за тих же умов через шар матеріалу завтовшки δ, складе:

k = λ/δ - коефіцієнт теплопередачі шару. Величина, зворотня коефіцієнту теплопередачі, характе­ризуюча опірність шару проходженню через нього тепла, називається термічним опором шару:  

R = δ/λ

Будь-яка огороджуюча конструкція не є однорідною, кожен шар

10

володіє своїм термічним опором, тому загальний термічний опір складається з термічних опорів окремих шарів.

При проектуванні огороджувальних конструкцій необхідно:

Пам'ятати про так звані містки холоду; вони виникають, коли в обгороджування включається елемент з іншого матеріалу з більшою теплопровідністю. Розташування залізобетонної або металевої колони усередині цегельної стіни створює умови для інтенсивного проходження тепла або холоду. Щоб взимку не було промерзання, необхідно прокласти шар ефективного утеплювача.

Теплостійкість конструкцій має велике значення при змінах температури зовнішнього повітря. Коливання зовнішньої температури викликають коливання температури внутрішнього повітря. Коливання зовнішніх температур залежать від теплостійкості, або від теплової інерції обгороджування. Теплова інерція - прагнення тіла зберегти свою первинну температуру. Чим більше інерція, тим важче змінити первинний стан. Цегельні стіни влітку довго зберігають свою температуру і нечутливі до різьких і короткочасних перепадів температури зовнішнього повітря в осінній період.

Опорний конспект по темі №3 «Основи будівельної світлотехніки» (2 години).

Завданням будівельної світлотехніки є дослідження умов, що визначають створення оптимального світлового режиму в приміщеннях. Освітленістю Е поверхні називається відношення падаючого світлового потоку до площі освітлюваної поверхні. Одиниця виміру освітленості – люкс (лк).

Світловий потік - потужність променистої енергії, що оцінюється по

11

світловому відчуттю, яке вона виробляє. Енергія, передавана випромінюванням, називається променистою енергією. Джерелом променистої енергії є Сонце.

При падінні світлового потоку на освітлюване тіло частина потоку відбивається, частина проходить крізь тіло, частина поглинається тілом. Явища віддзеркалення і проходження світла крізь тіло найбільш важливі для архітекторів, оскільки світопропускаючі матеріали використовують в конструкціях, що захищають, а віддзеркалення внутрішніх поверхонь приміщення в значній мірі обумовлюють інтенсивність освітленості.

Природне освітлення.

Природне освітлення (денне) - світло, що створюється сонячним і небесним випромінюванням. Залежно від розташування світлових отворів розрізняють бічне, верхнє і комбіноване освітлення приміщень. Природне освітлення приміщень оцінюється по величині КЕО - коефіцієнту природної освітленості (е). Він є відношенням природної освітленості заданої точки М усередині приміщення світлом неба Ем до одночасного значення освітленості зовнішньої відкритої горизонтальної поверхні поза будівлею розсіяним світлом від небозводу Ен:

I =(Eм/Eн) 100%.

Значення КЕО для різних приміщень нормується. Так, приміщення конструкторських бюро повинні мати КЕО не нижче 2%, класи, аудиторії - не нижче 1,5%, житлові приміщення - не нижче 0,5%.

Радіація - потужність сонячного випромінювання, що досягло поверхні Землі (ультрафіолетові промені).

Інсоляція - опромінення якої-небудь поверхні прямими сонячними

12

променями. Негативні дії інсоляції і радіації позначаються на перегріві приміщень. Засобом проти перегріву служить фарбування або облицювання огороджувальних конструкцій в світлі тони.

Лабораторно-практичне заняття (6 годин).

ЛПЗ №1 “Теплопередача через одно - і багатошарову плоску стінку” (2 години).

Мета роботи.

Вивчити теоретичні основи теплопередачі, визначити теплові втрати, що проходять через одношарову і двошарову плоскі стінки, і порівняти їх.

Загальні відомості.

Теплопередача – процес передачі тепла від гарячого рухливого середовища до холодної через стінку, що розділяє їх.  

Прикладом теплопередачі через плоскі стінки може служити передача теплоти від теплого повітря в приміщенні до холодного повітря зовні будівлі через стінку приміщення.

Багатошарова стінка відрізняється від одношарової тим, що вона складається з матеріалів з різною теплопровідністю. Якщо стінка має декілька шарів з одного і того ж матеріалу, то вона вважається одношаровою.

