Исследование процесса передачи

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ

ТЕПЛА ЧЕРЕЗ ОГРАЖДЕНИЕ

ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1. Закрепление теоретических знаний об основных закономерностях теплопередачи в стационарных условиях.

2. Ознакомление с приборами, предназначенными для измерения тепловых потоков через ограждающие конструкции, температур и освоение методики измерения.

3. Определение плотности теплового потока, проходящего через наружное ограждение.

4. Определение термического сопротивления ограждения на основе произведенных измерений.

5. Сравнительный анализ с нормируемой величиной.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

При наличии разности температур воздуха с одной и с другой стороны ограждения через него будет проходить тепловой поток в направлении понижения температуры.

Перенос тепла от среды с более высокой температурой к другой через разделяющее их ограждение называется теплопередачей.

Общее количество тепла, проходящего через ограждение при стационарных условиях теплопередачи, обратно пропорционально общему сопротивлению теплопередаче и прямо пропорционально разности температур воздуха по обе стороны ограждения, площади ограждения и времени, в течение которого происходит теплопередача, и определяется по формуле :

Q = (t_в – t_н)* A *z /R_{о ,} (1)

где Q - количество тепла, проходящего через ограждение, Дж;

t_в - температура воздуха в помещении, °C;

t_н - температура наружного воздуха, °С;

R_o - сопротивление теплопередаче ограждения, м² ×°С / Вт;

A - площадь ограждения, м²;

z - время, с.

Если отнести количество тепла Q, проходящего через ограждение,
к единице площади и времени, то получим величину плотности теплового потока q, Вт/м².

При стационарной теплопередаче величина q будет постоянной через любое сечение ограждения, перпендикулярной направлению теплового потока:

q = (t_в – t_н) / R_о=()/ R =const (2)

где - температура внутренней поверхности ограждения, °С

- температура наружной поверхности ограждения, °С

Определив плотность теплового потока и температуры внутренней и наружной поверхностей, можно установить его термическое сопротивление по формуле:

. R = ()/q (3)

В случаях, когда теплозащитные качества ограждения не соответствуют требованиям норм проектирования, тепловой режим помещения может быть дискомфортным. Фактическое сопротивление теплопередаче ограждения и соответственно термическое сопротивление конструкции должны быть не менее нормируемых значений. Данная работа предполагает определение сопротивления теплопередаче стены или ее термического сопротивления в натурных условиях и сравнение их с установленными нормами проектирования величинами.

ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

Для выполнения работы необходимы приборы: измеритель плотности теплового потока и температуры ИТП-МГ4.03/X(Y) «Поток».

Измеритель плотности теплового потока и температуры
ИТП-МГ4.03/Х(У) «ПОТОК» предназначен
для измерений и регистрации плотности теплового потока, про­-
ходящего через теплообменные поверхности теплоэнергетиче­ских объектов, а также температур таких поверхностей.

Измеритель позволяет определять сопротивление теплопере­даче и термическое сопротивление ограждающих конструкций и изделий по ГОСТ 26254 и 26602.1.

Конструктивно измеритель выполнен в виде электронно­го блока и соединённых с ним посредством кабелей датчика теплового потока и двух датчиков температуры.

Принцип положенный в основу измерителя заключается в измерениях термо-э.д.с. контактных термоэлектрических
датчиков теплового потока и сопротивления датчиков температуры.

Датчики теплового потока представляют собой гальваническую медь-константановую термобатарею из нескольких сот последовательно соединенных термопар. Датчик имеет два вывода (по одному от каждого конца чувствительного элемента). Работа датчика основана на принципе «дополнительной стенки». Датчик закрепляется на теплообменной поверхности исследуемо­го объекта, образуя дополнительную стенку. Тепловой поток, проходящий через датчик, создает в нем градиент температур и термобатареи выдают соответствующий термоэлектрический сигнал. Величина плотно­сти теплового потока q определяется по формуле:

q= К • Е, (4)

где К- коэффициент преобразования, Вт/(м мB);

E - величина термоэлектрического сигнала, мВ.