Розглянемо теплопередачу через одношарову плоску стінку.

Схема теплопередачі через плоску стінку.

13

Процес теплопередачі здійснюється в три стадії.

Перша – тепловіддача від гарячого теплоносія з температурою t1 до зовнішньої поверхні стінки з температурою t’ст з площею поверхні F шляхом конвективного теплообміну.

Друга стадія – поширення теплоти теплопровідністю через стінку завтовшки δ від зовнішньої поверхні з температурою t’’ст до внутрішньої (холоднішою) з температурою t’ст.

Третя стадія – тепловіддача від внутрішньої поверхні стінки з температурою t’’ст до холодного рухливого середовища з температурою t2 шляхом конвективного теплообміну.

Конвективний теплообмін – це складний процес, залежний від великого числа чинників, які умовно можна розділити на наступні групи:

Природа виникнення руху середовища (рідини або газу) уздовж стінки. Розрізняють два види руху. Природна конвекція викликається підіймальною силою, обумовленою різницею щільності холодних і нагрітих часток середовища. Інтенсивність процесу залежить від вигляду середовища, різниці температур між окремими її частками і об'єму простору, в якому протікає процес.

Вимушена конвекція обумовлена роботою зовнішніх агрегатів (насоса, вентилятора і так далі). Якщо швидкість вимушеного руху невелика і є різниця температур між окремими частками середовища, то поряд з вимушеним рухом може спостерігатися і вільний рух.

Режим руху середовища. Рух середовища (рідини або газу) може мати ламінарний або турбулентний характер.

Фізичні властивості середовища. На процес тепловіддачі

14

безпосередньо впливають наступні фізичні параметри середовища: теплопровідність, питома теплоємність, щільність, в'язкість і температуропровідність.

Форма, розміри і стан поверхні стінки, омиваним середовищем. Великий значення мають шорсткість стінки, її форма (плита або труба), її розташування (вертикально, горизонтально, похило).

Опис установки.

Лабораторна установка (мал. 1 ) складається з двох плоских цегельних стінок: одношарової стінки 1, виконаною з вогнетривкої магнезитової цеглини, і двошарової стінки 2, виконаною з магнезитової і шамотної цегли. Нагрів повітря здійснюється електричними нагрівачами 3, встановленими нижче за цеглу. Температура стінок визначається за допомогою термопар 4, встановлених на поверхнях кожної цеглини, а також посередині кожної цеглини.

Малюнок 1 – Схема лабораторної установки.

15

Хід роботи.

Включити електричні нагрівачі і прогріти стінки протягом 40...50 хв.  

Виміряти температуру у вказаних на малюнку 1 точках.

Повторити досвід ще 2 рази через 5 хв.

Результати вимірів занести в таблицю 1.

Таблиця 1. Результати вимірів.

Час початку досвіду с

Температура

Одношарова стінка

Двошарова стінка

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

1

0

2

300

3

600

Порядок розрахунку.

1. Визначити щільність теплового потоку для одношарової стінки в кожному досвіді:

а) теплопровідність через стінку

16

де λм – теплопровідність магнезиту, Вт/(м ·0С),

λм = 6,15 – 0,003 tср, тут  tср – середня температура стінки, 0С

δм – товщина стінки, м; δм = 0,065 м;

б) тепловіддача від стінки до повітря  

q = α1 (t3 – tв),

де α1 – коефіцієнт тепловіддачі від стінки до навколишнього повітря, Вт/(м2·К).

Для одношарової стінки

α1 = 30 Вт/(м2·К).

2. Визначити погрішність вимірів і розрахунків:

3. Визначити щільність теплового потоку для двошарової стінки для трьох дослідів: а) теплопровідність через стінку:

де δш = δм = 0,065 м;

λш – теплопровідність шамота, Вт/(м·К), визначається по формулі:

λм – теплопровідність магнезиту, Вт/(мК), визначається по формулі:

17

б) тепловіддача від  стінки до повітря

де α2 – коефіцієнт тепловіддачі від стінки до навколишнього повітря, Вт/м2·К; для двошарової стінки α2 = 40 Вт /(м2·К).

4. Визначити погрішність вимірів і розрахунків:

5. Проаналізувати результати, пояснити причини погрішностей і оцінити одношарову і двошарову стінки по величині втрат тепла.

Контрольні питання.