В качестве выносных датчиков температуры в измерите­ле применяются платиновые термодатчики сопротивления, за­ключенные в металлический герметичный дискообразный корпус, обеспечивающие измерение температур от поверхности твердых тел путем их крепления (на­клеивания) на исследуемые поверхности.

Схема внешних соединений приведена на рисунке 1.

Электронный блок включает в себя схемы измерения и
регистрации теплового потока и температуры и индикации ре­зультата измерения.

На лицевой панели электронного блока размещён гра­фический ЖК дисплей и клавиатура, состоящая из шести кнопок: ВКЛ, РЕЖИМ, ВВОД, и ПУСК.

В верхней части электронного блока расположены вы­ходы кабелей датчиков теплового потока, гнёзда соединительных разъёмов для подключения датчиков температуры и сетевого блока питания. Включение измерителя и его отключение производится кратковременным нажатием кнопки ВКЛ.

4.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Подготовить прибор к измерению по схеме (рис 2).

2. Снять показания прибора и заполнить таблицу 1.

3. Определить термическое сопротивление конструкции по формулам (3) и (4).

4. Вычислить градусо -сутки отопительного периода по формуле (5.2) , предварительно определив расчетные параметры наружного воздуха по нормам проектирования .

5. Определить требуемое сопротивление теплопередаче стены по формуле, приведенной в примечаниях к таблице 3 .

6. Вычислить термическое сопротивление конструкции по формуле (8) свода правил .

7. Сравнить экспериментальное значение термического сопротивленияконструкции с нормируемой величиной и сделать заключение.

Рис. 1. – Общий вид установки

Таблица 1

№	q	q	, °С	, °С	, °С	, °С

 

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ

ЛИТЕРАТУРА

1. Соловьев А.К. Физика среды: Учебник.-М.: Издательство АСВ,2008

2. СП 50.13330.2012 «СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий» /Минрегион России, М.: ФАУ «ФЦС», 2012.

3. СП 131.13330.2012 «СНиП 23-01-99 Строительная климатология» /Минрегион России, М.:ФАУ «ФЦС», 2012.

4. СП 23-101-2004 “Проектирование тепловой защиты зданий ” /Госстрой России, М.: ФГУП ЦПП, 2004.

5. Данилов Н.Д., Цветков В.Н., Алексеева И.Д. Методические указания к выполнению лабораторных работ по строительной физике. Якутск: Издательство ЯГУ, 2000.

6. Данилов Н.Д. Тепловая защита зданий: Учебное пособие. – Якутск: Издательство Якутского университета, 2004.

7. Данилов Н.Д. Теплотехнические расчеты наружных ограждающих конструкций – Якутск: Издательство CВФУ, 2012.

Лабораторная работа № 2

ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1. Закрепление теоретических знаний об основных параметрах, характеризующих температурно-влажностный режим воздушной среды и их взаимосвязи.

2. Определение относительной влажности воздуха, температуры точки росы и влажностного режима помещения.

3. Прогноз возможности выпадения конденсата на внутренней поверхности окна.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Основными характеристиками микроклимата в помещении являются температура и влажность воздуха.

Отличают абсолютную и относительную влажность воздуха.

Количество влаги (г), содержащейся в 1м³ воздуха, характеризует его абсолютную влажность f (г/м³). Для каждой температуры абсолютная влажность имеет свое предельное значение f_max, которому соответствует воздух, насыщенный паром. Это максимально возможная влажность f_max растет с увеличением температуры.

В теплотехнических расчетах удобнее пользоваться величиной парциального давления водяного пара, называемой упругостью водяного пара е (Па или мм.рт.ст.). Парциальное давление - давление водяного пара, входящего в состав воздуха, которое он оказывал бы, занимая весь объем смеси.

Одно и то же количество водяного пара, в зависимости от температуры, может либо насыщать воздух, либо не насыщать. Степень насыщенности воздуха паром характеризуют относительной влажностью

, (1)

где Е - упругость водяного пара в насыщенном влажном воздухе, Па.

При относительной влажности 100% воздух полностью насыщен водяными парами, и его называют насыщенным влажным воздухом. Дальнейшее увлажнение воздуха не приводит к увеличению относительной влажности воздуха, а излишнее количество влаги превращается в капельно-жидкое состояние, т.е. выпадает конденсат. Температура, при которой j =100%, называется температурой точки росы.

В данной работе измерение влажности воздуха производят на основе психрометрического эффекта, состоящего в том, что увлажненный термодатчик показывает более низкую температуру, по сравнению с сухим. Испарение с влажной поверхности вызывает ее охлаждение, которое будет тем сильнее, чем меньше воздух насыщен влагой и чем меньше при этом ее содержание. По показаниям сухого и мокрого термометра, используя
I- d- диаграмму воздуха, определяют основные параметры, характеризующие температурно-влажностный режим воздушной среды.

Что собой представляет I- d- диаграмма?

В I- d- диаграмме, составленной проф. Л.К. Рамзиным , графически связаны все параметры, определяющие тепло-влажностное состояние воздуха: I, d, t, j, e.

Энтальпия или теплосодержание влажного воздуха I, КДж/кг, складывается из энтальпии сухой его части и энтальпии водяного пара. Энтальпия воздуха изменяется в результате изменения температуры, а также при поступлении водяных паров с той же температурой. Влагосодержание воздуха d, г/кг, определяется массой водяного пара в граммах, приходящегося на 1 кг сухой части влажного воздуха.

Диаграмма I- d, построенная в косоугольной системе координат, приведена на рис. 1. По оси ординат диаграммы (рис. 1) отложены значения теплосодержания I сухой части влажного воздуха, а по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси I, отложены значения влагосодержания
d сухой части влажного воздуха. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений энтальпии I=const и влагосодержания d=const.

В нижней части I- d- диаграммы (рис. 1) размещена кривая, имеющая самостоятельную ось ординат. Она связывает влагосодержание d, г/кг, с упругостью водяного пара е, кПа. Ось ординат этого графика является шкалой парциального давления водяного пара е, кПа. Для удобства отсчета значения влагосодержания спроектированы на вспомогательную горизонтальную ось.

Кроме линий постоянных значений I, d и t, на поле диаграммы нанесены линии постоянных значений относительной влажности воздуха j=const. Следует отметить, что положение кривых j=const меняется с изменением давления В. Диаграмма I-d, приведенная на рис.1 построена для стандартного барометрического давления В, равного 101.325 кПа. Если замеры произведены при другом давлении, то действительное значение относительной влажности воздуха можно вычислить по формуле

j₁= j´В₁/ В, (2)

где j - относительная влажность воздуха по I- d- диаграмме при стандартном давлении, %;

В₁ - барометрическое давление при проведении измерений, кПа (мм. рт. ст.);

В - стандартное барометрическое давление, кПа (мм. рт. ст.).

Каждая точка в поле диаграммы соответствует определенному тепло-влажностному состоянию воздуха. Положение точки определяется двумя любыми из пяти (I, d, t, j, e) параметров состояния. Остальные три могут быть определены по I-d диаграмме как производные.

ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

Наиболее точные и устойчивые показания для определения влажности дает аспирационный психрометр Ассмана (рис. 2).

Прибор состоит из двух одинаковых метеорологических ртутных термометров, закрепленных в специальной оправе. Резервуар правого термометра обернут батистом в один слой и перед работой смачивается дистиллированной водой из пипетки.

Резервуары термометров вставлены во всасывающие трубки, защищенные от лучистого нагрева. В верхней части всасывающие трубки объединены воздухопроводной трубкой, которая крепится к аспирационной головке. В аспирационной головке размещен вентилятор с приводом, который протягивает воздух около резервуаров термометров со скоростью около 2 м/с.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И

ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ

За четыре минуты до начала работы с помощью пипетки смачивают батист, которым обернут термометр. После этого включают прибор в сеть (если психрометр с ручным приводом, то заводят вентилятор на 3-4 полных оборота). Вентилятор заставляет воздух омывать резервуары термометра с большой скоростью. При этом сухой термометр регистрирует температуру воздуха t_c, которую записывают.

Испарение с поверхности батиста охлаждает мокрый термометр. Соответственно его показания будут снижаться. Когда расход тепла на испарение будет полностью возмещаться притоком тепла из окружающего воздуха (» через 4 минуты) показание мокрого термометра стабилизируется на некотором значении t_м, которое записывают.