1. Що є процесом теплопередачі?

2. З яких етапів полягає процес теплопередачі?

3. Що характеризує коефіцієнт тепловіддачі? Вкажіть найбільш простий спосіб його збільшення.

4. Що таке конвективний теплообмін?

5. Чинники, що впливають на конвективний теплообмін.

6. Як записується рівняння теплопередачі?

7. Фізичний сенс коефіцієнта теплопередачі.

18

8. Що таке загальний термічний опір плоскої стінки, і від яких параметрів воно залежить?

ЛПЗ №2 “Дослідження мікроклімату виробничих приміщень”.

Мета роботи.

1. Вивчити нормативи параметрів мікроклімату виробничих приміщень.

2. Вивчити пристрій і роботу приладів для виміру тиску, температури, вологості і швидкості руху повітря.

3. Навчитися проводити аналіз мікроклімату виробничих приміщень за результатами спостережень.

Загальні відомості.

Основними параметрами мікроклімату, що впливають на життєдіяльність і працездатність людини, є температура виробничого приміщення, відносна вологість і швидкість руху повітря. Необхідність обліку основних параметрів мікроклімату може бути пояснена на підставі розгляду теплового балансу між організмом людини і довкіллям виробничих приміщень. Людина постійно знаходиться в процесі теплової взаємодії з довкіллям. Для того, щоб фізіологічні процеси в його організмі протікали нормально, теплота, що виділяється організмом, повинна відводити людину в довкілля. Відповідність між кількістю цієї теплоти і здатністю середовища, що охолоджує, характеризує її як комфортну.

Віддача теплоти організмом людини в довкілля відбувається в результаті теплопровідності, конвекції, випромінювання, випару вологи з поверхні шкіри. Частина теплоти витрачається на нагрів вдихуваного повітря. Кількість теплоти, що віддається організмом людини різними

19

шляхами, залежить від величини того або іншого параметра мікроклімату.

ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ «Повітря робочої зони. Загальні санітарно-гігієнічні вимоги» встановлює оптимальні і допустимі величини температури, відносній вологості і швидкості руху повітря для робочої зони виробничих приміщень.  Нормування параметрів мікроклімату здійснюють залежно від часу року, категорії робіт, характеристики виробничого приміщення по надлишках явної теплоти.

По часам року розрізняють холодний і перехідний періоди з середньодобовою  температурою зовнішнього повітря нижче 10˚С; теплий період з температурою 10˚ С і вище..

Нормуються допустимі і оптимальні параметри мікроклімату.

Оптимальні поширюються на всю робочу зону, допустимі - на постійні робочі місця (ПРМ) і місця тимчасового перебування (МТП). Допустимі показники встановлюються у разі, коли по  технологічним, технічним або економічним причинам неможливо забезпечити оптимальні норми. Встановлені ГОСТ 12.1.005-88 оптимальних і допустимих параметрів мікроклімату для виробничих приміщень приведені в таблиці 1,2.

20

Таблиця 2

Період року

Категорія робіт

Температура, ˚С

Відносна вологість %

Швидкість руху повітря, м/с, не більш

Холодний

Легка - Iа

22 - 24

40 - 60

0,1

Легка - Iб

21 - 23

0,1

Середнього тягарю  IIa

18 - 20

0,2

Середнього тягарю  IIб

17 - 19

0,2

Тяжка - Ш

16 - 18

0,3

Теплий

Легка - Iа

23 - 25

0,1

Легка - Iб

22 - 24

0,2

Середнього тягарю  IIa

21 - 23

0,3

Середнього тягарю  IIб

20 - 22

0,3

Тяжка - Ш

18 - 20

0,4

21

Засоби нормалізації мікроклімату діляться  на наступні групи: що усувають джерело тепловиділень, захищають від теплової радіації (поглинаючі  стаціонарні і рухливі екрани, що відображають ), полегшують тепловіддачу тіла людини (вживання місцевого кондиціонування, використання повітряного душу), індивідуальний захист (спецодяг з  сукна, брезенту, капелюха з повсті, фетру,  спецвзуття, окуляри зі світлофільтрами).

Основні напрями по оздоровленню повітряного середовища виробничих приміщень наступні:

  •  механізація і автоматизація виробничих  процесів, дистанційне керування ними;
  •  вживання технологічних процесів і  устаткування,  що виключають утворення шкідливих речовин або попадання  їх  в  робочу зону;
  •  захист від джерел теплових випромінювань;
  •  пристрій вентиляції і опалювання;
  •  вживання засобів індивідуального захисту.

Вимір параметрів мікроклімату.

Для виміру температури повітря використовуються термометри. При вимірі температури вище 0˚С перевагу слід віддати ртутним термометрам, оскільки ртуть при нагріванні розширюється рівномірно, а спирт нерівномірно. Для виміру атмосферного тиску служать барометри.

Велике значення має вимір вологості повітря. Розрізняють абсолютну і відносну вологість. Абсолютна вологість  – кількість водяної пари в грамах, що міститься в 1 м повітря. Чим вище температура повітря, тим більше його здатність містити вологу у вигляді пари.

Відносна вологість - відношення кількості водяної пари, що міститься в якому-небудь об'ємі, до максимально можливого їх вмісту при даній

22

температурі в цьому об'ємі. Для виміру відносної вологості повітря служать психрометри. Психрометр аспіраційний складається з «сухого» і «мокрого» термометрів, ртутний резервуар «мокрого» термометра обмотаний батистом і при вимірі змочується. Резервуари термометрів знаходяться в трубках, через які вентилятором засмоктується повітря. Вентилятор приводиться в обертання годинниковим механізмом, який заводиться ключем. «Сухий» термометр показує температуру навколишнього повітря, а «вологий» – нижчу температуру в результаті випару води з поверхні його резервуару. Відносну вологість повітря визначають за свідченнями «сухого» і «мокрого» термометрів за допомогою таблиць.  

Для виміру швидкості руху повітря застосовується анемометр.

Опис лабораторної установки.

Установка складається з квадратної труби, в один кінець якою вмонтований вентилятор. За допомогою реостата можна змінити швидкість руху повітря в установці в широких межах. Усередині установки є ємкість, що заповнюється водою, для підігрівання якої встановлений кип'ятильник.

Вимір відносної вологості повітря в установці виробляється за допомогою психрометра, який вводиться в робочу камеру установки через отвір у верхній кришці. Швидкість руху повітря визначається на виході потоку з установки за допомогою крильчатого анемометра МС-13.

Порядок виконання роботи.

1. Включити кип'ятильник для підігрівання води за 15-20 хв. до початку роботи.

2. Виміряти тиск барометром-анероїдом в лабораторії.

3. Виміряти за допомогою аспіраційного психрометра відносну

23

вологість: у лабораторії (поряд з установкою); у установці при включеному кип'ятильнику і відключеному вентиляторі, а потім при 3 різних швидкостях руху повітря (режими I, II, III). Швидкість повітряного потоку змінюють перемиканням реостата, ручка якого виведена на передню панель установки.

При вимірі відносної вологості аспіраційним психрометром необхідно до початку вимірів за допомогою піпетки змочити водою укриту матеріалом, що легко змочується, ампулу «мокрого» термометра. Потім поворотом заводного гвинта на 3 - 4 звороти завести вентилятор психрометра. В процесі вимірів в необхідних випадках потрібно здійснювати підзавод робочої пружини вентилятора. Відліки по «сухому» і «мокрому» термометрах беруть через 4-5 хв. спостережень і вносять до таблиці.

4. Для кожного режиму роботи вентилятора заміряти швидкості руху повітря в установці за допомогою анемометра МС-13 і результати вимірів занести в таблицю вимірів.

5. Визначити відносну і абсолютну вологість, розрахувати вологоутримання для всіх режимів по формулі:

і занести результати в таблицю вимірів.

6. Перевірити відповідність отриманих експериментальних даних температури, відносній вологості, швидкості руху повітря оптимальним і допустимим параметрам мікроклімату, і визначити, які категорії робіт можна виконувати при даних параметрах мікроклімату.

Контрольні питання.

24

1. Охарактеризувати основні параметри мікроклімату.

2. Який вплив роблять параметри мікроклімату на працездатність людини?

3. Яким чином здійснюють нормування параметрів мікроклімату? Які чинники при цьому враховуються?

4. Чим відрізняються оптимальні і допустимі параметри мікроклімату? З якою метою їх ввели?

5. Охарактеризувати основні засоби нормалізації параметрів мікроклімату.

6. Перерахувати основні напрями оздоровлення повітряного середовища.

7. Охарактеризувати основні прилади для виміру параметрів мікроклімату.