Температура мокрого термометра равна температуре насыщенного водяными парами воздуха при данной энтальпии. В I- d- диаграмме температуре t_м соответствует линия t=const, проходящая через точку пересечения линии I=const данного состояния воздуха с линией j =100%.

Определение относительной влажности:

Относительную влажность воздуха (%) определяют по I-d- диаграмме.

Вблизи поверхности мокрого термометра воздух, имея температуру t_м, насыщен паром и его j =100%. Это состояние воздуха по диаграмме характеризуют точка пересечения t_м=const с линией j =100%. Для этой точки находят из диаграммы теплосодержание I.

Испарение происходило в основном за счет тепла окружающего воздуха. Тепло воздуха, определяемое его температурой, переходило в скрытую теплоту парообразования. В итоге общее теплосодержание воздуха практически не изменилось. Поэтому можно считать, что процесс испарения, снижая температуру воздуха от t_с до t_м, протекал при I=const. Значит, от точки пересечения t = const с линией =100% перемещаясь по линии I=const нужно найти точку пересечения с t =const. Точка пересечения I=const с t_с=const позволяет определить все остальные параметры, отвечающие состоянию окружающего воздуха, в том числе и относительную влажность j.

Определение температуры точки росы t_р:

Температура точки росы t_р характеризуется тем, что относительная влажность воздуха имеет максимальное значение j =100%. Этому состоянию на диаграмме отвечает точка пересечения температурной линии t=t_р=const с линией 100%. Чтобы определить эту точку по результатам измерений следует от точки пересечения I=const с t_с=const опуститься по линии d=const до пересечения с линией 100%, а затем по линии t= const перейти к температурной шкале и определить t_р.

Влажностный режим помещения определяется по табл. 1 свода правил [2] в зависимости от показаний сухого термометра и относительной влажности воздуха.

Результаты измерений и вычисленные на их основе величины следует оформить в виде таблицы (таблица 1).

Для сравнения относительную влажность воздуха j измерить с помощью следующих приборов: гигрометра психрометрического типа ВИТ-2, термометра контактного ТК-5.06 и термогигрометра-логгера НL20. После установления значений относительной влажности воздуха по приложению Р свода правил [4] определить температуру точки росы t_р. Термометр ТК-5.06 позволяет измерить и температуру точки росы. Оценить какие значения относительной влажности воздуха и температуры точки росы более реальны.

Таблица 1

№	Наименование величины	Обозначение	Ед.	Значение	Среднее
			изм.	в начале (после 4 мин.)	в конце (после 5 мин)
	Температура воздуха	tc	°C
	Температура мокрого термометра	t	°C
	Относительная влажность воздуха	j	%
	Температура точки росы	tр	°C

Прогноз возможности выпадения конденсата на внутренней поверхности окна.

Как установить, выпадет ли конденсат на внутренней поверхности оконного заполнения при расчетных условиях, если влагосодержание воздуха не изменится? Для этого нужно определить температуру внутренней поверхности окна. Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции вычисляется по формуле

, (3)

где t - расчетная температура внутреннего воздуха, °С (для зданий учебных заведений t_в = 21°С);

t - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, принимаемая по табл. 1 свода правил [3].

a_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по табл. 4 норм проектирования [2];

R_о - сопротивление теплопередаче центральной части двухкамерного стеклопакета, принимаемое по таблице К.1 свода правил [2];

После определения температуры внутренней поверхности окна следует провести сравнение с температурой точки росы t_р. Если > t_р, то выпадение конденсата не ожидается, а если наоборот, то на внутренней поверхности окна следует ожидать появления влаги в капельно - жидком состоянии. Следует иметь в виду, что согласно п. 5.7 свода правил [2] температура внутренней поверхности остекления вертикальных светопрозрачных конструкций зданий (кроме производственных) должна быть не ниже плюс 3°С, а непрозрачных элементов окон - не ниже температуры точки росы при расчетной температуре наружного воздуха в холодный период года. В соответствии с тем же пунктом свода правил относительную влажность воздуха при определении температуры точки росы для помещний общественных здаий (за исключением больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов) и детских домов) принимают равной 50%. Следует определить температуру внутренней поверхности окна при нормируемой влажности и сделать заключение о возможности выпадения конденсата.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ К ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Дать определения абсолютной и относительной влажности воздуха.