8. Дати визначення абсолютної і відносної вологості повітря. Що таке вологоутримання повітря?

9. Охарактеризувати основні заходи захисту що працюють від теплових випромінювань.

ЛПЗ №3 “Дослідження характеристик промислового освітлення” (2 години).

Мета роботи.

1. Вивчити основні характеристики освітлення виробничих приміщень, принципи його нормування і розрахунку.

2. Освоїти методику виміру освітленості люксметром. Досліджувати характеристики природного і штучного освітлення і їх зміну залежно від

25

забруднення світильників і стенів приміщення.

Загальні відомості.

Організація раціонального освітлення виробничих приміщень і робочих місць є одною із завдань охорони праці. Раціональне освітлення покращує умови праці, підвищує безпеку роботи, сприяє підвищенню продуктивності праці і поліпшенню якості продукції. Недостатність освітлення або неправильна установка джерела світла можуть бути причиною нещасних випадків. Виробниче освітлення характеризується світотехнічними показниками, зокрема світловим потоком, освітленістю, коефіцієнтом віддзеркалення.

Світловий потік F визначається як потужність променистої енергії, що оцінюється по світловому відчуттю (зоровий аналізатор). За одиницю світлового потоку береться люмен (лм).

Освітленість E - це щільність світлового потоку на освітлюваній поверхності:

e = F / S,

де S - площа поверхні, на яку падає світловий потік, м2.

За одиницю освітленості прийнятий люкс (лк).

Природне освітлення виробничих приміщень характеризується коефіцієнтом природної освітленості %, який визначається як відношення:

е = ( EВН/ЕН) 100,

де EВН - освітленість в досліджуваній крапці усередині приміщення, лк;

EН - зовнішня освітленість в горизонтальній плоскості, лк.

26

Коефіцієнт віддзеркалення ρ характеризує здатність поверхні відображати падаючий на неї світловий потік, тобто відношення відбитого світлового потоку Fотр до падаючого Fпад :

= Fотр / Fпад = Eотр / Eпад

По відомому коефіцієнту віддзеркалення ρ можна визначити коефіцієнт поглинання світлового потоку α освітлюваній поверхні, оскільки α = 1-ρ. Коефіцієнти віддзеркалення і поглинання світлового потоку залежать від кольору і фактури освітлюваної поверхні.

Таблиця 3 - Коефіцієнти віддзеркалення і поглинання світлового потоку різними матеріалами.

Матеріал

Коефіцієнт

Відбиття

Поглинання

Біла фарба

0,7…0,9

0,20

Жовта фарба

0,40

0,60

Чорне сукно

0,02

0,98

Молочне скло

0,45

0,15

Віконне скло

0,08

0,02

Розрізняють штучне, природне і поєднане освітлення приміщень. Використовувати в якості робітників приміщення, в яких відсутнє природне освітлення, вирішується  лише в особливих випадках, коли це  диктується особливостями виробництва.

27

Залежно від конструкції будівлі природне освітлення буває бічне (світло падає на робочу поверхню  збоку, з однією або з двох сторін, через світлові віконні отвори),  верхнє (через аераційні і зенітні ліхтарі, отвори  в  перекриттях) і комбіноване (верхнє + бічне). Штучне освітлення виробничих приміщень  підрозділяється на робоче, аварійне і спеціальне (охоронне, чергове, ерітемне, бактерицидне). Аварійне освітлення може бути для продовження робіт (безперервні виробництва) і для евакуації. Розрізняють робоче освітлення загальне, місцеве і  комбіноване (загальне + місцеве). У загальному освітленні необхідна  для  виконання робіт освітленість створюється на всій території  робочої  зони, в комбінованому - загальне освітлення забезпечує  лише  відсутність різких перепадів яскравості на території  робочої  зони, а необхідна для виконання робіт  освітленість  створюється за допомогою місцевих світильників безпосередньо на робочому місці. Вживання одного місцевого освітлення  у  виробничих приміщеннях не допускається, а  в  домашніх  умовах не рекомендується, оскільки приводить  до  швидкого  стомлення  очей.

Нормування освітлення здійснюється згідно СНіП II–4-79 «Природне і штучне освітлення. Норми проектування". Норми на природне освітлення враховують  напруженість  зорової роботи,  яка  оцінюється  за  розміром  мінімального об'єкту розрізнення, і систему  освітлення (бічне, верхнє, комбіноване).

При  бічному  освітленні нормується мінімальне, а в останніх  випадках  - середнє значення коефіцієнта природної освітленості. Коефіцієнт природної освітленості, визначається залежно від розряду зорової роботи і від системи освітлення (таблиця 4).

Нормування штучного освітлення на робочих місцях здійснюють освітленістю в люксах залежно від напруженості зорової роботи, контрасту

28

об'єкту і фону, яскравості фону, типа джерела світла (люмінесцентні або

розжарювання), системи освітлення (загальне або комбіноване).

Таблиця 4 - Значення коефіцієнта природної освітленості.

Характеристика зорової роботи

Найменший розмір об'єкту розрізнення, мм

Коефіцієнт природної освітленості %

Верхнє і комбіноване освітлення

Бічне освітлення

Найвищої точності

< 0,15

10

3,5

Дуже високої точності

0,15…0,3

7

2,5

Висока точність

0,3…0,5

5

2

Середня точність

0,5…1,0

4

1,5

Мала точність

1…5

3

1

Дуже мала точність

>5

2

0,5

У зв'язку із складністю вибору нормованої освітленості по СНіПу часто використовують відомчі рекомендації.

29

Для газорозрядних ламп значення норм освітленості вище, ніж для ламп розжарювання (із-за більшої світловидатності газорозрядних ламп). Система комбінованого освітлення, як ефективніша, має норми освітленості вище, ніж система загального освітлення. Для виключення частою переадаптації зір із-за нерівномірної освітленості в приміщенні при системі комбінованого освітлення необхідно, щоб світильники загального освітлення створювали не менше 10% нормованої освітленості.

При розрахунку системи штучного загального рівномірного освітлення для горизонтальної робочої поверхні основним є метод світлового потоку. Розрахунок системи освітлення починається з вибору типа світильника, виходячи з висоти виробничого приміщення і технологічних особливостей.

Світильники «Глубоковипромінювач» і світильники з ртутними лампами великої потужності "Дифузний" застосовують в приміщеннях заввишки не менше 7-10 м. Світильники «Універсаль» використовуються в приміщеннях заввишки 3-6 м. Світильники з люмінесцентними лампами, а також світильники типа "Люцетта" використовуються для освітлення конструкторських приміщень, виробничих приміщень зі світлим забарвленням, малим виділенням пилу і висотою підвісу 4-5 м. Світильники "Універсаль", "Люцетта", "Глубокоїзлучатель" типа Ге і Гс використовуються лише для ламп розжарювання.

Після вибору типа світильника необхідно визначити схему розташування світильників і виходячи з схеми розрахувати їх кількість.

Найчастіше використовують схеми квадратного і прямокутного розміщення світильників. Відстань між світильниками L (у метрах) можна визначити, використовуючи дані таблиці 5, де приводяться оптимальні стосунки L до висоти підвісу світильника Нр.м над робочою плоскістю. На основі прийнятої схеми розміщення світильників і відстані між ними (рядами

30

світильників) при відомій площі виробничого приміщення досить просто визначається необхідна кількість світильників n.

Таблиця 5 - Оптимальні відносні відстані між світильниками.

Тип світильника

Відносна відстань L / Нр.м

при багаторядному розташуванні

при однорядному розташуванні

Глубоковипромінювач

0,8-1,4

0,8-1,4

Універсаль

1,2-2,0

1,0-1,8

Люцета

1.4-1,8

1,3-1,8

Світильники з ДРЛ

0,7-1,4

-

Світловий потік Fл, лм, лампи (або групи ламп) розраховують по формулі:

Fл = 100 Ен S K Z / (n ) ,

Ен - нормована мінімальна освітленість;

S - площа освітлюваного приміщення, м2;

K - коефіцієнт запасу;

31

Z - коефіцієнт мінімальної освітленості, рівний відношенню середньої освітленості до мінімальної: для ламп розжарювання і ДРЛ - 1,15; для люмінесцентних - 1,1;

n - число світильників (або груп світильників);

- коефіцієнт використання світлового потоку ламп, який залежить від типа світильника, коефіцієнтів віддзеркалення потоку n і стенів с, індексу (світопоказника) приміщення. Індекс приміщення i знаходиться по формулі:

i = A B / Hp (A + B),

де А, В - довжина і ширина приміщення, м.;

Hp - висота підвісу світильника від рівня робочої плоскості.