2. Устройство психрометра и принцип работы.

3. Определение характеристик воздуха по I-d - диаграмме.

4. Как определяется влажностный режим помещения?

5. Как производится проверка на появление конденсата на внутренней поверхности ограждающей конструкции?

 

Рис. 1. Диаграмма I-d тепловлажностного состояния воздуха

 

 

Рис. 2. Устройство психрометра

7. ЛИТЕРАТУРА

1. Отопление и вентиляция. Ч.II Вентиляция. / Под ред. В.Н. Богословского. М.: Стройиздат, 1976.

2. СП 50.13330.2012 «СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий» /Минрегион России, М.: ФАУ «ФЦС», 2012.

3. СП 131.13330.2012 «СНиП 23-01-99 Строительная климатология» /Минрегион России, М.:ФАУ «ФЦС», 2012.

4. СП 23-101-2004 “Проектирование тепловой защиты зданий ” /Госстрой России, М.: ФГУП ЦПП, 2004.

5. Данилов Н.Д., Цветков В.Н., Алексеева И.Д. Методические указания к выполнению лабораторных работ по строительной физике. Якутск: Издательство ЯГУ, 2000.

6. Данилов Н.Д. “Тепловая защита зданий” – Якутск: Издательство Якутского университета, 2004.

 

Лабораторная работа № 3

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Известно, что температура воздуха в различных местах помещения неодинакова и возможны потоки теплого и холодного воздуха. Эта неравномерность температурного поля ухудшает санитарные условия в помещениях, увеличивает теплопотери помещения и требует учета при проектировании ограждающих конструкций и систем отопления.

Цель работы: ознакомление с методом исследования температурного поля в эксплуатируемом помещении.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

1. Причины неравномерности температурного поля в помещении.

Теплый воздух, как более легкий, поднимаясь над отопительным прибором и омывая на своем пути внутренние поверхности помещения, постепенно остывает и падает вниз (рис. 1). Поэтому вблизи такого отопительного прибора температура выше, чем вдали от него, а под потолком выше, чем у пола.

Температура воздуха на улице имеет большую плотность, чем в помещении. Это приводит к тому, что давление воздуха на противоположные стороны ограждения будет различным. Разность давлений Dr, называемая тепловым напором (в отличие от “ветрового напора”), вызывает проникновение воздуха через поры и неплотности ограждений [1]. Через нижние части ограждения (рис.2) в помещение проникает холодный воздух (инфильтрация), а через верхние выходит более нагретый воздух (эксфильтрация). Процессы фильтрации могут стать причиной возникновения перепада температур по высоте помещения и здания.

Как правило, на некоторой высоте здания разность давлений будет Dr =0 (нейтральная зона). Положение нейтральной зоны зависит от плотности верхних и нижних ограждений. При открывании окон, дверей, фонарей нейтральная зона может оказаться по высоте выше или ниже середины помещения.

Таким образом, тепловой напор как бы выдавливает теплый воздух в верхние этажи, под потолки помещений, что сопровождается увеличением тепловых потерь. С целью их уменьшения нормы предусматривают увеличение сопротивления теплопередаче чердачных перекрытий и покрытий по сравнению с сопротивлением стен.

Ветер создает на наветренной стороне (рис. 3) здания повышенное давление, которое вызывает инфильтрацию и смещение теплого воздуха из наветренных помещений в заветренные.

2. Оценка неравномерности температурного поля в помещении.

Наибольшая неравномерность обычно наблюдается по высоте помещения. Ее характеризуют градиентом температуры по высоте:

grad(t)=dt/dh, град/м.

Обычно его оценивают изменением температуры на погонный метр высоты. Градиент может достигать градуса и более на каждый метр высоты. В высоких промышленных цехах с большими избыточными тепловыделениями (литейные, кузнечные и т.п. цехи) температура вверху и внизу может отличаться на несколько градусов.

ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

Температурные поля чаще всего исследуют с помощью термопар или терморезисторов, которые позволяют дистанционно измерять температуру с автоматической записью результатов.

В настоящей работе используются термометры контактные цифровые типа ТК-5, ТК-5.05, ТКА-ПКМ. До начала замеров следует ознакомиться с руководством по эксплуатации.

Термометры контактные цифровые типа ТК-5, ТК-5.05, ТКА-ПКМ состоят из электронного блока и зондов, предназначенных для измерения температуры жидких, сыпучих, газообразных сред и поверхностей твердых тел; относительной влажности газообразных сред.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И

ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ

Для получения температурного поля в поперечном сечении помещения достаточно провести замеры при трех положениях измерительного прибора на плане (рис.4): у окна (1;4;7), в середине помещения (2;5;8) и у противоположной стены (3;6;9). Размещение измеряемых точек повысоте помещения показано на рис.5. Для измерения температур в точках рекомендуется использовать воздушный зонд длиной 1м.

Таблица № 1

	Положение измеряемых точек на плане
	Номера разрезов
№№ точек по вер-тикали	I	II	III
	Номера точек на плане
	1		3	4	5		7	8

 

На основании полученных значений температур в различных точках помещения строятся графики распределения температуры по ширине и высоте исследуемого помещения по трем разрезам (I, II, III). Составляется заключение о соответствии температуры нормативным требованиям и о равномерности ее распределения. Анализируется влияние оконных и дверных проемов, отопительных приборов, сопряжения конструкций и т.д. на распределение температуры по объему помещения.

Для построения графика температурного поля нужно начертить в масштабе схематичный разрез помещения, показать размещение точек измерений по вертикали и горизонтали и результаты измерений в каждой точке. Одинаковые показания температуры соединяются плавной линией (изолинии), вследствие чего можно визуально судить о распределении температуры в помещении (рис. 5).

РЕКОМЕНДАЦИИ К СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТА

В отчете кроме разделов “Цель работы”, “Приборы и оборудование” должны быть представлены таблица с результатами измерений, температурное поле вертикальной плоскости помещения, выводы и рекомендации.

 

Рис. 1. Циркуляция воздуха

 

 

Рис. 2. Распределение аэростатических давлений в здании

 

Рис. 3. Действие ветра на здание

 

Рис. 4. Схема расположения точек для измерений

Рис. 5. Изотермы в поперечном сечении.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ

ЛИТЕРАТУРА

1. Соловьев А.К. Физика среды: Учебник.-М.: Издательство АСВ,2008

2. Данилов Н.Д., Цветков В.Н., Алексеева И.Д. Методические указания к выполнению лабораторных работ по строительной физике. Якутск: Издательство ЯГУ, 2000.

3. Данилов Н.Д. “Тепловая защита зданий” – Якутск: Издательство Якутского университета, 2004.

Лабораторная работа № 4

ОСВЕЩЕННОСТИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Определение соответствия естественной освещенности помещения нормативным требованиям.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Освещенность - это плотность светового потока на освещенной поверхности [1]:

, лк (люкс)

где Ф - падающий световой поток, лм (люмен);

S - площадь освещаемой поверхности, м².

Единица освещенности в 1 люкс наблюдается, когда на поверхность
в 1 м² падает перпендикулярно световой поток в 1 люмен.

Естественную освещенность создают: прямые солнечные лучи, рассеянный (диффузный) свет небосвода и свет, отраженный от покрова земли.

Естественная освещенность, как на открытом месте, так и в помещении может меняться (без всякой закономерности) не только в течение дня, но даже в течение короткого промежутка времени и притом очень сильно. Например, в полдень под прямыми солнечными лучами освещенность может достигать 100 000 люкс, а при затемнении облаками - 1000 люкс. При таком непостоянстве естественную освещенность внутри помещений практически очень неудобно оценивать абсолютным значением.

Для этой оценки служит относительная величина, называемая коэффициентом естественной освещенности (сокращенно КЕО).