Значення коефіцієнта для деяких типів світильників приведені в довідкових таблицях.

По набутому значенню Fл вибирають джерело освітлення (лампу) з найближчим великим світловим потоком Fф.

По фактичному світловому потоку лампи визначають фактичну освітленість:

Ефак = (Fфак/Fл) Ен.

Виходячи з потужності однієї лампи , Вт, і їх кількості визначають загальну потужність освітлювальної установки:

W =  n.

Дослідження характеристик природного і штучного освітлення.

Для виміру освітленості, що створюється природним світлом і світлом штучних джерел, використовуються люксметри. Люксметр Ю-116

32

складається з вимірника з шкалою і фотоелемента з насадками. Для зменшення погрішності застосовуються насадки на фотоелемент у вигляді півсфери, виконаної з білої світлорозсіювальної пластмаси. Насадка позначена буквою К, нанесеною на її внутрішню сторону. Ця насадка застосовується не самостійно, а спільно з однією з трьох інших насадок, що мають позначення М, Р, Т. Кожна з цих трьох насадок спільно з насадкою К утворює три поглиначі із загальним номінальним коефіцієнтом ослабіння 10, 100, 1000 і застосовується для розширення діапазонів вимірів.

Шкала приладу проградуйована в люксах: одна шкала має 100 ділень (0 – 100), друга – 30 (0 – 30). Люксметр має найменшу похибку виміру, що припускається, рівної   10 %.

Дослідження характеристик освітленості залежно від кольору стенів і забрудненості світильника виробляється на лабораторній установці. Вона є камерою, що закривається висувною заслінкою, що знаходиться в передній частині установки. Робочою поверхнею, рівень освітленості якої заміряється, є пів установки. За рахунок штор, що обертаються, можна встановити один з трьох варіантів кольору: білий, фіолетовий, темний.

Джерело освітлення працює при включенні штепселя установки в розетку електричної мережі. Міра забруднення світильника встановлюється за допомогою сектора, що обертається, ручка якого виведена на верхню частину установки. Сектор, що обертається, має чотири положення, кожне з яких імітує міру забруднення світильника; у положенні 1 сектора світильник не має забруднення.

Вимір освітленості слід провести люксметром Ю-116, вставивши його фотоелемент до упору в гніздо, що знаходиться в правій верхній частині установки. Фотоелемент вставляється так, щоб його сферична частина була повернена вниз.

33

Порядок виконання роботи.

1.Виробити люксметром Ю-116 виміри освітленості в лабораторній установці залежно від кольору стенів (починаючи з білого, для всіх чотирьох положень поворотного сектора). Дані записати в таблицю вимірів.

2.Розрахувати коефіцієнти віддзеркалення і поглинання для фіолетової і темної плоскості лабораторної установки. Люксметр в лабораторній установці при положенні 1 поворотного сектора заміряє величину відбитого світлового потоку від робочих поверхонь. Падаючий світловий потік (він буде постійною величиною для всіх випадків) при відомому коефіцієнті віддзеркалення для білого кольору б (прийняти в інтервалі 0,7.0,9) знаходиться із співвідношення:

Епад= Еотр / б .

Коефіцієнти віддзеркалення фіолетової і темної поверхні і будуть відповідно рівні:

По вимірам освітленості в лабораторній установці для робочої поверхні білого кольору визначити коефіцієнт світопропускання для різних мір забруднення світильників.

Використовуємо результати вимірів для всіх чотирьох положень поворотного сектора.

34

3. Виробити виміри освітленості за рахунок природного освітлення в лабораторії.

Точки вимірів усередині приміщення відрізняються відстанню від віконних отворів. Всі виміри проводити в одному і тому ж поперечному перетині, на рівні робочої поверхні. Результати занести в таблицю результатів вимірів.

4. Розрахувати коефіцієнт природної освітленості (КПО) для всіх крапок і побудувати графік залежності рівня природної освітленості від віддаленості досліджуваних крапок від віконного отвору.

5. Зробити виводи про вплив досліджуваних чинників на освітленість.

Контрольні питання.

1. Яке значення освітлення для забезпечення безпеки виробничої діяльності?

2. Перерахувати основні світотехнічні характеристики.

3. Які види освітлення використовуються у виробничих умовах?

4. Як здійснюється нормування штучного і природного освітлення?