КЕО представляет собой отношение естественной освещенности в данной точке помещения (E_в) к одновременной освещенности горизонтальной площадки на улице, освещаемой диффузным светом всего небосвода (E_н). Прямой солнечный свет не принимается во внимание. Выражают КЕО (e) в процентах:

. (2)

Освещенность E_в и E_н измеряют измерителем освещенности (прямые измерения), а значение КЕО вычисляют по формуле (2).

Если экспериментальные значения КЕО (e_ср) будут превышать величину (e -10%e ), то естественное освещение в помещении следует считать соответствующим требованиям норм проектирования.

ОБОРУДОВАНИЕ И ПРИБОРЫ

Цифровой измеритель освещенности АТТ-1507 (рис.1) состоит из светочувствительного датчика и основного блока (измерителя)

Измерение освещенности

1.Включить прибор нажатием «Power»

2.Выбрать единицу измерения LUX (люкс).

3.Снять крышку с датчика.

4.Расположить датчик горизонтально и исключить затенение проводящими замеры.

5. Снять показания.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ И

ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ

Для получения КЕО следует одновременно (синхронно) измерить освещенность внутри помещения E_в и освещенность горизонтальной площадки под открытым небосводом E_н, исключая попадания прямых солнечных лучей на датчик.

Идеальные условия для измерения E_в и E_н наблюдаются, когда небосвод покрыт равномерной облачностью в 8-10 баллов.

Приемлемые условия для измерений E_в и E_н имеют место при неравномерной облачности, которая полностью закрывает солнце.

Возможно измерение E_в и при ясном небе, когда солнце не светит в окно и нет противостоящих зданий со светлым фасадом. Только при измерении освещенности на улице E_н прямые солнечные лучи следует отсекать специальным затеняющим экраном.

Если противостоящие здания по высоте расположены ниже плоскости измерения E_в (или их вообще нет), то, не выходя на открытое место, можно измерять E_н, находясь в помещении. Для этого светочувствительный датчик следует установить в зачерненный экран-отсекатель и выставить его за окно так, чтобы вертикальная стенка экрана была параллельна фасаду здания.

В таком положении фотоэлемент будет экранирован от второй половины небосвода и от света, отражаемого фасадом здания, и прибор покажет освещенность

Тогда величина КЕО

Измерения проводят два студента, сидящие за одним столом.

1. Наметить характерный разрез помещения (по оси стола перпендикулярно наружной стене с светопроемами).

2. Определить рабочую поверхность. За рабочую поверхность в лаборатории следует принять горизонтальную плоскость, расположенную на уровне 0,8 м от пола (плоскость столов).

3. На рабочей поверхности, в характерном разрезе помещения наметить точку, расположенную на расстоянии 1м от внутренней стены (или перегородки). В этой точке при боковом, одностороннем освещении нормируется естественное освещение.

4. Один из студентов располагает горизонтально в точке измерения фотоэлемент.

5. Второй студент, расположенный у окна, размещает светочувствительный датчик в экран-отсекатель и выставляет их за окно так, чтобы экран был расположен параллельно плоскости фасада. При отсутствии экрана следует измерения E проводить на улице вдали от затеняющих зданий.

6. По согласованному времени (по часам) или по команде следует измерить E_в и E_н¢. При измерениях не следует затенять светочувствительный датчик люксметра. Значение КЕО вычисляется по формуле (3).

Положение точек измерения по одной линии	Номер замера	EЕв	EЕн¢	eеi	eеср
На столе на расстоянии 1м от противопо-ложной свето-проемам стены
На столе, расположенном в середине кабинета
На столе на расстоянии 1м от наружной стены

 

7. Из значений КЕО определить среднее

(4)

8. Те же измерения провести для точки, расположенной в центре стола, за которым сидят студенты (или который укажет преподаватель), и из трех значений КЕО вывести среднее.

9. Результаты измерения следует занести в таблицу.

10. По указаниям свода правил [2] определить нормируемое значение КЕО (e_N) для рассматриваемого помещения. Величина e_N определяется по формуле 1 свода правил:

, % (5)

где e -значение КЕО по приложению К при естественном освещении ;

m -коэффициент светового климата по таблице 4 .

Для определения коэффициента светового климата предврительно по приложению Е следует установить ориентацию световых