5. Охарактеризувати принцип розрахунку загального рівномірного освітлення методом світлового потоку.

6. Які прилади використовуються для виміру освітленості робочих місць? Дати їх характеристику.

7. Чому нормування природного освітлення не проводять по величині освітленості робочого місця?

8. Перерахувати основні характеристики джерел світла.

35

9. Охарактеризувати принцип розрахунку освітлення вертикальних і похилих поверхонь. Де ще використовується такий принцип розрахунку?

10. Яким чином здійснюється експлуатація і контроль освітлювальних установок?

Список літератури.

  •  1.Вильчик Н.П. Архитектура зданий. Учебник. – М. ИНФРА-М, -2006. – 303с.
  •  2. И. Михайлова, В. Васильев, К. Миронов «Строительные и отделочные материалы на современном рынке».-М.: Изд-во Эксмо, 2006.-304с.
  •  3 В. С. Аханов, Г.А. Ткаченко «Справочник строителя». –Ростов-на-Дону.: «Феникс». 2007.-495с.
  •  4. С. М. Кочергин. Серия «Застройщик» Универсальный справочник прораба.-М. ООО «Стройинформ» 2006.-887с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13028. Линейные RC, RL, LC цепи и прохождение гармонического сигнала по ним 467 KB
  Лабораторная работа № 1 Линейные RC RL LC цепи и прохождение гармонического сигнала по ним. Цель работы: исследование реактивных фильтров снятие их характеристик. Приборы: 1. Универсальный стенд 2. Двулучевой осциллограф
13029. ЯВЛЕНИЕ РЕЗОНАНСА В ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ И ПАРАЛЛЕЛЬНОМ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРАХ 589.5 KB
  Лабораторная работа №2 явление резонанса в последовательном и параллельном колебательных контурах Цель работы: изучение характеристик последовательного и параллельного колебательных контуров исследование явления резо...
13030. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ БИПОЛЯРНОГО И ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРОВ 3.71 MB
  Лабораторная работа №3 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ БИПОЛЯРНОГО И ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРОВ Цель работы: Изучение режимов работы биполярного и полевого транзисторов снятие основных характеристик. Приборы: 1. Универсальный стенд. 2. Вольтметры...
13031. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером и полевого транзистора по схеме с общим истоком 628.5 KB
  Лабораторная работа №4. Включение биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером и полевого транзистора по схеме с общим истоком. Цель работы: изучение особенностей схем с общим эмиттером /ОЭ/ для биполярного транзистора и с общим истоком /ОИ/ для полевого транз...
13032. Включение транзистора по схеме с общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК) 204.5 KB
  Лабораторная работа № 5. Включение транзистора по схеме с общей базой ОБ и общим коллектором ОК. Цель работы: определение основных параметров схем с общей базой ОБ и общим коллектором ОК. Приборы: Универсальный стенд. вольтметры. Осциллограф. Гене
13033. РАСПРОСТРАНЕННЫЕ СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ТРАНЗИСТОР В СВОЕЙ ОСНОВЕ 426.5 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6 РТ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ТРАНЗИСТОР В СВОЕЙ ОСНОВЕ Цель работы: знакомство с наиболее распространенными схемотехническими решениями лежащими в основе радиотехнических конструкций; изучение принципа их ра...
13034. Транзисторный стабилизатор напряжения 711 KB
  Лабораторная работа №7. Транзисторный стабилизатор напряжения. Цель работы: Знакомство и исследование одной из схем стабилизатора напряжения снятие его характеристик. Приборы: Измерительная панель лабораторного стенда. Электронный вольтметр. Авомет
13035. Операционные усилители. Обратная связь, ее влияние на характеристики радиоэлектронных схем (на примере операционных усилителей) 295.5 KB
  Лабораторная работа №9 Операционные усилители. Обратная связь ее влияние на характеристики радиоэлектронных схем на примере операционных усилителей. Цель работы: изучение операционных усилителей и схем выполненных на их основе; исследование влияния обратной с...
13036. Исследование процессов амплитудной модуляции и детектирования амплитудно-модулированных колебаний 208 KB
  Лабораторная работа № 11. Цель работы: исследование процессов амплитудной модуляции и детектирования амплитудно-модулированных колебаний; знакомство со схемами простого радио-передающего и радиоприемного устройств. Приборы: 1. Испытательная панель лаб...